JP7843814B2 - 解剖学的構造における流路の断面積決定のシステムおよび方法 - Google Patents

Description

〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２０１９年５月１日に出願された米国仮特許出願第６２／８４１，６５１号の優先権を主張する。各出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本出願は、患者の解剖学的構造における断面積の決定に関する。いくつかの態様では、本出願が具体的には弁、動脈、静脈、管、気道などの解剖学的構造の流路に対応する容積での断面積（例えば、最小、最高、平均など）を決定することに関する。

ヒトの心臓は、人体全体に血液循環させるため、心臓の適切な機能に重要な、多くの作動部分を有する複雑な器官である。ヒトの心臓は一般に、右心房、右心室、左心房、および左心室の４つの中空のチャンバから構成されている。適切に心臓を機能させる解決の鍵の１つは、これらのチャンバを通る血流の調節である。これらのチャンバを通る、およびこれらのチャンバ間の血流の調節は、弁によってなされる。例えば、右心房と右心室の間には房室開口部がある。

三尖弁は、その房室開口部に位置し、血液を右心房から右心室へ移動させる。心房側の血圧が心室側の血圧よりも大きいと三尖弁は開く。三尖弁が開くと、血液は右心房から右心室へ流れこむようになる。右心室側の血圧が高くなると、三尖弁は閉じる。三尖弁が閉じると、血液は、他の方向に逆流しなくなる。

健康な心臓では、左心房と左心室の間でも血流が調節されている。ここで、左心房が血液で満たされ、左心房内の血圧が左心室の血圧より上のレベルまで増加すると、僧帽弁は、血液が左心房から左心室に流れることを可能にさせる。僧帽弁が開くと、血液は左心房から左心室に下向きに流れ、そして左心室で血液は、より大きな循環過程の一部として体の残りの部分に押し出される。健康な僧帽弁が閉じると、２つのチャンバの間の血流が止まり、この閉塞によって血流の逆流が妨げられる。

残念ながら、僧帽弁は常に正常に機能するわけではない。僧帽弁が異常に機能すると、重度の健康障害が起こり得る。僧帽弁に関連する１つの異常は僧帽弁閉鎖不全（「ＭＲ」）である。僧帽弁閉鎖不全は、左心室の収縮時に僧帽弁が適切に閉じない疾患である。これにより、左心房から左心室に入った血液が、左心房に逆流するようになる。

僧帽弁閉鎖不全は手術で治療してもよい。１つの外科的選択肢は、僧帽弁の置換を含み、ここで、僧帽弁は、バイオプロテーゼによる置換物または人工的な置換物などの人工僧帽弁と置換される。別の外科的選択肢では、僧帽弁の修復がある。僧帽弁の修復は一般に、手術の侵襲性が低いため僧帽弁の置換よりも好ましいと考えられているが、いずれの選択肢も心臓切開が必要である。僧帽弁の置換および修復の多くの候補は、心臓切開のストレスに耐えるために良い候補ではないので、経カテーテル僧帽弁置換（ＴＭＶＲ）の分野で研究が進行中である。ＴＭＶＲを使用して、カテーテルを用いたシステムを使用して人工僧帽弁を、導入することができる。カテーテルを用いたシステムは、心臓切開外科手術の必要性を排除する。

例えば、人工僧帽弁は、患者の胸部の小さな切開部に挿入された管を通して、心臓の底部にカテーテルを介して拍動する心臓の内側に配置されてもよい。医師は人工僧帽弁を配置するために管を使用し、人工僧帽弁を心臓の既存の僧帽弁上に載せるように配置する。カテーテルを用いた注入技術を用いると、心臓切開手術に伴う身体の外傷が最小限に抑えられ、より多くの患者が僧帽弁閉鎖不全疾患に対して効果的に治療される可能性がある。

ＴＭＶＲ用の人工僧帽弁は、異なる形状およびサイズで開発されている。それゆえ、従来、手術の前に、臨床医は、人工僧帽弁のどのモデルおよびサイズが患者に最も適しているか、および人工僧帽弁がどのように患者の心臓に配置されるべきかを決定する必要がある。

１つの可能性のある合併症は、人工僧帽弁が左心室流出路（ＬＶＯＴ）を部分的に塞ぎ、血液が大動脈に向かって心臓から離れるのを困難にする可能性があることである。しかしながら、心臓は複雑な三次元形状であるために、ＬＶＯＴおよびＬＶＯＴの可能な閉塞の程度を決定することは、簡単な仕事ではない。

特定の実施形態は、流体流れのための解剖学的構造の通路の複数の断面積に関する情報を決定する方法を提供する。この方法は、前記通路の三次元（「３‐Ｄ」）モデルを取得するステップと、人工器官の描写の少なくとも一部を前記通路の前記３‐Ｄモデルに配置するステップと、前記人工器官の前記描写の表面の少なくとも１つの点と、前記通路によって画定される容積内の少なくとも１つの点と、前記通路の表面上の少なくとも１つの点とを交差する開始面を決定するステップと、前記開始面を１つ以上の軸の周りに１回以上回転させることに基づいて複数の切断面を生成するステップと、前記複数の切断面に対応する複数の断面積を計算するステップであって、各々の断面積は、前記容積と、対応する切断面との交点である第１の断面積と、前記人工器官の前記描写の前記少なくとも一部と前記対応する切断面との交点である第２の断面積との差として計算されるステップと、前記複数の断面積のうちの最大または最小の断面積のうちの１つを決定するステップと、前記最大断面積または前記最小断面積の一方を閾値と比較するステップと、前記比較に基づいて前記人工器官の前記描写に対応する人工器官を選択的に変更するステップとを含む。

特定の実施形態は、コンピュータ実行可能命令が記憶された、一時的でないコンピュータ可読媒体であって、コンピュータ装置のプロセッサによって実行されるとき、前記コンピュータ装置に上述した方法を実行させる一時的でないコンピュータ可読媒体を提供する。

特定の実施形態は、上述の方法を実行するように構成されたメモリおよびプロセッサを備えるコンピュータ装置を提供する。

心臓のデジタル２‐Ｄまたは３‐Ｄモデルの左側を示す。 本明細書で開示される様々な実施形態を実施するのに適したコンピュータ環境の一実施例の機能構成図である。 １つ以上の実施形態に従って使用することができるコンピュータシステムの高度なレベルのシステム図である。 特定の実施形態による、容積の最小断面積を決定するための手順を示すフローチャートを示す。 特定の実施形態による、容積の最小断面積を決定するための手順を示すフローチャートを示す。 ３‐Ｄモデルに含まれる人工僧帽弁の描写に伴う心臓の一実施例である３‐Ｄモデルの図を示す。 ３‐Ｄモデルに含まれる人工僧帽弁の描写に伴う心臓の一実施例である３‐Ｄモデルの図を示す。 ３‐Ｄモデルに含まれる人工僧帽弁の描写に伴う心臓の一実施例である３‐Ｄモデルの図を示す。 ３‐Ｄモデルに含まれる人工僧帽弁の描写に伴う心臓の一実施例である３‐Ｄモデルの図を示す。 ３‐Ｄモデルに含まれる人工僧帽弁の描写に伴う心臓の一実施例である３‐Ｄモデルの図を示す。 ３‐Ｄモデルに含まれる人工僧帽弁の描写に伴う心臓の一実施例である３‐Ｄモデルの図を示す。 ３‐Ｄモデルに含まれる人工僧帽弁の描写に伴う心臓の一実施例である３‐Ｄモデルの図を示す。 ３‐Ｄモデルに含まれる人工僧帽弁の描写に伴う心臓の一実施例である３‐Ｄモデルの図を示す。 特定の実施形態による、複数の切断面を生成する手順を示すフローチャートである。

