JP2017512104A - 動脈網における流量および圧力勾配を患者特定コンピュータ断層撮影アルゴリズムに基づくコントラスト分布から判断するための方法 - Google Patents
動脈網における流量および圧力勾配を患者特定コンピュータ断層撮影アルゴリズムに基づくコントラスト分布から判断するための方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
この出願は2014年3月11日付け出願の米国特許出願第14/204264号の利益を請求し、それはここに参照することによりその完全な形で組み込まれる。
[外1]
が定数であると仮定すると、式(1)の解は次のように近似することができる。
[外2]
によって与えられる管容量である。Eq. (1)〔式(1)〕に基づき、二つの軸方向位置S1およびS2の間の濃度勾配は、実際それはTAGであり、以下をもたらす。
[外3]
は平均断面積であり、および
[外4]
は動脈における二つの軸方向位置の間の点への軸方向距離である。このように、TAGは平均流速、
[外5]
に反比例するが、また、動脈入力関数(AIF)、C小孔(t)に関連する。図1Aおよび1Bは、本発明者らが考えているAIFモデルの二つの特定のタイプを示す。AIFプロファイルはCTスキャンから入手可能であり、およびまた他の代表的なプロファイルを採用することもできる。
AIFの最も単純な近似は線形ランプ関数である(図1A)。
[外6]
について解くことで、TAG*、平均断面積(
[外7]
)の関数として動脈流(ml/分)についての簡単な式に到達する。
[外8]
について解くことで、TAG*、平均断面積(
[外9]
)、管容量(
[外10]
)およびボーラス持続時間Tdの関数として動脈流(ml/分)についての簡単な式に到達する。
[外11]
の計算もまた、経管的減衰フローエンコーディング(TAFE)として言及することができる。図2は血管の概略図を示し、上記のパラメータを用いて標識される。図2において例示するように。管セグメント(10)は近位端(12)および遠位端(14)、および少なくとも部分的にそれらの間に延在する血管の長さ
[外12]
を有する。平均断面積
[外13]
は、合計の管容量および管長さにより算出することができる。管容量Vはまた、全体の管について、および特に、管長さ(16)にわたって定めることができる。
[外14]
において最大で中間までだけの管容量が次式で与えられる。
[外15]
は方程式(14)を用いて定めることができ、およびTAG1 ”は方程式(13)を用いて定められる。式(19)がτ=0を有する式(15)から導かれることは注目される。今回、標識されたセグメントについてのQ2(2)は式(15)から直接、以下のように与えられることは注目される。
[外16]
、
[外17]
、TAG*)は、(704)および(706)に示すように、管の静的CTCA画像から直接的に生じ、および一の変数(Td)は、(708)および(710)に示すコントラスト注入後にAIF(一時的なコントラスト濃度)から導き出される。図9においてプロセスを要約するため、心臓全体の3Dアイソテンポラル(isotemporal)が(702)において示されてから、三つの主要な冠状血管の多面再編成(multiplanar reformations)が生成され、それは(704)に例示されるように、ストレート管ビューを提供する。次いで、ソフトウェアは、管腔密度を測定するために二つのユーザ定義の近位および遠位の境界位置の間の管長さの関数として用いられる。変数
[外18]
は、小孔からユーザ定義の点までの管容量として定義され、および
[外19]
は管の長さにわたって平均断面積として規定される。TAGは、(706)に例示するように、正規化された管腔密度対距離プロットの傾きとして規定される。方程式(21)について必要なコントラスト分散の時間的な要素を(710)に示される時間密度曲線から取得し、それは、CTA取得の最適なタイミングまたはトリガリングを可能にするため、スキャンニングに先立って、(708)に例示するように、下行大動脈において測定される。それは通常、標準CTCAにおいて用いられないが、この一時的AIFデータは、CT生データにおいて蓄えることができ、およびTdの決定について難なく再構成される。スキャナおよびボクセル解像度に依存するPVA修正、δ1およびδ2についてパラメータは、キャリブレーションテスト(較正試験)を行うことによって定めうる。一旦すべてのパラメータが分離されると、方程式(25)は動脈流を計算するために用いることができる。
