JP5613182B2 - 血管分析方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
血管系の一部の境界を特定する方法であって、上記血管系は、複数の血管の幾何学的表現を含み、
上記幾何学的表現を複数の領域に論理的に分割するステップと、
上記複数の領域それぞれの内部の少なくとも1つのフィーチャを決定するステップと、
上記複数の領域それぞれの内部において決定された上記少なくとも1つのフィーチャに少なくとも部分的に基づいて上記血管系の上記部分の境界を規定するステップであって、上記境界は、上記血管系の上記部分の内側と外側との間の分離線を規定する体積を形成する.ステップと、
を含む、方法。
(項目2)
上記複数の領域それぞれについて上記少なくとも1つのフィーチャの1つ以上の値を計算するステップと、上記1つ以上の値と、指定基準とを比較するステップとをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
上記複数の領域のうち、上記指定基準を満たすものをそれぞれ特定するステップをさらに含む、項目2に記載の方法。
(項目4)
上記複数の領域のうち、上記指定基準を満たすものとして特定されたものそれぞれに対して少なくとも1つのスカラー値を割り当てるステップと、上記複数の領域のうち、上記指定基準を満たさないものそれぞれに少なくとも1つの異なるスカラー値を割り当てて、上記少なくとも1つのフィーチャに基づいた上記幾何学的表現からスカラー場表現を生成するステップとをさらに含む、項目3に記載の方法。
(項目5)
上記境界を特定するステップは、上記スカラー場表現上の初期境界を初期化するステップと、上記血管系の上記部分の境界を示す最終境界に到着するような関数に従って、上記初期境界を展開するステップとを含む、項目4に記載の方法。
(項目6)
上記最終境界は、上記血管系の上記部分の境界の幾何学的表現を決定するように分析される、項目5に記載の方法。
(項目7)
上記1つ以上の値は、上記少なくとも1つのフィーチャの密度を示す少なくとも1つの値を含み、上記基準は密度閾値を含む、項目2に記載の方法。
(項目8)
上記少なくとも1つのフィーチャは、血管密度および/または分岐密度を含む、項目7に記載の方法。
(項目9)
上記1つ以上の値は、血管曲率、血管屈曲度および/または血管方位のうち1つ以上の尺度を含む、項目2に記載の方法。
(項目10)
上記血管系の上記部分は、腫瘍血管系、器官血管系または器官の領域の血管系を含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
命令でコードされた、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体であって、上記命令は、少なくとも1つのプロセッサによって実行されると、血管系の一部の境界を特定する方法を行い、上記血管系は、複数の血管の幾何学的表現を含み、上記方法は、
上記幾何学的表現を複数の領域に論理的に分割するステップと、
上記複数の領域それぞれの内部の少なくとも1つのフィーチャを決定するステップと、
上記複数の領域それぞれの内部において決定された上記少なくとも1つのフィーチャに少なくとも部分的に基づいて上記血管系の上記部分の境界を規定するステップであって、上記境界は、上記血管系の上記部分の内側と外側との間の分離線を規定する体積を形成する、ステップと、
を含む、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目12)
上記複数の領域それぞれについて、上記少なくとも1つのフィーチャの1つ以上の値を計算するステップと、上記1つ以上の値と、指定基準とを比較するステップとをさらに含む、項目11に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目13)
上記複数の領域のうち、上記指定基準を満たすものをそれぞれ特定するステップをさらに含む項目12に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目14)
上記複数の領域のうち、上記指定基準を満たすものとして特定されたものそれぞれに対して少なくとも1つのスカラー値を割り当てるステップと、上記複数の領域のうち、上記指定基準を満たさないものそれぞれに少なくとも1つの異なるスカラー値を割り当てて、上記少なくとも1つのフィーチャに基づいた上記幾何学的表現からスカラー場表現を生成するステップとをさらに含む、項目13に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目15)
上記境界を特定するステップは、上記スカラー場表現上の初期境界を初期化するステップと、上記血管系の上記部分の境界を示す最終境界に到着するような関数に従って、上記初期境界を展開するステップとを含む、項目14に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目16)
上記最終境界は、上記血管系の上記部分の境界の幾何学的表現を決定するように分析される、項目15に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目17)
上記1つ以上の値は、上記少なくとも1つのフィーチャの密度を示す少なくとも1つの値を含み、上記基準は密度閾値を含む、項目12に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目18)
