JP5129480B2 - 管状臓器の3次元再構成を行うシステム及び血管撮像装置の作動方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の実施形態の目的は、複数の2次元画像を使用して1つの血管を3次元再構成(3DR)するシステムを提供することにある。このようなシステムは、血管網の第1画像及び血管網の第2画像、及び血管の3次元再構成を表示するディスプレイと、注目血管を第1画像上に識別するための入力、及び注目血管を第2画像上に識別するための入力を受信する入力手段と、一つ以上のアプリケーションプログラムを動作させる、および/またはコンピュータへの命令を実行するように構成されるプロセッサとを備えることができる。このコンピュータへの命令は、プロセッサによる以下のステップの内の一つ以上のステップ、即ち注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む注目血管のエッジをトレースする工程、ほぼ正確な半径値及び密度測定値を血管に沿って求める工程、注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、ほぼ正確な半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、注目血管の3次元再構成を求める工程、および統合領域の測定値を血管に沿って求める工程の実行を可能にする命令を含むことができる。本願において上述の記述の中に明示的に含まれていないステップのいずれかを実施するために、他のコンピュータへの命令が含まれ得る。
画像取得
血管映画撮影法による複数のフレーム画像(cine−angio runs)の2次元(2D)X線画像が撮像され、患者に対するカテーテル検査の間にモニターにほぼリアルタイムで表示される。画像の他に、Cアームの角度のデータ及びECGデータも取得され得る。ECGセンサの使用により、血管映画撮影の度に得られる複数のフレーム画像の撮像画像から最適な(最良の)画像(拡張末期フレーム)を表示するためにECG同期法が使用され得る。
画像が血管映画撮影法による複数のフレーム画像から、好適には較正後に得られることから、システムのオペレータは注目血管の狭窄に印を付けることができ、この操作は、(オペレータによる)手動選択によって、または(例えばECG同期を使用して)システムが、個々の血管映画撮影による複数のフレーム画像からそれぞれ選択される少なくとも一つの第1画像及び第2画像から画像を選択することによって行われる。一実施形態において、マーキングは少なくとも3つの点を含む形で行われるが、他の実施形態では、3つよりも少ない数の点が使用され得る(以下の「制限されたマーキング3DR」を参照されたい)。3つの点は、狭窄の概略位置を明らかにするための第1点210、狭窄の近位部分に位置する第2点220、及び狭窄の遠位部分に位置する第3点230を含むことができる(図2)。画像に印が付けられた後、当該画像に関するエッジの検出及び中心線の定義が行われ得る。
最初に、(ダイクストラ法による最適化または波動伝搬法などの)公知のアルゴリズムを使用して1次中心線が抽出され得る。1次中心線が提供する特性は単に、1次中心線がマーク済み血管の内側の経路であるということに過ぎない。この点に関して、ユーザによる不正確な指示に起因して血管の外側に位置する可能性があるユーザによるマーク点が自動的にチェックされ、必要に応じて血管内部に移動され得る。従って、トレースアルゴリズムは、正確に位置するこれらのマーク点を使用して1次中心線を抽出することができる。
半径値及び密度測定値を求めるための入力となる中心線の定義によって最終的に狭窄測定値が求められることから、中心線の定義は非常に重要である。定義によれば、中心線はエッジの間に存在して血管の内側を通過する線である。中心線の全ての点は、エッジ(すなわち中心点)から等距離に位置する必要がある。この操作は、この技術分野では「厄介なステップ(problematic step)」と呼ばれ、幾つかの方法が現在使用されてこのような中心線が求められる。従って、先行技術による中心線抽出法のいずれかが本発明に使用され得る。しかしながら、本発明のある実施形態は、以下に開示される新規のアプローチを提供する。
密度測定は、血管の断面に沿った階調値を求めて血管の断面積を推定する作業である。直径測定値は視線方向によって変わるが、断面積は変わらない(理論的には全ての視線方向において同じである)。図16は動脈の断面を表わしている。異なる直径が測定され(D1及びD2)、直径がいずれの値になるかは視線方向によって変わるが、断面積は方向によって変化しない特性を示す。
この技術分野の当業者であれば、3DRを(例えば、直交投影画像変換モデルまたは透視投影画像生成モデルのいずれかに基づいて)本発明の任意の実施形態において実現するために、任意の先行技術の3DR法が使用され得ることが分かるであろう。しかしながら、以下に、例えば形状歪みのような問題を解決する本発明のある実施形態に係る改良型3DRに関する方法について記述する。