上記のように、人工僧帽弁は、ＬＶＯＴの閉塞を引き起こし得る。それによって、大動脈に向かって心臓を出る血流を減少させる。例えば、ＴＭＶＲを使用するような人工僧帽弁を導入することで、元のＬＶＯＴのサイズおよび形を、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴと呼ばれる改造したＬＶＯＴに変更してもよい。ｎｅｏ‐ＬＶＯＴは、ＬＶＯＴへの人工僧帽弁の突起により、元のＬＶＯＴと比較して容積が減少してもよい。さらに、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの断面積は、ＬＶＯＴの断面積と比較して減少させてもよい。本明細書で使用されるｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの断面積と呼んでもよい。

最小断面積が、容積を通る血流のボトルネックとして作用しているので、容積（例えば、弁、静脈、動脈、ＬＶＯＴ、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴなど）を通る血流の量は、血液が容積内を流れる最小断面積に直接的に関連していてもよい。したがって、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴを通る血流は、ＬＶＯＴのｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積に直接的に関連していてもよい。

ｎｅｏ‐ＬＶＯＴを通る十分な血流は、人工僧帽弁の挿入後に患者の生存能力を確保するために極めて重要である。十分な血流がなければ、患者は、合併症を起こす可能性があり、死に至ることさえある。したがって、シミュレートしたｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積の健全な計算は、僧帽弁置換前にｎｅｏ‐ＬＶＯＴを通る血流を示すことを促進することにより、僧帽弁置換における合併症の機会を減らすのに役立つ。

本明細書の特定の実施形態では、臨床医、技術者、専門家などの人間がコンピュータ装置を使用して、またはコンピュータ装置自身が自動的に（例えば、反復的に）、患者の解剖学的構造の３‐Ｄデジタルモデル内の人工僧帽弁の１つ以上の異なる３‐Ｄデジタルモデルを、１つ以上の異なる位置に位置決めしてもよい。または臨床医、技術者、専門家などの人間は、１つ以上の治療計画をロードすることができる。それぞれの治療計画は、患者の解剖学的構造の３‐Ｄデジタルモデルの特定の位置に人工僧帽弁の３‐Ｄデジタルモデルをそれぞれ備えている。本明細書に記載される実施形態によれば、コンピュータ装置は、それぞれの人工僧帽弁のそれぞれの位置における、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定してもよい。次いで、人間またはコンピュータ装置は、それぞれの人工僧帽弁のそれぞれの位置において決定されたｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積に基づいて、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴを通る十分な血流（例えば、最大血流、元のＬＶＯＴと比較した血流の最小百分率など）を与える適切な人工僧帽弁のデザインおよび／または位置を自動的に選択し得る。

したがって、本明細書の特定の実施形態は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定するためのシステムおよび方法を提供する。さらに、本明細書の特定の実施形態は、決定されたｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積に基づいて適切な人工僧帽弁のデザインおよび／または位置を選択するためのシステムおよび方法を提供する。特定の実施形態は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積の分析に基づいて、注文に応じた人工僧帽弁のデザインを自動的に生成することを提供する。特定の実施形状態はｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積の分析に基づいて、人工僧帽弁のデザイン（例えば、形状を調整する、システムを固定する、位置、器官を覆う場所など）を自動的に適合させることを提供する（例えば、標準のデザインから開始し、特定の制約に従ってデザインを反復的に変更する）。

本明細書ではｎｅｏ‐ＬＶＯＴのｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定することに関して特定の実施形態を説明するが、本明細書で説明する技術を使用して、任意の適切な容積の断面積に関する情報、特に、血流、空気の流通などのための解剖学的構造の通路に関する情報を決定することができることに留意されたい。一実施例として、本明細書で説明する技術を使用して、容積の最小断面積、容積の最大断面積、容積の平均断面積などを決定してもよい。

このような技術は、他の人工器官の設置後に他の通路の閉塞をチェックするために、そして、器官（例えば、弁、左心耳（ＬＡＡ）閉塞、大動脈瘤のためのステントグラフト、脳動脈瘤器官など）の隣の漏れを探すために、さらに使用されてもよい。このような技術はまた、肺の介入を計画する際の気流を考慮するなど、血流以外の用途にも使用されてもよい。例えば、この技術は、気道、気道の病気の治療、および気道内の人工器官（例えば、ステント、移植片、弁、薬物の送入システム）の置換などのために使用されてもよい。このような技術はまた、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴのＡ２の最小距離（例えば、僧帽弁の前尖のＡ２部分と中隔壁との間の距離）を見つけるために使用されてもよい。

図１は、心臓１００のデジタル２‐Ｄまたは３‐Ｄモデルの左側を示す。特に、心臓１００の大動脈１０５、左心室１０７、左心房１０９が示されている。また、左心房１０９と左心室１０７との間の心臓１００の実際の僧帽弁の位置における人工僧帽弁１１１の配置も示されている。特定の実施形態では、人工僧帽弁１１１は、人工僧帽弁１１１のおおよその寸法に対応する形状（例えば、円筒形）、または人工僧帽弁１１１と同じ形状など、人工僧帽弁１１１の描写であることに留意されたい。大動脈１０５および左心室１０７の解剖学的構造に沿って心臓１００内に僧帽弁１１１を配置することは、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの輪郭を明瞭に示す。従来、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積は、１つ以上の２Ｄ画像上の元のＬＶＯＴの容積の中心線の推定値に沿ってスプライン１１３（例えば、２Ｄスプライン）を描くことから始まる２Ｄ中心線方法を用いて、大まかに、視覚的に推定される。スプライン１１３の描画は、人によって手作業で行われ、中心線の不正確な推定に起因する誤差を生じやすい。次に、人は僧帽弁１１１の底部と交差し、スプライン１１３に垂直な平面１１５を選択し、描いてもよい。人は、平面１１５の位置を、視覚的に小さな断面であるように見える位置に手作業で選択してもよい。次いで、平面１１５に沿った僧帽弁１１１から左心室１０７および／または大動脈１０５の内壁までの距離を計算し、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積の推定値として用いる。

そのようなｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積の推定値は粗く、同じ位置に配置された同じ人工僧帽弁１１１を有する同じ心臓１００についての推定値は、推定を行う人に応じてすこぶる変化する。特に、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積の推定値が正確でない可能性があり、これが患者の心臓における人工僧帽弁１１１の不適切な選択および配置につながり、合併症または死亡に至る可能性さえある。

従来の方法とは異なり、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積の健全でかつ正確な決定を提供する。そのようなシステムおよび方法は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴを通る適切な血流を維持しながら、適切な人工僧帽弁が選択され、そして患者の解剖学的構造内に配置されることができるように、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を効率的かつ正確に計算することによって、医学および医療技術の技術分野を進歩させる。このような技術は、不適切なｎｅｏ‐ＬＶＯＴの計算並びに人工僧帽弁の配置およびデザインによる患者の合併症の機会を減少させることにより、医学および医療技術の技術分野を進歩させる。このような技術は、他のより複雑な技術と比較して低減されたコンピューティングサイクルを使用して容積内の最小断面積を効率的に見つける、効率的で定義されたコンピュータシステムを提供することによって、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を計算するために使用されるコンピュータ装置自体の機能をさらに進歩させる。

