JP7036992B6 - 介入装置の画像ベースのガイド - Google Patents

Description

本発明は、介入装置をガイドすることに関し、特に、介入装置のガイダンスのための機器、介入装置のガイダンスのためのシステム、及び脈管構造内の介入装置のガイダンスのための方法に関する。

介入処置のために、カテーテル又はガイドワイヤのような装置は、対象の身体内、例えば、脈管構造内に挿入され、血管の延長部に沿って、例えば、治療を必要とする関心標的領域までステアリングされてもよい。このような装置は、介入装置と称されもよい。介入装置は、例えば、心臓狭窄を治療するために使用されてもよい。介入装置の一例は、部分的又は完全に放射線不透過性である可撓性ガイドワイヤである。挿入中に、すなわちステアリングのために、挿入されたガイドワイヤを視覚化するために、蛍光透視低線量Ｘ線放射線撮像が、適用されることができる。しかしながら、血管構造を視覚化するためにも、更なる手段が必要である。例えば、造影剤が、加えられることができる。別の例は、事前に類似の幾何学的セットアップで取得された（すなわち、遡及的に取得された）診断血管造影図を提供することであり、次いで、これらの画像は、ライブ画像に加えて表示されることができる。別の可能性は、ライブデータ（ライブ画像データなど）を前処理された血管造影図に重ね合わせることによって、ライブ画像を脈管構造の事前取得画像データと組み合わせることである。血管造影図とライブ画像との間のこのようなオーバレイ技術は、ロードマッピングとしても知られている。例えば、ロードマップが、ナビゲーション中に表示され、臨床医が関心領域に向かって自分の介入ツールをステアリングするのを助ける。そのような介入の例は、カテーテル室で適用される経皮経管冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）である。

例えば、米国特許出願公開第２０１３／０３２２７２４Ａ１号は、適応的ロードマッピングを記載している。しかしながら、装置は、ロードマップ上に示されない血管内に意図せずにステアリングされるかもしれないことが示されている。目標場所への正確なステアリングのためのユーザによる移動経路の修正は、煩わしくなることがある。

したがって、ロードマッピングの助けを借りてナビゲートする場合に、装置の改善されたガイダンスを提供する必要があり得る。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態は、従属請求項に組み込まれる。本発明の以下に記載される態様は、介入装置のガイダンスのための機器、介入装置のガイダンスのためのシステム、及び脈管構造における介入装置のガイダンスのための方法にも適用されることに留意されたい。

本発明によれば、介入装置のガイダンスのための機器が、提供される。この機器は、入力ユニットと、データ記憶ユニットと、データ処理ユニットと、出力ユニットとを有する。データ記憶ユニットは、対象の脈管構造の脈管構造提示（presentation）を持つ関心領域の脈管構造マップを提供するように構成される。入力ユニットは、関心領域の少なくとも１つの現在の画像を受信し、データ処理ユニットに転送するように構成される。介入装置は、関心領域内の脈管構造内に挿入される場合に、少なくとも１つの現在の画像において少なくとも部分的に可視である。データ処理ユニットは、脈管構造マップと少なくとも１つの現在の画像とを組み合わせるように構成される。データ処理ユニットは、脈管構造マップ内の介入装置の少なくとも一部の場所を検出するように更に構成される。データ処理ユニットは、また、介入装置の少なくとも１つの部分が脈管構造マップに示される脈管構造提示の外側にあるかどうかを検出し、脈管構造マップ上の介入装置の分岐場所を決定するように構成される。データ処理ユニットは、分岐場所において脈管構造マップを適合させ、分岐場所の標示を提供するように更に構成される。出力ユニットは、適合された脈管構造マップを提供するように構成される。

例えば、介入装置の先端は、少なくとも１つの現在の画像において少なくとも部分的に可視であり、先端が脈管構造マップに示される脈管構造提示の外側にあるかどうかが、検出される。

ガイドワイヤの細かいステアリングは、主として、血流、動脈壁の機械的接触などの物理的現象によって操縦されてもよく、これらも、ガイドワイヤの特性に依存することに留意されたい。ガイドワイヤが二次血管（secondary vessel）によって「引き付けられる」場合でさえ、ガイドワイヤが関心領域に向かってステアリングされると、ガイドワイヤが従う自然な経路は、ガイドワイヤを小さな毛細血管内に操縦し、所望の経路からガイドワイヤをそらすかもしれず、適合された脈管構造マップは、現在の状況を解決するだけでなく、このような状況が再び起こることを回避するために、改善されたステアリング情報を提供する。

分岐場所を決定し、示すことによって、分岐場所が（より小さい）血管分岐を表すので、多すぎる二次血管を奪われた可読ロードマップは、追加の貴重なステアリング情報で補足される。

したがって、きっかけとして、関連する、したがって大きな血管しか示さないロードマッピングは、二次血管がロードマップから除去される場合に、提供されることができる。しかしながら、血管に沿ったステアリングの観点では、分岐場所の標示は、見つからない部分を補償する。

また、造影剤の十分な流入の不足のために、関心のある二次血管が、血管造影図において不可視であり、したがってロードマップに存在しない場合、それらの存在は、分岐場所（複数可）をマークすることによって少なくとも部分的に示される。

このように、ロードマップは、装置をステアリングする場合に、示された血管からの逸脱が生じる場所でのみ適合される。したがって、適合は、最小限に保たれ、これは、また、適切なガイダンスを提供するのに十分な細部を示すロードマップを提供するのに役立つが、依然として脈管構造マップとして可読である。全ての場所に対する全ての細部を示すことは、たとえそれらの事例における偏差が生じなくても、低減されたガイダンス特性を持つクラスタ化されたマップをもたらす。