上記少なくとも1つのフィーチャは、血管密度および/または分岐密度を含む、項目17に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目19)
上記1つ以上の値は、血管曲率、血管屈曲度および/または血管方位のうち1つ以上の尺度を含む、項目12に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目20)
上記血管系の上記部分は、腫瘍血管系、器官血管系または器官の領域の血管系を含む、項目12に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体
(項目21)
血管系の一部の境界を特定する装置であって、上記血管系は、複数の血管の幾何学的表現を含み、上記方法は、
上記幾何学的表現を記憶する少なくとも1つの記憶媒体と、
上記少なくとも1つの記憶媒体にアクセスして上記幾何学的表現を得ることが可能な少なくとも1つのコンピュータであって、上記少なくとも1つのコンピュータは、
上記幾何学的表現を複数の領域に論理的に分割するステップと、
上記複数の領域それぞれの内部において、少なくとも1つのフィーチャを決定するステップと、
上記複数の領域それぞれの内部において決定された上記少なくとも1つのフィーチャに少なくとも部分的に基づいて、上記血管系の上記部分の境界を規定するステップであって、上記境界は、上記血管系の上記部分の内側と外側との間の分離線を規定する体積を形成する、ステップと、
を行うようにプログラムされる、少なくとも1つのコンピュータと、
を含む、装置。
(項目22)
上記少なくとも1つのコンピュータは、上記複数の領域それぞれについて、上記少なくとも1つのフィーチャの1つ以上の値を計算し、上記1つ以上の値を指定基準と比較するようにプログラムされる、項目21に記載の装置。
(項目23)
上記少なくとも1つのコンピュータは、上記複数の領域それぞれのうち、上記指定基準を満たすものを特定するようにプログラムされる、項目22に記載の装置。
(項目24)
上記少なくとも1つのコンピュータは、上記複数の領域のうち、上記指定基準を満たすものとして特定されたものそれぞれに少なくとも1つのスカラー値を割り当て、上記複数の領域のうち、上記指定基準を満たさないものそれぞれに少なくとも1つの異なるスカラー値を割り当てて、上記少なくとも1つのフィーチャに基づいて上記幾何学的表現からスカラー場表現を生成するようにプログラムされる、項目23に記載の装置。
(項目25)
上記少なくとも1つのコンピュータは、上記スカラー場表現上の初期境界を初期化するステップと、上記血管系の上記部分の境界を示す最終境界に到着するような関数に従って、上記初期境界を展開するステップとを行うようにプログラムされる、項目24に記載の装置。
(項目26)
上記最終境界は、上記血管系の上記部分の境界の幾何学的表現を決定するように分析される、項目25に記載の装置。
(項目27)
上記1つ以上の値は、上記少なくとも1つのフィーチャの密度を示す少なくとも1つの値を含み、上記基準は密度閾値を含む、項目22に記載の装置。
(項目28)
上記少なくとも1つのフィーチャは、血管密度および/または分岐密度を含む、項目27に記載の装置。
(項目29)
上記1つ以上の値は、血管曲率、血管屈曲度および/または血管方位のうち1つ以上の尺度を含む、項目28に記載の装置。
(項目30)
上記血管系の上記部分は、腫瘍血管系、器官血管系または器官の領域の血管系を含む、項目21に記載の装置。
(項目31)
血管系の複数の血管の幾何学的表現を用いて血管分析を行う方法であって、
上記幾何学的表現に基づいて上記血管系の一部の境界を計算するステップと、
上記境界内の上記幾何学的表現を複数の領域に論理的に分割するステップと、
上記境界内の上記複数の領域それぞれについて、少なくとも1つのフィーチャを分析するステップと、
を含む、方法。
(項目32)
上記幾何学的表現を論理的に分割するステップは、複数のシェルを規定するステップであって、上記複数のシェルはそれぞれ、上記境界からの各距離範囲を規定し、上記境界内の各位置内において、上記対応するシェルの各範囲内の上記境界からの距離を有する、ステップを含む、項目31に記載の方法。
(項目33)
上記複数のシェルそれぞれについて、上記少なくとも1つのフィーチャの少なくとも1つの評価を行うステップをさらに含む、項目32に記載の方法。
(項目34)
上記少なくとも1つの評価は、上記複数のシェルそれぞれについて、上記少なくとも1つのフィーチャの少なくとも1つの密度評価を行うステップを含む、項目33に記載の方法。
(項目35)
上記少なくとも1つの密度評価は、血管密度および/または分岐密度に基づいた少なくとも1つの評価を含む、項目34に記載の方法。
(項目36)
上記少なくとも1つの評価は、血管曲率、血管屈曲度、血管方位および/または血管長さを評価するステップを含む、項目33に記載の方法。
(項目37)
上記複数の領域それぞれについて少なくとも1つのフィーチャを分析するステップは、上記少なくとも1つのフィーチャについて少なくとも1つの値を決定するステップと、上記少なくとも1つの値を指定基準と比較するステップとを含む、項目31に記載の方法。
(項目38)
上記少なくとも1つの値は、上記少なくとも1つのフィーチャの密度を示す少なくとも1つの値を含む、項目37に記載の方法。
