JP2020512874A - 時変データの定量的評価 - Google Patents

Abstract

時変データの定量的評価の枠組み。一態様によれば、枠組みは、４次元（４Ｄ）デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）データセットの中で関心体積を描写する（２０４）。次に、枠組みは、関心体積の中心線を抽出する（２０６）。中心線に沿って１つ以上の使用者選択点を受け取る（２０８）ことに応答して、枠組みは、１つ以上の使用者選択点に関連する少なくとも１つの血液動態尺度を決定（２１０）し、血液動態尺度に基づいて視覚化を生成する（２１２）。

Description

本開示は、一般に、データ処理に関し、より詳細には、時変データの定量的評価に関する。

血管造影は、Ｘ線や磁気共鳴断層撮影（ＭＲＴ）などの画像診断法に基づいて血管を描出するために用いられる一般的な方法である。検査中の血管の表現の改善のために、デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）が開発された。ＤＳＡは、インターベンショナルラジオロジーで用いられている血管造影法で、骨や緻密な軟部組織の血管を鮮明に描出する。画像は、造影剤が関心構造又は関心組織に導入された後に取得された後続の画像から「プレコントラスト画像」又はマスクを差し引くことによって、生成される。これらの画像は、関心構造又は関心組織の経時的発達を示す時間分解情報又は時変情報を提供するために使用することができる。

現在の臨床診療では、時間分解された情報は、一般に、２次元でのみ利用可能である。典型的には、外科医は、血管病理及び血流異常を評価し診断するために、２Ｄ投影画像から３Ｄ解剖学的構造への、２次元（２Ｄ）から３次元（３Ｄ）への、精神転換を実行しなければならない。血管系の中身は、フレームからフレームへと変化し、外科医には、様々な２Ｄスナップショットから３Ｄ充填を解釈するという困難な課題が残される。従って、取得角／視野角に関係なく、重なり合う及び／又は不明瞭な血管セグメントが損なわれ、潜在的に画像情報の欠落又は誤った診断につながる可能性がある。問題は、例えば、血管の重なり又は検出器平面に直交して走る血管を含む。

近年、３Ｄ ＤＳＡの方法論が導入されている。１つの方法において、マスク投影画像シーケンスが、最初に血管造影装置の回転走査中に取得され、造影剤の導入後に取得される回転充填投影画像のシーケンスが続く。マスク投影画像は、充填投影画像から差し引かれ、異なる視角で取得された被験者の血管解剖学的構造を表示する投影画像データを生成する。３Ｄ再構築技術を用いて、被験者の血管系の体積ＤＳＡデータセットを作成することができる。或いは、３Ｄ ＤＳＡを生成するために、再構築されたマスクボリュームを、再構築された（コントラスト増強された）充填ボリュームから、差し引くことができる。

ここ数年、３Ｄボリューム内の投影画像に見ることができるコントラストダイナミクスを再生し、時間分解３Ｄデータセットを効果的に作成することを目的とした４Ｄ ＤＳＡと呼ばれる再構築法の導入が見られた。単一のＣ−Ａｒｍシステムから得られたデータセットを再構築する方法が定式化されている。

ここでは、時変データの定量的評価のための枠組みについて述べる。一態様によれば、この枠組みは、四次元（４Ｄ）デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）データセットの中で関心体積を描写する。枠組みは、関心体積の中心線を抽出する。中心線に沿って１つ以上の選択点を受け取ったことに応答して、枠組みは、１つ以上の使用者選択点に関連する少なくとも１つの血液動態尺度を決定し、血液動態尺度に基づいて視覚化を生成する。

本開示及びその付随する態様の多くのより完全な理解は、添付の図面と関連して考察される場合、以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解されるように、容易に得られる。

例示的なシステムを示すブロックダイアグラムである。 コンピューターシステムによって実行される定量的評価の例示的な方法を示す。 単一の回転撮像面を使用して再構築された患者の脳の３次元（３Ｄ）血管造影画像の時系列を示す。 動脈瘤評価のためのシードポイントを位置決めするための例示的使用者インタフェースを示す。 シードポイント位置決めのための例示的使用者インタフェースを示す。 四次元ＤＳＡ血管ボクセルに対する例示的な時間造影剤濃度（ＴＣＣ）曲線を示す。 対応する時間造影剤濃度（ＴＣＣ）曲線を有する例示的血管セグメントを示す。 例示的な視覚化を示す。 例示的カラーウォッシュマップを示す。