介入装置、例えば、介入装置の先端の場所の検出は、画像ベース、すなわち、２Ｄの現在画像に基づくことに留意されたい。更に、脈管構造マップに示される脈管構造の外側にある介入装置の検出、及び脈管構造マップ上の介入装置の分岐場所の決定も、画像ベースであり、すなわち、２Ｄ脈管構造マップ又はロードマップに基づく。したがって、画像ベースのガイダンスが提供される。

脈管構造という用語は、血管構造を指す。したがって、脈管構造マップは、脈管構造マップとも称されることができる。

「分岐」場所という用語は、装置が、これまで脈管構造マップの提示上に示されていない血管構造に従う場所を指す。例えば、このような場所は、マップ上に示されていないより小さい枝である。したがって、「分岐」という用語は、脈管構造を実際にたどり、血管内に留まる装置の、ロードマップ上、すなわち脈管構造マップ上に示されるものと比較した不一致を記述する。ロードマップの観察で、装置は、「オフロード」として検出されるが、装置は、より小さいロード又は経路上、すなわち、これまでロードマップ上に存在しなかったより小さい血管又は他の血管上に実際には「オントラック」又は「オンロード」である。したがって、「分岐場所」という用語は、「出口場所」とも称されるが、これは、装置が血管の内側に維持するので、マップ上の「出口」のみを意味し、血管自体からの出口を意味しないことに留意されたい。「分岐場所」は、「更なる場所」又は「血管マップ場所の隣」と称されることもできる。

一例では、脈管構造マップが、脈管構造の少なくとも１つの血管造影画像に基づく。

一例によれば、標示のために、データ処理ユニットは、分岐場所を識別する警告マーカを提供するように構成される

一例によれば、分岐場所の標示を提供するために、データ処理ユニットは、少なくとも１つの血管造影画像に基づいて、分岐場所の周りの所定の領域において脈管構造マップを微調整するように構成される。微調整のために、データ処理ユニットは、少なくとも１つの血管造影画像内のより詳細な脈管構造を検出し、脈管構造の更なる細部を脈管構造マップに追加して、改善された脈管構造マップを提供するように構成される。

微調整の一例は、より多くの小さな血管を脈管構造マップに追加することである。

微調整の別の例は、脈管構造マップに既に存在する血管に、より多くの細部を追加することである。

微調整の更なる例は、脈管構造マップに既に存在する血管に、より高い解像度を提供することである。

一例によれば、データ処理ユニットは、脈管構造マップ内の分岐に対する関連する血管点又は領域を検出するように構成される。また、データ処理ユニットは、少なくとも１つの血管造影画像に対する分岐の関連場所が脈管構造マップの基礎を形成すると、点又は領域を転送し、関連性位置において少なくとも１つの血管造影画像から更なる細部を抽出関連場所において少なくとも１つの血管造影画像から更なる細部を抽出するするように構成される。

例えば、複数の血管造影画像が、ロードマップ、すなわち脈管構造マップのために使用される。このような場合、関連場所は、更なる細部を抽出するために、複数の血管造影画像に転送されることができる。

少なくとも１つの血管造影画像は、例えば、多すぎる構造を細かすぎる形で提供することによって、脈管構造マップの初期クラッタリングを回避するために、脈管構造マップに使用され得ない初期レベルの細部を有する。

一例によれば、データ処理ユニットは、少なくとも１つの現在の画像における介入装置のフットプリントを検出するように構成される。データ処理ユニットは、また、分岐場所の標示のために、介入装置のフットプリントを脈管構造マップに転送するように構成される。

一例では、適合された標示に対して、データ処理ユニットは、装置先端が所定の距離に存在している又は接近している場合にのみ、（複数の）所定の領域において、脈管構造マップの微調整された追加を投影又は提示するように構成される。

したがって、マップのクラスタ化は、多くの分岐が意図せずにステアリングされる場合に低減され、マップ上のより多数のリファインスポットにつながる。

一例によれば、適応された脈管構造マップを提示するように構成された表示ユニットが、提供される。

本発明によれば、介入装置のガイダンスのためのシステムも、提供される。このシステムは、前述の例の１つによる介入装置のガイダンスのための装置と、医用撮像装置とを有する。医用撮像装置は、対象の脈管構造の関心領域の現在の画像データを提供する。

一例によれば、医用撮像装置は、Ｘ線撮像装置である。Ｘ線撮像装置は、関心領域の少なくとも１つの現在の画像としてＸ線画像を提供するように構成される。Ｘ線撮像装置は、脈管構造マップのための脈管構造の血管造影画像として造影剤注入Ｘ線画像を提供するように構成される。

一例によれば、対象の脈管構造内でステアリング可能に移動されるように構成された介入装置が、提供される。介入装置は、介入処置のためのステアリング装置である。

本発明によれば、脈管構造内の介入装置のガイダンスのための方法、例えば、コンピュータで実施される方法も、提供される。この方法は、
ａ）対象の脈管構造の脈管構造提示を持つ関心領域の脈管構造マップを提供するステップと、
ｂ）関心領域の少なくとも１つの現在の２Ｄ画像を受信し、データ処理ユニットに転送するステップであって、介入装置が、関心領域内の脈管構造内に挿入される場合に、少なくとも１つの現在の画像内で少なくとも部分的に可視である、ステップと、
ｃ）脈管構造マップ及び少なくとも１つの現在の画像を組み合わせるステップと、
ｄ）脈管構造マップにおける介入装置の少なくとも１つの部分の場所を検出するステップと、
ｅ）介入装置の少なくとも１つの部分が脈管構造マップに示される脈管構造提示の外側にあるかどうかを検出し、脈管構造マップ上の介入装置の分岐場所を決定するステップと、
ｆ）分岐場所における脈管構造マップを適合させ、分岐場所の標示を提供し、適応された脈管構造マップを提示するステップと、
を有する。

