JP2006509613A - 心周期を示す画像フレームのシリーズを処理するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、心周期を示す画像フレームのシリーズを処理するシステムに関する。本発明は、画像フレームのシリーズを収集する入力／データ収集手段と、画像フレームのシリーズを保存し且つ取り出すメモリと、フレームを処理するプロセッサと、ディスプレイ手段とを少なくとも有し、使用時、プロセッサは、心周期の所定の位相を示すフレームを画像のシリーズから同定するようにフレームを処理し、プロセッサは、画像フレームのシリーズからの複数の画像を比較し、このフレーム間の同一性を構築し、且つ、プロセッサは、フレームに関連する心周期の位相を同定するのに上記の同一性を適用する。

Description

本発明は、心周期を示す画像フレームのシリーズを処理するシステムに関し、画像フレームのシリーズを収集する入力又はデータ収集手段と、画像フレームのシリーズを保存し且つ取り出すメモリと、フレームを処理するプロセッサと、ディスプレイ手段とを少なくとも有し、使用時、プロセッサは、所定の位相の心周期を示すフレームを画像のシリーズから同定するようにフレームを処理することを特徴とする。

本発明は、さらに、画像のシリーズから、所定の位相の心周期を示すフレームを同定するようにフレームを処理することも特徴とする。

上述のシステム及び方法は、特許文献１にて公知である。一般に、拍出量及び駆出分画これらに類する他のパラメータなどの心臓に関連するパラメータを同定し得るように、検査条件下で収縮期と拡張期とを同定する必要がある。通常、心臓の収縮期及び拡張期は、ＥＣＧ信号により簡便に同定され得る。しかしながら、ＥＣＧ信号が利用可能でない場合やこのＥＣＧ信号の利用が不可能である場合、種々の心臓に関連するパラメータを検討する目的では、心臓の収縮期及び拡張期を正確に同定することが必須となる、という問題が生じる。

本発明は、収縮期及び拡張期にある心臓を示す画像フレームの選択に適用可能であるが、本発明は、この目的にのみ限定されず、心周期における他の位相を同定するのに使用され得る。

特許文献１は、検査下で、心臓の左心室の輪郭を同定するのに、画像フレームのシーケンスから取得した画像データを自動で評価する方法に関する。この文献によると、収縮期及び拡張期の終期における大動脈弁の位置に進行すると、可能性ルックアップテーブルを用いて収縮期／拡張期の初期終期分類器が展開される。また、検査されている患者とは異なるヒトの心臓の輪郭から手動で同定されたトレーニングデータも提供される。このトレーニングデータに由来する回帰係数を適用して、心臓の駆出分画を演算するのに使用され得る、収縮期及び拡張期の終期を同定する。この公知の方法は、複雑であり、心臓の収縮期及び拡張期を得るため、手動でより多くの入力を必要とする。
国際特許出願第０１／８２７８７号パンフレット

本発明は、検査下における、所定の位相の心周期を示すフレームを効率的に同定するシステムを提供することを目的とする。また、自動で、処理が容易で、且つ、実行が簡単な、画像フレームのシリーズを処理する上記システムの動作方法を提供することをも目的とする。

本発明は、添付した特許請求の範囲に特定したように、方法及びシステムを具体化し、ソフトウェアを具体化し、さらに、このソフトウェアを有するデータキャリアをも具体化する。

本発明の一態様によると、心周期を示す画像フレームのシリーズを処理するシステムは、プロセッサが画像フレームのシリーズからの複数の画像を比較し、複数のフレーム間の同一性を構築し、プロセッサは、この複数のフレームに関連する心周期の位相を同定するのに上記の同一性を適用することを特徴とする。

本発明によるシステムは、検査対象の心周期の位相を同定する堅牢な手段を提供することを実用上示した。

本発明によるシステムの第一好適実施例は、プロセッサが画像のシリーズから連続するフレームを比較し、心周期の収縮期及び拡張期に関連する同一性の最も高い値を示すフレームを、画像のシリーズから選択することを特徴とする。

