JP2020513873A - 解剖学的構造内の灌流を評価するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、被検者の解剖学的構造内の血行動態を測定及び評価するシステム、並びに被検者から取得されたビデオ画像における解剖学的構造の少なくとも一部内の血行動態を画像処理する方法に関する。特に、本開示は、被検者の胃腸管の表面、特に胃腸壁内で、その周り、及びその近くでの血行動態を測定及び評価することに関する。１つの実施形態は、被検者から取得されたビデオ画像における解剖学的構造の少なくとも一部内の血行動態を画像処理する方法であって、蛍光コントラスト剤が被検者に供給された後に取得された少なくとも１つのビデオシーケンスの画像分析を実行するステップと、画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップと、上記対象の領域のうちの少なくともひとつの領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと、を含む方法を開示する。【選択図】図１Ａ〜１Ｆ

Description

本開示は、被検者の解剖学的構造内の血行動態を測定及び評価するシステム、並びに被検者から取得されたビデオ画像における解剖学的構造の少なくとも一部内の血行動態を画像処理する方法に関する。特に、本開示は、被検者の胃腸管の表面、特に胃腸壁内、その周り、及びその近くでの血行動態を測定及び評価することに関する。

胃腸管に関連する合併症は、局所的な血行動態に関連することが多く、すなわち、標準的な血行動態状態における変化は、合併症の指標である場合がある。したがって、特に、胃腸壁の組織など、胃腸管の表面内及びその近くでの胃腸管の灌流評価は、例えば、従来の腹腔鏡検査による診断的腹腔鏡検査、試験開腹、若しくは外科的腹腔鏡検査、又はロボット外科手術の間、並びに観血的手術において、合併症の診断又は特定のために胃腸管を検査するときに重要な診断的ツールとなることがある。灌流評価はまた、胃腸管の２つの前に離れた部分の間の連絡を確立するために規定することができる吻合の外科的処置の間は重要である。例として、腸吻合は、腸の２つの前に離れた部分の間の連絡を確立し、典型的には、内臓に影響を与える病状を除去した後に腸の連続性を回復する。腸吻合は、例えば、１）内臓などの腸の回復、病変した腸の切除に続く連続性、及び２）切除不可能な病変した腸、例えば、内臓のバイパス手術のために規定されてもよい。特定の小児状態も、腸吻合を必要とすることがある［６］。

病変した内臓の切除は、以下の環境において行われることがある：
−腸間膜血管疾患、長期に渡る腸閉塞、腸重積症、又は腸軸捻によって生じる血管障害に起因した内臓壊疽
−悪性腫瘍
−良性症状（例えば、腸ポリープ、腸重積症、腸閉塞が伴う回虫寄生）
−感染（例えば、狭窄又は穿孔により悪化する結核）
−外傷性穿孔
−一次的閉鎖の影響を受けやすい大きな穿孔（心的外傷）
−出血、狭窄、又は穿孔により悪化する放射線腸炎
−薬物療法が無効であり、又は合併症と関連付けられた炎症性内臓疾患、潰瘍性大腸炎、又はクローン病（例えば、出血、穿孔、中毒性巨大結腸、異形成／癌腫）
−慢性便秘、特発性長通過時間便秘、又はヒルシュスプルング病：病気が薬物療法に無効であるとき、結腸亜全摘術が行われることがある

切除不可能な病変した内臓のバイパス手術は、以下の環境において行われることがある：
−内腔閉塞を生じさせる局所的な進行性腫瘍
−腸閉塞を生じさせる転移性疾患
−不良な全身状態又は主要な切除を防ぐ状態

それに対して腸吻合が必要とされることがある小児状態は、以下を含むことがある：
−先天異常（例えば、メッケル憩室、腸閉鎖、壊疽、胎便性イレウス、重複嚢胞、ヒルシュスプルング病につながる腸軸捻による回転異常）
−炎症状態（例えば、壊死性腸炎、腸炎、結核、腸穿孔）
−他の状態（例えば、腸重積症、形成異常、ポリープ状疾患、回虫症）
−他の外科的処置の一部として、（例えば、Ｋａｓａｉ肝門部空腸吻合術、総胆管嚢胞、尿路変更術、膵臓腫瘍）

残念ながら、胃腸管内での吻合と関連する手術後の合併症が頻繁であり、吻合、すなわち、管の２つの部分の接合における不十分な灌流（毛細血管供給）に起因することが多い。不十分な灌流は、吻合漏出を生じさせることがあり、それは、例えば、処置の１０％超が合併症をもたらす結腸直腸手術と関連して深刻且つ頻繁な合併症である。結腸癌手術内で、吻合漏出を有する患者の３０％超は、術後の合併症に起因して死亡し、残りの患者の約２５％は、それらの生存者の残りについての瘻孔を患う。漏出と関連付けられたリスク因子は、吻合の張力、組織損傷、特に、減少した血流灌流を含む。

したがって、胃腸管内、特に、胃腸管の壁内の灌流を評価する信頼できる処置が、更に具体的は、検査及び／又は手術の前、間、及び後に必要とされる。内臓切除、場合によっては吻合が必要とされる内臓手術と関連して、手術後の合併症を減少させる更に信頼できる処置が必要とされる。今日では、外科医は、灌流を評価する主観的なパラメータ、例えば、触診可能な脈、組織の色、及び活動性出血を押し付けられる。最も有利なことに、外科医は、術中に灌流を客観的に定量化することが可能であるはずであり、その結果、手術の間に決定を査定及び改正することができる。したがって、例えば、吻合の灌流の評価は、適切な状況において外科医が介在することを可能にし、それによって、漏出のリスク及び医療費を増大させる長期入院を減少させる可能性があることを理由に、非常に興味のある評価である。

１つの解決策は、患者の血液に注入された蛍光染料を使用した蛍光撮像の適用である。レーザ蛍光血管造影（ＬＦＡ）の形式にある蛍光撮像は、灌流への相関性を証明している［１］。しかしながら、蛍光撮像の効率的な利用は、灌流を定量化するために信号処理を必要とする。手術の前、間、及び／又は後、例えば、切除の前、吻合の前、及び／又は吻合の後に外科医が灌流を客観的に査定するツールが規定された場合に有益である。したがって、本開示の目的は、例えば、結腸直腸癌治療と関連して、胃腸管の診断及び治療処置、特に腸吻合内での改善に貢献することでもある。

したがって、本開示は概して、被検者の胃腸管内の血行動態を測定及び評価するシステム、並びに被検者から取得されたビデオ画像における胃腸管の少なくとも一部内の血行動態を画像処理する方法に関する。

第１の実施形態は、好ましくは、蛍光コントラスト剤が被検者に供給された後、好ましくは、蛍光コントラスト剤の急速静注の後に取得された少なくとも１つのビデオシーケンスの画像分析を実行するステップと、画像分析に基づいて、上記ビデオシーケンス（複数可）における１つ又は複数の対象の領域内の強度値を取得及び／又は計算するステップと、を含む。

更なる実施形態は、被検者から取得されたビデオ画像における（哺乳類の）吻合血行動態（胃腸管を伴う検査及び／又は外科的処置の間の）を画像処理する方法であって、
−少なくとも以下の２つのビデオシーケンス：
ｉ．胃腸管の少なくとも第１の部分を表す第１のビデオ画像、及び
ｉｉ．胃腸管の少なくとも第２の部分を表す第２のビデオ画像であって、胃腸管の第２の部分は、胃腸管の第１の部分とは異なる、第２のビデオ画像
の画像分析を実行するステップであって、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が被検者に供給された後に取得される、ステップと、
−第１のビデオ画像及び第２のビデオ画像の画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップと、
−第１のビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも第１の対象の領域及び第２のビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも第２の対象の領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を含む、方法に関する。

また、更なる実施形態は、被検者から取得されたビデオ画像における（哺乳類の）吻合血行動態（胃腸管を伴う手術の間の）を画像処理する方法に関する。方法は、好ましくは、以下のビデオシーケンス：
−切除の前に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像、
−切除の後であるが吻合の前に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像、及び
−吻合の後に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像
のうちの１つ、２つ、又はそれよりも多くの画像分析を実行するステップを含み、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が被験者に供給された後に取得され、
画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値が計算されてもよい。

更に、本開示の更なる実施形態は、被検者から取得されたビデオ画像における胃腸管の少なくとも第１の部分内の血行動態を評価する方法であって、
−被検者に蛍光コントラスト剤を供給するステップと、
−上記蛍光コントラスト剤が被検者に供給された後、胃腸管の少なくとも上記第１の部分の少なくとも１つの第１のビデオシーケンスを取得するステップと、
−上記第１のビデオシーケンスの少なくとも一部の画像分析を実行するステップと、それによって、
−分析されたビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも１つの対象の領域内の強度値を計算するステップと、
−上記対象の領域のうちの少なくとも１つを通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を含み、灌流スロープは、スロープ開始からスロープ終了までの上記強度値のスロープによって定義され、灌流スロープは、上記スロープ開始の後に計算された全てのスロープ値をビン分割するパラメータ空間内のヒストグラムから判定され、灌流スロープは、ヒストグラムの最頻値として定義される、方法に関する。

