JP5886019B2

JP5886019B2 - 第一のデータセットを第二のデータセットと同期させる方法、処理ユニット及び、システム

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Publication number: JP5886019B2
Application number: JP2011272925A
Authority: JP
Inventors: レジ・ヴャイヤン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: US8879808B2; JP2012130680A; FR2968923B1; US20120170825A1; CN102525520A; FR2968923A1

Description

本発明は、医用撮像の分野に関する。本発明はさらに具体的には、患者に施される手順時に医師によって用いられるデータ、特に画像の処理に関わる。

冠動脈疾患の診断及び治療のために、血管の形態が解析される。

この目的のために、医師は医用イメージング・システムに支援されながら患者の血管系の内部に外科器具を誘導して配置する。

上述の医用イメージング・システムは、患者の血管系及び外科器具を表わす二次元画像（２Ｄ）の取得、処理及び実時間視覚化を可能にする。これらの画像を用いて、医師は血管系の内部に機器を誘導することができる。

診断のために、狭窄（血管の異常な狭隘化）のような欠陥を検出しなければならない。

このことを行なうために、医師に対し、造影剤を注入した患者における関心領域の放射線画像、又は血管内センサによって与えられる放射線画像若しくは該センサから導かれる他のデータを提供することができる。

かかるデータは、センサを誘導するのを支援するために医師が血管の内面の像又は詳細な情報ばかりでなく全体像を得ることができるように、同時に提供されると有利である。

すると、これら二つの形式のデータ内容すなわち医用イメージング・システムによって与えられるデータ内容及び血管内センサによって与えられるデータ内容を同期させるという問題が生ずる。

これら異なるデータ内容は実効的には、取得速度の異なる二つの別個のイメージング・システムから導かれている。

本発明は、別々のイメージング・システムによって与えられる医療データを同期させることを可能にする。

第一の観点によれば、本発明は、第一のデータ系列を第二のデータ系列と同期させる侵襲型撮像の方法に関し、データは患者の関心領域を表わし、別々の医用システムによって取得されており、データはさらに、関心領域についての二つの異なる形式の情報に対応しており、この方法は、患者の生理学的活動を表わす二つの信号に関して異なるデータを整列させるステップを含んでおり、信号は、データの取得と共通の時間尺度において医用システムによって記録されている。

本発明の第一の観点による方法の他の特徴は以下の通りである。
・データ系列は、患者の関心領域を視覚化することのできる画像系列である。
・整列ステップは、信号同士の間での時間差を決定するために生理学的活動を表わす信号を同期させることから成っている。
・生理学的活動を表わす信号の同期は、各々のデータ集合に対応する患者の生理学的活動を表わす信号同士を相関付けすることから成っており、信号同士の間での時間差は最大相関に対応する。
・整列ステップはさらに、決定された時間差を、他方からずれているデータ集合の取得時刻に適用することから成っている。
・患者の生理学的活動を表わす信号は、患者の心運動又は呼吸運動である。
・患者の生理学的活動を表わす信号は、医用システムの一方又は他方の外部の発生源によって発生される非周期的外部信号によって部分的に又は完全に変調される。
・第一のデータ集合は血管内画像センサによって行なわれる取得から導かれ、第二のデータ集合はＸ線医用イメージング・システムによって行なわれる取得から導かれ、このデータは画像である。
・この方法は、異なるシステムからのデータ集合であって互いに対して整列しているデータ集合を表示するステップを含んでいる。
・この方法は、第一の医用システムによって第一のデータ集合及び患者の生理学的活動を表わす信号を取得するために第一の共通の時間尺度を用いるステップと、第二の医用システムによって第二のデータ集合及び患者の生理学的活動を表わす信号を取得するために第二の共通の時間尺度を用いるステップとを含んでいる。