以下の説明では、本枠組みの実装の完全な理解を提供するために、特定の構成要素、装置、方法などの例など、多くの特定の詳細が示される。しかしながら、これらの具体的な詳細は、本枠組みの実装を実施するために採用される必要がないことは、当業者には明らかであろう。他の例において、周知の材料又は方法は、本枠組みの実装を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細には記載されていない。本枠組みは、様々な変更形態及び代替形態を受け入れるが、その特定の実施形態は、例として図面に示され、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本発明を開示された特定の形態に限定する意図はなく、逆に、本発明の精神及び範囲内にある全ての修正、等価物及び代替物をカバーすることを意図していることを理解されたい。更に、理解を容易にするために、特定の方法ステップは、別々のステップとして描写されるが、これらの別々に描写されるステップは、それらの性能において必ずしも順序に依存すると解釈されるべきではない。

本明細書で使用される「Ｘ線画像」という用語は、（例えば、ビデオスクリーン上に表示される）可視Ｘ線画像又はＸ線画像のデジタル表現（例えば、Ｘ線検出器の画素出力に対応するファイル）を意味することができる。本明細書で使用される「治療中Ｘ線画像」という用語は、介入又は治療手技の治療実施フェーズ中の任意の時点で獲得された画像を指すことができ、これは、放射線源がオン又はオフのいずれかの時間を含み得る。時々、説明の便宜上、ＣＴ撮像データ（例えば、コーンビームＣＴ撮像データ）を例示的撮像モダリティとして本明細書で使用することができる。しかしながら、これらに限定されないが、レントゲン写真、ＭＲＩ、ＰＥＴ（陽電子放出断層撮影）、ＰＥＴ−ＣＴ、ＳＰＥＣＴ、ＳＰＥＣＴ−ＣＴ、ＭＲ−ＰＥＴ、３Ｄ超音波画像を始めとする、任意のタイプの撮像モダリティからのデータも、また、様々な実装において使用され得ることが理解される。

以下の考察から明らかなように別段の記述がない限り、「分割」、「生成」、「登録」、「決定」、「整列」、「位置決め」、「処理」、「計算」、「選択」、「推定」、「検出」、「追跡」などの用語は、コンピューターシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的（例えば、電子的）量として表されるデータを操作し、コンピューターシステムのメモリ又はレジスタ又は他のそのような情報保存、送信、若しくはディスプレイ装置内の物理量として同様に表される他のデータに変換する、コンピューターシステム又は類似の電子計算装置の動作及びプロセスを指してもよいことが理解される。本明細書に記載される方法の実施形態は、コンピュータソフトウェアを使用して実装されてもよい。認知された規格に適合するプログラミング言語で書かれた場合、方法を実行するように設計された命令のシーケンスは、様々なハードウェアプラットフォーム上での実行のために、そして、様々なオペレーティングシステムとのインタフェースのために、コンパイルすることができる。更に、本枠組みの実装は、いかなる特定のプログラミング言語を参照して説明されることもない。様々なプログラミング言語を使用することができることが理解されるであろう。

本明細書で使用される「画像」という用語は、離散的な画像要素（例えば、２Ｄ画像のための画素、３Ｄ画像のためのボクセル、４Ｄデータセットのための動的ボクセル又はドクセル）から構成される多次元データを指す。画像は、例えば、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴画像法、超音波、又は当業者に知られた任意の他の医用画像システムによって収集された被験体の医用画像であってもよい。画像は、例えば、リモートセンシングシステム、電子顕微鏡検査などの非医学的状況からも提供されることができる。画像は、Ｒ^３からＲ、又はＲ^３へのマッピングの関数として考えることができるが、本方法は、そのような画像に限定されず、任意の次元の画像、例えば、２Ｄ画像、３Ｄ体積又は４Ｄデータセットに適用することができる。２次元又は３次元画像の場合、画像の領域は、典型的に、２次元又は３次元の長方形アレイであり、各画素又はボクセルは、２つ又は３つの相互に直交する軸のセットを参照してアドレス指定することができる。本明細書で使用される「デジタル」及び「デジタル化」という用語は、必要に応じて、デジタル取得システムを介して、又はアナログ画像からの変換を介して取得される、デジタル又はデジタル化されたフォーマットにおける画像又は体積を指す。

２Ｄ撮像及び画像表示に関して従来使用されている画素のための用語「画素」、３Ｄ撮像に関してしばしば使用されるボリューム画像要素のための用語「ボクセル」及び４Ｄデータセットのための用語「ドクセル」は、互換的に使用され得る。３Ｄボリューム画像及び時間分解４Ｄボリューム画像は、それ自体、２Ｄセンサアレイ上の画素として取得された撮像データから合成され、ある視野角からの２Ｄ画像として表示されることに留意されたい。従って、２Ｄ画像処理及び画像解析技術を３Ｄボリューム画像データに適用することができる。以下の説明では、ドクセルに対して作動するものとして説明される技術は、表示のために２Ｄ画素データの形式で保存され、表現される３Ｄボクセルデータに対して作動するものとして交互に説明されることがある。同様に、ボクセルデータに作用する技術は、画素に作用するものとして説明することもできる。以下の説明では、変数ｘは、特定の空間位置における被写体画像要素、又は代替的に考慮される被写体画素を示すために使用される。用語「被写体画素」、「被写体ボクセル」及び「被写体ドクセル」は、本明細書で説明される技術を使用して操作される特定の画像要素を示すために使用される。