したがって、本開示は概して、例えば、腹腔鏡検査、特に、従来の腹腔鏡検査による検査腹腔鏡検査、診断的腹腔鏡検査、及び／若しくは外科的腹腔鏡検査、又はロボット外科手術の前、間、及び／又は後に取得されると共に、胃腸管を伴う観血的手術において取得された、胃腸管の少なくとも一部を表す１つ又は複数のビデオシーケンスの画像分析を実行することに関する。それらから取得された強度値は、いくつかの経時変化曲線を生成するように使用されてもよく、上記経時変化曲線（複数可）の形状が分析されてもよい。この分析から、灌流、血液量、及び／又は血流についての相対的及び／又は定量的データが、すなわち、ビデオシーケンス（複数可）の画像分析の結果に基づいて判定されてもよい。特に、対象の領域のうちの少なくとも１つを通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープが判定されてもよい。

本開示の更なる実施形態は、被検者の解剖学的構造内の血行動態を測定及び／又は評価するシステムであって、上記解剖学的構造の少なくとも一部の外側部分のビデオ画像を取得する撮像デバイスと、本明細書で開示される方法のいずれかを実行するように構成された画像処理デバイスと、を含むシステムに関する。

本開示は更に、コンピューティングデバイス又はシステムによって実行されるとき、コンピューティングデバイス又はシステムに、説明される方法に従って、被検者の解剖学的構造内の血行動態の測定及び／又は評価させる命令を有するコンピュータプログラム（製品）に関する。このコンテキストにおけるコンピュータプログラムは、広義に解釈されるべきであり、例えば、ＰＣ上で稼働することになるプログラム、或いは、内視鏡などの電子医療デバイス、又はスマートフォン、タブレットコンピュータ、若しくは他のモバイルデバイス上で稼働するように設計されたソフトウェアを含むものとする。

本明細書で開示される方法は、有利なことに、術中に使用することができるように、場合によってはリアルタイム又はほぼリアルタイムで、高速且つ信頼できる画像処理及びデータ分析を提供するようにコンピュータにより実行される。

血行動態の測定値を取得する現在開示されている方法は、更なる実施形態では、手術後の合併症の患者のリスクの評価に更に貢献し、それによって、例えば、各々の患者に個別化された検査又は手術に続く適切な経過観察プログラムのインフォームドチョイスを外科医が行うことを支援する。これを行う１つの方式は、多変数分析において、計算された灌流パラメータ（複数可）を、年齢、性別、併存疾患、手術のタイプなどの様々な関連する患者特有データと組み合わせることであり、手術の間に既に患者ごとに自動で重み付けられたリスクスコアを外科医に提供する。そのような合理的なリスクスコアは、灌流の測定値に関心がある、胃腸管に対するいずれかの手術の間の外科医の手術の決定に貢献することができる。

好ましくは、完全に非特定化された形式で、多変数分析からの各々の患者のデータをオンラインデータベースに記憶することによって、この増大するデータベースは次いで、分析自体を更新及び精緻化するために継続的に使用されてもよい。結果として、各々の患者の個別化されたリスクプロファイルに基づいて、分析及び決定サポートシステムを更に改善し、すなわち、提供することができるものは、手術後の合併症のリスクを減少させることを支援する手術の間、及び適切な経過観察プログラムを選択するときの手術の後の両方で外科医を補助する決定サポートシステムである。

図１Ａ、１Ｃ、及び１Ｅは被検者に提供されたＩＣＧの急速静注の後の強度曲線の例を示す。図１Ｂ、１Ｄ、及び１Ｆは血行動態パラメータ、灌流スロープ、スロープ開始、スロープ終了最大強度、ウォッシュアウトスロープ、ウォッシュアウト開始及びウォッシュアウトスロープ終了が計算され、グラフに示されている、対応する強度曲線を示す。 図２Ａ〜２Ｆは灌流スロープが開始し、すなわち、スロープが開始する時点を判定する、本明細書で開示されるアプローチを例示する３つの例を示す。図２Ｂ、２Ｄ、及び２Ｆはそれぞれ、スロープが開始する図２Ａ、２Ｃ、及び２Ｅの拡大図である。 図３Ａ〜３Ｆはヒストグラムデータに基づいて灌流スロープを判定する、本明細書で開示されるアプローチを例示する３つの例を示す。 図４Ａ〜４Ｆは最大スロープ強度を定義及び判定する、本明細書で開示されるアプローチを例示する３つの例を示す。図４Ｂ、４Ｄ、及び４Ｆはそれぞれ、曲線がそれらの最大強度を有する図４Ａ、４Ｃ、及び４Ｅの拡大図である。 図５Ａ〜５Ｆは蛍光コントラスト剤のウォッシュアウトを分析する、本明細書で開示されるアプローチを例示する３つの例を示す。図５Ｂ、５Ｄ、及び５Ｆはそれぞれ、ＩＣＧがウォッシュアウトされる図５Ａ、５Ｃ、及び５Ｅの拡大図である。 図６Ａ〜６Ｄは現在開示されている分析アプローチのロバスト性を例示する、ＩＣＧを使用した２つの追加の蛍光測定値の分析を示す。 内臓手術の間に取得された出力ビデオフレーム、４つの異なる対象の領域、及びそれらの分析を示す。 患者の結腸の切除の前に取得された標準ビデオシーケンスからの静止画像を示す。画像は、小腸（下部分）及び結腸（上部分）を示す。 図８Ａにあるのと実質的に同一であるが、後に、すなわち、蛍光コントラスト剤（ＩＣＱ）の急速静注が患者に注入された後に取得された胃腸管の小区分の蛍光画像を示す。 図８ＢのＲＯＩにおける結果として生じる強度曲線及び本明細書で開示されるアプローチに従って計算された灌流スロープ、すなわち、切除の前の結腸及び小腸の灌流スロープを示す。 図９Ａからの小腸（左）及び結腸（右）の灌流スロープを示すが、図９Ｂでは、スロープが小腸の灌流スロープに対して正規化されている。 図８Ａにあるのと実質的に同一であるが、結腸の切除の後−吻合の前に取得された胃腸管の小区分の標準画像を示す。 ＩＣＧの急速静注が注入された後の図１０Ａにおける画像に対応する蛍光画像である。画像における５つのＲＯＩが示される。 図１０Ａ及び１０Ｂで例示された測定からの結果として生じる強度曲線を示す。 図１１Ａからの小腸（左）及び結腸（右に青、緑、及び黄）を示すが、図１１Ｂでは、スロープが小腸の灌流スロープに対して正規化されている。

したがって、本開示は概して、例えば、手術、特に、胃腸管を伴う手術の前、間、及び／又は後に取得された胃腸管の少なくとも一部を表す１つ又は複数のビデオシーケンスの画像分析を実行することに関する。これは特に、胃腸管手術に適用されてもよく、したがって、ビデオシーケンスは、好ましくは、胃腸壁の少なくとも一部内の灌流を測定及び評価することができるように、胃腸管の少なくとも一部の外側部分を含んでもよい。

胃腸管は、食べ物を摂取し、それを消化してエネルギー及び栄養を抽出及び吸収し、残った廃棄物を糞及び尿として放出する、人間及び他の動物内の臓器系である。胃腸管は、消化の臓器に食べ物を運ぶ管として見ることができる。したがって、本明細書で使用される胃腸管という用語は、口腔と、咽頭と、十二指腸、空腸、及び回腸を含む小腸と、食道、噴門、及び幽門を含む胃と、盲腸、結腸、直腸、及び肛門管を含む大腸と、を含む。

画像分析は、ビデオシーケンスの各々の画像における全体画像に規定されてもよい。しかしながら、典型的には、画像における１つ又は複数の対象の領域（ＲＯＩ）が選択される場合、更に関連する情報が抽出されてもよい。上記対象の領域の少なくとも第１の対象の領域は次いで、好ましくは胃腸管の小区分に対応し、すなわち、上記対象の領域のうちの少なくとも１つは、すなわち、胃腸壁の区分内の灌流を評価することができるように、胃腸管の外側部分の区分をカバーしてもよい。しかしながら、有利なことに、上記対象の領域のうちの少なくとも１つは、胃腸管ではなく、又は少なくとも胃腸管の同一の部分でない区分をカバーしてもよい。例えば、外科的処置が結腸に対して行われる場合、小腸の灌流が参照として使用されてもよい。これは、励起光によって影響を受けない参照強度測定値を有するために使用されてもよい。

