JP2014526334A - 小孔の可視化を伴う血管の輪郭描画 - Google Patents

Abstract

２以上の管を有する管状構造の撮影された２Ｄ投影画像（１１０ａ−ｂ）を処理する装置及び関連する方法である。管の１つは、他の管から側壁開口で分岐する。装置は、側壁開口の位置を推定するように構成される。推定は、１又は複数の投影画像の分割に基づく。側壁開口の推定された位置に関するマーカーが、投影画像に重ねられて表示されることができる。

Description

本発明は、管状構造の撮影された２Ｄ画像を処理するための装置、管状構造の撮影された２Ｄ画像を処理するための方法、管状構造の撮影された２Ｄ画像を処理するための医療用Ｘ線撮像システム、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。

介入ＣアームＸ線撮像装置は時おり、ＡＡＡ（腹部大動脈瘤）又はＴＡＡ（胸部大動脈瘤）のような血管内修復処置を支援するために使用される。

介入ＣアームＸ線撮像装置は、外科医がステント又はエンドグラフト等の医療用装置を血管構造の中に導入する間に血管構造の連続するＤＳＡ（デジタルサブトラクション血管造影）投影画像を作り出すために使用される。画像は、介入の間スクリーンに表示され得る。介入は、手動のマーカーツールを用いて又は電子的な手段によって血管構造の強調表示された又はマークを付けられた輪郭を表示することで支援される。

管内での医療用装置の精密な位置決めが目的である。

ＤＳＡの実行から得られる画像はときどき、管の小孔に対する導入された医療用装置の位置について外科医に良い考えを与えることができない。これは、現在のＤＳＡ画像のみに基づいて管内の医療用装置を位置決めすることが時々挑戦的になり得るため、その後さらなるＤＳＡの実行を得ることを必要とし得る。

したがって、投影画像の即時のセットで小孔の位置に関するより多くの情報を医師に提供する必要がある。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態は従属請求項に組み込まれる。

本発明の以下に記載される態様は、管状構造の撮影された２Ｄ（２次元）投影画像を処理するためのコンピュータを使った方法、管状構造の撮影された２Ｄ投影画像を処理するための医療用Ｘ線撮像システム、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に、等しく当てはまることが留意されるべきである。

本発明の１つの態様によれば、管状構造の撮影された２Ｄ投影画像を処理するための装置が提供される。

管状構造は、第１の管と第２の管を有する。第２の管は、第１の管から第１の管の側壁の開口で分岐する。

画像は、造影剤搬送流体が管状構造内にあった間に撮影された。

装置は：
− 入力ユニット；
− 処理ユニット；
− 出力ユニット；
を有する。

入力ユニットは、初期投影画像を選択するように構成される。

処理ユニットは、初期投影画像の分割に基づいて、側壁開口の投影画像における位置の推定を確立するように構成される。

出力ユニットは、推定された側壁開口位置に対してマーカーを表示するように構成され、したがって、側壁開口の初期投影画像における位置の視覚表現を提供する。

管状構造は、動脈が大動脈から小孔又は大動脈の側壁の開口で分岐する大動脈−動脈分岐等、人間又は動物の血管構造の一部であり得る。しかし、大動脈−動脈分岐の小孔は単なる例示であり、本発明はまた、血管構造又は確かに任意の管状構造の他の部分に実施され得る。

本発明による装置は、既に撮影された投影画像からの情報抽出を最大化する。そうでなければ画像中の小孔位置を確立することが必要となる繰り返されるＤＳＡの実行が、未然に防がれることができ、したがって患者に対するＸ線被ばく量及び造影剤の投与を減少させる。投影角度を小孔位置に直交して精密に位置決めすることはもはや必要ないが、推定された小孔位置は、以下に記載されるように投影角度を再調整するために使用され得る。

したがって、本発明の１つの実施形態によれば、処理ユニットは：
− 初期投影画像の重なり領域を分割するように構成される分割器；及び
− 重なり領域の内部又は境界での強度の低下を検出するように、したがって、第１の管の側壁の開口の位置の推定として低下が生じる位置を確立するように構成される、強度検出器；
を有する。

初期投影画像の重なり領域は一般的に、画像の取得のために使用される投影軸が大動脈／動脈分岐によって定められる平面に直交しない場合に、存在する。血管構造において、大動脈及び動脈は、この非直交軸に沿って見るとき、透視図で重なるので、重なり領域は、投影画像の大動脈及び動脈のそれぞれの投影（「フットプリント」）によって形成される。

装置は、小孔の画像中の位置を推定に到達するために重なり領域のフットプリントにおける手がかりを付けるように構成される。小孔の境界は、ピクセルグレイ値強さにおける低下が生じる所に発見される。強さの低下は、血管構造の重なりが透視図において見られるとき造影剤の見かけ上の蓄積があるために生じ、したがって重なり領域は一般的に外側よりその境界内で暗い。

本発明の１つの実施形態によれば、投影画像は、流体が小孔を通って流れている間に次々に取られた連続した投影画像の１つである。分割器は、連続画像からの画像の選択のそれぞれで第１及び第２の領域を確立するように構成される。選択は、連続するものの中の全ての画像又はＣＰＵ時間を節約するためにより少ないもののいずれかを意味する。第１の領域のそれぞれは、投影軸に沿った投影図における第１の管を示し、第２の領域のそれぞれは、投影軸に沿った投影図における第２の管を示す。装置はさらに、選択された投影画像を横切る、第１の領域に示された流体流に対する第１の流れ方向及び第２の領域に示された流体流に対する第２の流れ方向を識別するように構成される流れ要素識別器を有する。処理ユニットは、第１及び第２の流量方向を使用することによって、重なり領域の内側又は重なり領域において、交差ポイントを確立するように構成される。このように確立された交差ポイントはさらに、第１の管の側壁開口の位置の推定である。本発明の１つの実施形態によれば、処理ユニットは、初期投影画像から得られる推定及び投影画像の連続から得られるさらなる推定を平均することによって平均推定を確立するように構成される。

情報抽出の理由はさらに、以前の静止又は「静止画像」画像解析を動画像解析と組み合わせることによって、小孔の位置を推定する際さらに高い精度を得るためである。

本出願を通して、用語「平均」は、セットの極値の間にある値を生成するための入力されたスカラ値のセットから得られる数学的操作のように広義に理解されるべきである。このような数学的操作の例は：相加平均、幾何平均、重み付き平均、ロバスト統計、中央値、順序統計、補間値、及び同様の量である。

本発明の１つの実施形態によれば、出力ユニットはさらに、識別された側壁開口位置のマーカーを管状構造のマスタ画像の上に重ねるように構成される。

本発明の１つの実施形態によれば、マスタ画像は、血管構造の蛍光透視画像であり、大動脈及び動脈並びに／又は重なり領域がそれぞれ輪郭を描かれるように示される。

血管樹に関する小孔位置をスクリーンに視覚的に表すことは、外科医又は医師が血管構造を通過させるとともに患者の大動脈にステント又はエンドグラフトを置く助けとなる。したがって、動脈の１つを塞ぐリスクは減少する。

本発明の１つの態様によれば、推定された小孔位置は、投影画像が取得される際Ｘ線装置で使用される投影軸を再調整するための手がかりとして使用され得る。さらなるパラメータと組み合わされる小孔位置推定は、追跡調査画像を取る際、重なり領域を減らすために使用され得る。さらなるパラメータは、大動脈において分岐する動脈が、Ｘ線を放射するＸ線イメージャのＸ線源に対して前方であるか後方であるかを示し得る。

本発明の例示的な実施形態が次に以下の図面を参照して記載される。
投影画像を取得するための医療用Ｘ線撮像システムを概略的に示す。 その投影画像が撮影される血管構造の一部を概略的に示す。 図２に示される血管構造の投影画像を示す。 ２Ｄ投影画像を処理するための装置を示す。 図４の装置によって生成された概観画像を示す。 ２Ｄ投影画像を処理する方法のためのフローチャートを示す。

図１を参照すると、ＣアームＸ線撮像装置１００が示される。

Ｃ形状アームは、その端部の一方にＸ線源１３０及び他方にＸ線源１３０から放射されたＸ線を検出するように構成された検出器１２０が取り付けられている。Ｃアームは、Ｘ線源１３０及び検出器１２０を持つＣアームの回転を可能にするようにベアリング１５０に軸支されるシャフトを有する。テーブル１４０が、Ｃアームが回転する間にＸ線源１３０及び検出器１２０によって描かれる円の中心に配置される。テーブル１４０上には、関心対象１１５がＸ線撮影のために置かれる。Ｘ線イメージャの動作を制御するためのコントローラ１７０が、Ｘ線源１３０、検出器１２０及びデータベース１６０と通信して示される。