本明細書で説明するシステムおよび方法は、様々な機能を提供するように構成された１つ以上のコンピュータ装置を備えるコンピュータ環境で実行してもよい。図２は、本明細書で説明される特定の実施形態を実施するのに適したコンピュータ環境２００の一実施例である。コンピュータ環境２００は、ネットワーク２０２を含んでもよい。ネットワーク２０２は、様々な形態をとり得る。例えば、ネットワーク２０２は、手術室に設置されたローカルエリアネットワークであってもよい。ある実施形態では、ネットワーク２０２がインターネットのような広域ネットワークであってもよい。他の実施形態では、ネットワーク２０２がローカルエリアネットワークと広域ネットワークとの組み合わせであってもよい。通常、ネットワークは、安全な通信と様々なコンピュータ装置間で共有されたデータとを可能にする。これらのコンピュータ装置の中には、クライアント装置２０４がある。クライアント装置２０４は、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ｍａｃ ＯＳ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、Ｃｈｒｏｍｅ ＯＳ（登録商標）、又は他の何らかのオペレーティングシステムのような既製のオペレーティングシステムを実行する典型的なパーソナルコンピュータ装置であってもよい。クライアント装置２０４は、ネットワーク２０２を介して、コンピュータ環境２００内の様々な他の、モジュールおよび装置上に記憶された他のソフトウェアと相互にやり取りすることを可能にするために、インストールされたアプリケーションソフトウェアを有していてもよい。このアプリケーションソフトウェアは、リモートアプリケーションサービスにアクセスできるウェブブラウザの方式を採用してもよい。あるいは、アプリケーションソフトウェアがクライアント装置２０４のオペレーティングシステムにインストールされたクライアントアプリケーションであってもよい。クライアント装置２０４はまた、専用コンピュータ、特に医用画像作業用に設計された、またはより具体的にはｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積の決定のために設計されたコンピュータの方式を採用してもよい。クライアント装置２０４はさらに、ネットワーク２０２を介して通信するように構成され、さらに、ユーザが本明細書で説明される様々な方法を実行することを可能にするために１つ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成されたモバイル装置またはタブレットコンピュータの方式を採用してもよい。

コンピュータ環境２００は、画像データ記憶装置２０６をさらに含んでもよい。典型的には、画像データ記憶装置２０６は、走査装置２２２によって撮られた画像ファイルを記憶するように設計された大きなデータベースの方式を採用する。これらの画像は、ＤＩＣＯＭ画像、または他のタイプの画像であってもよい。画像データ記憶装置２０６は、走査装置２２２の一部であってもよく、あるいはクライアントコンピュータ装置２０４の一部であってもよい。画像データ記憶装置２０６はまた、例えば、医用画像データ用に最適化された専用記憶装置を有する、ＰＡＣＳシステムのようなサーバベースのシステムである、スタンドアロン方式のデータベース内にあってもよい。コンピュータ環境２００は、また走査装置２２２も含むことができる。走査装置２２２は、典型的には患者の解剖学的構造の画像を生成するために患者を走査する医療撮像装置であってもよい。図２に示すコンピュータ環境２００では、走査装置２２２がＣＴスキャナまたはＭＲＩ装置としてもよい。しかしながら、当業者であれば、３次元解剖学的モデルを生成するために使用することができる撮像データを提供する他の走査技術を実施してもよいことを理解するであろう。

以下に詳細に説明されるように、走査装置２２２は、患者の心臓の断面画像を生成するように構成されてもよい。これらの画像は、画像データ記憶装置２０６に記憶され、心臓の３次元モデルを生成するために利用されてもよい。その目的のために、コンピュータ環境２００は、また画像処理モジュール２０８を含んでいてもよい。画像処理モジュール２０８は、画像データ記憶装置２０６から医療用画像データを検索し、２‐Ｄ画像データの積み重ねを使用して３次元モデルを生成するコンピュータソフトウェア、ハードウェア、または両方の組合せの方式を採用してもよい。画像処理モジュール２０８は、Ｍａｔｅｒｉａｌｉｓｅ ＮＶのＭｉｍｉｃｓ（登録商標）アプリケーションなどの三次元設計およびモデリングのための市販の画像処理ソフトウェアであってもよい。しかし、他の画像処理ソフトウェアを使用してもよい。ある実施形態では、画像処理モジュール２０８は、ネットワーク上のコンピュータ（例えば、クライアント装置２０４のような）によってアクセスされるウェブベースのネットワークアプリケーションを介して提供されていてもよい。あるいは、画像処理モジュール２０８は、クライアント装置２０４に直接インストールされるソフトウェアアプリケーションであってもよく、ネットワーク２０２を介して画像データ記憶装置２０６にアクセスするソフトウェアアプリケーションであってもよい。一般に、画像処理モジュール２０８は、画像データ記憶装置２０６内に記憶された画像データに対する画像処理能力を提供する、コンピュータ環境２００内に配置されたソフトウェアおよび／またはハードウェアの任意の組み合わせであってもよい。

コンピュータ環境はまた、３次元測定および分析モジュール２２０（「３‐Ｄ測定および分析モジュール」）を含んでいてもよい。３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０は、画像処理モジュール２０８と相補的及び／又は一括化されたソフトウェアであってもよい。３‐Ｄ測定および分析モジュールは、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定するように構成されたアプリケーションであってもよい。以下でさらに詳細に説明されるように、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定するために、一般に患者の解剖学的構造の様々な態様の正確な測定、および人工僧帽弁のシミュレートされた位置決めを決定するために使用される。画像処理モジュール２０８と同様に、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０は、１つ以上のクライアント装置２０４によってウェブブラウザを介してアクセスされるネットワークベースのアプリケーションとしてもよい。また、例えばクライアント装置２０４のようなコンピュータのオペレーティングシステムにインストールされる本来のアプリケーションであってもよい。さらに他の実施形態では、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０は、クライアント／サーバに実装され実行されるネットワークアプリケーションであってもよい。特定の実施形態では、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０は、画像処理モジュール２０８によって生成された３次元モデル上で動作してもよい。代替的に又は追加的に、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０は、画像データ記憶装置２０６からのような画像データに対して動作してもよい。画像データ上で測定を行うことは、特定の実施形態において、三次元モデルを生成する工程を排除することを可能にする。しかしながら、管腔の中心線及び断面のような特徴がより正確に決定され、画像データにおけるノイズ又は他の人工産物の有害な影響が低減され得るので、３次元モデル上で測定を実行することは、より正確な結果を生成し得る。

本発明の様々な実施形態は、汎用および／または専用目的のコンピュータ装置を使用して実施してもよい。ここで図３を参照すると、様々な実施形態を実施するのに適したコンピュータ装置３００の一実施例が示されている。コンピュータシステム３００は一般に、本明細書で説明する１つ以上の実施形態の様々な態様に従って、特定の処理および命令を実行するように構成されたコンピュータハードウェアの方式を採用してもよい。コンピュータハードウェアは単一のコンピュータであってもよく、または協働するように構成された複数のコンピュータであってもよい。コンピュータ装置３００は、プロセッサ３０３を含む。プロセッサ３０３は、Ｉｎｔｅｌ、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ａｐｐｌｅ、またはＡＲＭによって設計および／または供給されたものような、１つ以上の標準的なパーソナルコンピュータプロセッサであってもよい。プロセッサ３０３は、画像処理および／または分析のために特別に設計された、より特殊なプロセッサであってもよい。コンピュータ装置３００はまた、表示装置３０４を含んでいてもよい。表示装置３０４は、周知のＬＣＤモニタのような標準的なコンピュータモニタであってもよい。表示装置３０４はまた、例えばオールインワンコンピュータ装置またはタブレットコンピュータに含まれるような、コンピュータ装置の本体に統合された表示装置の方式を採用してもよい。