本明細書で説明されるビデオシーケンスは、自然光（人間の目に見える）若しくは赤外線光、又はそれらの組み合わせを使用して取得されてもよい。入力形式は、例えば、２つの重ね合った画像の１つのチャネル、又は各々が特定の画像タイプを含む２つの別個のチャネルであってもよい。手術の間、自然光画像は、コントラスト剤の注入の前に外科医に示されてもよい。コントラスト剤が注入されると、蛍光画像が示される。しかしながら、両方のタイプの光源からのデータは、手順全体の間に取得されてもよく、組み合わされてもよく、分析されてもよく、及び記憶されてもよい。例えば、追跡された客体が赤外線光において見えない場合、自然光画像における移動の追跡がより容易である場合がある。しかしながら、入力ビデオフィードは、２つのタイプの画像の重ね合わせた結果となることができる、緑色のマトリックス次元において「過度な」光強度を有する３Ｄ（例えば、ＲＧＢ）マトリックスであることが多い。

術中蛍光血管造影
血流は、術中に撮像されてもよく、外科用顕微鏡からの近赤外線光を使用して、及び追跡子として静脈内で投与された蛍光脈管コントラスト剤から励起された近赤外線領域内の蛍光灯のビデオを取得して評価されてもよい。それによって、手術の間の血流の状態をリアルタイムで確認することができる。

蛍光撮像を伴う診断、審査、検査、及び／又は外科的処置の間、ＩＣＧなどの蛍光コントラスト剤を含む溶媒が静脈内で注入され、赤外線光源、例えば、赤外線波長範囲、例えば、約７８０ナノメートルの波長を有するレーザによって分子が励起される。約８３０ナノメートルの波長を有する蛍光灯は次いで、励起されたコントラスト剤分子から放射され、例えば、カメラの形式で撮像デバイスに記録されてもよい。励起強度は典型的には蛍光強度よりもはるかに大きいため、励起光を遮断するためにフィルタが設けられてもよい。励起強度は、放射角度ごとに約１ワットであってもよく、画素ごとの蛍光電力は、約０．１５ペタワットであってもよい。数桁分の差があるにも関わらず、良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）を達成することができる。記録された蛍光灯は、撮像された組織内の灌流の画像を提供し、ＩＣＧについて５〜１０ミリメートルの侵入度に起因して、より深く存在する血管を見ることを可能にする。ＩＣＧ分子が血液内のタンパク質になるので、ビデオ画像は、灌流のレベルに関する情報を含むが、その情報は、取得されたビデオ画像のみが見られる場合、手術の間に外科医が定量化するのが困難である場合がある。

本開示の１つの実施形態では、蛍光コントラスト剤は、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）及び蛍光色素の群から選択される。

灌流パラメータ
様々なパラメータは、画像分析及び抽出された強度値に基づいて判定されてもよい。単一の最も重要なパラメータは、撮像された組織内の血流の直接の指標であることを理由に、灌流スロープである。

対象の領域の構成、例えば、領域のサイズ、領域の数、画像における位置などは、自動で、半自動で、又はユーザ、例えば、医者／外科医によって手動で提供されてもよい。少なくともいくつかの種類の手動介入により、ユーザは、追加の対象の領域を選択すること、又は既存の対象の領域を除去することが可能である場合がある。また、好ましくは、画像の周りで領域の１つ又は複数を移動させ、そのような対象の領域は、好ましくは、ビデオシーケンスを撮影する前に、画像の関連する領域に位置する。

灌流スロープは、組織を含む対象の領域にわたって統合された蛍光強度値から判定されてもよい。最初に、コントラスト剤の注入の前に、曲線は、実質的に平地線である。コントラスト剤が注入された後、対象の領域は、コントラスト剤分子の急速静注が励起されるとすぐに蛍光を発し始め、対象の領域に到達し、結果は実質的に、線形に増加する線である。コントラスト剤分子の急速静注が横ばいになるとき、対象の領域内の蛍光強度及びウォッシュアウトが始まり、コントラスト剤分子の量がゼロに減少する（実質的に線形に）。

しかしながら、これは理想的なシナリオであり、曲線は、時々、及び患者から患者に変化することがあり、したがって、それは、反復可能且つ比較可能となるように早急に自動で灌流パラメータを判定することができるように、灌流パラメータのロバストな定義と共に重要である。

灌流スロープは、スロープ開始からスロープ終了までの抽出された強度値のスロープによって定義されてもよい。灌流スロープは単に、曲線への線形適合として判定されてもよい。課題は、特にリアルタイムな状況において適合の開始点（スロープ開始）及び終了点（スロープ終了）を判定することである。スロープ開始は、２つの最も重要なものであり、スロープが予め定義された第１の閾値を上回る時点として定義されてもよい。第１の閾値は例えば、３つのパラメータ、予め定義された因子ｋ、並びにスロープ開始の前又は蛍光コントラスト剤の供給の前の強度値の平均偏差及び標準偏差（ｓｔｄ）によって判定されてもよい。スロープ開始は次いで、スロープがｋ×ｓｔｄだけ平均を上回る時点として定義されてもよい。スロープ終了は対応して、スロープが予め定義された第２の閾値よりもはるかに減少する、スロープ開始の後の時点として定義されてもよい。定数ｋは、設定に基づいて判定されてもよいが、典型的には、ｋは、３〜１０に範囲にある。

しかしながら、有利なことに、灌流スロープは、スロープ開始の後の全てのスロープをビン分割するパラメータ空間内のヒストグラムから判定されてもよく、灌流スロープは、ヒストグラムの最頻値として判定され、すなわち、スロープ開始の後、スロープ値は、スロープ開始に基づいて、全ての後続の強度点に対して計算される。スロープ終了は次いで、それらから推定されてもよい。スロープ開始の後に即時的に計算されたスロープ値は、灌流スロープがスロープ開始の後に開始したことが明白であることを理由に、後のスロープ値よりもヒストグラム内で大きな重みが割り当てられてもよい。例えば、最初の１００個の計算されたスロープ値は、ヒストグラム内で１００、９９、９８などの重みがそれぞれ割り当てられてもよい。より高い定数ｋが選択される場合、灌流スロープの初期値は、更に大きな重みが割り当てられてもよい。ヒストグラム中心アプローチは、非常に正確であり、有利なことに、リアルタイム又はほぼリアルタイムの状況において使用されてもよい。

判定することができる別のパラメータは、例えば、上記対象の領域のうちの少なくとも１つを通じたコントラスト剤の消滅していく流量の指標であるウォッシュアウトスロープである。灌流スロープは典型的には、コントラスト剤の増大する流量に起因して正であり、ウォッシュアウトスロープは、灌流スロープに対して反対であり（兆候において）、すなわち、典型的には負である。ウォッシュアウトスロープは、組織内の灌流に関する情報を追加することができる。しかしながら、ウォッシュアウトスロープはまた、肝臓などの臓器の機能の指標として関連してもよい。灌流スロープと同様に、ウォッシュアウトスロープは、ウォッシュアウト開始からウォッシュアウト終了までの上記強度値のスロープによって定義されてもよい。ウォッシュアウト開始は、スロープ終了の後に発生する。ウォッシュアウトスロープは、ウォッシュアウト開始の後の全てのスロープをビン分割するパラメータ空間内のヒストグラムムから判定されてもよく、ウォッシュアウトスロープは、ヒストグラムの最頻値として判定される。灌流スロープについて上記説明されたように、計算されたウォッシュアウトスロープ値のうちのいくつかは、他よりも、特に、ウォッシュアウトスロープ開始の後のウォッシュアウトスロープの初期値よりもヒストグラム内で大きな重みが割り当てられてもよい。

例えば、ＲＯＩごとに到達した最大強度を容易に判定することができる。しかしながら、更に関連したパラメータは、強度値が横ばいになり始める強度である最大スロープ強度であってもよい。最大スロープ強度は、スロープ終了における強度値として定義されてもよい。更に正確な定義は、灌流スロープを傾度として有し、スロープ開始によって判定された曲線点に交差する直線への距離が、予め定義された制限、例えば、灌流スロープの標準偏差に基づいた制限を上回る時点における強度値であってもよい。例えば、最大スロープ強度は、強度レベルが、灌流スロープの標準偏差の予め定義された因子倍だけ灌流スロープとは異なる強度であってもよい。

スロープ立ち上がり時間も関連してもよく、最大スロープ強度の時点とスロープ開始との間の差として定義され、すなわち、コントラスト剤が組織を通じて流れ、そこに体積するのにどの程度の時間を要するかについて定義されてもよく、それは、血流の速度の指標となることができる。

相対的灌流スロープは次いで、スロープ立ち上がり時間の逆数として定義されてもよい。被検者特有相対的灌流スロープは次いで、灌流が局所的（又は、全域的）極値にある、対象の領域の最大強度倍の相対的灌流スロープとして定義されてもよい。すなわち、患者特有灌流スロープパラメータとなるように正規化された灌流パラメータである。

追跡
更なる実施形態では、上記ビデオ画像の胃腸管の移動の追跡が規定される。胃腸管のこの追跡された移動は、少なくとも上記第１の対象の領域が上記ビデオ画像における胃腸管の同一の小区分に対応するように使用されてもよい。