Ｃアームが撮影されることになる対象１１５の周りを回転するとき、Ｘ線源１３０は対象１１５に衝突するＸ線を放射する。Ｘ線は、線源１３０から対象１１５を通過し検出器１２０の上に進む。検出器１２０に衝突する各Ｘ線は、コントローラ１７０によってピクセル画像情報に変換される信号を生成する。Ｘ線は、対象１１５を通過するとき減衰する。減衰の度合いは、そのピクセルと関連付けられるグレイ値に符号化される。

Ｃアームが対象１１５の周りを回転するとき、幾つかの異なる投影角度での又は異なる角度における異なる投影軸に沿った複数の画像が取得される。加えて、各投影軸ｐに対して、幾つかのフレームが異なる収集時間で取得される。

介入Ｘ線システム１００、場合によってはＣアームＣＴスキャナと称される、によって生成される出力は、異なる連続の投影画像の収集であり、各連続画像は、異なる収集時間での特定の投影軸ｐにおいて取得された投影画像を示す。

出力される２Ｄ投影画像１１０ａ−ｃは、ＤＩＣＯＭ等適切なデジタルフォーマットでデータベース１６０に格納される。それぞれの画像１１０ａ−ｄは、それぞれがピクセル画像要素の配列によって定められるので、２次元である、各ピクセルは、グレイスケール値に符号化される。グレイ値は、配列を定める座標ｘ，ｙによって呼び出される又はアドレス指定されることができる。各画像１１０ａ−ｄには、そのＤＩＣＯＭヘッダにおいて、画像１１０ａ、ｂ、ｃ又はｄが取得されたときの投影角度αを符号化する。各画像１１０ａ−ｄは、マッピング（対応付け）（ｘ、ｙ）−＞ｇを定め、画像１１０ａ−ｄにおける位置ｘ、ｙでの各ピクセル要素は、それに割り当てあられるグレイスケール値ｇを有する。グレイ値勾配が、各ピクセル位置ｘ、ｙに対して定められることができる。勾配は、マッピング（ｘ、ｙ）−＞ｇに対して取られるとともに、画像に渡るグレイ値の最大の変化率の方向に沿った画像の平面を指すベクトルである。データベース１６０は、必ずしも物理的なディスク上の一連のファイルを指す必要はない。それは、画像１１０ａ−ｄがユニット１７０によって又は他のインターフェース接続しているユニットによって処理され得るように、画像１１０ａ−ｄが直接格納されるメモリシステムを指すこともできる。

図２を参照すると、関心対象１１５は、人間の血管構造の一部である。図示された管状構造は、そこから分岐する動脈２１０を有する人間の大動脈２０５の概略図である。大動脈２０５及び動脈２１０は分岐点を定める。動脈２１０は、大動脈２０５の側壁において大動脈２０５と接続する。接続の領域において、「小孔」２１２又は側壁開口が、大動脈の血液から動脈への又は大動脈から動脈への流体の通過を可能にするように形成される。造影剤の存在は、図２に、大動脈２０５及び動脈２１０の内部のハッチングによって示される。大動脈２０５及び動脈２１０の長手方向は平面２３０を定める。投影画像１１０ａが、平面２３０に直交する投影軸ｐにおいて取得され、投影画像１１０ｂが平面２３０と非直交の投影軸ｑにおいて取得された。

ここで図３を参照すると、非直交投影画像１１０ｂのより詳細な平面図が、投影画像１１０ｂの端部を示すフレーミング長方形とともに示される。概して管形状のために及び画像１１０ｂは患者の長手方向軸を横切って接近して取得されるので、大動脈２０５の投影は、画像１１０ｂにおいて概して長方形の部分として示される。長方形の投影は以下では大動脈フットプリント３０５と称される。同様に、動脈２１０の投影は、長方形の部分３１０として示されるとともに以下では動脈フットプリント３１０と称される。投影軸ｑに沿った投影図を見るとき、動脈２１０及び大動脈２０５が重なることが、図２、３から見ることができる。透視図の重なりは、図３に示されるように重なり領域３２０をもたらす。重なり部分３２０は、大動脈フットプリント３０５に及び、小孔３２１の領域を示す大体半円形の口部分で終わる。

投影画像１１０ｂの重なり領域３２０は、画像１１０ｂの収集時間において、大動脈２０５にある造影剤及び動脈２１０にある造影剤の両方を通過するＸ線から生じる。図３の重なり領域３２０は、したがって、大動脈フットプリント３０５又は動脈フットプリント３１０又は画像背景のいずれか１つより暗い。

透視図に起因するこの見かけ上の造影剤蓄積は、図３に重なり領域３２０の交差したハッチングによって示される。

図４を参照すると、小孔３２１の位置を推定するように構成される装置が示され、推定は投影画像１１０ｂの画像情報に基づいて行われる。

装置は、処理ユニット４２０を有し、この処理ユニット４２０は、動作中の際、データベースインターフェース手段４１５を介してデータベース１６０と通信する。処理ユニット４２０は、分割器４３０及びスクリーン４０５を制御する。スクリーン４０５上の出力は、出力ユニット４１０によって制御される。分割器４３０は、強度検出器４４０及び流れ要素解析機４５０と通信する。

概して、図４の装置は、血管構造の投影画像１１０ｂにおいて小孔３２１の位置の推定を出力する。推定された小孔位置データは、外科医がＣアーム支援介入を計画するのを助ける。

起動と同時に、処理ユニットは、データベースインターフェース手段４１５を介して、投影画像１１０ａ−ｃが保持されるデータベース１６０と接続する。投影画像１１０ｂのコピーが次に、１又は複数の画像セグメントに投影画像１１０ｂを分割するために分割器４３０に転送される。このように分割された投影画像１１０ｂは次に、強度検出器４４０に渡される。分割された投影画像１１０ｂを処理することに基づいて、強度検出器４４０は、小孔位置の推定を出力する。分割された画像１１０ｂを強度検出器４４０に転送する前、その後又はその間のいずれかで、分割された画像１１０ｂのその又はもう一つのコピーが流れ要素解析器４５０に転送される。流れ要素解析器４５０は、小孔位置のさらなる推定を出力するために同様に分割された投影画像１１０ｂを処理する。

流れ要素解析器４５０は、投影画像１１０ｂが属する連続画像に渡る時間的解析を実行する。流れ要素解析器４５０の時間的解析と対照的に、強度検出器４４０は、画像１１０ｂを「空間的に」「静止画像」として処理する。時間的な連続推定及び静止画像推定の両方が、次に、２つの推定が、小孔位置の平均最終推定を生成するために平均される処理ユニット４２０に転送される。出力ユニット４１０は次に、その後投影画像１１０ｂに重ねられるとともにスクリーン４０５（図５参照）状に一緒に表示される小孔位置のためのグラフィカルマーカーを生成するために、推定された小孔位置を使用する。

装置の構成要素は、図４に広げられて示される。しかし、これは説明の明快さのためである。装置構成要素の処理ユニット４２０、分割器４３０、強度検出器４４０及び流れ要素解析器は、実際には、局所的に分散され得るとともに適切な通信ネットワークで接続され得る。しかし、他の実施形態では、構成要素４２０、４３０及び４４０は、処理ユニット４２０のソフトウェアルーチンとして実行している。構成要素はまた、専用のＦＰＧＡ又はハードウェアスタンドアローンのチップとして構成され得る。構成要素は、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）又はＳｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）等適切な科学技術計算プラットフォームでプログラムされ、次にライブラリで維持されるとともに処理ユニット４２０によってコールされるときリンクされるＣ＋＋又はＣルーチンに変換され得る。

図４の装置の動作が次により詳細に説明される。

分割器ユニット４３０は、画像１１０ｂ内の今まで構造化されていないピクセル情報を分割し、ピクセル領域を定める。領域は次に、それ自体で対象として扱われることができる。画像１１０ｂの各ピクセルはその結果、対象の内側又は外側にあると言われることができる。その中に画像１１０ｂが分割される各対象は、同様に分割と称される。

分割器４３０は、投影画像１１０ｂのコピーを読み込む。投影画像１１０ｂの選択は、画像が取得されたとき十分な造影剤が存在したことを選択された画像が示すことを確実にするために、コントラスト解析によって先行されることができる。好ましくは、投影画像１１０ｂはまた、重なり領域３２０を完全に隠すであろう飽和効果を避けるように選択される。

