JP2007534420A - Ｐｔｃａ血管造影図の制御に対するビューイング装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、動脈において動くバルーンを有して前記動脈を示す一連の医療用血管造影図を取得及び表示をする医療用ビューイング装置に係る。該装置は、バルーンの拡張の段階においてバルーン画像データを自動的に抽出する抽出手段、及び、拡張されたバルーン画像データに基づいて関心領域（ＲＯＩ）の座標を自動的に定義付け且つ記憶する演算手段と、画像を表示する表示手段と、を有する。造影剤は、バルーンの膨張剤として使用され得る。当該装置は、バルーンマーカーのトラックを検出及び維持する手段、及び更なるバルーン画像データの抽出に対してマーカーを探す手段を有する。
Description
本発明は、一連の医療用画像において関心の対象を検出する手段を有する医療用ビューイング装置に係る。本発明は特には、一連の血管造影での動脈における医療ツールの位置付けの正確な制御に対する、画像処理装置及び画像表示装置を有するビューイング装置に係る。本発明は、例えば、「経皮経管冠動脈形成」（ＰＴＣＡ）の手術において冠状動脈におけるステントの位置付けの正確な制御に対してその適用を見つける。本発明はまた、前出の装置において使用されるべき画像処理方法に係る。本発明は更に、かかる装置に対して結合された医療診断機器に係る。
医療用画像におけるステントを抽出する方法は、出版物、Ｉｏａｎｎｉｓ Ｋｏｍｐａｔｓｉａｒｉｓ外著、「Deformable Boundary Detection of Stents in Angiographic Images」、IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING、第１９巻、６号、２０００年６月、ｐ．６５２−６６２（非特許文献１）より既知である。この文献は、血管造影画像においてステントと称される医療ツールの可変の境界検出に対する画像処理方法を説明する。ステントは、狭窄が発生している領域における血液循環を向上させるよう冠状動脈に置かれる外科用ステンレススチールコイルである。狭窄は、冠状動脈の狭小である。狭窄が患者の冠状動脈において確認される際、経皮経管冠動脈形成（ＰＴＣＡ）手順が指示され得る。ＰＴＣＡの根本概念は、冠状動脈の狭窄部分内に小型の可膨張式バルーンを有してモノレールを位置付けること、である。バルーンは、狭窄した冠状動脈の壁を外方向に押すよう膨張される。この肯定は、血流を妨害しなくなるまで狭窄を低減する。バルーンは続いて、収縮し、冠状動脈から取り除かれる。冠状動脈の前に狭窄した領域における再度の狭窄を避けるよう、前出の工程の後に、該領域において実行されたステント移植が続く。ステントは、他のバルーンモノレールを使用して冠状動脈において取り入れられる。ステントは、モノレールに取り付けられた第２のバルーンの周囲にきつく巻かれる。この第２のバルーンが傾けられたモノレール（ｂａｌｌｏｏｎ ｔｉｐｐｅｄ ｍｏｎｏｒａｉｌ）が冠状動脈の前出の領域へと位置付けられ次第、バルーンは膨張される。バルーンの展開は、ステントを拡張させ、それを冠状動脈の壁に対して押す。続いて、バルーン及びモノレールは取り外され、一度拡張されたステントは、恒久的なインプラントとして考えられ得る。このステントは、冠状動脈の内腔を開き、且つ通常の血流を冠状動脈を介して発生させ得る足場（ｓｃａｆｆｏｌｄ）のように作用する。ステント配置は、多くの患者が緊急の心臓バイパスの医学的介入及び／又は心臓発作を避ける助けとなる。
非特許文献１において開示される方法は、血管造影画像におけるステント展開後にステントの可視性に焦点をおかれる。該方法は、ステントの３Ｄモデルを形成する段階、斜視基準を使用して一式の２Ｄモデルを導き出す段階、該２Ｄモデルを訓練段階において実際の血管造影画像と合致させる段階、該一式の２Ｄモデル及び最大限に可能性のある基準を使用して血管造影画像においてステントをおおよそ検出する段階、アクティブな輪郭モデルを使用しておおよそ検出されたステントの境界を絞り込む段階、を有する。
前出の方法の課題は、計算負荷がステント移植の医学的介入段階における画像のシーケンスのリアルタイム処理には重過ぎる、ことである。他の課題は、ステント位置付けの制御段階において確認される際、ステント移植に対して現在求められる信頼性及び精度が与えられないこと、である。
動脈壁、ガイドワイヤ、及びステントは、主にＸ線透過性である。造影剤は、冠状動脈の狭窄部を視覚化及び局限化するよう冠状動脈を介して拡散され得る。造影剤は、使用される際、患者に対して毒性を与えるため、非常に短時間の間に非常に少量のみが使用されなければならない。そのため、造影剤の使用は、約数秒の間のみ動脈の向上された視覚化を与える。その上、造影剤は、冠状動脈の可視性を向上させ得るのみであり、バルーン又はステントの可視性を向上させ得ない。