コンピュータ装置３００はまた、入出力装置３０６を含んでいてもよい。これらには、キーボード、マウス、プリンタ、およびその他のＩ／Ｏソフトウェアやハードウェアなどの標準的な周辺機器が含まれていてもよい。コンピュータ装置３００はまた、メモリ３０８をさらに含んでいてもよい。メモリ３０８は、様々な方式を採用することができる。例えば、メモリ３０８は揮発性メモリ３１０を含んでもよい。揮発性メモリ３１０は何らかの方式のランダムアクセスメモリであってもよく、一般に、実行可能なソフトウェアモジュールをメモリにロードするように構成してもよい。その結果、ソフトウェアモジュールは、当技術分野で周知の方法でプロセッサ３０３によって実行されてもよい。ソフトウェアモジュールは、不揮発性メモリ３１３に記憶させてもよい。不揮発性メモリ３１３は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ソリッドステートハードドライブ、または何らかの他の方式の不揮発性メモリを採用してもよい。不揮発性メモリ３１３はまた、データベースファイル等の非実行可能データを記憶するために使用されてもよい。

コンピュータ装置３００はまた、ネットワークインターフェース３１４を含んでもよい。ネットワークインターフェースは、ネットワークインターフェースカードと、システム３００にネットワーク（例えばインターネットなど）へのアクセスを提供するように構成された通信ソフトウェアドライバおよび／またはファームウェアの方式を採用してもよい。ネットワークインターフェースカード３１４は、図２に関連して上述したものように、種々の異なるタイプのネットワークにアクセスするように構成されていてもよい。例えば、ネットワークインターフェースカード３１４は、公的にアクセスできないプライベートネットワークにアクセスするように構成されてもよい。ネットワークインターフェースカード３１４はまた、ＥＶＤＯ、ＷｉＭａｘ、またはＬＴＥネットワークなどのワイヤレスデータ転送技術を使用して、無線ネットワークにアクセスするように構成されていてもよい。単一のネットワークインターフェース３１４が図３に示されているが、異なるタイプのネットワークにアクセスするために、複数のネットワークインターフェースカード３１４が存在していてもよい。さらに、単一のネットワークインターフェースカード３１４が、複数の異なるタイプのネットワークへのアクセスを可能にするように構成されてもよい。

たいてい、図２に示されるコンピュータ環境２００は、以下に説明する様々な実施形態を実行するために協働する、１つ、数個、または多くの異なるタイプのコンピュータ装置３００を一般に、含んでいてもよい。例えば、画像データ記憶装置２０６は、ＰＡＣＳシステムなどのサーバベースのシステムの一部であってもよく、ネットワークインターフェース３１４を介して画像処理モジュール２０８および／または３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０にアクセス可能であってもよい。当業者は、様々な異なるタイプのコンピュータ装置およびネットワーク構成が本明細書で開示される本発明のシステムおよび方法を実行するために実装され得ることを容易に理解するのであろう。

図４および図４Ａは、特定の実施形態による、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定するための手順４００を示すフローチャートを示す。特定の実施形態では、手順４００はコンピュータで実行される手順であることに留意されたい。さらに、特定のブロックはコンピュータ装置のユーザによって自動的に、手作業で、または、コンピュータ装置のユーザからの入力に基づいて、部分的に手作業および部分的に自動で実行されてもよい。さらに、特定のブロックは任意であってもよく、説明されている方法の一部は、別個の方法として実行されてもよい。

手順４００は、ブロック４０２で始まり、ブロック４０２では患者の心臓の１つ以上の画像が取得される。画像は最初に、ＣＴスキャナ又はＭＲＩ装置のような図２に示す走査装置２２２を用いて取得されてもよい。画像を取得する際に、心臓の様々な内部構造の視認性を改善するために、造影剤を使用してもよい。走査装置２２２を使用して取得された画像（または複数の画像）は、画像データ記憶装置２０６またはコンピュータネットワーク２０２を介してアクセス可能な他の何らかのコンピュータメモリに記憶されてもよい。画像は、心臓の全部または少なくとも一部（例えば、少なくとも僧帽弁およびＬＶＯＴ）のものであってもよい。画像は、走査装置２２２から、画像データ記憶装置２０６から、またはデータ記憶装置から画像をロードするなどの任意の他の適切な媒体から直接取得されてもよい。次に、手順はブロック４０４に進む。そこでは、取得された画像に基づいて血液量の３‐Ｄモデルが計算される。特定の実施形態において、造影剤は、血液量の３‐Ｄモデリングのために使用される。３‐Ｄモデルは、画像処理モジュール２０８、またはＣＴおよび／またはＭＲＩ画像データから３‐Ｄモデルを生成するように設計された他のソフトウェアおよび／またはハードウェアを使用して計算されていてもよい。血液量の３‐Ｄモデルは、心臓の全部または少なくとも一部（例えば、少なくとも僧帽弁およびＬＶＯＴ）であってもよい。特定の実施形態では、ブロック４０４は選択的であり、後続のブロックは、代わりに画像に対して実行されてもよい。手順４００のさらなる説明では、「３‐Ｄモデル」は、画像から生成された３Ｄモデルを指すだけでなく、画像自体を指してもよい。

任意選択で、血液量の３‐Ｄモデルを使用して、心臓の解剖学的構造をブロック４０６で再構成して、心臓の３‐Ｄモデルを生成してもよい。あるいは、血液量自体の３‐Ｄモデルを心臓の３‐Ｄモデルとして使用してもよい。心臓の３‐Ｄモデルは、心臓の全部または少なくとも一部（例えば、少なくとも僧帽弁およびＬＶＯＴ）のものであってもよい。この再構成は、画像処理モジュール２０８を使用して実行してもよい。

手順は、次にステップ４０８に進み、ここで人工僧帽弁のデザイン（例えば、人工僧帽弁デザインの描写）が選択される。図１について検討したように、手順４００は、実際の人工僧帽弁の代わりに人工僧帽弁の描写を使用してもよい。例えば、クライアント装置２０４などのコンピュータ装置のユーザは、人工僧帽弁のデザインを選択してもよい。一実施例では、人工僧帽弁のデザインを選択することは以前に生成された僧帽弁のデザイン（例えば、臨床医によって以前に生成されたデザインなど）の選択を得ることを指す。別の実施例では、人工僧帽弁のデザインを選択することは、ファイルから、メモリから、または僧帽弁のデザインのデータベースから人工僧帽弁のデザインをロードすることを指す。別の実施例では、人工僧帽弁のデザインを選択することは、人工僧帽弁のデザインのデータベース（例えば、コンピュータ装置によって自動的に、またはコンピュータ装置のユーザによって）から人工僧帽弁のデザインをランダムに（疑似的ランダムに）選択することを指す。別の実施例では、人工僧帽弁のデザインを選択することは、最も一致する直径を有する僧帽弁のデザインを選択するために使用される僧帽弁の弁輪に最も適合する円の直径など、心臓または血液量の３‐Ｄモデルに対して行われる１つ以上の測定値に基づいて、人工僧帽弁のデザインを手動でまたは自動的に選択することを指す。別の実施例では、人工僧帽弁のデザインは、全体が参照により本明細書に組み込まれる国際公開第２０１５／１７９５４３号公報に記載されている手法を用いて選択されてもよい。