第二の観点によれば、本発明は、本発明の第一の観点による方法を具現化するコンピュータ・プログラム及び機械命令に関わる。

第三の観点によれば、本発明は、少なくとも二つの医用イメージング・システムに接続されており、本発明の第一の観点による方法を具現化する手段を含む処理装置に関わる。

本発明の他の特徴及び利点は、説明のためのみであって限定するものではなく添付図面と共に読まれるべき以下の説明からさらに明らかとなろう。
患者の関心領域の画像を取得する二つの医用イメージング・システムを示す図である。患者の関心領域の放射線画像を示す図である。血管内撮像センサによって与えられる画像を示す図である。本発明による同期信号についての画像の同期を示す図である。本発明による方法を用いて互いに対して整列した画像を示す図である。本発明による方法の各ステップを示す図である。本発明による方法の各ステップを示す図である。

図１は、二つの別々の医用システム１０、２０を示す。

第一及び第二のシステム１０、２０は、例えば医用イメージング・システムである。この場合には、第一の医用イメージング・システム１０は、例えば造影剤を注入した患者（図示されていない）の関心領域１１の放射線画像の取得を可能にする。

このイメージング・システム１０は例えば、Ｘ線源と、該線源に対面するように構成された検出器とを含んでおり、線源及び検出器はＣアームを介して接続されている。検出器は、例えばアモルファス・シリコンのトランジスタ／フォトダイオード・アレイの上に設けられたヨウ化セシウム燐光体を含む半導体画像センサであってよい。他の適当な検出器は、ＣＣＤセンサすなわちＸ線をディジタル信号へ直接変換する直接式ディジタル検出器である。

第二の医用イメージング・システム２０は、例えば関心領域の動脈に挿入されるための血管内プローブ２１を含んでいる。このプローブは、画像、又は単に例えば温度のような血管の局所的な特性を取得するのに用いられるセンサを含んでいる。

この観点では、様々な形式のプローブが存在している。典型的には、医師はこのプローブ２１を患者の関心領域まで誘導する。

システム１０、２０は各々、患者の生理学的活動を表わす信号を取得する装置１２、２２を含んでいる。患者の生理学的活動とは、患者の心搏運動又は呼吸運動を意味する。

有利には、患者の生理学的活動を表わす信号を取得する各装置は同じ形式の信号の取得を可能にする。

一方、患者の生理学的活動を表わす信号を取得する各装置は同様に制御される訳ではなく、異なる取得速度を有する。

医用システムは、制御部１３、２３及び記憶部１４、２４をそれぞれ含んでいる。

第一の医用イメージング・システム１０については、制御部１３を用いて、例えばＣアームの位置及び画像取得のための様々なパラメータを制御する。

第二の医用システム２０については、制御部２３を用いて、例えば画像又はデータの取得のための様々なパラメータを制御する。

制御部１３、２３は、命令媒体（図示されていない）、例えばディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ若しくはＵＳＢフラッシュ・ドライブ、又はさらに一般的には任意の着脱自在の記憶媒体から又は網接続を介して処理方法の命令を読み取る読み取り装置（図示されていない）、例えばディスケットク読み取り器、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ読み取り器、又は接続ポートを含み得る。

記憶部１４、２４は、各々のシステム１０、２０によって与えられる取得画像／データの記憶及び患者の生理学的活動を表わす信号の記憶を可能にする。

各々の医用システム１０、２０はさらに、表示部（図示されていない）を含み得る。二つのイメージング・システムに単一のみの表示部を設けてよい。

表示部は、例えばコンピュータ・スクリーン、モニタ、フラット・スクリーン、プラズマ・スクリーン又は他の任意の公知の形式の表示装置である。

最後に、二つの医用システムによって与えられる画像の整列を達成するために、各々のシステム１０、２０から導かれるデータ及び患者の生理学的活動を表わす信号は処理部３０へ送信される。この処理部３０は、例えば少なくとも一つのプロセッサ、少なくとも一つのマイクロコントローラ、少なくとも一つのプログラム可能型論理制御器、少なくとも一つの特定応用向け集積回路、他のプログラム可能型回路、又はワークステーションのようなコンピュータを含む他の装置である。

