KR20190089209A - 해부학적 구조에서 관류를 평가하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본원의 개시내용은 대상체의 해부학적 구조에서 혈류역학을 측정하고 평가하기 위한 시스템 및 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 해부학적 구조의 적어도 일부에서 이미지 처리 혈류역학을 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본원의 개시내용은 표면 내, 주변 및 근처, 특히 대상체의 위장관의 위장벽 내, 주변 및 근처에서의 혈류역학을 측정하고 평가하기 위한 것이다. 하나의 구현예는 대체로부터 획득된 비디오 이미지에서 해부학적 구조의 적어도 일부에서 이미지 처리 혈류역학을 위한 방법으로서, 하기의 단계를 포함하는 방법을 개시하고, 상기 방법은 형광성 조영제가 대상체에게 공급된 후 획득된 적어도 하나의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계, 이미지 분석을 기준으로 하나 이상의 관심 대상 영역에서 강도 값을 계산하는 단계, 및 상기 관심 대상 영역의 적어도 하나를 통해 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계를 포함한다.
Description
본원의 개시내용은 대상체의 해부학적 구조에서 혈류역학을 측정하고 평가하기 위한 시스템 및 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 해부학적 구조의 적어도 일부에서 이미지 처리 혈류역학을 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본원의 개시내용은 표면 내, 주변 및 근처, 특히 대상체의 위장관의 위장벽 내, 주변 및 근처에서의 혈류역학을 측정하고 평가하기 위한 것이다.
위장관과 관련된 합병증은 흔히 국소 혈류역학과 관련된다. 즉, 정상 혈류역학 조건에서 변화는 합병증의 지표일 수 있다. 따라서, 특히 위장벽의 조직과 같은 위장관의 표면 내 및 근처에서 위장관의 평가는 위장관을 조사하는 경우, 예를 들어, 합병증의 진단을 위해 또는 국소화를 위해, 예를 들어, 개방 수술에서 뿐만 아니라 통상적 복강경검사 또는 로봇 수술과 함께 진단 복강경 검사, 탐구적 복강경검사 또는 수술적 복강경검사 동안 중요한 진단학적 도구일 수 있다. 관류 평가는 또한 위장관의 2개의 이전에 원거리 부분 간의 소통을 확립하기 위해 제공될 수 있는 문합의 수술적 과정 동안에 중요하다. 하나의 예로서, 장 내 문합은 장의 2개 이전의 원거리 부분 간의 소통을 확립하고 전형적으로 장에 영향을 미치는 병리학적 병태의 제거 후 장 연속성을 회복한다.장 내 문합은 예를 들어, 1) 창자와 같은 장의 회복, 예를 들어, 환부 장의 절제 후 연속성을 위해 그리고 절제될 수 없는 환부 장의 절제 후 연속성, 및 2) 절제될 수 없는 환부 장, 예를 들어, 창자의 우회를 위해 제공될 수 있다. 특정 소아과 병태는 또한 장 문합을 요구할 수 있다[6].
환부 창자의 절제는 하기의 세팅에서 수행될 수 있다:
· 장간막 혈관 질환, 장기간 장폐색, 장중첩증, 또는 장축염전증 등으로 인한 혈관 손상으로 인한 창자 괴사
· 악성
· 양성 병태 (예를 들어, 장 용종, 장중첩증, 장폐색과 함께 회충 감염)
· 감염 (예를 들어, 협착 또는 천공으로 합병증으로 나타나는 결핵)
· 외상 천공
· 1차 봉합으로 처리될 수 없는 대형 천공 (외상)
· 출혈, 협착 또는 천공으로 합병증으로 나타나는 방사선 장염
· 의학 치료요법에 난치성이거나 합병증 (예를 들어, 출혈, 천공, 독성 거대결장, 이형성증/암종)과 관련된 염증성 장 질환, 궤양 성 대장염 또는 크론 질환
· 만성 변비, 특발성의 느린 진행 변비 또는 히르슈스프렁 질환 (Hirschsprung 's disease):소계 결장절제술은 질환이 의학 치료요법에 난치성인 경우 수행될 수 있다.
절제될 수 없는 환부 창자의 우회는 하기의 세팅에서 수행될 수 있다:
· 강내 폐색을 유발하는 국소적으로 진행된 종양
· 장 폐색을 유발하는 전이성 질환
· 불량한 일반적인 병태 또는 주요 절제를 방해하는 병태
장 봉합이 요구될 수 있는 소아과 병태는 다음을 포함한다:
· 선천성 기형 (예를 들어, 메켈 게실, 장 폐쇄증, 괴저를 유도하는 장축염전증, 태변성장장폐색, 중복 낭종, 히르슈스프렁 질환)
· 염증성 병태 (예를 들어, 괴사성 장염, 소장대장염, 결핵, 장 천공)
· 다른 병태 (예를 들어, 장중첩증, 혈관이형성증, 용종 모양 질환, 회충증)
· 다른 수술적 과정의 일부로서 (예를 들어, 카사이 포트 삽입술, 총 담낭 낭종, 요로 감염, 췌장 신생물)
위장관에서의 문합과 관련한 수술후 합병증은 불행히도 빈번하며, 종종 문합부에서 불충분한 관류 (모세 혈 공급), 즉 기관의 두 부분의 결합에 기인한다. 불충분한 관류는 문합 누출을 유발할 수 있는데, 이는 절차의 10 % 이상이 합병증을 초래하는 대장 직장과 관련하여 심각하고 빈번한 합병증이다. 결장암 수술에서 문합부 누출 환자의 30 % 이상이 수술 후 합병증으로 사망한다. 나머지 환자의 25 %는 나머지 평생 동안 스토머를 앓는다. 누출과 관련된 위험 요소에는 문합의 긴장, 조직 손상 및 특히 혈액 관류 감소가 있다.
위장관, 특히 위장관의 벽에서 재관류를 평가하는 신뢰할 수 있는 절차는 검사 및/또는 수술 전, 이들 동안에 및 이들 후에 필요하다. 창자 절제술 및 가능성이 있는 문합이 필요한 장 수술과 관련하여 수술 후 합병증을 줄이기 위해서는 보다 신뢰할 수 있는 절차가 필요합니다. 오늘날 외과 의사는 관류, 예를 들어 감지할 수 있는 맥박, 조직의 색 및 활동성 출혈을 평가하기위한 주관적인 파라미터를 갖고 있다. 가장 유리하게 외과의는 수술 중에 평가 결정하고 수정할 수 있도록 객관적으로 수술 내에서 관류를 수치화할 수 있어야 한다. 예를 들어, 문합의 재관류 평가는 외과의가 적절한 상황에 개입할 수 있게 해줌으로써 누출의 위험을 줄일 수 있고 의료 비용을 증가시키는 연장된 병원 체류 기간을 줄이기 때문에 매우 중요합니다.
하나의 해결책은 환자의 혈액에 주사된 형광성 염료를 사용한 형광성 이미지화의 적용일 수 있다. 레이저 형광 조영술 (LFA)의 형태로 형광 이미지화는 관류와의 입증된 상관관계를 갖는다[1].그러나 형광 이미지화를 효율적으로 사용하려면 관류를 정량화 하기 위한 신호 처리가 요구된다. 수술 전에, 동안 및/또는 후에, 예를 들어 절제 전에, 문합 이전 및/또는 문합 후에 외과 의사가 객관적으로 관류를 평가할 수 있는 도구가 제공되면 유리할 것이다. 따라서 본원의 개시내용의 목적은 또한, 위장관의 진단 및 치료 절차, 특히 장 문합 내에서, 예를 들어, 결장직장 암 치료와 연계된 진단 및 치료 과정 내에서의 개선에 기여한다.
따라서, 본원의 개시내용은 대상체의 위장관에서 혈류역학을 측정하고 평가하기 위한 시스템 및 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 위장관의 적어도 일부에서 이미지 처리 혈류역학을 위한 방법에 관한 것이다.
제 1 구현예는 바람직하게는 형광 조영제가 대상체, 바람직하게는 형광 조영제의 볼러스에 공급된 후에 획득된 적어도 하나의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계 및 이미지 분석에 기초하여 상기 비디오 시퀀스(들) 내의 하나 이상의 관심 영역 내 강도 값을 수득하고/하거나 계산하는 단계를 포함한다.
추가의 구현예는 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 이미지 처리 (포유류) 문합 혈류역학 (위장관을 포함하는 검사 및/또는 수술 과정 동안)을 위한 방법에 관한 것이고, 이는 하기의 단계를 포함한다:
- 적어도 하기의 2개의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계로서, 형광성 조영제가 대상체에게 공급된 후 획득된 비디오 시퀀스를 수행하는 단계:
i. 위장관의 적어도 제1 부분을 나타내는 제1 비디오 이미지, 및
ii. 위장관의 제1 부분과는 상이한 위장관의 적어도 제2 부분을 나타내는 제2 비디오 이미지,
- 제1 비디오 이미지 및 제2 비디오 이미지의 이미지 분석에 기초한 하나 이상의 관심 대상 영역에서 강도 값을 계산하는 단계, 및
- 제1 비디오 시퀀스에서 선택된 적어도 관심 대상 제1 영역을 및 제2 비디오 시퀀스에서 선택된 관심 대상 제2 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계.
여전히 추가의 구현예는 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 이미지 처리 (포유류) 문합 혈류역학 (위장관을 포함하는 수술 동안)을 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 바람직하게는 형광 조영제가 대상체에 공급된 후에 획득된 각각의 비디오 시퀀스 중 하나, 둘 또는 그 이상의 다음 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계를 포함한다:
- 절제 전에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지,
- 절제 후 그러나 문합 전에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지, 및
- 문합 후에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지,
강도 값은 이어서 상기 이미지 분석에 기초하여 관심 대상 영역하나 이상에서 계산될 수 있다.