勾配ベースのエッジ検出技術を使うことによって、画像１１０ｂのピクセルグレイ値が、最下の等高線に対する最も可能性の高い最上部として大動脈フットプリント３０５の境界３０４及び３０５を確立するためにスキャンされる。例示的な勾配の読取り値は図３にｇとして示される。分割器４３０は、その中に画像フレーム（ポートレート／ランドスケープ）と撮影された血管構造の基本的な長手方向の向きとの間の関係が符号化されている画像１１０ｂのヘッダ内のＤＩＣＯＭ情報を使用する。他の実施形態では、分割器は、最も可能性の高い左から右への又は右から左への等高線のために解析する。

分割器は次に、動脈フットプリント３１０を分割する。大動脈フットプリント３０５の右の境界３０６から、ピクセルパスは、勾配及び／又は中心性値に基づいて追跡される。パスは、設定可能なパス長に対して画像１１０ｂの右側端部に向かって、追跡される。パスに渡るグレイ値コントラストが、動脈フットプリント３１０の境界３０９及び３１１を確立するために勾配値を使用して測定される。

プロセスは、大動脈フットプリント３０５から分岐する他の動脈に繰り返されることができるが、単純な例示のために、手順は、図示された１つの動脈３１０フットプリントに関して説明される。追跡されたパスの中から、画像背景と比べて比較的暗いグレイ値を隣接するパスの間で区切られる領域に有する隣接パスが、確立される。動脈フットプリント３１０内部のピクセルは、大動脈２０５内の造影剤のためにより暗くなることが予想される。間の比較的暗いグレイ値領域を持つ隣接するパスは、その結果、フットプリント３０５の境界３０９及び３１１を表すように解釈され、境界パス３０９、３１１の間の領域は、動脈フットプリント３１０の分割として登録される。大動脈境界パスを追跡するための上述の手順は、大動脈フットプリント３０５の左の境界３０４に分岐する動脈フットプリントに関しても同様であり得る。そこでは、パスは、反対方向に、左の大動脈フットプリント境界３０４から画像１１０ｂの左端に追跡される。

動脈フットプリント３１０をそのパスのピクセル記述とともにマーク付けするポイントのピクセル座標記述は、次に強度検出器４４０に転送される。分割器４３０は、重なり領域３２０を分割するために強度検出器４４０と協働する。境界３０９、３１１パス又は動脈プットプリント３０５の中心パスを使用して、強度検出器４４０は、大動脈フットプリント３０５に向かう動脈フットプリント中心パスに沿ってグレイ値を登録する。グレイ値の上昇として大動脈フットプリント３０５を入力すると、投影画像１１０ｂの透視図に起因する見かけ上の造影剤の蓄積のために暗さが検出される。

いったん大動脈フットプリント３０５内へ入ると、強度検出器４４０は、強度検出器４４０がグレイ値強度における急激な低下を検出するまで、大動脈フットプリント中心線の方向に沿って進行する。低下が生じるピクセル位置は、登録されるとともに小孔２１２の投影の境界３２１と対応する。重なり領域３２０の分割がここでモデルベースのアプローチを使用することで完了されることができる。動脈フットプリント３０５の幅は、図３Ａに示されるように重なり領域３２０の幅と想定される。長方形部分が次に、小孔の境界のポイントを追跡するとき使用される動脈フットプリント中心パスの周りに合わせられることができる。小孔フットプリントに対するモデルとして円を使用することで、この円は、登録された小孔境界ポイントが円の外周にあるように、長方形部分の内部に合わせられることができる。合わせられた円の中心は次に、小孔３２１の位置の推定として出力される。手順は、中心線だけでなく、動脈フットプリント３１０の両方の境界３１１，３０９にも繰り返されることができ、それに応じて円を合わせることができる。小孔及び動脈に対する円及び長方形以外の異なる投影モデルもまた使用され得る。例えば、楕円が円の代わりに使用され得るとともに、曲線のバンドが動脈フットプリント３０５の長方形部分の代わりに使用され得る。

１つの実施形態によれば、検出器４４０による静止画像解析が複数のサンプル画像のそれぞれに対して実行される。

小孔位置３２１の静止画像推定又は複数の静止画像推定が次に処理ユニット４２０に戻される。

複数の静止画像推定が受信されるとき、平均が、静止画像解析小孔位置の平均推定を得るために作られる。

流れ要素解析器４５０は、それらが撮像装置１００によって取得された順序で、投影画像１１０ｂを含む、連続投影画像を読み込む。造影剤を運ぶ血液は血管構造を移動しているので、連続の中の画像が取得されているとき、流れは、血管構造を通る血流の速度ベクトル場を記載する流脈線又は流跡線等の流体力学のテクニックを使用することによって確立されることができる。例えば、連続する画像の中の粒子の位置が登録されることができるとともに、流跡線に対する速度ベクトルタンジェントが流れ方向の指標として決定されることができる。流れベクトルは、フットプリント３１０内部及び大動脈フットプリント３０５内部の両方に対して確立される。ベクトルに沿う線は交差するようにされ、交差ポイントの位置は、流れ要素解析器４５０によって解析される。交差ポイントが重なり領域３２０で生じる場合、交差ポイントは、小孔位置３２１のさらなる推定として処理ユニット４２０に出力される。流れベースの小孔位置推定はまた、動脈フットプリント３１０及び大動脈フットプリント３０５の異なる流ベクトルのペアに対して同じ方法で得られる異なる交差ポイントを見ることによって、平均され得る。

１つの実施形態によれば、流れ要素解析器４５０は、各連続画像個々に対して独立した流要素ベースの小孔位置推定を生成する。このように得られた連続する小孔位置推定は次に、平均するために処理ユニットに渡される。この実施形態によれば、各画像は小孔における流れの明確な図を提供するという点で、流れ動態の時間的な面のみが利用される。画像の幾つかに示されるようなより好ましくない造影剤パターンは、推定プロセスをよりロバストにするためにそのようにして平均されることができる。

処理ユニットは次に、分割器４３０及び流れ要素解析器４５０から受信されるとき、小孔の位置を平均する。

処理ユニットは次に、平均された位置データを出力ユニット４１５に渡す。グラフィカルユーザインターフェースコントローラ等の出力ユニットは次に、推定された小孔位置を用いてグラフィカルマーカーを生成する。小孔の輪郭を描く色を付けられた円の形態のマーカーが次に、スクリーン４０５の投影画像１１０ｂ又は蛍光透視画像に重ねられる。

図５は、小孔位置マーカー５１０が重ねられたこのような概観画像のスクリーンショット４０５を示す。画像５２０は、画像１１０ａ−ｃから得られた流れ画像又は代表的なＤＳＡ画像であり得る。１つの実施形態によれば、重なり領域５１５の輪郭を描く任意のオーバーレイマーカー５１５もある。追加的に又は代替的に、マーカー５０５は血管構造の境界の輪郭を描く。表示された血管樹画像は、大動脈内でのグラフと又はステントの位置決めを制御するために外科医によって使用されることができる。例えば、マーカー５０５、５１０、５１５は、脈管内装置の位置決め及び配送の間に使用される蛍光透視画像に重ねられ得る。動脈２０５の閉塞は、小孔位置が小孔マーカー５１０によってマークされるので、大動脈２０５にステントを位置決めするとき回避されることができる。

図６は、２Ｄ投影画像を処理する方法のフローチャートを示す。

ステップＳ６０５において、投影画像が受信される。

ステップＳ６１０において、投影画像の側壁開口の位置の推定が、処理投影画像の分割に基づいて確立される。

ステップＳ６２０において、マーカーが推定された側壁開口位置を使用してスクリーンへの表示のために生成される。マーカーは、投影画像に重ねられるとき、初期投影画像の側壁開口の位置の視覚的な表示を提供する。

１つの実施形態によれば、小孔の位置を確立するステップは、初期投影画像の重なり領域を分割するステップを含む。初期画像の重なり領域は、大動脈及び動脈が投影画像を取得するために使用される投影軸に沿って見るとき重なっているため、形成される。小孔位置を確立するステップはさらに、重なり領域の内側又は境界における強度の低下を検出するステップを有し、したがって、低下が生じる位置を小孔の位置の推定として確立する。