一変形として、処理部３０は、命令媒体（図示されていない）、例えばディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ若しくはＵＳＢフラッシュ・ドライブ、又は一般的には任意の着脱自在の記憶媒体から又は網接続を介して処理方法の命令を読み取る読み取り装置（図示されていない）、例えばディスケット読み取り器、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ読み取り器又は接続ポートを含み得る。

各々の記憶部１４、２４から処理部３０へ向けた転送は、コンピュータ網、有線接続又は無線接続を介して生じ得る。
《同期方法》
図２は、造影剤を注入した患者の関心領域の画像を示す。この画像では、画像センサ２０１を挿入した血管２００が観察され得る。第一のデータ集合は、この形式の画像系列すなわち患者の関心領域の画像から成っている。

図３は、図２に示すもののような位置において画像センサ２０１によって取得される血管２００の内部の画像を示す。ここでは第二のデータ集合は、この形式の画像系列から成っている。一般的には、画像センサ２０１は、画像でないデータを取得することができる。ここでの目的は、第一の医用イメージング・システムから導かれる画像をセンサ２０１から導かれるデータに一致させることである。

各医用システムから導かれるデータは、それぞれの取得期間にわたり第一及び第二の取得速度又は第一及び第二の時間尺度においてそれぞれ取得され、これらのデータをＡｃｑ₁、Ａｃｑ₂と表わす。ここでは、取得されたデータＡｃｑ１、Ａｃｑ２は可変型であってよく、同様に一次元信号、又は二次元（２Ｄ）データ若しくは三次元（３Ｄ）データの何れであってもよい。取得期間は必ずしも同一でなくてよい。各々の医用システムはまた、１又は複数の生理学的信号を記録し、システムの各々は独立に、生理学的信号（１又は複数）の記録及び取得されたデータを当該システム固有の時間尺度において配置することが可能である。

従って、各々の医用システムについて、データは、生理学的信号の記録と同じ速度又は共通の時間尺度において取得される。

これら二つのデータ集合に結び付けられる生理学的信号の記録区間は、二つのデータ集合の同期が可能になるように重なり合っていなければならない。

所与の医用システムについて、画像／データ内容を患者の生理学的活動を表わす信号の瞬間と整列させることが可能である。

処理部３０は、異なる医用システムから導かれるデータ集合の同期を可能にする。

この目的のために、整列ステップＥ_cにおいて、患者の生理学的活動を表わす信号が一致させられる。

図４は、患者の生理学的活動を表わす二つの信号を示す。信号４０１（上側）は第一の医用システムによって取得される信号であり、信号４０２（下側）は第二の医用システムによって取得される信号である。

この図において、これらの信号は二つの医用イメージング・システムによって取得される画像を表わし、データは画像である。

加えて、画像の取得時刻が次のように示されている。すなわち時刻ｔ₁には第一のアセンブリの画像Ｉ₁ ¹が取得され、時刻ｔ₂には第一のアセンブリの画像Ｉ₂ ¹が取得され、時刻ｔ′₁には第二のアセンブリの画像Ｉ₁ ²が取得され、時刻ｔ′₂には第二のアセンブリの画像Ｉ₂ ²が取得され、時刻ｔ′₃には第二のアセンブリの画像Ｉ₃ ²が取得され、時刻ｔ′₄には第二のアセンブリの画像Ｉ₄ ²が取得される。

