(57)【要約】      （修正有）【課題】動いているオブジェクトの連続するボリューメトリック画像フレームのシークエンスから当該動いているオブジェクトを動的に評価する方法を提供する。【解決手段】ボリューメトリック画像フレームのシークエンスに対し、シーケンスの少なくとも１つの画像内において関心オブジェクトを識別するステップ；オブジェクトの輪郭を識別するためにオブジェクトをセグメント化するステップ；識別されたオブジェクトの輪郭をシーケンスの他の画像に伝播させるステップ；伝播されたオブジェクトの輪郭に基づいてオブジェクトの動的分析を実行するステップを備える。【選択図】図４
2020049204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動いているオブジェクトの連続するボリューメトリック画像フレームのシークエンスから当該動いているオブジェクトを動的に評価する方法であって、それらの画像が、特定の時間間隔により時間的に分離されていて、
a）前記シーケンスの少なくとも１つの画像内において関心オブジェクトを識別するステップ；
b）オブジェクトの輪郭を識別するために前記オブジェクトをセグメント化するステップ；
c）前記識別されたオブジェクトの輪郭を前記シーケンスの他の画像に伝播させるステップ；
d）前記伝播されたオブジェクトの輪郭に基づいて前記オブジェクトの動的分析を実行するステップ
を備える、動いているオブジェクトを動的に評価する方法。
【請求項２】
前記オブジェクトをセグメント化するステップが、
前記関心オブジェクトの中心を指示するシードポイント（７０１）をユーザから受信する（６０１）ステップ；
前記オブジェクトの軸を決定するために前記シードポイント（７０１）を使用する（６０３）ステップ；
ボクセルが前記オブジェクトの輪郭に属する確率を表すコスト画像（８０８）を決定するステップ（６０５）；
前記コスト画像内の前記輪郭を識別するために最小コスト経路を見出す（６０６）ステップ；
前記関心オブジェクトの３Ｄ輪郭を取得するために前記最小コスト経路のポイントを３Ｄ患者座標に変換する（６０７）ステップ、
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オブジェクトが心臓弁であり、前記輪郭が前記弁の弁輪であり、かつ前記軸が前記弁の長軸であり、前記画像が前記心周期の異なる位相を参照する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記弁が僧帽弁または三尖弁であり、前記弁の長軸が、前記シードポイントを使用して前記心室の心尖ポイントおよび前記心室内の中心内腔線の位置を推定することにより決定される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記中心内腔線を、前記心室血液プールの質量中心に向かって調整するステップを、さらに、備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記コスト画像が、マトリックスの形態を有し、このマトリックスにおいては、
列が、前記中心列（８０６）が、前記長軸線上の前記シードポイント（８０２、７０１）の位置に対応する前記長軸線（８０１、７０３）に沿った距離を表し、かつ行が、前記長軸線（８０１）の周りの回転の度合い（８０７）を表し、
前記コスト画像の各要素の値が、前記長軸線（８０４）に沿った距離と角度（８０５）の組み合わせに対して、前記長軸線から前記血液内腔の端までの距離に対応する、前記長軸線（８０１、７０３）に沿った距離を表す、
請求項２から５の何れかに記載の方法。
【請求項７】
前記弁の弁輪上の前記ポイントが、弁の弁輪のシードポイントを使用しかつ各シードポイントに対して前記弁中心を含有する断面平面を計算して、補正される、請求項２から６の何れかに記載の方法。
【請求項８】
前記断面平面が、当該断面平面の法線ベクトルに沿って動くことができる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記断面図（１９０４）または前記断面平面図（１９０２）またはボリュームレンダリング図（１９０３）内の何れかにある前記弁の弁輪（１９０１）上のポイントの如何なる調整も、全ての図に自動的に転送される、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記オブジェクト輪郭を伝播させるステップが、変換を見出し、かつ当該変換を前記セグメント化されたオブジェクトの輪郭ポイントに適用して、前記シーケンスの他の画像において対応する位置を見出すために、前記シーケンスの前記画像の全部または一部を登録するステップを備える、請求項１−９の何れかに記載の方法。