続くブロック４１０では、僧帽弁のデザインの移植のための位置が取得される。例えば、クライアント装置２０４などのコンピュータ装置のユーザは、人工僧帽弁の位置を選択してもよい（例えば、ランダムに、視覚的になど）。別の実施例では、コンピュータ装置は、人工僧帽弁を自動的に（例えば、ランダムに、擬似ランダムに、最も適合するアルゴリズムに基づいて、などにより）位置決めする。別の実施例では、コンピュータ装置またはコンピュータ装置のユーザは、例えば、臨床医によって以前に決定された人工僧帽弁の位置を自動的に取得する。ブロック４１２では、選択された人工僧帽弁は、選択された位置で心臓の３‐Ｄモデル内に配置される。例えば、クライアント装置２０４は、３‐Ｄモデル内に含まれる人工僧帽弁を重ねた心臓の３‐Ｄモデルを生成する。図５Ａ～５Ｈは、３‐Ｄモデル内に含まれる人工僧帽弁５１１を重ねた心臓５００の３‐Ｄモデルの一例を示す。心臓５００および人工僧帽弁５１１の解剖学的構造は、検討しているように、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴを画定する。手順４００の特定の態様は、例示的な実施例として心臓５００の３‐Ｄモデルを使用して説明される。

ブロック４１４では、任意の選択で、３‐Ｄモデルにおける人工僧帽弁のボトムエッジが決定される。例えば、人工僧帽弁５１１は、ボトムエッジ５２０を有するように示されている。特定の態様では、ボトムエッジは、略円形又は略楕円形の曲線である。特定の実施形態において、曲線は、手動で示され得るか、または人工僧帽弁を記載するデータに押し込まれ得る。例えば、クライアント装置２０４などのコンピュータ装置のユーザは、人工僧帽弁のボトムエッジを示してもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータ装置自体が画像技術または他の技術を使用して、ボトムエッジを決定してもよい。ボトムエッジは、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴに面する／を画定する人工僧帽弁５１１のエッジであってもよい。

ブロック４１６では、人工僧帽弁５１１の表面（例えば、人工僧帽弁５１１のボトムエッジ）と、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの少なくとも１つの点と、心臓の３Ｄモデルにおけるｎｅｏ‐ＬＶＯＴの境界を画定する患者の解剖学的構造（例えば、左心室または大動脈）上の少なくとも１つの点とを横切る開始面が決定される。開始面は、クライアント装置２０４などのコンピュータ装置のユーザによる手動入力を使用して、または３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０を使用するなど、コンピュータ装置によって自動的に（例えば、ランダムに、または後述するように大動脈弁の面に基づいて、または患者の解剖学的構造と人工僧帽弁５１１との間の最短距離に対応するなどにより）決定されてもよい。開始面は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴ内のｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積を計算するための第１の面または開始面に相当してもよい。

ある態様では、開始面が心臓の３‐Ｄモデルの大動脈弁の面を最初に決定することによって決定される。大動脈弁の面は、心臓自身の３‐Ｄモデル上で、及び／又は心臓の画像、例えば２Ｄ画像に基づいて、決定されてもよい。例えば、大動脈弁の面は、大動脈弁尖を通る最適面、または大動脈弁の周りの複数の点を通る面として決定されてもよい。一例では、この面は、図５Ｂに示される心臓５００の面５２２に対応してもよい。大動脈弁の面は、クライアント装置２０４などのコンピュータ装置のユーザによって手動で、または心臓の大動脈弁を認識するために形状認識技術を使用するなどのコンピュータ装置によって自動的に決定されてもよい。大動脈面は、心臓の３‐Ｄモデルに基づいて、または心臓の医療用画像に基づいて決定されてもよい。

特定の実施形態では、開始面は、大動脈弁の面に基づいて決定されてもよい。例えば、特定の実施形態では、大動脈弁の面は、それが人工僧帽弁（例えば、人工僧帽弁のボトムエッジ）と交差するまで、人工僧帽弁に向かって平行移動されてもよい。例えば、図５Ｂに示されるように、面５２２は、面５２２が（例えば、最初に交差する）ボトムエッジ５２０と交差するまで、軸５２４（例えば、ＬＶＯＴまたはｎｅｏ‐ＬＶＯＴの中心線に対応する）に沿って平行移動されまたは移動される。図５Ｂに示されている、得られた面５２６は、開始面として使用されてもよい。そのような平行移動は、コンピュータ装置によって自動的に実行されてもよい。

特定の実施形態では、開始面が人工僧帽弁に接する（例えば、人工僧帽弁のボトムエッジに接する）まで、開始面は、大動脈弁の面を人工僧帽弁に向かって、平行移動することによって決定されてもよい。例えば、図５Ｃに示されるように、面５２２がボトムエッジ５２０と接するまで、面５２２は、軸５２４ａ（例えば、ＬＶＯＴまたはｎｅｏ‐ＬＶＯＴの中心線に対応する）に沿って平行移動されまたは移動される。図５Ｃに示されている、得られた面５２６ａは、開始面として使用されてもよい。そのような平行移動は、コンピュータ装置によって自動的に実行されてもよい。

ブロック４１８では、開始面に加えて複数の切断面が生成される。例えば、複数の切断面は、人工僧帽弁５１１の表面（例えば、人工僧帽弁５１１のボトムエッジ）、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの少なくとも１つの点、および心臓の３‐Ｄモデルにおけるｎｅｏ‐ＬＶＯＴの境界を画定する患者の解剖学的構造（例えば、左心室または大動脈）上の少なくとも１つの点を交差する任意の面として決定されてもよい。複数の切断面は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴを幾つかの位置および角度から測定して決定されてもよい。特定の実施形態では、複数の切断面は、開始面に基づいて生成される。複数の切断面は、クライアント装置２０４、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０などのコンピュータ装置によって、（例えば、線／面の中央など、人工僧帽弁の曲線（例えば、ボトムエッジ）又は面に基づいて）少なくとも部分的に自動的に決定されてもよい。ユーザは本明細書で検討したように、開始面上の１つ以上の原点の選択など、何らかの入力を提供してもよい。複数の切断面は、１つ以上の原点の各々の周りの１つ以上の方向（例えば、互いに垂直な２つの異なった軸に沿った方向）における開始面の回転（および任意選択で平行移動）に対応してもよい。例えば、図５Ｄおよび５Ｅは、開始面５２６に対応する複数の切断面５２８を示す。図示のように、開始面５２６及び複数の切断面５２８は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴと交差して、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの様々なｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積を、様々な面内に画定する。いくつかの実施形態では、開始面５２６はまた、複数の切断面５２８のうちの１つとみなされる。複数の切断面を生成するための方法に係る実施形態は、図６などで、本明細書でさらに説明される。複数の切断面はｎｅｏ‐ＬＶＯＴ内のｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積を計算するための複数の面に対応してもよい。

ブロック４２０では、複数の切断面のそれぞれについて、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積が計算される。いくつかの態様では、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積は、クライアント装置２４０、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０などのコンピュータ装置によって自動的に計算される。いくつかの実施形態では、各々の切断面について、該切断面における心臓の３‐Ｄモデルの左心室の断面から、該切断面における人工僧帽弁の断面を差し引くことによって、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積が計算される。得られた断面の表面積は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積として計算される。

ブロック４２２では、複数の切断面のうちのｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最も小さいまたは最小面積が決定される。いくつかの態様では、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積は、クライアント装置２４０、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０などのコンピュータ装置によって自動的に計算される。例えば、コンピュータ装置２４０は複数の切断面に対するｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積を比較し、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を有する切断面を見つける。