본원의 개시내용의 추가의 구현예는 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 위장관의 적어도 제1 부분에서 혈류 역학을 평가하기 우한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
- 형광성 조영제를 대상체에게 공급하는 단계,
- 상기 형광성 조영제가 대상체에게 공급된 후 위장관의 적어도 제1 부분의 적어도 하나의 제1 비디오 시퀀스를 획득하는 단계,
- 상기 제1 비디오 시퀀스의 적어도 일부의 이미지 분석을 수행하여
- 분석된 비디오 시퀀스에서 선택된 관심 대상 영역의 적어도 하나에서 강도 값을 계산하는 단계, 및
- 상기 관심 대상 영역의 적어도 하나를 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계로서,
여기서, 상기 관류 기울기는 기울기 개시점에서 기울기 말단까지의 상기 강도 값의 기울기에 의해 정의되고, 상기 관류 기울기는 상기 기울기 개시 후 계산되는 모든 기울기 값을 저장하는 파라미터 공간에서 히스토그램으로부터 결정되고 상기 관류 기울기는 상기 히스토그램의 가장 빈번한 값으로 정의된다.
따라서, 일반적으로 본원의 개시내용은 복강경 검사 전, 검사 중 및/또는 검사 후, 특히 복강경 검사, 진단 복강경 검사 및/또는 위장관을 포함하는 개방 수술에서 뿐만 아니라 통상의 복강경 검사 또는 로봇 수술과 함께 수술 복강경 검사로 얻은 위장관의 적어도 일부를 나타내는 하나 이상의 비디오 시퀀스의 영상 분석을 수행하는 것에 관한 것이다. 이로부터 수득된 강도 값은 다수의 연대순 변화 곡선을 생성하는데 사용될 수 있고, 상기 연대순 변화 곡선의 형태가 분석될 수 있다. 관류에 대한 이러한 상대 분석 및/또는 정량 데이터로부터, 혈액 용적 및/또는 혈류가 결정될 수 있고, 즉 비디오 시퀀스(들)의 이미지 분석 결과에 기초하여 결정될 수 있다. 특히 상기 관심 대상 영역의 적어도 하나를 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기가 결정될 수 있다.
본원의 개시내용의 추가의 구현예는 대상체의 해부학적 구조에서 혈류 역학을 측정하고/하거나 평가하기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 상기 해부학적 구조의 적어도 일부의 외형 부분의 비디오 이미지를 획득하기 위한 이미지화 장치 및 본원에 기재된 바와 같은 임의의 방법을 수행하기 위해 구성된 이미지 처리 장치를 포함한다.
본원의 개시내용은 또한 컴퓨터 장치 또는 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨터 장치 또는 시스템이 기재된 방법에 따라 대상체의 해부학적 구조에서 혈류 역학을 측정 및/또는 평가하게 하는 지침들을 갖는 컴퓨터 프로그램 (제품)에 관한 것이다. 이러한 문맥에서의 컴퓨터 프로그램은 광범위하게 해석되어야 하며, 예를 들어, 내시경, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터 또는 기타 모바일 장치와 같은 전자 의료 기기에서 실행되도록 설계된 PC 또는 소프트웨어에서 실행될 프로그램을 포함한다.
본원에 개시된 방법은 컴퓨터가 가능하게는 실시간으로 또는 적어도 거의 실시간으로 신속하고 신뢰할 수 있는 이미지 처리 및 데이터 분석을 제공하여 수술 중에 사용될 수 있도록 실행된다.
혈류 역학 척도를 수득하기 위해 본원에 기재된 방법은 추가적인 구현예에서 환자의 수술 후 합병증의 위험성 평가에 기여할 수 있으며, 예를 들어 외과의가 각각의 환자에게 개인화된 검사 또는 수술 후 적절한 후속 프로그램에 대한 정보에 근거한 선택을 하도록 도와준다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 계산된 관류 파라미터(들)를 연령, 성별, 합병증, 수술 유형 등과 같은 다양한 관련 환자 특정 데이터와 결합하여 다변량 분석에서 외과 의사에게 자동 가중치 위험 점수를 이미 수술 중에 있는 각 환자에게 제공한다. 이러한 지능 위험 점수는 관류 측정이 관심의 대상이 될 수 있는 위장관에 대한 임의의 수술 동안에 외과 의사의 수술 결정에 기여할 수 있습니다.
다변량 분석으로부터의 각 환자의 데이터를 온라인 데이터베이스에 저장함으로써 완전히 익명화된 형태로 저장함으로써 이러한 증가된 데이터베이스를 사용하여 분석 자체를 지속적으로 업데이트하고 개선할 수 있다. 각 환자의 개인화된 위험 프로파일을 기반으로 한 계속 개선되는 분석 및 의사 결정 지원 시스템을 유도한다. 즉, 제공될 수 있는 것은 수술 후 합병증의 위험을 줄이는데 도움이 되는 외과 의사와 적절한 후속 프로그램을 선택할 때의 수술 후 도움을 주는 의사 결정 지원 시스템이다.
도 1a, 1c 및 1e는 ICG 볼러스가 대상체에게 제공된 후 강도 곡선의 예를 보여주고 도 1b, 1d, 및 1f는 혈류 역학 파라미터인 관류 기울기, 기울기 개시점, 기울기 말단 최대 강도, 세척제거 기울기, 세척제거 개시 및 세척제거 기울기 말단이 계산되어 상기 그래프에 지적된 해당 강도 곡선을 보여준다.
도 2a-2f는 관류 기울기가 개시되는 시점, 즉 기울기 개시점을 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 도 2b, 2d 및 2f는 각각 기울기가 개시되는 도 2a, 2c 및 2e의 클로즈 업이다.
도 3a-3f는 히스토그램 데이터에 기초하여 관류 기울기를 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다.
도 4a-4f는 최대 기울기 강도를 한정하고 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 도. 4b, 4d 및 4f는 각각 도 4a, 4c 및 4e의 클로즈업이고, 여기서, 상기 곡선은 이들의 최대 강도를 갖는다.
도 5a-5f는 형광성 조영제의 세척제거를 분석하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 도 5b, 5d 및 5f는 각각 도 5a, 5c 및 5e의 클로즈-업이고, 여기서, 상기 ICG는 세척 제거된다.
도 6a-6d는 본원에 기재된 분석적 접근법의 강건성을 예시하는, ICG를 사용한 2개의 추가 측정의 분석을 도시한다.
도 7은 창자 수술 동안에 획득된 산출량 비디오 프레임, 관심 대상 영역의 4개의 상이한 영역 및 이의 분석을 보여준다.
도 8a는 환자의 결장의 절제 전에 획득된 정상의 비디오 시퀀스로부터의 여전한 이미지를 보여준다. 상기 이미지는 소장 (하한부) 및 결장 (상한부)를 보여준다.
도 8b는 도 8a에서와 동일하지만 이후 획득된, 즉, 볼러스의 형광성 조영제 (ICQ)가 환자에게 주사된 후 위장관의 서브섹션의 형광성 이미지를 도시한다.
도 9a는 도 8b의 ROI에서 수득한 강도 곡선, 및 본원에서 개시된 접근법, 즉 절제 전에 결장 및 소장의 관류 경사에 따라 계산된 관류 기울기를 도시한다.
도 9b는 도 9a로부터의 소장 (좌측) 및 결장 (우측)의 관류 기울기를 도시하지만 이때, 도 9b에서의 기울기는 소장의 관류 기울기에 상대적으로 정규화되었다.
도 10a는 도 8a에서와 같이 실질적으로 동일한 위장관의 서브섹션의 정상 이미지를 도시하지만 결장의 절제 후 그러나 문합 전에 수득된 것이다.
도 10b는 ICG 볼러스가 주사된 후 도 10a에서의 이미지에 상응하는 형광성 이미지이다. 5개의 ROI를 이미지에 나타낸다.
도 11a는 도 10a 및 10b에서 도해된 측정으로부터 수득한 강도 곡선을 보여준다.
도 11b는 도 11a로부터의 소장 (좌측) 및 결장 (우측으로 청색, 녹색 및 황색)의 관류 기울기를 도시하지만 이때, 도 11b에서의 기울기는 소장의 관류 기울기에 상대적으로 정규화되었다.
도 2a-2f는 관류 기울기가 개시되는 시점, 즉 기울기 개시점을 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 도 2b, 2d 및 2f는 각각 기울기가 개시되는 도 2a, 2c 및 2e의 클로즈 업이다.
도 3a-3f는 히스토그램 데이터에 기초하여 관류 기울기를 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다.
도 4a-4f는 최대 기울기 강도를 한정하고 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 도. 4b, 4d 및 4f는 각각 도 4a, 4c 및 4e의 클로즈업이고, 여기서, 상기 곡선은 이들의 최대 강도를 갖는다.
도 5a-5f는 형광성 조영제의 세척제거를 분석하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 도 5b, 5d 및 5f는 각각 도 5a, 5c 및 5e의 클로즈-업이고, 여기서, 상기 ICG는 세척 제거된다.
도 6a-6d는 본원에 기재된 분석적 접근법의 강건성을 예시하는, ICG를 사용한 2개의 추가 측정의 분석을 도시한다.
도 7은 창자 수술 동안에 획득된 산출량 비디오 프레임, 관심 대상 영역의 4개의 상이한 영역 및 이의 분석을 보여준다.
도 8a는 환자의 결장의 절제 전에 획득된 정상의 비디오 시퀀스로부터의 여전한 이미지를 보여준다. 상기 이미지는 소장 (하한부) 및 결장 (상한부)를 보여준다.
도 8b는 도 8a에서와 동일하지만 이후 획득된, 즉, 볼러스의 형광성 조영제 (ICQ)가 환자에게 주사된 후 위장관의 서브섹션의 형광성 이미지를 도시한다.
도 9a는 도 8b의 ROI에서 수득한 강도 곡선, 및 본원에서 개시된 접근법, 즉 절제 전에 결장 및 소장의 관류 경사에 따라 계산된 관류 기울기를 도시한다.
도 9b는 도 9a로부터의 소장 (좌측) 및 결장 (우측)의 관류 기울기를 도시하지만 이때, 도 9b에서의 기울기는 소장의 관류 기울기에 상대적으로 정규화되었다.
도 10a는 도 8a에서와 같이 실질적으로 동일한 위장관의 서브섹션의 정상 이미지를 도시하지만 결장의 절제 후 그러나 문합 전에 수득된 것이다.
도 10b는 ICG 볼러스가 주사된 후 도 10a에서의 이미지에 상응하는 형광성 이미지이다. 5개의 ROI를 이미지에 나타낸다.
도 11a는 도 10a 및 10b에서 도해된 측정으로부터 수득한 강도 곡선을 보여준다.
도 11b는 도 11a로부터의 소장 (좌측) 및 결장 (우측으로 청색, 녹색 및 황색)의 관류 기울기를 도시하지만 이때, 도 11b에서의 기울기는 소장의 관류 기울기에 상대적으로 정규화되었다.