当然のことながら、ステントを位置付けるこの段階は、画像の悪い状態により非常に困難な段階である。医師は、画面上の診療に従い得るのみであり、それはこの診療において患者の胸郭が開かれないためである。血管形成に対するガイドワイヤは、一般的に大腿動脈における開口を介して取り込まれ、小孔（左心室）に向かって大動脈の交差（ｃｒｏｓｓ）まで大動脈を介して押される。大動脈交差を越えて、ガイドワイヤは、狭窄していると診断された冠状動脈へと取り込まれる。ガイドワイヤは、狭窄した冠状動脈においてバルーンを備えられた、又はバルーンの周囲に巻かれたステントを備えられたモノレールを取り込むよう使用される。モノレール、バルーン、ステント、及び狭窄した動脈壁のみがノイズのあるＸ線透視画像において観察されるのではなく、視覚化を非常に困難にする低Ｘ線造影図も示される。その上、この血管形成術の医学的介入中、バルーンのみ又はバルーンとステントを備えられたモノレールは冠状動脈に対して動き、冠状動脈は心臓のパルスの影響を受けて動き、また、前出の冠状動脈は患者の呼吸及び心拍の影響を受けて動く背景上に見られる。これらの運動は、Ｘ線透視画像における関心対象（ＯＩ）であるバルーン及びステントの識別及び局限化を、実行が更により難しいものとする。更には、これらの動作は、関心対象がズームされた画像フレームから出得るため、ズームを非効率的にものにする。
Ｉｏａｎｎｉｓ Ｋｏｍｐａｔｓｉａｒｉｓ外著、「DeformableBoundary Detection of Stents in Angiographic Images」、IEEETRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING、第１９巻、６号、２０００年６月、ｐ．６５２−６６２
Ｉｏａｎｎｉｓ Ｋｏｍｐａｔｓｉａｒｉｓ外著、「DeformableBoundary Detection of Stents in Angiographic Images」、IEEETRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING、第１９巻、６号、２０００年６月、ｐ．６５２−６６２
本発明は、バルーンの検出に基づいて関心領域（ＲＯＩ）を自動的に定義付ける自動画像処理手段を有する画像装置を提案し、ＰＴＣＡ時間を最低限に抑えるようビューイング装置とのユーザインタラクションを最低限に抑えるようにする、ことを目的とする。
本発明によれば、この問題は、請求項１記載の手段を有する撮像装置によって解決される。
本発明は、自動ＲＯＩにおいて関心対象（ＯＩ）を登録及びエンハンスする自動画像処理手段を有する撮像装置等を提案し、ステント制御手段を使用して更に確認される通り、ＰＴＣＡ中のステント位置付け及びステント膨張の検出を向上させるようにする、ことを他の目的とする。本発明の処理手段は、オンライン、即ちＰＴＣＡ中のリアルタイムで、又はワークステーション上のオフラインで適用され得る。この撮像装置の特定の実施例は、従属請求項において記載される。該装置において使用されるべき画像処理方法、この方法の段階を実行するプログラムプロダクト、及び、かかる装置を有する医学的介入の視覚化を助ける検査機器は、更に記載される。
本発明の実施例は、概略的な図面を参照してこれより詳細に説明される。
本発明は、リアルタイムビューイング装置に係る。該装置は、画像における構造の自動検出に基づき、一連のノイズのある画像を得るよう、また、一連の画像においてＲＯＩのオンライン又はオフラインの自動定義に対して、画像処理手段を有する。
本発明は更に、ＲＯＩの特定の構造の局限化に基づいて、関心対象の登録（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）に対する画像処理手段へのこの自動ＲＯＩの適用に係る。本発明は更に、ＲＯＩにおける関心対象のエンハンス及び時折のズームに対する画像処理手段へのこの登録された自動ＲＯＩの適用に係る。画像処理手段は、オフラインで適用され得る。本発明のビューイング装置及び画像処理方法は、心臓学の医療分野に対する適用の一例において以下に説明される。この適用においては、関心対象（ＯＩ）は、冠状動脈の狭窄領域において、バルーン、バルーンマーカー又はステント等のステント移植ツールである。関心対象は、低いｘ線線量を使用して非常にノイズがある血管造影図と称されるｘ線透視画像のシーケンスにおいて、経皮経管冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）と称される医学的介入中に観察される。実際には、ＰＴＣＡは、患者及び医師の照射を最低限に抑えるよう、ｘ線を適用する短時間の間に複数の短いシーケンスにおいて記録される。