ブロック４２４では、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積が閾値を満たすかどうかが判定される。いくつかの態様では、ブロック４２４は、クライアント装置２４０、３‐Ｄ測定および分析モジュール２２０などのコンピュータ装置によって自動的に実行される。ある態様では、閾値は絶対表面積である。ある態様では、閾値は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を有する切断面内の、元のＬＶＯＴの面積に対するｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積のパーセンテージまたは比率の閾値である。例えば、ある態様では、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を有する切断面内の、元のＬＶＯＴの面積が計算される。ある態様では、元のＬＶＯＴの面積は、クライアント装置２４０などのコンピュータ装置によって自動的に計算される。元のＬＶＯＴの面積は、該切断面における心臓の３‐Ｄモデルの左心室の断面を決定し、該断面の表面積を元のＬＶＯＴの面積として計算することによって計算されてもよい。したがって、元のＬＶＯＴの面積に対するｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積の比率またはパーセンテージが閾値と比較されてもよい。

ブロック４２４では、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積が閾値を満たすと判定された場合、手順４００はブロック４２６に進む。ブロック４２６では、選択された人工僧帽弁のデザインが完成される。例えば、人工僧帽弁のデザインは、流通している人工僧帽弁の選択、特定の人工僧帽弁の処方、特注した人工僧帽弁のデザイン、ＣＡＤファイルなどの方式で、出力されてもよい。特定の実施形態では、人工僧帽弁のデザインは、特注した人工僧帽弁などのために製造されてもよい。いくつかの実施形態では、人工僧帽弁のデザインは、付加的な製造により製造される。特定の態様では、選択された人工僧帽弁は、患者に移植されてもよい。

ブロック４２４では、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積が閾値を満たさないと判定された場合、手順４００は４０８に戻り、そこで、僧帽弁の置換に対する適合性について検査されて、新しい人工僧帽弁のデザインが選択される。特定の実施形態では、新しい人工僧帽弁のデザインが再び手動で選択されてもよい。特定の実施形態では、新しい人工僧帽弁のデザインがコンピュータ装置２０４などのコンピュータ装置によって自動的に選択または設計されてもよい。例えば、以前に選択された人工僧帽弁のデザインは、自動的に修正されてもよい（例えば、１つ以上の寸法は、許容される寸法の範囲内で、増加量などによって自動的に変更される）。手順４００が実行され、新しい人工僧帽弁のデザインが自動的に選択または設計されるように、修正は、適切な人工僧帽弁のデザインが決定されるまで反復的に実行されてもよい。

いくつかの実施形態では、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積が閾値を満たさないと判定された場合、手順４００は終了してもよく、僧帽弁の置換は実行されなくてもよい。

手順４００は、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定するために、単一の開始面および該開始面に対応する複数の切断面を使用することについて記載されているが、特定の実施形態では、複数の開始面および該複数の開始面に対応する複数の切断面が、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定するために使用されてもよいことに留意されたい。例えば、人工僧帽弁のデザイン上の異なる場所で人工僧帽弁のデザイン（例えば、人工僧帽弁のボトムエッジ、人工僧帽弁のデザインの異なる表面など）と交差する複数の開始面が使用されてもよい。一実施形態では、第１の開始面は、人工僧帽弁のボトムエッジと最初に交差するまで、人工僧帽弁に向かって平行移動される大動脈弁の面に基づいていてもよい。追加的な複数の開始面は、ある範囲（例えば、－２０度から＋２０度）にわたって、ボトムエッジに沿って第１の開始面からの増加量（例えば、５度）で配置されてもよい。例えば、図５Ｆは、複数の開始面と人工僧帽弁のボトムエッジとの交点の間隔を示す。別の実施形態では、第１の開始面を選択してもよく、複数の追加的な開始面は、第１の開始面から特定の方向に（例えば、人工僧帽弁、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴなどの特定の面、線、表面に沿って）増加量（例えば、５度、特定の間隔など）で配置されていてもよい。特定の実施形態では、複数の開始面がそれ自体、ブロック４１８で生成される複数の切断面に対応してもよい。

図６は、特定の実施形態による、複数の切断面を生成するための手順６００を示すフローチャートである。特定の実施形態では、手順６００は、図４の手順４００のブロック４１８を実行するために使用されてもよい。

ブロック６０２では、原点が開始面上に選択される。原点は、複数の切断面を生成するために開始面が回転される点として作用してもよい。例えば、一実施形態では、原点は、開始面が交差する人工僧帽弁（例えば、人工僧帽弁のボトムエッジ）上の点（例えば、図５Ｇの点５３０）、開始面が交差するｎｅｏ‐ＬＶＯＴを画定する患者の解剖学的構造（例えば、左心室または大動脈）上の点（例えば、点５３２）、または開始面が交差するｎｅｏ‐ＬＶＯＴ内の点（例えば、点５３４）であってもよい。特定の実施形態では、クライアント装置２０４などのコンピュータ装置のユーザが原点を示してもよい。特定の実施形態では、コンピュータ装置は、開始面と人工僧帽弁のボトムエッジとの間の交点を見つけることによって、原点を自動的に計算してもよい。特定の実施形態では、複数の異なる原点が開始面に対して選択されてもよい。つまり、手順６００は複数回実行されてもよく、複数の切断面を生成するために、各原点に対して１回実行される。

ブロック６０４では、原点における回転させるための第１の軸が決定される。特定の実施形態では、回転させるための第１の軸は、開始面と人工僧帽弁のボトムエッジを含む人工僧帽弁の底面との間の交線であってもよい。例えば、図５Ｄは、開始面５２６と人工僧帽弁の底面５３８との交点である回転させるための第１の軸５３６の一例を示す。特定の実施形態では、クライアント装置２０４などのコンピュータ装置のユーザは、回転させるための第１の軸を示してもよい。特定の実施形態では、コンピュータ装置が画像技術を使用して底面５３８を決定し、開始面５２６と底面５３８との間の交点を見つけることによって、回転させるための第１の軸を自動的に決定してもよい。回転させるための第１の軸はまた、開始面と人工僧帽弁の表面、面、線などとの間の交線など、他の方法で決定されてもよい。

ブロック６０６では、原点における回転させるための第２の軸が決定される。特定の実施形態では、回転させるための第２の軸は、原点を通る開始面内の線であり、回転させるための第１の軸に垂直であってもよい。例えば、図５Ｅは、回転させるための第２の軸５４０の一例を示す。特定の実施形態では、コンピュータ装置は、回転させるための第２の軸を自動的に決定してもよい。回転させるための第１の軸に対して垂直な回転させるための第２の軸を有することによって、３‐Ｄ空間内の容積全体が、断面積に対して定量化されてもよい。

ブロック６０８では、１つ以上の回転増加量が決定される。例えば、１回の回転増加量（例えば、１度）は、第１の軸および第２の軸に対して決定されてもよい。別の実施例では、異なった回転増加量が、第１の軸および第２の軸に対して決定されてもよい。

ブロック６１０において、複数の切断面は、第１の軸または第２の軸のうちの１つ以上の周りで開始面を適切な回転増加量だけ回転させることによって生成され、各切断面は、異なる増加量での回転である。例えば、特定の実施形態では、開始面は、図５Ｄに示されるように、複数の切断面５２８を生成するために、回転増加量だけ、第１の軸を中心に１回以上回転させてもよい。加えて、または代替的に、特定の実施形態では、開始面は、図５Ｅに示されるように、複数の切断面５２８を生成するために、回転増加量だけ、第２の軸を中心に１回以上回転させてもよい。

特定の実施形態では、複数の切断面は、さらにブロック６１０で生成された１つ以上の切断面を複製し、１つ以上の切断面を（例えば、人工僧帽弁のボトムエッジ、表面、線などに沿って）１つ以上の距離増加量にわたって平行移動させることによって、生成される。特定の実施形態では、複数の切断面は、さらにブロック６１０で生成された１つ以上の切断面を複製し、平行移動された１つ以上の切断面が人工僧帽弁（例えば、人工僧帽弁のボトムエッジ）に対して接線方向になるまで、１つ以上の切断面を（例えば、人工僧帽弁のボトムエッジ、表面、線などに沿って）平行移動することによって、生成される。