ステップｂ）の「提供」は、「受信及び処理ユニットへの転送」と称されることもできる。

一態様によれば、脈管樹の既存のロードマップは、脈管構造の内側で移動された装置を示す現在の画像との組み合わせに基づいて更にリファインされる。純粋に画像ベースの検出及び位置合わせ手順では、装置は、現在の画像において検出され、ロードマップに転送される。次いで、画像データに基づいて、装置が初期ロードマップの脈管構造の外側に示されるかどうか、したがって、初期ロードマップに示されるような脈管構造からの分岐が存在するかどうかが、評価される。装置が常に脈管構造内に配置されるという仮定の下で、装置の現在の場所に対して血管が存在すると仮定される。この情報は、検出された分岐場所をユーザに対する情報として追加することにより、初期ロードマップを更新及び調整するために使用される。

簡単に言えば、一例では、介入装置、当該装置のステアリング、すなわち、ステアリング装置のナビゲーション中に、その装置がロードマップから存在しない血管内にステアリングされるかどうかが、検出される。臨床医は、それに応じて、例えば、表示された画像によって、通知される。更に、表示されたマップは、これまで存在していない血管に到達するステアリング装置の検出に基づいて、ロードマップ抽出を局所的にリファインすることによって、見つからない血管を表すように更新されることができる。

簡単に述べると、二次血管は、ステアリング装置がそれらにナビゲートした後、ロードマップに追加される。

一例では、能動型位置特定センサを備えていない介入装置の位置が、画像分析を介して、すなわち画像ベースの検出を介して追跡される。介入装置は、装置の追跡を構築する必要なしに、すなわち、そのような再帰的なステップなしに、画像内で追跡される。

一態様によれば、改善されたロードマッピングが、提供され、このロードマッピングでは、向上された血管情報、すなわち更新された情報が、表示され、例えば、ステアリング装置が最初に表示されていない１つ又は複数の血管に意図せずに又は誤って入らないことを保証するように臨床医をサポートする。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、それを参照して説明される。

発明の例示的な実施形態は、以下の図面を参照して以下に説明される。

介入装置のガイダンスのための機器の一例を概略的に示す。 介入装置のガイダンスのためのシステムの一例を概略的に示す。 脈管構造における介入装置のガイダンスのための方法の一例のステップを概略的に示す。 脈管構造における介入装置のガイダンスのための方法の更なる例を示す。 不可視の分岐場所でロードマップを分岐するガイドワイヤ先端を示す。 分岐場所が例えばロードマップを局所的にリファインすることによって示される、更新されたロードマップとして適合された脈管構造マップの例を示す。

特定の実施形態は、ここで、添付の図面を参照して、より詳細に説明される。以下の説明では、異なる図面においても、同様の図面参照番号が、同様の要素に対して使用される。詳細な構成及び要素のような、本明細書で定義される事項は、例示的な実施形態の包括的な理解を助けるために提供される。また、周知の機能又は構成は、不必要な詳細で実施形態を不明瞭にするので、詳細には説明されない。更に、「のうちの少なくとも１つ」などの表現は、要素のリストに先行する場合、要素のリスト全体を修飾し、リストの個々の要素を修飾しない。

図１は、介入装置のガイダンスのための機器１０の一例を概略的に示す。機器１０は、入力ユニット１２と、データ記憶ユニット１４と、データ処理ユニット１６と、出力ユニット１８とを有する。データ記憶ユニット１４は、対象の脈管構造の脈管構造提示を持つ関心領域の脈管構造マップを提供するように構成される。入力ユニット１２は、関心領域の少なくとも１つの現在の画像を受信し、データ処理ユニットに転送するように構成される。介入装置は、関心領域内の脈管構造内に挿入される場合に、少なくとも１つの現在の画像において少なくとも部分的に可視である。データ処理ユニット１６は、脈管構造マップと少なくとも１つの現在の画像とを組み合わせるように構成される。データ処理ユニット１６は、また、脈管構造マップ内の介入装置の少なくとも１つの部分の場所を検出するように構成される。データ処理ユニット１６は、更に、介入装置の少なくとも１つの部分が脈管構造マップに示される脈管構造提示の外側にあるかどうかを検出し、脈管構造マップ上の介入装置の分岐場所を決定するように構成される。データ処理ユニット１６は、分岐場所の標示を提供して分岐場所において脈管構造マップを適合させるように更に構成される。出力ユニット１８は、適合された脈管構造マップを提供するように構成される。

用語「対象」は、また、個体と称され得る。「対象」は、更に、患者とも称され得るが、この用語は、何らかの病気又は疾患が対象とともに実際に存在するかどうかを示すものではないことに注意される。

脈管構造マップは、ロードマップとも称される。

一例として、脈管構造マップは、脈管構造の少なくとも１つの血管造影画像に基づき、脈管構造提示を有する。

「受信し、データ処理ユニットに転送する」という用語は、「データ処理ユニットに提供する」又は単に「提供する」と称されることもできる。

例えば、関心領域の少なくとも１つの現在の画像において、介入装置の先端は、少なくとも１つの現在の画像において少なくとも部分的に可視である。

一例では、脈管構造は、冠状脈管構造であり、脈管構造マップは、冠動脈ロードマップと称される。

一例では、現在の画像が、現在の時点、すなわち、ライブ、例えば、多かれ少なかれリアルタイムを指す。現在の画像は、ライブ画像と称されることもできる。

一例では、脈管構造マップ及び現在の画像が、オーバレイ方式で表示される。例えば、脈管構造マップは、現在の画像にオーバレイされる。別の例では、現在の画像が、脈管構造マップにオーバレイされる。