(項目39)
上記密度を示す少なくとも1つの値は、血管密度を示す少なくとも1つの値および/または分岐密度を示す少なくとも1つの値を含む、項目38に記載の方法。
(項目40)
上記少なくとも1つの値は、上記複数の領域それぞれについて、血管曲率、血管屈曲度、血管方位および/または血管長さを示す少なくとも1つの値を含む、項目37に記載の方法。
(項目41)
上記血管系の上記部分は、腫瘍血管系、器官血管系または器官の領域の血管系を含む、項目31に記載の方法。
(項目42)
命令でコードされた、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体であって、上記命令は、少なくとも1つのプロセッサ上において実行されると、血管系の複数の血管の幾何学的表現を用いて血管分析を行う方法を行い、上記方法は、
上記幾何学的表現に基づいて上記血管系の一部の境界を計算するステップと、
上記境界内の上記幾何学的表現を複数の領域に論理的に分割するステップと、
上記境界内の上記複数の領域それぞれについて、少なくとも1つのフィーチャを分析するステップと、
を含む、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目43)
上記幾何学的表現を論理的に分割するステップは、複数のシェルを規定するステップであって、上記複数のシェルはそれぞれ、上記境界からの各距離範囲を規定し、上記境界内の各位置内において、上記対応するシェルの各範囲内の上記境界からの距離を有する、ステップを含む、項目42に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目44)
上記複数のシェルそれぞれについて、上記少なくとも1つのフィーチャの少なくとも1つの評価を行うステップをさらに含む、項目43に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目45)
上記少なくとも1つの評価は、上記複数のシェルそれぞれについて、上記少なくとも1つのフィーチャの少なくとも1つの密度評価を行うステップを含む、項目44に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目46)
上記少なくとも1つの密度評価は、血管密度および/または分岐密度に基づいた少なくとも1つの評価を含む、項目45に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目47)
上記少なくとも1つの評価は、血管曲率、血管屈曲度、血管方位および/または血管長さを評価するステップを含む、項目43に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目48)
上記複数の領域それぞれについて少なくとも1つのフィーチャを分析するステップは、上記少なくとも1つのフィーチャについて少なくとも1つの値を決定するステップと、上記少なくとも1つの値を指定基準と比較するステップとを含む、項目42に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目49)
上記少なくとも1つの値は、上記少なくとも1つのフィーチャの密度を示す少なくとも1つの値を含む、項目48に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目50)
上記密度を示す少なくとも1つの値は、血管密度を示す少なくとも1つの値および/または分岐密度を示す少なくとも1つの値を含む、項目49に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目51)
上記少なくとも1つの値は、上記複数の領域それぞれについて、血管曲率、血管屈曲度、血管方位および/または血管長さを示す少なくとも1つの値を含む、項目48に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目52)
上記血管系の上記部分は、腫瘍血管系、器官血管系または器官の領域の血管系を含む、項目42に記載の、コンピュータによる読み出しが可能な少なくとも1つの媒体。
(項目53)
血管系の複数の血管の幾何学的表現を用いて血管分析を行う装置であって、
上記幾何学的表現を記憶する、少なくとも1つの記憶媒体と、
上記少なくとも1つの記憶媒体にアクセスして上記幾何学的表現を処理することが可能な少なくとも1つのコンピュータであって、上記少なくとも1つのコンピュータは、
上記幾何学的表現に基づいて、上記血管系の一部の境界を計算するステップと、
上記境界内の上記幾何学的表現を複数の領域に論理的に分割するステップと、
上記境界内の上記複数の領域それぞれについて、少なくとも1つのフィーチャを分析するステップと、
を行うようにプログラムされる、少なくとも1つのコンピュータと、
を含む、装置。
(項目54)
上記少なくとも1つのコンピュータは、複数のシェルを規定するようにプログラムされ、上記複数のシェルはそれぞれ、上記境界からの各距離を規定し、上記境界内の各位置内において、上記対応するシェルの各範囲内の上記境界からの距離を有する、項目53に記載の装置。
(項目55)
上記少なくとも1つのコンピュータは、上記複数のシェルそれぞれについて、上記少なくとも1つのフィーチャの少なくとも1つの評価を行うようにプログラムされる、項目54に記載の装置。
(項目56)