【請求項１１】
前記登録が、画像の前記シーケンス内のサブボリュームに対して実行され、当該サブボリュームが、セグメント化された前記関心オブジェクトの位置に基づいてユーザ定義によりまたは自動的に抽出される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記変換が、前記心臓の変化する形状を最良にモデル化する非剛体変換である、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シーケンスの連続画像フレームが、４Ｄ  ＣＴデータセットの一部である、請求項１−１２の何れかに記載の方法。
【請求項１４】
前記動的分析が、前記シーケンスの複数の画像における前記関心オブジェクトの形状および／または形状変形に関連する１つまたは複数のパラメータを計算するステップを備える、請求項１−１３の何れかに記載の方法。
【請求項１５】
前記パラメータが、前後（ＡＰ）直径（１０１）、交連間（ＣＣ）直径（１０２）、前記弁輪の高さ（１０３）、前記弁輪の周囲、前記弁輪の投影面積（１１０１）、前記弁輪の投影周囲（１１０２）からなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
デジタルコンピュータのメモリに直接ロード可能なコンピュータ製品であって、前記製品がコンピュータ上で実行されるときに、請求項１−１５の何れかに記載の方法を実行するためのソフトウェアコード部分を備えるコンピュータ製品。
【請求項１７】
一連の三次元画像を取得するＸ線装置であって、患者の心臓の連続する画像ボクセルのシネを取得する手段を備え、さらに、前記心臓の弁の動的解析を実行する請求項１−１６の何れかに記載の方法を実行するようにプログラムされた処理手段を備える、Ｘ線装置。
【請求項１８】
ＣＴ装置であることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療インターベンションの分野、特に心臓弁の置換および修復の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
経カテーテル僧帽弁置換術（ＴＭＶＲ: transcatheter mitral valve replacement）および修復に関して、コンピュータ断層撮影（ＣＴ: computed tomography）は、非特許文献１に記載されているように、僧帽弁の弁輪の動的な変化と僧帽弁の弁輪の正確な解剖学的構造および形状的測定とを決定することにより、術前の患者およびデバイスの選択において重要な役割を果たしている。  
【０００３】
現在、いくつかの僧帽弁置換デバイスがさまざまな開発段階にあり、そして広範囲の修復および置換治療オプションが、弁疾患が原因である逆流のような問題の解決に利用可能である。
【０００４】
ＣＴのデータセットから得られた情報に基づく、（弁輪、弁尖、等からなる）僧帽弁および例えば、左心室流出路のような周囲構造の術前分析は、これが、臨床医が、図１に示されるような僧帽弁の複雑な構造をよりよく理解するための助けとなるので、臨床医にとって有益である。
【０００５】
僧帽弁の複雑な構造に加えて、弁は、心周期中に形状的変形の影響も受ける。臨床医が、正確な分析なしに僧帽弁に関する全ての側面について完全な概要を取得することは、非常に難しいことは、既に、証明されて来ている。
【０００６】
例えば、ＣＴによる術前分析から得られた情報は、例えば、臨床医が、患者に対して最も適切な治療法（例えば、弁置換療法または弁修復療法）を選択する際に役立つ。
【０００７】
例えば、弁（楕円形）の長径と短径の直径の比が大きすぎる場合、ほとんどの弁インプラントは丸い形状をしているので、臨床医は、弁置換療法よりも弁修復療法を好むかもしれない。
【０００８】
どのタイプの治療が患者に最適であるのかの選択に加えて、術前分析から得られた情報は、このような治療中に使用されるデバイスの選択を支援するためにも必要である。
【０００９】
弁尖の接合を促進するために弁尖を共に引っ張る（締め付ける）弁形成術のような弁修復療法の場合、各リングには、実行できる締め付けの最大割合があるので、完全な接合を得るために必要な締め付けの期待される割合が、リングの選択を決定する。
【００１０】
ＴＭＶＲ療法の場合、インプラントが、フレームの破損に耐えかつ耐久性を保つために穿孔を回避することを可能とするように、弁インプラントのタイプとサイズを選択しなければならない。また、隣接する構造（例えば、冠状静脈洞）と固定メカニズムとの相互作用が、塞栓形成を防ぐために、必要である。