追跡することの目的は主に、データ、例えば、画素強度値が同一の組織領域から標本化されることを保証することである。よって、胃腸管が画像において動く場合、追跡は、本明細書で定義されるいずれかの対象の領域が、上記対象の領域についての標本化されたデータが明解であることを保証するように対応して移動することを保証するはずである。その点で、それは、例えば、被検者の呼吸及び／若しくはぜん動運動に起因して物理的に移動する胃腸管であるかどうか、又は胃腸管に対して移動する画像を取得する撮像デバイスであるかどうかを問題にしない。問題にするのは、撮像された客体が取得された画像の内部で移動するかどうかである。

したがって、本開示の更なる態様は、更に全体的に、胃腸管の少なくとも外側部分を表すビデオ画像から上記胃腸管の少なくとも一部の移動／動き（例えば、検査又は手術の間の）を画像処理する（コンピュータにより実行される）方法であって、
上記ビデオ画像のうちの少なくとも１つ内の１つ又は複数の対象の領域を選択するステップであって、上記対象の領域の少なくとも第１の対象の領域は、胃腸管の小区分に対応する、ステップと、
上記ビデオ画像における胃腸管の移動を追跡するステップと、
少なくとも上記第１の対象の領域が上記ビデオ画像における胃腸管の同一の小区分に対応するように、胃腸管の上記移動を相関付けるステップと
を含む、方法に関する。

ビデオシーケンスなどの一連の画像における客体を追跡することは、異なる方式において規定されてもよい。大まかに言うと、少なくとも２つの異なるアプローチ、入力ビデオフィードのみに基づいたフリー画像追跡（ＦＩＴ）、及び予め定義され及び／又は認識可能な客体が、画像において追跡されている客体に付随する客体ベース追跡（ＯＢＴ）が存在する。

フリー画像追跡は、例えば、分類器によって規定されてもよく、入力画像に基づいて、分類器アルゴリズムは、所与のＲＯＩを囲む領域内の最も認識可能な特徴の分類器を計算する（更に多くのＲＯＩについて、各々のＲＯＩは、所与のＲＯＩに対して追跡が作用する感性領域が割り当てられる）。本開示の１つの実施形態では、胃腸管移動追跡は、例えば、好ましくは、対象の領域のうちの少なくとも１つに隣接し又はそれを囲む領域内で、ビデオ画像における１つ又は複数の認識可能な特徴の分類器を判定するステップを含む、分類器ベース追跡の形式にある、フリー画像追跡によって規定される。

フリー画像追跡はまた、色ベース追跡に基づいてもよく、手術などの処置の前に、内臓などの客体の最小の１つのＲＯＩが、色及び／又は入れ墨、好ましくは、予め定義された色又は入れ墨によりマーク付けされている。マーク付けは、例えば、外科医によって規定されてもよい。実際のＲＯＩがマーク付けされている場合、色ベースアルゴリズムは、マーク付けの形式を取得することができ、この形式を特定の対象の領域として使用することができる。色ベースアルゴリズムは、色フィルタリングを実行し、その後、客体識別を実行するように構成されてもよい。マーカの特性（主として色）に基づいて、目標となるＲＧＢ又はＨＳＶインデックスがフィルタリングのために規定されてもよい。例えば、ＨＳＶ閾値化の形式にあるフィルタリングは次いで、入力画像の画素のＢｏｏｌｅａｎマップを取得するように規定されてもよく、Ｂｏｏｌｅａｎマップは、マーカをカバーする画素のみを含む。客体識別は次いで、例えば、Ｂｏｏｌｅａｎマップからノイズを除去するために、浸食／膨張に基づいた開放又は閉鎖によってなど、ノイズフィルタリングによって規定されてもよい。それらのノイズフィルタ（複数可）により、「埋められた」ＲＯＩと共に改善されたＢｏｏｌｅａｎマップを取得することができる。すなわち、結果として生じるＢｏｏｌｅａｎマップは、１で埋められたパッチを除き、ゼロで埋められ、（又は、その逆）、各々のパッチは、ＲＯＩに対応する。

客体ベース追跡では、１つ又は複数の客体は、追跡されるべき標的、例えば、内臓に物理的に付随する。客体（複数可）が典型的には、例えば、サイズ、形状、及び色の点で予め定義されているので、分類器は、追跡の前に訓練されてもよく、すなわち、使用される追跡システムは、予め定義された客体を自動で認識する（それによって追跡する）ように構成されてもよい。本開示の１つの実施形態では、胃腸管移動追跡は、胃腸管に付随する１つ又は複数の予め定義された客体の移動を追跡することによってなど、客体ベース追跡によって規定される。

客体ベース追跡の例として、２つの（又は、更に多くの）球体（又は、別の幾何学的に良好に定義された客体）が、胃腸管の「最上」部に付随してもよく、１つの（又は、更に多くの）球体が、胃腸管の下部／底部に付随してもよい（撮像デバイスから見える）。最上部に付随した客体が底部に付随した客体（複数可）とは異なる場合、最上部を底部から区別することが容易である。球体がトラッカを放射する場合、それらは、更に認識可能であり、したがって、更に追跡可能である。それらは、例えば、球体が励起されるときに見えるような蛍光剤を含む。それらは次いで、例えば、ハフサークル認識（又は、別の特徴抽出）によって画像において識別されてもよい。それらはまた、上記説明された色認識方法によって色付け及び識別されてもよい。「最上部」／「底部」の客体が予め定義され、したがって、事前に知られているので、両方のタイプの客体について分類器を訓練することが容易である。客体について分類器を訓練するために、上記客体のピクチャの大規模データベースが分類器を訓練するために使用されてもよい。それによって、分類器を使用して、画像における「最上部」及び「底部」の客体の位置を非常に正確に判定することができる。

客体が標的、例えば、内臓の組織に固定されるので、ＲＯＩは、それらの客体（例えば、「最上部」及び「底部」の）に基づいて定義されてもよい。例えば、４つの客体を使用するケースでは、ＲＯＩの角は単純に、４つの追跡された客体の位置に対応する。２つの客体のケースでは、ＲＯＩは、２つの客体の位置の間、例えば、半分の高さの中間に延びる平行四辺形の間で定義されてもよく、これは、角度を判定する。

灌流評価
上記言及された灌流パラメータからより有益な情報を提供することができる。しかしながら、灌流パラメータを定量化するために、いくつかの種類の参照が必要となる場合がある。

１つの実施形態では、胃腸管の異なる部分から取得されたビデオシーケンスは、各々の部分に関連する灌流パラメータを使用するために使用されてもよく、それらの灌流パラメータは、胃腸管の異なる部分内の灌流を比較することができるように比較されてもよく、すなわち、ビデオシーケンスのうちの１つから取得された灌流パラメータは、胃腸管の異なる部分に関連するビデオシーケンスの間で灌流の定量的評価を規定することができるように参照として使用されてもよい。

別の実施形態では、同一のビデオシーケンスからの異なる対象の領域は、対象の領域のうちの１つに関連する灌流パラメータが他の対象の領域についての参照として使用され、その結果、同一のビデオシーケンスにおける異なる対象の領域の間で灌流の定量的評価を規定することができるように選択されてもよい。それらの異なる対象の領域は、それらが胃腸管の異なる部分、例えば、結腸及び小腸を表すように選択されてもよい。例えば、手術は、結腸に対して行われてもよいが、小腸と比較することによって行われてもよく、小腸は、物理的に結腸に非常に近いことが多く、それによって、ビデオ取得の間に撮像することができ、手術によって影響されない参照を規定することができる。

すなわち、上記対象の領域の少なくとも第１の対象の領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の少なくとも第１の灌流パラメータを判定し、上記第１の灌流パラメータは、灌流スロープ、ウォッシュアウトスロープ、最大スロープ強度、相対的灌流スロープ、及び被検者特有相対的灌流スロープのグループから選択され、対象の領域の少なくとも第２の対象の領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の少なくとも第２の灌流パラメータ判定し、上記第２の灌流パラメータは、灌流スロープ、ウォッシュアウトスロープ、最大スロープ強度、相対的灌流スロープ、及び被検者特有相対的灌流のグループから選択され、第１の対象の領域及び第２の対象の領域は、胃腸管の異なる部分を表す。次いで、胃腸管の上記異なる部分のうちの１つの灌流は、上記異なる部分のうちの少なくとも１つの他の灌流と比較することによって査定されてもよい。

したがって、更なる実施形態は、
−少なくとも以下の２つのビデオシーケンス：
胃腸管の少なくとも第１の部分を表す第１のビデオ画像、及び
胃腸管の少なくとも第２の部分を表す第２のビデオ画像であって、胃腸管の第２の部分は、胃腸管の第１の部分とは異なる、第２のビデオ画像
の画像分析を実行するステップであって、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が被験者に供給された後に取得される、ステップと、
−第１のビデオ画像及び第２のビデオ画像の画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップと、
−第１のビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも第１の対象の領域及び第２のビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも第２の対象の領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を更に含む。