本発明によるシステムは心周期の関連する位相の同定を完全に自動で行い得るという特徴とは別に、異なる心周期の位相の同定を簡単に行えるというその他の特徴も有する。この位相は、最も静止状態の心周期の位相、つまり、収縮期及び拡張期の発見を意図する場合、最も高い同一性を示す複数のフレームに単に関連づけされる。他方、最も卓越した動きを示す心周期の位相を検出する場合、同一性の最も低い値をするフレームを選択する。

本発明によるシステムの他の好適実施例において、プロセッサは、シリーズからの各フレームを画像のシリーズからの他の全てのフレームと比較し、同一性の最も低い値を示す第１フレームと第２フレームとを、画像のシリーズから選択する。なお、この第１フレーム及び第２フレームは、心周期の収縮期と拡張期とに関連するように同定されるものである。

本発明によるシステムの全実施例により、ＥＣＧ信号などのさらなる測定値に頼ることなく、完全な心周期を示す画像フレームのシリーズから、収縮期や拡張期などの、検査下の心臓の位相を同定することが可能となる。

別の態様では、本発明によるシステムは、ＭＲＩスキャンに由来する画像のシリーズに適用する際に特に有用であるが、ＣＴスキャン、ＭＲＩスキャン又は超音波スキャンに由来する画像のフレームなどの種々の種類の画像フレームにも適用可能である。ＭＲＩスキャンで画像フレームのシリーズを収集する際、ＥＣＧ信号がＭＲＩフレームを改悪するためその他利用可能なＥＣＧ信号が使用できず、他方ＥＣＧ信号がＭＲＩスキャンの磁場により拡散される場合に問題がある。

実用上、フレームを比較するのに種々の方法を使用することが可能であるようである。しかしながら、本発明によるシステムは、同一性を示すような相関関係をもたらす値を指定するように複数のフレームに対して相関関係関数を実行することにより、複数のフレームを好ましく比較する。

さらなる好適実施例において、プロセッサは、フレーム上の画像の前もって選択された領域を参照し且つ制限することにより、画像フレームを比較する。この方法において、心周期の位相の検索同定は、比較に使用される上記の領域を適切に選択することにより指示され得る。

適切には、上記の比較は、右冠状動脈及びその近傍を示す領域を選択することにより行われる。

以下、添付した図面を参照しつつ、限定的でない本発明によるシステム及び方法に係る例示的な実施例を参照して、本発明をさらに説明する。

図１を参照すると、参照番号１で、心周期を示す画像フレームのシリーズを処理するシステムを示す。システム１は、検査下にある心臓から画像フレームを収集する入力／データ収集手段２を少なくとも有する。これらの画像フレームは、オフライン又はオンラインでシステム１に入力されてもよく、入力／データ収集手段は、ＣＴスキャン、ＭＲＩスキャン、超音波走査装置であってもよく、これらの装置は、記憶装置であってもよく、或いは、関連する走査から得たデータを保持するコンピュータであってもよい。

入力／データ収集手段２は、メモリ３に接続され、入力／データ収集手段２は、例えば、画像フレームのシリーズを保持し且つ取り出すものなどが挙げられる。メモリ３は、順番に、上記のフレームを処理するプロセッサ４と、処理の結果及び／又は処理されたフレームの結果を示すディスプレイ手段５とに接続される。

システム１の使用時、プロセッサ４は、所定の位相にある心周期を示すフレームを、上記の画像フレームのシリーズから同定するように、フレームを処理する。この目的のため、プロセッサ４は、上記の画像フレームのシリーズからの画像を比較し、フレーム間での同一性を構築し、プロセッサ４がフレームに関連して心周期の位相を同定するのにこの同一性を適用する。