【００１１】
さらに、比較的大きな弁インプラントが患者に最も適している場合、患者には、非特許文献２に記載されているように不均衡な短軸径拡大の場合、弁周囲逆流漏出（リーク）が、または不均衡な長軸径拡大の場合、左心室流出路閉塞が、発生するリスクがある。
【００１２】
上述した全ての例では、僧帽弁の解剖学的構造、形状およびダイナミクスに関する正確かつ完全な情報が、正常な僧帽弁の機能を維持するために重要である。
【００１３】
現在の実務では、ＣＴデータを使用した術前分析は、僧帽弁の弁輪の３次元（３Ｄ）セグメンテーションによって実行される。これは、臨床医が複数のポイント（非特許文献３に記載されているように、スプラインは、これらのポイントにフィットさせることが出来る）を指示することができる再フォーマットされた画像スライスを使用して行われる。図２に見られるように、臨床医によるこれらのポイントの配置は、心周期の１つの位相で行われる。
【００１４】
僧帽弁の弁輪は（心周期中）動的な構造であるため、臨床医に対する完全な概要を取得するためには、心周期を囲む複数の心拍位相を分析することが重要である。僧帽弁の弁輪の３Ｄセグメンテーションは、エラーも発生しやすい、時間のかかるプロセスであるため、通常、２つの心拍位相の最大値が分析される。３Ｄ僧帽弁の弁輪セグメンテーションは、例えば、心周期内の拡張末期（ＥＤ:end diastolic）心拍位相（ＭＶ開口）および収縮末期（ＥＳ: end systolic）心拍位相（ＭＶ閉鎖）で実行される。
【００１５】
したがって、このプロセスは、心周期内の２つの特定の位相での弁の解剖学的構造の静的情報のみを提供する。しかし、健常な患者では、僧帽弁の弁輪の形状に関して、例えば、交連間直径（図１の１０２）の大きな動的変化が、観察される。これらの変化の程度は、非特許文献１に記載されているように左心室および左心房の機能も関連している。例えば、機能性僧帽弁逆流の患者の場合、動的僧帽弁の弁輪の形状的な相違は、最小であるが、他方、非特許文献４に記載されているように変性僧帽弁疾患（ＤＭＶＤ: degenerative mitral valve disease）患者の場合、これらの相違は、より顕著である。この例は、図３に見ることができる。
【００１６】
ＥＤおよびＥＳ位相で上述した静的分析を実行する場合、重要な情報が見落とされる可能性がある。例えば、図３に示される前後直径の場合、ＤＭＶＤ患者のＥＤおよびＥＳ位相では最大直径は明らかではない。この欠落した最大直径は、治療法とデバイスを正しく選択するために不可欠である。
【００１７】
僧帽弁の弁輪の寸法がこのように潜在的に変化するので、非特許文献５に記載されているように、複数の位相の動的弁の弁輪測定を術前に計画しておくことの重要性が強調される。
【００１８】
したがって、心周期内の複数の心拍位相を含有する心臓弁の弁輪の形状的分析と動的分析の両方を自動的に提供する迅速かつ正確な方法が必要である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Mihaila外による、「正常な僧帽弁の弁輪の動態と左心室および左心房機能との関係」、Int J Cardiovasc Imaging (2015) 31:279-29
【非特許文献２】Sorajja外による、「弁周囲人工弁逆流の経皮的修復の長期追跡」、J Am Coll Cardiol 2011;58:2218-24
【非特許文献３】Blanke外により、「心臓血管イメージング」、JACC: Cardiovascular Imaging Vol. 8, No. 10, 2015, 米国心臓病財団（American College of Cardiology Foundation）
【非特許文献４】Grewal外による、「粘液腫性弁疾患における僧帽弁輪ダイナミクス：リアルタイム3次元心エコー検査による新しい洞察」、Circulation 2010;121:1423-31
【非特許文献５】Blanke外による、「モダリティと規律の間でコンセンサスを確立する経カテーテル僧帽弁置換の文脈におけるマルチモダリティイメージング」、JACC: Cardiovascular Imaging, Vol. 8, No. 10, 2015: 1191-1208
【非特許文献６】LeCun外による、「深層学習」、Nature 521（7553）（2015）、p436-444
【非特許文献７】Wolterink外による、「ペアの畳み込みニューラルネットワークを使用した心臓ＣＴ血管造影における自動冠動脈カルシウムスコアリング」、Medical Image Analysis 2016, p123-136.
