JP7039544B2 - 血流特性及び病理を心筋血液供給のモデリングを介して決定するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、2014年10月31日に出願された米国特許非仮出願第14/529,495号及び2014年8月29日に出願された米国仮出願第62/043,699号の優先権の利益を主張するものであり、その全体を参照することにより、その全開示がここに包含される。
本開示の種々の実施形態は、概略的には、疾患の評価、治療計画及び関連する方法に関する。具体的には、本開示の特定の実施形態は、心筋血液供給のモデリングを介して血流特性及び病理を判断するシステム及び方法に関する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
血管疾患を有する患者の評価をコンピュータで実施する方法であって、この方法は、
患者または複数の人のいずれかに関連する1つまたは複数の血管モデルを受け取り、
患者に関連する観察かん流情報を受け取り、更に、
1つまたは複数のコンピュータプロセッサを使用して、前記観察かん流情報及び前記1つまたは複数の血管モデルに基づいて、患者の1つ若しくは複数の血流特性または1つ若しくは複数の病理学的特徴を推定することを、備える。
(項目2)
更に、前記1つまたは複数の血管モデルのそれぞれについて、前記1つまたは複数の血管モデルから導き出される1つまたは複数のモデル化されたかん流値を取得し、
前記観察かん流情報を、前記1つまたは複数のモデル化されたかん流値の1つまたは複数と比較し、前記観察かん流情報に対応する関連した患者の血管モデルを特定し、更に、
1つまたは複数のコンピュータプロセッサを使用して、更に、前記特定した患者の血管モデルに基づいて、前記1つ若しくは複数の血流特性または前記1つ若しくは複数の病理学的特徴を推定すること、を備える項目1に記載のコンピュータで実施する方法。
(項目3)
前記観察かん流情報は、1つ若しくは複数のかん流値または1つ若しくは複数の心筋壁運動値を包含する、項目1に記載のコンピュータで実施する方法。
(項目4)
更に、前記1つ若しくは複数のかん流値または前記1つ若しくは複数の血管壁運動値を、前記患者または複数の人の1つ若しくは複数の人の1つ若しくは複数の画像から受け取り、更に、
1つ若しくは複数かん流値または1つ若しくは複数の血管壁運動値を、患者の組織モデルに記録すること、を備える項目3に記載のコンピュータで実施する方法。
(項目5)
前記1つまたは複数の患者血管モデルを決定することは、更に、
前記観察かん流情報を生成する仮説的血管病変のセットを特定することを包含し、患者の前記1つ若しくは複数の血流特性または1つ若しくは複数の病理学的特徴が、血管病変に関連される、項目1に記載のコンピュータで実施する方法。
(項目6)
更に、患者の生体組織の幾何学モデルを受け取り、更に、
計算流体力学分析を、前記患者の生体組織の前記幾何学モデルの1つまたは複数の変形版に適用することを包含し、前記仮説血管病変のセットの特定は、計算流体力学分析を前記幾何学モデルの前記変形版の1つまたは複数への適用に基づいている、項目5に記載のコンピュータで実施する方法。
(項目7)
更に、前記患者の生体組織の1つまたは複数のモデルに関連する複数の計算流体力学分析結果を、観察かん流情報と比較し、更に、
前記複数の計算流体力学分析結果の観察かん流情報との比較に基づいて、前記患者の生体組織の冠状動脈モデルを選択することを、包含する項目5のコンピュータで実施する方法。
(項目8)
更に、前記患者の前記1つ若しくは複数の血流特性または1つ若しくは複数病理学的特徴に関連する治療を出力すること、を包含する項目1のコンピュータで実施する方法。
(項目9)
血管疾患を有する患者を評価するシステムであって、このシステムは、
血管疾患を有する患者の評価のための命令を記憶するデータ記憶デバイスと、
前記患者若しくは複数の人のいずれかに関連する1つまたは複数の血管モデルを受け取り、
前記患者に関連する観察かん流情報を受け取り、更に、
1つまたは複数のコンピュータプロセッサを使用して、前記観察かん流情報及び前記1つまたは複数の血管モデルに基づいて、前記患者の1つ若しくは複数の血流特性または1つ若しくは複数の病理学的特徴を推定することを包含する方法を、
実行するように構成されるプロセッサとを備える。
(項目10)
前記システムは、更に、
前記1つまたは複数の血管モデルのそれぞれについて、前記1つまたは複数の血管モデルから導き出される1つまたは複数のモデル化されたかん流値を取得し、
前記観察かん流情報を、前記1つまたは複数のモデル化されたかん流値の1つまたは複数と比較し、観察かん流情報に対応する関連した患者血管モデルを特定し、更に、