一例では、ロードマップの微調整は、ステアリング装置のような介入装置が、二次血管内にナビゲーションした後に、二次血管をロードマップに追加する結果となる。

一例として、このような妨害二次血管の場所は、ロードマップ上にマークされる。次いで、臨床医は、後のステアリングにおいてそれを容易に回避することができる。マーカ又はインジケータに加えて、二次血管は、分岐場所の周りの領域内で可視にされることもでき、追加された細部が、ロードマップ上に表示される。

例えば、適合された脈管構造マップを提供することによって、臨床医は、例えば、初期ロードマップ上に表されていない二次血管内に装置を繰り返しステアリングすることを回避するために、情報を提供される。

利点として、ナビゲーション中に、ガイドワイヤが、ロードマップに存在しない血管内に操縦されるかどうかが、検出される。次いで、表示されたマップは、ロードマップ抽出を局所的にリファインすることによって、見つからない血管を表すように更新される。

更新されたロードマップは、例えば、ガイドワイヤ進行の自然なダイナミクスが誤った血管内に操縦しないように付加的な注意を払うことによって、臨床医がこの領域を通過するようにナビゲートするのを助ける。例えば、カラーコードによって潜在的に強調表示される、二次血管の位置は、潜在的な追加の介入ツールのナビゲーションのために可視に保たれる。

したがって、時間が節約され、同じナビゲーションミスを繰り返し犯すフラストレーションが、除外されるか、少なくとも制限される。更に、一例では、ロードマップは、より大きな血管が脈管構造マップ抽出中に省略される場合に、補正される。

適合された脈管構造マップは、また、二次血管がロードマップ上に表示されない場合に利点を提供する。

例えば、ロードマップ抽出方法は、多すぎる二次血管を奪われた、より可読なロードマップを提示するように設計されてもよく、したがって、二次血管は、単にロードマップ上に示されない。関連する大きな血管のみが示され、二次血管がロードマップから除去されるような場合、これらの存在は、ガイドワイヤの将来のステアリング及び適合された脈管構造マップによって可視にされる。

例えば、関心のある二次血管は、血管造影図では可視ではない。一例として、造影剤の流入は、ガイドワイヤの進行とは異なる力学によって支配され、二次血管が血管造影図では実際に不可視であり、したがってロードマップに存在しないことが、起こり得る。これらの存在は、ガイドワイヤの将来のステアリングによって顕著にされ、この情報は、適合された脈管構造マップによって可視にされる。

初期ロードマップが不完全であり得る例として、適合された脈管構造マップは、ガイドワイヤ、例えばガイドワイヤ先端が、それによって「引き付けられ」うることを臨床医に警告するために、副血管を示してもよい。

図１にオプションとして示される一例では、適合された脈管構造マップを提示するように構成された表示ユニット２０が、提供される。

更なるオプションとして提供される一例では、分岐場所の標示を提供するために、データ処理ユニット１６は、少なくとも１つの血管造影画像に基づいて分岐場所の周りの所定の領域において脈管構造マップを微調整するように構成される。微調整のために、データ処理ユニット１６は、少なくとも１つの血管造影画像内のより詳細な脈管構造を検出し、脈管構造の更なる細部を脈管構造マップに追加して、改善された脈管構造マップを提供するように構成される。

少なくとも１つの血管造影画像内のより詳細な脈管構造の検出は、多くの可能なオプションのうちの１つとしてのみ提供されることに留意されたい。

別のオプションでは、標示のために、データ処理ユニット１６は、少なくとも１つの血管造影画像に基づいて、分岐場所の周りの所定の領域において脈管構造マップを微調整するように構成される。微調整のために、データ処理ユニット１６は、更なる画像データソースからより詳細な脈管構造画像データを取り出すように構成される。

またオプションとして提供される更なる例では、データ処理ユニット１６は、脈管構造の更なる細部を強調表示された形で脈管構造マップに追加するように構成される。

更なるオプションとして提供される一例では、データ処理１６ユニットは、脈管構造マップ内の分岐に対する関連する脈管点又は領域を検出するように構成される。データ処理ユニット１６は、また、分岐の関連場所としての点又は領域を、脈管構造マップの基礎を形成する少なくとも１つの血管造影画像に転送し、関連場所における少なくとも１つの血管造影画像から更なる細部を抽出するように構成される。

一例では、複数の血管造影画像が提供され、各現在の画像について、一致する心臓位相からの脈管構造マップが選択される。

一例では、現在の画像は、同じ角度から取得される。

更なる例では、血管造影画像は、ライブの現在の画像上の適切な空間位置にシフトされる。

一例では、脈管構造マップとして、血管が輪郭で示される、バイナリ脈管構造マップが、抽出される。

一例では、バイナリ計算が、複数の血管造影画像の各々に対して提供される。

一例では、バイナリロードマップ計算が、マップから細い二次血管を除去するクリーニングステップを伴ってもよい。

更なるオプションとして提供される一例では、データ記憶ユニット１４は、複数の血管造影画像を提供するように構成される。データ処理ユニット１６は、各現在の画像について一致する心臓位相から脈管構造マップを選択するように構成される。

更なるオプションとして提供される一例では、データ処理ユニット１６は、脈管構造マップとしてバイナリ脈管構造マップを抽出するように構成され、バイナリ脈管構造マップでは、血管は、輪郭を提供される。

脈管構造マップの決定された輪郭に基づいて、分岐場所が、識別されることができる。

更なるオプションとして提供される一例では、脈管構造マップにおける介入装置の一部、例えば介入装置の先端の場所の検出のために、データ処理ユニット１６は、介入装置を識別するために現在の画像をセグメント化するように構成される。介入装置の一部、例えば介入装置の先端が、脈管構造マップに示される脈管構造の外側にあるかどうかの検出のために、データ処理ユニット１６は、介入装置のセグメント化されたフットプリントを脈管構造マップと比較するように構成される。

