JP6310464B2 - 改善されたｘ線画像を供する医療撮像システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、改善されたX線画像を供する医療撮像システム及び方法に関する。

冠動脈疾患(CAD)の評価及び治療介入のため、様々な医療モダリティを利用することが知られている。X線−よく知られたモダリティの一つとして−は、CADの診断、及び、介入処置におけるガイダンスに用いられている。それによりX線画像は、管のルーメンのシルエットを供することができる。病変に関する情報を改善するため、非血管造影病変評価装置又は血管内技術−たとえば血管内超音波(IVUS)、光コヒーレンス断層撮像(OCT)、冠血流予備量比測定(FFR)、近赤外分光(NIRS)、及び他の装置−はそれぞれ、管の内部構造及び機能並びにプラーク/細胞組織の特性に関してより多くの情報を集めるためにも用いられて良い。技術的な撮像法の観点から、X線画像データ（つまり大域的情報）と血管内で集められたデータ（つまり局所的情報）との間に直接的な関係が存在しないので、循環器専門医にとっては、これら2つのデータ組を頭の中で相関させることが必要になる。

しかしたとえ様々なモダリティが評価及び治療介入に広く用いられているとしても、医師は依然として、X線画像データが取得されないときにたとえばIVUSプローブの位置を推定するだけではなく、2つの異なるスクリーン上で一の視界から他の視界へ焦点を変更する必要がある。

従って医師の最適な支援を供するため、マルチモダリティ環境−たとえばIVUS及び血管造影装置を備えた環境−における情報の収集を改善する必要があると考えられる。

上記要求は、請求項1に記載の医療撮像システムによって満たされ得る。有利な実施例及び改良型は、従属請求項及び以下の説明から得ることができる。

本発明による医療撮像システムの典型的実施例は、スクリーン、X線インターフェースを有するX線撮像装置、及び血管内インターフェースを有する血管内データ取得装置を備えて良い。当該医療撮像システムは、改善されたX線画像を生成し、かつ、前記スクリーン上に前記改善されたX線画像を表示するというユーザーの要求に基づいて、前記血管内インターフェースに供される情報の組を、前記X線インターフェースに供されるX線画像へオーバーレイ表示するように構成される。

第1モダリティとして、前記X線撮像装置は、この種類の処置に用いられる一般的な装置−たとえばCアーム型−であって良い。この方法によって、カテーテルは、介入処置中に監視され得る。好適には前記X線撮像装置は、取得されたX線画像上でのカテーテルの先端部の位置を特定するように構成されたカテーテル先端部追跡手段を有して良い。要するに前記X線撮像装置は、前記X線スクリーン上に取得されたX線画像を示す。

前記血管内装置は、処置の第2モダリティを表し、かつ、他のスクリーン−たとえば血管内スクリーン−上に情報と画像を示して良い。

従って本発明の主要な考え方は、介入処置中に2つの異なる撮像モダリティを結合することにある。それによりたとえば前記医師には、向きを改善するために前記X線画像データが絶えず供され、かつ、要求に応じて、前記第2モダリティから得られるさらなる情報が供される。後者は、前述のモダリティ−たとえばIVUS、FFR、NIRS等の非血管造影冠動脈病変評価装置−のうちの一で構成されて良い。

本発明による医療撮像システムは第一に、治療介入を行う循環器専門医が実行しなければならない頭の中で一致させる必要性の問題を克服する。X線データと血管内データとを頭の中で一致させる必要がなくなる。なぜならいずれのデータも、結合されたデータの結合/単一像内で視覚化されるからである。このため、診療上の作業へ向けられる認識上の資源が解放される。血管内で集められたデータが、血管樹上でオーバーレイ表示されることで、視覚化は、血管内情報への直感的で迅速なアクセスを供する。本発明による医療撮像システムによって、たとえばステントを配置する間での管の直径サイズに冠する明確でより厳密な情報が供される。X線が、ステント配置中に用いられ得る唯一の画像であるため、すべての必要な情報は、前記装置の設置を案内する際に前記医師を支援するため、前記X線画像の上部に供される（つまりオーバーレイ表示される）。