[外20]
は平均流量である。式(3)、(26)および(27)から、本発明者らは平均流量について次の式を得ることができる。
[外21]
を有するので、TAGが測定される場合、任意のAIFおよび流量波形について平均流量
[外22]
を見出すためにそれを解くことができる。そのようにして、方程式、式(28)のシステムは、任意のAIFおよび流量波形について一般的なTAFE式である。
Claims (22)
- 動脈狭窄または損傷の機能的有意性をペイシェントにおいて定めるにあたり、
ペイシェントの動脈網の関心あるエリアを定めること、
ペイシェントのコンピュータ断層撮影(CT)スキャンを血管造影手順中に取得することであり、関心あるエリアでのデータがもたらされ、
関心あるエリアについて動脈入力関数(AIF)を算出するためにCTスキャンから取得されるデータを用いること、
関心あるエリアについてコントラスト分布および経管的減衰勾配(TAG)を定めるためにCTスキャンから取得されるデータを用いること、
コントラスト分布、TAG、およびAIFを用いて経管的減衰フローエンコーディング(TAFE)を算出すること、および、
TAFEを用いて動脈網の関心あるエリアを通して冠血流速度をモデル化すること
を含む、方法。 - さらに、CTスキャンを取得するために用いられるスキャナの特性に関するデータによりTAFEの算出を増強することが含まれる、請求項1の方法。
- さらに、方法を実行するために非一時的なコンピュータ可読媒体をプログラミングすることが含まれる、請求項1の方法。
- さらに、血管造影中にペイシェントのCTスキャンを取得する前にペイシェントを心臓安静条件にすることが含まれる、請求項1の方法。
- さらに、心臓安静条件でのペイシェントのために関心あるエリアについて冠血流速度を算出することが含まれる、請求項4の方法。
- さらに、血管造影中にペイシェントのCTスキャンを取得する前にペイシェントを心臓ストレス化条件にすることが含まれる、請求項1の方法。
- さらに、心臓ストレス条件にてペイシェントのために関心あるエリアについて冠血流速度を算出することが含まれる、請求項6の方法。
- さらに、ペイシェントを心臓安静にして血管造影中にペイシェントのCTスキャンを取得すること、およびペイシェントを心臓ストレス下にして血管造影中にペイシェントのCTスキャンを取得することが含まれる、請求項1の方法。
- さらに、心臓安静にておよび心臓ストレス下にペイシェントについて動脈網の関心あるエリアを通して冠動脈流量を算出することが含まれる、請求項6の方法。
- さらに、関心あるエリアについて冠血流予備比を心臓ストレス下の流量対心臓安静下の流量の比(Qストレス対Q安静)として算出することが含まれる、請求項7の方法。
- 動脈狭窄または損傷の機能的有意性をペイシェントにおいて定めるにあたり、
ペイシェントの動脈網の関心あるエリアを定めること、
ペイシェントのコンピュータ断層撮影(CT)スキャンを血管造影手順中に取得することであり、関心あるエリアでのデータがもたらされ、
関心あるエリアについて動脈入力関数(AIF)を算出するためにCTスキャンから取得されるデータを用いること、
関心あるエリアについてコントラスト分布および経管的減衰勾配(TAG)を定めるためにCTスキャンから取得されるデータを用いること、
コントラスト分布、TAG、およびAIFを用いて経管的減衰フローエンコーディング(TAFE)を算出すること、
TAFEを用いて流速をモデル化すること、
関心あるエリアについて流入および流出量ならびに境界条件を定めるために冠血流速度を用いること、
3D動脈内腔形状を定めること、
境界条件、流入および流出量、および3D動脈内腔形状を用いて関心あるエリアについて計算流体力学(CFD)モデリングを行うこと、
CFDモデルを用いて関心あるエリアについて圧力勾配を算出すること、および
関心あるエリアについて損失係数を定めるために圧力勾配を用いること