従って、介入装置のセグメント化は、場所決定を考慮した更なる検出ステップの基礎を提供する。

更なるオプションとして提供される一例では、脈管構造マップは、対象の冠状血管を示し、現在の画像を有する適合された脈管構造マップは、適合された冠動脈ロードマッピングを提供する。

更なるオプションとして提供される一例では、データ処理ユニット１６は、少なくとも１つの現在の画像における介入装置のフットプリントを検出し、分岐場所の標示のために脈管構造マップに介入装置のフットプリントを転送するように構成される。

例えば、フットプリントは、脈管構造画像データに基づく微調整が、不可能であるか又は少なくとも成功しない場合に、追加される。

図２は、介入装置のガイダンスのためのシステム５０の一例を概略的に示す。システム５０は、前述の例のうちの１つによる介入装置のガイダンスのための機器５２を有する。システム５０は、更に、医用撮像装置５４を有する。医用撮像装置５４は、対象５６の脈管構造の関心領域の現在の画像データを提供する。

対象５６は、患者テーブルのように、病院内の検査室の対象支持体５８上に配置されてもよい。カテーテル６０又はガイドワイヤは、破線６２で示すように、対象５６の脈管構造内に挿入されてもよい。

システム５０のオプションとして提供される一例では、医用撮像装置５４は、図２に示されるように、天井取り付けレール構造７４から吊り下げられた可動支持体７２によって支持された可動Ｃアーム構造７０に取り付けられてもよいＸ線源６６及びＸ線検出器６８を持つＸ線撮像装置６４である。

Ｘ線撮像装置６４は、関心領域の少なくとも１つの現在の画像としてＸ線画像を提供するように構成され、この画像提供は、第１の破線矢印７６によって示される。

Ｘ線撮像装置６４は、また、第２の破線矢印７８によって示されるように、脈管構造マップに対する脈管構造の血管造影画像として造影注入Ｘ線画像を提供するように構成されてもよい。これにより、Ｘ線撮像装置６４は、Ｘ線画像データを提供する。

更に図示されない一例では、システムは、造影注入Ｘ線画像を取得するための造影注入器を有する。Ｘ線撮像装置６４による造影剤注入Ｘ線画像の提供は、オプションとして提供されることに留意されたい。

一例では、Ｘ線撮像装置６４は、関心領域の少なくとも１つの現在の画像としてＸ線画像を提供するだけであり、更なる撮像源（詳細には図示せず）が、脈管構造マップに対する脈管構造の血管造影画像としてＸ線画像を提供するように構成される。

別の例では、Ｘ線撮像装置６４は、関心領域の少なくとも１つの現在の画像としてＸ線画像を提供し、また、脈管構造マップに対する脈管構造の血管造影画像としてもＸ線画像を提供する。

一例では、Ｘ線画像は、ライブ画像である。例えば、Ｘ線画像は、関心領域の蛍光透視画像である。

しかしながら、他の撮像技術も、医用撮像装置５４に対して提供されることができることに留意されたい。これは、関心領域の少なくとも１つの現在の画像を提供することに関し、加えて又は代わりに、脈管構造マップのための脈管構造を生成するための画像を提供することに関する。

オプションとして提供される一例では、介入装置、例えばカテーテル６０又はガイドワイヤは、対象の脈管構造内でステアリング可能な形で移動されるように適合されて提供され、介入装置は、介入処置のためのステアリング装置である。

一例では、脈管構造マップは、対象の冠動脈血管を示し、現在の画像を有する適合された脈管構造マップは、適合された冠動脈ロードマッピングを提供する。

更に、オプションとして、表示８０は、対象支持体５８の隣に提供され、表示８０上に、適合された脈管構造マップが、示されることができる。

図３は、更に、キーボード又はタッチパッドのような追加の入力装置を更なるモニタと一緒に有する制御装置８２を示す。第３の破線矢印８４は、介入装置のガイダンスのための機器５２と制御装置８２との間のデータリンクを示し、データリンクは、オプションとして提供される。

図３は、脈管構造における介入装置のガイダンスのための方法１００の一例のステップを概略的に示す。一例では、方法１００は、コンピュータ実施方法である。方法１００は、以下のステップを有する：
- ステップａ）とも称される第１のステップ１０２では、対象の脈管構造の脈管構造提示を持つ関心領域の脈管構造マップが、提供される。
- ステップｂ）とも称される第２のステップ１０４では、関心領域の少なくとも１つの現在の２Ｄ画像が、受信され、データ処理ユニットに転送される。介入装置は、関心領域内の脈管構造内に挿入される場合に、少なくとも１つの現在の画像において少なくとも部分的に可視である。
- ステップｃ）とも称される第３のステップ１０６では、脈管構造マップ及び少なくとも１つの現在の画像が、組み合わされる。
- ステップｄ）とも称される第４のステップ１０８では、介入装置の少なくとも一部の場所が、脈管構造マップ内で検出される。
- ステップｅ）とも称される第５のステップ１１０では、介入装置の少なくとも１つの部分が脈管構造マップに示される脈管構造提示の外側にあるかどうかが検出され、介入装置の分岐場所が、脈管構造マップ上で決定される。
- ステップｆ）とも称される第６のステップ１１２において、脈管構造マップが、分岐場所において適合されて分岐場所の標示を提供し、適合された脈管構造マップが、提示される。