前記の改善されたX線画像を集めるユーザーの要求は、任意の適用可能な手段−たとえば入力命令を検出するように構成された入力手段、ある装置、ある設定ファイル、前記X線装置、前記血管内装置、周辺機器−たとえばスクリーン取得機構（後述）等−のある動作状態−によって入力されて良い。

典型的実施例では、前記スクリーンは、前記X線撮像装置に係るX線スクリーンである。前記X線インターフェースは、画像データを供するX線画像データインターフェース、及び、スクリーン信号を供するX線スクリーンのうちの少なくとも一である。従って前記X線撮像装置がさらなる機能を供する目的のために特に準備される場合、又は、前記X線撮像装置が処理ユニット又はスクリーンと接続可能な任意のインターフェースを有する一般的なX線撮像装置で構成される−そのためレトロフィット可能となる−場合には、本発明による医療撮像システムは、改善されたX線画像のさらなる機能を供して良い。

同様に、前記血管内インターフェースは、数値的な血管内データを供するための血管内データインターフェースであって良い。従って前記血管内装置は特に、本発明による医療撮像システムの主要構成要素を構成するために準備されて良い。

代替実施例では、当該医療撮像システムはまた、前記血管内インターフェースがスクリーン信号を供する血管内スクリーンインターフェースであるように実現されて良く、かつ、前記血管内撮像装置の表示されるべき画像を取得するように構成された画像取得装置をさらに有して良い。たとえ前記血管内装置が特にこの目的のために準備されていなかったとしても、画像取得装置の利用によって、前記血管内情報のさらなる処理は可能である。係る実施例では、前記血管内撮像装置は、取得された画像データを他の装置又はシステム−たとえば計算ユニット−へ供給する専用のインターフェースを有する必要がない。その代わりに任意の血管内撮像装置が、本発明による医療撮像システムの中心部を構成するのに用いられて良い。スクリーングラバー(screen grabber)とも呼ばれ得る前記画像取得装置は単純に、前記血管内撮像装置に取り付けられたスクリーンの出力を直接制御するのに基本的に用いられる表示信号を、他の装置へ供給され得る要求された型のデジタル画像データへ変換する処理手段であって良い。

典型的実施例では、当該医療撮像システムは計算ユニットを有する。前記計算ユニットは、前記血管内システムによって取得されるデータと前記X線データとの位置合わせ(co-registration)を実行するように構成される。前記血管内プローブは、前記X線画像中で検出可能な少なくとも1つのマーカーを有して良い。前記血管内の視界の向きとサイズは、前記X線撮像装置によって取得される実際のX線画像へ変換されて良い。必要な場合又は前記医師によって要求される場合、前記血管内装置の記録されたデータは、前記X線画像上−好適には前記少なくとも1つのマーカー付近−で単純にオーバーレイ表示されて良い。

さらに前記計算ユニットは、カテーテル−たとえばカテーテルの先端部−又は血管内プローブを追跡するように構成されて良い。これは、検出能力が向上するように前記カテーテル又は前記血管内プローブ上にマーカーを用いることによって支援されて良い。

他の典型的実施例では、前記計算ユニットは、前記血管内装置から画像データを受け取り、かつ、前記画像データを前記の取得されたX線画像データ上にオーバーレイ表示し、かつ、前記の改善されたX線画像を前記表示ユニットへ送るように構成される。

さらなる仕様が存在しなくても、前記情報は、利用可能なスクリーン−たとえばX線スクリーン−上の任意の場所にオーバーレイ表示されて良い。たとえば前記情報は、前記X線スクリーンの特別な専用領域−たとえばそれぞれのスクリーンの側部領域又は上部領域に設けられた専用スクリーン又はバー−内に設けられて良い。これはさらに、どこで前記情報が適用可能なのかを示すマーカー又は他の指標の設置によって支援されて良い。それに加えて、前記X線スクリーンの側面パネル−存在する場合−もまた、前記情報を示すのに用いられて良い。

典型的実施例では、前記画像データが医師の主要な視界を妨害せず、あるいは、実現されるべき主要な作業から注意をそらさないように、前記血管内装置からの画像データをオーバーレイ表示するのに適切な位置を自動的に決定するか、又は、最初に選択する選択肢が存在して良い。この目的のため、前記X線撮像装置によって監視される検出可能なカテーテル先端部又は他の血管内装置からの最小距離が定められて良い。続いて前記血管内画像データのオーバーレイ表示が、−たとえば前記計算ユニットによって−少なくともこの最小距離を自動的に維持しながら実行される。前記医師が最初に、前記情報の四角形を表示/オーバーレイ表示するのに適切な位置を最初に選択する場合、実際の距離が所定の最小距離未満であるときには、この位置はさらに自動的に調節されて良い。