本発明の実施形態は、測定値、すなわち動脈に沿った直径又は断面積のグラフを取得する。病変解析を行って狭窄率のような測定値を計算するために、健康な血管の値が(例えば)外挿する必要がある。
デフォルト勾配が反復回帰されるが、この操作は、血管が通常、必ず傾いているという解剖学的事実に基づいて行われ、そして、
データ「クラスタ」の探索。より多くの個々の安定したクラスタを使用することにより、(ここでもまた、血管の解剖学的特性に基づいて)1つの長いクラスタを使用するよりも良好な結果が得られると仮定する。
健康な動脈の表示はQCAシステムにおける画像表示の非常に優れた手段となり、この表示によって医師は(例えば、対称性などの点から)狭窄領域を解析し易くなる。健康な血管に関するこの情報は血管造影図の一部分ではないことから、本発明のある実施形態では、このような情報は既存データ(好ましくは内腔エッジ)の外挿に基づいて構築される。従って、図23は血管網の画像を示し、図24は内腔の検出エッジを示し、図25は血管が健康であるとした場合に血管がどのように見えるかについて表示(外挿することができる)したものである。
2Dの健康な血管に関する同じ説明が、3Dに関して適用される。図30〜32に示すように、透明領域3010は健康な血管を近似する形状を観察できるようにしたものである。血管の3D再構成と同様に、3Dの健康な動脈は3Dの健康な中心線及び3Dの健康な直径によって定義される。3Dの健康な中心線が計算される場合、2Dの中心線の公知の対応点マッチングを利用して、このマッチングが、利用可能なマッチングペアに最も近接する2Dの健康な中心線の点に適用され得る。次に、3Dの健康な直径は、健康な(基準)直径に対応する直径として捉えられ得る。断面積は、以下に記載する統合アルゴリズムの結果として得られ、健康な直径は、平方根(断面積/π)を用いて求められる(反復)回帰線である。
この時点で、直径測定及び断面積測定が種々の(少なくとも2つの)投影画像の動脈に沿って行われている。直径値は視線方向によって変わり、直径及び断面積はともに雑音によって正常な値が得られなくなるおそれがある。従って、全てのデータ(直径値及び面積値)を合成して断面積の計算を精度良く行えるようにすることが好ましい。この方法に関する実施形態は、全ての情報源に関する「精度」重みタグを投影形状と動脈の3Dの形状との関係に基づいて割り当てる操作に基づくこともできる。
面積(断面積\密度測定)値が、観察ベクトルと3D中心線方向との間の局部角度に従って補正され、直交する断面領域の測定値が生成され得る。
面積の平方根に対応する健康な回帰線が計算される。密度測定は一定係数を最大とする面積測定であることから、関数:Radens=Densitometry_Radius=sqrt(Densitometry)が半径値(Radius)と同程度の大きさになるように計算される。
RadsNormは正規化半径の値であり、
RadensNormは、密度測定による正規化半径の値であり、
RadAvRegは、平均半径グラフから生成される健康な(回帰線の)値であり、
RadsRegは、特定の半径グラフから生成される健康な(回帰線の)値であり、
Radsは特定の半径グラフの値であり、
RadAvRegは、特定の密度測定による半径グラフから生成される健康な(回帰線の)値であり、
Radensは、特定の密度測定による半径グラフの値である。
上述の実施形態は、少なくとも2回の異なる血管映画撮影による複数のフレーム画像の内の1つの画像当たり3つのマーキング点を使用する方法(の概要)について開示しているが、本発明の他の実施形態は、これよりも少ないマーキング点を利用してもよい。例えば、ある実施形態では、オペレータは単に、血管映画撮影法による2回の血管映画撮影による複数のフレーム画像の内の1つの画像当たり2つの点をマーキングする、または他の実施形態では、オペレータは、1回の血管映画撮影による複数のフレーム画像の内の第1画像に関して2つの点をマーキングし、かつ(他の血管映画撮影による複数のフレーム画像の内の)1つ以上の更に別の画像に関して1つの点をマーキングすることができる。
本発明のこのグループの実施形態の目的は、管状臓器の3次元再構成を血管造影投影装置による画像に基づいて行う方法及びシステムを提供することにある。特に、第2グループの実施形態は、エピポーラ幾何を利用して3DRを行うアプローチを、3次元再構成プロセスに更に検討を加えて改善することにより、異なる投影画像の間の正確な対応関係を提供し、更に上述の幾何学的歪み及びエピポーラ線に関する問題が生じている状態でも正確な3Dモデルを提供する。
(a)2つの血管造影画像の管状臓器の中心線を抽出する工程、
(b)中心線の点に沿った特徴、すなわち管状臓器の半径、中心線方向、管状臓器の投影断面積(密度測定値)を計算する工程であって、これらの特徴は、中心線のマッチングに用いられる不変関数を構成する工程、