更に具体的に、更なる実施形態は、灌流評価が、どこに切除をもたらすべきか、及び最終的な吻合が十分な灌流を有するかどうかの重要な指標となることがある吻合処理に関連する。したがって、更なる実施形態は、
−以下のビデオシーケンス：
ａ）内臓切除などの腸の切除の前に取得されたビデオ画像、
ｂ）切除の後であるが吻合の前に取得されたビデオ画像、及び
ｃ）吻合の後に取得された内臓ビデオ画像
のうちの２つ以上の画像分析を実行するステップであって、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が被験者に供給された後に取得される、ステップと、
−画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップであって、上記対象の領域の少なくとも第１の対象の領域は、上記２つ以上のビデオシーケンスにおける同一の領域である、ステップと、
−上記２つ以上のビデオシーケンスに基づいて、少なくとも第１の対象の領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を更に含む。

それらの２つ以上のビデオシーケンスに基づいて、１つ又は複数の以下のパラメータ、ウォッシュアウトスロープ、最大スロープ強度、相対的灌流スロープ、被検者特有相対的灌流スロープは、上記２つ以上のビデオシーケンスに基づいて判定されてもよい。

手術の間の異なる時間に取得された２つの（又は、それよりも多い）ビデオシーケンスからのパラメータを有することは、１つのビデオシーケンスから抽出されたパラメータ（複数可）を参照パラメータ（複数可）として使用することを可能にする。よって、スロープパラメータに基づいた上記対象の領域のうちの少なくとも１つ内の灌流についての定量的データは、上記少なくとも２つのビデオシーケンスから判定されてもよい。結果は、胃の手術の間及び後に外科医に対して定量的及び定性的査定パラメータを規定することができ、例えば、腸、例えば、内臓、切除が有望に見えるかどうか、及び手術の後に、結果をほぼ一瞬で査定することができるかどうかの査定を支援し、例えば、手術の前及び後に取得された灌流パラメータを比較することによって、吻合が十分な灌流を有するかどうかを評価し、灌流がどの程度落ちたかを定量化することが可能である。そのケースでは、追跡が、同一の対象の領域が手術の前及び後に灌流に関して評価されることを保証する１つの方式であることを理由に、腸、例えば、内臓の移動を追跡することが重要である場合がある。

灌流パラメータに特有の閾値が規定されてもよい。また、不確実性は、所与の閾値と関連付けられてもよい。閾値比較は、例えば、手術がうまくいったかどうか、又は問題のパラメータ（複数可）に従った灌流が危機的レベルを下回って落ちたかどうかを示すことができる。また、いくつかの灌流パラメータについて、「加重平均回答」も規定されてもよい。

本開示の１つの実施形態では、灌流スロープ（及び／又は、説明される他の灌流パラメータ）は、切除の前に取得され、切除の後であるが吻合の前に取得されたビデオシーケンスから計算される。２つの灌流スロープの間の関係は、切除の前及び後の灌流における差の測定値である。灌流が切除の後に予め定義された閾値を下回って落ちる場合、警告が与えられてもよい。灌流スロープが２つ、３つ、又はそれ以上の対象の領域に対して切除の前及び後に計算される場合、更なる情報が抽出されてもよく、それらの対象の領域は、切除の前及び後に撮像された同一の組織領域である。

例
図１Ａ、１Ｃ、及び１Ｅは、ＩＣＧの急速静注が、例えば、ビデオシーケンスにおける対象の領域から被験者に提供された後に組織から取得された強度曲線の例を示す。別のコントラスト剤が使用された場合、同一の種類のデータが取得されてもよい。強度における急な立ち上がりが撮像された組織内のＩＣＧ分子の通過を示すまで、強度は実質的にゼロであり、ＩＣＧ分子は、蛍光を発するように励起される。強度におけるピークにＩＣＧ分子の段階的なウォッシュアウトが続く。強度は、任意の単位で示される。図１Ｂ、１Ｄ、及び１Ｆは、対応する強度曲線を示し、そこでは、血行動態パラメータ、灌流スロープ、スロープ開始、スロープ終了最大強度、ウォッシュアウトスロープ、ウォッシュアウト開始、及びウォッシュアウトスロープ終了が計算されており、グラフに示される。

図２Ａ〜２Ｆは、灌流スロープが開始し、すなわち、スロープが開始する時点を判定する、本明細書で開示されるアプローチを例示する３つの例を示す。図２Ｂ、２Ｄ、及び２Ｆはそれぞれ、図２Ａ、２Ｃ、及び２Ｅの拡大図であり、そこでは、スロープが開始し、すなわち、右へのグラフが左への曲線の拡大図を示し、そこでは、スロープ開始が更に詳述される。スロープ開始は、スロープがｋ×ｓｔｄだけ平均を上回る時点として定義されると見なされ、ｋは、予め定義された定数であり、ｓｔｄは、スロープ開始の前の強度値の標準偏差である。スロープ開始は、図２Ｂにおいて円として示される。

図３Ａ〜３Ｆは、ヒストグラムデータに基づいて灌流スロープを判定する、本明細書で開示されるアプローチを例示する３つの例を示す。左へのグラフは、強度曲線を示し、図３Ａは、図２Ａに対応し、図３Ｅは、図２Ｅに対応する。スロープ開始は、図３Ａにおいて矢印によって示され、図３Ｃ及び３Ｅにおいて円によって示される。スロープ開始から強度曲線の終了まで、強度曲線の全ての可能性のあるスロープが計算されている。全ての計算されたスロープは、右に示されるヒストグラムに集約及びビン分割される。灌流スロープは、ヒストグラムの最頻値、すなわち、最高のヒストグラムビンとして定義される。図３Ａ、３Ｃ、及び３Ｅにおける強度曲線の各々の計算された灌流スロープ、すなわち、図３Ｂ、３Ｄ、及び３Ｆにおける最高のヒストグラムビンはそれぞれ、図３Ａ、３Ｃ、及び３Ｅにおける直線によってマーク付けされる。

図４Ａ〜４Ｆは、最大スロープ強度を定義及び判定する、本明細書で開示されるアプローチを例示する３つの例を示す。図４Ｂ、４Ｄ、及び４Ｆはそれぞれ、図４Ａ、４Ｃ、及び４Ｅの拡大図であり、そこでは、曲線がそれらの最大強度を有する。曲線の最大強度は、最大スロープ強度に沿って、図４Ｂにおいて星形によって示され、図４Ｄ及び４Ｆにおいて正方形によって示され、最大スロープ強度は、図において菱形として示される。最大スロープ強度は、灌流スロープへの距離が予め定義された制限、例えば、灌流スロープの標準偏差の定数（ｋ_２）倍に基づいた制限を上回る時点における強度値として定義される。図４に見られるように、曲線の最大強度と最大スロープ強度との間で時間及び強度において著しい差が存在することがある。スロープ立ち上がり時間は、曲線のピーク（最大）強度とスロープ開始との間の差として定義されてもよい。しかしながら、ここで例示されるように、最大スロープ強度とスロープ開始との間の差として定義されたスロープ立ち上がり時間は、スロープ立ち上がり時間の更に関連する定義を与える。

図５Ａ〜５Ｆは、蛍光コントラスト剤のウォッシュアウトを分析する、本明細書で開示されるアプローチを例示する３つの例を示す。強度曲線は、図４にあるのと同一である。図５Ｂ、５Ｄ、及び５Ｆはそれぞれ、図５Ａ、５Ｃ、及び５Ｅの拡大図であり、そこでは、ＩＣＧがウォッシュアウトされる。左へのグラフでは、最大強度は、図５Ａにおいて星形によって示されており、図５Ｃ及び５Ｅにおいて正方形によって示されている。ウォッシュアウト部分の拡大図は、右へのグラフにおいて示される。ウォッシュアウトデータが灌流スロープと同一の方式において分析されており、全ての可能性のあるウォッシュアウトスロープが計算されている。灌流スロープの上記例示された判定と同様に、最高頻度を有するウォッシュアウトスロープを選択するために、ウォッシュアウトスロープがヒストグラム（図示せず）内でビン分割及び分類されてもよい。ウォッシュアウト開始は典型的には、曲線の最大強度の後である。この例では、ウォッシュアウト開始は、最大曲線強度の周りの最大スロープ強度に対称であるとして定義される。ウォッシュアウト終了は、この例では、最大スロープ強度の上記例示された判定と同一の方式において、すなわち、強度がウォッシュアウトスロープの標準偏差の予め定義された定数倍だけウォッシュアウトスロープとは異なるときに判定される。