用いられる医用システムに依存して、取得は数秒間にわたって生じ、３０秒間を超える場合もある。

患者の生理学的活動を表わす信号は、同じ発生源から導かれていても同じ原点を有しないことが認められる。

取得は同時に開始しておらず、すなわち一方ではｔ＝０に開始し、他方ではｔ′＝０に開始している。

従って、これら二つの取得の間には時間差Δｔが存在しており、この時間差を決定して、相異なる取得時刻について同一の原点を得なければならない。

従って、整列ステップは、各々の医用システムによって与えられる患者の生理学的活動を表わす信号を同期させることから成っている。

これらの信号を同期させるために、相関付けによって二つの信号の間のあらゆる時間差Δｔの決定から開始することが可能である。

一旦、同期したら、各々のデータ内容は患者の生理学的活動を記述する信号と共通の時間尺度に配置され得るので、データ内容を整列させることが可能である。

患者の生理学的活動の同期は、全てのデータについて単一のみの時間参照を得ることを可能にする。

画像データについては、上述の画像の互いに対する整列は、血管内画像センサの位置をこの位置の血管の画像に関係付けることを可能にする。

既に述べたように、温度のようなデータ内容を血管内センサの精密な位置と関係付けることも可能である。

従って、整列済みのデータ内容が同時に表示されるので、医師に対して二つのデータ内容が同時に提供される。

図５は、患者の生理学的活動を表わす信号（ここでは第二の医用イメージング・システムによって取得される信号）と整列した二つのデータ集合から導かれる画像を示す。

表示Ａｆｆのために、関心領域の画像を第一の線に表示し、患者の生理学的活動を表わす信号を第二の線に表示し、血管の内面の画像を第三の線に表示するように構成する。

この態様で、患者の生理学的活動を表わす信号に対応する同期信号が全ての画像についての時間参照として作用する。

データの整列のために、患者の生理学的活動を表わす信号を外部発生源から導かれる非周期信号によって変調することが可能である。生理学的信号の各々の取得について同じ非周期信号を用いる。

非周期性は、異なるイメージング・システムによって与えられる信号同士の間のあらゆる時間差を決定するための信号同士の間の相関付けを容易にする。

以上の方法はさらに多数の医用システムに適用されることができ、この場合には多数の同期が可能である。
《コンピュータ・プログラム》
以上に述べた方法は有利には、上述の方法を実行する機械命令を含むコンピュータ・プログラムの形態として具現化され得る。

１０、２０：医用システム
１１：関心領域
１２、２２：信号を取得する装置
１３、２３：制御部
１４、２４：記憶部
２１：血管内プローブ
３０：処理部
２００：血管
２０１：画像センサ
３００：血管内撮像センサによって与えられる画像
４０１：第一の医用システムによって取得される信号
４０２：第二の医用システムによって取得される信号
Ｉ₁ ¹、Ｉ₂ ¹：第一のアセンブリの画像
Ａｃｑ₁、Ａｃｑ₂：取得データ
Ｅ_c：整列ステップ
Ａｆｆ．：表示ステップ
Ｅ_c1：信号同士の間での時間差を決定するために生理学的活動を表わす信号を同期させる
Ｅ_C2：決定された時間差をデータ集合の取得時刻に適用する