(c)不変関数の間のソフトエピポーラ拘束及び相違を表すペナルティ関数を含む最適化目的関数を構成する工程であって、最適化目的関数は、2つの中心線の点の間の全ての可能な対応関係に関して定義される工程、
(d)一方の中心線上の2D点間の、他方の中心線上の2D点へのマップを生成するために最適化目的関数を解く工程、
(e)基準点が与えられる場合には、マップが基準点とのマッチングを含むように解を最適化する工程、
(f)基準点が与えられない場合には、EがdP/dLであり、Pがエピポーラ距離であり、Lが中心線長である条件E1(i)=0及びE2(j)=0に従うことにより、または任意の一時的基準点までのエピポーラ距離の関数として表される関数S1/E1及びS2/E2の相関関係を求めることにより、或いは関数R1及びR2を関連付けることにより基準点を求める工程を含み、それによって、それぞれのマッチングされた2D点セットによって1つの3D点が例えば複数の投影線からの距離を最小にする点として決定され、一連のこれらの3D点は管状臓器の3次元再構成である。
a.それぞれの投影線ペアから得られる3D点を「平均化する工程」、または、
b.3つ以上の投影線を使用して3D点、例えばこれらの線からの距離の合計を最小にする点を求める工程。
(a)2つの投影画像における2D中心線が与えられる場合、第1中心線の各2D点によって第2画像の中心線と交差するエピポーラ線が定義され、この交点は、第1画像上の2D点に対応する第2画像上の2D点である。
エピポーラ幾何を使用する3次元再構成に関するこの記載の工程は、多くの不具合を有する。従って、第2グループの実施形態は、これらの不具合に対する解決案をエピポーラ距離とは別に、更に別の不変量を利用することにより提示して、管状臓器の2D投影画像と3D再構成との間の正確なマッチングを可能にする。一つの不変量は、投影動脈に沿った半径関数の挙動である。本発明では、一般的関係も動脈の投影密度とエピポーラ幾何との間に構築される。この関係によって、異なる投影画像に関して不変の値が計算され得る。不変特性は、異なる投影画像の管状臓器をマッチングさせるために利用される。歪みが生じない場合でも、エピポーラ幾何の原理によって固有解が得られない状況(エピポーラ線との対応の曖昧性)が生じる。第2グループの実施形態に係るこの新規のアプローチによって、このような状況における曖昧性が解消され易くなる。この関係は、管状臓器が局所的に円筒構造を有するという仮定の下に正しいことが判明する。
図36は、管状臓器セグメントの3D円筒形表示を示している。Dを管状臓器の3D方向とし、SをDに直交する断面の面積(図1)とすると、|D|=1となる。V1及びV2を、管状臓器の2つの画像が撮像されたCアーム方向とすると、|V1|=1,|V2|=1となる。断面積は、視線方向が管状臓器に直交する(V1がDに直交する)場合にのみSに等しくなる。一般的な場合において、断面積は、視線方向Vと直交断面Sの平面との間の角度の余弦に反比例する。これは、断面積がS/cos(α)となることを意味する(図37)。
(2)Di=D−(Vi TD)Vi, i=1,2
ここで、(2)のベクトルD1及びD2は正規化されていないことに留意されたい。
(3)E1≡D1 TV12/|D1|かつE2≡D2 TV12/|D2|
定理:投影面積及び可視エピポーラ線方向(visible epi−polar orientation)の比は全ての視線ペアに関して不変、すなわち次式である。
(4)S1/E1=S2/E2
証明:
等式(1)及び(2)を使用して次式が得られる。
(5)S1 2(1−V1 TD)2)=S2 2(1−(V2 TD)2)
(6)D1+(V1 TD)V1=D2+(V2 TD)V2
等式(6)にV12を乗じるとD1 TV12=D2 TV12が得られ、表示(3)を使用して次式が得られる。
(7)|D1|E1=|D2|E2
等式(7)を2乗すると、等式(7)を|D1|2E1 2=|D2|2E2 2として書き直すことができる。等式(2)から、|Di|2=(D−(Vi TD)Vi)T(D−(Vi TD)Vi)=1−(Vi TD)2が得られる。従って、次式が成り立つ。
(8)(1−(V1 TD)2)E1 2=(1−(V2 TD)2)E2 2
等式(8)及び(5)を使用して等式(4)が得られるので定理が得られる。
3つ以上の投影画像に基づく3次元再構成の場合では、方向対応型制限(direction correspondence constraint)を導入することができる。D1,D2,...,DNを、3Dベクトルとして表される2D管状臓器中心線に接するベクトルとする。次の条件が点マッチングに必要になる。マッチングした点に関して、ベクトルD1,D2,...,DNから成る行列の階数は3未満である。
説明を簡単にするために、工程が2つの2D投影画像に関して説明される。3つ以上の2D投影画像に関する工程は、この説明を単純に一般化したものとなる。平行投影法が前提とされ、全ての画像において識別される、または与えられる基準点と一致する3D原点を通過する画像平面が考慮に入れられる。従って、画像平面において求められる全ての点及び方向は、基準点及び既知の方向を使用して3D構成要素として表現されることができ、かつ表現されることになる。
