JP2010536456A - 対象物、特に管腔又は血管内のフローの測定方法 - Google Patents

Abstract

対象物、特に管腔又は血管内のフローを測定する方法及び装置であって、対象物の画像の時間的シーケンスを生成し、対象物の画像に対応する信頼性マップを決定することを含む方法及び装置が開示される。別の例示的な実施例は、フローパラメータ１３を計算する方法及び装置であって、フローの画像の信頼性マップ１８に関して、フローの予測された画像１６をフローの画像１７と比較し（１５）、比較（１５）の結果に関して、予測されたフロー１６を適応させる（１２）ことを含む方法及び装置である。更に、上述の方法の１つを実行するための命令を有するコンピュータプログラムが記述される。

Description

本発明は、対象物、特に管腔又は血管内のフローを測定する分野に関する。

米国特許出願公開第２００３／００４０６６９Ａ１号明細書は、血管樹に関する付加的な情報を与える血管樹のイメージング方法に関する。更に、この方法を実施するＸ線装置も開示されている。

多くのアプリケーション、特にいくつかの医学的アプリケーション（神経血管又は冠動脈疾患の診断、治療計画及び結果制御）は、フローを測定することを必要とする。直接的な測定が可能でない場合、造影剤の進行のイメージングが利用されることができる。画像から、この造影剤の量が、ある時間にわたって管腔／血管の固定の位置において観察され（時間−強度曲線ＴＩＣ、Time-intensity curve）、又は固定の時間ポイントにおいてフローのストリームラインに沿って観察されることができる（距離−強度曲線ＤＩＣ、Distance-intensity curve）。このような曲線は、画像からフローを決定する解析方法に入力される。更に、画像又はその領域に含まれるすべての造影剤の合計が、使用されることができる。

拡張として、造影剤の量は、すべての可能性のある位置及び時間ポイントにおいて観察されることができる。ＴＩＣ及びＤＩＣのこの組み合わせは、フローマップと呼ばれる。

多くの場合、特定の位置及び時間における造影剤の量は、いわゆるマスク画像であるコントラスト画像を用いずに、対象物の画像との比較によって決定される。

本発明の目的は、対象物、特に管腔又は血管内のフローの測定を改善することである。この対象物は、独立請求項の教示によって達成される。好適な実施例は、従属請求項に記載されている。

例示的な実施例によれば、対象物、特に管腔又は血管内のフローの測定方法は、対象物の画像の時間的シーケンスを生成するステップと、対象物の画像に対応する信頼性マップを決定するステップと、対象物の画像の時間的シーケンス及び信頼性マップに基づいてフローを決定するステップと、を含む。

本発明の利点は、異なる基準に従って、画像の時間的シーケンスを評価する可能性である。例えば、重なり合う血管の領域、例えば心拍による対象物の運動、又は画像を取得する装置の移動は、画像のより低い品質を生じさせうる。これらの見地は、信頼性マップの助けを借りて考慮される。従って、信頼性マップは、画像の一見地の信頼性に関する情報を提供する。その結果は、画像の誤った解釈を回避することである。

別の例示的な実施例によれば、信頼性マップは、対象物のジオメトリに依存する。

別の例示的な実施例によれば、ジオメトリは、対象物の画像に基づいて導出される。

例示的な実施例によれば、信頼性マップは、画像のシーケンスを生成する装置に依存する。

別の例示的な実施例によれば、方法は、対象物、特に血管内に造影剤を注入するステップと、造影剤の画像の時間的シーケンスに少なくとも部分的に基づいて、フローを決定するステップと、を含む。

例示的な実施例によれば、画像は、それぞれ異なる方向を向いている。

別の例示的な実施例によれば、信頼性マップは、フローの方向と画像の方向との間の関係に依存する。

本発明の例示的な実施例の例示的な見地は、信頼性マップが、重なり合う管腔、特に重なり合う血管に依存する点において理解されうる。

例示的な実施例によれば、信頼性マップは、画像の品質に依存し、特にマスク画像内のエッジ又は例えば造影剤の量がマスク画像との比較によって決定される場合に現れうるアーチファクトに依存する。

別の例示的な実施例によれば、信頼性マップは、測定の方法の評価のために表示される。

例示的な実施例によれば、フローパラメータを計算する方法は、フローの画像の信頼性マップに関して、フローの予測された画像をフローの画像と比較するステップと、比較の結果に関して、フローの予測された画像を適応させるステップと、を含む。