ビューイング装置のユーザは、ＰＴＣＡの各段階におけるビューイング装置上に介入する可能性を有し得る。ユーザは、図８中に示されるように、制御手段６８を自由に有して画像処理手段を作動させて制御する。該制御手段は、処理動作の時間を制御するようユーザに対して開始及び停止手段を有する。処理手段は、ユーザが作動させるものであり、ツールを動かさない。本発明は、ＰＴＣＡの時間を最低限に抑えるようユーザインタラクションの回数を最低限に抑える、ことを目的とする。
図１Ａによって図示される通り、第１の画像のシーケンス１０において記録され、「バルーン・シーケンス」と称されるＰＴＣＡの第１の段階において、第１の案内されるモノレールに対して取り付けられた第１のバルーンは、段階１１において冠状動脈に位置付けられる。画像中ＲＯＩによって示される関心領域は、自動的に定義付けられなければならない。実際には、本発明は、ユーザによるＲＯＩの定義付けのインタラクティブ段階を避けるよう自動的な手段を与える、ことを目的とする。ＲＯＩ定義付け手段は、モノレールに関連付けられた略Ｘ線透過性のバルーンを検出する自動手段を有する。バルーンの検出は、バルーン拡張１１の段階において登録されていない画像において実行され、「バルーン・シーケンス」と称される、少なくとも１つの画像を有する画像の第１のシーケンス１０において記録される。
バルーンは、直接検出され得る。しかし、望ましくは、この段階においてバルーンの膨張に対して使用される材料は、造影剤である。バルーンのエンベロープは、造影剤の拡散を制限し、該造影剤が冠状動脈を介してかん流しないようにする。Ｘ線透過性である造影剤を有して膨張されたバルーンは、したがって、より容易に識別され、造影剤無しで検出される際より不明瞭性なく局限化される。造影剤を有するバルーンは、異なる運動の源の影響下で動く際に、造影剤無しの場合より更に容易に検出され得る。バルーン拡張のこの段階においては、検出されたバルーンの周囲の制限された領域に制限される関心領域（ＲＯＩ）１は、自動的に参照符号１２において推定される。このＲＯＩは、座標によって定義付けられ、更なる使用に対して記憶される。
「ステント・シーケンス」と称される画像の第２のシーケンス２０において記録される、ステント移植の更なる段階において、第２のバルーンは、ステントによってつつまれ、段階２１において冠状動脈内に位置付けられる。この第２のバルーンの域は、「バルーン・シーケンス」１０において前に定義付けられた自動ＲＯＩ１において調べられる。
図１Ｂによって示される通り、バルーンの各先端において通常は置かれるバルーンマーカーが探される。バルーンマーカーは、ＲＯＩ登録に対して使用されるべき関心対象である。該バルーンマーカーは、Ｘ線透過性である小さな斑点状に見える。
ＲＯＩ確定（ＲＯＩ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）の重要性は、実際のバルーンマーカーが全体画像におけるより該ＲＯＩにおいてより容易に認識される、という事実にある。バルーンマーカーが略Ｘ線透過性であるバルーンに関連付けられるため、全体画像において、該バルーンマーカーは、非常にノイズのあるＸ線透視画像において背景の多量の詳細と間違えられ得る。代わりに、本発明に従って、ＲＯＩの定義は、登録されていない画像においてＲＯＩの外側で他の斑点によって構成されるフォールス・アラームを排除することを可能にする。ＲＯＩにおける小さな斑点は、バルーンマーカーとして明確に識別され得、不明瞭性なく抽出される。
「ステント・シーケンス」２０において、検出されたバルーンマーカーは、バルーンマーカーの登録に基づき、関心対象を登録することができるＲＯＩにおいて登録される。続いて、「ステント・ブースティング」手段２２−２５と称される画像処理手段は、背景にフィルタをかけ、関心対象をエンハンスして時折ズームし、登録されたステント・シーケンスに適用される。該ステントシーケンスは、ステントを正確に位置付けることができ、ステントの局限化及び拡張の「アウトカム制御（Ｏｕｔｃｏｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」において更に確認される。
図１Ｂに示される通り、本発明によれば、ＲＯＩの定義は、ユーザのインタラクティブアクションによって行われない。代わりに、ユーザに対して向上した支援を提供するよう、また、ＰＴＣＡの時間を最低限に抑えるよう、本発明の装置は、該ＲＯＩを自動的に定義付ける手段１２を有し、故に、前出のインタラクティブ段階を防ぐ。ＲＯＩ自動検出装置は、「バルーン・シーケンス」１０において、造影剤を有して、バルーン膨張の段階１１におけるＸ線透過性バルーンの前の自動定義に基づく。バルーンが膨張され次第、ＲＯＩは、ユーザの支援無しで自動的に定義付けられる。該ＲＯＩは、少なくとも１つのフレーム又は望ましくは複数のフレームにおいて検出されたバルーンを有する最小域として定義付けられる。ＲＯＩは、「ステント・シーケンス」２０において記録、記憶、及び更に使用される。