【非特許文献８】J. A. MaintzおよびM. A. Viergeverによる、「医療画像登録の調査」、Medical image analysis, vol. 2, no. 1, pp. 1-36, 1998
【非特許文献９】Levack外による、「僧帽弁の弁輪動態の三次元エコー放射線分析」、Circulation、2012 126：S183-S188
【非特許文献１０】Bart Bradenによる、「サーベイヤの面積式」、The College Mathematics Journal 1986. 17（4）：326-337
【非特許文献１１】P. Theriault-Lauzier外による、「経カテーテル僧帽弁インターベンションのための僧帽弁複合体の定量的マルチスライスコンピュータ断層撮影評価パート１：系統的測定方法論と観察者間変動」、EuroIntervention. 2016 Oct 10;12(8): e1011-e1020
【非特許文献１２】P. Theriault-Lauzier外による、「経カテーテル僧帽弁インターベンションのための僧帽弁複合体の定量的マルチスライスコンピュータ断層撮影評価パート２：機能性僧帽弁逆流患者の形状的測定」、EuroIntervention. 2016 Oct 10;12(8): e1021-e1030
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって、本明細書の実施態様の目的は、弁の交換および／または修復の分野での適切な意思決定に必要である動的変化および測定値を決定することができる、１つまたは複数の弁について複数の位相分析を実行することにより、心臓周期の複数の位相にわたって必要な動的情報を迅速かつ正確に取得する改善された方法およびデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本明細書では実施態様により、動いているオブジェクトの連続するボリューメトリック画像（通常は４Ｄ  ＣＴデータセットの一部である）のフレームのシークエンスから前記動いているオブジェクトを動的に評価するためのデバイス、コンピュータプログラム製品、およびコンピュータ実装方法が提供されている。ここで、それらの画像は、特定の時間間隔により分離されていて、前記デバイス、前記プログラム製品、および前記方法は、特定の実行可能命令により構成されている１つまたは複数のコンピュータシステムの制御下で、
a）前記シーケンスの少なくとも１つの画像内において関心オブジェクトを識別するステップ；
b）オブジェクトの輪郭を識別するために前記オブジェクトをセグメント化するステップ；
c）前記識別されたオブジェクトの輪郭を前記シーケンスの他の画像に伝播させるステップ；
d）前記伝播されたオブジェクトの輪郭に基づいて前記オブジェクトの動的分析を実行するステップ
を備える。
【００２２】
関心オブジェクトは、通常、心臓サイクルのさまざまな位相を参照する画像を有する心臓弁である。
【００２３】
前記オブジェクトをセグメント化する操作は、
前記関心オブジェクトの中心を指示するシードポイントをユーザから受信するステップ；
前記オブジェクトの軸を決定するために前記シードポイントを使用するステップ；
ボクセルが前記オブジェクトの輪郭に属する確率を表すコスト画像を決定するステップ；
前記コスト画像内の前記輪郭を識別するために最小コスト経路を見出すステップ；
前記関心オブジェクトの３Ｄ輪郭を取得するために前記最小コスト経路のポイントを３Ｄ患者座標に変換するステップ、
を備えることが有利である。
【００２４】
一実施態様によれば、前記弁は僧帽弁または三尖弁であり、前記弁の長軸は、前記シードポイントを使用して、オプションとして、前記心室中心内腔線を前記心室血液プールの質量中心に向かって調整して、前記左または右心室の心尖ポイントおよび前記心室の中心内腔線の位置を推定することにより決定される。
【００２５】
前記コスト画像は、マトリックスの形態を有することが有利であり、このマトリックスにおいては、列が、前記中心列が、前記長軸線上の前記シードポイントの位置に対応する前記長軸線に沿った距離を表し、かつ行が、前記長軸線の周りの回転の度合いを表し、
前記コスト画像の各要素の値が、前記長軸線に沿った距離と角度の組み合わせに対する、前記長軸線から前記血液内腔の端までの距離に対応する、前記長軸線に沿った距離を表す。
【００２６】
一実施態様によれば、前記弁の弁輪上の前記ポイントが、弁の弁輪のシードポイントを使用しかつ各シードポイントに対して前記弁中心を含有する断面平面を計算して、例えば、前記断面平面が、当該断面平面の法線ベクトルに沿って動くことができるようにして、補正される。
【００２７】
前記断面図または前記断面平面図またはボリュームレンダリング図内の何れかにある前記弁の弁輪上のポイントの如何なる調整も、全ての図に自動的に転送されることは、有利である。
【００２８】