1つまたは複数のコンピュータプロセッサを使用して、前記患者の1つ若しくは複数の血流特性または1つ若しくは複数病理学的特徴を、更に、前記特定した患者の血管モデルに基づいて推定する、ように構成される、項目9に記載のシステム。
(項目11)
前記観察かん流情報は、1つ若しくは複数かん流値または1つ若しくは複数の心筋壁運動値を包含する、項目9に記載のシステム。
(項目12)
前記システムは、更に、
前記患者または複数の人の1つ若しくは複数の人のいずれかの1つ若しくは複数画像から、前記1つ若しくは複数かん流値または前記1つ若しくは複数の心筋壁運動値を受け取り、更に、
前記1つ若しくは複数のかん流値または前記1つ若しくは複数の心筋壁運動値を、前記患者の組織モデルに記録する、ように構成される、項目11に記載のシステム。
(項目13)
前記1つまたは複数の患者の血管モデルを決定することは、更に、
前記観察かん流情報を生成する仮説血管病変のセットを特定することを包含し、前記患者の前記1つ若しくは複数の血流特性または1つ若しくは複数の病理的特徴は、血管病変のセットに関連する、項目9に記載のシステム。
(項目14)
前記システムは、更に、
前記患者の生体組織の幾何学モデルを受け取り、更に、
計算流体力学分析を、前記患者の生体組織の前記幾何学モデルの1つまたは複数の変形版に適用するように構成され、前記仮説血管病変のセットの特定は、計算流体力学分析を前記幾何学モデルの前記変形版の1つまたは複数への適用に基づいている、項目13に記載のシステム。
(項目15)
前記システムは、更に、
前記患者の生体組織の1つまたは複数のモデルに関連する複数の計算流体力学分析結果を、前記観察かん流情報と比較し、更に、
前記複数の計算流体力学分析結果の前記観察かん流情報との比較に基づいて、前記患者の生体組織の冠状動脈モデルを選択するように、構成される、項目13に記載のシステム。
(項目16)
更に、前記患者の前記1つ若しくは複数の血流特性または前記1つ若しくは複数病理学的特徴に関連する治療を出力すること、を包含する項目9に記載のシステム。
(項目17)
血管疾患を有する患者を評価する方法を実行するコンピュータで実施可能なプログラム命令を内包するコンピュータシステムで使用するための、固定のコンピュータ可読媒体であって、この方法は、
前記患者または複数の人のいずれかに関連する1つまたは複数の血管モデルを受け取り、
前記患者に関連する観察かん流情報を受け取り、更に、
1つまたは複数のコンピュータプロセッサを使用して、前記観察かん流情報及び前記1つまたは複数の血管モデルに基づいて、前記患者の1つ若しくは複数の血流特性または1つ若しくは複数の病理学的特徴を推定することを、備える。
(項目18)
前記方法は、更に、
前記1つまたは複数の血管モデルのそれぞれについて、前記1つまたは複数の血管モデルから導き出される1つまたは複数のモデル化されたかん流値を取得し、
前記観察かん流情報を、前記1つまたは複数のモデル化されたかん流値の1つまたは複数と比較し、前記観察かん流情報に対応する関連した患者の血管モデルを特定し、更に、
1つまたは複数のコンピュータプロセッサを使用して、更に、前記特定した患者の血管モデルに基づいて、前記患者の1つ若しくは複数の血流特性または1つ若しくは複数の病理学的特徴を推定すること、を備える項目17に記載の固定のコンピュータ可読媒体。
(項目19)
前記観察かん流情報は、1つ若しくは複数のかん流値または1つ若しくは複数の心筋壁運動値を包含する、項目17に記載の固定のコンピュータ可読媒体。
(項目20)
前記方法は、更に、
前記1つ若しくは複数のかん流値または前記1つ若しくは複数の血管壁運動値を、前記患者または複数の人の1つ若しくは複数の人の1つ若しくは複数の画像から受け取り、更に、
1つ若しくは複数かん流値または1つ若しくは複数の血管壁運動値を、前記患者の組織モデルに記録すること、を備える項目19に記載の固定のコンピュータ可読媒体。
Claims (20)
- 患者特有解剖学的モデルを構築するシステムの作動方法であって、前記システムは、1つまたは複数のコンピュータプロセッサを備え、前記作動方法は、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、1人若しくは複数の個人に関連する血管モデルを受け取ることと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記1人若しくは複数の個人に関連する組織モデルを受け取ることと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記血管モデル及び前記組織モデルを使用して第1のかん流値を計算することと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、流体力学計算を使用して、前記第1のかん流値の前記計算のために使用される