上記少なくとも1つのコンピュータは、上記複数のシェルそれぞれについて、上記少なくとも1つのフィーチャの少なくとも1つの密度評価を行うようにプログラムされる、項目55に記載の装置。
(項目57)
上記少なくとも1つの密度評価は、血管密度および/または分岐密度に基づいた少なくとも1つの評価を含む、項目56に記載の装置。
(項目58)
上記少なくとも1つのコンピュータは、血管曲率、血管屈曲度、血管方位および/または血管長さを評価するようにプログラムされる、項目55に記載の装置。
(項目59)
上記少なくとも1つのコンピュータは、上記少なくとも1つのフィーチャについて少なくとも1つの値を決定するステップと、上記少なくとも1つの値を指定基準と比較するステップとを行うようにプログラムされる、項目53に記載の装置。
(項目60)
上記少なくとも1つの値は、上記少なくとも1つのフィーチャの密度を示す少なくとも1つの値を含む、項目59に記載の装置。
(項目61)
上記密度を示す少なくとも1つの値は、血管密度を示す少なくとも1つの値および/または分岐密度を示す少なくとも1つの値を含む、項目60に記載の装置。
(項目62)
上記少なくとも1つの値は、上記複数の領域それぞれについて、血管曲率、血管屈曲度、血管方位および/または血管長さを示す少なくとも1つの値を含む、項目59に記載の装置。
(項目63)
上記血管系の上記部分は、腫瘍血管系、器官血管系または器官の領域の血管系を含む、項目53に記載の装置。
(項目64)
共通する1つ以上の血管フィーチャによって規定された患者から組織を外科的に除去する方法であって、(a)項目1に記載の方法を用いて、上記共通する1つ以上の血管フィーチャによって規定された上記組織の体積を規定する境界を特定するステップと、(b)ステップ(a)において特定された上記体積全体を含むように、患者から組織を外科的に除去するステップとを含む、方法。
(項目65)
上記組織は固形腫瘍であり、上記方法は、上記腫瘍を上記患者から切除するために用いられる、項目65に記載の方法。
(項目66)
上記組織は、異常血管新生または不要な血管新生を有する組織であり、上記方法は、上記腫瘍を上記患者から除去するために用いられる、項目64に記載の方法。
(項目67)
血管ホットスポット、壊死領域および/または血管新生化組織中の正常な血管密度の領域を特定する方法であって、
上記血管新生化組織中のバイオマーカーを評価するステップであって、上記バイオマーカーは、
血管新生化組織の規定領域の血管密度値、
を含む、ステップ、
を含み、
上記値が第1の基準または比較参照用値よりも高い場合、上記領域を血管ホットスポットとして表示し、
上記値が第2の基準または比較参照用値よりも低い場合、上記領域を壊死しているものとして表示し、
上記値が上記第1の基準および第2の基準または比較参照用値の範囲内である場合、上記領域を正常な血管密度のものとして表示する、
方法。
(項目68)
上記血管密度値は、微小血管密度(MVD)の値である、項目67に記載の方法。
(項目69)
上記血管密度値は、平均微小血管密度(mMVD)の値である、項目67に記載の方法。
(項目70)
上記血管密度値は、血管体積密度(VVD)の値である、項目67に記載の方法。
(項目71)
上記血管密度値は、平均血管体積密度(mVVD)の値である、項目67に記載の方法。
(項目72)
上記血管新生化組織は少なくとも部分的に悪性である、項目67〜71のいずれかに記載の方法。
(項目73)
上記血管新生化組織の規定領域は、少なくとも部分的に腫瘍の一部である、項目67〜72のいずれかに記載の方法。
(項目74)
血管新生化悪性および/または腫瘍組織の境界を特定する方法であって、
血管新生化組織中の機能血管系を特定するステップと、
上記血管系中のバイオマーカーを評価するステップと、
上記バイオマーカーの値が遷移する組織領域を検出するステップであって、上記領域は、上記血管新生化組織の3D境界を規定する、ステップと、
を含む、方法。
(項目75)
血管新生化悪性および/または腫瘍組織の境界を特定する方法であって、
上記血管新生化組織中の上記機能血管を特定するステップと、
上記血管新生化組織中のバイオマーカーを評価するステップであって、上記バイオマーカーは、
血管新生化組織の規定領域の血管密度値、
を含む、ステップと、
を含み、
上記値が第1の基準または比較参照用値よりも高い場合、上記領域を血管ホットスポットとして表示し、
上記値が第2の基準または比較参照用値よりも低い場合、上記領域を壊死しているものとして表示し、
上記値が上記第1の基準および第2の基準または比較参照用値の範囲内である場合、上記領域を正常な血管密度のものとして表示する、
方法。
(項目76)
画像ガイド下の放射線治療方法であって、
一定投与量の電離放射線を悪性組織に投与するステップであって、上記悪性組織の位置は、項目75の方法によって確立された3D腫瘍境界によって規定され、ホットスポットを有する上記3D境界によって規定された上記腫瘍体積の内部部分のみに投与を行い、ホットスポットが存在しない場合、機能血管系が未だ存在する領域に投与を行う、ステップ、
を含む、方法。
(項目77)
画像ガイド下の放射線治療方法であって、
項目67〜74のうちのいずれかの方法を用いて、腫瘍中の血管ホットスポット、壊死領域および/または正常な血管密度の領域を特定するステップと、
一定投与量の電離放射線を上記腫瘍中の血管ホットスポットに特に送達するステップと、
を含む、方法。
(項目78)