一例では、ステップａ）において、脈管構造マップの２Ｄ投影が、提供される。

一例では、ステップｄ）のために、現在の画像が、セグメント化される。

一例では、ステップｂ）において、少なくとも１つの現在の画像が、提供される。例えば、いくつかの画像が提供され、例えばライブ画像のシーケンスが提供される。

一例では、ステップｆ）において、脈管構造マップは、分岐場所の周りの領域において適合される。

一例では、標示のために、分岐場所を識別する点がマークされる。

一例では、複数の血管造影画像が、提供される。

分岐場所の標示は、マーキング点とも称される。

一例では、この方法は、心臓ロードマッピングに適用される。

別の例では、この方法は、非心臓ロードマッピングに適用される。

一例では、ステップｆ）において、標示のために、脈管構造マップは、少なくとも１つの血管造影画像に基づいて、分岐場所の周りの所定の領域において微調整される。

一例では、微調整のために、より詳細な脈管構造が、少なくとも１つの血管造影画像において検出され、脈管構造の更なる細部が、脈管構造マップに追加され、その結果、改善された脈管構造マップを生じる。

したがって、適合された脈管構造マップは、微調整又は改善された脈管構造マップと称されることもできる。

脈管構造の細部は、例えば、脈管構造の追加の分岐を有する。

一例では、ステップｅ）は、脈管構造マップ内の関連する脈管分岐を検出することと、関連場所を複数の血管造影画像に転送することと、複数の血管造影画像内の関連場所における更なる細部を抽出することとを含む。

一例では、ステップｄ）のために、現在の画像は、介入装置を識別するためにセグメント化され、ステップｅ）のために、介入装置のセグメント化されたフットプリントが、脈管構造マップと比較される。

一例では、脈管構造の更なる細部は、強調表示された様式で脈管構造マップに追加される。

一例では、更なる細部は、異なる色又はパターンで提供される。

例えば、追加された二次血管は、少なくともガイドワイヤが近づいている場合に、臨床医に、ステアリング装置が二次血管によって引き付けられ得ることを知らせるために、異なる色で示されることができる。

一例では、脈管構造を離れる介入装置のシグネチャが、警告マーカとして提示される。

一例では、ステップｆ）において、標示のために、分岐場所を識別する警告マーカが、提供される。

図４は、脈管構造内の介入装置のガイダンスのための方法２００の更なる例を示す。この方法は、心臓関連であることが示されているが、この方法は、他の血管領域にも適していることに留意されたい。示されるように、開始点は、冠動脈ロードマッピングの一般的な構造である。血管造影シーケンス２０２は、ｉ）これが含む最良の注入周期が、識別され、ｉｉ）バイナリ脈管構造マップが、識別されたフレームの各々について抽出されるように処理される。このステップは、第１のフレーム２０４で示される。その結果、脈管構造マップ２０６が、提供される。バイナリロードマップ計算は、マップから細い二次血管を除去するクリーニングステップを伴ってもよい。

次いで、（例えば、同じ角度から取得された）各Ｘ線透視画像２０８について、適切な心臓位相からの脈管構造マップは、脈管構造マップ２０６から選択され、ライブＸ線透視画像上の適切な空間位置にシフトされ、結果として冠動脈ロードマッピング２１０をもたらす。

更に、蛍光透視画像上に潜在的に存在するステアリング装置が、検出され、セグメント化され、更なるフレーム２１２で示される。これは、装置が正確にどこにあるかの情報という結果になる。

更に、マップ分岐検出２１４が、提供される。これは、一方の装置のセグメント化されたフットプリントを他方の（シフトされた）バイナリ脈管構造マップと比較することによって、ステアリング装置が脈管構造マップの外側にあるかどうかを決定する。

一例では、セグメント化は、例えば、注釈付きの例からそれらをどのように抽出するかを学習するために畳み込みネットワークを使用する機械学習技法によって達成される。別の例では、従来のコンピュータサイエンス技術が、使用される。一例として、画像は、細長い構造を強調するために事前にフィルタリングされ、次いで、閾値を受け、抽出された構造の時間的コヒーレンスについて論じられる。

更に、関連する脈管構造分岐判定２１６が、提供される。例えば、冠動脈ロードマッピング技術によって実行される時空間マッチングが、十分な結果を有する場合、マップ分岐検出ステップは、見つからない関連する二次血管を識別するのに十分である。しかし、不完全なマッチングでは、一時的にロードマップの外側のステアリングワイヤが、生じるかもしれない。

一例では、冠動脈ロードマッピング技術によって実行される時空間マッチングは、完全であり、介入装置の先端が脈管構造の外側にあるかどうかの検出は、見つからない関連する二次血管を識別するのに十分である。

冠動脈結果マッピングが不完全なマッチをもたらす更なる例では、ステアリングワイヤが、一時的にロードマップの外側にもたらされる。

このような場合、例えば、複数のヒューリスティックが、ロードマップ内の関連する血管の不在からマッチングエラーを分離するために提供される。例えば、時間的一貫性において、マッチングエラーは、「ジャンプ」を生じる傾向にあり、ガイドワイヤが移動するとすぐに非常に異なる結果を生じる。更に、見つからない二次血管は、より安定したミスマッチを生じ、原因領域は、常に同じである。例えば、ガイドワイヤ配向では、マッチングエラーの場合、ガイドワイヤは、適切な血管内に配置されないが、しかしながら、ガイドワイヤ及び対応する脈管構造マップ領域の両方が、実際の血管配向を描出するので、これは、同様の配向を提示するであろう。更に、描かれていない血管に関わるガイドワイヤは、近隣の大きな血管とは異ならなければならない安定した配向を示す。一例では、これらのヒューリスティックの両方を組み合わせて、どのマップ分岐がロードマップに存在しない血管に対応するかを検出するステップが、提供される。また、これは、血管マップ上で、副血管が見つからない場所を示す。

見つからない血管が検出され、その位置が決定された場合、ロードマッピングで使用される血管マップが、リファインされる（２１８）。一例として、選択された血管造影図は、第１及び第２の矢印２２０ａ及び２２０ｂで示されるように、領域内に存在し得る二次血管に対する最も細心の注意で再処理される。例えば、最小の閾値が、血管を局所的に抽出するのに使用されることができる。又は、細い血管のクリーニングステップが、近隣で無効にされることができる。