本発明よるシステム１の第１実施例において、プロセッサ４は、画像のシリーズからの連続したフレームを比較し、これら画像のシリーズから心周期に係る収縮期及び拡張期に関連する最も高い同一性を示すフレームを選択する。好ましくは、この手法は、プロセッサ４が連続したフレームのペアを比較するように行う。

この第１実施例に係る例示的な適用例において、上記のシステムとして、Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｓｔｅｍｓ社製のＧｙｒｏｓｃａｎ ＡＣＳ−ＮＴ１５の医療用１．５Ｔスキャナーを使用した。多重的な心臓位相のシネスキャンを完了した後、連続したシネ画像の各ペアにおける全体的な相互相関を上記のシステムにより同定した。フレームに関連する全体的な相互相関関係を通じて、直接的な相違性、いいかえれば、連続した画像間における同一性を同定した。この同一性は、上記の連続画像間の相対的変化に関する意味のある測定値を示すことが示された。

７人の健常人に関して検討を行い、呼吸を停止させた、２次元ＥＣＧゲート型の画像フレームシリーズを得た。なお、この視野は、３２０×２２４ｍｍである。３０個の心位相を測定した。横方向として、右冠状動脈を含む断面を有する部分を選択した。このことは、心臓の左側よりもこの部位の動作振幅が大きいことで好ましく証明した。視覚的に同定した右冠状動脈の休息時間を用い、相関曲線が最大となるフレーム位置間で比較を行った。

図２は、選択した３人の被検者に関する相関関係を示すグラフであって、Ｘ軸は、完全な心周期の展開図を示し、Ｙ軸は、心周期におけるフレーム位置に依存した相関値を示す。心臓の収縮期及び拡張期の終期に対応する視覚的な休息期間は、本発明を好ましく適用したシステムにおける相互相関により同定した同一性に係る最も高い値を示すフレームに一致する。

本発明による第２実施例において、システム１のプロセッサ４は、画像フレームのシリーズに由来する各フレームをこのシリーズに由来する全ての他のフレームと比較し、これらの画像のシリーズに由来する、同一性の最も低い第１フレームと第２フレームとを選択する。これにより、第１フレーム及び第２フレームは、心周期に係る収縮期及び拡張期に関連するように同定される。

本実施例で得たシステムの結果を図３乃至５に示す。図３及び図４は、異なる心周期にあるヒトの心臓を示す。典型的な心周期は、それぞれ、図３及び図４に示す少なくとも３０のフレームからなる。

本発明によると、（図３及び図４に示すような）フレームのシリーズに由来する各フレームは、このフレームのシリーズに由来する他の全てのフレームと比較され、この比較の結果は、同一性に変換される。

図５は、完全な心周期を示すフレームのシリーズに由来する、可能性のあるフレームのペアの組み合わせに関して収集した同一性を示す。特定の場合において、図５は、水平軸及び垂直軸共に、１乃至３０で符番した、フレームの１つのシリーズからの全てのフレームを示しており、フレームの全数をＮ＝３０として、可能性のある１／１Ｎ．（Ｎ＋１）個に関する結果を得た。

図５は、その比較の結果を示しており、白い領域は、比較したフレーム間で完全に同一であったことを示しており、暗い領域は、比較したフレーム間でより低い対応関係を有することを示している。最も暗い領域は、比較したフレーム間でほとんど対応関係がなかったことを示す。

これらの結果に基づくと、矢印Ａ及びＢで示した領域は、比較したフレーム間で最も差異が大きいことを示すフレームの組み合わせに関連する。この結果に基づくと、心臓の収縮を示す収縮期にあるフレーム及び心臓が弛緩した状態にある拡張期にあるフレームは、それぞれ、フレーム１０及び３０にて同定され得る。

