JP6196309B2 - 弁を通る動くオブジェクトへの逆流フローを評価するデータを提供する方法と装置 - Google Patents
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Description
クラス AI(大動脈弁閉鎖不全症)の重症度
0 弁閉鎖不全無
1 僅かな弁閉鎖不全
2 中程度の弁閉鎖不全;治療は必要
3 深刻な弁閉鎖不全;早急な治療が必要
4 致命的弁閉鎖不全
1)血液と造影剤の流れまたはこれらのミキシングが不十分である影響が、時間−強度曲線にエラーをもたらす可能性があること、
2)観察対象である左心室領域の断面が円形であると言う幾何学的な仮定。
これらの限界の他に、以下のものも、存在する:
3)以前のセッションからの若干の濃度の造影剤流体が脈管系に存在する可能性があるという事実には、何の注意も払われていないので、これが、分析に影響してしまうこと、
4)使用された画像処理プロトコルによるピクセル強度の変動によって生じた時間−濃度曲線に対する負の影響は、考慮されていないこと、
5)呼吸運動または患者の動きに対しては、何の補正もされていないこと。
a)前記画像において観察対象の前記オブジェクトを特定するステップと、
b)使用される画像処理プロトコルおよび/または動きおよび/またはバックグラウンドによるピクセル強度の変動を補償するために前記画像を増補(augment)するステップと、
c)前記増補された画像を時間−分析して、時間−濃度曲線(単数または複数)を得るステップであって、前記時間−濃度曲線が、ピクセル輝度の時間−変化を表す、ステップと、
d)当該時間−濃度曲線(単数または複数)に関連する複数のパラメータを決定するステップと、
e)当該パラメータに重み付けを行い前記逆流フローの指標を提供するステップとを、
を備える方法により、この目的を達成する。
ステップ1.観察対象のオブジェクトの輪郭検出
この分析のために、左心室6に属するエリアが、計算される。このエリアは、例えば、図2の輪郭106のような大動脈基部を含む左心室全体、または左心室の中のサブ領域(例えば、図3bの輪郭107のような左心室流出路)とすることができる。この入力輪郭106、107は、例えば、非特許文献9に教示されるアルゴリズムによって、自動的に検出させることも、ユーザによって手動で設定させることも可能である。この輪郭は、好ましくは弛緩期の心室(図2)を示すフレーム内で、計算されるべきである。
この方法は、例えば、心臓弁小葉7のすぐ後にある大動脈8の開始点で、通常、ある程度の量の造影剤が通過する画像内の何れかに存在する制御エリアを使用することができる。これは、結果として、図3aまたは図3bにおいて参照番号108で示されるような輪郭になり得る。この参照を比較しかつ使用して、左心室内で測定された造影剤の強度をスケール変換することが出来る。これは、ここでも、ステップ1で記載したY. jian(非特許文献9)によるアルゴリズムと同じものによって自動的に検出させる、またはユーザによって指示させることができる。
時間−濃度曲線は、画像(特に、潅流画像)のシーケンスのピクセル明るさの時間変化を表す。正確な定量化のために、これらの曲線(本明細書では吸光度(densiometry)曲線とも呼ばれる)は、図12に示されるように、心室エリア(ステップ1)および参照エリア(ステップ2)の両方に対して作成されるであろう。
AI(大動脈弁閉鎖不全症)分析を実行するために、図2の左心室6に属するエリアは、画像を取得する間位置を安定させておくのが良い。呼吸動作、患者の動き、そして心臓の収縮の全てが、画像の取得時に左心室および大動脈が動いてしまう原因となる。動きの補正は、大動脈8内に存在する静的ランドマーク(例えば、大動脈心臓弁小葉7周辺に挿入されたステント)に対してなされるであろう。
時間−濃度曲線の作成を開始することが可能となる前に、この画像は前処理させることができる。どの画像生成機器も、使用可能なある量の設定/プロトコルを有する。この画像を得るために使用された画像生成機器に応じて、プロトコル強度補正を、この画像内に存在させることが出来る。
例えば、X線画像が使用されるときには、いくつかの画像処理プロトコルは、特定のフレームには造影剤が存在するという事実に応答して、この画像のピクセル強度を変化させることが出来る。造影剤が投与されると、それは、画像において黒い領域として出現する。これに応答して、この画像のピクセル強度は、この造影剤を補償するように変化することができる。これらの強度が変化するので、造影剤領域では、より多くの詳細を見ることが出来る。しかしながら、この造影剤領域に属さないピクセルの強度も、(例えば、バックグラウンド・ピクセルに対して)調整されてしまう。しかしながら、これらのピクセルの要素は、生理的には変化していない。