F(i,j)=F1(|P1(i)−P2(j)|)+C2F2(|R1(i)−R2(j)|)+C3F3(|S1(i)E2(j)−S2(j)E1(i)|)+F4(E1(i)E2(j))
ここで、F1,F2,F3,F4は次の特性を有する関数である。F1(0)=F2(0)=F3(0)=0;F1,F2,F3は単調増加関数である;F1(∞)=∞;0≦F2,F3≦1;
(a)それぞれの投影線ペアから得られる3D点を「平均化する工程」、または、
(b)3つ以上の投影線を使用して3D点、例えばこれらの線からの距離の合計を最小にする点を求める工程。
・移動量、従って基準点は、任意の、かつ一時的な基準点までのエピポーラ距離の関数として表される関数S1/E1及びS2/E2を関連付けることにより、または関数R1及びR2を関連付けることにより求められ得る。
本発明の第3グループの実施形態の目的は、3次元臓器再構成を2つよりも多くの血管造影投影画像に基づいて自動的に行い、ユーザによる更に別の相互作用を必要としない、すなわちユーザが更に別の血管造影画像の管状臓器を識別する必要がない方法及びシステムを提供することにある。
Aを、2つのマーキング済み画像に基づいて再構成される臓器セグメントの3Dモデルとする。例えば、一般化円筒モデルを使用することができ、このモデルは、3次元中心線及び複数の半径によって指定される円形直交断面から構成される。このモデルはA≡(Xi,Yi,Zi,Ri)と表されることができ、iは3次元中心線に沿ったスケルトン点のインデックスである。Iを、Aの再構成に使用しなかった画像とする。Gを画像Iの既知の形状とする。形状データGは角度及び倍率の粗い推定値を含むが、Cアーム患者ベッドの移動量を含まない。3DモデルAをフローティング(floating)と呼び、空間における位置ではなく、寸法及び形状という点で真の臓器を意味するとともに表す。
3D線を複数の投影画像に基づいて再構成する操作は最適化問題と考えられることができ、この問題の基本ステップは1つの点の再構成である。理論的には、1つの点を複数の投影画像を使用して再構成する操作は、複数の2D投影画像に対応する複数の投影線の交差部分を用いて行われることができる。実際には、これらの投影線は交差しない。交差する2つの線から得られる3D再構成点の本質的な一つの定義は、3D点を、複数の投影線を結ぶ最短セグメントの中点として定義することができる。3つ以上の投影画像に基づく3次元再構成は上述の考えを拡大し、3D点を同様の方法により求める。一例として直接的な拡大を行って、(3つ以上の)投影線からの距離が最小になる3D点が選択される。別の方法では、全ての投影画像ペアから得られる3D点が選択され、これらの点の幾何学的関数として最終の再構成点が設定される。本グループの実施形態は新規のアプローチを提案し、このアプローチでは、全ての投影画像ペアから得られる結果が実際に使用されるが、3D再構成結果が点のみの関数として設定されるのではなく、視線角度及び3Dモデルの関係を利用して各ペア結果の重みが決定される。
本発明の上述の実施形態(グループ1,2,及び/又は3)は次の特徴の内の一つ以上を含むことができ、各特徴はそれ自体が個別の実施形態を含むこともできる。
Claims (21)
- 複数の2次元画像を使用して1つの管状臓器を血管撮像装置が3次元再構成(3DR)する方法であって、
血管網の第1画像を表示する工程、
注目血管を第1画像上にて識別するための入力を受信する工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第1画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第1画像における注目血管の第1半径値及び密度測定値を第1画像の注目血管に沿って求める工程、
血管網の少なくとも第2画像を表示する工程、
注目血管を第2画像上にて識別するための入力を受信する工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第2画像における注目血管の第2半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管の3次元再構成を求める工程、及び
前記第1半径値および前記第2半径値より得られた注目血管の断面積と、前記密度測定値より得られた注目血管の断面積との重み付け合計である統合断面積の測定値を注目血管に沿って求める工程を含み、
前記偽エッジを除去する工程は、
注目血管の内側の経路である1次中心線に平行な注目領域を定義する工程、
注目血管に隣接する少なくとも一つの画素データクラスタを検出する工程であって、各画素データクラスタは、当該画素データクラスタを取り囲む画素データの輝度レベルよりも大きい所定の輝度レベルを有する工程、