前記血管モデルの第1の血管病変を決定することと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、特定の患者に対して、患者特有の観察されたかん流値を受け取ることと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記第1の血管病変及び前記受け取られた患者特有の観察されたかん流値に基づいて、記憶された血管モデルを変形することと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記変形された血管モデルを使用して第2のかん流値を計算することと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記第2のかん流値が前記患者特有の観察されたかん流値及び前記変形された血管モデルにマッチする比較に基づいた患者特有血管モデルを生成することと
を含む、作動方法。 - 前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記記憶された血管モデルを介して計算流体力学シミュレーションを実行することによって、シミュレートした組織特性値を計算することと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、さらに前記計算されたシミュレートした組織特性値に基づいて前記記憶された血管モデルを変形することと
をさらに含む、請求項1に記載の作動方法。 - 前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記血管モデルの一部を選択することと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記組織モデルのかん流領域を決定することであって、前記かん流領域は、前記血管モデルの前記一部に対応する、ことと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記血管モデルの前記一部に対応する前記かん流領域に基づいて、前記第1のかん流値の前記計算のために使用される前記血管モデルの前記第1の血管病変を決定することと
をさらに含む、請求項1に記載の作動方法。 - 前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、1つまたは複数の仮説的血管病変を介してかん流をモデリングすることによって血管病変を含む前記記憶された血管モデルを決定することをさらに含む、請求項1に記載の作動方法。
- 前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記患者特有の観察されたかん流値を生成する仮説的血管病変のセットを特定することをさらに含み、前記記憶された血管モデルの前記変形は、前記仮説的血管病変のセットに基づく、請求項1に記載の作動方法。
- 前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記患者特有の観察されたかん流値に関連する1つまたは複数の画像を受け取ることと、
前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記患者特有の観察されたかん流値に対応する記憶された組織モデルを、前記記憶された組織モデルを前記1つまたは複数の画像の各々に登録することにより、決定することと
をさらに含む、請求項1に記載の作動方法。 - 前記患者特有の観察されたかん流値は、組織の生存率、血流を変化させる組織の能力、組織の不規則性、組織の電気的性質、及び/または組織の力学的性質を含む1つまたは複数の変数を観察することに基づく、請求項1に記載の作動方法。
- 前記1つまたは複数のコンピュータプロセッサが、前記患者特有血管モデルに関連する治療推奨を出力することをさらに含む、請求項1に記載の作動方法。
- 患者特有解剖学的モデルを構築するシステムであって、
前記システムは、
患者特有解剖学的モデルを構築するための命令を記憶するデータ記憶デバイスと、
前記命令を実行することにより方法を実行するように構成されるプロセッサと
を備え、
前記方法は、
1人若しくは複数の個人に関連する血管モデルを受け取ることと、
前記1人若しくは複数の個人に関連する組織モデルを受け取ることと、
前記血管モデル及び前記組織モデルを使用して第1のかん流値を計算することと、
流体力学計算を使用して、前記第1のかん流値の前記計算のために使用される前記血管モデルの第1の血管病変を決定することと、
特定の患者に対して、患者特有の観察されたかん流値を受け取ることと、
前記第1の血管病変及び前記受け取られた患者特有の観察されたかん流値に基づいて、記憶された血管モデルを変形することと、