따라서, 일반적으로 본원의 개시내용은 예를 들어, 수술, 특히 위장관을 포함하는 수술 전, 수술 동안 및/또는 수술 후 획득된, 위장관의 적어도 일부를 나타내는 하나 이상의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행사는 것에 관한 것이다. 이것은 특히 위장 수술에 적용될 수 있고 - 따라서, 비디오 시퀀스는 위장관의 적어도 일부의 외부를 포함할 수 있고, 바람직하게 위장벽의 적어도 일부에서 관류가 측정될 수 있고 평가될 수 있다.
위장관은 음식물을 섭취하고 이를 소화시켜 에너지 및 영양물을 추출하고 흡수하고 나머지 폐기물을 배변 및 뇨로서 방출시키는 인간 및 다른 동물 내 기관 시스템이다. 위장관은 음식물을 소화 기관으로 전달하는 튜브로서 나타낼 수 있다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같은 용어 위장관은 협강; 인두; 십이지장, 공장 및 회장을 포함하는 소장; 식도, 분문, 및 유문을 포함하는 위; 맹장, 결장, 직장 및 항문관을 포함하는 대장을 포함한다.
이미지 분석은 비디오 시퀀스의 각각의 이미지에서 전체 이미지로 제공될 수 있다. 그러나, 보다 관련된 정보는 전형적으로 관심 대상 영역 (ROI)의 하나 이상이 이미지에서 선택되는 경우 축출될 수 있다. 바람직하게 위장관의 서브섹션, 즉, 상기 관심 대상 영역의 적어도 하나에 상응하는 적어도 제1의 관심 대상의 영역은 위장관의 외부의 섹션을 포괄할 수 있어, 즉 위벽의 섹션에서의 관류가 평가될 수 있다. 그러나, 유리하게 관심 대상 영역의 적어도 하나는 위장관이 아니거나 위장관의 적어도 동일한 부분이 아닌 섹션을 포괄할 수 있다. 예를 들어, 수술 과정이 결장에 대해 수행되는 경우, 소장의 관류는 표준으로서 사용될 수 있다. 이것은 여기 광 (excitagtion light)에 의해 영향을 받지 않는 표준 강도 측정을 갖기 위해 사용될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같은 비디오 시퀀스는 천연 광 (인간 눈에 가시적일 수 있는) 또는 적외선 광 또는 이의 조합을 사용하여 획득할 수 있다. 투입-포맷 (input-format)은 예를 들어, 2개의 포개진 이미지의 하나의 채널 또는 각각 특정 이미지 유형을 함유하는 2개의 별도의 채널일 수 있다. 수술 동안에 천연광 이미지는 조영제의 주사 전에 외과의에 의해 보여질 수 있다. 일단, 조영제가 주사되면, 형광 이미지가 나타난다. 그러나, 광원의 2개 유형으로부터의 데이터는 전체 과정 동안에 획득되고, 조합되고 분석되고 저장될 수 있다. 이동의 추적은 예를 들어, 천연 광 이미지에서 보다 용이할 수 있고 예를 들어, 추적된 대상물이 적외선 광에서 가시적이지 않은 경우 보다 용이할 수 있다. 그러나, 투입 비디오 이송 (feed)은 흔히 2개의 유형의 이미지가 포개진 결과일 수 있는 녹색 매트릭스 차원에서 "과량"의 광-강도를 갖는 3D (예를 들어, RGB) 매트릭스이다.
수술 중 형광 조영술
혈류는 수술 중에 이미지화 될 수 있고 수술 현미경으로부터의 근적외선 광을 사용하고 추적제로서 정맥내로 투여된 형광성혈관 조영제로부터 여기된 근적외선 영역 내에서 형광성 광의 비디오를 획득하여 실시간으로 평가될 수 있다. 수술 동안에 혈류의 상태는 이로써 실시간으로 확인될 수 있다.
진단 과정, 스크리닝 과정, 조사 과정, 및/또는 형광성 이미지화를 포함하는 수술적 과정 동안에, ICG와 같은 형광성 조영제를 포함하는 용매는 정맥내로 주사되고 상기 분자는 적외선 광원, 예를 들어, 적외선 파장 범위, 예를 들어, 780 nm 주변에서의 파장을 갖는 레이저에 의해 여기된다. 830 nm 주변의 파장을 갖는 형광성 광은 이어서 여기된 조영제 분자로부터 방출되고 예를 들어, 카메라 형태의 이미지화 장치를 사용하여 기록될 수 있다. 필터는 여기 강도가 전형적으로 형광성 강도보다 훨씬 크기 때문에 여기 광을 차단하기 위해 제공될 수 있다. 여기 강도는 방출 각 당 약 1 W일 수 있는 반면, 상기 형광성 전력 pr. 픽셀은 약 0.15 pW일 수 있다. 여러 정도의 차이가 있지만 양호한 신호 대 노이즈 비율 (SNR)이 성취될 수 있다. 상기 기록된 형광성 광은 이미지화된 조직에서 관류의 이미지를 제공하고 ICG에 대한 투과 깊이 5 내지 10 mm로 인해 보다 깊게 존재하는 혈관을 보일 수 있게 한다. ICG 분자는 혈중 단백질에 결합되어 있기 때문에, 비디오 이미지는 관류 수준에 대한 특정 정보를 함유하지만 상기 정보는 획득된 비디오 이미지만이 보이는 경우 수술 동안에 외과의가 정량하기 어려울 수 있다.
본원의 개시내용의 하나의 구현예에서, 형광성 조영제는 인도시아닌 그린 (ICG) 및 플루오레세인의 그룹으로부터 선택된다.
관류 파라미터
다양한 파라미터는 이미지 분석 및 축출된 강도 값을 기준으로 결정될 수 있다. 단독의 가장 중요한 파라미터는 이것이 이미지화된 조직에서 혈류의 직접적인 지표이기 때문에 관류 기울기이다.
관심 대상 영역의 구성, 예를 들어, 영역의 크기, 영역 수, 상기 이미지에서의 위치 등은 사용자, 예를 들어, 의사/외과의에 의해 자동으로, 반자동으로 또는 수동으로 제공될 수 있다. 적어도 일부 종류의 수동 중재와 함께 사용자는 추가의 관심 대상 영역을 선택될 수 있거나 기존의 관심 대상 영역을 제거할 수 있다. 바람직하게, 또한 이미지 내 주변 영역 하나 이상을 이동시켜 상기 관심 대상 영역이 바람직하게 비디오 시퀀스의 촬영 전 이미지의 관련 영역에 위치한다.
관류 기울기는 조직을 포함하는 관심 대상 영역 상에서 통합된 형광성 강도 값으로부터 결정될 수 있다. 조영제 주사 전 초기에, 곡선은 실질적으로 평선 (flat line)이다. 상기 조영제가 주사된 후, 관심 대상 영역은 조영제 분자의 볼러스가 여기되어 관심 대상 영역에 도달하는 즉시 형광성을 나타내기 시작하고- 상기 결과는 실질적으로 선형의 증가하는 선이다. 조영제 분자의 볼러스가 수평을 유지하는 경우, 관심 대상 영역 내 형광성 강도 및 세척 제거를 개시하고 이때 조영제 분자의 양은 제로까지 (실질적으로 선형으로) 감소한다.
그러나, 이것은 이상적인 시나리오이고 곡선은 시간 마다 및 환자 마다 다양할 수 있고 따라서 이들은 즉석에서 반복적으로 비교될 수 있게 자동으로 결정될 수 있도록 관류 파라미터의 강력한 정의가 중요하다.
관류 기울기는 기울기 개시로부터 기울기 종점까지 축출된 강도 값의 기울기에 의해 정의될 수 있다. 관류 기울기는 단지 곡선으로의 선형 피트로서 결정될 수 있다. 과제는 특히 실시간 상황으로 개시점 (기울기 개시) 및 피트의 종점 (기울기 종점)을 결정하는 것이다. 기울기 개시는 2개가 가장 중요하고 기울기가 미리 정의된 제1 역치를 초과하는 시점으로서 정의될 수 있다. 제1 역치는 예를 들어, 3개의 파라미터에 의해 결정될 수 있다: 미리 정의된 인자 k, 기울기 개시 전 또는 형광성 조영제의 공급 전의 강도 값의 평균 및 표준 오차 (std). 기울기 개시는 이어서 기울기가 k * std에 의해 평균을 초과하는 경우의 시점으로서 정의될 수 있다. 기울기 종점은 상응하게 기울기 개시 후 시점으로서 정의될 수 있고, 여기서, 상기 기울기는 미리 정의된 제2 역치를 초과함에 의해 감소된다. 상수 k는 셋업을 기준으로 결정될 수 있지만 전형적으로 k는 3 내지 10의 범위이다.
그러나, 유리하게 상기 관류 기울기는 기울기 개시 후 모든 기울기를 저장하는 파라미터 공간에서의 히스토그램으로부터 결정될 수 있고 여기서 상기 관류 기울기는 히스토그램의 가장 빈번한 값으로서 결정된다. 즉, 기울기 개시 후, 기울기 값은 기울기 개시를 기준으로 모든 후속적 강도 지점에 대해 계산된다. 기울기 종점은 이어서 이로부터 추론될 수 있다. 기울기 개시 직후 계산된 기울기 값은 후기 기울기 값 보다 히스트그램에서 보다 많은 중량으로 할당될 수 있는데 이것은 관류 기울기가 기울기 개시 후 개시되는 것이 확실하기 때문이다. 예를 들어, 제1의 100으로 계산된 기울기 값은 각각 히스토그램에서 100, 99, 98, 등의 중량이 할당될 수 있다. 보다 높은 상수 k가 선택되는 경우, 관류 기울기의 초기 값은 심지어 보다 많은 중량으로 할당될 수 있다. 히스토그램 중심 접근법 (histogram centred approach)은 매우 정확하고 유리하게 실시간 또는 거의 실시간 상황으로 사용될 수 있다.