本枠組みの一態様は、４次元（４Ｄ）デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）データセットの定量的評価を容易にする。４Ｄデータセットは、一般に、時間分解３次元（３Ｄ）データセットを指す。４Ｄ ＤＳＡデータセットは、１対の回転取得、即ち、マスク投影撮像データを生成する回転マスクランと、それに続く、フィル投影撮像データを生成する回転コントラスト強調フィルランから、導出することができる。投影撮像データに含まれる時間的動力学は、４Ｄ ＤＳＡデータセットを生成するために、スタティック３Ｄ−ＤＳＡ制約撮像データに機能的に符号化されてもよい。従来の形式では、４Ｄ ＤＳＡは目視検査に用いられる定性的なツールにすぎない。それにもかかわらず、組み込まれた造影剤動力学は、血流速度又は体積流量などの定量的測定基準を評価することを可能にする。

いくつかの実装において、本枠組みは、既存の４Ｄ ＤＳＡデータセットから１つ以上の定量的測定を抽出する。次に、枠組みは、使用者選択点での差分体積流量又は関心体積内の２つの使用者選択点の間の体積流量を、決定することができる。更に、結果を解釈する際に使用者を補助するために、血管の直線性の形態の信頼性ガイドを提供することもできる。

図１は、例示的なシステム１００を示すブロックダイアグラムである。システム１００は、本明細書に記載されるような枠組みを実施するためのコンピューターシステム１０１を含む。コンピューターシステム１０１は、デスクトップ パーソナル コンピュータ、ポータブル ラップトップ コンピュータ、別のポータブル装置、ミニコンピュータ、メインフレーム コンピュータ、サーバー、クラウド インフラストラクチャ、保存システム、専用デジタル機器、通信装置、又はデジタルデータ項目の集合を保存するように構成された保存サブシステムを有する別の装置とすることができる。いくつかの実装では、コンピューターシステム１０１は、スタンドアロン装置として作動する。他の実装では、コンピューターシステム１０１は、撮像装置１０２やワークステーション１０３などの他のマシンに（例えば、ネットワークを使用して）接続されてもよい。ネットワーク化された展開において、コンピューターシステム１０１は、サーバー（例えば、Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社によるｓｙｎｇｏ（登録商標）などのシンクライアントサーバー）、サーバー−クライアント使用者ネットワーク環境における使用者マシン、又はピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境におけるピアマシンとして作動することができる。

コンピューターシステム１０１は、入出力インタフェース１２１を介して、１つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体１０５（例えば、コンピュータ記憶又はメモリ）、ディスプレイ装置１０８（例えば、モニタ）、及び様々な入力装置１１０（例えば、マウス又はキーボード）に結合された、プロセッサ機器又は中央処理装置（ＣＰＵ）１０４を含んでよい。コンピューターシステム１０１は、更に、キャッシュ、電源、クロック回路及び通信バスなどのサポート回路を含むことができる。追加のデータ記憶デバイス及び印刷装置などの様々な他の周辺装置も、コンピューターシステム１０１に接続することができる。

本技術は、マイクロ命令コードの一部として、又はアプリケーションプログラム若しくはソフトウェア製品の一部として、又はオペレーティングシステムを介して実行されるそれらの組み合わせとして、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊目的プロセッサ又はこれらの組み合わせの様々な形態で実施することができる。一実装形態では、本明細書で説明する技法は、１つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体１０５で有形に実施されるコンピュータ可読プログラムコードとして実装される。特に、本技法は、再構築ユニット及び評価ユニットによって実装されてもよい。非一時的コンピュータ可読媒体１０５は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気フロッピーディスク、フラッシュメモリ及び他の種類のメモリ、又はこれらの組合せを含み得る。コンピュータ可読プログラムコードは、プロセッサ装置１０４によって実行され、例えば撮像装置１０２によって、取得された画像又は画像データを処理する。従って、コンピューターシステム１０１は、コンピュータ可読プログラムコードを実行するときに特定の目的のコンピューターシステムになる汎用コンピューターシステムである。コンピュータ可読プログラムコードは、いかなる特定のプログラミング言語及びその実装に限定されることを意図しない。本明細書中に含まれる開示の教示を実装するために、様々なプログラミング言語及びそのコーディングが使用され得ることが理解される。