上記腫瘍の上記血管系に対する上記電離放射線の得られた効果を評価するステップをさらに含む、項目76または77かに記載の方法。
(項目79)
評価するステップは、項目67〜74のいずれかに記載の方法を用いて、腫瘍中の血管ホットスポット、壊死領域および/または正常な血管密度の領域を特定するステップを含む、項目76〜78のいずれかに記載の方法。
(項目80)
上記腫瘍の上記血管系に対する所望の効果が検出されるまで、電離放射線を投与するステップ、
をさらに含む、項目76〜79のいずれかに記載の方法。
(項目81)
上記所望の効果は、項目67〜74のうちいずれかに記載のバイオマーカーの値の変化であり、壊死を示す値に対する血管ホットスポットを示す、項目80に記載の方法。
(項目82)
画像ガイド下の放射線治療方法であって、
項目67〜74のうちいずれかの方法を用いて、腫瘍中の血管ホットスポット、壊死領域および/または正常な血管密度の領域を特定するステップと、
上記腫瘍中の血管ホットスポットに電離放射線ビームを向けるステップと、
上記向けられたビームと共に一定投与量の電離放射線を上記腫瘍に送達するステップと、
を含む、方法。
(項目83)
上記腫瘍の上記血管系に対する上記電離放射線の得られた効果を評価するステップをさらに含む、項目82に記載の方法。
(項目84)
評価するステップは、
項目67〜74のうちいずれかの方法を用いて、腫瘍中の血管ホットスポット、壊死領域および/または正常な血管密度の領域を特定するステップを含む、項目83に記載の方法。
(項目85)
上記腫瘍の上記血管系に対する所望の効果が検出されるまで、電離放射線を投与するステップをさらに含む、項目84に記載の方法。
(項目86)
上記所望の効果は、項目67〜74のうちいずれかのバイオマーカーの値の変化であり、壊死を示す値に対する血管ホットスポットを示す、項目85に記載の方法。
(項目87)
画像ガイド下の放射線外科手術方法であって、
項目67〜74のうちいずれかの方法を用いて、腫瘍中の血管ホットスポット、壊死領域および/または正常な血管密度の領域を特定するステップと、
上記腫瘍中の血管ホットスポットに複数の電離放射線ビームを向けるステップであって、上記ビームは、上記血管ホットスポットの位置において少なくとも部分的に交差する、ステップと、
上記向けられたビームと共に一定投与量の電離放射線を特に上記血管ホットスポットに送達するステップと、
を含む、方法。
(項目88)
上記血管ホットスポットを包囲する上記組織は、上記血管ホットスポットよりも有意に低い投与量の電離放射線を受け取る、項目87に記載の方法。
(項目89)
上記腫瘍の上記血管系に対する上記電離放射線の得られた効果を評価するステップおよび/または上記血管系ホットスポットに対する上記電離放射線の得られた効果を評価するステップをさらに含む、項目87または88に記載の方法。
(項目90)
上記腫瘍の上記血管系に対する所望の効果および/または特に上記血管ホットスポットに対する所望の効果が検出されるまで、電離放射線を投与するステップをさらに含む、項目87〜89のいずれかに記載の方法。
(項目91)
上記所望の効果は、項目67〜74のうちいずれかに記載のバイオマーカーの値の変化であり、壊死を示す値に対する血管ホットスポットを示す、項目90に記載の方法。
(項目92)
方法であって、
腫瘍を有するものとして診断または指示された対象に対し、腫瘍および/または一定投与量の電離放射線の治療のための薬剤を投与するステップと、
上記腫瘍の上記血管系の第1の評価であって、
上記投与前、上記投与中および/または上記投与後に、血管ホットスポット、壊死領域および/または正常な血管密度の領域を特定するステップ、
を含む、第1の評価と、
上記腫瘍の上記血管系の後続評価であって、
上記投与前、上記投与中および/または上記投与後に、血管ホットスポット、壊死領域、および/または正常な血管密度の領域を項目67〜74のうちいずれかの方法によって特定するステップと、
上記第1の評価の結果と上記後続評価の結果とを比較するステップと、
上記腫瘍の上記血管系に対する投与による所望の効果が検出されなかった場合、上記投与を繰り返しかつ/あるいは上記薬剤および/または上記放射線投与量を調節しかつ/あるいは腫瘍の治療において示された異なる薬剤を投与するステップ、ならびに/あるいは、上記腫瘍の上記血管系に対する投与による所望の効果が検出されなかた場合、上記投与を終了するステップ、
を含む、後続評価と、
を含む、方法。
(項目93)
上記所望の効果は、項目67〜74のうちいずれかに記載のバイオマーカーの値の変化であり、壊死を示す値に対する血管ホットスポットを示す、項目92に記載の方法。
(項目94)
所望の効果が検出されなかった場合、上記評価に基づいて、上記薬剤および/または上記放射線の投与量を調節するステップをさらに含む、項目92または93に記載の方法。
(項目95)
所望の効果が検出されなかった場合、異なる薬剤および/またはさらなる薬剤を投与するステップをさらに含む、項目94のいずれかに記載の方法。
(項目96)
画像ガイド下の放射線治療方法であって、上記方法は、特に腫瘍の母血管に一定投与量の電離放射線を向けるステップを含む、方法。
(項目97)
画像ガイド下の放射線治療方法であって、
腫瘍の血管系を周囲組織の血液供給に接続する母血管の位置を特定するステップと、
特に上記母血管に一定投与量の電離放射線を向けるステップと、
を含む、方法。
(項目98)
画像ガイド下の放射線治療方法であって、