一実施態様によれば、前記オブジェクト輪郭を伝播させるステップが、変換（例えば、前記心臓の変化する形状を最良にモデル化するための非剛体変換）を見出し、かつ当該変換を前記セグメント化されたオブジェクトの輪郭ポイントに適用して、前記シーケンスの他の画像の対応する位置を見出すために、前記シーケンスの前記画像の全部または一部を登録するステップを備える。
【００２９】
前記登録が、画像の前記シーケンス内のサブボリュームに対して実行され、当該サブボリュームが、セグメント化された前記関心オブジェクトの位置に基づいてユーザ定義によりまたは自動的に抽出される。
【００３０】
本明細書の実施態様によれば、前記動的分析が、前記シーケンスの複数の画像における前記関心オブジェクトの形状および／または形状変形に関連する１つまたは複数のパラメータを計算するステップを備える。
【００３１】
例として、このようなは、前後（ＡＰ）直径、交連間（ＣＣ）直径、前記弁輪の高さ、前記弁輪の周囲、前記弁輪の投影面積、前記弁輪の投影周囲からなる群から選択される。
【００３２】
一態様によれば、デジタルコンピュータのメモリに直接ロード可能なコンピュータ製品であって、前記製品がコンピュータ上で実行されるときに、本明細書の実施態様による方法を実行するためのソフトウェアコード部分を備えるコンピュータ製品もある。
【００３３】
実施態様は、一連の三次元画像を取得するＸ線装置も提供し、このＸ線装置は、患者の心臓の連続する画像ボクセルのシネを取得する手段を備え、前記装置が、さらに、前記心臓の弁の動的解析を実行する本明細書の実施態様に記載の方法を実行するようにプログラムされた処理手段を備える。
【００３４】
本発明の特徴およびそこから得られる利点は、添付の図面に示される非限定的な実施態様の以下の説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】いくつかの重要な形状的パラメータを含む僧帽弁の複雑な構造を示す。
【図２】僧帽弁の弁輪の手動セグメンテーションに関する臨床診療を示す。
【図３】健常な患者、虚血患者、および変性患者における正規化されたＡＰ直径に関する動的僧帽弁の弁輪の形状的な相違の例を示す。
【図４】本出願の一実施態様の例示的なフローチャートを示す図である。
【図５】例示的なＸ線ＣＴシステムの機能ブロック図を示す。
【図６】半自動弁の弁輪セグメンテーションの例示的なフローチャートを示す図である。
【図７】ユーザが指示した僧帽弁の位置および決定された長軸線を示す。
【図８】コスト画像を通る最適な線を含む、決定されたコストフィールドの例を示す。
【図９】粘液腫患者の場合において決定された動的に変化するＡＰ直径および対応する最大ＡＰ直径を示す。
【図１０】ＭＶＤ患者の場合において決定された動的に変化するＣＣ直径および対応する最大ＣＣ直径を示す。
【図１１】僧帽弁の弁輪の投影面積および周囲の定義を示す。
【図１２】大動脈−僧帽弁角度の定義を示す。
【図１３】心時相中の大動脈−僧帽弁角度の動的変化を示す。
【図１４】大動脈−僧帽弁角度とＬＶＯＴ閉塞のリスクとの相関関係を示す。
【図１５】三尖弁の弁輪に関連する右冠動脈の解剖学を示す。
【図１６】心周期中の三尖弁の弁輪の動的変位を示す。
【図１７】臨床医へのＡＰ直径の提示を伴うグラフィカルユーザインターフェースの例を示す。
【図１８】Ｘ線ＣＴシステムの一例のハイレベルブロック図を示す。
【図１９】３Ｄ／４Ｄでの弁輪輪郭の手動編集の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図４は、本出願の一実施態様による操作を示すフローチャートを示す。この操作は、器官（またはその一部）または他の関心オブジェクトのＣＴ画像を取得および処理することができる画像システムを使用する。
【００３７】
図５は、ユーザインターフェースモジュール１１６からのコマンドの下で動作し、かつデータ処理モジュール１１４にデータを提供するであろうＣＴ撮像装置１１２を含む例示的なＸ線ＣＴシステムの機能ブロック図である。
【００３８】
Ｘ線ＣＴ撮像装置１１２は、複数の心拍位相（３Ｄ＋時間）に渡って関心器官のＣＴスキャンを捕捉する。Ｘ線ＣＴ撮像装置１１２は、典型的には、回転可能なガントリに取り付けられたＸ線源および検出器を含む。ガントリは、Ｘ線源と検出器の間のテーブルに支えられている患者の周りをスキャンする間に、Ｘ線源および検出器を連続速度で回転させる。
【００３９】
データ処理モジュール１１４は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、または他のコンピュータ処理システムによって実現することができる。データ処理モジュール１１４は、Ｘ線ＣＴ撮像装置１１２によって捕捉されたＣＴスキャンを処理して、本明細書で記載されるデータを生成する。
【００４０】