例示的な実施例によれば、信頼性マップ（１８）は、対象物のジオメトリ（２１）に依存する。

例示的な実施例によれば、ジオメトリは、対象物の画像に基づいて導出される。

別の例示的な実施例によれば、信頼性マップは、画像を生成する装置に依存する。

他の例示的な実施例によれば、信頼性マップは、方法の評価のために表示される。

例示的な実施例によれば、診断アンギオグラム、特に冠動脈アンギオグラムのための上述の方法の使用が、提供される。

例示的な実施例によれば、対象物、特に管腔又は血管内のフローを測定する装置は、対象物の画像の時間的シーケンスを生成するイメージャと、対象物の画像に対応する信頼性マップを決定する決定器と、対象物の画像の時間的シーケンス及び信頼性マップに基づいて、フローを決定するように適応される第２の決定器と、を有する。

別の例示的な実施例によれば、信頼性マップは、対象物のジオメトリに依存する。

別の例示的な実施例によれば、ジオメトリは、対象物の画像に基づく。

例示的な実施例によれば、信頼性マップは、画像のシーケンスを生成する装置に依存する。

例示的な実施例によれば、装置は、対象物、特に血管内に造影剤を注入する注入器と、造影剤の画像の時間的シーケンスに少なくとも部分的に基づいてフローを決定する決定器と、を有する。

他の例示的な実施例によれば、画像は、それぞれ異なる方向を向いている。

例示的な実施例によれば、信頼性マップは、フローの方向と画像の方向との間の関係に依存する。

他の例示的な実施例によれば、信頼性マップは、重なり合う管腔に、特に重なり合う血管に依存する。

例示的な実施例によれば、信頼性マップは、画像の品質に、特にマスク画像内のエッジ又はアーチファクトに依存する。

例示的な実施例によれば、装置は更に、測定の評価のための信頼性マップを表示する視覚的なインジケータを有する。

他の例示的な実施例によれば、装置は、フローの画像の信頼性マップに関して、フローの予測された画像をフローの画像と比較する比較器と、比較の結果に関して、フローの予測される画像を適応させる適応器と、を有する。

例示的な実施例によれば、信頼性マップは、対象物のジオメトリに依存する。

例示的な実施例によれば、ジオメトリは、対象物の画像に基づく。

例示的な実施例によれば、信頼性マップは、画像を生成する装置に依存する。

別の例示的な実施例によれば、装置は更に、測定の評価のために、信頼性マップを表示する視覚的なインジケータを有する。

本発明の例示的な実施例の例示的な見地は、請求項１乃至１３に記載の方法の１つを実行するための命令を有するコンピュータプログラムにおいて理解されうる。

別の例示的な実施例によれば、請求項３２に記載のコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ可読媒体が提供される。

さまざまな異なる基準に従って画像の時間的シーケンスを評価する可能性が提供される。例えば、重なり合う血管の領域、例えば心拍による対象物の運動、又は画像を取得する装置の移動は、画像のより低い品質をもたらしうる。これらの見地は、信頼性マップの助けを借りて考慮される。従って、信頼性マップは、画像の単一見地の信頼性に関する情報を提供する。その結果は、画像の誤った解釈を回避することである。

上述のフィーチャは、組み合わせられてもよいことに注意すべきである。上述のフィーチャの組み合わせは、明示的に詳細に記述されない場合でも、相乗効果を与えることができる。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記述される実施例から明らかであり、それらを参照して解明される。

２つのＤＩＣ図を示す図。 フローマップを示す図。 ２つのＴＩＣ図を示す図。 冠動脈アンギオグラムにおいて、関心のある血管に沿った４つのランドマークを示す図。 部分的に重なり合う冠動脈及び関心のある血管の中心線に沿った信頼性の値を有するフレームを示す図。 部分的に重なり合う冠動脈及び関心のある血管の中心線に沿った信頼性の値を有する別のフレームを示す図。 部分的に重なり合う冠動脈及び関心のある血管の中心線に沿った信頼性の値を有する別のフレームを示す図。 頸動脈分岐部のフローマップを示す図。 頸動脈分岐部の信頼性マップを示す図。 頸動脈分岐部を示す図。 適合プロセスのシステム概観を示す図。 再構成、セグメンテーションユニットを有さない適合プロセスのシステム概観を示す図。 実験的なセットアップから得られた抽出されたフローマップを示す図。 シミュレートされたフローマップを示す図。 コンピュータシステムを示す図。 フローチャートを示す図。