を含む、方法。 - さらに、CTスキャンを取得するために用いられるCTスキャナの特性に関連するデータによりTAFEの計算を増強することが含まれる、請求項11の方法。
- さらに、方法を実行するために非一時的なコンピュータ可読媒体をプログラミングすることが含まれる、請求項11の方法。
- 動脈狭窄または損傷の機能的有意性をペイシェントにおいて定めるにあたり、
ペイシェントの動脈網の関心あるエリアを定めること、
ペイシェントのコンピュータ断層撮影(CT)スキャンを血管造影手順中に取得することであり、関心あるエリアでのデータがもたらされ、
関心あるエリアについて動脈入力関数(AIF)を算出するためにCTスキャンから取得されるデータを用いること、
関心あるエリアについてコントラスト分布および経管的減衰勾配(TAG)を定めるためにCTスキャンから取得されるデータを用いること、
コントラスト分布、TAG、およびAIFを用いて経管的減衰フローエンコーディング(TAFE)を算出すること、
TAFEを用いて動脈網の関心あるエリアを通して冠血流速度をモデル化すること、
関心あるエリアについて流入および流出量ならびに境界条件を定めるために冠血流速度を用いること、
3D動脈内腔形状を定めること、
境界条件、流入および流出量、および3D動脈内腔形状を用いて関心あるエリアについて計算流体力学(CFD)モデリングを行うこと、
CFDモデルを用いて関心あるエリアについて圧力勾配を算出すること、
関心あるエリアについて損失係数を定めるために圧力勾配を用いること、
上腕圧力を測定すること、
絶対動脈圧を算出すること、および
ペイシェントについて心臓安静にて血流予備量比を算出すること
を含む、方法。 - さらに、CTスキャンを取得するために用いられるCTスキャナの特性に関連するデータによりTAFEの計算を増強することが含まれる、請求項14の方法。
- さらに、方法を実行するために非一時的なコンピュータ可読媒体をプログラミングすることが含まれる、請求項14の方法。
- 動脈狭窄または損傷の機能的有意性をペイシェントにおいて定めるためのシステムであって、
ペイシェントの動脈網の関心あるエリアに関連するペイシェント特定データを取得するのに構成可能なコンピュータ断層撮影(CT)スキャナ、
非一時的なコンピュータ可読媒体で、次の、
ペイシェントの動脈網の関心あるエリアを定めること、
関心あるエリアでのペイシェント特定データを取得すること、
関心あるエリアについて動脈入力関数(AIF)を算出するためにCTスキャンから取得されるペイシェント特定データを用いること、
関心あるエリアについてコントラスト分布および経管的減衰勾配(TAG)を定めるためにCTスキャンから取得されるペイシェント特定データを用いること、
コントラスト分布、TAG、およびAIFを用いて経管的減衰フローエンコーディング(TAFE)を算出すること、および
TAFEを用いて冠血流速度をモデル化すること
のためにプログラムされたもの
を含む、システム。 - さらに、ペイシェントを心臓安静にして血管造影中にペイシェント特定データを取得すること、およびペイシェントを心臓ストレス下にして血管造影中にペイシェント特定データを取得することが含まれる、請求項17のシステム。
- さらに、心臓安静にておよび心臓ストレス下にペイシェントについて流量を算出することが含まれる、請求項18のシステム。
- さらに、関心あるエリアについて冠血流予備比を心臓ストレス下の流量対心臓安静下の流量の比(Qストレス対Q安静)として算出することが含まれる、請求項17のシステム。
- さらに、次の、
関心あるエリアについて流入および流出量ならびに境界条件を定めるために冠血流速度を用いること、
3D動脈内腔形状を定めること、
境界条件、流入および流出量、および3D動脈内腔形状を用いて関心あるエリアについて計算流体力学(CFD)モデリングを行うこと、
CFDモデルを用いて関心あるエリアについて圧力勾配を算出すること、および
関心あるエリアについて損失係数を定めるために圧力勾配を用いること
が含まれる、請求項17のシステム。 - さらに、次の、
上腕圧力を測定すること、
絶対動脈圧を算出すること、および
ペイシェントについて心臓安静にて血流予備量比を算出すること
が含まれる、請求項21のシステム。
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