同一又は異なるコンピュータ可読媒体１０５は、画像データセット、動的再構築命令、知識ベースなどを保存するために使用されてもよい。このようなデータは、外部メモリ又は他のメモリに保存することもできる。外部記憶は、プロセッサ装置１０４によって管理され、ハードディスク、ＲＡＭ又はリムーバブルメディアなどのメモリ上に常駐するデータベース管理システム（ＤＢＭＳ）を使用して実装されてもよい。外部記憶は、１つ以上の追加のコンピューターシステム上に実装することができる。例えば、外部記憶は、別個のコンピューターシステム、画像保管及び通信システム（ＰＡＣＳ）、又は現在既知の又は今後開発される病院、医療機関、医療事務所、検査施設、薬局又は他の医療患者記録記憶システムに常駐するデータ倉庫システムを含むことができる。

撮像装置１０２は、ＤＳＡ画像データを取得するための単一又はデュアルＣ−アーム血管造影Ｘ線システムなどの放射線スキャナであってもよい。ワークステーション１０３は、コンピュータとキーボード及びディスプレイ装置などの適切な周辺機器とを含むことができ、システム１００全体と連携して作動させることができる。例えば、ワークステーション１０３は、撮像装置１０２によって収集された画像データをワークステーション１０３で表現し、ディスプレイ装置上で見ることができるように、撮像装置１０２と通信することができる。撮像装置１０２は、血行動態記録システムなどの第三者装置又はシステムにも接続することができる。

ワークステーション１０３は、コンピューターシステム１０１と直接通信して、処理されたデータを表示し及び／又は画像処理結果（例えば、４Ｄ ＤＳＡデータセット）を出力することができる。ワークステーション１０３は、データの視覚化及び／又は処理を操作するために、入力装置（例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、音声又はビデオ認識インタフェースなど）を介して使用者入力を受け取るためのグラフィカル使用者インタフェースを含んでいてもよい。例えば、使用者は、処理された撮像データを閲覧し、１つ以上の視野調整又は優先（例えば、ズーム、クロッピング、パン、回転、コントラストの変更、色の変更、視野角の変更、視野深度の変更、描出の変更又は再構築技術など）を指定し、「ｇｏｔｏ」位置を指定することによって、特定の関心領域へ進み、再構築された４Ｄデータセットの一時的な堆積をナビゲート（停止、再生、ステップスルーなど）することができる。

添付の図に示される構成要素のシステム構成要素及び方法ステップのいくつかは、ソフトウェアにおいて実装され得るので、システム構成要素（又は処理ステップ）間の実際の接続は、本枠組みがプログラムされる様式に依存して異なり得ることが、更に理解されるべきである。本明細書で提供される教示を考慮すると、当業者は、本枠組みのこれら及び類似の実装又は構成を企図することができる。

図２は、コンピューターシステムによって実施される定量的評価の例示的な方法２００を示す。方法２００の各ステップは、示される順序で又は異なる順序で実行されてもよいことを理解されたい。追加のステップ、複数のステップ又はより少ないステップが提供されてもよい。更に、方法２００は、図１におけるシステム１０１、異なるシステム、又はそれらの組合せを用いて実装されてもよい。

２０２において、再構築ユニット１０６は、関心対象の４Ｄ（又は時変３Ｄ）ＤＳＡ撮像データセットＶ（ｔ）を生成するために、時変撮像データの最初の４Ｄ再構築を実行する。４Ｄ ＤＳＡ画像データセットＶ（ｔ）の各動的ボクセル（又はドクセル）は、特定の３次元位置及び特定の時間における関心対象の血管系における注入された造影剤の流れを表わす。関心対象は、患者又は被験者の脳、心臓、脚、腕などの部分など、調査又は検査のために識別される任意の生物学的対象であってよい。関心対象は、１つ以上の血管構造（例えば、血管、動脈、血管樹又は血管網など）を含む。１つ以上の血管構造は、経時的にその伝播を観察するための造影剤又は造影媒体で満たすことができる動的又は時変構造とすることができる。いくつかの実装では、関心対象に埋め込まれた装置（例えば、コイルパッケージ、ステント、分流装置）の静的（即ち、非時間的）３Ｄ撮像データも再構築される。

時変データは、撮像装置１０２を使用して回転走査又は角度取得を実行することによって取得される一組の２Ｄ投影画像とすることができる。単一のマスク及びフィル取得は、撮像装置１０２を介して実施されてもよい。より詳細には、マスク画像データセットは、対応する時変造影剤充填投影画像データセットから差し引くことができるように、最初に、撮像装置１０２を介して収集されてもよい。マスク画像は、単に、造影剤（又は造影媒体）が、検査されるべき照射された関心対象の血管様構造を満たすために、投与される前の同じ領域の画像である。実際の角度変化及び時変２Ｄ投影データは、造影剤の最初の流入が見えるようになる、血管様構造へのＸ線造影剤の注入の前又は後に開始される造影剤増強取得に基づいてもよい。マスク及びフィルランの両方が同じ取得軌跡をたどることがある。軌跡は、３Ｄ ＤＳＡの視野（ＦＯＶ）範囲全体をカバーしてもよい。