典型的実施例では、前記計算ユニットは、前記血管内撮像装置又は前記X線撮像装置内に統合されて良い。この目的のため、前記X線撮像装置の画像データは、たとえば前記X線画像上で検出されたマーカーの位置が前記記録に用いられ得るように、前記血管内装置へ送られてよく、あるいは、前記画像は前記X線撮像装置内で直接処理されてよい。

他の典型的実施例では、前記血管内装置は、局所的な血管の寸法を決定するように構成され、かつ、前記計算ユニットは、情報を生成し、かつ、この情報の組を前記X線画像上にオーバーレイ表示するように構成される。たとえば医療者が、前記の取得されたX線画像から明確に得ることのできない血管樹内でのある分岐の寸法に関する情報を必要とする場合、前記血管内撮像装置による支援が供される。前記局所的血管寸法の決定は、ユーザーの相互作用を必要とすると考えられる。前記情報は、前記医師が、他のスクリーンによって注意をそらされることなく非常に細くて明確な表示を得るように選択された位置、事前に決定された位置、又は自動的に決定された位置−たとえば前記カテーテル先端部の領域付近−でオーバーレイ表示されて良いので、業務効率を改善させることができる。画像データのみではなく、前記の要求される情報が、前記医師へ示されることで、注意をそらすレベルを減少させることが可能で、かつ、明確に情報の質を改善する。

さらに他の実施例では、当該医療撮像システムは、前記計算ユニットと接続する少なくとも1つの入力手段を有する。前記計算ユニットは、前記少なくとも1つの入力手段からオーバーレイ命令を受け取り、かつ、前記少なくとも1つの入力手段へのユーザー入力に依存して、前記血管内撮像装置によって取得されるデータを前記X線画像上でオーバーレイ表示するように構成される。前記医師に与えられる画像データは、たとえばある状況で、前記医師がその時点で必要のない情報によって注意をそらされないように血管内画像データのオーバーレイ表示の要求又は中断を行うことによって単純に変更されて良い。好適実施例では、前記少なくとも1つの入力手段はトグルボタンであって良い。前記トグルボタンは、オーバーレイを行わない前記の取得されたX線画像データの表示、血管内画像データをオーバーレイ表示した前記X線画像の表示、前記血管内画像装置の寸法を表す指標をオーバーレイ表示した前記X線画像データの表示、及び、前記血管内画像装置の血管内画像データと寸法の指標を同時にオーバーレイ表示した前記X線画像の表示の間で切り換えることができる。所望の像が与えられるまでそれぞれのトグルボタンは連続して押され得るので、前記医師は、前記少なくとも1つの入力手段を見なくてもこれらの異なる利用の間での切り換えを行うことができる。このことは、前記医師の業務効率をさらに改善する。前記トグルボタンは、観測モード間での切り換えを行う−一旦選択されると維持される−ボタンであることが好ましいことは明らかである。代替実施例では、標準的な眺めが事前に決定されて良く、かつ、前記トグルボタンを一時的に押すことによって、他の観測モードが始動する。前記他の観測モードは、前記トグルボタンが押される限り維持されるか、又は、前記ボタンを押した後の所定期間終了後まで維持される。

本発明はさらに、X線画像を取得する段階、血管内情報を生成する段階、及び、ユーザーの要求に基づいて前記X線画像上に血管内情報をオーバーレイ表示する段階を有する改善されたX線画像を生成する方法に関する。前記ユーザーの要求は複数の異なる選択肢を含んで良い。たとえば前記ユーザーは、情報をオーバーレイ表示する初期命令後に、前記オーバーレイ表示を中止するさらなる命令まで前記オーバーレイ表示のままにするように、一度だけオーバーレイ表示を要求して良い。他の代替例では、前記ユーザーは、ボタンを押した後に、前記オーバーレイ表示が所定期間内でのみ起こるように所定間隔だけオーバーレイを始動させて良い。あるいはその代わりに、前記ユーザーは、2つ以上の離散的な位置を有するスイッチを始動させて良い。始動の結果、前記要求が前記2つ以上の離散的な位置のうちの一内に維持される。