特定の実施形態では、開始面が回転される回転範囲は、心臓の３‐Ｄモデルおよび人工僧帽弁に基づいて制限されてもよい。例えば、第１の軸の周りの回転は、１）第１の軸と、第１の軸がボトムエッジと交差する点に対して反対側に位置する人工僧帽弁のトップエッジ上の点と、を通る面（図５Ｈに面５５０として示される）、２）第１の軸を通り、人工器官のトップエッジに接する面（図５Ｈに面５６０として示される）とによって画定される範囲に限定されてもよい。

上述のシステムおよび方法を用いて、標準化された方法は、医師および研究者に、経カテーテル僧帽弁修復研究および開発のためのｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定する能力、ならびに患者および処置計画との関連における適切なサイズ決定を提供する。上記の特定の実施例は僧帽弁に関するが、当業者は上記の原理、システム、および方法が他の種類の外科的処置および解剖学的構造の他の領域に関連して容易に適用され得ることを理解する。例えば、いくつかの実施実施例では、弁は、肺枝弁、三尖弁などであってもよい。他の実施形態では、上記のシステムおよび方法は、肺動脈狭窄、他の弁、左心耳（ＬＡＡ）閉塞、大動脈瘤のためのステントグラフト、脳動脈瘤デバイス、環状評価（例えば、最小／最大面積）などの治療に使用されてもよい。特定の実施形態では、説明されるシステムおよび方法は、気道、気道の病気の治療、および気道内の人工器官（例えば、ステント、移植片、弁、薬物送入システムなど）の置換物などのために使用されてもよい。

任意の１つの実施形態に関連して説明された任意の特徴は、単独で、または説明された他の特徴と組み合わせて使用されてもよく、また、任意の他の実施形態の１つ以上の特徴、または任意の他の実施形態の任意の組み合わせと組み合わせて使用されてもよいことが理解されるべきである。さらに、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、上記で説明されていない均等物および修正を使用することもできる。

本明細書で開示される方法は、説明される方法を達成するための１つ以上のステップまたは動作を備える。方法のステップおよび／または動作は、特許請求の範囲から逸脱することなく、互いに交換されてもよい。言い換えれば、ステップまたは動作の特定の順序が指定されない限り、特定のステップおよび／または動作の順序および／または使用は、特許請求の範囲から逸脱することなく修正されてもよい。さらに、１つ以上のブロック／ステップは、削除されても、または追加させてもよい。例えば、図４および図４Ａに関して示された手順４００の一部（例えば、ｎｅｏ‐ＬＶＯＴの最小面積を決定するためにブロック４０２～４２２）のみが、特定の実施形態で実行されてもよい。

本明細書で開示される様々な実施形態は、特定の特徴を実行するためのコンピュータシステムの使用を提供する。当業者は、これらの実施形態が汎用および／または専用コンピュータシステム環境または構成の両方を含む、多数の異なる種類のコンピュータ装置を使用して実行され得ることを容易に理解するのであろう。上述の実施形態に関連して使用するのに適し得る周知のコンピュータシステム、環境、および／または構成の実施例には、パーソナルコンピュータ、サーバーコンピュータ、ハンドヘルドまたはラップトップデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、プログラマブル家庭用電化製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、上記のシステムまたは装置のいずれかを含む分散コンピューティング環境などが含まれ得るが、これらに限定されない。これらの装置は、コンピュータ装置内のマイクロプロセッサによって実行されると、コンピュータ装置に命令を実行するための指定された動作を実行させる、記憶された命令を含んでいてもよい。本明細書で使用されるように、命令は、システム内の情報を処理するためのコンピュータ実行ステップを指す。命令は、ソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアで実行することができ、システムの構成要素によって実行される任意の種類のプログラムされたステップを含む。

マイクロプロセッサは、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）プロセッサ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）Ｐｒｏプロセッサ、８０５１プロセッサ、ＭＩＰＳ（登録商標）プロセッサ、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）プロセッサ、またはＡｌｐｈａ（登録商標）プロセッサなどの従来の汎用シングルチップまたはマルチチップマイクロプロセッサであってもよい。さらに、マイクロプロセッサは、デジタル信号プロセッサまたはグラフィックプロセッサなどの任意の従来の専用マイクロプロセッサであってもよい。マイクロプロセッサは、典型的には従来のアドレス線、従来のデータ線、および１つ以上の従来の制御線を有する。

本明細書で開示される本発明の態様および実施形態は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの任意の組合せを生じさせるために、標準的なプログラミング技法またはエンジニアリング技法を使用して、方法、装置、または製造物として実行されてもよい。本明細書で使用される「製造物」という用語は、光記憶デバイスなどのハードウェアまたは非一時的なコンピュータ可読媒体、ならびに信号、搬送波などの揮発性または不揮発性メモリデバイス、または一時的なコンピュータ可読媒体で実行されるコードまたはロジックを指す。そのようなハードウェアは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向集積回路（ＡＳＩＣ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、マイクロプロセッサ、または他の同様の処理デバイスを含むことができるが、これらに限定されない。

Claims (20)