Claims

侵襲型撮像において、第一のデータセットを第二のデータセットと同期させる方法であって、前記第一及び第二のデータセットは患者の関心領域を表わし、別々の医用システムにより取得されており、前記関心領域についての二つの異なる形式の情報に対応しており、当該方法は、
第一及び第二の信号に基づいて同期信号をコンピュータが生成するステップと、
前記同期信号により前記第一及び第二のデータセットを前記コンピュータが整列させる整列ステップ（Ｅc）とを備えており、
前記第一及び第二の信号は、前記別の医用システムの各々に備わる第一及び第二の装置の各々で測定された前記患者の生理学的活動を表し、
前記第一の信号の取得速度は、前記第二の信号の取得速度とは異なり、
前記第一及び第二の信号は、データ取得に用いられたものと共通の時間尺度において前記別々の医用システムの前記第一及び第二の装置により記録され、
前記第一及び第二の信号は、
前記第一及び第二の信号の異なる取得速度を反映する前記第一及び第二の信号間の時間差を決定し、
該時間差から、前記共通の時間尺度上に前記第一及び第二の信号の原点を配置することにより同期が行われ、
前記同期信号の前記原点は、前記共通の時間尺度上で、前記第一及び第二のデータセットの時間参照として使用され、
前記同期信号は、前記別の医用システムの外部の発生源により発生される外部非周期信号により部分的に又は完全に変調される、方法。
前記第一及び第二のデータセットは、前記患者の前記関心領域を視覚化することのできる画像系列である、請求項１に記載の同期方法。
前記整列ステップ（Ｅc）は、前記信号同士の間での時間差を決定するために前記生理学的活動を表わす信号を同期させること（Ｅc1）から成っている、請求項１又は請求項２に記載の方法。
前記整列ステップ（Ｅc）は、前記決定された時間差を、他方からずれている前記第一又は第二のデータセットの取得時刻に適用すること（ＥＣ２）からさらに成っている、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の方法。
前記患者の生理学的活動を表わす前記信号は、前記患者の心運動又は呼吸運動である、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の方法。
前記第一のデータセットは血管内画像センサによる取得から導かれ、前記第二のデータセットはＸ線医用イメージング・システムによる取得から導かれ、前記第一及び第二のデータセットは画像である、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の方法。
前記別々の医用システムの内の第一の医用システムにより取得される前記第一のデータセット及び前記患者の生理学的活動を表わす前記第一の信号を第一の共通の時間尺度で前記第一の医用システム及び前記第一の装置が取得するステップ（Ａｃｑ１）と、
前記別々の医用システムの内の第二の医用システムにより取得される前記第二のデータセット及び前記患者の生理学的活動を表わす前記第二の信号を第二の共通の時間尺度で前記第二の医用システム及び前記第二の装置が取得するステップ（Ａｃｑ２）とを含んでいる請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の方法。
少なくとも２つの医用システムに接続する処理ユニットであって、
第一及び第二の信号に基づいて同期信号をコンピュータが生成し、
前記同期信号により第一及び第二のデータセットを前記コンピュータが整列させるように構成されており、
前記第一及び第二の信号は、前記別の医用システムの各々に備わる第一及び第二の装置の各々で測定された前記患者の生理学的活動を表し、
前記第一の信号の取得速度は、前記第二の信号の取得速度とは異なり、
前記第一及び第二の信号は、データ取得に用いられたものと共通の時間尺度において前記別々の医用システムの前記第一及び第二の装置により記録され、
前記第一及び第二の信号は、
前記第一及び第二の信号の異なる取得速度を反映する前記第一及び第二の信号間の時間差を決定し、
該時間差から、前記共通の時間尺度上に前記第一及び第二の信号の原点を配置することにより同期が行われ、
前記同期信号の前記原点は、前記共通の時間尺度上で、前記第一及び第二のデータセットの時間参照として使用され、
前記同期信号は、前記別の医用システムの外部の発生源により発生される外部非周期信号により部分的に又は完全に変調される、処理ユニット。
前記第一及び第二のデータセットは、前記患者の前記関心領域を視覚化することのできる画像系列である、請求項８に記載の処理ユニット。
前記患者の生理学的活動を表わす前記信号は、前記患者の心運動又は呼吸運動であり、
前記第一のデータセットは血管内画像センサによる取得から導かれ、前記第二のデータセットはＸ線医用イメージング・システムによる取得から導かれ、前記第一及び第二のデータセットは画像である、請求項８または９に記載の処理ユニット。
前記別々の医用システムの内の第一の医用システムにより取得される前記第一のデータセット及び前記患者の生理学的活動を表わす前記第一の信号を第一の共通の時間尺度で前記第一の医用システム及び前記第一の装置が取得し（Ａｃｑ１）、
前記別々の医用システムの内の第二の医用システムにより取得される前記第二のデータセット及び前記患者の生理学的活動を表わす前記第二の信号を第二の共通の時間尺度で前記第二の医用システム及び前記第二の装置が取得する（Ａｃｑ２）ように構成される請求項８〜請求項１０の何れか１項に記載の処理ユニット。
前記第一のデータセットを収集するように構成された第一の医用システムと、
前記第一の信号を収集するように構成された前記第一の装置と、
前記第二のデータセットを収集するように構成された第二の医用システムと、
前記第二の信号を収集するように構成された前記第二の装置と、
請求項８〜請求項１１の何れか１項に記載の処理ユニットと、
を備えるシステム。