図６Ａ〜６Ｄは、現在開示されている分析アプローチのロバスト性を例示する、ＩＣＧを使用した２つの追加の蛍光測定値の分析を示す。図６Ａにおける１つ目は、強度データ、スロープ開始、計算された灌流スロープ（点線）、最大スロープ強度、及び最大曲線強度を示す。右へのグラフは、ビン分割された灌流スロープデータを有するヒストグラムを示す。強度データは、灌流スロープの後に多くの局所的変動を有し、強度において明確な減少がない、本明細書で開示される他の強度曲線よりも安定していないように見える。ＩＣＧ分子のウォッシュアウトが存在するが、そこで示されるデータは、その部分を含まない。図６Ａ及び６Ｂは、本明細書で開示される例示されるアプローチが、灌流スロープ及びそれから導出された他の灌流パラメータの自動且つリアルタイムな判定のために使用することができる非常にロバストな手順であることを例示する。図６Ａはまた、最大スロープ強度の時点と最大曲線強度との間の大きな差を示す。最大スロープ強度から導出されたスロープ立ち上がり時間は、ＩＣＧ急速静注の通過を特徴付ける更に大きく関連するパラメータであるように見える。

図６Ｃにおける２つ目も、不安定な強度データを示し、全ての計算された灌流スロープは、図６Ｄにおける対応するヒストグラムに見られるように大きな間隔にわたって広がる。しかしながら、最高頻度を有するヒストグラムビンを選択することによって、関連し、且つ正確な灌流スロープパラメータは、それにも関わらず、現在開示されているアプローチのロバスト性の別の例を提供する、データから抽出されてもよい。

図７は、内臓手術の間に取得されたビデオシーケンスからの出力ビデオフレームを示す。右上角は、ＩＣＧ急速静注の通過の間に取得された手術からの生の映像（すなわち、１つのフレーム）を示す。左上角は、画像処理の後の同一のビデオフレームを示し、組織灌流がここで更に明確にみられる。図において指し示されるように、ビデオフレームにおける４つの対象の領域（１、２、３、４）が示される。下のグラフは、正規化された強度に対する時間（秒）に応じてプロットされた４つの対象の領域の平均画素強度を示す。灌流スロープは、４つのＲＯＩ（１、２、３、４）に対して計算され、グラフにおいて直線として示される。

２つの上位ビデオフレームのみを見るとき、外科医が、ＲＯＩ１、２、及び３の全てが均等に且つ適切に灌流するかどうか、例えば、領域１、２、及び３が吻合を判別するように均等に適合されるかどうかを識別することが不可能である。これはまた、〜７０秒後に下のグラフにおいて見られ、ＲＯＩ１、２、及び３の画素強度が類似である。しかしながら、異なるＲＯＩの灌流スロープを判定する、本明細書で開示されるアプローチを適用することによって、客観的な灌流測定値を外科医に即時に提供することができる。図７における例では、それは、計算された灌流スロープから見られ、ＲＯＩ１及びＲＯＩ２と比較して、ＲＯＩ３における灌流が減少している。この情報は、外科医に、客観的な灌流パラメータを提供し、これに基づいて手術の決定がなされ、それによって、最終的に、手術の結果が成功する可能性を高める。

図８Ａは、患者の内臓の切除の前に取得された標準ビデオシーケンスからの静止画像を示す。画像は、小腸（下の部分）及び結腸（上の部分）を示す。それは、まさに切除されることになる結腸であるが、画像分析に小腸を含めることによって、場合によっては先入観のない、後の灌流測定値との比較のために使用されることになる患者の灌流の追加の高灌流参照測定値を提供することが可能である。

図８Ｂは、図８Ａにあるのと実質的に同一であるが、後に取得された、すなわち、蛍光コントラスト剤（ＩＣＧ）の急速静注が患者に注入された後に取得された、胃腸管の小区分の蛍光画像を示す。画像分析のために使用されることになる画像における３つのＲＯＩ、結腸に位置する左上の青いボックス、小腸に位置する下の赤いボックス（高灌流参照）、及び血液灌流が実質的にない画像における参照位置に位置する右上のボックス（無／低灌流参照）が示される。

図９Ａは、図８ＢのＲＯＩ内の結果として生じる強度曲線、並びに本明細書で開示されるアプローチに従って計算された灌流スロープ、すなわち、切除の前の結腸及び小腸の灌流スロープを示す。強度曲線が全く異なって見えるが、結腸及び小腸についての計算された灌流スロープは、結腸の灌流スロープよりも急な小腸の灌流スロープ（より高いレベルの灌流）と比較可能である。これはまた、図９Ｂにおいて要約され、そこでは、小腸（左）及び結腸（右）の灌流スロープは、小腸の灌流スロープに対して正規化されている。

図１０Ａは、図８Ａにあるのと実質的に同一であるが、内臓の切除の後であるが吻合の前に取得された、胃腸管の小区分の標準画像を示す。これは、手術の極めて重要な部分であり、そこでは、外科医は、切除の後に放置された内臓の２つの端部の灌流が吻合に対して適切であるかどうか、又は内臓のより多くが、吻合が最適な灌流を有する領域において生じることを保証するように切除されるべきかどうかを評価する必要があり、最終的に、結果が成功する可能性を高める。したがって、外科医は、切除の周りの内臓の様々な領域の灌流の測定値を取得することに関心がある。小腸は、画像の底部においてマーク付けされ、切除された内臓（結腸）は、画像の最上部においてマーク付けされる。

図１０Ｂは、ＩＣＧの急速静注が注入された後の、図１０Ａにおける画像に対応する蛍光画像である。画像における５つのＲＯＩが示され、１つ（赤）は、高灌流参照として小腸の上にあり、１つ（黒）は、実質的に血液灌流がない（無／低灌流参照）画像における参照位置に位置し、３つ（青、緑、及び黄）は、切除された内臓（結腸）の上にある。

図１１Ａは、図１０Ａ及び１０Ｂにおいて例示された測定からの結果として生じる強度曲線を示す。赤いＲＯＩは、最も急な灌流スロープを与える小腸、及び最低灌流スロープを元々与える黒い参照ＲＯＩに対応する。内臓上に位置していた３つのＲＯＩに対応する青、緑、及び黄のＲＯＩは、図１１Ｂにおいても要約されるように、比較可能な灌流スロープを提供し、小腸（左、赤）の灌流スロープ及び内臓（右への青、緑、及び黄）が小腸の灌流スロープに対して正規化されている。図９Ｂと比較して、顕著な差が存在する。図９Ｂでは、（切除の前）内臓内の灌流は、小腸内の灌流に対して比較可能となっており、切除の後、切除された内臓内の灌流は、小腸よりもはるかに低い。更に、図９Ａ（切除の前）を図１１Ａ（切除の後）と比較するとき、絶対値にある灌流スロープは、更に小腸について、切除の後にはるかに大きい。これは、灌流スロープの絶対値（及び、他の灌流パラメータ）が、図９Ｂ及び１１Ｂにおいても証明されるような相対値よりも重要でないことを示す。すなわち、計算された灌流パラメータを同一のビデオ映像から取得された比較可能な灌流パラメータと比較することができるように、画像分析において１つ又は複数の参照ＲＯＩを有することが重要である。この例では、灌流を判定する、本明細書で開示されるアプローチは、小腸の灌流に対する内臓（結腸）の灌流におけるマーク付けされた降下を検出する。この重要な情報は、吻合の最適な位置を選択するときに外科医をガイドすることができる。

参考文献
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条項
条項１．
被検者から取得されたビデオ画像における解剖学的構造の少なくとも一部内の血行動態を画像処理する（コンピュータにより実行される）方法であって、
−蛍光コントラスト剤が被検者に供給された後に取得された少なくとも１つのビデオシーケンスの画像分析を実行するステップと、
−画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップと、
−上記対象の領域のうちの少なくとも１つを通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を備えた、方法。

条項２．
解剖学的構造は、好ましくは、口腔と、咽頭と、十二指腸、空腸、及び回腸を含む小腸と、食道、噴門、及び幽門を含む胃と、盲腸、結腸、直腸、及び肛門管を含む大腸とを含む、胃腸管である、条項１に記載の方法。

条項３．
被検者から取得されたビデオ画像における（哺乳類の）吻合血行動態（胃腸管を伴う腹腔鏡処置の間の）を画像処理する（コンピュータにより実行される）方法であって、
−少なくとも以下の２つのビデオシーケンス：
ｉ．胃腸管の少なくとも第１の部分を表す第１のビデオ画像、及び
ｉｉ．胃腸管の少なくとも第２の部分を表す第２のビデオ画像であって、胃腸管の第２の部分は、胃腸管の第１の部分とは異なる、第２のビデオ画像
の画像分析を実行するステップであって、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が被検者に供給された後に取得される、ステップと、
−第１のビデオ画像及び第２のビデオ画像の画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップと、
−第１のビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも第１の対象の領域及び第２のビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも第２の対象の領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を備えた、方法。