このステップの終わりに、フレーム２１４においても、局所的な修正が観測されるマップの分岐を満足に説明しているかどうかが、チェックされる（２２２）。もしそうでないなら、例えば、関心のある副血管が、元の血管造影図上で可視ではなかったので、ロードマップは、自動的に再編集される（２２４）。次に、脈管構造の枝をたどっていたガイドワイヤのフットプリントが、好ましくは異なる色で追加される。これは、次いで提供される（２２８）ロードマップ２２６を完成させ、観察されたワイヤの分岐を説明する。これは、追加された情報が、現実の二次血管を完全には描写しない場合であっても、ロードマップを繰り返し離れることを回避するのを助け、例えば、意図せずにその時点での脈管構造の分岐をたどる必要性に役立つ。

図５ａは、対象の脈管構造の関心領域の脈管構造マップ２５０を示す。脈管構造マップ２５０は、一次血管（primary vessel）２５２の輪郭が示されるロードマップとして提供される。更に、例えば、現在の画像を重ね合わせることによって、ガイドワイヤ２５４のような介入装置の遠位端部分が、脈管構造内に挿入されて示される。ガイドワイヤ２５４は、部分２５８が血管構造の外側に配置されるように見える分岐場所２５６において、ロードマップを離れるか、又は示された脈管構造から分岐するように示される。したがって、ロードマップは、不完全なロードマップと見なされてもよい。

図５ｂは、更新されたロードマップとして適合された脈管構造マップ２６０を示し、分岐場所は、例えば、ロードマップを局所的にリファインすることによって示される。図５ｂに示されるように、脈管構造２５２は、輪郭で示され、装置２５４は、脈管構造内に存在する。しかしながら、脈管構造２５２は、図５ａに示される画像に基づいて決定された分岐場所２５６において主要血管から分岐する二次血管の追加された細部２６２を提供される。したがって、追加された細部は、可視の警告として機能することができる。したがって、ガイドワイヤ２５４を操作するユーザは、容易に分岐場所２５６を通過してステアリングすることができる。適合された脈管構造マップ２６０は、また、完成ロードマップと称されることもできる。

本発明の別の例示的な実施形態において、適切なシステム上で、前述の実施形態のうちの１つによる方法の方法ステップを実行するように構成されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム素子が、提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニット上に記憶されてもよく、又は１より多いコンピュータユニットにわたって分散されてもよく、これは、また、本発明の実施形態の一部であってもよい。この計算ユニットは、上述の方法のステップを実行する又は実行を誘導するように構成されてもよい。更に、これは、上述の機器の構成要素を動作させるように構成されてもよい。計算ユニットは、自動的に動作するように、及び/又はユーザのオーダを実行するように構成されることができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされてもよい。従って、データプロセッサは、本発明の方法を実行するように備えられてもよい。

本発明の態様は、コンピュータによって実行されてもよいコンピュータ可読記憶装置上に記憶されたコンピュータプログラム命令の集合であってもよいコンピュータプログラム製品で実現されてもよい。本発明の命令は、スクリプト、解釈可能プログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）又はＪａｖａクラスを含むが、これらに限定されない、任意の解釈可能又は実行可能なコードメカニズムであってもよい。命令は、完全な実行可能プログラム、部分的な実行可能プログラム、既存のプログラムに対する修正（例えば更新）又は既存のプログラムに対する拡張（例えばプラグイン）として提供されることができる。更に、本発明の処理の一部は、複数のコンピュータ又はプロセッサに分散されてもよい。

上述したように、処理ユニット、例えばコントローラは、制御方法を実施する。コントローラは、必要とされる様々な機能を実行するために、ソフトウェア及び／又はハードウェアを用いて、様々な態様で実装されることができる。プロセッサは、必要な機能を実行するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされてもよい１つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。しかしながら、コントローラは、プロセッサを用いて又は用いずに実装されてもよく、また、いくつかの機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行するためのプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連する回路）との組み合わせとして実装されてもよい。

本開示の様々な実施形態において採用され得るコントローラコンポーネントの例は、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むが、これらに限定されない。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、更新手段によって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方を包含する。

更に、コンピュータプログラム要素は、上述の方法の例示的な実施形態の手順を実行するために必要な全てのステップを提供することができてもよい。

本発明の更なる例示的な実施形態によれば、ＣＤーＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体は、その上に記憶されたコンピュータプログラム素子を有し、そのコンピュータプログラム素子は、前述のセクションによって説明される。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶及び／又は配布されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムなどを介して他の形態で配布されてもよい。

しかしながら、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワーク上で提示されてもよく、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされることができる。本発明の更なる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロード可能にするための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の前述の実施形態のうちの１つによる方法を実行するように構成される。

本発明の実施形態は、それぞれ異なる主題を参照して説明されることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、方法型請求項を参照して説明され、他の実施形態は、装置型請求項を参照して説明される。しかしながら、当業者は、上記及び下記の説明から、別段の通知がない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴間の任意の組み合わせも、本出願で開示されると見なされることを理解するであろう。しかしながら、全ての特徴は、組み合わされて、特徴の単純な合計よりも高い相乗効果を提供することができる。

本発明は、図面及び前述の説明において図示され、詳細に説明されたが、このような図示及び説明は、例示又は典型的であり、限定ではないと見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示及び従属請求項の検討から、請求項に記載の発明を実施する際に当業者によって理解され達成されることができる。