결정될 수 있는 또 다른 파라미터는 세척제거 기울기이고 이는 예를 들어, 관심 대상 영역 중 적어도 하나를 통한 조영제의 소멸성 유동의 지표이다. 관류 기울기는 전형적으로 조영제의 증가하는 유동으로 인해 양성인 반면, 세척제거 기울기는 관류 기울기와 반대 (징후에서), 즉, 전형적으로 음성이다. 세척제거 기울기는 조직 내 관류에 대한 정보를 부가할 수 있다. 그러나, 상기 세척제거 기울기는 또한 간과 같은 기관의 기능의 지표와 관련될 수 있다. 관류 기울기와 유사하게, 세척제거 기울기는 세척제거 개시로부터 세척제거 종점까지의 상기 강도 값의 기울기에 의해 정의될 수 있다. 세척제거 개시는 기울기 종점 후 일어난다. 세척제거 기울기는 세척제거 개시 후 모든 기울기를 저장하는 파라미터 공간에서의 히스토그램으로부터 결정될 수 있고 여기서 상기 세척제거 기울기는 히스토그램의 가장 빈번한 값으로서 결정된다. 관류 기울기에 대해 상기된 바와 같이, 계산된 세척제거 기울기 값의 일부는 무엇 보다 다른 것, 특히 세척제거 기울기 개시 후 세척제거 기울기의 초기 값보다 히스토그램에서 보다 중량으로 할당될 수 있다.
도달된 최대 강도는 예를 들어, 각각의 ROI에 대해 결정될 수 있다. 그러나, 보다 관련된 파라미터는 최대 기울기 강도일 수 있고 여기서, 상기 강도 값은 수평을 유지하기 시작하는 강도이다. 최대 기울기 강도는 기울기 종점에서 강도 값으로서 정의될 수 있다. 보다 정확한 정의는 농도 구배로서 관류 기울기를 갖고 기울기 개시에 의해 결정된 곡선-점과 교차하는 직선까지의 거리가 미리 정의된 한계치, 예를 들어, 관류 기울기의 표준 오차를 기준으로 한계를 초과하는 시점에서의 강도 값일 수 있다. 예를 들어, 최대 기울기 강도는 강도 수준이 미리 정의된 인자 x 관류 기울기의 표준 오차에 의한 관류 기울기와 상이한 경우일 수 있다.
기울기 상승 시간이 또한 관련될 수 있고 최대 기울기 강도의 시점과 기울기 개시, 즉 조영제가 얼마나 오랫동안 조직을 통해 유동하거나 조직 내 축적하는지에 대한 차이로서 정의될 수 있고, 이는 혈류 속도의 지표일 수 있다.
상대적 관류 기울기는 이어서 기울기 상승 시간의 역수로서 정의될 수 있다. 대상체 특이적 상대적 관류 기울기는 이어서 상대적 관류 기울기 x 관류가 극히 국소적 (또는 범용적)인 관심 대상 영역 강도로서 정의될 수 있다. 즉, 관류 파라미터는 환자 특이적 관류 기울기 파라미터가 되도록 정규화 된다.
추적
추가의 구현예에서, 상기 비디오 이미지에서 위장관의 이동 추적이 제공된다. 상기 위장관의 추적된 이동은 관심 대상의 상기 제1 영역이 상기 비디오 이미지에서 위장관의 동일한 서브섹션에 상응하도록 사용될 수 있다.
추적의 목적은 주로 데이터, 예를 들어, 픽셀 강도 값이 동일한 조직-영역으로부터 샘플화된 것임을 보장하는 것이다. 따라서, 위장관이 이미지에서 이동하는 경우, 추적은 본원에 정의된 바와 같은 임의의 관심 대상 영역이 상응하게 관심 대상에 대한 샘플화된 데이터가 이해될 수 있도록 보장하기 위해 이동됨을 보장해야만 한다. 그와 관련하여, 이것이 예를 들어, 대상체 호흡 및/또는 연동 운동으로 인해 물리적으로 이동하는 위장관인지 또는 위장관에 상대적으로 이동하는 이미지를 획득하는 이미지화 장치인지는 상관이 없다. 상관 있는 것은 이미지화된 대상물이 획득된 이미지 내부에서 이동하는 지의 여부이다.
본원의 개시내용의 추가의 양상은 따라서 보다 일반적으로 하기의 단계를 포함하는, 위장관의 적어도 외부를 나타내는 비디오 이미지 (예를 들어, 검사 또는 수술 동안에)로부터 위장관의 적어도 일부의 이미지 처리 이동/역학을 위한 (컴퓨터 수행된) 방법에 관한 것이다:
- 상기 비디오 이미지의 적어도 하나에서 하나 이상의 관심 대상 영역을 선택하는 단계로서, 상기 관심 대상의 적어도 제1 영역이 위장관의 서브섹션에 상응하는 단계,
- 상기 비디오 이미지에서 위장관의 이동을 추적하는 단계, 및
- 위장관의 상기 이동을 상호 관련시켜 관심 대상의 상기 제1 영역이 상기 비디오 이미지에서 위장관의 동일한 서브섹션에 상응하도록 하는 단계.
비디오 시퀀스와 같은, 이미지의 시퀀스 내 대상물의 추적은 상이한 방식으로 제공될 수 있다. 대략적으로 말하면, 적어도 2개의 상이한 접근법이 있다:투입 비디오 피드만을 기준으로 하는 유리된 이미지 추적(FIT), 및 대상물 기반 추적 (OBT) (여기서, 미리 정의되고/되거나 인지될 수 있는 대상물은 이미지 내 추적되는 대상물에 부착시킨다.
유리된 이미지 추적은 예를 들어, 분류기들을 수단으로 제공될 수 있다: 투입 이미지를 기반으로, 분류기 알고리즘은 소정의 ROI 주변 영역에서 가장 인지될 수 있는 특성의 분류기를 계산한다 (보다 많은 ROI에 대해, 각각의 ROI는 민감성-영역으로 할당되고 상기 영역내에서 추적은 소정의 ROI에 대해 작용한다). 본원의 개시내용의 하나의 구현예에서, 위장관 이동 추적은 비디오 이미지에서, 바람직하게 관심 대상 영역의 적어도 하나에 인접하거나 이 주변의 영역에서 하나 초과의 인지될 수 있는 특성들의 분류기를 결정하는 단계를 포함하는 분류기 형태로 유리된 이미지 추적에 의해 제공된다.
유리된 이미지 추적은 또한 색 기반 추적을 기반으로 할 수 있다: 상기 과정 전, 예를 들어, 수술, 대상물의 최소 하나의 ROI, 예를 들어, 창자는 색 및/또는 문신, 바람직하게 미리 정의된 색 또는 문신으로 마킹하였다. 상기 마킹은 예를 들어, 외과의에 의해 제공될 수 있다. 이것이 마킹된 실제 ROI인 경우, 색 기반 알고리즘은 마킹 형태를 수득하고 상기 형태를 특이적 관심 대상 영역으로서 사용할 수 있다. 색 기반 알고리즘은 색 필터링 및 후속적으로 대상물 확인을 초기에 수행하도록 구성될 수 있다. 마커의 성질 (주로 색)을 기반으로, 표적 RGB- 또는 HSV- 지수는 필터링을 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, HSV-역치화 형태로의 필터링은 이어서 투입 이미지 픽셀의 부울(Boolean) 맵을 수득하기 위해 제공될 수 있고 상기 부울 맵은 단지 상기 마커를 포괄하는 픽셀을 함유한다. 상기 대상물 확인은 이어서 예를 들어, 노이즈-필터링에 의해, 예를 들어, 부식/팽창을 기반으로 하는 개방 또는 폐쇄에 의해 제공되어 부울 맵으로부터의 노이즈를 제거할 수 있다. 이들 노이즈-필터(들)과 함께, 개선된 부울 맵은 "채워진 (filled)" ROI로 수득될 수 있다. 즉, 수득한 부울 맵은 하나로 채워진 패치를 제외하고는 제로로 채워지고 (또는 그 역으로) 각각의 패치는 ROI에 상응한다.
대상물 기반 추적에서, 하나 이상의 대상물은 물리적으로 추적되어야만 하는 표적, 예를 들어 창자에 부착된다. 대상물(들)은 전형적으로 예를 들어, 크기 형태 및 색의 관점에서 미리 정의되기 때문에, 분류기는 추적 전에 트레이닝될 수 있고, 즉, 사용되는 추적 시스템은 미리 한정된 대상물을 자동으로 인지 (및 이에 의한 추적)하도록 구성될 수 있다. 본원의 개시내용의 하나의 구현예에서, 위장관 이동 추적은 대상물 기반 추적에 의해, 예를 들어, 위장관에 부착된 하나 이상의 미리 한정된 대상물을 추적함에 의해 제공된다.
대상물 기반 추적의 예로서, 2개 (이상)의 구체 (또는 또 다른 기하학적으로 잘-한정된 대상물)은 위장관의 "상부" 부분 및 위장관의 하한/하부 부분 (이미지화 장치로부터 보여지는) 상의 하나 (이상)의 구체에 부착될 수 있다. 상부 부분에 부착된 대상물이 하부 부분에 부착된 대상물(들)과 상이한 경우, 이것은 상부 부분을 하부 부분과 구분하는 것이 용이하다. 구체가 추적제를 방출하는 경우, 이들은 추가로 용이하게 인지될 수 있고 따라서 용이하게 추적될 수 있다. 이들은 예를 들어, 구체가 여기되는 경우 가시화될 수 있도록 형광성 제제를 함유한다. 이들은 이어서 예를 들어, 휴-서클-인지 (또는 또 다른 특성-축출)에 의해 이미지에서 동정될 수 있다. 이들은 또한 상기된 색 인지 방법에 의해 발색되거나 동정될 수 있다. '상부'/'하부' 대상물은 미리 한정되고 따라서 이미 공지되어 있기 때문에, 대상물 유형 둘 다에 대해 분류기를 트레이닝하기가 용이하다. 대상물에 대해 분류기를 트레이닝하기 위해, 상기 대상물 그림의 거대한 데이터베이스를 사용하여 분류기를 트레이닝할 수 있다. 이미지에서 '상부' 및 '하부' 대상물의 위치는 이로써 분류기를 사용함에 의해 매우 정확하게 결정될 수 있다.
대상물은 표적, 예를 들어, 창자의 조직에 고정되기 때문에, ROI는 이들 대상물을 기반으로 한정될 수 있다 (예를 들어, '상부' 및 '하부'). 예를 들어, 4개의 대상물을 사용하는 경우에, ROI 코너는 단순히 4개의 추적된 대상물 위치들에 상응할 수 있다. 2개의 대상물의 경우에, ROI는 2개의 대상물-위치 사이에서 한정될 수 있다: 예를 들어, 중간 내지 절반 높이로 확장하는 평행 사변형- 이것은 각도를 결정한다.
