JP6791507B2 - 病変血流特徴量可視化装置、その方法、及びそのコンピュータソフトウェアプログラム - Google Patents
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Description
入力部14は医用画像等を読み込む(ステップS1)。この実施形態において、入力される医用画像は、例えばMRA(磁気共鳴画像)、CTA(X線コンピュータ断層撮影画像)、DSA(血管造影画像)などの対象血管部位の断層画像を取得可能な装置の他、US(超音波画像)、IVUS(血管内超音波画像)、OCT(近赤外画像)など、対象血管部位における画像データを取得可能な種々の装置により得られたものであってよい。また、対象血管部位としては、例えば脳動脈、冠動脈、頚動脈、大動脈、または被験者のその他の対象血管部位であってよい。
血流計算部15は、数値流体力学(CFD)を用いて血流シミュレーションを行う(ステップS2)。この実施形態では、血流シミュレーションの流れは図3に示す一般化した方法を採用している。以下に具体的な流れを説明する。
病変部決定部16は、医用画像から構築した血管形状を用いて血管病変部を決定する(ステップS2)。
病変座標系算出部17は、取得した血管病変部情報をもとに病変座標系を算出する(ステップS3)。以下、この病変座標系算出部17の処理を詳しく説明する。
座標系変換部18は、図7に示すように、血流計算部15で取得された絶対座標系に基づく速度場および圧力場を、病変座標系算出部17で算出された病変座標系へ変換する(ステップS4)。すなわち、脳動脈瘤の場合では、対象とする瘤に対応した脳動脈瘤座標系を設定する。この脳動脈瘤座標系は、後工程において対象の脳動脈瘤の流れ性質を当該瘤の視点から算出するために設定するものである。
病変血流特徴量計算部19は、座標系変換部18で取得された病変座標系に基づく速度場および圧力場より病変血流特徴量を計算する(ステップS5)。計算対象は血管病変の種別に応じて決められており、あらかじめコンピュータ内部に記憶されている。本実施形態では、脳動脈瘤の場合には以下の特徴量を計算する。
(1)瘤内流入速度
(2)瘤内流入流量
(3)瘤内速度等値面
(4)瘤内流入・流出速度分布
(5)瘤内流線
(6)瘤内壁面せん断応力
(7)瘤内圧力
(8)瘤内エネルギー損失
病変血流特徴量計算部19は、例えば脳動脈瘤座標系すなわち病変座標系に基づく速度場および圧力場により流入速度を計算する場合、脳動脈瘤への流入成分をプラス、流出成分をマイナスに表現する。
表示部20は、病変血流特徴量計算部19で取得された特徴量などの必要な情報を表示するための表示画面を生成し、ディスプレイ上に表示されたユーザーインターフェースに表示する(S6)。
Claims (21)
- コンピュータが、対象血管部位を含む医用画像と、当該医用画像から数値流体解析により所定の座標系で算出された前記対象血管部位の各位置における圧力場および速度場とを読み込む入力部と、
コンピュータが、前記医用画像から血管病変部位を決定する病変部決定部と、
コンピュータが、前記血管病変部位の幾何学的情報に基づいて、上記血管病変部位中の一点を原点とする病変座標系を算出する病変座標系算出部と、
コンピュータが、前記読み込まれた圧力場および速度場を、当該読み込まれた際の座標系から前記算出された病変座標系に変換する前記座標系変換部と、
コンピュータが、前記病変座標系に座標系変換された速度場および圧力場に基づいて病変血流特徴量を計算する病変血流特徴量計算部と、
コンピュータが、前記病変部位内の所望の位置において、前記病変血流特徴量の前記病変座標系の所定の軸の軸方向に沿う分布を可視化して出力する出力部と
を有する血流可視化装置。 - 請求項1に記載の血流可視化装置において、前記血管病変部位が動脈瘤である場合、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面上の点を原点とすることを特徴とする、装置。
- 請求項2に記載の血流可視化装置において、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面重心を原点とすることを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の血流可視化装置において、前記血管病変部位が動脈瘤である場合、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面重心を原点とし、瘤発生方向を法線方向とした座標系であることを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の血流可視化装置において、この装置は、さらに、コンピュータが、前記圧力場および速度場を算出する血流計算部を有することを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の血流可視化装置において、前記病変血流特徴量は、瘤内流入速度、瘤内流入流量、瘤内速度等値面、瘤内流入および流出速度分布、瘤内流線、瘤内壁面せん断応力、瘤内圧力、瘤内エネルギー損失の1若しくはそれ以上の情報を含むものであることを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の血流可視化装置において、
