JP7404450B2 - 画像からの血管の選択方法 - Google Patents
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Description
現在の開示のいくつかの実施形態の広範な態様は、効果的であり信頼性のある血管樹(vascular tree)の生成を潜在的に可能とする、手動的な及び自動的なセグメンテーション技術の組み合わせに関連する。
ここで、本開示のいくつかの例示的な実施形態に従った血管造影法による画像での血管中心線の経路を決定する方法の概要を示すフローチャートである図1を参照する。
ここで、本開示のいくつかの例示的な実施形態に係る血管画像から血管経路オプションを生成する方法の概略的なフローチャートである図2を参照する。
いくつかの実施形態において、経路コストリスト218に記録された経路コストは、以下の1つ以上の判断及び/又は基準に対して算出される
本明細書で、血管骨格セグメントの接続ポイントは、ノードと呼ぶ。ノードは、1つのピクセルとして決定されてもよく、任意に、3つ以上の血管骨格セグメントが出会う範囲内の比較的大きいサイズ(例えば、2、3、4、5以上のピクセルの範囲)の領域としてよい。いくつかの実施形態において、ノードに適用可能な全体のコスト関数は、少なくとも部分的に、ノードタイプ分類による。
本開示のいくつかの実施形態において、ノードでの血管形態の連続性が、コスト関数値の割当ての基礎として使用される。
いくつかの実施形態において、血管が分岐する場合は、二分岐(bifurcation)であることが典型的である。任意に、三分岐といった更に多い分岐数は、隣接する二分岐の構成であるとして扱われる。二分岐において、近づいてくる任意の第3の方向(入口側)から連続する(出口側)ための2つの方向の先験的なオプションがある接合型ノードが任意に決定される。いくつかの実施形態において、ヒューリックが採用され、接合型ノードを通じる方向での最小限の変化を求める出口側の枝が、より低いコスト割当てを受け取る。
いくつかの実施形態において、比較的直線及び/又は連続的な弧状の線(arcing lines)に走る血管セグメントを使用する経路は、より低いコストで任意にスコアされる。これは、血管スケルトンにおいて終端しているかもしれないが実際には元来の血管ではないという画像の特徴に対して、特徴において「より血管」であるという好ましい画像の特徴について、潜在的な利点である。コストは、例えば局所的な血管セグメントの方向の派生する角度の曲線下(ゼロ上又は下)の全体の領域に基づいて任意に計算される。
ここで、本開示のいくつかの例示的な実施形態に従った、特定の血管経路のオプションを選択する及び/又は決定するための方法の概要的なフローチャートである図3Aを参照する。いくつかの実施形態において、図3Aの操作は、図1のブロック112内で起きる操作に対応する。本開示のいくつかの例示的な実施形態に従った血管経路のオプションの選択を概要的に説明する図4A-4Fも参照する。図4Aは、現在決定されている根元位置401を含む血管樹402(例では、心臓の血管)の一部を示す血管造影画像400を示す。図4B-4Fでは、他の要素をより見やすくするために、血管造影画像400のコントラストが低減されている。
本開示のいくつかの実施形態において、動的輪郭方法、「スネーク」ダイナミクス法(Kaas et al. 1987)とも一般に呼ばれる、が実現される。この方法において、輪郭の挙動であるc(s)=(x(s),y(s))は、輪郭上に適用されるシミュレートされた内因性及び外因性の力によって支配される。これらの力は、エネルギー汎関数の最小化によって導かれる。
血管経路リスト214から管が最初に決定される時、初期入力は、選択された経路に沿って接続する血管スケルトンセグメントにおけるピクセルの連なりからなされてもよい。任意に、実際に経路内で使用される座標が、血管経路長に沿って均一な間隔となるように再配置される(実際のピクセル自身の中心間距離は、対角線及び基点方向の交互の動きのため、不均一であり得る)。そして、動的輪郭法を反復するにつれ、血管経路位置は、使用される様々な力及び場のタームに従って、新しい位置に引き込まれる。一旦、経路が十分安定した構成に強固になると、力項(ターム)は、ゼロに設定され、処理が停止する。
ここで、本開示のいくつかの例示的な実施形態に従った、手動による血管経路を編集する方法の概要的なフローチャートである図3Bを参照する。図3Bは、図1のブロック114の経路編集操作の実施形態を示す。本開示のいくつかの例示的な実施形態に従った、血管経路オプションの手動編集を模式的に説明する図5E-5Fも参照する。
ここで、本開示のいくつかの例示的な実施形態に従った、複数の異なる血管画像表示(view)400、500、600、610で同時になされる経路決定の表示620を模式的に説明する図6を参照する。
加えて、本明細書における任意の文献の引用又は特定は、そのような引用が本開示に対する先行文献として利用可能であることの承認として解釈されるべきではない。セクションの見出しが使用されている限りにおいて、それらは必ずしも限定的であると回されるべきではない。
[付記1]
血流の経路を決定するための、血管画像を血管経路へとセグメント化する方法であって、
該方法は、
プロセッサ内に、前記血管画像を受け取り、