本発明の例示的な実施例が、添付の図面を参照して以下に記述される。

図１、図２及び図３は、フローマップ（図２）と時間強度曲線ＴＩＣ（図３）及び距離強度曲線ＤＩＣ（図１）の間の関係を示している。造影剤の量の観察が信頼できないものである場合、ＴＩＣ、ＤＩＣ又はフローマップから決定されるフローは、通常、信頼できない。

フローマップは、ＴＩＣ及びＤＩＣの結果であり、ＴＩＣは、フローマップの行であり、ＤＩＣは、フローマップの列である。本発明の例示的な実施例によれば、信頼性マップが、フローマップと組み合わせて使用される。

信頼性マップは、フローマップのあらゆるエントリの信頼性を与える。完全なＤＩＣ又はＴＩＣと協働する代わりに、フロー抽出システムは、フローマップの有効なパッチ（部分）に作用する。図１は、２つのＤＩＣ図を示している。図２は、２つの列１及び他の２つの列２を示しており、これらは、図１の２つのＤＩＣ図に対応する。更に、２つの行３及び他の２つの行４があり、これらは、図３の２つのＴＩＣ図に対応する。

図４乃至図７は、冠動脈アンギオグラフィの例を与える。心臓の動きにより重なり合う血管が示されている。図４は、重なり合う血管５のフレームを示し、関心のある血管に沿ったランドマークが表されている。図５、図６及び図７は、それぞれ異なる重なり合いを有する異なるフレーム６、８、１０を示している。図５、図６及び図７のどのフレーム６、８、１０についても、関心のある血管の中心線に沿った信頼性の値７、９、１１が与えられており、明るい色の領域は、高い信頼性を有する領域を示し、暗い領域は、低い信頼性を有する領域を示す。

どのフレーム５、６、８、１０においても、関心のある血管のある部分が、別の血管によって遮られているが、どのフレーム５、６、８、１０においても、異なる部分が遮られている。どのフレーム５、６、８、１０においても、信頼性の値が、血管中心線に沿って与えられている。すべてのフレーム５、６、８、１０及び中心線に沿ったすべてのポイントについての信頼性が、信頼性マップを構成する。

図８は、重なり合う血管による無効なパッチを有するフローマップを示す。図９は、回転Ｘ線装置によりイメージングされた頸動脈分岐部の信頼性マップを示し、図１０は、対応するジオメトリ、すなわち頸動脈分岐部を示す。

例示的な実施例として、血管のジオメトリは、フローの画像自体から得られることができる。回転アンギオグラフィから頸動脈のフローを抽出するために、まず、可視の血管樹の３Ｄジオメトリ及び関心のある血管の３Ｄ中心線が、投影画像のシーケンスから又は３ＤＲＡボリューム再構成から、決定される。

フローマップは、中心線の点を検出器面に投影することにより決定される。信頼性マップ１８は、血管樹全体のジオメトリ２１から決定されることができる。重なり合う血管がある場合、信頼性はゼロである。短縮遠近法で描く場合、信頼性は、血管とＸ線ビームとの間の角度に依存する。加えて、アーチファクトが、マスク画像との比較によって生成されうる場合、信頼性が、低減されうる。上記のいずれも当てはまらない場合、信頼性は１である。

図１１は、信頼性マップ１８の役割を示し、適合プロセスのシステム概観が示されており、適合プロセスは、例えばモデルに基づくフローマップ適合プロセスでありえる。信頼性マップ１８は、比較１５の間、重み付けのために使用される。本発明によれば、フローマップのあらゆるエントリの信頼性を与える信頼性マップ１８が導入される。信頼性マップ１８は、例えば、画像シーケンスにおける脈管構造の幾何学的な重なりから評価されることができる。定量的なフロー特性の抽出は、フローマップをシミュレートし、シミュレートされたマップを観察されたフローマップと比較し（１５）、両方の間の違いを最適化することによって、行われることができる。比較（１５）の中での信頼性マップ１８の使用は、冠動脈アンギオグラフィ及び回転アンギオグラフィからの（定量的な）フロー特性の抽出を可能にする。

１つの他の例として、管腔又は血管のジオメトリは、フローを示す画像から抽出されることができる。ここで、対象物１９の画像は、再構成及びセグメンテーション（２０）にも入力される。これは、決定器３２に入力されるジオメトリ２１をもたらす。その結果は、信頼性マップ１８である。対象物の画像は更に、フローマップ抽出２１にも至る。フローマップ抽出２２は、フローの画像に対応する抽出されたフローマップ１７を生じさせる。更に、フローの予測された画像に対応するシミュレートされたフローマップ１６と、抽出されたフローマップ１７との比較１５があり、これは、フローパラメータ１３の適応化１２に通じる。これらの適応されたフローパラメータ１３により、フローマップシミュレーション１４が、計算されることができる。このシミュレートされたフローマップ１６は、抽出されたフローマップ１７と再び比較されることができる。従って、フローマップ及び信頼性マップ１８が、モデルに基づくフロー抽出システムに入力される。この例は、Ｘ線シーケンスからのフローの決定である。