本発明のさらなる実施形態によれば、小孔の位置を確立するステップはさらに、投影画像の連続から画像の選択のそれぞれにおける第１及び第２の領域を確立するステップを有する。第１の領域のそれぞれは、投影軸に沿った投影図の大動脈を示し、第２の領域のそれぞれは、投影軸に沿った投影図の動脈を示す。

小孔の位置を確立するステップはさらに、選択された投影画像にわたって第１の画像領域に示される流体の第１の流れ方向を識別するステップ及び第２の画像領域に示される流体の流れの第２の流れ方向を識別するステップを有する。小孔の位置を確立するステップはさらに、重なりの内側又は境界に、第１及び第２の流れ方向を用いることによって交差ポイントを確立するステップを有する。このように確立された交差ポイントは次に、小孔位置のさらなる推定として出力される。

本発明のさらなる実施形態によれば、小孔位置推定は平均化される。

本発明のさらなる実施形態によれば、推定された位置のためのマーカーは、管状構造のマスタ画像へのオーバーレイのために生成される。

本発明の１つの実施形態によれば、第１及び第２の管の血管構造のマスタ画像蛍光透視画像が輪郭を描かれて示され、管状構造は人間又は動物の血管構造のいずれかである。

本発明のさらなる実施形態によれば、推定された小孔の位置は、その後に取得される画像において重なり領域が減少される又はキャンセルさえされるように、Ｘ線スキャナ１００の投影角度を調整するために使用される。このために、Ｘ線イメージャ１００を操作する放射線科医によって提供されるさらなるデータが、推定された小孔の位置と組み合わせられる。重なり領域によって同様に示される短縮効果を最小化するために、更なるデータは、小孔が投影方向に対して前であるか後ろであるかどうかの手がかりを含み得る。加えて、新しい投影角度を決定するために、小孔の場所における動脈断面の形状のモデルが使用され得る。形状モデルは次に、観察されたフットプリント３０５に合わせられる。例えば、円形断面が想定され、次に投影の動脈フットプリント３０５に合わせられてもよい。動脈フットプリント３０５の形状モデリングは、３Ｄの形状モデル化された断面の表面への２Ｄ小孔位置の逆投影を可能にする。投影方向に対する小孔位置の前／後ろのあいまいさを解決するのに適した追加的なデータは、その結果、明確に３Ｄ位置を小孔に割り当てることを可能にする。小孔の３Ｄ位置は、後続の画像における重なり領域が最小化されることができるように、Ｘ線システム１００に対する調整された投影角度又は軸を決定することを可能にする。

本発明のさらなる実施形態によれば、出力された小孔位置は、撮像処理がまだ進行中である間に取得され得る。イメージャ１００は、装置４００に送られるとともに推定された小孔の位置を出力するために即座に処理される画像１００ａ−ｃを出力する。出力された小孔位置は次に、Ｘ線イメージャ１００で使われる現在の投影角度を調整するために、Ｘ線画像コントローラ１７０にフィードバックされる。

本発明の他の例示的な実施形態では、適切なシステム上で、前述の実施形態の１つによる方法の方法ステップを実行するように適合されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

コンピュータプログラム要素は従って、コンピュータユニットに記憶されてもよく、また本発明の実施形態の一部であってよい。このコンピューティングユニットは、上記の方法のステップを実行する又は同ステップの実行を引き起こすように適合され得る。さらに、それは、上述の装置の構成要素を作動させるよう適合され得る。コンピューティングユニットは、自動的に動作するよう及び／又はユーザの命令を実行するよう適合され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされ得る。データプロセッサはしたがって、本発明の方法を実行するよう備えられ得る。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム及び、更新により既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方を包含する。

これより先、コンピュータプログラム要素は、上述の方法の例示的な実施形態の手順を満足する全ての必要なステップを提供することができる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ可読媒体が与えられ、コンピュータ可読媒体は、前節に記載されたコンピュータプログラム要素が格納されている。

コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアとともに又はその一部として供給される固体媒体等の適切な媒体において記憶及び／又は配布され得るが、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等、他の形態で配布されてもよい。

しかし、コンピュータプログラムはまた、ワールドワイドウェブのようなネットワーク上で提供されてもよく、このようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされ得る。本発明の更なる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードのために利用可能とする媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の上術の実施形態の１つによる方法を実行するよう構成される。

本発明の実施形態は、異なる主題を参照して記載される点が留意されなければならない。特に、幾つかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して記載され、一方、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して記載される。しかし、当業者は上述及び下記の記載から、通知されない限り、あるタイプの手段に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、別の主題に関連する特徴の間の任意の組み合わせも本願に開示されていると見なされると推測するであろう。しかし、全ての特徴は、組み合わされることができ、それらの特徴の単純な足し合わせを超える相乗効果を提供する。

本発明は、図面及び上述の説明で詳細に説明されたが、このような図面及び説明は、説明的及び例示的であって限定的ではない。本発明は開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形は、図面、詳細な説明、及び従属請求項の検討から、請求項に記載された発明を実施する際に当業者に理解されるとともに実施されることができる。

特許請求の範囲において、語“有する”又は“含む”は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞“１つの”は、複数個を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に挙げられている幾つかの項目の機能を満たし得る。特定の手段が相互に異なる請求項において挙げられているという単なる事実は、そ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すものではない。特許請求の範囲におけるいずれの参照符号も範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本発明は、管状構造の撮影された２Ｄ画像を処理するための装置、管状構造の撮影された２Ｄ画像を処理するための方法、管状構造の撮影された２Ｄ画像を処理するための医療用Ｘ線撮像システム、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。

介入ＣアームＸ線撮像装置は時おり、ＡＡＡ（腹部大動脈瘤）又はＴＡＡ（胸部大動脈瘤）のような血管内修復処置を支援するために使用される。

介入ＣアームＸ線撮像装置は、外科医がステント又はエンドグラフト等の医療用装置を血管構造の中に導入する間に血管構造の連続するＤＳＡ（デジタルサブトラクション血管造影）投影画像を作り出すために使用される。画像は、介入の間スクリーンに表示され得る。介入は、手動のマーカーツールを用いて又は電子的な手段によって血管構造の強調表示された又はマークを付けられた輪郭を表示することで支援される。

管内での医療用装置の精密な位置決めが目的である。

ＤＳＡの実行から得られる画像はときどき、管の小孔に対する導入された医療用装置の位置について外科医に良い考えを与えることができない。これは、現在のＤＳＡ画像のみに基づいて管内の医療用装置を位置決めすることが時々挑戦的になり得るため、その後さらなるＤＳＡの実行を得ることを必要とし得る。

非特許文献１は、網膜の血管造影図を処理するコンピュータにより実施される方法を開示する。画像は、血管を抽出し、血管分岐の位置、すなわち、第２の血管が第１の血管から分岐する場所、並びに血管の重なりを決定するために自動的に分割される。

ＭｃＩｎｅｒｎｅｙ他 "Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ"， Ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｖｏｌ．６， ｎｏ． ３， １ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００２ （２００２-０９-０１）， ｐａｇｅｓ ２５１−２６６

したがって、投影画像の即時のセットで小孔の位置に関するより多くの情報を医師に提供する必要がある。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態は従属請求項に組み込まれる。

本発明の以下に記載される態様は、管状構造の撮影された２Ｄ（２次元）投影画像を処理するためのコンピュータを使った方法、管状構造の撮影された２Ｄ投影画像を処理するための医療用Ｘ線撮像システム、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に、等しく当てはまることが留意されるべきである。

本発明の１つの態様によれば、管状構造の撮影された２Ｄ投影画像を処理するための装置が提供される。

管状構造は、第１の管と第２の管を有する。第２の管は、第１の管から第１の管の側壁の開口で分岐する。

画像は、造影剤搬送流体が管状構造内にあった間に撮影された。

装置は：
− 入力ユニット；
− 処理ユニット；
− 出力ユニット；
を有する。

入力ユニットは、初期投影画像を選択するように構成される。

処理ユニットは、初期投影画像の分割に基づいて、側壁開口の投影画像における位置の推定を確立するように構成される。

出力ユニットは、推定された側壁開口位置に対してマーカーを表示するように構成され、したがって、側壁開口の初期投影画像における位置の視覚表現を提供する。

管状構造は、動脈が大動脈から小孔又は大動脈の側壁の開口で分岐する大動脈−動脈分岐等、人間又は動物の血管構造の一部であり得る。しかし、大動脈−動脈分岐の小孔は単なる例示であり、本発明はまた、血管構造又は確かに任意の管状構造の他の部分に実施され得る。