ユーザインターフェースモジュール１１６は、ユーザと対話しかつデータ処理モジュール１１４と通信する。ユーザインターフェースモジュール１１６は、視覚出力用のディスプレイスクリーン、タッチ入力用のタッチスクリーン、入力のためのマウスポインタまたは他のポインティングデバイス、音声入力のためのマイクロフォン、音声出力のためのスピーカ、入力のためのキーボードおよび／またはキーパッド、等のような異なった種類の入出力デバイスを含むことが出来る。データ処理モジュール１１４およびユーザインターフェースモジュール１１６は、協働して、以下に記載される図４の操作を実行することが出来る。
【００４１】
図４の操作は、コンピュータ製品（例えば、光ディスクまたはＵＳＢドライブやネットワークサーバのような他の形式の永続メモリ）に組み込まれたソフトウェアコードによって実行させることも出来る。ソフトウェアコードは、図４の操作を実行するために、データ処理システムのメモリに直接ロードさせることが出来る。
【００４２】
この例では、画像化システムが、関心オブジェクトの少なくとも１つの４Ｄ（３Ｄ＋時間）ＣＴデータセットを既に取得してかつ保存していると想定されている。この目的のためには、Ｘ線ＣＴスキャンを提供することができる任意の画像化デバイスを使用することが出来る。
【００４３】
本出願は、４Ｄ  ＣＴデータセットに基づく心臓弁の分析において特に有利であり、かつこれは、主に、この分野に関して、特に弁の置換および修復について開示されるであろう。
【００４４】
次に、本出願の実施態様が、図４を参照して開示される。ここに示されるステップは、明らかに、任意の論理シーケンスで実行させることが出来かつ部分的には省略することも出来る。例示目的のために、この実施態様は、僧帽弁および三尖弁について開示されるが、この実施態様は、４つの心臓弁（大動脈弁、僧帽弁、三尖弁、および肺動脈）の何れにも適用可能である。
【００４５】
図４のステップ１０１に記載されているように、コントラストが強化された４Ｄ（３Ｄ＋時間）ＣＴデータセットが取得される。４Ｄ  ＣＴデータセットは、データベースから取得する、またはＣＴ画像化モダリティから直接取得することが出来る。４Ｄ  ＣＴデータセットは、特定の心拍位相ごとに、関心オブジェクトの複数の３Ｄボリュームデータセットから構成される。各ボリュームデータセットは、それぞれが同じ心拍位相に属する複数の画像スライスから構成される。
【００４６】
図４のステップ１０３内で、関心オブジェクトは、取得された４Ｄ  ＣＴデータセット内の心拍位相の内の１つにおいてセグメント化させる必要がある。これは、手動または（半）自動で実行させることが出来る。
【００４７】
関心オブジェクトの手動セグメンテーションには、僧帽弁の場合には、鞍形状の僧帽弁の弁輪である３Ｄ弁の弁輪の手動識別が含まれる。弁の弁輪は複雑な３Ｄ構造であるため、手動で弁の弁輪を識別することは容易ではない。弁の弁輪を手動識別する際に臨床医をサポートする方法は、ＣＴデータセット内の長軸の再フォーマットされた画像に沿う、ステップ状回転を可能にすることである。僧帽弁を識別する場合、長軸は、左心室の心尖位置を通る線（図７、７０２）と僧帽弁のほぼ中心を表すポイント（図７、７０１）とによって定義される。このような長軸は、左心室の心尖位置と僧帽弁の中心との手動識別によって、または例えば、図６のステップ６０１、６０２および６０３によって記載される（半）自動アプローチによって定義することができる。この長軸の再フォーマット画像は、長軸線と交差する平面に沿って再フォーマットすることにより作成される。このステップ状回転は、臨床医が、長軸の再フォーマット画像で弁の弁輪の位置を表すシードポイントを識別した後、この平面を長軸線の周りに３６０／ｎ度回転させることによって実行される。このアプローチでは、弁の弁輪の３Ｄ形状は、３Ｄ曲線がフィットする複数のシードポイントによって定義される。通常、シードポイントの数は、１０〜１６個のシードポイント（ｎ）である。シードポイントを配置し、従って弁輪をトレースした後、弁輪は、必要に応じて、弁輪の解剖学的構造に従って編集させることが出来る。弁輪の編集は、例えば、長軸図内のシードポイントの高さ（３Ｄ位置のｚ座標）を調整し、かつ長軸図に垂直な図で３Ｄ位置のｘ，ｙ座標を調整する（例えば、図１９に示される方法により）実行させることが出来る。
【００４８】
（半）自動方法については、図６を参照されたい。図６のステップ６０１内で、臨床医は、先ず、関心弁の中心を示すシードポイントを決める（図７、７０１）。説明のために、僧帽弁が使用される。次に、図６のステップ６０２に記載されているように、ステップ６０１の結果であるこのシードポイントを使用して、心室の心尖の位置が推定される。これは、長軸線を決定するために行われる。僧帽弁の場合、この長軸線は、心臓の左側（左心房と心室）を表す。心尖の位置を決定するために、先ず、心室内の推定中心内腔線が定義される。発見的手法を使用して、心尖の位置が特定される。中心内腔線は、ユーザが指示したシードポイントから心室内の心尖に向かって走る。レイキャスティングを使用して、心室血液プール境界は、中心内腔線に直交する平面で計算される。中心内腔線は、心室血液プールの質量中心に向かって調整される。中心内腔線が安定するまで、または最大反復回数に達するまで、中心内腔線のレイキャスティングと調整が繰り返される。