「ステント・シーケンス」２０において、処理手段は、ＲＯＩ登録手段２１，２２，２３を有する。ＲＯＩにおいては、バルーンは段階２１において依然として収縮されており、バルーンマーカーの位置は、制限され、「ステント・シーケンス」の本来の画像へと動かされた画像ＲＯＩにおいて、段階２２で探される。シーケンスの画像の登録の前に、バルーンマーカーはどちらもバルーンに対して取り付けられているためしっかりと対応してともに動く、という事実を活用する。これは、小さいＲＯＩにおいてバルーンマーカーを識別する手がかりである。そのため、バルーンマーカーは識別され得る。バルーンマーカーは、ＲＯＩ境界に対して、段階２３において抽出及び登録される。それ故に、バルーン及びステント等の関心対象（ＯＩ）は、ＲＯＩにおいて登録され得、続いて空間的且つ時間的にフィルタをかけられ、更にはエンハンスされ、時にはズームされる。
本発明の利点のうち、当該装置は、
・ フォールス・アラームの約１０％で示される、バルーンマーカーの不正確性の排除、
・ 「アウトカム制御（ｏｕｔｃｏｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）」３０において確認される際の、ＰＴＣＡ中のステントの位置付け及び展開の正確且つ着実な結果、
・ ＰＴＣＡの時間を最低限に抑え、ユーザの快適性を高める、ユーザのインタラクションがないＲＯＩ自動定義付け、
を与える。
・ フォールス・アラームの約１０％で示される、バルーンマーカーの不正確性の排除、
・ 「アウトカム制御（ｏｕｔｃｏｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）」３０において確認される際の、ＰＴＣＡ中のステントの位置付け及び展開の正確且つ着実な結果、
・ ＰＴＣＡの時間を最低限に抑え、ユーザの快適性を高める、ユーザのインタラクションがないＲＯＩ自動定義付け、
を与える。
そのため、ＰＴＣＡは通常、狭窄と称される病変の場所において冠状動脈を拡大するよう複数の段階を有し、以下に詳細が説明される。
ａ） 図４Ａを参照すると、冠状動脈４１における導入であり、カテーテル３９を使用する。該カテーテルカは、テーテル３９の先端を越えて延在し、且つ狭窄の場所において冠状動脈部４０の小さな内腔を通過する薄いガイドワイヤ３１を有する。
ｂ） 図４Ｂは、第１のモノレール５０ａの導入である。第１のモノレール５０ａは、ガイドワイヤ３１によって案内され、モノレール５０ａの開口を通過し、その先端の周囲に包まれた第１のバルーン５４ａを有し、ステントを有さない。また、第１のバルーン５４ａは、狭窄の場所において冠状動脈部分４０において位置付けられる。
ｃ） 図４Ｃは、第１のバルーン５４ａの膨張である。狭窄の場所において冠状動脈４１の狭まった内腔４０を拡張し、続いて、第１のモノレール５０ａを有する第１のバルーン５４ａを取り除く。第１のバルーンは、造影剤によって膨張される。
本発明の医療用ビューイング装置は、段階ａ）乃至ｃ）中に画像を記録するよう記録手段を有し、故に、図１Ａ及び図１Ｂによって図示される通り、「バルーン・シーケンス」１０と称される画像の第１のシーケンスを形成する。図１Ａによって示される「バルーン・シーケンス」１０において、段階ｃ）は、モジュールに対応する。
「バルーン・シーケンス」において記録されるＰＴＣＡの段階には、以下の段階がある。
ｄ） 図５Ａでは、カテーテル３９及び薄いガイドワイヤ３１が再度使用される。先端の周囲を包まれた第２のバルーン５４ｂを有して、また第２のバルーン５４ｂの周囲にステント５５を有して、第２のモノレール５０ｂが導入される。また、第２のバルーンは、冠状動脈４１の前に拡張された内腔４０における狭窄の場所においてステントを有して位置付けられる。
ｅ） 図５Ｂでは、冠状動脈の壁に埋め込まれるようになるステント５５を形成するコイルを拡張するよう、第２のバルーン５４ｂは膨張される。
ｆ） カテーテルは、ステントの拡張後すぐに、ステント内部の安定した位置において維持され得、また、収縮したバルーンを有し、「アウトカム制御シーケンス」と称される画像シーケンスの獲得中、ステント移植の「アウトカム制御」３０を実行するよう更に使用され得る。
ｇ） 図５Ｃでは、ステント拡張後、拡張されたステント５５を恒久的な移植と考えると、第２のバルーン５４ｂ、第２のモノレール５０ｂ、ガイドワイヤ３１、及びカテーテル３９は取り除かれる。
ｈ） 次に、「アウトカム制御シーケンス」は、画像を表示するよう監視スクリーンを有するワークステーションに動かされ得る。ワークステーションは、オフライン処理に対する画像処理手段を有する。
そのため、本発明の医療用ビューイング装置は、段階ｄ）乃至ｇ）中に画像を記録及び記憶する記録手段を有し、故に、図１Ａ及び図１Ｂによって示される通り、「ステント・シーケンス」２０と称される画像の第２のシーケンスを形成する。図１Ａによって示される「ステント・シーケンス」２０において、段階ｄ）は、モジュール２１に対応する。
画像は、ＰＴＣＡ中、直接オンラインで処理及び表示され得るか、あるいは、該画像は、例えば、「アウトカム制御」３０に対してオフラインで処理及び表示され得る。