各クラスタ内の任意の画素を選択する工程、
各クラスタの任意の各画素の注目領域に隣接するレーン上に設けられる第2画素を選択する工程、及び
複数の任意の画素と、対応する第2画素とを結ぶことにより注目血管のエッジを定義するためにバリア線を設定する工程を含み、注目血管の各エッジをトレースする工程では、トレースエッジが各バリア線を避ける血管撮像装置の作動方法。 - 複数の2次元画像を使用して1つの管状臓器を血管撮像装置が3次元再構成(3DR)する方法であって、
血管網の第1画像を表示する工程、
注目血管を第1画像上にて識別するための入力を受信する工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第1画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第1画像における注目血管の第1半径値及び密度測定値を第1画像の注目血管に沿って求める工程、
血管網の少なくとも第2画像を表示する工程、
注目血管を第2画像上にて識別するための入力を受信する工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第2画像における注目血管の第2半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管の3次元再構成を求める工程、及び
前記第1半径値および前記第2半径値より得られた注目血管の断面積と、前記密度測定値より得られた注目血管の断面積との重み付け合計である統合断面積の測定値を注目血管に沿って求める工程を含み、
前記偽エッジを除去する工程は、
一連の疑わしい点を設定する工程であって、複数の第1距離を、少なくとも一つの1次トレースエッジ上の複数の開始点の各々と、注目血管の内側の経路である1次中心線に沿って位置する対応する最近接点との間に設定する工程と、複数の第2距離を、1次中心線上の複数の点の各々と前記少なくとも一つの1次トレースエッジ上に位置する対応する最近接点との間に設定する工程と、1次中心線からの変位を第2距離及び第1距離の絶対値差として求める工程とを含む工程、
各エッジ点の勾配絶対値に反比例する勾配コスト関数を求める工程、
1次中心線からの変位及び勾配コスト関数を合計した合成関数を求める工程であって、合成関数が予め定義される値よりも大きくなると、対応するエッジ点が隆起の隆起点として決定される工程、
複数の接続隆起点及び注目血管に隣接する切断線によって定義される隆起面積を求める工程であって、切断線は、隆起面積と切断線長の累乗との比を最大にする線を含む工程、及び
隆起をエッジから切断線の位置で切断して最終エッジを形成する工程を含む血管撮像装置の作動方法。 - 複数の2次元画像を使用して1つの管状臓器を血管撮像装置が3次元再構成(3DR)する方法であって、
血管網の第1画像を表示する工程、
注目血管を第1画像上にて識別するための入力を受信する工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第1画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第1画像における注目血管の第1半径値及び密度測定値を第1画像の注目血管に沿って求める工程、
血管網の少なくとも第2画像を表示する工程、
注目血管を第2画像上にて識別するための入力を受信する工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第2画像における注目血管の第2半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管の3次元再構成を求める工程、
前記第1半径値および前記第2半径値より得られた注目血管の断面積と、前記密度測定値より得られた注目血管の断面積との重み付け合計である統合断面積の測定値を注目血管に沿って求める工程、及び
複数の点を含む注目血管の中心線を求める工程を含み、
前記注目血管の中心線を求める工程は、
注目血管の最終トレースエッジを求める工程、
各ペアが各エッジ上に1つの点を含む起点ペアを求める工程、
起点ペアを探索することにより断面線を求める工程であって、これらの起点を結ぶと中心線に直交する断面線が形成される工程、
起点を使用して各エッジを複数のセグメントに分割する工程であって、各セグメントに関して、これらのエッジの間の対応関係が、各エッジのそれぞれの点が反対側エッジ上の少なくとも一つの点ペアを含む形で構築され、隣接点の間の距離の合計が最小である工程、及び
複数のセグメントの中心を結んで中心線を求める工程を含む血管撮像装置の作動方法。 - 複数の2次元画像を使用して1つの管状臓器を血管撮像装置が3次元再構成(3DR)する方法であって、
血管網の第1画像を表示する工程、