それに加えて上で説明したように、当該方法はさらに、前記X線画像と前記血管内情報とを位置合わせする段階を有して良い。

さらに当該方法は、カテーテル又は血管内プローブを追跡する段階を有して良い。これは、カテーテル又は血管内プローブ上で少なくとも1つのマーカーを用いることによって支援されて良い。これはさらに、前記の追跡されたカテーテル又は血管内プローブまでの最小距離を維持するための前記のオーバーレイ表示された情報の適切/適用可能な位置を決定する上で有利となり得る。

本発明の特徴及び副次的効果は、本発明の様々な実施例を参照しながら説明されたことに留意して欲しい。しかし当業者は、上記及び以降の説明から、違う旨明示されなければ、一の実施例に属する組み合わせ又は特徴に加えて、各異なる実施例又は製造方法に属する特徴同士の任意の結合も、本願で開示されているものとみなされることを理解する。

2つの異なるモダリティの位置合わせを行う機能を備える医療撮像システムの第1の典型的実施例を示している。 位置合わせする機能を備えていない医療撮像システムの第2の典型的実施例を示している。

図1は、X線スクリーン6に接続されるX線撮像装置4と血管内スクリーン10に接続される血管内装置8を有する医療撮像システム2の一般的な構成を例示的に示している。これらの構成要素はカテーテル室14内の患者テーブル12周辺に設けられて良い。

本発明によると、介入処置を行う医師は基本的にX線スクリーン6を監視している。なぜならX線スクリーン6は、好適にはコントラスト剤によって視認可能となる血管樹内でのカテーテル先端部を監視する唯一の方法だからである。従ってX線スクリーン6上での主要な画像は、関心領域の2次元又は3次元画像16である。

他方血管内装置によって、より局所的な領域が、X線ではなく他の血管内技術−たとえばIVUS、OCT、FFR、NIRS、及び他の装置−によって監視される。これらの装置は、カテーテル先端部が設けられる場所でのプラークの発生、細胞組織の型、血管樹の直径又は他の寸法についてのより詳細な情報に関して医療者をさらに支援することが可能なカテーテル先端部（周辺）の領域からの画像を供し得る。

医師への情報の流れをさらに改善するため、情報の組が、血管内装置8によって生成され、かつ、情報の組を表す四角形18としてX線画像16上にオーバーレイ表示される。この情報の組は、データ組−たとえばルーメンの最小直径、ルーメンの最大直径、プラーク情報、細胞組織の型等−を有して良い。血管内装置が供給可能な任意の他の情報−ユーザーによる注釈も含んで良い−はオーバーレイ表示されて良い。たとえば医師は、血管内画像をチェックすることによって病変の開始領域と終端領域を示し、注釈を与え、又は印をつける。当然のこととして、この情報もまたX線画像上で、開始と終了の表示のようにオーバーレイ表示されて良い。複数のオーバーレイ表示も可能である。この目的のため、X線装置4、X線スクリーン6、血管内装置8は計算ユニット20を有して良い。計算ユニット20は別個の構成要素であっても良い。例示目的のため、計算ユニット20は別個の四角形で表されている。計算ユニット20は、データが血管内装置8及び/又はX線撮像装置4から得られ得るデータが入力されるインターフェースを有して良い。

このシナリオでは、位置合わせアルゴリズムは、X線の取得及び血管内画像/データの生成後に適用されると仮定されている。位置合わせアルゴリズムに依存して、オーバーレイ表示された情報の組は画像で構成されて良いし、あるいは、画像で構成されなくても良い。情報の組を表す四角形18はさらに、医師が要求した場合には、血管内スクリーン10上に示される画像を表示して良い。位置合わせアルゴリズムのため、画像は利用可能である。

位置合わせアルゴリズムが既に適用されているので、X線スクリーン6上及び血管内スクリーン10上での眺めは評価中既に同期されている。カテーテル先端部位置の視覚化は、先端部追跡アルゴリズムを利用することによって、たとえばマーカーによって自動的に改善されて良い。マーカーの位置は、冠動脈樹上での血管内で取得されたデータ−この例では断面画像−の位置を示す。