1. 流体流れのための解剖学的構造の通路の複数の断面積に関する情報を決定するコンピュータにより実行される方法であって、
   前記通路の１つ以上の画像を取得するステップと、
   人工器官の描写の少なくとも一部を、ある位置における前記通路の前記１つ以上の画像に配置するステップと、
   前記ある位置における前記人工器官の前記描写の表面の少なくとも１つの点と、前記通路によって画定される容積内の少なくとも１つの点と、前記通路の前記１つ以上の画像における前記通路の境界上の少なくとも１つの点とを含む面である開始面を決定するステップと、
   前記開始面を１つ以上の軸を周りに１回以上回転させることに基づいて複数の切断面を生成するステップと、
   前記複数の切断面に対応する複数の断面積を計算するステップであって、
   前記複数の断面積を計算するステップは、結果として前記対応する複数の断面が得られるように、前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記少なくとも一部と対応する切断面と交差する第１の断面と、前記容積と対応する切断面と交差する第２の断面との差を計算するステップと、
   得られた対応する断面の面積を対応する断面積として計算するステップと、を含み、
   前記複数の断面積のうちの最大または最小の断面積のうちの１つを決定するステップと、
   前記最大の断面積または前記最小の断面積の一方を閾値と比較するステップと、
   前記比較に基づいて前記人工器官の前記描写に対応する人工器官を選択的に変更するステップと含む方法。
2. 前記解剖学的構造の前記通路は、左心室流出路（ＬＶＯＴ）を備え、
   前記人工器官の前記描写は、人工僧帽弁の描写を含み、
   前記複数の断面積は、複数のｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積を備える、請求項１に記載の方法。
3. １つ以上の追加的な開始面を決定するステップをさらに含み、
   前記複数の切断面を生成するステップは、各々の前記１つ以上の追加的な開始面を、１つ以上の軸の周りに１回以上回転させることに基づく、請求項１に記載の方法。
4. 前記１つ以上の開始面を決定するステップは、前記人工器官の前記描写に沿った前記開始面からの増加量で追加的な開始面を決定することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記解剖学的構造の前記通路は、左心室流出路からなり、
   前記人工器官の前記描写が人工僧帽弁の描写からなり、
   前記開始面を決定するステップは、前記通路の大動脈弁の平面を決定するステップと、前記大動脈弁の平面を前記ある位置における前記人工器官の前記描写と交差するまで平行移動させるステップとを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記１つ以上の軸が、前記開始面と前記ある位置における前記人工器官の前記描写の底面との間の交線として画定される第１の軸を備える、請求項１に記載の方法。
7. 前記１つ以上の軸は、前記開始面内で、前記第１の軸に垂直な線として画定される第２の軸を備える、請求項６に記載の方法。
8. 前記複数の切断面を生成するステップは、
   前記ある位置における前記人工器官の前記描写の表面上の第１の点、前記通路の前記境界上の第２の点、または前記容積内の第３の点のうちの１つである前記開始面上の原点を選択するステップであって、前記１つ以上の軸は前記原点を通って画定されるステップと、
   開始面を前記１つ以上の軸のうちの少なくとも１つの周りの増加量だけ１回以上回転させるステップであって、１回以上のそれぞれの結果は切断面に対応するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記開始面を回転させることは、前記１つ以上の軸の第１の軸のうちの第１の軸に関する範囲に限定される、請求項８に記載の方法。
10. 前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記表面は、ボトムエッジを備え、
    前記範囲は、第１の面と第２の面との間として画定され、
    前記第１の面は、前記第１の軸と、前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記ボトムエッジとの間の交点に対して反対側に位置する前記ある位置における前記人工器官の前記描写のトップエッジ上の点と、を通るように画定され、
    前記第２の面は、前記第１の軸を通り、前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記トップエッジに接するように画定される、請求項９に記載の方法。
11. 前記複数の切断面を生成するステップは、さらに、
    １つ以上の距離増加量にわたって、前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記表面に沿って、前記複数の切断面のうちの１つ以上を複製して平行移動させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
12. コンピュータ実行可能な命令が記憶された一時的でないコンピュータ可読媒体であって、
    １つ以上のプロセッサによって実行されるとき、１つ以上のプロセッサに、流体流れのための解剖学的構造の通路の断面積に関する情報を決定する方法を実行させ、
    前記方法は、
    前記通路の１つ以上の画像を取得するステップと、
    人工器官の描写の少なくとも一部を、ある位置における前記通路の前記１つ以上の画像に配置するステップと、
    前記ある位置における前記人工器官の前記描写の表面の少なくとも１つの点と、前記通路によって画定される容積内の少なくとも１つの点と、前記通路の前記１つ以上の画像における前記通路の境界上の少なくとも１つの点とを含む面である開始面を決定するステップと、
    前記開始面を１つ以上の軸の周りに１回以上回転させることに基づいて複数の切断面を生成するステップと、
    前記複数の切断面に対応する複数の断面積を計算するステップであって、
    前記複数の断面積を計算するステップは、結果として前記対応する複数の断面が得られるように、前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記少なくとも一部と対応する切断面と交差する第１の断面と、前記容積と対応する切断面と交差する第２の断面との差を計算するステップと、
    得られた対応する断面の面積を対応する断面積として計算するステップと、を含み、
    前記複数の断面積のうちの最大または最小の断面積のうちの１つを決定するステップと、
    前記最大の断面積または前記最小の断面積の一方を閾値と比較するステップと、
    前記比較に基づいて前記人工器官の前記描写に対応する人工器官を選択的に変更するステップと、を含む、一時的でないコンピュータ可読媒体。
13. 前記解剖学的構造の前記通路は、左心室流出路（ＬＶＯＴ）を備え、
    前記人工器官の前記描写は、人工僧帽弁の描写を備え、
    前記複数の断面積は、複数のｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積を備える、請求項１２に記載の一時的でないコンピュータ可読媒体。
14. 前記方法は、１つ以上の追加的な開始面を決定するステップをさらに含み、
    前記複数の切断面を生成するステップは、各々の前記開始面を１つ以上の軸の周りに１回以上回転させることに基づく、請求項１２に記載の一時的でないコンピュータ可読媒体。
15. 前記複数の切断面を生成するステップは、
    前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記表面上の第１の点、前記通路の前記境界上の第２の点、または前記容積内の第３の点のうちの１つである前記開始面上の原点を選択するステップであって、前記１つ以上の軸は前記原点を通って画定されるステップと、
    前記開始面を前記１つ以上の軸のうちの少なくとも１つの周りの増加量だけ１回以上回転させるステップであって、１回以上のそれぞれの結果は切断面に対応するステップと、を含む、請求項１２に記載の一時的でないコンピュータ可読媒体。
16. １つ以上のメモリと、１つ以上のプロセッサと、を備えるコンピュータシステムであって、
    前記１つ以上のプロセッサは、流体流れのための解剖学的構造の通路の断面積に関する情報を決定するための操作を前記コンピュータシステムに実行させるように構成され、
    前記操作は、
    前記通路の１つ以上の画像を取得するステップと、
    人工器官の描写の少なくとも一部を、ある位置における前記通路の前記１つ以上の画像に配置するステップと、
    前記ある位置における前記人工器官の前記描写の表面の少なくとも１つの点と、前記通路によって画定される容積内の少なくとも１つの点と、前記通路の前記１つ以上の画像における前記通路の境界上の少なくとも１つの点とを含む面である開始面を決定するステップと、
    前記開始面を１つ以上の軸の周りに１回以上回転させることに基づいて複数の切断面を生成するステップと、
    前記複数の切断面に対応する複数の断面積を算出するステップであって、前記複数の断面積の各対応する断面積を算出するステップと、
    前記複数の切断面に対応する複数の断面積を計算するステップであって、
    前記複数の断面積を計算するステップは、結果として前記対応する複数の断面が得られるように、前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記少なくとも一部と対応する切断面と交差する第１の断面と、前記画定される容積と対応する切断面と交差する第２の断面との差を計算するステップと、前記対応する断面積として計算するステップと、
    得られた対応する断面の面積を対応する断面積として計算するステップと、
    を含むステップと、
    前記複数の断面積のうちの最大または最小の断面積のうちの１つを決定するステップと、
    前記最大の断面積または前記最小の断面積の一方を閾値と比較するステップと、
    前記比較に基づいて前記人工器官の前記描写に対応する人工器官を選択的に変更するステップと、を含むコンピュータシステム。
17. 前記解剖学的構造の前記通路は、左心室流出路（ＬＶＯＴ）を備え、
    前記人工器官の前記描写は、人工僧帽弁の描写を備え、
    前記複数の断面積は、複数のｎｅｏ‐ＬＶＯＴの面積を備える、請求項１６に記載のコンピュータシステム。
18. 前記操作は、１つ以上の追加的な開始面を決定するステップをさらに含み、
    前記複数の切断面を生成するステップは、各々の前記追加的な開始面を１つ以上の軸の周りに１回以上回転させることにさらに基づく、請求項１６に記載のコンピュータシステム。
19. 前記複数の切断面を生成するステップは、
    前記ある位置における前記人工器官の前記描写の前記表面上の第１の点、前記通路の前記境界上の第２の点、または前記画定される容積内の第３の点のうちの１つである前記開始面上の原点を選択するステップであって、前記１つ以上の軸は前記原点を通って画定されるステップと、
    前記開始面を前記１つ以上の軸のうちの少なくとも１つの周りの増加量だけ１回以上回転させるステップであって、１回以上のそれぞれの結果は切断面に対応するステップと、を含む、請求項１６に記載のコンピュータシステム。
20. 前記複数の切断面を生成するステップは、さらに、
    １つ以上の距離増加量にわたって、前記ある位置にある前記人工器官の前記描写の前記表面に沿って、前記複数の切断面のうちの１つ以上を複製して平行移動させるステップを含む、請求項１６に記載のコンピュータシステム。