ＰＴＣＡと称される医学的介入は、コントラストの悪い医療用画像により実行が困難である。該画像では、実際にはＸ線透過性であるガイドワイヤ、バルーン、ステント及び冠状動脈壁は、Ｘ線透視画像のノイズのある背景上では判別されづらい。
それ故に、ＰＴＣＡの鍵となる段階は、狭窄した冠状動脈におけるステントの位置付け及び動脈壁におけるステントの拡張を向上させる画像処理である。極度の医療上の問題は、ステントの不適切な配置又は拡張に関連する。不適切に位置付けられた又は拡張されたステントは、血流を局所的に中断し得、血栓症を引き起こす。血管造影に対する代替案は、動脈の狭窄された部分を埋める頻繁な介入である。この頻繁な介入は、患者の胸郭を開くことを有する。これは、ＰＴＣＡ診療より更に多くの結果を残す。
したがって、ＰＴＣＡのすべての段階において医療用ツールの視覚化を向上させる画像処理手段をおくことは、非常に重要である。更には、患者及び意思の照射を最低限に抑えるようＰＴＣＡの時間を最低限に抑えることは、重要である。加えて、ステントの位置付けの正確なアウトカム制御を実行する手段をおくことは、重要である。
本発明によれば、図１Ａ及び図１Ｂにおける手段２２−２５によって示される、「ステント・ブースティング」として証される画像処理手段は、「ステント・シーケンス」２０と称される第２の画像シーケンスにおいて、及び／又は、「アウトカム制御シーケンス」３０において示される段階で医療用ツールの視覚化を向上させるよう、使用される。画像処理手段は、「ステント・シーケンス」２０と称される第２の画像シーケンスにおいてリアルタイム画像処理に対して、オンラインで適用され得る。あるいは、画像処理手段は、「アウトカム制御」３０に対してオフラインで適用され得る。
図６Ａは、本来のステント画像における、即ち「ステント・ブースティング」無しのステントの画像を示す。図６Ｂは、「ステント・ブースティング」によってエンハンスされるステント画像の画像である。「ステント・ブースティング」は、ステント端部を非常に引き立たせ、ステントの可視性を向上させる。
「ステント・ブースティング」という語は、ステント画像の上述されたシーケンスにおけるＰＴＣＡの段階ｄ），ｅ）又はアウトカム制御ｆ）を実行する特性エンハンスの画像処理手段を言及するものである。「ステント・ブースティング」画像処理手段は、望ましくは、リアルタイムで作動し得、「ステント・シーケンス」の画像における特性視覚化のオンライン向上あるいは、「アウトカム制御」シーケンスの画像における依然としてオンラインに対して、「アウトカム制御」シーケンスの画像において、ＰＴＣＡ中に使用される装置に直接適用される。「ステント・ブースティング」画像処理手段は、ワークステーションを使用して「アウトカム制御」に対してオフラインで適用され得る。
図１Ｂによって示される通り、「ステント・シーケンス」又は「アウトカム制御シーケンス」において、画像処理手段は、バルーンマーカー登録に対する登録手段を有する。該手段は、図１Ｂ中の手段２２によって示されるバルーンマーカーの場所に対する手段、及び図１Ｂ中の手段２３によって示されるバルーンマーカーの登録に対する手段、を有する。前者に関し、ステント・ブースティング手段は、第１に「ステント・シーケンス」１０のフレームにおける２つのＸ線透過性マーカーの自動認識に対する抽出手段を有する。マーカー５１ｂ，５２ｂは、ステント５５の配置に対して使用されるカテーテル５０ｂ上にある。後者に関し、画像処理手段は、画像シーケンスの各フレームにおける監視スクリーンの中心において、互いに対するマーカーの位置及び向きを凍結させ、マーカーの位置を例えば第１のフレームにおける位置に対して一致させる。
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、及び図３によって示される通り、画像登録は、並進Ｔ、回転Ｒ、及び膨張又は収縮Δである３つの基本的な操作を有する。直接環境は、マーカーに対して固定された位置を有し、ステントを有し、故に凍結もされ得る。しかしながら、例えば心臓や呼吸の運動によりフレームからフレームに動く背景は、凍結されない。それ故に、背景はぼやける。
図３は、図２Ａによって示される第１の画像において検出されたマーカーの場所Ａ１，Ａ２、及び第２の画像において検出されたマーカーの場所Ｂ１，Ｂ２を示す。並進Ｔは、Ｂ１Ｂ２の中心ＣＢをＡ１Ａ２の中心ＣＡに動かし、その結果、図２Ｂによって示される新しい位置Ｂ’１Ｂ’２をもたらす。回転Ｒは、Ｂ１Ｂ２の軸をＡ１Ａ２の軸と一致させ、結果として図２Ｃによって示される新しい位置Ｂ”１Ｂ”２をもたらす。続いて、膨張又は収縮Δは、図２Ｄによって示される通り位置Ａ１Ａ２においてマーカーを登録する。