前記変形された血管モデルを使用して第2のかん流値を計算することと、
前記第2のかん流値が前記患者特有の観察されたかん流値にマッチする患者特有血管モデルを生成することと
を含む、システム。 - 前記システムは、
前記記憶された血管モデルを介して計算流体力学シミュレーションを実行することによって、シミュレートした組織特性値を計算することと、
さらに前記計算されたシミュレートした組織特性値に基づいて前記記憶された血管モデルを変形することと
を行うためにさらに構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記システムは、
前記血管モデルの一部を選択することと、
前記組織モデルのかん流領域を決定することであって、前記かん流領域は、前記血管モデルの前記一部に対応する、ことと、
前記血管モデルの前記一部に対応する前記かん流領域に基づいて、前記第1のかん流値の前記計算のために使用される前記血管モデルの前記第1の血管病変を決定することと
を行うためにさらに構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記システムは、
1つまたは複数の仮説的血管病変を介してかん流をモデリングすることによって血管病変を含む前記記憶された血管モデルを決定するためにさらに構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記システムは、
前記患者特有の観察されたかん流値を生成する仮説的血管病変のセットを特定するためにさらに構成され、前記記憶された血管モデルの前記変形は、前記仮説的血管病変のセットに基づく、請求項9に記載のシステム。 - 前記システムは、
前記患者特有の観察されたかん流値に関連する1つまたは複数の画像を受け取ることと、
前記患者特有の観察されたかん流値に対応する記憶された組織モデルを、前記記憶された組織モデルを前記1つまたは複数の画像の各々に登録することにより、決定することと
を行うためにさらに構成される、請求項9に記載のシステム。 - 前記患者特有の観察されたかん流値は、組織の生存率、血流を変化させる組織の能力、組織の不規則性、組織の電気的性質、及び/または組織の力学的性質を含む1つまたは複数の変数を観察することに基づく、請求項9に記載のシステム。
- 前記システムは、
前記患者特有血管モデルに関連する治療推奨を出力するためにさらに構成される、請求項9に記載のシステム。 - 患者特有解剖学的モデルを構築するコンピュータで実施可能なプログラム命令を含んでいるコンピュータシステム上で使用するための固定のコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータで実施可能なプログラム命令は、前記コンピュータシステムによって実行されたときに、前記コンピュータシステムに方法を実行させ、前記方法は、
1人若しくは複数の個人に関連する血管モデルを受け取ることと、
前記1人若しくは複数の個人に関連する組織モデルを受け取ることと、
前記血管モデル及び前記組織モデルを使用して第1のかん流値を計算することと、
流体力学計算を使用して、前記第1のかん流値の前記計算のために使用される前記血管モデルの第1の血管病変を決定することと、
特定の患者に対して、患者特有の観察されたかん流値を受け取ることと、
前記第1の血管病変及び前記受け取られた患者特有の観察されたかん流値に基づいて、記憶された血管モデルを変形することと、
前記変形された血管モデルを使用して第2のかん流値を計算することと、
前記第2のかん流値が前記患者特有の観察されたかん流値にマッチする患者特有血管モデルを生成することと
を含む、固定のコンピュータ可読媒体。 - 前記方法は、
前記記憶された血管モデルを介して計算流体力学シミュレーションを実行することによって、シミュレートした組織特性値を計算することと、
さらに前記計算されたシミュレートした組織特性値に基づいて前記記憶された血管モデルを変形することと
をさらに含む、請求項17に記載の固定のコンピュータ可読媒体。 - 前記方法は、
前記血管モデルの一部を選択することと、
前記組織モデルのかん流領域を決定することであって、前記かん流領域は、前記血管モデルの前記一部に対応する、ことと、
前記血管モデルの前記一部に対応する前記かん流領域に基づいて、前記第1のかん流値の前記計算のために使用される前記血管モデルの前記第1の血管病変を決定することと
をさらに含む、請求項17に記載の固定のコンピュータ可読媒体。 - 前記方法は、
1つまたは複数の仮説的血管病変を介してかん流をモデリングすることによって血管病変を含む前記記憶された血管モデルを決定することをさらに含む、請求項17に記載の固定のコンピュータ可読媒体。
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