ピクセル濃度が時間と共に変化することは、造影剤が投与されたことに関係すると仮定しているので、ピクセル強度にプロトコルの調整をすることは、時間−濃度曲線に負の影響を与えかつ誤った定量化をもたらす。
これを調整するために、あらゆるフレームの画像吸光度のヒストグラムが、参照画像の画像吸光度のヒストグラムと比較される。この参照画像には、造影剤の注入が開始される前のフレームが選ばれる。図14から分かるように、プロトコルによるピクセル強度の補正は、このヒストグラムのピークをシフトさせる。この参照ヒストグラムを使用して、あらゆるフレームのピークが、このプロトコルの調整を補償するために、シフトバックされる。次いで、この補正されたフレームは、更なる計算に使用される。
左心室内の空間位置は、心室内の実際の総強度と同様に、大動脈弁閉鎖不全の重症度を評価するために重要であるので、(ステップ2で規定される)左心室において計算される領域は、いくつかの異なる領域に細分割することが可能である。このために、この計算された左心室輪郭106は、ベース入力として使用される。例えば、大動脈基部を含む左心室全体を計算する場合には、この輪郭は、206、306、406および全体領域506によって示される多くの基本的な心室エリア(図3a)に細分割することが出来る。これらの心室エリアは、非特許文献11のような文献に記述される一般的な方法に基づいている。
ステップ301bに記載されているプロトコル補正は、上で計算された
この心室エリアに対する時間−濃度曲線が既に計算されていると、この曲線に補正を適用することができる。介入の間に、造影剤は、複数のセッションの間に患者に入れることが可能である。このため、以前のセッションの(若干の)造影剤が、依然として、患者の脈管系に存在している可能性がある。以前のセッションによる造影剤の絶対量は変化しないが、左心室の容積は変化するので、この画像に存在する造影剤流体の濃度は変化する。この変化は、図15から分かるように、この心室エリアの時間−濃度曲線に見ることができる。
既に存在する造影剤は、この領域の時間−濃度曲線に否定的結果を与える。例えば、この弁閉鎖不全は、実際の場合より重篤であるように見える。これに対処するために、造影剤注入の前に、平均波が、このフレームの各時間−濃度曲線に対して計算される。次いで、この時間−濃度曲線からこの平均波をサブトラクトする(減じる)ことが、周期的に実行される。
大動脈領域の時間−濃度曲線は、ステップ2で規定された参照エリアから、画像シーケンスを入力データとして使用して得られる予め処理されていて増補されている画面から、導出される。この参照エリア内に存在する造影剤の量について信頼性が高い濃度情報を形成するために、この参照エリアは、心臓および/または呼吸の動きに対して固定させておくことが好ましい。この理由により、濃度を抽出するためにサブトラクションを実行する前に、動きに補正を適用することが可能となる。したがって、予め処理された画像は、次のように作成されるであろう:
ステップ301bに記載したプロトコルの補正は、上で計算された画像シーケンス
この分析は、例えば、以下のパラメータに基づく:
−左心室における弁閉鎖不全噴射ストリームの浸透;造影剤がどの程度遠くまで届くかの指標。
−左心室内に造影剤が存在する時間長。
−左心室内の造影剤の量。
−強度曲線の峻度;造影剤が左心室を拡散する速度。
−心拍の間の造影剤の変化。
−大動脈エリアの時間濃度における造影剤の周期期間における減衰。
Claims (22)
- 動くオブジェクトの連続的な画像フレームのシーケンスから、弁(7)を通る前記動くオブジェクト(6)への逆流フローを評価するデータを提供する方法であって、これらの画像が、特定の時間間隔によって適時に分割されていて、
a)前記画像において観察対象の前記オブジェクト(6)を特定するステップと、
b)使用される画像処理プロトコルおよび/または動きおよび/またはバックグラウンドによるピクセル強度の変動を補償するために前記画像を増補するステップと、
c)前記増補された画像を時間−分析して、時間−濃度曲線(単数または複数)を得るステップであって、前記時間−濃度曲線が、ピクセル輝度の時間−変化を表す、ステップと、
d)当該時間−濃度曲線(単数または複数)に関連する複数のパラメータを決定するステップと、
e)当該パラメータに重み付けを行い前記逆流フローの指標を提供するステップとを、
備える、逆流フローを評価するデータを提供する方法。 - 前記オブジェクト(6)の輪郭を検出するステップを更に備える、請求項1に記載の方法。
- 時間−濃度曲線決定のための参照として使用されるべき、前記フレームの少なくとも1つの画像におけるエリア(108)を検出するステップを更に備える、請求項1または2に記載の方法。
- 参照エリア(108)が、前記オブジェクト(6)から前記弁(7)への順方向フローが特定される前記画像のゾーンに位置している、請求項3に記載の方法。