故に凍結されたフレームの平均化は、マーカーの環境及びステント５５の更にエンハンスされたコントラストをもたらす。すべての構造及び背景における周囲範囲のノイズは、コントラストのその後の損失を有して平滑にされる。このようにして、ステントの可視性は、更にエンハンスされる。エンハンスされたステントの一例は、図６Ｂにおいて見られ得る。
「ステント・ブースティング」手段が特定の条件無しに画像に適用される場合、該手段には欠点がある。該欠点は、単なるステント・ブースティングが完全に確固たるものではなく、それ故に完全に自動化され得ない、ことである。ステント・ブースティング画像処理手段をステント画像の大きなデータベース上に適用する間、マーカーの一定のパーセンテージ（５−１０％）が不正確に検出される、ことが観察されている。ステント・ブースティングは登録された画像に対して適用され、該登録はマーカー検出に基づくため、ステント・ブースティング手段は、誤ってエンハンスされたステント画像を与え得る。
低質のステント・ブースティングがもたらす画像の１つの原因は、登録に対する参照のバルーンマーカーの誤検出によるものである。正確なバルーンマーカーの代わりに、本来のステント画像において、実際のバルーンマーカーの近くのステッチ、ＥＣＧマーカー等の寄生的な（ｐａｒａｓｉｔｉｃ）マーカー状の対象物は、正しいバルーンマーカーと間違えられ得る。
マーカー抽出手段の信頼性を高めるよう、関心領域（ＲＯＩ）は、画像の本来のステント・シーケンスに描かれる。ＲＯＩは、外部の寄生的な対象物がＲＯＩ外にあるよう描かれなければならない。このＲＯＩは、マーカー抽出中のフォールス・アラームを大幅に低減するよう、ステント・ブースティング応用において非常に重要性を有し、それ故にマーカーの場所を使用して登録手段の結果を向上させる。ＲＯＩ図の段階における不利点は、画像処理手段が明確なユーザインタラクションを求める場合に発生する。即ち、上述されたＲＯＩを描く（ｄｒａｗ）ためのユーザに対するインタラクティブ製図手段を使用すること、である。
この不利点は、実際のステントブースティング手段を作動させる前に、制限されたＲＯＩを自動的に見つける手段を有して避けられ得る。本発明によれば、ＲＯＩの自動定義付けは、バルーン膨張の段階において、バルーンの自動検出に基づく。制限されたＲＯＩを自動的に見つける基本概念は、画像の膨張された「バルーン・シーケンス」を使用することであり、画像の膨張された「バルーン・シーケンス」は常に、画像の「ステント・シーケンス」の記録の前、又は、画像の「アウトカム制御」シーケンスの記録の前に記録される。これは、医師がバルーン拡張を見て、狭窄が正しく膨張されているかを確認する必要があるためである。画像の「バルーン・シーケンス」を記録及び記憶することは、ＰＴＣＡ中の通常のプロトコルである。
「バルーン・シーケンス」において記録及び記憶された段階中、第１のバルーン５４ａは、検出される。この検出に対して、第１のバルーン５４ａは、望ましくは造影剤を有して膨張され、故に非常によく見ることができる。図７Ａによって示される通り、画像中、大きく、対照的な暗い対象物のように見える。「バルーン・シーケンス」の画像は通常、「ステント・シーケンス」の後続の画像とまったく同一の投影において記録され、図５Ａによって示される通り、第２のバルーン５４ｂはステントの内側で膨張され、「バルーン・シーケンス」において見られる通り、第１のバルーン５４ａの場所に基づくＲＯＩの自動的測定は、実現可能であり、図７Ｂによって示される通り、「ステント・ブースティング」に対して適切なＲＯＩをもたらす。実際の「ステント・シーケンス」におけるバルーンマーカー５１ｂ，５２ｂは、操作者が間にある患者の台の位置を変えない限り、「バルーン・シーケンス」における膨張されたバルーンのバルーンマーカー５１ａ，５２ａと同一の場所にある。
加えて、マーカーは造影製品（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｐｒｏｄｕｃｔ）によって囲まれる際にも検出され得る、ことが判っている。故に、潜在的なマーカーの一対の候補のトラックを維持すること、及びバルーン検出に対して該候補を探す（ｌｏｏｋ ａｒｏｕｎｄ）ことは、可能である。マーカーの一対の候補の検出と該一対の周囲のバルーン検出との組み合わせは、確固たるバルーン検出に繋がるべきである。
図１Ａは、本発明の提案された手段の図表示である。ＲＯＩはまず、造影剤を使用するバルーン膨張の第１の段階１１中に、事前に記録された画像の「バルーン・シーケンス」１０を用いて測定される。造影剤は、モノレール５０ａを介して取り込まれ、バルーン５４ａに制限される、ことが再度留意されるべきである。造影剤は、患者の冠状動脈においてかん流されない。このＲＯＩ１は、現時点では、図１Ｂによって示される通り、「ステント・ブースティング」の自動入力である。「ステント・ブースティング」の可能な手順は、図１Ａにおける手段２２−２５によって示される。ＲＯＩ自動測定の手順は、バルーン５４ｂの膨張の段階ｅ）を使用して、「ステント・シーケンス」に対して直接適用され得る。この直接手順において、バルーン５４ｂは、バルーン・シーケンス」の段階ｃ）におけるバルーン５４ａの代わりに、造影剤を有して膨張され、ＲＯＩを定義付けるよう使用される。