前記プロセッサを介して、前記血管画像内で第1及び第2の目標血管経路の終端領域を決定し、
前記プロセッサを介して、前記血管画像内で血管の部分の位置を識別するために前記血管画像をセグメント化し、
前記プロセッサを介して、識別された前記血管の部分から、各々が前記第1及び第2の目標血管経路の終端領域の間に延びる潜在的な血管経路を決定する複数の血管経路オプションを自動的に生成し、
前記プロセッサを介して、前記血管画像に登録された、表示される各々が前記第1及び第2の目標血管経路の終端領域を含む前記複数の血管経路オプションを、ユーザによる選択のために表示し、及び、
前記プロセッサ内に、血流の経路を決定するための、前記ユーザによって選択された経路オプションを受け取る、
ことを備える、方法。
複数の前記経路は、基準の第1のセットに基づいて自動的に生成され、
前記ユーザによって選択された前記経路オプションは、基準の第2のセットに基づいて選択される、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
前記血管経路オプションについての選択の順番を事前に決定することを更に備え、
前記事前に決定することは、前記血管経路オプションの各々が、前記血管画像内の画像化された血管内の血流の実際の経路に対応する可能性の評価に基づき、前記血管経路オプションを順番にランク付けすることを備える、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
前記事前に決定することは、前記血管経路オプションに関連する1つ以上の特徴に数値のコストを割り当てるコスト関数を適用することを含む、
ことを特徴とする付記3に記載の方法。
前記コスト関数は、中心線であって、該中心線から前記血管経路オプションが連結される、複数の血管セグメントの中心線の特徴に基づく数値コストを割り当てる、
ことを特徴とする付記4に記載の方法。
前記複数の血管セグメントの中心線の前記特徴は、中心線の方向、中心線オフセット、及び節領域から延びる中心線の数からなる群のうちの1つ以上を含む、
ことを特徴とする付記5に記載の方法。
前記コスト関数は、前記血管経路オプションがその上で延びる前記血管画像の特徴に基づく数値コストを割り当てる、
ことを特徴とする付記3に記載の方法。
前記血管画像の前記特徴は、血管セグメント画像強度の連続性、血管セグメント画像の幅の連続性、及び、節領域であって、該節領域から3つ以上の血管セグメントが延びる、節領域に対する血管強度における相対変化の位置、からなる群のうちの1つ以上を含む
ことを特徴とする付記7に記載の方法。
前記事前に決定することは、前記血管画像の平面に対して垂直に延びる軸に対して、深さにおける血管セグメント画像の推定相対位置に基づく数値コストを割り当てるコスト関数を適用することを含む、
ことを特徴とする付記3に記載の方法。
前記表示することは、複数の前記血管経路オプションを、選択順序に決定された連続した順序で提示することを含む、
ことを特徴とする付記3に記載の方法。
前記表示することは、複数の前記血管経路オプションを同時に示すことを含み、前記選択の順序は、選択のためにアクティブとして血管経路オプションが表示される順序に対応する、
ことを特徴とする付記3に記載の方法。
各血管経路オプションは、前記第1及び第2の目標血管経路の終端位置の1つに最も近い画像の血管領域で終端する、前記第1及び第2の目標血管経路の終端領域間の画像領域を通じて延びる、血管経路を決定する、
ことを特徴とする付記1に記載の方法。
血管画像における血管のセグメンテーションをより正確に描くために血管経路を編集する方法であって、
該方法は、
プロセッサにおいて、前記血管の前記セグメンテーションに沿った選択領域の指示を受け取り、
前記プロセッサを介して、前記血管の前記セグメンテーションに沿った位置の関数として決定されたエネルギー汎関数であって、該エネルギー汎関数の非ゼロ領域を前記選択領域の前記位置に基づきセットする、エネルギー汎関数を決定し、及び、
前記プロセッサを介して、前記エネルギー汎関数の前記非ゼロ領域の範囲内で、エネルギーの最小化に従って前記セグメンテーションの領域を移動する、
ことを備える、方法。
前記非ゼロ領域におけるエネルギー汎関数値は、基礎的な血管画像の特徴に基づきセットされる、
ことを特徴とする付記13に記載の方法。
前記非ゼロ領域におけるエネルギー汎関数値は、ユーザが制御する位置の指示の動きに基づいてセットされる、
ことを特徴とする付記13に記載の方法。
前記ユーザが制御する位置の指示は、前記選択領域の前記指示を含む、
ことを特徴とする付記15に記載の方法。
血管経路の半自動的なセグメンテーションのためのユーザインターフェースであって、
該ユーザインターフェースは、
2つの目標終端ポイントの間を延び、自動的に生成されるデフォルトの血管経路を提示するように操作可能な少なくとも1つのインターフェースモジュールと、
前記2つの目標終端ポイントの間を延びる、少なくとも1つの追加の自動的に生成される血管経路を提示するように操作可能な少なくとも1つのインターフェースモジュールと、
を備えることを特徴とする、ユーザインターフェース。
少なくとも1つのウェイポイント(way point)を決定可能に、且つ前記少なくとも1つのウェイポイントを介して前記2つの目標終端ポイントの間を延びる自動的に生成される血管経路を提示するように操作可能に構成された少なくとも1つのインターフェースモジュールを更に備える、