本発明による装置は、既に撮影された投影画像からの情報抽出を最大化する。そうでなければ画像中の小孔位置を確立することが必要となる繰り返されるＤＳＡの実行が、未然に防がれることができ、したがって患者に対するＸ線被ばく量及び造影剤の投与を減少させる。投影角度を小孔位置に直交して精密に位置決めすることはもはや必要ないが、推定された小孔位置は、以下に記載されるように投影角度を再調整するために使用され得る。

したがって、本発明の１つの実施形態によれば、処理ユニットは：
− 初期投影画像の重なり領域を分割するように構成される分割器；及び
− 重なり領域の内部又は境界での強度の低下を検出するように、したがって、第１の管の側壁の開口の位置の推定として低下が生じる位置を確立するように構成される、強度検出器；
を有する。

初期投影画像の重なり領域は一般的に、画像の取得のために使用される投影軸が大動脈／動脈分岐によって定められる平面に直交しない場合に、存在する。血管構造において、大動脈及び動脈は、この非直交軸に沿って見るとき、透視図で重なるので、重なり領域は、投影画像の大動脈及び動脈のそれぞれの投影（「フットプリント」）によって形成される。

装置は、小孔の画像中の位置を推定に到達するために重なり領域のフットプリントにおける手がかりを付けるように構成される。小孔の境界は、ピクセルグレイ値強さにおける低下が生じる所に発見される。強さの低下は、血管構造の重なりが透視図において見られるとき造影剤の見かけ上の蓄積があるために生じ、したがって重なり領域は一般的に外側よりその境界内で暗い。

本発明の１つの実施形態によれば、投影画像は、流体が小孔を通って流れている間に次々に取られた連続した投影画像の１つである。分割器は、連続画像からの画像の選択のそれぞれで第１及び第２の領域を確立するように構成される。選択は、連続するものの中の全ての画像又はＣＰＵ時間を節約するためにより少ないもののいずれかを意味する。第１の領域のそれぞれは、投影軸に沿った投影図における第１の管を示し、第２の領域のそれぞれは、投影軸に沿った投影図における第２の管を示す。装置はさらに、選択された投影画像を横切る、第１の領域に示された流体流に対する第１の流れ方向及び第２の領域に示された流体流に対する第２の流れ方向を識別するように構成される流れ要素識別器を有する。処理ユニットは、第１及び第２の流量方向を使用することによって、重なり領域の内側又は重なり領域において、交差ポイントを確立するように構成される。このように確立された交差ポイントはさらに、第１の管の側壁開口の位置の推定である。本発明の１つの実施形態によれば、処理ユニットは、初期投影画像から得られる推定及び投影画像の連続から得られるさらなる推定を平均することによって平均推定を確立するように構成される。

情報抽出の理由はさらに、以前の静止又は「静止画像」画像解析を動画像解析と組み合わせることによって、小孔の位置を推定する際さらに高い精度を得るためである。

本出願を通して、用語「平均」は、セットの極値の間にある値を生成するための入力されたスカラ値のセットから得られる数学的操作のように広義に理解されるべきである。このような数学的操作の例は：相加平均、幾何平均、重み付き平均、ロバスト統計、中央値、順序統計、補間値、及び同様の量である。

本発明の１つの実施形態によれば、出力ユニットはさらに、識別された側壁開口位置のマーカーを管状構造のマスタ画像の上に重ねるように構成される。

本発明の１つの実施形態によれば、マスタ画像は、血管構造の蛍光透視画像であり、大動脈及び動脈並びに／又は重なり領域がそれぞれ輪郭を描かれるように示される。

血管樹に関する小孔位置をスクリーンに視覚的に表すことは、外科医又は医師が血管構造を通過させるとともに患者の大動脈にステント又はエンドグラフトを置く助けとなる。したがって、動脈の１つを塞ぐリスクは減少する。

本発明の１つの態様によれば、推定された小孔位置は、投影画像が取得される際Ｘ線装置で使用される投影軸を再調整するための手がかりとして使用され得る。さらなるパラメータと組み合わされる小孔位置推定は、追跡調査画像を取る際、重なり領域を減らすために使用され得る。さらなるパラメータは、大動脈において分岐する動脈が、Ｘ線を放射するＸ線イメージャのＸ線源に対して前方であるか後方であるかを示し得る。

本発明の例示的な実施形態が次に以下の図面を参照して記載される。
投影画像を取得するための医療用Ｘ線撮像システムを概略的に示す。 その投影画像が撮影される血管構造の一部を概略的に示す。 図２に示される血管構造の投影画像を示す。 ２Ｄ投影画像を処理するための装置を示す。 図４の装置によって生成された概観画像を示す。 ２Ｄ投影画像を処理する方法のためのフローチャートを示す。

図１を参照すると、ＣアームＸ線撮像装置１００が示される。

Ｃ形状アームは、その端部の一方にＸ線源１３０及び他方にＸ線源１３０から放射されたＸ線を検出するように構成された検出器１２０が取り付けられている。Ｃアームは、Ｘ線源１３０及び検出器１２０を持つＣアームの回転を可能にするようにベアリング１５０に軸支されるシャフトを有する。テーブル１４０が、Ｃアームが回転する間にＸ線源１３０及び検出器１２０によって描かれる円の中心に配置される。テーブル１４０上には、関心対象１１５がＸ線撮影のために置かれる。Ｘ線イメージャの動作を制御するためのコントローラ１７０が、Ｘ線源１３０、検出器１２０及びデータベース１６０と通信して示される。

Ｃアームが撮影されることになる対象１１５の周りを回転するとき、Ｘ線源１３０は対象１１５に衝突するＸ線を放射する。Ｘ線は、線源１３０から対象１１５を通過し検出器１２０の上に進む。検出器１２０に衝突する各Ｘ線は、コントローラ１７０によってピクセル画像情報に変換される信号を生成する。Ｘ線は、対象１１５を通過するとき減衰する。減衰の度合いは、そのピクセルと関連付けられるグレイ値に符号化される。

Ｃアームが対象１１５の周りを回転するとき、幾つかの異なる投影角度での又は異なる角度における異なる投影軸に沿った複数の画像が取得される。加えて、各投影軸ｐに対して、幾つかのフレームが異なる収集時間で取得される。

介入Ｘ線システム１００、場合によってはＣアームＣＴスキャナと称される、によって生成される出力は、異なる連続の投影画像の収集であり、各連続画像は、異なる収集時間での特定の投影軸ｐにおいて取得された投影画像を示す。

出力される２Ｄ投影画像１１０ａ−ｃは、ＤＩＣＯＭ等適切なデジタルフォーマットでデータベース１６０に格納される。それぞれの画像１１０ａ−ｄは、それぞれがピクセル画像要素の配列によって定められるので、２次元である、各ピクセルは、グレイスケール値に符号化される。グレイ値は、配列を定める座標ｘ，ｙによって呼び出される又はアドレス指定されることができる。各画像１１０ａ−ｄには、そのＤＩＣＯＭヘッダにおいて、画像１１０ａ、ｂ、ｃ又はｄが取得されたときの投影角度αを符号化する。各画像１１０ａ−ｄは、マッピング（対応付け）（ｘ、ｙ）−＞ｇを定め、画像１１０ａ−ｄにおける位置ｘ、ｙでの各ピクセル要素は、それに割り当てあられるグレイスケール値ｇを有する。グレイ値勾配が、各ピクセル位置ｘ、ｙに対して定められることができる。勾配は、マッピング（ｘ、ｙ）−＞ｇに対して取られるとともに、画像に渡るグレイ値の最大の変化率の方向に沿った画像の平面を指すベクトルである。データベース１６０は、必ずしも物理的なディスク上の一連のファイルを指す必要はない。それは、画像１１０ａ−ｄがユニット１７０によって又は他のインターフェース接続しているユニットによって処理され得るように、画像１１０ａ−ｄが直接格納されるメモリシステムを指すこともできる。

図２を参照すると、関心対象１１５は、人間の血管構造の一部である。図示された管状構造は、そこから分岐する動脈２１０を有する人間の大動脈２０５の概略図である。大動脈２０５及び動脈２１０は分岐点を定める。動脈２１０は、大動脈２０５の側壁において大動脈２０５と接続する。接続の領域において、「小孔」２１２又は側壁開口が、大動脈の血液から動脈への又は大動脈から動脈への流体の通過を可能にするように形成される。造影剤の存在は、図２に、大動脈２０５及び動脈２１０の内部のハッチングによって示される。大動脈２０５及び動脈２１０の長手方向は平面２３０を定める。投影画像１１０ａが、平面２３０に直交する投影軸ｐにおいて取得され、投影画像１１０ｂが平面２３０と非直交の投影軸ｑにおいて取得された。