撮像装置１０２は、単一のイメージング平面又は複数の（例えば、デュアル）イメージング平面を有するスキャナ又はＣ−アームシステムであってよい。例えば、撮像装置１０２は、少なくとも１対のＸ線源及びＸ線検出器を含むフラットパネルベースのＸ線スキャナであってもよい。別法として、撮像装置１０２は、Ｘ線源及びＸ線検出器の少なくとも１対を覆う回転ＣＴガントリーを含むことができる。他の実施形態では、撮像装置１０２は、ＭＲスキャナである。更に他の実施形態では、撮像装置１０２は、少なくとも１つの対の光源及び光学検出器を覆う回転光学ＣＴガントリーである。角度サンプリング超音波のような他の種類の撮像装置１０２も使用することができる。

図３ａは、単一の回転撮像面を用いて再構築された患者の脳の３Ｄ血管造影画像３０２の時系列を示す。単一の回転平面Ｃ−ａｒｍシステムによって取得された時間的に変化する画像データの４Ｄ ＤＳＡ再構築を実行する方法は、２０１４年６月１２日に出願された米国特許出願第１４／３０２，５９６号（現米国特許出願公開第２０１４／０３７６７９１号）に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。これらの方法は、対象の血管様構造の時間的に変化する体積測定減衰曲線を決定し、時間次元を含む３Ｄ＋時間（又は４Ｄ ＤＳＡ）体積測定データセットを生じ得る。４Ｄ ＤＳＡデータセットは、時間−及び投影角度−変動データからも導出されることがある。信頼値又は曲線は、時間分解３Ｄ ＤＳＡの補間を実行する際に使用されてもよい。このような枠組みは、１回適用してもよく、反復して適用してもよい。また、４Ｄ ＤＳＡデータセットは、例えば、複数の角度で収集された時変２Ｄ投影データから導出された最初の時変３Ｄデータセットに基づいて、動的且つ反復的に再構築されてもよい。

デュアルＣ−アームシステムによって取得された時間的に変化する画像データの４Ｄ ＤＳＡ再構築を行なう方法は、２０１５年１２月３日に出願された「断層撮影システム及び血管系のボリューム画像のシーケンスを生成する方法」と題するドイツ出願第１０２０１５２２４１７６．９号及び２０１５年１２月９日に出願されたＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１５／０７９１０２に記載されている。これらの出願は、参照により本明細書に組み込まれる。これらの技術は、２つの同時に回転する平面を含む血管造影バイプレーンシステムに基づいている。２つの平面からの情報を利用して、血管の重なりによる精度の問題を軽減することができるので、時間分解された体積の再構築シリーズの精度を大幅に改善することができる。

図２に戻ると、２０４において、評価ユニット１０７は、再構築ユニット１０６によって生成された結果としての４Ｄ ＤＳＡデータセットの中の関心体積（ＶＯＩ）を描写する（又は分割する）。関心体積は、更なる研究のために同定される４Ｄ ＤＳＡデータセット中の任意の血管セグメントであり得る。ＶＯＩは、自動的に、半自動的に又は手動で識別されることがある。自動描写は、例えば、閾値処理又は他のセグメンテーション技術を実行することを含む。

いくつかの実装では、関心体積（ＶＯＩ）セグメンテーションは、ワークステーション１０３に提示される使用者インタフェース（例えば、血管分析ツール）からの使用者選択によって開始され、制御される。使用者インタフェースは、最初に、使用者による概観のために４Ｄ ＤＳＡ撮像データを、ロードし、提供することができる。４Ｄ ＤＳＡ画像データの時間構成要素は、例えば、時間フレームの集合体、カラーレンダリング、又は相互作用中に生成される時間ステップとして表示されてもよい。使用者インタフェースは、様々な使用者インタフェース要素（例えば、ボタン、テキスト機能）を提供して、使用者が４Ｄ ＤＳＡ画像データにおける関心体積を選択、ズームイン及び／又はクロップすることを可能にすることができる。使用者インタフェースは、更に、使用者インタフェース要素（例えば、アイコン）を提供して、使用者が、体積閾値設定及びポイント選択を通して、関心体積の自動セグメント化を開始することを可能にすることができる。