前記病変部決定部は、前記医用画像から構築された3次元血管形状から前記血管病変部位を決定することを特徴とする、装置。 - コンピュータが、対象血管部位を含む医用画像と、当該医用画像から数値流体解析により所定の座標系で算出された前記対象血管部位の各位置における圧力場および速度場とを読み込む入力工程と、
コンピュータが、前記医用画像から血管病変部位を決定する病変部決定工程と、
コンピュータが、前記血管病変部位の幾何学的情報に基づいて、上記血管病変部位中の一点を原点とする病変座標系を算出する病変座標系算出工程と、
コンピュータが、前記読み込まれた圧力場および速度場を、当該読み込まれた際の座標系から前記算出された病変座標系に変換する前記座標系変換工程と、
コンピュータが、前記病変座標系に座標系変換された速度場および圧力場に基づいて病変血流特徴量を計算する病変血流特徴量計算工程と、
コンピュータが、前記病変部位内の所望の位置において、前記病変血流特徴量の前記病変座標系の所定の軸の軸方向に沿う分布を可視化して出力する出力工程と
を有する血流可視化方法。 - 請求項8に記載の血流可視化方法において、前記血管病変部位が動脈瘤である場合、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面上の点を原点とすることを特徴とする、方法。
- 請求項9に記載の血流可視化方法において、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面重心を原点とすることを特徴とする、方法。
- 請求項8に記載の血流可視化方法において、前記血管病変部位が動脈瘤である場合、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面重心を原点とし、瘤発生方向を法線方向とした座標系であることを特徴とする、方法。
- 請求項8に記載の血流可視化方法において、この方法は、さらに、コンピュータが、前記圧力場および速度場を算出する血流計算工程を有することを特徴とする、方法。
- 請求項8に記載の血流可視化方法において、前記病変血流特徴量は、瘤内流入速度、瘤内流入流量、瘤内速度等値面、瘤内流入および流出速度分布、瘤内流線、瘤内壁面せん断応力、瘤内圧力、瘤内エネルギー損失の1若しくはそれ以上の情報を含むものであることを特徴とする、方法。
- 請求項8に記載の血流可視化方法において、
前記病変部決定工程は、前記医用画像から構築された3次元血管形状から前記血管病変部位を決定することを特徴とする、方法。 - 血流を可視化するためのコンピュータソフトウェアプログラムであって、以下の工程:
コンピュータが、対象血管部位を含む医用画像と、当該医用画像から数値流体解析により所定の座標系で算出された前記対象血管部位の各位置における圧力場および速度場とを読み込む入力工程と、
コンピュータが、前記医用画像から血管病変部位を決定する病変部決定工程と、
コンピュータが、前記血管病変部位の幾何学的情報に基づいて、上記血管病変部位中の一点を原点とする病変座標系を算出する病変座標系算出工程と、
コンピュータが、前記読み込まれた圧力場および速度場を、当該読み込まれた際の座標系から前記算出された病変座標系に変換する前記座標系変換工程と、
コンピュータが、前記病変座標系に座標系変換された速度場および圧力場に基づいて病変血流特徴量を計算する病変血流特徴量計算工程と、
コンピュータが、前記病変部位内の所望の位置において、前記病変血流特徴量の前記病変座標系の所定の軸の軸方向に沿う分布を可視化して出力する出力工程と
を実行させる命令を含むことを特徴とするコンピュータソフトウェアプログラム。 - 請求項15に記載のコンピュータソフトウェアプログラムにおいて、前記血管病変部位が動脈瘤である場合、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面上の点を原点とすることを特徴とする、コンピュータソフトウェアプログラム。
- 請求項16に記載のコンピュータソフトウェアプログラムにおいて、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面重心を原点とすることを特徴とする、コンピュータソフトウェアプログラム。
- 請求項15に記載のコンピュータソフトウェアプログラムにおいて、前記血管病変部位が動脈瘤である場合、前記病変座標系は、該動脈瘤の瘤ネック面重心を原点とし、瘤発生方向を法線方向とした座標系であることを特徴とする、コンピュータソフトウェアプログラム。
- 請求項15に記載のコンピュータソフトウェアプログラムにおいて、さらに、コンピュータが、前記圧力場および速度場を算出する血流計算工程を有することを特徴とする、コンピュータソフトウェアプログラム。
- 請求項15に記載のコンピュータソフトウェアプログラムにおいて、前記病変血流特徴量は、瘤内流入速度、瘤内流入流量、瘤内速度等値面、瘤内流入および流出速度分布、瘤内流線、瘤内壁面せん断応力、瘤内圧力、瘤内エネルギー損失の1若しくはそれ以上の情報を含むものであることを特徴とする、コンピュータソフトウェアプログラム。
- 請求項15に記載のコンピュータソフトウェアプログラムにおいて、
前記病変部決定工程は、前記医用画像から構築された3次元血管形状から前記血管病変部位を決定することを特徴とする、コンピュータソフトウェアプログラム。
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