腫瘍の血管系を周囲組織の血液供給に接続する母血管の位置を特定するステップと、
特に上記母血管に一定投与量の電離放射線を向けるステップと、
その結果得られた、上記血管に対する上記電離放射線による効果を評価するステップと、
を含む、方法。
(項目99)
画像ガイド下の放射線治療方法であって、
腫瘍の血管系を周囲組織の血液供給に接続する母血管の位置を特定するステップと、
特に上記母血管に一定投与量の電離放射線を送達するステップと、
その結果得られた、上記血管に対する上記電離放射線による効果を評価するステップと、
上記母血管に対する所望の効果が検出されるまで、一定投与量の放射線の送達を繰り返すステップと、
を含む、方法。
(項目100)
画像ガイド下の放射線治療方法であって、
腫瘍の血管系を画像化するステップと、
上記血管系の3Dモデルを生成するステップと、
上記腫瘍の上記血管系を周囲組織の血液供給に接続する母血管の位置を特定するステップと、
この位置情報を用いて、電離放射線ビームを特に上記母血管に向けるステップと、
一定投与量の上記電離放射線を特に上記母血管に送達するステップと、
その結果得られた、上記血管に対する上記電離放射線による効果を評価するステップと、
上記母血管に対する所望の効果が検出されるまで、一定投与量の放射線の送達を繰り返すステップと、
を含む、方法。
(項目101)
画像ガイド下の放射線外科手術方法であって、
腫瘍の血管系を画像化するステップと、
上記血管系の3Dモデルを生成するステップと、
上記腫瘍の上記血管系を周囲組織の血液供給に接続する母血管の位置を特定するステップと、
この位置情報を用いて、複数の電離放射線ビームを特に上記母血管に向けるステップであって、上記ビームは、上記母血管の位置において少なくとも部分的に交差する、ステップと、
一定投与量の上記電離放射線を特に上記母血管に送達するステップであって、上記母血管を包囲する上記組織は、上記母血管よりもずっと低い投与量の電離放射線を受け取る、ステップと、
その結果得られた、上記血管に対する上記電離放射線による効果を評価するステップと、
上記母血管に対する所望の効果が検出されるまで、一定投与量の放射線の送達を繰り返すステップと、
を含む、方法。
ここで、ρは円筒状セグメント中央における密度係数であり、rは円筒状セグメントの半径であり、これにより、密度が中央において最高となる(すなわち、ρと等しくなり)、中央からのラジアル距離の関数として指数関数的に減数するように、密度をモデル化する。図3Bは、方程式(1)中に記載の関数のグレースケール表現を示し、ここで、より濃色のグレースケール値はより高い密度値を示す。図3Cは、図3B中のグレースケールガウス分布の中央におけるx軸に沿った強度値のプロットを示す。図3Dは、画像内の血管の強度プロフィールをより良好にモデル化することが可能な血管強度プロフィールを示す。曲線1および2は、血管直径がスキャン分解能よりも大きい場合および血管直径がスキャン分解能よりも小さい場合の血管プロフィール強度をそれぞれ示す。
を用いることができる。aは点(x、y、z)から独立しているため、aは三重積分から移動され、以下のようになる。
のサイズを体積サイズとして用いることができる。しかし、本発明の局面はこの点において限定されないため、スケールに基づいた任意の適応近隣が用いられ得る。このようにして、方位検出に用いられる近隣のサイズを、各位置における画像スケールに応じて適応させることができる。
であるときに正のコアを有し、
であるときに負のシェルを有する。
従って、このバイアスに対応するために、上記したフィルタを以下のように修正することができる。
ここで、
ここで、
従って、以下のようになる。
いくつかの実施形態によれば、前記基準は、確率的モデルを用いて決定される。例えば、上記試験は、後部可能性を最大化する点xを発見することにより、が行われ得る。
であり、y次元中のブロック数は
であり、z次元中のブロック数は
である。
および
は、それぞれ直径φの血管体積および腫瘍体積である。例示的な境界付けられた血管系として腫瘍が用いられているが、領域は、境界付けられた器官または他の対象血管系であってもよいことが理解されるべきである。この定義によれば、血管密度は以下のように表すことができる。
は、ポーカーチップ表現を用いて計算可能な、直径φの血管の集合である。例えば、前記ビニング血管集合をn(φ)lによって計算することができる。n(φ)lは、領域内のポーカーチップ数を前記ポーカーチップの単位厚さで乗算した値である(この単位厚さは、血管網の幾何学的表現の離散化レベルに関連するかまたは他の方法によって選択され得る)。ビニング血管密度の場合と同様に、前記血管集合も、対象領域内の全直径の血管について加算することにより、計算することができる。所与の対象領域における特定の直径の血管の体積を計算する、ビニング血管体積に関連して有用となり得る別の尺度が、以下のように数学的に表すことができる。
は、直径φの記血管体積である。ポーカーチップ表現を用いて、例えば最終式(ここで、n(φ)は、所望の領域内の直径φのポーカーチップ数であり、lは、ポーカーチップの単位厚さである)を用いて、ビニング血管体積を計算することができる。全直径の血管体積について加算することにより、血管全体のカウンターパートも計算することができる。境界付けられた血管系の分析において利用可能な別の尺度を挙げると、ビニング血管集合密度があり、以下のように数学的に表すことができる。
は、直径φの血管の集合であり、