図３ｂは、動脈瘤評価のためのシードポイントを位置決めするための例示的使用者インタフェース３２０を示す。使用者インタフェース３２０は、３つの複数のスライス３２２ａ〜ｃと、動脈瘤（又は関心体積）のボリュームレンダリング３２３とを表示する。動脈瘤のセグメント化は、白いボックス３２６によって輪郭が描かれ、ボックス３２６の中心に点３２４がある。ドット３２４は、動脈瘤の中心となるように使用者によって移動することができる。また、使用者は、例えば、ボックスのコーナーを選択してドラッグすることによって、セグメント化ボックス３２６のサイズを変更することもできる。使用者は、更に、セグメンテーションの閾値などの制御パラメータを調整して、セグメンテーション内に、より多くの又はより少ない構造を含めることができる。

図３ｃは、シードポイント位置決めのための例示的使用者インタフェース３３０を示す。２つのシード点３３２ａ〜ｂが、使用者によって動脈瘤３３１の近位位置及び遠位位置に配置される。シードポイント３３２ａ〜ｂの位置決めが完了すると、シードポイント３３２ａ〜ｂに基づいて、関心体積の自動セグメンテーション及び分析を行なうことができる。エラーが返された場合、使用者はシード点３３２ａ〜ｂを異なる位置に配置し、及び／又はセグメント化閾値をより高く又はより低く調整することができる。

図２に戻って、２０６において、評価ユニット１０７は、関心体積の中心線を抽出する。関心体積の中心線は、半自動又は自動で抽出される。例えば、距離変換又は形態学的薄化などの骨格化方法を適用することができる。

２０８において、評価ユニット１０７は、問い合わせのために１つ以上の使用者選択点を受け取る。例えば、ワークステーション１０３の使用者インタフェースは、関心体積のレンダリングを提示し、使用者が問い合わせのために血管セグメント内の中心線に沿った１つ以上の点を選択することを可能にする。使用者は、パラメータ（例えば、直径、直線性）及び／又は血液動態尺度（例えば、血流速度、体積流量）の変化について、例えば、血管に沿ってポインタを動かし、１つ以上の点を選択することによって、血管に問い合わせることができる。血液動態の定量的尺度を評価するために、使用者は、異なる体積流量に対して単一の点を選択するか、又は２つの点の間の体積流量に対して２つの点を選択することができる。

２１０において、評価ユニットは、１つ以上のパラメータ及び１つ以上の使用者選択点に関連付けられた少なくとも１つの血液動態尺度を決定する。関心体積に関連するパラメータは、これに限定されないが、血管中心線に沿った直径及び直線性インジケータを含み得る。直線性インジケータは、使用者が所与の血管セグメントポイントにおける乱流の可能性を推定するのを補助し、従って、計算された血行動態測定値の信頼性を指し示す。所与の血管セグメントの中心線に対する血管の直線性は、使用者が選択した点（又は関心点）における血管の中心線に沿った方向ベクトルを取り、使用者が選択した点（又は関心点）と方向ベクトルの法線が近位方向及び遠位方向の双方において血管壁と交差する場所との間の距離を計算することによって計算することができる。結果として生じる値は最大値に対して正規化されることがある。

血液動態の定量的尺度（例えば、流速、２点間の体積流量又は単一点における差分体積流量）は、２点間の距離及び／又は時間的距離の測定に基づいて計算することができる。所与の血管中心線における血管直径（又は断面積）は、例えば、体積流量又は差分体積流量の計算においても使用され得る。４Ｄ ＤＳＡ画像データセットの基礎をなすのは、再構築された血管ツリーの各ボクセルに対する時間造影剤濃度（ＴＣＣ）曲線である。２つの離れた点における２つのＴＣＣ曲線間の不一致は、体積流量に影響を与えることがある。

図４は、４Ｄ ＤＳＡ血管ボクセルについての例示的な時間造影剤濃度（ＴＣＣ）曲線４０２を示す。曲線４０２は、造影剤流入（最初の２．５秒）、安定相（２．５秒から８秒）及び流出相（８秒以後）を表わす。安定期の谷は、心収縮期からの血液流入が少ないか又は混濁していないことを示し、造影剤を希釈するとＸ線減衰が少なくなるが、ピークは、完全心周期の心臓休止期間に起因する高造影剤濃度に対応し、混濁が少ないか又は混濁していない血液の流入がほとんどないことに対応する。

図５は、対応する時間−造影剤濃度（ＴＣＣ）曲線（５０６ａ及び５０６ｂ）を有する例示的血管セグメント（５０２）を示す。使用者は、体積流量を測定するために２つのポイント（５０４ａ及び５０４ｂ）を選択した。ＴＣＣ曲線（５０６ａ及び５０６ｂ）は、これら２つの使用者選択点（５０４ａ及び５０４ｂ）に対応する。体積流量の判定は、２つのポイント（５０４ａ及び５０４ｂ）の間の距離（Ｄ）、これらのポイント（５０４ａ及び５０４ｂ）における血管直径（ＶＤ１及びＶＤ２）、並びにこれらの時間曲線（５０６ａ及び５０６ｂ）の間の時間差（Ａｔ）を利用し得る。示されるように、時間差（Ａｔ）は、例えば、ＴＣＣ曲線（５０６ａ及び５０６ｂ）の極大点（５０８ａ及び５０８ｂ）の間の時間差によって導き出され得る。時間差（Ａｔ）を導出する他の方法には、オプティカルフロー法又はＴＣＣ曲線の相互相関に基づく技術が含まれるが、これらに限定されない。そのような方法は、より強固である（例えば、ノイズ又は微動に対する感度が低い）。この情報を知ると、体積流量Ｑは次のように計算される。
（１）
ここで、断面積