図７Ａは、ステント移植中のバルーンシーケンスにおける典型的なフレームを示す。バルーンマーカーは、ステント・ブースティングにおける重要な特性であり、膨張されたバルーンとともに可視である。図７Ｂは、「バルーン・シーケンス」における複数のフレームから、ピクセルが最低限である領域を示すフレームを示す。この最低限度は、心臓の動きの間のバルーンの場所の癒合（ｕｎｉｏｎ）を示す。このバルーン位置の集合は、図中点線の四角形によって示される、適切な所望の自動ＲＯＩを示す。
抽出手段は、シーケンスにおけるマーカー及びバルーンを自動的且つ正確に局限化することに関する問題を解決する。マーカーの場所が自動抽出手段を使用して確定され次第、登録手段は、マーカーの場所に基づいて登録されたシーケンス画像を与える。続いて、エンハンス手段は、ステント等のエンハンスされた関心対象を有する画像をもたらす。ズーム手段は、登録された画像における安定した関心対象に対して適用され、ツールを有する関心領域及び処理された画像における血管の向上された視覚化を可能にする。
処理された画像は、第２のバルーン５４ｂの位置をそれに包まれたステント５５を有してステント拡張の前に確認することが可能であり、最後に拡張されたステントを確認することが可能である。該画像処理段階の結果は、更には、第１のバルーンの膨張の後、動脈の内腔の適正な拡張を確認することを可能にし、また、第２のバルーンの膨張後、ステントの適正な拡張を確認することを可能にする。
ＲＯＩにおいて登録された「ステント・シーケンス」において、ステントは、「ステント・ブースティング」手段によってエンハンスされる。ステントの形状及び寸法は、先験的な知識であり、当該装置のメモリ手段において格納され得る。ステントの境界は、バルーンマーカーによって形成されたセグメントに対して実質的に並行であり、先験的な知識から得られ得るこのセグメントからの距離を置かれる。そのため、該境界は、当業者に既知である装置のエンハンス手段によって、検出、抽出、及びエンハンスされる。動脈壁は、同様にしてステント・ブースティングによって検出、抽出、及びエンハンスされる。
登録されたＲＯＩは、ノイズを最低限に抑えるよう望ましくはフィルタをかけられる。装置ステント・ブースティング手段は、ノイズフィルタ手段を有し得る。一例では、とうろくされたＲＯＩは、点の密度に対して適用される平均化手段によって一体化される。この操作によって、時間一致する（ｔｉｍｅ ｃｏｎｃｏｒｄａｎｃｅ）血管等の対象の詳細は、エンハンスされる一方、時間一致しない背景の詳細は、最低限に抑えられる。登録された画像はまた、ステント・ブースティング手段の空間背景サブトラクション手段に望ましくは提示される。背景サブトラクション手段は、大きな対比域（ｃｏｎｔｒａｓｔｅｄ ｚｏｎｅ）を排除することができ、また、関心対象をエンハンスすることができる。エンハンス手段は、リッジエンハンス手段等の空間的エンハンス手段を有し得る。エンハンス手段はまた、線状構造をエンハンスし、背景をぼやかせる時間的一体化手段、又は、空間的及び時間的エンハンス手段の組み合わせを有し得る。これらの画像処理段階の結果は、更に、第２のバルーンの膨張後のステントの適正な拡張を確認することを可能にする。
上述された通り装置において使用されるべきコンピュータで実行可能な画像処理方法は、医学的介入中に一連のデジタル画像を処理する段階を有する。該方法は、自動的にバルーンを抽出する段階、自動的にマーカーの場所を確定する段階、自動的にＲＯＩを定義付ける段階、及び、ステント及び／又は冠状動脈の可視性を向上するよう画像を処理する段階、を有する。該方法は、医学介入中に画像を表示することを可能にし、自動ＲＯＩにおけるマーカーの場所情報を使用して特定の場所において冠状動脈中のバルーン及びステントをユーザが位置付けるようにする。
図８は、医療用検査機器６０の図である。該機器は、一連の画像のデジタル画像データを取得する手段６１を有し、上述された通り医療用ビューイング装置６３に対して結合され、上述された処理手段に従って該データを処理する。医療用ビューイング装置は、一般的には、リアルタイム画像を処理するよう、診療室内又は診療室近くにおいて使用される。本方法の段階は、例えば医学的パラメータを推測するよう、格納された医学画像に適用され得る。格納された画像のデータを処理する装置は、続いて、医療用ビューイングステーションと称される。医療用検査機器は、装置６３に対する接続６７によって画像データを与える。該装置は、ディスプレイ手段及び／又は記憶手段に対して処理された画像データを与える。ディスプレイ手段６４は、スクリーンであり得る。記憶手段は、装置６３のメモリＭＥＭであり得る。該記憶手段は、あるいは外付けの記憶手段であり得る。この画像ビューイング装置６３は、適切にプログラムされたコンピュータ、又は、本発明に従って、方法段階の機能を実行するよう配置されたＬＵＴ、メモリ、フィルタ、ロジック・オペレータ等の回路手段を有する特殊用途プロセッサを有し得る。装置６３はまた、キーボード６５及びマウス６６を有し得る。アイコンは、スクリーン上に与えられてマウスをクリックすることによって作動され得るか、あるいは、特別なプッシュボタンが装置上に与えられ得、選択された段階においてユーザが装置の処理手段を開始、時間制御、又は停止する制御手段６８を有する。