条項４．
被検者から取得されたビデオ画像における（哺乳類の）吻合血行動態（胃腸管を伴う手術の間の）を画像処理する（コンピュータにより実行される）方法であって、
−以下のビデオシーケンス：
ａ）切除の前に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像、
ｂ）切除の後であるが吻合の前に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像、及び
ｃ）吻合の後に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像
のうちの１つ、２つ、又はそれよりも多くの画像分析を実行するステップであって、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が被験者に供給された後に取得される、ステップと、
−画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップと、
−上記対象の領域のうちの少なくとも１つを通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を備えた、方法。

条項５．
灌流スロープは、スロープ開始からスロープ終了までの上記強度値のスロープによって定義され、スロープ開始は、スロープが予め定義された第１の閾値を上回る時点として定義される、条項１乃至４のいずれかに記載の方法。

条項６．
第１の閾値は、予め定義された因子ｋ、並びにスロープ開始の前の強度値の平均及び標準偏差（ｓｔｄ）によって判定され、スロープ開始は、スロープがｋ×ｓｔｄだけ平均を上回る時点として定義される、条項５に記載の方法。

条項７．
スロープ終了は、スロープ開始の後の時点として定義され、スロープは、予め定義された第２の閾値よりも多く減少する、条項５乃至６のいずれかに記載の方法。

条項８．
灌流スロープは、スロープ開始の後、及びスロープ開始値に基づいて計算された全てのスロープ値をビン分割するパラメータ空間内のヒストグラムから判定され、灌流スロープは、ヒストグラムの最頻値として判定される、条項５乃至７のいずれかに記載の方法。

条項９．
スロープ開始の後に即時に計算されたスロープ値は、後のスロープ値よりもヒストグラム内で大きな重みが割り当てられる、条項５乃至８のいずれかに記載の方法。

条項１０．
上記対象の領域のうちの少なくとも１つを通じた蛍光コントラスト剤の消滅していく流量のウォッシュアウトスロープを判定するステップを更に備えた、条項１乃至９のいずれかに記載の方法。

条項１１．
ウォッシュアウトスロープは、ウォッシュアウト開始からウォッシュアウト終了までの上記強度値のスロープによって定義され、ウォッシュアウト開始は、灌流スロープ終了の後である、条項１０に記載の方法。

条項１２．
ウォッシュアウトスロープは、ウォッシュアウト開始の後の全ての計算されたスロープ値をビン分割するパラメータ空間内のヒストグラムから判定され、ウォッシュアウトスロープは、ヒストグラムの最頻値として判定される、条項１０乃至１１のいずれかに記載の方法。

条項１３．
灌流スロープ終了における強度値として定義された、最大スロープ強度を判定するステップを更に備えた、条項１乃至１２のいずれかに記載の方法。

条項１４．
灌流スロープへの距離が予め定義された制限、例えば、灌流スロープの標準偏差の定数（ｋ_２）倍に基づいた制限を上回る時点における強度値として定義された、最大スロープ強度を判定するステップを更に備えた、条項１乃至１３のいずれかに記載の方法。

条項１５．
最大スロープ強度の時点とスロープ開始との間の差として定義された、スロープ立ち上がり時間を判定するステップを更に備えた、条項１乃至１４のいずれかに記載の方法。

条項１６．
スロープ立ち上がり時間の逆数として定義された、相対的灌流スロープを判定するステップを更に備えた、条項１乃至１５のいずれかに記載の方法。

条項１７．
別個の、好ましくは、被検者特有の対象の領域の極値強度倍の相対的灌流スロープとして定義された、被検者特有相対的灌流スロープを判定するステップを更に備えた、条項１乃至１６のいずれかに記載の方法。

条項１８．
−少なくとも以下の２つのビデオシーケンス：
・胃腸管の少なくとも第１の部分を表す第１のビデオ画像、及び
・胃腸管の少なくとも第２の部分を表す第２のビデオ画像であって、胃腸管の第２の部分は、胃腸管の第１の部分とは異なる、第２のビデオ画像
の画像分析を実行するステップであって、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が被験者に供給された後に取得される、ステップと、
−第１のビデオ画像及び第２のビデオ画像の画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップと、
−第１のビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも第１の対象の領域及び第２のビデオシーケンスにおいて選択された少なくとも第２の対象の領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を更に備えた、条項３乃至１７のいずれかに記載の方法。

条項１９．
−以下のビデオシーケンス：
・切除の前に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像、
・切除の後であるが吻合の前に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像、及び
・吻合の後に取得された胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像
のうちの２つ以上の画像分析を実行するステップであって、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が被験者に供給された後に取得される、ステップと、
−画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップであって、上記対象の領域の少なくとも第１の対象の領域は、上記２つ以上のビデオシーケンスにおいて同一の領域である、ステップと、
−上記２つ以上のビデオシーケンスに基づいて、少なくとも第１の対象の領域を通じた蛍光コントラスト剤の流量の灌流スロープを判定するステップと
を更に備えた、条項３乃至１７のいずれかに記載の方法。

条項２０．
上記２つ以上のビデオシーケンスに基づいて、以下のパラメータ、ウォッシュアウトスロープ、最大スロープ強度、相対的灌流スロープ、及び被検者特有相対的灌流スロープのうちの１つ又は複数を判定するステップを更に備えた、条項１８乃至１９のいずれかに記載の方法。

条項２１．
上記少なくとも２つのビデオシーケンスから判定されたスロープパラメータに基づいて、上記対象の領域のうちの少なくとも１つ内の灌流についての定量的データを計算するステップを更に備えた、条項１８乃至２０のいずれかに記載の方法。

条項２２．
上記ビデオ画像のうちの少なくとも１つにおける１つ又は複数の対象の領域を選択するステップを更に備え、上記対象の領域の少なくとも第１の対象の領域は、胃腸管の小区分に対応する、条項１乃至２１のいずれかに記載の方法。

条項２３．
上記ビデオ画像における胃腸管の少なくとも一部の移動を追跡し、少なくとも上記第１の対象の領域が上記ビデオ画像における胃腸管の同一の小区分に対応するように上記移動を相関付けるステップを更に備えた、条項１乃至２２のいずれかに記載の方法。

条項２４．
ビデオ画像は、腹腔鏡手術の前、間、及び／又は後に取得される、条項１乃至２３のいずれかに記載の方法。

条項２５．
胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像から、手術の間など、胃腸管の上記少なくとも一部の移動／動きを画像処理する（コンピュータにより実行される）方法であって、
−上記ビデオ画像のうちの少なくとも１つにおける１つ又は複数の対象の領域を選択するステップであって、上記対象の領域の少なくとも第１の対象の領域は、胃腸管の小区分に対応する、ステップと、
−上記ビデオ画像における胃腸管の移動を追跡するステップと、
−少なくとも上記第１の対象の領域が上記ビデオ画像における胃腸管の同一の小区分に対応するように上記移動を相関付けるステップと
を備えた、方法。

条項２６．
移動追跡は、フリー画像追跡によって規定される、条項２３乃至２５のいずれかに記載の方法。

条項２７．
移動追跡は、ビデオ画像における、好ましくは、対象の領域のうちの少なくとも１つに隣接し、又はそれを囲む領域内の１つ又は複数の認識可能な特徴の分類器を判定するステップを含む、分類器ベース追跡の形式にあるフリー画像追跡によって規定される、条項２３乃至２５のいずれかに記載の方法。

条項２８．
移動追跡は、色ベース追跡の形式にあるフリー画像追跡によって規定される、条項２３乃至２５のいずれかに記載の方法。

条項２９．
移動追跡は、胃腸管に適用された１つ又は複数の色マーカの色追跡に基づいている、条項２８に記載の方法。

条項３０．
移動追跡は、ビデオ画像における画素のＢｏｏｌｅａｎマップを取得するように色フィルタリングし、閾値化するステップを含む、条項２８乃至２９のいずれかに記載の方法。

条項３１．
Ｂｏｏｌｅａｎマップを改善するようにノイズフィルタリングするステップを更に備えた、条項３０に記載の方法。

条項３２．
移動追跡は、客体ベース追跡によって規定される、条項２３乃至２５のいずれかに記載の方法。

条項３３．
移動追跡は、胃腸管に付随する１つ又は複数の予め定義された客体の移動を追跡することによって規定される、条項３２に記載の方法。

条項３４．
ビデオシーケンス（複数可）は、胃腸管の外部組織の部分など、胃腸壁の一部など、胃腸管の外側部分を表す、条項１乃至３３のいずれかに記載の方法。

条項３５．
上記対象の領域のうちの少なくとも１つは、胃腸管の外側部分の区分をカバーする、条項１乃至３４のいずれかに記載の方法。

条項３６．
上記対象の領域のうちの少なくとも１つは、胃腸管ではない区分をカバーする、条項１乃至３５のいずれかに記載の方法。

条項３７．
蛍光コントラスト剤は、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）及び蛍光色素のグループから選択される、条項１乃至３６のいずれかに記載の方法。