Ｘ線システムのパラメータ及び注入のパラメータは、知られているものと仮定される。フローパラメータの最初の推測から始まって、フローマップがシミュレートされる（１６）。平均ボリュームフロー、フロー波形及びフロープロファイルが、抽出されたフローマップ１７及びシミュレートされたフローマップ１６の最良の適合を決定するように適応される。適合の間、信頼性マップ１８は、誤差関数について重み付けパラメータを与える。

図１２は、図１１に示したものと同様のフロー図を示す。図１１及び図１２の両図の間の唯一の違いは、再構成及びセグメンテーションのステップがないことである。ジオメトリ２１は、例えば、対象物１９の画像を必要とせずに、前の解析又は計算から導き出されることができる。この場合、再構成及びセグメンテーションは、省かれることができる。

図１３及び図１４は、実験的なセットアップから得られた抽出されたフローマップ（図１３）及びシミュレートされたフローマップ（図１４）の例を示す。シミュレーションのパラメータは、シミュレートされたフローマップを抽出されたフローマップに適合させるように適応される。

本発明によるこれらの例示的な方法は、例えば神経血管アプリケーションに関して、標準の冠動脈アンギオグラム及び回転取得から、血流を抽出するために使用されることができる。

図１５は、キーボード２７、ディスプレイ２８及びＣＰＵ２９を有するコンピュータシステム３０及びイメージャ３１を示す。イメージャ３１は、対象物の画像の時間的シーケンスを生成する。コンピュータシステム３０は、信頼性マップを決定し、信頼性マップは、対象物の画像に対応する。

図１６は、請求項１又は１７にそれぞれ対応するフローチャートを示す。フローチャートは、特別な連続を示しており、これは、単なる連続ではなく、請求項に従って理解されなければならない。事実、請求項は、異なるユニットの他の異なる連続を含む。

対象物、特に管腔又は血管内のフローを測定する方法及び装置であって、対象物の画像の時間的シーケンスを生成し、対象物の画像に対応する信頼性マップを決定することを含む方法及び装置が開示される。別の例示的な実施例は、フローパラメータ（１３）を計算する方法及び装置であって、フローの画像の信頼性マップ（１８）に関して、フローの予測された画像（１６）をフローの画像（１７）と比較（１５）し、比較（１５）の結果に関して、フローの予測された画像（１６）を適応させる（１２）ことを含む方法及び装置である。更に、上述の方法のうちの１つを実行するための命令を有するコンピュータプログラムが記述される。

本発明は、図面及び上述の記述において詳細に図示され記述されているが、このような図面及び記述は、説明的であり又は例示的であると考えられることができ、限定的なものではない。本発明は、開示された実施例に制限されない。

開示された実施例の他の変更は、図面、開示及び添付の請求項の研究から、当業者によって請求項に記載の本発明を実施する際に理解され、達成されることができる。請求項において、「有する、含む」なる語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞は、複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載されるいくつかのアイテムの機能を実現することができる。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。コンピュータプログラムは、例えば他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に、記憶され／配布されることができるが、他の形式で配布されてもよく、例えばインターネット又は他のワイヤード若しくはワイヤレス通信システムを介して配布されてもよい。請求項における任意の参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。

１ フローマップの２つの列；２ フローマップの２つの列；３ フローマップの２つの行；４ フローマップの２つの行；５ 重なり合う血管のフレーム；６ 重なり合う血管のフレーム；７ 信頼性の値；８ 重なり合う血管のフレーム；９ 信頼性の値；１０ 重なり合う血管のフレーム；１１ 信頼性の値；１２ 適応ユニット；１３ フローパラメータユニット；１４ フローマップシミュレーション；１５ 比較ユニット；１６ シミュレートされたフローマップのユニット；１７ 抽出されたフローマップのユニット；１８ 信頼性マップユニット；１９ 対象物画像ユニット；２０ 再構成、セグメンテーションユニット；２１ ジオメトリユニット；２２ フローマップ抽出ユニット；２３ フローマップ；２４ 信頼性の値；２５ 信頼性の値；２６ フローマップ；２７ キーボード；２８ ディスプレイ；２９ ＣＰＵ；３０ コンピュータシステム；３１ イメージャ；３２ 決定器；３３ フローチャートの開始；３４ イメージャ；３５ 決定器；３６ 第２の決定器；３７ フローチャートの終了．