請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数性を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲において記載されるいくつかの項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において言及されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 介入装置のガイダンスのための機器であって、前記機器が、
   入力ユニットと、
   データ記憶ユニットと、
   データ処理ユニットと、
   出力ユニットと、
   を有し、
   前記データ記憶ユニットは、対象の脈管構造の脈管構造提示を持つ関心領域の脈管構造マップを提供するように構成され、
   前記入力ユニットは、前記関心領域の少なくとも１つの現在の画像を受信し、前記データ処理ユニットに転送するように構成され、前記介入装置の少なくとも１つの部分は、前記関心領域内の前記脈管構造内に挿入される場合に、前記少なくとも１つの現在の画像において少なくとも部分的に可視であり、
   前記データ処理ユニットは、前記脈管構造マップ及び前記少なくとも１つの現在の画像を組み合わせ、前記脈管構造マップにおける前記介入装置の前記少なくとも１つの部分の場所を検出し、前記介入装置の前記少なくとも１つの部分が前記脈管構造マップに示される前記脈管構造表示の外側にあるかどうかを検出し、前記脈管構造マップ上の前記介入装置に対して分岐場所を決定し、前記分岐場所において前記脈管構造マップを適合して、前記分岐場所の標示を提供するように構成され、
   前記出力ユニットは、適合された脈管構造マップを提供するように構成される、機器。
2. 前記標示のために、前記データ処理ユニットは、前記分岐場所を識別する警告マーカを提供するように構成される、請求項１に記載の機器。
3. 前記分岐場所の前記標示を提供するために、前記データ処理ユニットは、前記少なくとも１つの血管造影画像に基づいて、前記分岐場所の周りの所定の領域において前記脈管構造マップを微調整するように構成され、
   前記微調整のために、前記データ処理ユニットは、前記少なくとも１つの血管造影画像内のより詳細な脈管造を検出し、前記脈管構造の更なる細部を前記脈管構造マップに追加して、改善された脈管構造マップを提供するように構成される、
   請求項１又は２に記載の機器。
4. 前記データ処理ユニットは、前記脈管構造マップにおける前記分岐に対する関連する脈管点又は領域を検出し、前記分岐の関連場所として前記点又は領域を、前記脈管構造マップのための基礎を形成する少なくとも１つの血管造影画像に転送し、前記関連場所における前記少なくとも１つの血管造影画像から更なる細部を抽出するように構成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の機器。
5. 前記データ処理ユニットは、前記脈管構造マップとしてバイナリ脈管構造マップを抽出するように構成され、前記バイナリ脈管構造マップにおいて、前記血管は、輪郭を用いて提供される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の機器。
6. 前記データ処理ユニットは、前記脈管構造マップ内の前記介入装置の場所の検出のために、前記現在の画像をセグメント化して前記介入装置の前記少なくとも１つの部分を識別するように構成され、前記介入装置の一部が前記脈管構造マップ内に示される前記脈管構造の外側にあるかどうかを検出するために、前記介入装置のセグメント化されたフットプリントを前記脈管構造マップと比較するように構成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の機器。
7. 前記脈管構造マップは、対象の冠動脈血管を示し、前記現在の画像を有する前記適合された脈管構造マップは、適合された冠動脈ロードマッピングを提供する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の機器。
8. 前記データ処理ユニットは、前記少なくとも１つの現在の画像における前記介入装置のフットプリントを検出し、前記分岐場所の前記標示のために前記介入装置の前記フットプリントを前記脈管構造マップに転送するように構成される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の機器。
9. 前記適合された脈管構造マップを提示するように構成された表示ユニットが、提供される、請求項１に記載の機器。
10. 介入装置のガイダンスのためのシステムにおいて、前記システムが、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の介入装置のガイダンスのための機器と、
    医用撮像装置と、
    を有し、
    前記医用撮像装置は、対象の脈管構造の関心領域の現在の画像データを提供する、
    システム。
11. 前記医用撮像装置が、Ｘ線撮像装置であり、
    前記Ｘ線撮像装置は、前記関心領域の前記少なくとも１つの現在の画像としてＸ線画像を提供するように構成され、
    前記Ｘ線撮像装置は、前記脈管構造マップのための前記脈管構造の前記血管造影画像として、造影剤注入Ｘ線画像を提供するように構成される、
    請求項１０に記載のシステム。
12. 対象の脈管構造内でステアリング可能に移動されるように構成された介入装置が、提供され、
    前記介入装置は、介入処置のためのステアリング装置である、
    請求項１０又は１１に記載のシステム。
13. 脈管構造における介入装置のガイダンスのためのコンピュータ実施方法であって、前記方法は、
    ａ）対象の脈管構造の脈管構造提示を持つ関心領域の脈管構造マップを提供するステップと、
    ｂ）前記関心領域の少なくとも１つの現在の２Ｄ画像を受信し、データ処理ユニットに転送するステップであって、前記介入装置の少なくとも１つの部分は、前記関心領域内の前記脈管構造内に挿入される場合に、前記少なくとも１つの現在の画像において少なくとも部分的に可視である、ステップと、
    ｃ）前記脈管構造マップ及び前記少なくとも１つの現在の画像を組み合わせるステップと、
    ｄ）前記脈管構造マップにおける前記介入装置の前記少なくとも１つの部分の場所を検出するステップと、
    ｅ）前記介入装置の前記少なくとも１つの部分が前記脈管構造マップに示される前記脈管構造提示の外側にあるかどうかを検出し、前記脈管構造マップ上の前記介入装置に対して分岐場所を決定するステップと、
    ｆ）前記分岐場所において前記脈管構造マップを適合させ、前記分岐場所の標示を提供し、適合された脈管構造マップを提示するステップと、
    を有する、方法。
14. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の機器又は請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のシステムを制御するためのコンピュータプログラム要素であって、前記機器又はシステムは、処理ユニットによって実行されるときに、請求項１３に記載の方法のステップを実行するように構成される、コンピュータプログラム要素。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体。

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