注目血管を第1画像上にて識別するための入力を受信する工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第1画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第1画像における注目血管の第1半径値及び密度測定値を第1画像の注目血管に沿って求める工程、
血管網の少なくとも第2画像を表示する工程、
注目血管を第2画像上にて識別するための入力を受信する工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第2画像における注目血管の第2半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管の3次元再構成を求める工程、及び
前記第1半径値および前記第2半径値より得られた注目血管の断面積と、前記密度測定値より得られた注目血管の断面積との重み付け合計である統合断面積の測定値を注目血管に沿って求める工程を含み、
前記密度測定値を求める工程は、
注目血管の少なくとも一つのエッジに平行な複数のプロファイル線を設定する工程、
注目血管及び隣接領域を覆うパラメータ座標を設定する工程であって、パラメータ座標は、注目血管の長さに沿った注目血管の第1パラメータ、及び注目血管と交差する方向の注目血管の変化を制御するための第2パラメータを含む工程、
複数の該当する階調値であって、プロファイル線の関数として求められる階調値を取得するために、座標を使用して画像をサンプリングする工程、
注目血管の外側で検出される閉塞構造であって、パラメータの顕著な極小値として検出される閉塞構造を全て取り除く工程、
注目血管の内側で検出される顕著な極小値を全て取り除く工程、
注目血管の各側で注目血管を横切る方向に階調値を個別に平均化する工程、
注目血管の内側の座標上で線形バックグランド推定値を求める工程、及び
取り除いた顕著な極小値を使用して断面積を求める工程を含む血管撮像装置の作動方法。 - 注目血管は、動脈、静脈、冠動脈、頸動脈、肺動脈、腎動脈、肝臓動脈、大腿動脈、腸間膜動脈、及び他のいずれかの管状臓器からなる群から選択される請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 前記統合断面積の測定値を求める工程は、
複数の健康な直径を、物理基準として使用される注目血管に沿って求める工程、
前記物理基準を使用して、データの主要部分、直径値及び断面積値を物理単位に正規化する工程、及び
データの主要部分を1つの面積測定値に統合し、各ソースデータをデータの信頼度に従って重み付けする工程を含む請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。 - 前記重み付けする工程は、視線配置及び3D血管構造の少なくとも一方の関数として計算される請求項6に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 前記注目血管を識別するための入力は、狭窄の概略位置をマーキングするための第1点、狭窄の近位に位置する第2点、及び狭窄の遠位に位置する第3点の3つの点からなる請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 前記注目血管を識別するための入力は、第1及び第2画像の内の少なくとも一つの画像に関する2つの点のマーカを含み、2つの点の内の一方の点は狭窄の近位部分のいずれかに位置し、かつ他方の点は狭窄の遠位部分のいずれかに位置する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。
- マーカは、第1画像のための2つの点、及び第2画像のための1つの点を含み、2つの点の内の一方の点は狭窄の近位部分のいずれかに位置し、かつ他方の点は狭窄の遠位部分のいずれかに位置し、更に一方の点は第1画像上に自動的に識別される起点である請求項9に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 偽エッジの除去は、注目血管に隣接する一つ以上の気泡を無視する工程を含む請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 偽エッジの除去は、注目血管に沿った一つ以上の隆起を検出する工程及び除去する工程の少なくとも一方を含む請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 前記密度測定値を求める工程は、バックグランドによる影響を除去する工程を含む請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 反復回帰関数を注目血管の健康な部分にわたって用いて健康な血管の寸法を求める工程を更に含む請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 各反復において、前記反復回帰関数に関連する最新の回帰線の勾配が、前記注目血管の寸法のデータを用いて算出された回帰線の勾配と予め定義された回帰線の勾配との重み付け合計として計算され、前記重み付けの係数は、前記算出された回帰線の勾配の周りのデータの分布によって変化する請求項14に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 前記注目血管の3次元再構成を求める工程は、