医療撮像システム2は、X線モダリティと血管内モダリティからの情報を供する。オーバーレイ表示されるデータは、たとえば手動の相互作用によってカテーテル先端部の位置、及びその結果血管内データ、が変化するにつれて更新され得る。しかもこのオーバーレイ表示情報はステントの配置中でもたとえばX線画像内のステントの追跡されたマーカー上で視認可能である。その結果病変の位置に関する医師の信頼性が増大する。

ユーザー入力手段24−たとえばトグルボタン、スイッチ、又は、医師が医療撮像システムへ命令を入力する際に経由させる任意の他の手段−によって、医師は各異なる観測モードを切り換えて良い。たとえば情報の組を表す四角形18は、血管内画像、寸法の情報、両方の型の情報を含んで良いし、あるいは、完全に不稼働となっても良い。

図2では、位置合わせを実行する機能を備えていない医療撮像システム102が示されている。このシナリオでは、血管内装置108のスクリーン110が、専用の計算ユニット120へ接続され得るテーブルモニタ122によって制御されることは典型的な特徴である。X線装置104及び血管内装置108は互いに独立している。好適実施例では、血管内装置108は、スクリーン、眺め、又は画像の一部123aを構成するため、スクリーン110をスクリーン122に従属させるための明示的な許可を与えることができる。さらにX線装置104は、スクリーン、眺め、又は画像の一部123bとしての観測データを、テーブルモニタ122へ供する機能を有し、かつ、X線像116を表示する。テーブルモニタ122もまたX線装置104又は血管内装置108の一部であって良いことは明らかである。

取得中−つまりX線画像の取得及び血管内画像/データの生成中−、医師は、血管内装置108がX線装置104の付近に位置する場合、血管内装置108から送られたテーブルモニタ上での眺めの一部123a又は血管内装置のスクリーン110のいずれかをチェックする。医師が、より近くを見ようとするように動機付けられる画像を認識するときにはいつも、ユーザー入力手段124が押されて良い。この入力は、血管内スクリーン110上又はテーブルモニタ122の眺めの一部123a内に与えられた血管内の眺めのオーバーレイ表示を引き起こす。

典型的には、血管内装置108は、計算ユニット120内部で実現され得るスクリーン捕獲機構へ接続される。それにより血管内装置108によって生成される血管内画像は、リアルタイムで画像を送ることが可能なネットワーク又は任意の他の通信ラインによる転送によって、眺めの一部123aとして、血管内スクリーン110上だけではなく、テーブルモニタ122上にも示される。その後この眺めの一部123aは、X線の眺めの一部123b上にオーバーレイ表示されて良い。

また血管内装置108は、眺めの一部123aが構成されるように、血管内の眺めを専用のテーブルモニタ122へ送ることを可能にするインターフェース−図2には図示されていない−を有して良い。続いて計算ユニット120は、テーブルモニタ122から眺めの一部123aを捕獲するように構成され、かつ、X線画像の眺めの一部123b上にオーバーレイ表示するため、情報の組を表す四角形118を生成して良い。

そのような捕獲された画像は、図1で与えられた典型的実施例のように、X線画像116上で追跡されたカテーテル先端部の位置に相関付けられて良い。従ってこのように捕獲された血管内画像はX線フレームに相関付けられ、かつ、この相関付けはカテーテルの追跡された先端部に基づいて行われる。取得が終了した後、評価段階が開始され、かつ、捕獲されて相関付けられた血管内画像は、カテーテル先端部の位置に関してX線画像116上でオーバーレイ表示される。

図1と図2のいずれの実施例も、管全体にわたってマーカー及び/又はサムネイル画像をクリックやドラッグするようなユーザー相互作用機構を含む。管上でのマーカーの動きは、管上に示された情報を更新し、かつ、マーカーの位置で集められた局所的情報を反映する。

最後に「含む（有する）」という語句は他の要素又は段階を排除しないことに留意して欲しい。単一の処理装置又は他のユニットは、請求項中に再度記載された複数の構成要素の機能を満足し得る。ある手段が相互に異なる従属請求項中に再度記載されているからといって、これらの手段の組み合わせが利点を得るように用いられ得ないことを意味するわけではない。