관류 평가
많은 가치 있는 정보는 상기 언급된 관류 파라미터로부터 제공될 수 있다. 그러나, 관류 파라미터를 정량하기 위해, 일부 유형의 표준이 필요할 수 있다.
하나의 구현예에서, 위장관의 상이한 부분으로부터 획득된 비디오 시퀀스를 사용하여 각각의 부분과 관련된 관류 파라미터를 계산할 수 있고 이들 관류 파라미터를 비교하여 상기 위장관의 상이한 부분에서의 관류가 비교될 수 있도록 하고, 즉 비디오 시퀀스 중 하나로부터 수득된 관류 파라미터는 표준물로서 사용하여 관류의 정량적 평가가 위장관의 상이한 부분과 관련된 비디오 시퀀스 사이에 제공될 수 있도록 한다.
또 다른 구현예에서, 동일한 비디오 시퀀스로부터 관심 대상의 상이한 영역을 선택하여 관심 대상 영역 중 하나와 관련된 관류 파라미터가 다른 관심 대상 영역에 대한 표준물로서 사용될 수 있도록 하여 관류의 정량적 평가는 동일한 비디오 시퀀스에서 관심 대상의 상이한 영역 사이에 제공될 수 있다. 이들 상이한 관심 대상 영역이 선택되어 이들이 위장관, 예를 들어, 결장 및 소장의 상이한 영역을 나타내도록 할 수 있다. 예를 들어, 수술은 결장에 대해 수행될 수 있지만 매우 흔히 결장과 물리적으로 인접하게 있으므로 비디오 획득 동안에 이미지화될 수 있는 소장과 비교함에 의해, 수술에 의해 영향을 받지 않은 표준물이 제공될 수 있다.
즉, 적어도 제1 상기 관심 대상 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 적어도 제1 관류 파라미터로서, 관류 기울기, 세척제거 기울기, 최대 기울기 강도, 상대적 관류 기울기 및 대상체 특이적 관련 관류 기울기의 그룹으로부터 선택되는 상기 제1 관류 파라미터를 결정하는 단계, 및 적어도 제2 관심 대상 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 적어도 제2 관류 파라미터로서, 관류 기울기, 세척제거 기울기, 최대 기울기 강도, 상대적 관류 기울기 및 대상체 특이적 관련 관류의 그룹으로부터 선택되는 제2 관류 파라미터를 결정하는 단계.이어서, 위장관의 상기 상이한 부분 중 하나의 관류는 상기 상이한 부분의 적어도 하나의 다른 관류와 비교함에 의해 평가될 수 있다.
따라서, 추가의 구현예는 하기의 단계를 추가로 포함한다:
- 적어도 하기의 2개의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계로서, 형광성 조영제가 대상체에게 공급된 후 획득된 비디오 시퀀스를 수행하는 단계:
o 위장관의 적어도 제1 부분을 나타내는 제1 비디오 이미지, 및
o 위장관의 제1 부분과는 상이한 위장관의 적어도 제2 부분을 나타내는 제2 비디오 이미지,
- 제1 비디오 이미지 및 제2 비디오 이미지의 이미지 분석에 기초한 하나 이상의 관심 대상 영역에서 강도 값을 계산하는 단계, 및
- 제1 비디오 시퀀스에서 선택된 적어도 관심 대상 제1 영역을 및 제2 비디오 시퀀스에서 선택된 관심 대상 제2 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계.
추가의 구현예는 보다 구체적으로 관류 평가가 절제를 어디에 제공할지 및 최종 문합이 충분한 관류를 갖는지의 여부의 중요한 지표일 수 있는 문합 공정에 관한 것이다. 따라서, 추가의 구현예는 하기의 단계를 추가로 포함한다:
- 형광성 조영제가 대상체에 공급된 후에 획득된 각각의 비디오 시퀀스 중 2개 이상의 하기의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계:
a) 장 절제 전, 예를 들어, 창자 절제 전 획득된 비디오 이미지,
b) 절제 후 그러나 문합 전 획득된 비디오 이미지, 및
c) 문합 후 획득된 창자 비디오 이미지.
- 상기 이미지 분석을 기준으로 관심 대상의 하나 이상의 영역에서 강도 값을 계산하는 단계로서, 상기 관심 대상의 적어도 제1 영역이 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스 중에 동일한 영역인, 단계 및
- 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스를 기준으로 관심 대상의 적어도 제1 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계.
이들 2개 이상의 비디오 시퀀스를 기준으로, 하기의 파라미터 중 하나 이상이 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스를 기준으로 결정될 수 있다: 세척제거 기울기, 최대 기울기 강도, 상대적 관류 기울기 및 대상체 특이적 상대적 관류 기울기.
2개 (이상)의 비디오 시퀀스가 수술 동안에 상이한 시점에 획득되도록 하여 표준 파라미터(들)로서 하나의 비디오 시퀀스로부터 축출된 파라미터(들)을 사용할 수 있게 한다. 따라서, 기울기 파라미터를 기준으로 관심 대상의 상기 영역 중 적어도 하나에서 관류를 위한 정량적 데이터는 상기 적어도 2개의 비디오 시퀀스로부터 결정될 수 있다. 상기 결과는 정량적 및 정성적 평가 파라미터들이 위 수술 동안에 및 수술 후에 외과의에게 제공될 수 있다는 것이고, 예를 들어, 장, 예를 들어, 창자의 절제가 유망한 것으로 보이고, 수술 후 상기 결과가 거의 즉시 평가될 수 있는 경우의 평가를 원조하고, 예를 들어, 문합이 충분한 관류를 갖는 지의 여부를 평가, 예를 들어, 수술 전 및 후에 수득된 관류 파라미터를 비교하에 의해 관류가 얼마나 많이 하강하였는지를 정량할 수 있다. 상기 경우에, 장, 예를 들어, 창자 이동의 추적은 추적이 수술 전 및 후에 관류에 관하여 평가되는 관심 대상의 동일한 영역인지를 보장하기 위한 한가지 방법이기 때문에 핵심일 수 있다.
관류 파라미터에 특이적 역치가 제공될 수 있다. 또한, 불확실성은 소정의 역치와 관련될 수 있다. 역치 비교는 예를 들어, 수술이 잘 진행되었는지 또는 미지의 파라미터(들)에 따른 관류가 임계 수준 미만으로 하강되었는 지를 지적할 수 있다. 그리고, 여러 관류 파라미터에 대해 "가중 평균 해답"이 또한 제공될 수 있다.
본원의 개시내용의 하나의 구현예에서, 관류 기울기 (및/또는 기재된 바와 같은 다른 관류 파라미터)는 절제 전에 획득되고 절제 후지만 문합 전 획득된 비디오 시퀀스로부터 계산된다. 2개의 관류 기울기 간의 관계는 절제 전 및 후에 관류내 차이의 척도이다. 상기 관류가 절제 후 미리 한정된 역치 미만으로 하강하는 경우, 경고가 주어질 수 있다. 보다 많은 정보는 관류 기울기가 2개, 3개 이상의 관심 대상 영역 전 및 후에 계산되는 경우- 및 이들 관심 대상 영역이 절제 전 및 후에 이미지화된 동일한 조직 영역인 경우 축출될 수 있다.
실시예
도 1a, 1c 및 1e는 ICG 볼러스가 예를 들어, 비디오 시퀀스에서 관심 대상 영역으로부터 대상체에게 제공된 후 조직으로부터 획득된 강도 곡선의 예를 보여준다. 동일한 종류의 데이터는 또 다른 조영제가 사용되는 경우 수득될 수 있다. 상기 강도는 강도에서의 가파른 증가가 이미지화된 조직 내 ICG 분자, 여기되어 형광성을 나타내는 ICG 분자의 통로를 지적할 때까지 실질적으로 제로이다. 강도 피크에 이어서 ICG 분자를 점진적으로 세척 제거한다. 상기 강도는 임의의 유니트와 함께 지적된다. 도 1b, 1d, 및 1f는 혈류 역학 파라미터인 관류 기울기, 기울기 개시점, 기울기 말단 최대 강도, 세척제거 기울기, 세척제거 개시 및 세척제거 기울기 말단이 계산되어 상기 그래프에 지적된 해당 강도 곡선을 보여준다.
도 2a-2f는 관류 기울기가 개시되는 시점, 즉 기울기 개시점을 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 도 2b, 2d 및 2f는 기울기가 개시하는, 도 2a, 2c 및 2e의 각각의 클로즈-업이고, 즉, 우측에 대한 그래프는 기울기 개시가 보다 상세한 경우 상기 곡선의 좌측으로의 클로즈-업을 보여준다. 기울기 개시는 기울기가 k * std에 의한 평균을 초과하는 경우의 시점으로서 나타나고, 여기서, k는 미리 정의된 상수이고 표준은 기울기 개시 전 강도 값의 표준 유도화이다. 기울기 개시는 도 2b에서 환형으로 동정된다.
도 3a-3f는 히스토그램 데이터에 기초하여 관류 기울기를 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 좌측으로의 그래프는 강도 곡선을 보여주고, 여기서, 도 3a는 도 2a에 상응하고 도 3e는 도 2e에 상응하는 강도 곡선을 보여준다. 상기 기울기 개시는 도 3a에서 화살표 및 도 3c 및 3e에서 원형에 의해 지적된다. 기울기 개시로부터 강도 곡선의 종점까지 강도 곡선의 모든 가능한 기울기가 계산되었다. 모든 계산된 기울기를 수집하고 우측으로 나타낸 히스토그램에 저장한다. 관류 기울기는 히스토그램의 가장 빈번한 값으로서 정의되고, 즉 최고의 히스토그램 통으로서 정의된다. 도 3a, 3c 및 3e에서 강도 곡선 각각의 계산된 관류 기울기, 즉, 도 3b, 3d 및 3f에서 최고의 히스토그램 통은 각각 도 3a, 3c 및 3e에서 직선으로 마킹한다.