第1画像の中心線の複数の点に関する従来のエピポーラ距離p1を求める工程、
第2画像の中心線の複数の点に関する従来のエピポーラ距離p2を求める工程、及び
δが一つ以上の目印点の対応関係を構築する平滑化補正関数である場合に、p2new=p2+δに従ってp2を再度求める工程を含む請求項3に記載の血管撮像装置の作動方法。 - 断面積グラフ及び病変解析測定値の少なくとも一方を含む注目血管の定量解析結果を表示する工程を更に含む請求項1乃至4のいずれか一項に記載の血管撮像装置の作動方法。
- 複数の2次元画像を使用して1つの注目血管を3次元再構成(3DR)するシステムであって、
血管網の第1画像及び血管網の第2画像、並びに注目血管の3次元再構成を表示するディスプレイと、
注目血管を第1画像上にて識別するための入力、及び注目血管を第2画像上にて識別するための入力を受信する入力手段と、
コンピュータへの命令を含む一つ以上のアプリケーションプログラムを動作させるように構成されるプロセッサとを備え、
前記コンピュータへの命令は、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第1画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第1画像における注目血管の第1半径値及び密度測定値を第1画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第2画像における注目血管の第2半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管の3次元再構成を求める工程、及び
前記第1半径値および前記第2半径値より得られた注目血管の断面積と、前記密度測定値より得られた注目血管の断面積との重み付け合計である統合断面積の測定値を注目血管に沿って求める工程を含み、
前記偽エッジを除去する工程は、
注目血管の内側の経路である1次中心線に平行な注目領域を定義する工程、
注目血管に隣接する少なくとも一つの画素データクラスタを検出する工程であって、各画素データクラスタは、当該画素データクラスタを取り囲む画素データの輝度レベルよりも大きい所定の輝度レベルを有する工程、
各クラスタ内の任意の画素を選択する工程、
各クラスタの任意の各画素の注目領域に隣接するレーン上に設けられる第2画素を選択する工程、
複数の任意の画素と、対応する第2画素とを結ぶことにより注目血管のエッジを定義するためにバリア線を設定する工程を含み、注目血管の各エッジをトレースする工程では、トレースエッジが各バリア線を避けるシステム。 - 複数の2次元画像を使用して1つの注目血管を3次元再構成(3DR)するシステムであって、
血管網の第1画像及び血管網の第2画像、並びに注目血管の3次元再構成を表示するディスプレイと、
注目血管を第1画像上にて識別するための入力、及び注目血管を第2画像上にて識別するための入力を受信する入力手段と、
コンピュータへの命令を含む一つ以上のアプリケーションプログラムを動作させるように構成されるプロセッサとを備え、
前記コンピュータへの命令は、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第1画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第1画像における注目血管の第1半径値及び密度測定値を第1画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第2画像における注目血管の第2半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管の3次元再構成を求める工程、及び
前記第1半径値および前記第2半径値より得られた注目血管の断面積と、前記密度測定値より得られた注目血管の断面積との重み付け合計である統合断面積の測定値を注目血管に沿って求める工程を含み、
前記偽エッジを除去する工程は、
一連の疑わしい点を設定する工程であって、複数の第1距離を、少なくとも一つの1次トレースエッジ上の複数の開始点の各々と、注目血管の内側の経路である1次中心線に沿って位置する対応する最近接点との間に設定する工程と、複数の第2距離を、1次中心線上の複数の点の各々と前記少なくとも一つの1次トレースエッジ上に位置する対応する最近接点との間に設定する工程と、1次中心線からの変位を第2距離及び第1距離の絶対値差として求める工程とを含む工程、
各エッジ点の勾配絶対値に反比例する勾配コスト関数を求める工程、