Claims (14)
- 動脈において動くバルーンを有して前記動脈を示す一連の医療用血管造影図を取得及び表示をする医療用ビューイング装置であって：
バルーンの拡張の段階においてバルーン画像データを自動的に抽出する抽出手段と、前記拡張されたバルーン画像データに基づいて関心領域（ＲＯＩ）の座標を自動的に定義付け且つ記憶する演算手段と、
前記画像を表示する表示手段と、
を有する処理手段を有し、
前記関心領域は、画像の前記拡張されたバルーンの域の周囲に定義付けられる、
医療用ビューイング装置。 - バルーン拡張の作用物質として造影剤を使用するバルーン拡張の段階においてバルーン画像データを自動的に抽出する抽出手段と、造影剤を有して拡張された前記バルーンの前記画像データに基づき且つ画像の前記拡張されたバルーンの域の周囲の関心領域（ＲＯＩ）の座標を自動的に定義付け且つ記憶する演算手段と、
前記画像を表示する表示手段と、
を有する処理手段を有する、
請求項１記載の医療用ビューイング装置。 - 前記バルーンは、バルーンマーカーに対して結合され：
バルーンマーカーの候補を検出する検出手段と、
前記バルーンマーカー候補のトラックを維持し、且つ、前記マーカー候補の場所に基づいて更なるバルーン画像データの検出に対する前記候補を探す検出手段と、
前記検出されたバルーン画像データを自動的に抽出する抽出手段と、
を有する処理手段を有する、
請求項１又は２記載の医療用ビューイング装置。 - バルーンを示す一連の血管造影図に対して前に定義付けられたＲＯＩを適用するよう、前記自動的に前に定義付けられ且つ記憶された座標を使用し、前記バルーンに関連付けられたバルーンマーカーを抽出し、また、マーカーの場所に基づいてＲＯＩを登録するよう処理手段を有する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の医療用ビューイング装置。 - 他の一連の画像に対して前記前に定義付けられたＲＯＩを適用するよう前記自動的に前に定義付けられ且つ記憶された座標を使用し、動脈におけるステント移植の他の段階において、収縮したバルーンに関連付けられたバルーンマーカーを抽出し、前記段階ではステントは前記収縮したバルーンの周囲に巻かれ、また、マーカーの場所に基づいて前記ＲＯＩを登録するよう、処理手段を有する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の医療用ビューイング装置。 - 前記ステントをエンハンスする処理手段を有する
請求項４又は５記載の医療ビューイング装置。 - 前記エンハンス手段は、線状構造をエンハンスし且つ背景をぼかすようリッジエンハンスメント手段及び時間的一体化手段を有する、
請求項６記載の装置。 - 前記エンハンス手段は、関心領域上でズームするズーム手段を有する、
請求項６又は７記載の装置。 - 処理されるべき１つ又は複数のシーケンスを記憶するよう処理手段を有する、
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の装置。 - ＲＯＩを自動的に定義付けるよう膨張段階においてバルーンを示す第１のシーケンスを記憶するよう、また、前記前に定義付けられたＲＯＩを適用すること、バルーンマーカーの検出、及びＲＯＩにおけるマーカーに基づくＲＯＩ登録に対して収縮したバルーンを示す第２のシーケンスを表示するよう、処理手段を有する、
請求項９記載の装置。 - 請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置において使用される、
画像処理方法。 - 適切にプログラムされたコンピュータ、又は、画像を処理するよう配置される回路手段を有する特殊用途プロセッサを有し、請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置において使用される、
装置。 - 請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置において使用される画像処理方法を実行するよう一連の命令を有するコンピュータプログラム。
- 一連の医療用画像を取得する手段を有し、また、請求項１乃至１０に従った前記一連の画像を処理及び表示する装置を有する、
医療用検査機器。
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