は、所望の領域の体積である。ビニング血管集合密度は、前記ポーカーチップ表現を用いて(例えば、最終式(ここで、n(φ)は、所望の領域における直径φのポーカーチップ数であり、lは、ポーカーチップの単位厚さである)を用いて)計算することも可能である。血管全体のカウンターパートは、全直径の血管集合密度について加算することによっても計算可能である。境界付けられた血管系の分析において利用可能な別の尺度を挙げると、ビニング血管表面密度があり、以下のように数学的に表すことができる。
および
は、それぞれ直径φの血管表面および腫瘍体積である。前記境界付けられた血管系は腫瘍である必要はなく、境界が計算されている、任意の対象血管系ネットワークであり得ることが理解されるべきである。ビニング血管表面密度は、ポーカーチップ表現を用いて(例えば、最終式(ここで、n(φ)は、直径φのポーカーチップ数であり、lは、ポーカーチップの単位厚さである)を用いて)計算することも可能である。血管全体のカウンターパートは、全直径の血管集合密度について加算することによっても計算可能である。
は、境界付けられた幾何学的表現において点(x、y、z)に中央を有する位置の選択された近隣であり、lは、例えばポーカーチップの単位厚さであり、Lは、アイスキューブの次元(例えば、選択された近隣のサイズ)である。任意のサイズforLmaybe選択された.例えば、腫瘍学目的のために、腫瘍血管からの細胞に供給される酸素は典型的にはおよそ200μmまでであるという生物学的知見に従って、Lをおよそ420μmに設定することができることが理解されるべきである。しかし、例えば特定の種類の分析および/または用途に適合するように、任意のサイズ近隣を選択することができる。アイスキューブ密度尺度により、境界付けられた血管系のさらなる形態学的属性の計算を促進することができる。そのうちいくつかを以下の表2中に示す。
と置換することにより、方程式55を一般化することができる。ここで、Fは、血管系の境界付けられた幾何学的表現(Gbounded)に対する任意の機能演算であり、閾値Tは、任意の基準Cとして一般化されることが理解されるべきである。例えば、Fは、境界付けられた幾何学的表現(本明細書中に記載の形態学的特性または他の特性)の1つ以上の形態学的特性を評価する任意の関数であり得、Cは、任意の指定された基準であり得る。このように、以下にさらに詳細に説明するように、ホット領域は、特定の診断または予後対象であってもよいし、あるいは、治療の有効性の評価に適したものでありかつ/または特に注目すべき治療標的(例えば、放射線治療)であってもよい。本発明の局面はこの点において限定されないため、このような対象領域は、任意の評価関数および任意の基準を用いて特定可能である、ことが理解されるべきである。
ここで、
Claims (15)
- 三次元画像データが得られた血管系の複数の血管に関連する複数の血管セグメントの三次元幾何学的表現を用いて血管分析を行う方法であって、
前記幾何学的表現は、前記三次元画像データからの前記複数の血管セグメントのそれぞれの少なくとも1つの位置を検出することによって、前記三次元画像データから得られ、
前記方法は、
前記幾何学的表現の少なくとも1つの特徴に、少なくとも部分的に基づいて前記幾何学的表現の少なくとも一部分の境界を計算することと、
前記境界内の前記幾何学的表現を複数の領域に論理的に分割することと、
前記境界内の前記複数の領域のそれぞれについて、少なくとも1つのフィーチャを分析することであって、前記少なくとも1つの特徴は、前記領域のそれぞれに配置された血管セグメントに関連している、ことと
を含む、方法。 - 前記幾何学的表現を論理的に分割することは、前記境界内の前記幾何学的表現の少なくとも一部分を複数のキューブに分割することを含み、分析することは、前記複数のキューブのそれぞれについて、少なくとも1つのフィーチャを分析することであって、前記少なくとも1つの特徴は、前記キューブのそれぞれに配置された血管セグメントに関連している、ことを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記幾何学的表現を論理的に分割することは、複数のシェルを規定することであって、前記複数のシェルのそれぞれは、前記境界からの各距離範囲を規定し、対応するシェルの各範囲内の前記境界からの距離を有する前記境界内の位置を含む、ことを含み、分析することは、前記複数のシェルのそれぞれについて、前記少なくとも1つのフィーチャを分析することであって、前記少なくとも1つの特徴は、前記シェルのそれぞれに配置された血管セグメントに関連している、ことを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 分析することは、前記複数の領域のそれぞれについて、少なくとも1つの血管密度値、少なくとも1つの血管分岐値、少なくとも1つの血管曲率値、少なくとも1つの血管屈曲度値、少なくとも1つの血管方位値および/または少なくとも1つの血管長さ値を計算することを含む、請求項1、2または3に記載の方法。