1次中心線からの変位及び勾配コスト関数を合計した合成関数を求める工程であって、合成関数が予め定義される値よりも大きくなると、対応するエッジ点が隆起の隆起点として決定される工程、
複数の接続隆起点及び注目血管に隣接する切断線によって定義される隆起面積を求める工程であって、切断線は、隆起面積と切断線長の累乗との比を最大にする線を含む工程、及び
隆起をエッジから切断線の位置で切断して最終エッジを形成する工程を含むシステム。 - 複数の2次元画像を使用して1つの注目血管を3次元再構成(3DR)するシステムであって、
血管網の第1画像及び血管網の第2画像、並びに注目血管の3次元再構成を表示するディスプレイと、
注目血管を第1画像上にて識別するための入力、及び注目血管を第2画像上にて識別するための入力を受信する入力手段と、
コンピュータへの命令を含む一つ以上のアプリケーションプログラムを動作させるように構成されるプロセッサとを備え、
前記コンピュータへの命令は、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第1画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第1画像における注目血管の第1半径値及び密度測定値を第1画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第2画像における注目血管の第2半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管の3次元再構成を求める工程、
前記第1半径値および前記第2半径値より得られた注目血管の断面積と、前記密度測定値より得られた注目血管の断面積との重み付け合計である統合断面積の測定値を注目血管に沿って求める工程、及び
複数の点を含む注目血管の中心線を求める工程を含み、
前記注目血管の中心線を求める工程は、
注目血管の最終トレースエッジを求める工程、
各ペアが各エッジ上に1つの点を含む起点ペアを求める工程、
起点ペアを探索することにより断面線を求める工程であって、これらの起点を結ぶと中心線に直交する断面線が形成される工程、
起点を使用して各エッジを複数のセグメントに分割する工程であって、各セグメントに関して、これらのエッジの間の対応関係が、各エッジのそれぞれの点が反対側エッジ上の少なくとも一つの点ペアを含む形で構築され、隣接点の間の距離の合計が最小である工程、及び
複数のセグメントの中心を結んで中心線を求める工程を含むシステム。 - 複数の2次元画像を使用して1つの注目血管を3次元再構成(3DR)するシステムであって、
血管網の第1画像及び血管網の第2画像、並びに注目血管の3次元再構成を表示するディスプレイと、
注目血管を第1画像上にて識別するための入力、及び注目血管を第2画像上にて識別するための入力を受信する入力手段と、
コンピュータへの命令を含む一つ以上のアプリケーションプログラムを動作させるように構成されるプロセッサとを備え、
前記コンピュータへの命令は、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第1画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第1画像における注目血管の第1半径値及び密度測定値を第1画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管に観察可能に隣接する物体の偽エッジを除去する工程を含む第2画像の注目血管のエッジをトレースする工程、
第2画像における注目血管の第2半径値及び密度測定値を第2画像の注目血管に沿って求める工程、
注目血管の3次元再構成を求める工程、及び
前記第1半径値および前記第2半径値より得られた注目血管の断面積と、前記密度測定値より得られた注目血管の断面積との重み付け合計である統合断面積の測定値を注目血管に沿って求める工程を含み、
前記密度測定値を求める工程は、
注目血管の少なくとも一つのエッジに平行な複数のプロファイル線を設定する工程、
注目血管及び隣接領域を覆うパラメータ座標を設定する工程であって、パラメータ座標は、注目血管の長さに沿った注目血管の第1パラメータ、及び注目血管と交差する方向の注目血管の変化を制御するための第2パラメータを含む工程、
複数の該当する階調値であって、プロファイル線の関数として求められる階調値を取得するために、座標を使用して画像をサンプリングする工程、
注目血管の外側で検出される閉塞構造であって、パラメータの顕著な極小値として検出される閉塞構造を全て取り除く工程、
注目血管の内側で検出される顕著な極小値を全て取り除く工程、
注目血管の各側で注目血管を横切る方向に階調値を個別に平均化する工程、
注目血管の内側の座標上で線形バックグランド推定値を求める工程、及び
取り除いた顕著な極小値を使用して断面積を求める工程を含むシステム。
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