4a-4f는 최대 기울기 강도를 한정하고 결정하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 도. 4b, 4d 및 4f는 각각 도 4a, 4c 및 4e의 클로즈업이고, 여기서, 상기 곡선은 이들의 최대 강도를 갖는다. 곡선의 최대 강도는 도면에서 다이아몬드로서 지적된 최대 기울기 강도와 함께 도 4b에서 별표로 및 도 4d 및 4f에서 정사각형으로 지적한다. 최대 기울기 강도는 관류 기울기에 대한 거리가 미리 한정된 한계치, 예를 들어, 상수 (k2) x 관류 기울기의 표준 편차를 기준으로 하는 한계치를 초과하는 경우의 시점에서 강도 값으로서 정의된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 곡선의 최대 강도와 최대 기울기 강도 간의 시점 및 강도에서의 유의적인 차이일 수 있다. 기울기 상승 시간은 곡선 및 기울기 개시의 피크 (최대) 강도 간의 차이로서 정의될 수 있다. 그러나, 여기에 도시된 바와 같이, 최대 기울기 강도 및 기울기 개시 간의 차이로서 정의되는 기울기 상승 시간은 기울기 상승 시간의 보다 관련된 정의를 제공한다.
도 5a-5f는 형광성 조영제의 세척제거를 분석하는 본원에 기재된 접근법을 예시하는 3개의 예를 도시한다. 강도 곡선은 도 4에서와 동일하다. 도 5b, 5d 및 5f는 각각 도 5a, 5c 및 5e의 클로즈-업이고, 여기서, 상기 ICG는 세척 제거된다. 좌측으로의 그래프에서, 최대 강도는 도 5a에서 별표로 및 도 5c 및 5e에서 정사각형에 의해 지적되었다. 세척 제거 부분의 클로즈-업은 우측으로의 그래프에 나타낸다. 상기 세척제거 데이터는 관류 기울기와 동일한 방법으로 분석되었고 모든 가능한 세척제거 기울기를 계산하였다. 관류 기울기의 상기 예시된 결정과 유사하게, 세척제거 기울기는 저장될 수 있고 히스토그램에 분류되어 (나타내지 않음) 최고의 빈도를 갖는 세척제거 기울기를 선택할 수 있다. 세척제거 개시는 전형적으로 곡선의 최대 강도 후이다. 본 실시예에서 세척제거 상태는 최대 곡선 강도 주변의 최대 기울기 강도에 대칭인 것으로 정의된다. 세척제거 종점은 본 실시예에서 최대 기울기 강도의 상기 예시된 결정과 동일한 방식으로 결정되고, 즉 강도가 미리 정의된 상수 x 세척제거 기울기의 표준 편차에 의한 세척제거 기울기와 상이한 경우이다.
도 6a-6d는 본원에 기재된 분석적 접근법의 강건성을 예시하는, ICG를 사용한 2개의 추가 측정의 분석을 도시한다. 도 6a에서 첫번째는 강도 데이터, 기울기 개시, 계산된 관류 기울기 (점선), 최대 기울기 강도 및 최대 곡선 강도를 나타낸다. 우측으로의 그래프는 저장된 관류 기울기 데이터를 갖는 히스토그램을 보여준다. 강도 데이터는 많은 국소 변형을 갖고 관류 기울기 후 강도에서 어떠한 명백한 감소가 없는 본원에 기재된 다른 강도 곡선 보다 덜 안정한 것으로 보인다. ICG 분자는 세척 제거되지만 여기에 나타낸 데이터는 상기 부분을 포함하지 않는다. 도 6a 및 6b는 본원에 기재된 예시된 접근법은 관류 기울기의 자동 및 실시간 결정 및 이로부터 유래된 다른 관류 파라미터의 자동 및 실시간 결정을 위해 사용될 수 있는 매우 강한 과정이다. 도 6a는 또한 최대 기울기 강도와 최대 곡선 강도의 시점 간의 큰 차이를 보여준다. 최대 기울기 강도로부터 유래된 기울기 상승 시간은 ICG 볼러스의 통로를 특징 분석하기 위해 훨씬 보다 관련된 파리미터인 것으로 보인다.
도 6c에서 두번째는 또한 불안정한 강도 데이터를 보여주고 모든 계산된 관류 기울기는 도 6d에서 상응하는 히스토그램에 나타낸 바와 같이 큰 간격으로 분포되어 있다. 그러나, 최고의 빈도를 갖는 히스토그램 통을 선택함에 의해, 관련되고 정확한 관류 기울기 파라미터는 그럼에도 불구하고 데이터로부터 축출될 수 있고 본원에 기재된 접근법의 강성의 또 다른 예를 제공한다.
도 7은 창자 수술 동안에 획득된 비디오 시퀀스로부터의 산출 비디오 프레임을 보여준다. 상한 우측 코너는 ICG 볼러스 통로 동안에 획득된 작업으로부터 원시 영상 (즉 하나의 프레임)을 보여준다. 상한 좌측 코너는 이미지 처리 후 동일한 비디오 프레임을 보여주고 조직 관류는 지금 보다 훨씬 명백하게 나타난다. 도면에 지적된 바와 같이, 4개의 관심 대상 영역 (1, 2, 3, 4)은 비디오 프레임에 지적한다. 하기의 그래프는 시간 (초) 대 정규화된 강도의 함수로서 플롯팅된 4개의 관심 대상 영역의 평균 픽셀 강도를 보여준다. 관류 기울기는 4개의 ROI (1, 2, 3, 4)에 대해 계산되고 직선으로부터 그래프로 나타낸다.
단지 2개의 상한 비디오 프레임을 바라보는 경우, 외과의는 ROI 1, 2 및 3 모두가 균등하게 및 적당히 관류되는지, 예를 들어, 1, 2 및 3개의 영역이 균등하게 문합을 위치시키기에 적합한지를 동정할 수 없다. 이것은 또한 ~70초 후 하기 그래프에 나타내고, 여기서, ROI 1, 2 및 3의 상기 픽셀 강도는 유사하다. 그러나, 상이한 ROI의 관류 기울기를 결정하는 본원에 기재된 접근법을 적용함에 의해, 객관적 관류 척도가 외과의에게 즉시 제공될 수 있다. 도 7에서, 실시예에서, 계산된 관류 기울기로부터 ROI 1 및 ROI 2와 비교하여 ROI 3에서 감소된 관류가 있는 것으로 보인다. 상기 정보는 외과의에게 수술적 결정이 기반되는 객관적 관류 파라미터를 제공하고 이에 의해 궁극적으로 성공적인 수술적 결과의 기회를 증가시킨다.
도 8a는 환자의 창자의 절제 전에 획득된 정상의 비디오 시퀀스로부터의 여전한 이미지를 보여준다. 상기 이미지는 소장 (하한부) 및 결장 (상한부)를 보여준다. 그것은 곧 절제될 결장이지만 영상 분석에 소장을 포함함으로써 나중에 관류 측정과 비교하기 위해 사용될 환자의 관류에 대한 추가적인 비편향적인 높은 관류 표준 측정을 제공할 수 있다.
도 8b는 도 8a에서와 동일하지만 이후 획득된, 즉, 볼러스의 형광성 조영제 (ICG)가 환자에게 주사된 후 위장관의 서브섹션의 형광성 이미지를 도시한다. 3개의 ROI는 이미지 분석을 위해 사용될 이미지에서 지적된다:결장에 위치한 상한 좌측 청색 박스, 소장에 위치한 하한 적색 박스 (높은-관류 표준) 및 실질적으로 혈액 관류 없이 (없거나/낮은 혈액 관류 표준) 이미지 내 표준 위치에 위치한 상한 우측 박스.
도 9a는 도 8b의 ROI에서 수득한 강도 곡선, 및 본원에서 개시된 접근법, 즉 절제 전에 결장 및 소장의 관류 기울기에 따라 계산된 관류 기울기를 도시한다. 강도 곡선이 상당히 다르게 보일지라도 대장과 소장에 대해 계산된 관류 기울기는 비교 가능하지만 소장의 관류 기울기가 결장의 관류 기울기 보다 가파르다(보다 높은 관류 수준). 이것은 또한 도 9b에 요약하고, 여기서, 소장 (좌측) 및 결장 (우측)의 관류 기울기는 소장의 관류 기울기에 상대적으로 정규화되었다.
도 10a는 도 8a에서와 같이 실질적으로 동일한 위장관의 서브섹션의 정상 이미지를 도시하지만 창자의 절제 후 그러나 문합 전에 획득된 것이다. 이것은 작업의 중요한 부분이고, 여기서, 외과의는 절제 후 남아있는 창자의 2개의 말단의 관류가 문합을 위해 적당한지 또는 많은 창자가 문합이 최적의 관류를 갖는 영역 내 생성되어 궁극적으로 성공적인 결과의 기회를 증가시키는지를 보장하기 위해 절제되어야만 하는지를 평가해야만 한다. 따라서, 외과의는 절제 주변의 창자의 다양한 영역의 관류의 척도를 수득하는데 관심이 있다. 소장은 이미지의 하부에서 마킹되고 절제된 장 (결장)은 이미지의 상부에 마킹한다.
도 10b는 ICG 볼러스가 주사된 후 도 10a에서의 이미지에 상응하는 형광성 이미지이다. 5개의 ROI를 이미지에 나타낸다. 높은-관류 표준물로서 소장에 대한 하나 (적색), 혈액 관류가 실질적으로 없는 (없거나/낮은 관류 참조물) 이미지에서 표준물 위치에 위치된 하나 (검정) 및 절제된 창자 (결장)에 대한 3개 (청색, 녹색 및 황색).