Claims (33)

1. 対象物、特に管腔又は血管内のフローを測定する方法であって、
   前記対象物の画像の時間的シーケンスを生成するステップと、
   前記対象物の画像に対応する信頼性マップを決定するステップと、
   前記対象物の画像の時間的シーケンス及び前記信頼性マップに基づいて、前記フローを決定するステップと、
   を含む方法。
2. 前記信頼性マップは、前記対象物のジオメトリに依存する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ジオメトリは、前記対象物の画像に基づいて導出される、請求項２に記載の方法。
4. 前記信頼性マップは、前記画像のシーケンスを生成する装置に依存する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記対象物、特に前記血管内に造影剤を注入するステップと、
   前記造影剤の画像の時間的シーケンスに少なくとも部分的に基づいて前記フローを決定するステップと、
   を更に含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記画像は、それぞれ異なる方向を向く、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記信頼性マップは、前記フローの方向と前記画像の方向との間の関係に依存する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記信頼性マップは、重なり合う管腔に、特に重なる合う血管に依存する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記信頼性マップは、前記画像の品質に、特にマスク画像内のエッジ又はアーチファクトに依存する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記信頼性マップは、前記測定する方法の評価のために表示される、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. フローパラメータを計算する方法であって、
    フローの画像の信頼性マップに関して、前記フローの予測された画像を前記フローの画像と比較するステップと、
    前記比較の結果に関して、前記フローの前記予測された画像を適応させるステップと、
    を含む方法。
12. 前記信頼性マップは、前記対象物のジオメトリに依存する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ジオメトリは、前記対象物の画像に基づいて導出される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記信頼性マップは、前記画像を生成する装置に依存する、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記信頼性マップは、前記方法の評価のために表示される、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 診断アンギオグラム、特に冠動脈アンギオグラムのための請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法の使用。
17. 対象物、特に管腔又は血管内のフローを測定する装置であって、
    前記対象物の画像の時間的シーケンスを生成するイメージャと、
    前記対象物の画像に対応する信頼性マップを決定する決定器と、
    前記対象物の画像の時間的シーケンス及び前記信頼性マップに基づいて、前記フローを決定する第２の決定器と、
    を有する装置。
18. 前記信頼性マップは、前記対象物のジオメトリに依存する、請求項１７に記載の装置。
19. 前記ジオメトリは、前記対象物の画像に基づく、請求項１８に記載の装置。
20. 前記信頼性マップは、前記画像のシーケンスを生成する装置に依存する、請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 前記対象物、特に前記血管内に造影剤を注入する注入器と、
    前記造影剤の画像の時間的シーケンスに少なくとも部分的に基づいて、前記フローを決定する決定器と、
    を有する請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 前記画像は、それぞれ異なる方向を向く、請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の装置。
23. 前記信頼性マップは、前記フローの方向と前記画像の方向との間の関係に依存する、請求項１７乃至２２のいずれか１項に記載の装置。
24. 前記信頼性マップは、重なり合う管腔に、特に重なり合う血管に依存する、請求項１７乃至２３のいずれか１項に記載の装置。
25. 前記信頼性マップは、前記画像の品質に、特にマスク画像のエッジ又はアーチファクトに依存する、請求項１７乃至２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 前記測定の評価のために前記信頼性マップを表示する視覚的なインジケータを更に有する、請求項１７乃至２５のいずれか１項に記載の装置。
27. フローパラメータを計算する装置であって、
    フローの画像の信頼性マップに関して、前記フローの予測された画像を前記フローの画像と比較する比較器と、
    前記比較の結果に関して、前記予測されたフローを適応させる適応器と、
    を有する装置。
28. 前記信頼性マップは、対象物のジオメトリに依存する、請求項２７に記載の装置。
29. 前記ジオメトリは、前記対象物の画像に基づく、請求項２８に記載の装置。
30. 前記信頼性マップは、前記画像を生成する装置に依存する、請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の装置。
31. 前記計算の評価のために前記信頼性マップを表示する視覚的なインジケータを更に有する、請求項２７乃至３０のいずれか１項に記載の装置。
32. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法を実行するための命令を有するコンピュータプログラム。
33. 請求項３２に記載のコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ可読媒体。

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