【００４９】
次いで、ステップ６０３内で、心臓の左側の長軸線（図７、７０３）が、シードポイント（図７、７０１）および最適化された心尖位置（図７、７０２）を通る線として決定される。オプションとして、臨床医が、この長軸線を調整しても良い。
【００５０】
図６のステップ６０４内で、どのボクセルが血液内腔に属しているか否かを識別するために、バイナリマスクが決定される。シードポイント（図７、７０１）上およびその近くのボクセル値と長軸線（図７、７０３）とを使用して、どのボクセルが血液内腔に属しているかを決定することが出来る。これは、ボクセル値から血液内腔の推定部分へのマッピング関数を確立するために行われる。このマッピング関数を使用して、３Ｄ画像は、３Ｄバイナリマスク（ここで、１は内腔部分を意味し、０はそうでないことを意味する）に変換される。この３Ｄバイナリマスクは、スキャンノイズまたは僧帽弁尖の一部に対応する０の値を血液内腔に含有することができる。これらのノイズ結果およびアーティファクトは、モルフォロジークロージングのような画像処理技術を使用して抑制させることが出来る。ステップ６０４の記述では、マッピング関数は３Ｄバイナリマスクであるが、血液内腔の部分である３Ｄ画像内の各ボクセル値の尤度を表すために、他のマッピング方法を使用することもできる。
【００５１】
図６のステップ６０５内で、ボクセルが弁の弁輪を表す確率を表すコストが決定される。このために、図８に示されるようにコスト画像（図８、８０３）が作成される。このコスト画像の列（図８、８０４）は、長軸線（図８、８０１、図７、７０３）に沿う距離を表し、ここでは、中心列（図８、８０６）が、長軸線上のシードポイント（図８、８０２、図７、７０１）の位置に対応している。列の総数は、事前に定義しておくことも出来るし、関心弁とＣＴデータセットの空間分解能に依存させることもできる。コスト画像（図８、８０３）の行（図８、８０５）は、長軸線（図８、８０１）を中心とした回転の度合い（図８、８０７）を表す。通常、行の数は、長軸線を中心とする１度のステップ状回転を表す３６０である。一般に、Ｍを回転ステップのサイズとすると、行の量は３６０／Ｍの値になるであろう。コスト画像内の各要素の値は、長軸線に沿った距離（図８、８０４）と角度（図８、８０５）の組み合わせに対して、長軸線から３Ｄバイナリマスクのエッジまでの距離に対応する。この値は、長軸線に直交する各ポイントからのレイキャスティングによって、およびそれがバイナリマスクのエッジに当たるまでのレイの長さの計算によって、計算することが出来る。レイキャスティングは、バイナリマスクに加えて、ソースボリュームピクセルを使用することにより強化させることができる。コスト画像は、例えば、（距離を示す）ピクセル値を非線形コスト値にマッピングすることにより、後処理させることができる。
【００５２】
図６のステップ６０６内で、弁輪輪郭が、コスト画像内で定義される。弁輪が楕円形／円形の構造であるため、近接経路は、コスト画像内で定義する必要がある。閉じた経路では、如何なる経路も、０度から始まり、そして長軸線に沿って同じ距離で３６０度まで延びる。これは、コスト画像（８０３）内で、最初の行の列位置が、最後の行の列位置と等しくなる経路を抽出する必要があることを意味する。最小コスト経路を見出すことは、例えば、動的プログラミングを使用して行われる。図８は、コスト画像（８０８）を通る最適な経路を含むコスト画像の例を示す。この図では、白は低コストを意味し、黒は高コストを意味する。
【００５３】
コスト画像内で弁輪輪郭（最適経路（８０８））が確立された後、確立された距離と組み合わされる最適経路上の全てのポイントが、図６のステップ６０７に記載されているように、弁の３Ｄ弁輪輪郭を表す３Ｄ患者座標に変換される。結果として生じる３Ｄ弁輪輪郭は、ノイズを除去しかつ臨床医の修正を容易にするために単純化させることができる。例えば、ある数（例えば、１６）の等距離のシードポイントを３Ｄ弁輪輪郭から抽出して、関心オブジェクトの手動セグメンテーションのセクション（段落００４７）で先に説明したように、３Ｄ弁輪輪郭は、容易に手動で編集させることができる。
【００５４】
上述した方法は、完全に自動化されたセグメンテーションとしても使用することが出来る。唯一の相違は、初期の長軸が、臨床医によって指示されず、機械学習アルゴリズムを使用して弁や心尖のような構造の自動ラベル付けによってスキャンから計算されることである。
【００５５】