及び流速

は、次のように記述することができる。
（２）
この実装は、面積の基礎として２つの点の平均血管直径を使用するが、関心点の間の血管点の集合の平均直径も、また、使用され得る。

差分体積流量とは、使用者が選択した位置に対する、隣り合う血管ポイント間の体積流量の変化のことである。例えば、ポイントＡは、使用者指示ポイントＵに対してｎの流速を有し、一方、ポイントＡに隣接するポイントＢは、ｍ（ｎ＞ｍ）の流速を有する。体積流量は、ＡとＵとの間の血管の中心線の点の集合内の各点について計算されてもよく、集合内の隣接する点の間の体積流量の差も、計算され、例えば、血管セグメント上のカラーオーバレイとして、利用者に表示されてもよい。点毎に比較を行なうことにより、血流の急激な変化が強調され、潜在的に狭窄した領域を示すことがある。

図２に戻ると、２１２において、評価ユニット１０７は、１つ以上のパラメータ及び血液動態尺度に基づいて視覚化を生成する。視覚化は、例えば、ワークステーション１０３において実装された使用者インタフェースを介して提示されてもよい。使用者インタフェースは、使用者が異なる点を選択することによってパラメータ及び血液動態情報について関心体積に問い合わせることを可能にする。使用者が１つ以上の異なるポイントを選択すると、ステップ２０８、２１０及び２１２を繰り返して、視覚化を更新することができる。

図６は、例示的視覚化６００を示す。視覚化６００は、４つの例示的図（６０２、６０４、６０６及び６０８）を含む。第１の図６０２は、（図６０６に示される線６０９に対応する）面内血管寸法を示す。第２の図６０４は、赤色平面に対応する管腔内図のボリュームレンダリングを示す。第３の図６０６は、使用者選択点の間の血管の中心線に沿った直径Ｄのグラフ６０７を示す。血管のパラメータ（例えば、セグメント長、平均近位径、平均遠位径等）及び指示点の間の血管中心線に沿った動脈瘤寸法（例えば、ドーム高さ、口長、体積等）などの追加情報を、テキストとして表示することができる。ステントのオーバーレイが開始された場合、ステントの寸法を表示してもよい。線６０９は、第２の図６０４に表示される血管中心線に沿った位置を示す。図には示されていないが、他の血管パラメータ（例えば、直線性インジケータ）及び／又は血液動態尺度（例えば、流速、体積流量）も表示され得ることが理解されるべきである。第４の図６０８は、血管系及びオーバーレイされたステントのボリュームレンダリングを示す。

造影剤ボーラス到達時間及び造影剤ピーク時間などの値のカラーウォッシュを表わす血管セグメントについて１つ以上のマップを生成することができる。直線性インジケータは、また、カラーウォッシュマップ（例えば、赤色は、低い血管直線性及び乱流の可能性を示し、緑は、高い血管直線性及び乱流が起こりそうもないことを示す。）で表示されてもよい。体積流量は、使用者が２点を示した場合は単一の数として、又は使用者が１点のみを示した場合は体積流量の差に対するカラーウォッシュマップとして表わすことができる。このカラーウォッシュマップは、例えば血管内インターベンション後の、流動挙動の変化を示す、流動中断点及び速度上昇点を強調する可能性がある。

図７は、例示的カラーウォッシュマップ７００を示す。カラーウォッシュマップ７００は、グレースケールマップとして示されているけれども、例えば、青色、赤色、緑色、黄色等の他の色も、また、使用され得ることが理解されるべきである。グレースケール画素は、造影剤ボーラス到着時間（即ち、「ＢＡＴ」又は時間量）を表わすために、血管セグメント７０２上に重ねられる。グレースケールバー７０４に沿った数は、コントラスト強調回転スキャン内の投影画像の数に対応し、各投影画像は特定の時点を参照する。

例示的実施形態を参照して本枠組みを詳細に説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び置換を行なうことができることを理解するであろう。例えば、複数の例示的な実施形態の要素及び／又は特徴は、本開示及び添付の特許請求の範囲内で、互いに組み合わされることができ及び／又は互いに置き換えられることができる。

Claims (20)