条項３８．
ビデオシーケンスは、自然光若しくは赤外線光、又はそれらの組み合わせを使用して取得される、条項１乃至３７のいずれかに記載の方法。

条項３９．
被検者の解剖学的構造内の血行動態を測定及び／又は評価するシステムであって、
−胃腸管など、上記解剖学的構造の少なくとも一部の外側部分のビデオ画像を取得する撮像デバイスと、
−条項１乃至３７のいずれかに記載の方法を実行するように構成された画像処理デバイスと
を備えた、システム。

条項４０．
被検者の解剖学的構造内の血行動態を測定及び／又は評価するシステムであって、命令を記憶した非一時的コンピュータ可読記憶装置を備え、命令は、プロセッサによって実行されるとき、条項１乃至３７のいずれかに記載の方法を実行する、システム。

条項４１．
プロセッサ及びメモリを備え、条項１乃至３７のいずれかに記載の被検者の解剖学的構造内の血行動態を測定及び／又は評価する方法を実行するように適合されたｅｌｅｃｔｒｏａｔ ｌｅａｓｔｎｉｃ医療デバイス。

条項４２．
コンピューティングデバイス又はシステムによって実行されるとき、コンピューティングデバイス又はシステムに、条項１乃至３７のいずれかに記載の被検者の解剖学的構造内の血行動態を測定及び／又は評価させる命令を有するコンピュータプログラム。

Claims (24)

1. 被検者から取得されたビデオ画像における胃腸管の少なくとも一部内の血行動態を画像処理するコンピュータにより実行される方法であって、
   −蛍光コントラスト剤が前記被検者に供給された後に取得された少なくとも１つのビデオシーケンスの画像分析を実行するステップと、
   −前記画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップと、
   −前記対象の領域のうちの少なくとも第１の対象の領域を通じた前記蛍光コントラスト剤の流量の少なくとも第１の灌流スロープを判定するステップと
   を備えた、方法。
2. 前記灌流スロープは、スロープ開始からスロープ終了までの前記強度値の前記スロープによって定義され、スロープ開始は、前記スロープが予め定義された第１の閾値を上回る時点として定義される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の閾値は、予め定義された因子ｋ、並びにスロープ開始の前の強度値の平均及び標準偏差（ｓｔｄ）によって判定され、スロープ開始は、前記スロープがｋ×ｓｔｄだけ平均を上回る時点として定義される、請求項２に記載の方法。
4. 前記灌流スロープは、スロープ開始の後に計算された全てのスロープ値をビン分割するパラメータ空間内のヒストグラムから判定され、前記灌流スロープは、前記ヒストグラムの最頻値として判定される、請求項２乃至３のいずれかに記載の方法。
5. スロープ開始の後に即時に計算されたスロープ値は、後のスロープ値よりも前記ヒストグラム内で大きな重みが割り当てられる、請求項２乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記対象の領域のうちの少なくとも１つを通じた前記蛍光コントラスト剤の消滅していく流量のウォッシュアウトスロープを判定するステップを更に備え、前記ウォッシュアウトスロープは、ウォッシュアウト開始からウォッシュアウト終了までの前記強度値の前記スロープによって定義され、ウォッシュアウト開始は、灌流スロープ終了の後であり、前記ウォッシュアウトスロープは、ウォッシュアウト開始の後の全ての計算されたスロープ値をビン分割するパラメータ空間内のヒストグラムから判定され、前記ウォッシュアウトスロープは、前記ヒストグラムの最頻値として判定される、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 前記灌流スロープへの距離が予め定義された制限、例えば、前記灌流スロープの標準偏差の定数（ｋ_２）倍に基づいた制限を上回る時点における強度値として定義された、最大スロープ強度を判定するステップを更に備えた、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. １）最大スロープ強度の時点とスロープ開始との間の差として定義された、スロープ立ち上がり時間を判定するステップと、２）前記スロープ立ち上がり時間の逆数として定義された、相対的灌流スロープを判定するステップと、を更に備えた、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 別個の、好ましくは、被検者特有の対象の領域の極値強度倍の相対的灌流スロープとして定義された、被検者特有相対的灌流スロープを判定するステップを更に備えた、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 以下のパラメータ、少なくとも前記対象の領域の少なくとも第２の対象の領域を通じた前記蛍光コントラスト剤の前記流量の、灌流スロープ、ウォッシュアウトスロープ、最大スロープ強度、相対的灌流スロープ、及び被検者特有相対的灌流スロープのうちの少なくとも２つ目を判定するステップを更に備えた、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
11. 前記異なる部分はそれぞれ、結腸及び小腸である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記胃腸管の前記異なる部分のうちの１つの前記灌流は、前記異なる部分のうちの少なくとも１つの他の前記灌流と比較することによって査定される、請求項１０乃至１１のいずれかに記載の方法。
13. −以下のビデオシーケンス：
    ・切除の前に取得された前記胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像、
    ・切除の後であるが吻合の前に取得された前記胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像、及び
    ・吻合の後に取得された前記胃腸管の少なくとも一部を表すビデオ画像
    のうちの２つ以上の画像分析を実行するステップであって、各々のビデオシーケンスは、蛍光コントラスト剤が前記被験者に供給された後に取得される、ステップと、
    −前記画像分析に基づいて、１つ又は複数の対象の領域内の強度値を計算するステップであって、前記対象の領域の少なくとも第１の対象の領域は、前記２つ以上のビデオシーケンスにおける同一の領域である、ステップと、
    −前記２つ以上のビデオシーケンスに基づいて、少なくとも前記第１の対象の領域を通じた前記蛍光コントラスト剤の前記流量の前記灌流スロープを判定するステップと
    を更に備えた、請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
14. １）前記２つ以上のビデオシーケンスに基づいて、以下のパラメータ、前記ウォッシュアウトスロープ、前記最大スロープ強度、前記相対的灌流スロープ、及び前記被検者特有相対的灌流スロープのうちの１つ又は複数を判定するステップと、２）前記少なくとも２つのビデオシーケンスから判定されたスロープパラメータに基づいて、前記対象の領域のうちの少なくとも１つ内の前記灌流についての定量的データを計算するステップと、を更に備えた、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ビデオ画像における前記胃腸管の少なくとも一部の移動を追跡し、少なくとも前記第１の対象の領域が前記ビデオ画像における前記胃腸管の同一の小区分に対応するように前記移動を相関付けるステップを更に備えた、請求項１乃至１４のいずれかに記載の方法。
16. 移動追跡は、前記ビデオ画像における、好ましくは、前記対象の領域のうちの少なくとも１つに隣接し、又はそれを囲む領域内の１つ又は複数の認識可能な特徴の分類器を判定するステップを含む、分類器ベース追跡の形式にあるフリー画像追跡によって規定される、請求項１５に記載の方法。
17. 移動追跡は、１）前記胃腸管に適用された１つ若しくは複数の色マーカの色追跡すること、又は２）前記ビデオ画像における画素のＢｏｏｌｅａｎマップを取得するように色フィルタリングし、閾値化することに基づいた、色ベース追跡の形式にあるフリー画像追跡によって規定される、請求項１５に記載の方法。
18. 移動追跡は、前記胃腸管に付随する１つ又は複数の予め定義された客体の移動を追跡することに基づいた、客体ベース追跡によって規定される、請求項１５に記載の方法。
19. 前記胃腸管の前記一部は、口腔と、咽頭と、十二指腸、空腸、及び回腸を含む小腸と、食道、噴門、及び幽門を含む胃と、盲腸、結腸、直腸、及び肛門管を含む大腸と、のグループから選択される、請求項１乃至１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記ビデオシーケンスは、自然光若しくは赤外線光、又はそれらの組み合わせを使用して取得される、請求項１乃至１９のいずれかに記載の方法。
21. 被検者の胃腸管の少なくとも一部内の血行動態を測定及び／又は評価するシステムであって、
    −前記胃腸管の前記一部の外側部分のビデオ画像を取得する撮像デバイスと、
    −請求項１乃至２０のいずれかに記載の方法を実行するように構成された画像処理デバイスと
    を備えた、システム。
22. 被検者の胃腸管の少なくとも一部内の血行動態を測定及び／又は評価するシステムであって、命令を記憶した非一時的コンピュータ可読記憶装置を備え、前記命令は、プロセッサによって実行されるとき、請求項１乃至２０のいずれかに記載の方法を実行する、システム。
23. プロセッサ及びメモリを備え、請求項１乃至２０のいずれかに記載の被検者の胃腸管の少なくとも一部内の血行動態を測定及び／又は評価する方法を実行するように適合された電子医療デバイス。
24. コンピューティングデバイス又はシステムによって実行されるとき、前記コンピューティングデバイス又はシステムに、請求項１乃至２０のいずれかに記載の被検者の胃腸管の少なくとも一部内の血行動態を測定及び／又は評価させる命令を有するコンピュータプログラム。

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