도 11a는 도 10a 및 10b에서 도해된 측정으로부터 수득한 강도 곡선을 보여준다. 적색 ROI는 최고로 가파른 관류 기울기를 제공하는 소장에 상응하고 최저 관류 기울기를 천연적으로 제공하는 검정 표준물 ROI에 상응한다. 창자 상에 위치한 3개의 ROI에 상응하는 청색, 녹색 및 황색 ROI는 도 11b에 또한 요약된 바와 같이 상응하는 관류 기울기를 제공하고, 여기서, 소장 (좌측, 적색) 및 창자 (우측으로 청색, 녹색 및 황색)는 소장의 관류 기울기에 상대적으로 정규화되었다. 도 9b와 비교하여 현저한 차이가 있다. 도 9b에서 (절제 전), 창자 내 관류는 소장 내 관류에 상응하였고, 반면, 절제 후 절제된 창자에서 관류는 소장 보다 훨씬 적었다. 추가로, 도 11a (절제 후)와 도 9a (절제 전)를 비교하는 경우, 절대 수에서 관류 기울기가 또한 소장에 대해 절제 후 훨씬 큰 것으로 주지된다. 이것은 관류 기울기 (및 다른 관류 파라미터)의 절대 값이 도 9b 및 11b에서 또한 입증된 바와 같은 상대적 값 보다 덜 중요함을 지적한다. 즉, 상기 계산된 관류 파라미터가 동일한 비디오 영상으로부터 획득된 상응하는 관류 파라미터와 비교될 수 있도록 이미지 분석에서 하나 이상의 표준물 ROI를 갖는 것이 중요하다. 본 실시예에서, 관류를 결정하는 본원에 기재된 접근법은 소장의 관류와 비교하여 창자 (결장)의 관류에서 현저한 하강을 검출한다. 상기 중요한 정보는 문합의 최적의 위치를 선택하는 경우 외과의를 가이드할 수 있다.
참조문헌
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[3] L.Boni et al:Indocyanine green-enhanced fluorescence to assess bowel perfusion during laparoscopic colorectal resection.Surg Endosc (2016) 30:2736-2742
[4] R.Uitert et al:A stable optic-flow based method for tracking colonoscopy images.Conference Paper, July 2008
[5] US 2016/262638
[6] D.Stein et al.:Colon Resection. http://emedicine.medscape.com/article/1891505-overview, sep. 2015
항목
1. 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 문합 구조의 적어도 일부에서 이미지 처리 혈류역학을 위한 (컴퓨터 수행된) 방법으로서, 상기 방법은 하기의 단계를 포함하는 방법:
- 형광성 조영제가 상기 대상체에게 공급된 후 획득된 적어도 하나의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계:
- 상기 이미지 분석을 기준으로 관심 대상의 하나 이상의 영역에서 강도 값을 계산하는 단계, 및
- 상기 관심 대상 영역의 적어도 하나를 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계.
2. 항목 1에 있어서, 상기 해부학적 구조가 바람직하게 협강을 포함하는 위장관; 인두; 십이지장, 공장 및 회장을 포함하는 소장; 식도, 분문, 및 유문을 포함하는 위; 맹장, 결장, 직장 및 항문관을 포함하는 대장인, 방법.
3. 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 이미지 처리 (포유류) 문합 혈류역학 (위장관을 포함하는 복강경 과정 동안)을 위한 방법으로서, 상기 방법이 하기의 단계를 포함하는 방법:
- 적어도 하기의 2개의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계로서, 형광성 조영제가 대상체에게 공급된 후 획득된 비디오 시퀀스를 수행하는 단계:
i. 위장관의 적어도 제1 부분을 나타내는 제1 비디오 이미지, 및
ii. 위장관의 제1 부분과는 상이한 위장관의 적어도 제2 부분을 나타내는 제2 비디오 이미지,
- 제1 비디오 이미지 및 제2 비디오 이미지의 이미지 분석에 기초한 하나 이상의 관심 대상 영역에서 강도 값을 계산하는 단계, 및
- 제1 비디오 시퀀스에서 선택된 적어도 관심 대상 제1 영역을 및 제2 비디오 시퀀스에서 선택된 관심 대상 제2 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계.
4. 대상체, 로부터 획득된 비디오 이미지에서 이미지 처리 (포유류) 문합 혈류역학 (위장관을 포함하는 수술 동안)을 위한 방법으로서, 상기 방법이 하기의 단계를 포함하는 방법:
- 형광성 조영제가 대상체에 공급된 후에 획득된 각각의 비디오 시퀀스 중 1개, 2개 이상의 하기의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계:
a. 절제 전에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지,
b. 절제 후 그러나 문합 전에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지, 및
c. 문합 후에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지,
- 상기 이미지 분석을 기준으로 관심 대상의 하나 이상의 영역에서 강도 값을 계산하는 단계, 및
- 상기 관심 대상 영역의 적어도 하나를 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계.
5. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 관류 기울기가 기울기 개시로부터 기울기 종점까지의 상기 강도 값의 기울기에 의해 한정되고, 여기서, 기울기 개시가, 상기 기울기가 미리 한정된 제1 역치를 초과하는 시점으로서 한정되는, 방법.
6. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서5, 상기 제1 역치가 미리 한정된 인자 k 및 기울기 개시 전 강도 값의 평균 및 표준 편차 (std)에 의해 결정되고, 기울기 개시가, 기울기가 k * std에 의한 평균을 초과하는 시점으로서 한정되는, 방법.
7. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서5-6, 기울기 종점이 기울기 개시 후 시점으로서 한정되고, 상기 기울기가 미리 정의된 제2 역치를 초과함에 의해 감소되는, 방법.
8. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 5-7 상기 관류 기울기가 기울기 개시 후 기울기 개시 값을 기준으로 계산된 모든 기울기 값을 저장하는 파라미터 공간에서 히스토그램으로부터 결정되고 상기 관류 기울기가 상기 히스토그램의 가장 빈번한 값으로서 결정되는, 방법.
9. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서5-8, 기울기 개시 직후 계산되는 상기 기울기 값이 이후 기울기 값 보다 히스토그램에서 보다 많은 중량이 할당되는, 방법.
10. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 관심 대상 영역을 통한 형광성 조영제의 소멸성 유동의 세척 제거 기울기를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
11. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서10, 상기 세척제거 기울기가 세척제거 개시로부터 세척제거 종점까지의 상기 강도 값의 기울기에 의해 정의되고, 상기 세척제거 개시가 관류 기울 종점 후인, 방법.
12. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서 10-11, 상기 세척제거 기울기가 세척제거 개시 후 모든 계산된 기울기 값을 저장하는 파라미터 공간에서의 히스토그램으로부터 결정되고 여기서 상기 세척제거 기울기가 히스토그램의 가장 빈번한 값으로서 결정되는, 방법.
13. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 관류 기울기 종점에서 강도 값으로서 정의되는, 최대 기울기 강도를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
14. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 관류 기울기에 대한 거리가 미리 한정된 한계치, 예를 들어, 상수 (k2) x 관류 기울기의 표준 편차를 기준으로 하는 한계치를 초과하는 경우의 시점에서 강도 값으로서 정의되는, 최대 기울기 강도를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
15. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 최대 기울기 강도 및 기울기 시점 간의 차이로서 정의되는, 기울기 상승 시간을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
16. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 기울기 상승 시간의 역수로서 정의되는, 상대적 관류 기울기를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
17. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상대적 관류 기울기 x 관심 대상의 별도의 바람직한 대상체 특이적 영역의 극한 강도로서 정의되는, 대상체 특이적 상대적 관류 기울기를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
18. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서3-17, 하기의 단계를 추가로 포함하는 방법:
- 적어도 하기의 2개의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계로서, 형광성 조영제가 대상체에게 공급된 후 획득된 비디오 시퀀스를 수행하는 단계:
o 위장관의 적어도 제1 부분을 나타내는 제1 비디오 이미지, 및
o 위장관의 제1 부분과는 상이한 위장관의 적어도 제2 부분을 나타내는 제2 비디오 이미지,
- 제1 비디오 이미지 및 제2 비디오 이미지의 이미지 분석에 기초한 하나 이상의 관심 대상 영역에서 강도 값을 계산하는 단계, 및
- 제1 비디오 시퀀스에서 선택된 적어도 관심 대상 제1 영역을 및 제2 비디오 시퀀스에서 선택된 관심 대상 제2 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계.
19. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서3-17, 하기의 단계를 추가로 포함하는 방법:
- 형광성 조영제가 대상체에 공급된 후에 획득된 각각의 비디오 시퀀스 중 2개 이상의 하기의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계:
o 절제 전에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지,
o 절제 후 그러나 문합 전에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지, 및
o 문합 후에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지,
- 상기 이미지 분석을 기준으로 관심 대상의 하나 이상의 영역에서 강도 값을 계산하는 단계로서, 상기 관심 대상의 적어도 제1 영역이 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스 중에 동일한 영역인, 단계 및
- 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스를 기준으로 관심 대상의 적어도 제1 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계.
20. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서18-19, 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스를 기준으로 하는 하기의 하나 이상의 파라미터: 세척제거 기울기, 최대 기울기 강도, 상대적 관류 기울기 및 대상체 특이적 상대적 관류 기울기의 하나 이상을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
21. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서18-20, 상기 적어도 2개의 비디오 시퀀스로부터 결정되는 기울기 파라미터를 기준으로 목적하는 상기 영역의 적어도 하나에서 관류를 위한 정량적 데이터를 계산하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
22. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 비디오 이미지의 적어도 하나에서 하나 이상의 관심 대상 영역을 선택하는 단계로서, 상기 관심 대상의 적어도 제1 영역이 위장관의 서브섹션에 상응하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
23. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 비디오 이미지에서 위장관의 적어도 일부의 이동을 추적하는 단계 및 관심 대상의 적어도 제1 영역이 상기 비디오 이미지에서 위장관의 동일한 서브섹션에 사응하도록 상기 이동을 상호관련시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
24. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 비디오 이미지가 복강경 수술 전, 동안에 및/또는 후에 획득되는, 방법.
25. 하기의 단계를 포함하는, 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지로부터 수술 동안과 같이 위장관의 적어도 일부의 이미지 처리 이동/역학을 위한 (컴퓨터 수행된) 방법:
- 상기 비디오 이미지의 적어도 하나에서 하나 이상의 관심 대상 영역을 선택하는 단계로서, 상기 관심 대상의 적어도 제1 영역이 위장관의 서브섹션에 상응하는 단계,
- 상기 비디오 이미지에서 위장관의 이동을 추적하는 단계, 및
- 상기 이동을 상호 관련시켜 관심 대상의 상기 제1 영역이 상기 비디오 이미지에서 위장관의 동일한 서브섹션에 상응하도록 하는 단계.
26. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서23-25, 이동 추적이 유리된 이미지 추적에 의해 제공되는, 방법.
27. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서 23-25, 이동 추적이 비디오 이미지에서, 바람직하게 관심 대상 영역의 적어도 하나에 인접하거나 이 주변의 영역에서 하나 초과의 인지될 수 있는 특성들의 분류기를 결정하는 단계를 포함하는 분류기 기반 추적 형태로 유리된 이미지 추적에 의해 제공되는 방법.
28. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서23-25, 색 기반 추적 형태로 유리된 이미지 추적에 의해 제공되는, 방법.
29. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서28, 이동 추적이 위장관 상으로 적용된 하나 이상의 색 마커의 색 추적을 기반으로 하는, 방법.
30. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서28-29, 이동 추적이 색 필터링 및 역치화 단계를 포함하여 비디오 이미지에서 픽셀의 부울 맵을 수득하는, 방법.
31. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서30, 노이즈 필터링 하여 부울 맵을 개선시키는 단계를 추가로 포함하는 방법:
32. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서23-25, 이동 추적이 대상물 기반 추적에 의해 제공되는, 방법.
33. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서32, 이동 추적이 위장관으로 부착된 하나 이상의 미리 한정된 대상물의 이동을 추적함에 의해 제공되는, 방법.
34. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 비디오 시퀀서(들)이 위장관의 외부 조직의 일부와 같은, 위장벽의 일부와 같은 위장관의 외부 부분을 나타내는, 방법.
35. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 관심 대상 영역의 적어도 하나가 위장관의 외부 부분의 섹션을 포괄하는, 방법.
36. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 관심 대상 영역의 적어도 하나가 위장관이 아닌 섹션을 포괄하는, 방법.
37. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 형광성 조영제가 인도시아닌 그린 (ICG) 및 플루오레세인의 그룹으로부터 선택되는, 방법.
38. 이전의 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 비디오 시퀀스가 천연광 또는 적외선 광 또는 이의 조합을 사용하여 획득되는, 방법.
39. 하기를 포함하는, 대상체의 해부학적 구조에서 혈류역학을 측정하고/하거나 평가하기 위한 시스템:
- 위장관과 같은 상기 해부학적 구조물의 적어도 일부의 외부 부분의 비디오 이미지를 획득하기 위한 이미지화 장치 및
- 이전의 항목들 1-37 중 어느 한 항목의 방법을 수행하기 위해 구성된 이미지 처리 장치.
40. 프로세서에 의해 수행되는 경우 항목 1-37 중 어느 한 항목에 따른 방법을 수행하는 지침서를 저장하기 위한 비-이행성 컴퓨터-판독 저장 장치에서 혈류역학을 측정하고/하거나 평가하기 위한 시스템.
41. 프로세서 및 메모리를 포함하고, 임의의 항목 1-37 중 어느 한 항목에 따른 대상체의 해부학적 구조에서 혈류역학을 측정하고/하거나 평가하는 방법에서 수행하도록 적응된 전기 의학 장치.
42. 컴퓨터 장치 또는 시스템에 의해 수행되는 경우, 임의의 1-37 중 어느 한 항목에 따른 대상체의 해부학적 구조에서 컴퓨터 장치 또는 시스템이 혈류 역학을 측정하고/하거나 평가하도록 하는 지침들을 갖는 컴퓨터 프로그램.
Claims (24)
- 대상체로부터 획득된 비디오 이미지에서 위장관의 적어도 일부에서 이미지 처리 혈류역학을 위한 컴퓨터 수행된 방법으로서,
- 형광성 조영제가 상기 대상체에게 공급된 후 획득된 적어도 하나의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계:
- 상기 이미지 분석을 기준으로 관심 대상의 하나 이상의 영역에서 강도 값을 계산하는 단계, 및
- 상기 관심 대상 중 적어도 제1 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 적어도 제1 관류 기울기를 결정하는 단계를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 관류 기울기가 기울기 개시로부터 기울기 종점까지의 상기 강도 값의 기울기에 의해 한정되고, 여기서, 기울기 개시가, 상기 기울기가 미리 한정된 제1 역치를 초과하는 시점으로서 한정되는, 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 역치가 미리 한정된 인자 k 및 기울기 개시 전 강도 값의 평균 및 표준 편차 (std)에 의해 결정되고, 기울기 개시가, 기울기가 k * std에 의한 평균을 초과하는 시점으로서 한정되는, 방법.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 관류 기울기가 기울기 개시 후 계산된 모든 기울기 값을 저장하는 파라미터 공간에서 히스토그램으로부터 결정되고 상기 관류 기울기가 상기 히스토그램의 가장 빈번한 값으로서 결정되는, 방법.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 기울기 개시 직후 계산되는 상기 기울기 값이 이후 기울기 값 보다 히스토그램에서 보다 많은 중량이 할당되는, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관심 대상 영역을 통한 형광성 조영제의 소멸성 유동의 세척 제거 기울기를 결정하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 세척제거 기울기가 세척제거 개시로부터 세척제거 종점까지의 상기 강도 값의 기울기에 의해 정의되고, 상기 세척제거 개시가 관류 기울 종점 후이며, 상기 세척제거 기울기가 세척제거 개시 후 모든 계산된 기울기 값을 저장하는 파라미터 공간에서의 히스토그램으로부터 결정되고 여기서 상기 세척제거 기울기가 히스토그램의 가장 빈번한 값으로서 결정되는, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 관류 기울기에 대한 거리가 미리 한정된 한계치, 예를 들어, 상수 (k2)로 곱한 관류 기울기의 표준 편차를 기준으로 하는 한계치를 초과하는 경우의 시점에서 강도 값으로서 정의되는, 최대 기울기 강도를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 1) 최대 기울기 강도 및 기울기 시점 간의 차이로서 정의되는, 기울기 상승 시간을 결정하는 단계, 및 2) 기울기 상승 시간의 역수로서 정의되는, 상대적 관류 기울기를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상대적 관류 기울기로 곱한 관심 대상의 별도의 바람직한 대상체 특이적 영역의 극한 강도로서 정의되는, 대상체 특이적 상대적 관류 기울기를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 파라미터들: 관류 기울기, 세척제거 슬로프, 최대 기울기 강도, 상대 관류 기울기 및 상기 관심 영역의 적어도 제 2 영역을 통한 형광 조영제의 흐름의 대상 특정 상대 관류 기울기 중 적어도 제2 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하되, 상기 제1 관심 영역 및 상기 제2 관심 영역은 위장관의 상이한 부분을 나타내는, 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 상이한 부분은 각각 상기 결장 및 상기 소장인, 방법.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 위장관의 상기 상이한 부분들 중 하나의 관류는 상기 상이한 부분들 중 적어도 하나의 다른 부분의 관류와 비교함으로써 평가되는, 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 단계를 추가로 포함하는, 방법:
- 형광성 조영제가 대상체에 공급된 후에 획득된 각각의 비디오 시퀀스 중 2개 이상의 하기의 비디오 시퀀스의 이미지 분석을 수행하는 단계:
o 절제 전에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지,
o 절제 후 그러나 문합 전에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지, 및
o 문합 후에 획득된 위장관의 적어도 일부를 나타내는 비디오 이미지,
- 상기 이미지 분석을 기준으로 관심 대상의 하나 이상의 영역에서 강도 값을 계산하는 단계로서, 상기 관심 대상의 적어도 제1 영역이 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스 중에 동일한 영역인, 단계 및
- 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스를 기준으로 관심 대상의 적어도 제1 영역을 통한 형광성 조영제 유동의 관류 기울기를 결정하는 단계. - 제13항에 있어서, 1) 상기 2개 이상의 비디오 시퀀스를 기준으로 하는 하기의 하나 이상의 파라미터: 세척제거 기울기, 최대 기울기 강도, 상대적 관류 기울기 및 대상체 특이적 상대적 관류 기울기의 하나 이상을 결정하는 단계, 및 2) 상기 적어도 2개의 비디오 시퀀스로부터 결정되는 기울기 파라미터를 기준으로 목적하는 상기 영역의 적어도 하나에서 관류를 위한 정량적 데이터를 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비디오 이미지에서 위장관의 적어도 일부의 이동을 추적하는 단계 및 관심 대상의 적어도 제1 영역이 상기 비디오 이미지에서 위장관의 동일한 서브섹션에 사응하도록 상기 이동을 상호관련시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제15항에 있어서, 이동 추적이 비디오 이미지에서, 바람직하게 관심 대상 영역의 적어도 하나에 인접하거나 이 주변의 영역에서 하나 초과의 인지될 수 있는 특성들의 분류기를 결정하는 단계를 포함하는 분류기 기반 추적 형태로 유리된 이미지 추적에 의해 제공되는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 이동 추적은 1) 위장관 상으로 적용된 하나 이상의 색 마커의 색 추적, 또는 2) 비디오 이미지에서 픽셀의 부울 맵을 수득하기 위해 색 필터링 및 역치화를 기반으로 한 색 기반 추적 형태로 유리된 이미지 추적에 의해 제공되는 방법.
- 제15항에 있어서, 이동 추적은 상기 위장관으로 부착된 하나 이상의 미리 한정된 대상물의 이동을 추적함에 기반한 대상물 기반 추적에 의해 제공되는, 방법.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위장관의 상기 부분은 협강; 인두; 십이지장, 공장 및 회장을 포함하는 소장; 식도, 분문, 및 유문을 포함하는 위; 맹장, 결장, 직장 및 항문관을 포함하는 대장의 군으로부터 선택되는 방법.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비디오 시퀀스가 천연광 또는 적외선 광 또는 이의 조합을 사용하여 획득되는, 방법.
- 대상체의 상기 위장관의 적어도 일부에서 혈류역학을 측정하고/하거나 평가하기 위한 시스템으로서,
- 상기 위장관의 일부의 외부 부분의 비디오 이미지를 획득하기 위한 이미지화 장치 및
- 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해 구성된 이미지 처리 장치. - 프로세서에 의해 수행되는 경우 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 지침서를 저장하기 위한 비-이행성 컴퓨터-판독 저장 장치를 포함하는 대상체 상기 위장관의 적어도 일부에서 혈류역학을 측정하고/하거나 평가하기 위한 시스템.
- 프로세서 및 메모리를 포함하고, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 대상체의 상기 위장관의 적어도 일부에서 혈류역학을 측정하고/하거나 평가하는 방법에서 수행하도록 적응된 전기 의학 장치.
- 컴퓨터 장치 또는 시스템에 의해 수행되는 경우, 임의의 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 대상체의 상기 위장관의 적어도 일부에서 컴퓨터 장치 또는 시스템이 혈류 역학을 측정하고/하거나 평가하도록 하는 지침들을 갖는 컴퓨터 프로그램.
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