- 分析することは、指定された範囲内の血管直径の血管に対する複数の領域のそれぞれについて、前記少なくとも1つのフィーチャに対する少なくとも1つの値を計算することを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 分析することは、前記複数の領域のそれぞれについて、少なくとも1つの血管密度値を計算することを含み、前記少なくとも1つの血管密度値は、前記領域のそれぞれにおいていくつの血管セグメントが配置されるかに基づいて計算され、前記方法は、前記少なくとも1つの血管密度値のそれぞれが、第1の閾値を超える場合に、前記複数の領域のそれぞれをホットスポットとして示すことをさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記幾何学的表現の前記部分の前記境界を計算することは、前記複数の領域のそれぞれの内部で決定された少なくとも1つのフィーチャに少なくとも部分的に基づいており、前記境界は、前記幾何学的表現の前記部分の内側と外側との間の分離線を規定する体積を形成する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 三次元画像データが得られた血管系の複数の血管に関連する複数の血管セグメントの三次元幾何学的表現を用いて血管分析を行うための装置であって、
前記幾何学的表現は、前記三次元画像データからの前記複数の血管セグメントのそれぞれの少なくとも1つの位置を検出することによって、前記三次元画像データから得られ、
前記装置は、
前記幾何学的表現を格納するための少なくとも1つの格納媒体と、
前記幾何学的表現を処理するための前記少なくとも1つの格納媒体にアクセスすることが可能な少なくとも1つのコンピュータであって、前記少なくとも1つのコンピュータは、
前記幾何学的表現の少なくとも1つの特徴に、少なくとも部分的に基づいて前記血管系の一部分の境界を計算することと、
前記境界内の前記幾何学的表現を複数の領域に論理的に分割することと、
前記境界内の前記複数の領域のそれぞれについて、少なくとも1つのフィーチャを分析することであって、前記少なくとも1つの特徴は、前記領域のそれぞれに配置された血管セグメントに関連している、ことと
を行うようにプログラムされている、少なくとも1つのコンピュータと
を含む、装置。 - 前記少なくとも1つのコンピュータは、前記境界内の前記幾何学的表現の少なくとも一部分を複数のキューブに論理的に分割することと、前記複数のキューブのそれぞれについて、少なくとも1つのフィーチャを分析することであって、前記少なくとも1つの特徴は、前記キューブのそれぞれに配置された血管セグメントに関連している、こととを行うようにプログラムされている、請求項8に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのコンピュータは、複数のシェルを規定することであって、前記複数のシェルのそれぞれは、前記境界からの各距離範囲を規定し、対応するシェルの各範囲内の前記境界からの距離を有する前記境界内の位置を含む、ことと、前記複数のシェルのそれぞれについて、少なくとも1つのフィーチャを分析することであって、前記少なくとも1つの特徴は、前記シェルのそれぞれに配置された血管セグメントに関連している、こととを行うようにプログラムされている、請求項8または9に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのコンピュータは、前記複数の領域のそれぞれについて、少なくとも1つの血管密度値、少なくとも1つの血管分岐値、少なくとも1つの血管曲率値、少なくとも1つの血管屈曲度値、少なくとも1つの血管方位値および/または少なくとも1つの血管長さ値を計算するようにプログラムされている、請求項8、9または10に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのコンピュータは、指定された範囲内の血管直径の血管に対する複数の領域のそれぞれについて、前記少なくとも1つのフィーチャに対する少なくとも1つの値を計算するようにプログラムされている、請求項8〜11のいずれか一項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのコンピュータは、前記複数の領域のそれぞれについて、少なくとも1つの血管密度値を計算することであって、前記少なくとも1つの血管密度値は、前記領域のそれぞれにおいていくつの血管セグメントが配置されるかに基づいて計算される、ことと、前記少なくとも1つの血管密度値のそれぞれが、第1の閾値を超える場合に、前記複数の領域のそれぞれをホットスポットとして示すこととを行うようにプログラムされている、請求項8〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのコンピュータは、前記複数の領域のそれぞれの内部で決定された少なくとも1つのフィーチャに少なくとも部分的に基づいて、前記幾何学的表現の前記部分の前記境界を計算するようにプログラムされており、前記境界は、前記幾何学的表現の前記部分の内側と外側との間の分離線を規定する体積を形成する、請求項8〜13のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも1つのプロセッサ上で実行された場合に請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法を実行する命令によってエンコードされた少なくとも1つのコンピュータ読み出し可能な媒体。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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