- 以前の造影剤のセッションに対して時間−強度曲線(単数または複数)を補正するステップを更に備える、請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。
- 前記弁に最も近いエリア(206)から前記弁から最も遠いエリア(406)に、前記観察対象のオブジェクト(6)をエリア(206、306、406)に分割するステップを更に備える、請求項1〜5の何れか1項に記載の方法。
- 前記画像を増補する前記ステップが、1つの画像フレーム上の少なくとも1つのランドマークを検出しかつ残りの画像フレーム上の当該ランドマークを追跡して前記オブジェクト(6)の動きを補正するステップを備える、請求項1〜6の何れか1項に記載の方法。
- 前記画像を増補する前記ステップが、前記観察対象のオブジェクト(6)の時間−濃度曲線(単数または複数)を計算するための動きの補正の前に、バックグラウンドの補正を実行することを備える、請求項1〜7の何れか1項に記載の方法。
- 前記画像を増補する前記ステップが、参照エリア(108)のための時間−濃度曲線を計算するためのバックグラウンドの補正の前に、動きの補正を実行することを備える、請求項1〜8の何れか1項に記載の方法。
- 時間間隔が選択され、当該時間間隔の前記連続的な画像フレームが、前記逆流フローの前記評価を作成するために使用される、請求項1〜9の何れか1項に記載の方法。
- 前記弁(7)が、第一の器官(6)と第二の器官(8)の間に位置し、前記弁(7)が、前記第一の器官(6)から前記第二の器官(8)への流体の順方向フローを可能にし、かつ前記第二の器官(8)から前記第一の器官(6)への逆方向フローを阻止し、前記第一の器官が観察対象の前記動くオブジェクトである、請求項1〜10の何れか1項に記載の方法。
- 少なくとも一つの時間−濃度曲線において、ピクセルの吸光度が増加しその後減少するときに、逆流フローが特定され、当該増加が、前記第二の器官から前記第一の器官に前記弁を介して漏れる流体の存在に関連し、当該減少が、順方向フローの間に前記第一の器官から離れる当該流体に関連している、請求項11に記載の方法。
- 前記観察対象のオブジェクト(6)の前記異なるエリア(206、306、406)内で時間に渡って吸光度値を比較することによって、逆流流体の噴射ストリーム侵入をパラメータと決定するステップを更に備える、請求項1〜12の何れか1項に記載の方法。
- 観察対象のオブジェクト(6)のまたは観察対象のオブジェクト(6)の1以上のエリア(206、306、406)の造影剤の存在の持続時間を、パラメータとして決定するステップを更に備える、請求項1〜13の何れか1項に記載の方法。
- 観察対象の全部のオブジェクト(6)および/または観察対象の前記オブジェクト(6)の1以上のエリア(206、306、406)における最大の吸光度と参照エリア(108)の前記最大の吸光度とを比較することにより、観察対象の前記オブジェクト(6)内に存在する造影剤の総量をパラメータとして決定するステップを更に備える、請求項1〜14の何れか1項に記載の方法。
- 1以上の時間−濃度曲線の峻度および/または心拍の間の造影剤の変化を、パラメータとして決定するステップを更に備える、請求項1〜15の何れか1項に記載の方法。
- 前記パラメータが、前記逆流フローの重症度の分類を提供するために、結合される、請求項1〜16の何れか1項に記載の方法。
- 前記オブジェクトが、左心室であり、かつ前記弁が、大動脈弁であり、そして前記画像フレームが、順次に撮像される前記左心室のX線画像のシネを表す、請求項1〜17の何れか1項に記載の方法。
- 前記逆流フローが、時間強度曲線および/または当該時間強度曲線に関連したパラメータによって得られたカラーマップによって視覚化される、請求項1〜18の何れか1項に記載の方法。
- デジタルコンピュータのメモリに直接ロード可能なコンピュータ製品であって、前記コンピュータ製品がコンピュータで実行されると、請求項1〜19の何れか1項に記載の方法を実行するソフトウエア・コード部分を備えるコンピュータ製品。
- 二次元画像を得るためのX線装置であって、患者の左心室の連続する画像フレームのシネを得るための手段と、トリガーイベントの後の画像フレームの当該シネを収集するための手段とを備え、更に、大動脈弁を通る前記逆流フローの分類を決定する請求項1〜19の何れか1項に記載の方法を実施するようにプログラムされている処理手段を備える、装置。
- 前記トリガーイベントの後の特定数の心拍を収集するために、前記患者の心周期と同期させる手段を備え、前記トリガーイベントが大動脈基部内の造影剤の注入である、請求項21に記載の装置。
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