2 医療撮像システム
4 X線撮像装置
6 X線スクリーン
8 血管内装置
10 血管内スクリーン
12 患者テーブル
14 カテーテル室
16 2次元画像又は3次元画像
18 情報の組を表す四角形
20 計算ユニット
24 ユーザー入力手段
102 医療撮像システム
114 カテーテル室
116 2次元画像又は3次元画像
118 情報の組を表す四角形
120 計算ユニット
122 テーブルモニタ
123a 眺めの一部
123b 眺めの一部
124 ユーザー入力手段

Claims (12)

1. 少なくとも1つのスクリーン、
   X線インターフェースを有するX線撮像装置、
   血管内インターフェースを有する血管内装置、及び
   計算ユニット、を備える医療撮像システムであって、
   当該医療撮像システムは、改善されたX線画像を生成しかつ前記少なくとも１つのスクリーン上に前記改善されたX線画像を表示するというユーザーの要求に基づいて、前記血管内インターフェースに供される情報の組を、前記X線インターフェースに供されるX線画像へオーバーレイ表示するように構成され、
   前記計算ユニットは、生成された前記の改善されたX線画像上で装置を追跡するように構成され、
   当該医療撮像システムは、前記装置が追跡される間、前記の改善されたX線画像により追跡される前記装置と前記のオーバーレイ表示される情報の組との間に所定の最小距離が維持されるように、前記情報の組をオーバーレイ表示するように構成される、
   医療撮像システム。
2. 前記少なくとも１つのスクリーンが前記X線撮像装置に係るX線スクリーンであり、かつ、
   前記X線インターフェースは、画像データを供するX線画像データインターフェース、及び、スクリーン信号を供するX線スクリーンのうちの少なくとも一である、
   請求項1に記載の医療撮像システム。
3. 前記血管内インターフェースが、数値的な血管内データを供するための血管内データインターフェースである、請求項1又は2に記載の医療撮像システム。
4. 前記血管内インターフェースがスクリーン信号を供する血管内スクリーンインターフェースであって、かつ、前記血管内装置の表示されるべき画像を取得するように構成された画像取得装置をさらに有する、請求項1又は2に記載の医療撮像システム。
5. 前記計算ユニットは、前記血管内装置によって取得されるデータと前記X線撮像装置によって取得されるデータとの位置合わせを実行するように構成される、請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の医療撮像システム。
6. 前記装置が、カテーテル又は血管内プローブである、請求項5に記載の医療撮像システム。
7. 前記計算ユニットが、前記血管内装置又は前記X線撮像装置内に統合される、請求項5又は6に記載の医療撮像システム。
8. 前記血管内装置が、局所的な血管の寸法を決定し、かつ、前記寸法を前記情報の組へ供するように構成される、請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の医療撮像システム。
9. 当該医療撮像システムは、少なくとも1つの入力手段をさらに有し、
   当該医療撮像システムは、入力手段及び設定ファイルのうちの少なくとも一の手段によって前記ユーザーの要求を受け取るように構成される、
   請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載の医療撮像システム。
10. 前記入力手段が、数値的な血管内情報のオーバーレイ表示、血管内画像データのオーバーレイ表示、又は、前記血管内情報の組の除去のため、前記の改善されたX線画像を連続的に切り換えるトグルスイッチである、請求項9に記載の医療撮像システム。
11. 医療撮像システムの作動方法であって、前記医療撮像システムは、少なくとも1つのスクリーンと、X線撮像装置と、血管内装置と、計算ユニットとを有し、当該方法は、
    前記X線撮像装置が1つ以上のX線画像を取得する段階、
    前記血管内装置が血管内情報を生成する段階、
    自動で又はユーザーの要求に基づいて、前記少なくとも1つのスクリーンが前記1つ以上のX線画像上に血管内情報の組をオーバーレイ表示する段階、及び
    前記計算ユニットが前記1つ以上のX線画像内で装置を追跡する段階
    を有し、
    前記のオーバーレイ表示される血管内情報の組の位置が、前記装置が追跡される間、前記1つ以上のX線画像内で前記の追跡される装置に対して少なくとも所定の最小距離が維持されるように決定される、
    方法。
12. 前記計算ユニットが前記X線画像と前記血管内情報とを位置合わせする段階をさらに有する、請求項11に記載の方法。

Images