ここで図３を参照すると、非直交投影画像１１０ｂのより詳細な平面図が、投影画像１１０ｂの端部を示すフレーミング長方形とともに示される。概して管形状のために及び画像１１０ｂは患者の長手方向軸を横切って接近して取得されるので、大動脈２０５の投影は、画像１１０ｂにおいて概して長方形の部分として示される。長方形の投影は以下では大動脈フットプリント３０５と称される。同様に、動脈２１０の投影は、長方形の部分３１０として示されるとともに以下では動脈フットプリント３１０と称される。投影軸ｑに沿った投影図を見るとき、動脈２１０及び大動脈２０５が重なることが、図２、３から見ることができる。透視図の重なりは、図３に示されるように重なり領域３２０をもたらす。重なり部分３２０は、大動脈フットプリント３０５に及び、小孔３２１の領域を示す大体半円形の口部分で終わる。

投影画像１１０ｂの重なり領域３２０は、画像１１０ｂの収集時間において、大動脈２０５にある造影剤及び動脈２１０にある造影剤の両方を通過するＸ線から生じる。図３の重なり領域３２０は、したがって、大動脈フットプリント３０５又は動脈フットプリント３１０又は画像背景のいずれか１つより暗い。

透視図に起因するこの見かけ上の造影剤蓄積は、図３に重なり領域３２０の交差したハッチングによって示される。

図４を参照すると、小孔３２１の位置を推定するように構成される装置が示され、推定は投影画像１１０ｂの画像情報に基づいて行われる。

装置は、処理ユニット４２０を有し、この処理ユニット４２０は、動作中の際、データベースインターフェース手段４１５を介してデータベース１６０と通信する。処理ユニット４２０は、分割器４３０及びスクリーン４０５を制御する。スクリーン４０５上の出力は、出力ユニット４１０によって制御される。分割器４３０は、強度検出器４４０及び流れ要素解析機４５０と通信する。

概して、図４の装置は、血管構造の投影画像１１０ｂにおいて小孔３２１の位置の推定を出力する。推定された小孔位置データは、外科医がＣアーム支援介入を計画するのを助ける。

起動と同時に、処理ユニットは、データベースインターフェース手段４１５を介して、投影画像１１０ａ−ｃが保持されるデータベース１６０と接続する。投影画像１１０ｂのコピーが次に、１又は複数の画像セグメントに投影画像１１０ｂを分割するために分割器４３０に転送される。このように分割された投影画像１１０ｂは次に、強度検出器４４０に渡される。分割された投影画像１１０ｂを処理することに基づいて、強度検出器４４０は、小孔位置の推定を出力する。分割された画像１１０ｂを強度検出器４４０に転送する前、その後又はその間のいずれかで、分割された画像１１０ｂのその又はもう一つのコピーが流れ要素解析器４５０に転送される。流れ要素解析器４５０は、小孔位置のさらなる推定を出力するために同様に分割された投影画像１１０ｂを処理する。

流れ要素解析器４５０は、投影画像１１０ｂが属する連続画像に渡る時間的解析を実行する。流れ要素解析器４５０の時間的解析と対照的に、強度検出器４４０は、画像１１０ｂを「空間的に」「静止画像」として処理する。時間的な連続推定及び静止画像推定の両方が、次に、２つの推定が、小孔位置の平均最終推定を生成するために平均される処理ユニット４２０に転送される。出力ユニット４１０は次に、その後投影画像１１０ｂに重ねられるとともにスクリーン４０５（図５参照）状に一緒に表示される小孔位置のためのグラフィカルマーカーを生成するために、推定された小孔位置を使用する。

装置の構成要素は、図４に広げられて示される。しかし、これは説明の明快さのためである。装置構成要素の処理ユニット４２０、分割器４３０、強度検出器４４０及び流れ要素解析器は、実際には、局所的に分散され得るとともに適切な通信ネットワークで接続され得る。しかし、他の実施形態では、構成要素４２０、４３０及び４４０は、処理ユニット４２０のソフトウェアルーチンとして実行している。構成要素はまた、専用のＦＰＧＡ又はハードウェアスタンドアローンのチップとして構成され得る。構成要素は、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）又はＳｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）等適切な科学技術計算プラットフォームでプログラムされ、次にライブラリで維持されるとともに処理ユニット４２０によってコールされるときリンクされるＣ＋＋又はＣルーチンに変換され得る。

図４の装置の動作が次により詳細に説明される。

分割器ユニット４３０は、画像１１０ｂ内の今まで構造化されていないピクセル情報を分割し、ピクセル領域を定める。領域は次に、それ自体で対象として扱われることができる。画像１１０ｂの各ピクセルはその結果、対象の内側又は外側にあると言われることができる。その中に画像１１０ｂが分割される各対象は、同様に分割と称される。

分割器４３０は、投影画像１１０ｂのコピーを読み込む。投影画像１１０ｂの選択は、画像が取得されたとき十分な造影剤が存在したことを選択された画像が示すことを確実にするために、コントラスト解析によって先行されることができる。好ましくは、投影画像１１０ｂはまた、重なり領域３２０を完全に隠すであろう飽和効果を避けるように選択される。

勾配ベースのエッジ検出技術を使うことによって、画像１１０ｂのピクセルグレイ値が、最下の等高線に対する最も可能性の高い最上部として大動脈フットプリント３０５の境界３０４及び３０５を確立するためにスキャンされる。例示的な勾配の読取り値は図３にｇとして示される。分割器４３０は、その中に画像フレーム（ポートレート／ランドスケープ）と撮影された血管構造の基本的な長手方向の向きとの間の関係が符号化されている画像１１０ｂのヘッダ内のＤＩＣＯＭ情報を使用する。他の実施形態では、分割器は、最も可能性の高い左から右への又は右から左への等高線のために解析する。

分割器は次に、動脈フットプリント３１０を分割する。大動脈フットプリント３０５の右の境界３０６から、ピクセルパスは、勾配及び／又は中心性値に基づいて追跡される。パスは、設定可能なパス長に対して画像１１０ｂの右側端部に向かって、追跡される。パスに渡るグレイ値コントラストが、動脈フットプリント３１０の境界３０９及び３１１を確立するために勾配値を使用して測定される。

プロセスは、大動脈フットプリント３０５から分岐する他の動脈に繰り返されることができるが、単純な例示のために、手順は、図示された１つの動脈３１０フットプリントに関して説明される。追跡されたパスの中から、画像背景と比べて比較的暗いグレイ値を隣接するパスの間で区切られる領域に有する隣接パスが、確立される。動脈フットプリント３１０内部のピクセルは、大動脈２０５内の造影剤のためにより暗くなることが予想される。間の比較的暗いグレイ値領域を持つ隣接するパスは、その結果、フットプリント３０５の境界３０９及び３１１を表すように解釈され、境界パス３０９、３１１の間の領域は、動脈フットプリント３１０の分割として登録される。大動脈境界パスを追跡するための上述の手順は、大動脈フットプリント３０５の左の境界３０４に分岐する動脈フットプリントに関しても同様であり得る。そこでは、パスは、反対方向に、左の大動脈フットプリント境界３０４から画像１１０ｂの左端に追跡される。

動脈フットプリント３１０をそのパスのピクセル記述とともにマーク付けするポイントのピクセル座標記述は、次に強度検出器４４０に転送される。分割器４３０は、重なり領域３２０を分割するために強度検出器４４０と協働する。境界３０９、３１１パス又は動脈プットプリント３０５の中心パスを使用して、強度検出器４４０は、大動脈フットプリント３０５に向かう動脈フットプリント中心パスに沿ってグレイ値を登録する。グレイ値の上昇として大動脈フットプリント３０５を入力すると、投影画像１１０ｂの透視図に起因する見かけ上の造影剤の蓄積のために暗さが検出される。