最後に、ＭＲＩスキャンでのみ使用されるに留まらず、ＣＴスキャン、超音波スキャン及びその他未来に開発される可能性のある全てのスキャンに良好に容易に適用可能である。

本発明は、図３及び図４に示すフレームとは異なる斜視図で得た心臓の画像フレームにもさらに簡便に良好に適用され得る。本発明は、検査下の心臓がモニターされる視野方向に感受的ではない。つまり、本発明は、上述の各実施例に限定されない。上記の記載は、添付した請求項を明りょうに示すことのみを意図しており、請求項の範囲を限定することを意図するものではない。

本発明によるシステムを示す。 本発明によるシステムの第１実施例で取得した結果を示す。 完全な心周期を示す画像フレームのシリーズから選択した２つの画像フレームを示す。 完全な心周期を示す画像フレームのシリーズから選択した２つの画像フレームを示す。 本発明によるシステムの第２実施例で取得した結果である。

Claims (12)

1. 心周期を示す画像フレームのシリーズを処理するシステムであって、少なくとも：
   前記の画像フレームのシリーズを収集する入力／データ収集手段と；
   前記の画像フレームのシリーズを保存し且つ取り出すメモリと；
   前記フレームを処理するプロセッサと；
   ディスプレイ手段と；
   を有し、
   使用時、前記プロセッサは、画像の前記フレームから、心周期の所定の位相を示すフレームを同定するように、前記フレームを処理し、
   前記プロセッサは、前記の画像フレームのシリーズからの画像を比較し、該フレーム間の同一性を構築し、
   前記プロセッサは、該フレームに関連する心周期の位相を同定するように、前記同一性を適用する、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記プロセッサは、前記の画像のシリーズからの連続した複数のフレームを比較し、前記心周期の前記収縮期と前記拡張期とに関連する前記同一性で最も高い値を示すフレームを前記の画像のシリーズから選択することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記プロセッサは、連続した複数の前記フレームのペアを比較することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記プロセッサは、前記シリーズからの各フレームを前記の画像のシリーズからの他の全てのフレームと比較し、第１フレームと第２フレームとが、前記心周期の前記収縮期と前記拡張期とに関連すると同定されるように、前記同一性の最も低い値を示す第１フレームと第２フレームとを前記の画像のシリーズから選択することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記プロセッサは、前記同一性を示すように相互関係から得られる値を指定するように、複数のフレームに対して相互関係関数を実行することにより前記フレームを比較することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記プロセッサは、前記フレーム上の画像の前もって選択した領域を参照し且つ制限して、前記の複数の画像フレームを比較することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記の前もって選択した領域は、右冠状動脈及びその近傍であることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 画像のシリーズから心周期の所定の位相を示すフレームを同定するように画像フレームのシリーズを処理するプロセッサとともに使用するソフトウェアであって、前記の画像フレームのシリーズの複数のフレーム間の同一性を構築し且つ該同一性から前記フレームに関連する前記心周期の前記位相を決定するアルゴリズムを有することを特徴とするソフトウェア。
9. 請求項８に記載のソフトウェアを具体化したデータキャリア。
10. 心周期の所定の位相を示すフレームを画像のシリーズから同定するように、心周期を示す画像フレームのシリーズを処理する方法であって、
    前記の画像フレームのシリーズからの画像は、複数のフレーム間の同一性を構築するように比較され、且つ
    前記同一性は、複数のフレームに関連する前記心周期の前記位相を同定するのに使用される、
    ことを特徴とする方法。
11. 前記の画像のシリーズからの連続した複数のフレームを比較し、前記心周期の収縮期及び拡張期に関連する前記同一性の最も高い値を示す、前記画像のシリーズの複数のフレームを選択することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記の画像フレームのシリーズからの各フレームは、前記シリーズからの他の全てのフレームと比較され、
    前記心周期の収縮期及び拡張期に関連するように第１フレームと第２フレームとが同定されるように、前記同一性の最も低い値を示す第１フレームと第２フレームとを前記の画像シリーズから選択することを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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