ことを特徴とする付記17に記載のユーザインターフェース。
前記血管経路の位置を新しい場所へとドラッグすることによって事前に決定された血管経路を修正するように操作可能な少なくとも1つのインターフェースモジュールを更に備える、
ことを特徴とする付記17又は18に記載のユーザインターフェース。
Claims (13)
- 1つ以上のプロセッサによって実施される方法であって、
少なくとも1つの血管画像に描かれた複数の血管セグメントの形態的な特徴又は画像の特徴を推定するステップであって、個々の血管セグメントが前記血管画像に描かれた2つの端点の間に延びる複数の部分を含む、ステップと、
前記血管セグメントの少なくともサブセットから血管経路を推定するステップと、
インタラクティブユーザインターフェースを表示させるステップであって、前記インタラクティブユーザインターフェースは、
前記血管経路を形成する推定された前記血管セグメントの少なくとも一部のグラフィック描写を表示する、及び、
ユーザの入力に応答し、前記血管経路を形成する推定された前記血管セグメントの少なくとも1つの誤った定義に対処し、前記誤った定義は、方向の基準に関連し、前記ユーザの入力により、少なくとも1つの推定された前記血管セグメントの2つの端点の間の決定された血流の経路の方向が更新される、
ように構成される、ステップと、
を含む、方法。 - 前記複数の血管セグメントの形態的な特徴又は画像の特徴を推定するステップは、前記複数の血管セグメントの形態的な特徴又は画像の特徴の位置を推定すること又は方向を推定することの少なくとも1つを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記インタラクティブユーザインターフェースは、ユーザの入力に応答し、前記1つ以上のプロセッサに前記グラフィック描写の少なくとも1つの血管セグメントを調整させるように構成される、
請求項1に記載の方法。 - 血管画像から血管経路を定義するための装置であって、
プロセッサと、
非一時的なコンピュータが読み取り可能な命令を格納するメモリであって、実行されたときに、前記プロセッサに、
少なくとも1つの血管画像に描かれた複数の血管セグメントの形態的な特徴又は画像の特徴を推定することであって、個々の血管セグメントが前記血管画像に描かれた2つの端点の間に延びる複数の部分を含むこと、
前記血管セグメントの少なくともサブセットから血管経路を推定すること、及び、
インタラクティブユーザインターフェースを表示させること、
を行わせるメモリと、を備え、
前記インタラクティブユーザインターフェースは、
前記血管経路を形成する推定された前記血管セグメントの少なくとも一部のグラフィック描写を表示する、及び、
前記血管経路を形成する推定された前記血管セグメントの少なくとも1つの誤った定義に対処するために、ユーザの入力に応答し、前記誤った定義は、方向の基準に関連し、前記ユーザの入力により、少なくとも1つの推定された前記血管セグメントの2つの端点の間の決定された血流の経路の方向が更新される、
ように構成される、装置。 - 前記複数の血管セグメントの形態的な特徴又は画像の特徴を推定することは、前記複数の血管セグメントの形態的な特徴又は画像の特徴の位置を推定すること又は方向を推定することの少なくとも1つを含む、
請求項4に記載の装置。 - 前記インタラクティブユーザインターフェースは、ユーザの入力に応答し、前記プロセッサに前記グラフィック描写の少なくとも1つの血管セグメントを調整させるように構成される、
請求項4に記載の装置。 - 血管経路オプションの選択順序を予め決定することを更に含み、前記予め決定することは、各血管経路オプションが前記血管画像内に画像化された血管における血流の実際の経路に対応する可能性の評価に基づいて、前記血管経路オプションを順序でランク付けすることを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記予め決定することは、前記血管経路オプションに関連する1つ以上の特徴に対して数値コストを割り当てるコスト関数を適用することを含む、
請求項7に記載の方法。 - 前記コスト関数は、前記血管経路オプションが結び付けられた複数の血管セグメント中心線の特徴に基づいて数値コストを割り当てる、
請求項8に記載の方法。 - 前記複数の血管セグメント中心線の特徴は、中心線の方向、中心線のオフセット、及び節領域から延びる中心線の数からなる群の1つ以上を含む、
請求項9に記載の方法。 - 前記コスト関数は、前記血管経路オプションが延在する前記血管画像の特徴に基づいて数値コストを割り当てる、
請求項8に記載の方法。 - 前記血管画像の特徴は、血管セグメント画像強度の連続性と、血管セグメント画像幅の連続性と、3つ以上の血管セグメントが延びる節領域に対する血管強度の相対的変化の位置と、からなる群の1つ以上を含む、
請求項11に記載の方法。 - 前記予め決定することは、前記血管画像の平面に対して垂直に延びる軸に対する血管セグメント画像の深さ方向の推定相対位置に基づいて、数値コストを割り当てるコスト関数を適用することを含む、
請求項7に記載の方法。
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