いったん大動脈フットプリント３０５内へ入ると、強度検出器４４０は、強度検出器４４０がグレイ値強度における急激な低下を検出するまで、大動脈フットプリント中心線の方向に沿って進行する。低下が生じるピクセル位置は、登録されるとともに小孔２１２の投影の境界３２１と対応する。重なり領域３２０の分割がここでモデルベースのアプローチを使用することで完了されることができる。動脈フットプリント３０５の幅は、図３Ａに示されるように重なり領域３２０の幅と想定される。長方形部分が次に、小孔の境界のポイントを追跡するとき使用される動脈フットプリント中心パスの周りに合わせられることができる。小孔フットプリントに対するモデルとして円を使用することで、この円は、登録された小孔境界ポイントが円の外周にあるように、長方形部分の内部に合わせられることができる。合わせられた円の中心は次に、小孔３２１の位置の推定として出力される。手順は、中心線だけでなく、動脈フットプリント３１０の両方の境界３１１，３０９にも繰り返されることができ、それに応じて円を合わせることができる。小孔及び動脈に対する円及び長方形以外の異なる投影モデルもまた使用され得る。例えば、楕円が円の代わりに使用され得るとともに、曲線のバンドが動脈フットプリント３０５の長方形部分の代わりに使用され得る。

１つの実施形態によれば、検出器４４０による静止画像解析が複数のサンプル画像のそれぞれに対して実行される。

小孔位置３２１の静止画像推定又は複数の静止画像推定が次に処理ユニット４２０に戻される。

複数の静止画像推定が受信されるとき、平均が、静止画像解析小孔位置の平均推定を得るために作られる。

流れ要素解析器４５０は、それらが撮像装置１００によって取得された順序で、投影画像１１０ｂを含む、連続投影画像を読み込む。造影剤を運ぶ血液は血管構造を移動しているので、連続の中の画像が取得されているとき、流れは、血管構造を通る血流の速度ベクトル場を記載する流脈線又は流跡線等の流体力学のテクニックを使用することによって確立されることができる。例えば、連続する画像の中の粒子の位置が登録されることができるとともに、流跡線に対する速度ベクトルタンジェントが流れ方向の指標として決定されることができる。流れベクトルは、フットプリント３１０内部及び大動脈フットプリント３０５内部の両方に対して確立される。ベクトルに沿う線は交差するようにされ、交差ポイントの位置は、流れ要素解析器４５０によって解析される。交差ポイントが重なり領域３２０で生じる場合、交差ポイントは、小孔位置３２１のさらなる推定として処理ユニット４２０に出力される。流れベースの小孔位置推定はまた、動脈フットプリント３１０及び大動脈フットプリント３０５の異なる流ベクトルのペアに対して同じ方法で得られる異なる交差ポイントを見ることによって、平均され得る。

１つの実施形態によれば、流れ要素解析器４５０は、各連続画像個々に対して独立した流要素ベースの小孔位置推定を生成する。このように得られた連続する小孔位置推定は次に、平均するために処理ユニットに渡される。この実施形態によれば、各画像は小孔における流れの明確な図を提供するという点で、流れ動態の時間的な面のみが利用される。画像の幾つかに示されるようなより好ましくない造影剤パターンは、推定プロセスをよりロバストにするためにそのようにして平均されることができる。

処理ユニットは次に、分割器４３０及び流れ要素解析器４５０から受信されるとき、小孔の位置を平均する。

処理ユニットは次に、平均された位置データを出力ユニット４１５に渡す。グラフィカルユーザインターフェースコントローラ等の出力ユニットは次に、推定された小孔位置を用いてグラフィカルマーカーを生成する。小孔の輪郭を描く色を付けられた円の形態のマーカーが次に、スクリーン４０５の投影画像１１０ｂ又は蛍光透視画像に重ねられる。

図５は、小孔位置マーカー５１０が重ねられたこのような概観画像のスクリーンショット４０５を示す。画像５２０は、画像１１０ａ−ｃから得られた流れ画像又は代表的なＤＳＡ画像であり得る。１つの実施形態によれば、重なり領域５１５の輪郭を描く任意のオーバーレイマーカー５１５もある。追加的に又は代替的に、マーカー５０５は血管構造の境界の輪郭を描く。表示された血管樹画像は、大動脈内でのグラフと又はステントの位置決めを制御するために外科医によって使用されることができる。例えば、マーカー５０５、５１０、５１５は、脈管内装置の位置決め及び配送の間に使用される蛍光透視画像に重ねられ得る。動脈２０５の閉塞は、小孔位置が小孔マーカー５１０によってマークされるので、大動脈２０５にステントを位置決めするとき回避されることができる。

図６は、２Ｄ投影画像を処理する方法のフローチャートを示す。

ステップＳ６０５において、投影画像が受信される。

ステップＳ６１０において、投影画像の側壁開口の位置の推定が、処理投影画像の分割に基づいて確立される。

ステップＳ６２０において、マーカーが推定された側壁開口位置を使用してスクリーンへの表示のために生成される。マーカーは、投影画像に重ねられるとき、初期投影画像の側壁開口の位置の視覚的な表示を提供する。

１つの実施形態によれば、小孔の位置を確立するステップは、初期投影画像の重なり領域を分割するステップを含む。初期画像の重なり領域は、大動脈及び動脈が投影画像を取得するために使用される投影軸に沿って見るとき重なっているため、形成される。小孔位置を確立するステップはさらに、重なり領域の内側又は境界における強度の低下を検出するステップを有し、したがって、低下が生じる位置を小孔の位置の推定として確立する。

本発明のさらなる実施形態によれば、小孔の位置を確立するステップはさらに、投影画像の連続から画像の選択のそれぞれにおける第１及び第２の領域を確立するステップを有する。第１の領域のそれぞれは、投影軸に沿った投影図の大動脈を示し、第２の領域のそれぞれは、投影軸に沿った投影図の動脈を示す。

小孔の位置を確立するステップはさらに、選択された投影画像にわたって第１の画像領域に示される流体の第１の流れ方向を識別するステップ及び第２の画像領域に示される流体の流れの第２の流れ方向を識別するステップを有する。小孔の位置を確立するステップはさらに、重なりの内側又は境界に、第１及び第２の流れ方向を用いることによって交差ポイントを確立するステップを有する。このように確立された交差ポイントは次に、小孔位置のさらなる推定として出力される。

本発明のさらなる実施形態によれば、小孔位置推定は平均化される。

本発明のさらなる実施形態によれば、推定された位置のためのマーカーは、管状構造のマスタ画像へのオーバーレイのために生成される。

本発明の１つの実施形態によれば、第１及び第２の管の血管構造のマスタ画像蛍光透視画像が輪郭を描かれて示され、管状構造は人間又は動物の血管構造のいずれかである。

本発明のさらなる実施形態によれば、推定された小孔の位置は、その後に取得される画像において重なり領域が減少される又はキャンセルさえされるように、Ｘ線スキャナ１００の投影角度を調整するために使用される。このために、Ｘ線イメージャ１００を操作する放射線科医によって提供されるさらなるデータが、推定された小孔の位置と組み合わせられる。重なり領域によって同様に示される短縮効果を最小化するために、更なるデータは、小孔が投影方向に対して前であるか後ろであるかどうかの手がかりを含み得る。加えて、新しい投影角度を決定するために、小孔の場所における動脈断面の形状のモデルが使用され得る。形状モデルは次に、観察されたフットプリント３０５に合わせられる。例えば、円形断面が想定され、次に投影の動脈フットプリント３０５に合わせられてもよい。動脈フットプリント３０５の形状モデリングは、３Ｄの形状モデル化された断面の表面への２Ｄ小孔位置の逆投影を可能にする。投影方向に対する小孔位置の前／後ろのあいまいさを解決するのに適した追加的なデータは、その結果、明確に３Ｄ位置を小孔に割り当てることを可能にする。小孔の３Ｄ位置は、後続の画像における重なり領域が最小化されることができるように、Ｘ線システム１００に対する調整された投影角度又は軸を決定することを可能にする。

本発明のさらなる実施形態によれば、出力された小孔位置は、撮像処理がまだ進行中である間に取得され得る。イメージャ１００は、装置４００に送られるとともに推定された小孔の位置を出力するために即座に処理される画像１００ａ−ｃを出力する。出力された小孔位置は次に、Ｘ線イメージャ１００で使われる現在の投影角度を調整するために、Ｘ線画像コントローラ１７０にフィードバックされる。

本発明の他の例示的な実施形態では、適切なシステム上で、前述の実施形態の１つによる方法の方法ステップを実行するように適合されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

コンピュータプログラム要素は従って、コンピュータユニットに記憶されてもよく、また本発明の実施形態の一部であってよい。このコンピューティングユニットは、上記の方法のステップを実行する又は同ステップの実行を引き起こすように適合され得る。さらに、それは、上述の装置の構成要素を作動させるよう適合され得る。コンピューティングユニットは、自動的に動作するよう及び／又はユーザの命令を実行するよう適合され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされ得る。データプロセッサはしたがって、本発明の方法を実行するよう備えられ得る。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム及び、更新により既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方を包含する。