1. 定量的評価のための下記を含む操作を実行するために、機械によって実行可能な命令を具現する１つ以上の非一時的なコンピュータ可読媒体。
   ４次元（４Ｄ）デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）データセットにおける関心体積を描写すること；
   前記関心体積の中心線を抽出すること；
   前記中心線に沿って単一の使用者選択点を受け取ったことに応答して、前記単一の使用者選択点における差分体積流量を決定すること；
   前記中心線に沿って少なくとも２つの使用者選択点を受け取ったことに応答して、前記２つの使用者選択点の間の体積流量を決定すること；及び
   前記２つの使用者選択点の間の差分体積流量又は体積流量に基づいて視覚化を生成すること。
2. 前記２つの使用者選択点間の前記差分体積流量又は前記体積流量の信頼性の尺度を提供する直線性インジケータを決定するために、前記機械によって実行可能な更なる命令を含む、請求項１に記載の１つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体。
3. 定量的評価のためのシステムであって、以下を含むシステム。
   コンピュータ可読プログラムコードを格納するための非一時的メモリデバイス；及び
   前記メモリデバイスと通信するプロセッサであって、下記を含む操作を実行するためにコンピュータ可読プログラムコードで作動可能なプロセッサ。
   ４次元（４Ｄ）デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）データセットにおける関心体積を描写する操作;
   前記関心体積の中心線を抽出する操作；
   前記中心線に沿って１つ以上の使用者選択点を受け取る操作；
   前記１つ以上の使用者選択点に関連する少なくとも１つの血液動態尺度を決定する操作；及び
   前記血液動態尺度に基づいて視覚化を生成する操作。
4. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、時変撮像データの４Ｄ再構築を実行することによって前記４Ｄ ＤＳＡデータセットを生成する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、閾値化を行なうことによって前記関心体積を描写する、請求項３に記載のシステム。
6. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、前記関心体積のレンダリングを提示し、使用者が前記関心体積内の前記１つ以上の使用者選択点を選択することを可能にする使用者インタフェースを介して、１つ以上の使用者選択点を受信する、請求項３に記載のシステム。
7. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、単一の使用者選択点における差分体積流量を決定することによって、前記１つ以上の使用者選択点に関連する前記少なくとも１つの血液動態尺度を決定する、請求項３に記載のシステム。
8. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動し、２つの使用者選択点間の体積流量を決定することによって、前記１つ以上の使用者選択点に関連する前記少なくとも１つの血液動態尺度を決定する、請求項３に記載のシステム。
9. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、前記２つの使用者選択点間の距離、前記２つの使用者選択点における関心体積の直径、及び前記２つの使用者選択点に対応する時間−造影剤濃度（ＴＣＣ）曲線間の時間差に基づいて、前記２つの使用者選択点間の体積流量を決定する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、前記２つの使用者選択点における前記関心体積の前記直径の平均に基づいて前記体積流量を決定する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記プロセッサがコンピュータ可読プログラムコードで作動して、流速を決定することによって、前記１つ以上の使用者選択点に関連する前記少なくとも１つの血液動態尺度を決定する、請求項３に記載のシステム。
12. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、前記１つ以上の使用者選択点に関連付けられた１つ以上のパラメータを更に決定する、請求項３に記載のシステム。
13. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動し、前記血液動態尺度の信頼性の尺度を提供する直線性インジケータを決定することによって、前記１つ以上のパラメータを決定する、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動し、前記使用者選択点における前記中心線に沿った方向ベクトルを計算し、前記方向ベクトルの法線が近位方向及び遠位方向の双方において前記関心血管の壁と交差するまでの距離を計算することによって、前記直線性インジケータを決定する、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動し、流動中断点及び速度上昇点を強調する差分体積流量についてのカラーウォッシュマップを生成することによって、前記視覚化を生成する、請求項３に記載のシステム。
16. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、体積流量を示す数を表示することによって前記視覚化を生成する、請求項３に記載のシステム。
17. 前記プロセッサが前記コンピュータ可読プログラムコードで作動して、直線性インジケータのカラーウォッシュマップを生成することによって前記視覚化を生成する、請求項３に記載のシステム。
18. 下記工程からなる定量的評価の方法。
    ４次元（４Ｄ）デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）データセットにおける関心体積の描写工程；
    前記関心体積の中心線の抽出工程；
    前記中心線に沿って１つ以上の使用者選択点を受け取る工程；
    前記１つ以上の使用者選択点に関連する少なくとも１つの血液動態尺度を決定する工程；及び
    前記血液動態尺度に基づいて視覚化を生成する工程。
19. 前記少なくとも１つの血液動態尺度を決定することが、単一の使用者選択点における差分体積流量を決定することを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記少なくとも１つの血液動態尺度を決定することが、２つの使用者選択点の間の体積流量を決定することを含む、請求項１８に記載の方法。