これより先、コンピュータプログラム要素は、上述の方法の例示的な実施形態の手順を満足する全ての必要なステップを提供することができる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ可読媒体が与えられ、コンピュータ可読媒体は、前節に記載されたコンピュータプログラム要素が格納されている。

コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアとともに又はその一部として供給される固体媒体等の適切な媒体において記憶及び／又は配布され得るが、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等、他の形態で配布されてもよい。

しかし、コンピュータプログラムはまた、ワールドワイドウェブのようなネットワーク上で提供されてもよく、このようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされ得る。本発明の更なる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードのために利用可能とする媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の上術の実施形態の１つによる方法を実行するよう構成される。

本発明の実施形態は、異なる主題を参照して記載される点が留意されなければならない。特に、幾つかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して記載され、一方、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して記載される。しかし、当業者は上述及び下記の記載から、通知されない限り、あるタイプの手段に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、別の主題に関連する特徴の間の任意の組み合わせも本願に開示されていると見なされると推測するであろう。しかし、全ての特徴は、組み合わされることができ、それらの特徴の単純な足し合わせを超える相乗効果を提供する。

本発明は、図面及び上述の説明で詳細に説明されたが、このような図面及び説明は、説明的及び例示的であって限定的ではない。本発明は開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形は、図面、詳細な説明、及び従属請求項の検討から、請求項に記載された発明を実施する際に当業者に理解されるとともに実施されることができる。

特許請求の範囲において、語“有する”又は“含む”は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞“１つの”は、複数個を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に挙げられている幾つかの項目の機能を満たし得る。特定の手段が相互に異なる請求項において挙げられているという単なる事実は、そ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すものではない。特許請求の範囲におけるいずれの参照符号も範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 第１の管及び第２の管を有する管状構造の撮影された２Ｄ投影画像を処理するための装置であって、前記第２の管は、前記第１の管から前記第１の管の側壁の開口で分岐し、前記画像は、造影剤搬送流体が前記管状構造内に存在している間に撮影され、前記装置は：
   − 入力ユニット；
   − 処理ユニット；及び
   − 出力ユニット；を有し、
   前記入力ユニットは、初期投影画像を選択するように構成され；
   前記処理ユニットは、前記初期投影画像の分割に基づいて、前記側壁開口の前記投影画像における位置の推定を確立するように構成され；
   前記出力ユニットは、前記推定された側壁開口位置に対してマーカーを表示するように構成され、したがって、前記側壁開口の前記初期投影画像における前記位置の視覚表現を提供する、
   装置。
2. 前記初期投影画像は投影軸に沿って撮影され、前記第１及び前記第２の管は、前記投影軸に沿って見るとき、前記初期投影画像に重なり領域を形成するように重なり、
   前記処理ユニットは：
   前記初期画像の前記重なり領域を分割するように構成される分割器；及び
   前記重なり領域の内部又は前記重なり領域の境界において強度の低下を検出するように構成される、したがって、前記低下が生じる位置を前記第１の管の側壁開口の位置の前記推定として確立する、強度検出器；を有する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記投影画像は、前記流体が前記第１の管の側壁開口を通って流れている間に次々に撮影される連続の投影画像の１つであり、
   前記分割器は、前記画像の連続から画像の選択のそれぞれにおいて第１及び第２の領域を確立するように構成され、
   前記第１の領域のそれぞれは、前記投影軸に沿った投影図における前記第１の管を示すとともに、前記第２の領域のそれぞれは、前記投影軸に沿った投影図における前記第２の管を示し、
   前記装置はさらに：
   前記選択された投影画像に渡って、前記第１の領域に示される前記流体の流れに関する第１の流れ方向及び前記第２の領域に示される前記流体の流れに関する第２の流れ方向を識別するように構成される、流れ要素識別器；をさらに有し、
   前記処理ユニットは、前記重なり領域の内側又は前記重なり領域の境界において、前記第１及び前記第２の流れ方向を用いることによって、交差ポイントを確立するように構成され、このように確立された前記交差ポイントは、前記第１の管の側壁開口の前記位置のさらなる推定である、
   請求項２に記載の装置。
4. 前記処理ユニットは、前記初期投影画像から得られた前記推定及び前記投影画像の連続から得られた前記さらなる推定を平均することによって、平均推定を確立するように構成される、
   請求項３に記載の装置。
5. 前記出力ユニットはさらに、前記識別された側壁開口位置の前記マーカーを前記管状構造のマスタ画像に重ねるように構成される、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記マスタ画像は前記血管構造の蛍光透視画像であり、前記第１及び前記第２の管並びに／又は前記重なり領域はそれぞれ、輪郭を描かれて示され、前記管状構造は、人間又は動物の血管構造である、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
7. 第１の管及び第２の管を有する管状構造の撮影された２Ｄ投影画像を処理するコンピュータに支援される方法であって、前記第２の管は、前記第１の管から前記第１の管の側壁の開口で分岐し、前記画像は、造影剤搬送流体が前記管状構造内に存在している間に撮影され、前記方法は：
   − 初期投影画像を選択するステップ；
   − 前記初期投影画像の分割に基づいて、前記側壁開口の前記投影画像における位置の推定を確立するステップ；及び
   − 前記推定された側壁開口位置に対してマーカーのスクリーン上での表示のために生成するステップであって、それによって、前記側壁開口の前記初期投影画像における前記位置の視覚表現を提供する、ステップ；を有する、
   方法。
8. 前記初期投影画像は投影軸に沿って撮影され、前記第１及び前記第２の管は、前記投影軸に沿って見るとき、前記初期投影画像に重なり領域を形成するように重なり、
   前記方法は：
   前記初期画像の前記重なり領域を分割する分割ステップ；及び
   前記重なり領域の内部又は前記重なり領域の境界において強度の低下を検出するステップであって、それによって、前記低下が生じる位置を前記第１の管の側壁開口の位置の前記推定として確立する、ステップ；を有する、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記投影画像は、前記流体が前記第１の管の側壁開口を通って流れている間に次々に撮影される連続の投影画像の１つであり、前記方法はさらに：
   − 前記画像の連続から画像の選択のそれぞれにおいて第１及び第２の領域を確立するステップであって、前記第１の領域のそれぞれは、前記投影軸に沿った投影図における前記第１の管を示すとともに、前記第２の領域のそれぞれは、前記投影軸に沿った投影図における前記第２の管を示す、ステップ；
   − 前記選択された投影画像に渡って、前記第１の領域に示される前記流体の流れに関する第１の流れ方向及び前記第２の領域に示される前記流体の流れに関する第２の流れ方向を識別するステップ；及び
   − 前記重なり領域の内側又は前記重なり領域の境界において、前記第１及び前記第２の流れ方向を用いることによって、交差ポイントを確立するステップであって、このように確立された前記交差ポイントは、前記第１の管の側壁開口の前記位置のさらなる推定である、ステップ；を有する、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記方法はさらに：
    − 前記側壁開口位置に関する平均推定を得るために、前記初期投影画像からの前記推定及び前記投影画像の連続からの前記さらなる推定を平均するステップ、を有する、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記方法はさらに：
    スクリーンへの表示のために、前記識別された側壁開口位置又は前記平均された側壁開口位置の前記マーカーを前記血管構造のマスタ画像に重ねるステップ、を有する、
    請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記側壁開口の前記推定された位置に基づいて、撮像機器の投影角度を調整するステップであって、それによって、前記撮像機器が前記管状構造のさらなる投影画像を取得するために使用されるとき、前記取得されるさらなる投影画像が、前記初期投影画像の重なり領域に比べて減少した重なり領域を有することをもたらす、ステップ、を有する、
    請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 第１の管及び第２の管を有する管状構造の撮影された２Ｄ投影画像を処理するための医療用Ｘ線撮像システムであって、前記第２の管は、前記第１の管から前記第１の管の側壁の開口で分岐し、前記画像は、造影剤搬送流体が前記管状構造内に存在している間に撮影され、前記システムは：
    − 前記２Ｄ投影画像を保持するデータベース；
    − 前記データベースの前記２Ｄ投影画像にアクセスするためのデータベースインターフェース手段をさらに有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置；及び
    − 前記識別された側壁開口位置の前記出力されるマーカーを表示するためのスクリーン；を有する、
    システム。
14. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、処理ユニットによって実行されるとき、請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の方法を実行するように適合される、
    コンピュータプログラム。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムを格納したコンピュータ可読媒体。

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