機械学習は、「明示的にプログラミングされていなくてもコンピュータに学習する能力を与える」コンピュータサイエンスのサブフィールドである。人工知能のパターン認識と計算学習理論の研究から発展した機械学習は、データから学習し、かつデータに基づいて予測を行うことができるアルゴリズム（例、サンプル入力からモデルを構築して、データに基づく予測または決定を行うことにより、厳密に静的なプログラム命令に従わないアルゴリズム）の研究と構築を探る。
【００５６】
機械学習は、明示的なアルゴリズムの設計とプログラミングが実行できないさまざまなコンピューティングタスクで採用されている。機械学習アルゴリズムは、自然画像の処理に広く使用されており（非特許文献６）、そして最近では、例えば、非特許文献７で提供されているように、分類およびセグメンテーションタスクの医療画像分析でも使用されている。
【００５７】
クラスラベルが既知の（例、心臓ＣＴスライス内の弁と心尖の位置）画像のデータセット（例、心臓ＣＴスライス）が与えられると、機械学習システムは、新しい画像のクラスラベルを予測することが出来る。このようなシステムには、少なくとも２つの部分がある。機械学習の第一の部分は、与えられた画像から特徴ベクトルを作成するアルゴリズムである特徴抽出（抽出器）である。特徴ベクトルは、関心オブジェクト（この場合は、心臓の弁）の性質を記述または特徴付ける画像データセットから測定または抽出される一連のファクタ（例、複数の数値）を備える。これらの特徴は、次いで、システムの第二の部分である分類器によって使用されて、不可視の画像から抽出された不可視の特徴ベクトルを分類する。それらのラベルが既知であり、かつ事前に機械学習アルゴリズムのトレーニングに使用された画像および抽出された特徴ベクトルの（大きな）データベースが与えられると、（既知の）ラベル付き画像（トレーニング画像）と同じ方法で抽出された特徴に基づいて不可視の画像を分類することが可能である。
【００５８】
弁と心尖を特徴付ける特徴は、心臓ＣＴスライスから抽出される。このために、弁テクスチャを記述する任意の設計特性（例、ガウス、ハラリックテクスチャ特徴）を使用することが出来る。また、畳み込み自動エンコーダのようなエンコード方法によって抽出された弁の特徴も使用することが出来る。これらの特徴の任意の組み合わせも選択することが出来る。畳み込みオートエンコーダ（ＣＡＥ）は、画像データから特徴を抽出する手法である。自動エンコーダの目的は、典型的には、次元削減のために、データのセットの表現（エンコード）を学習することである。
【００５９】
自動エンコーダは、エンコーダ−デコーダパラダイムに基づいていて、ここでは、入力は、先ず、通常の低次元空間（エンコーダパーツ）に変換され、次で、初期データ（デコーダパーツ）を再現するために拡張される。これは、教師ありまたは教師なしの方法でトレーニングされ、これにより、ラベルのないデータから一般的に有用な特徴を抽出し、入力の冗長性を検出および削除し、そしてデータ分析の重要な側面を堅牢で識別可能な表現で提示することが可能になる。ＣＡＥは、画像からの全てのデータを小さなベクトルに圧縮し、それは、そこからデコーダが画像を再構成するのに十分な情報を含有する必要がある。これにより、エンコーダは、圧縮されている画像に関する特徴を学習するように強制される。
【００６０】
関心オブジェクトがセグメント化されると、オブジェクトの輪郭は、図４のステップ１０４に示されるように、１つまたは複数の心周期の複数の心拍位相にわたって伝播させることが出来る。
【００６１】
この伝播手順は、例えば、画像の登録に基づいて（半）自動的に実行させることが出来る。このような場合、これらの画像スライス間の心臓の動きを補正する間に、３Ｄ弁輪輪郭のポイントは、４Ｄ  ＣＴデータセット内の１つの位相（ソース位相）から４Ｄ  ＣＴデータセット内の別の位相（ターゲット位相）に伝播される。この出力は、ソース位相上の元の３Ｄ弁輪輪郭ポイントの位置と同じ解剖学的位置に対応する、ターゲット位相上の３Ｄ弁輪輪郭ポイントの新しいセットから構成される。
【００６２】
非特許文献８に記載されているように、医療データの登録には、多くの異なる方法がある。このクラスの方法は、選択された類似性尺度を最大化する（または非類似性尺度を最小化する）ことにより、固定画像と動画の間の変換を見出すことを目的としている。この類似性の尺度は、例えば、画像の元のグレー値に機能することが出来る。画像登録を使用する場合、多くの可能なパラメータ、例えば、次元（２Ｄ、３Ｄ、またはその組み合わせ）、マッチング方法（例、テンプレートベース、特徴ベース）、類似性メトリック（例、正規化）相互相関、相互情報）、変換モデル（例、剛体、非剛体）、補間法（例、最近傍、線形補間）、サンプリング戦略（例、フル画像、ランダム、多重解像度）、検索法（例、網羅的、勾配降下）を考慮することが出来る。画像の登録は、３Ｄまたは２Ｄで実行させることが出来る。
【００６３】
登録によって見出された変換は、次いで、ターゲット位相における対応する位置を見出すために、ソース位相の３Ｄ弁輪輪郭ポイントに適用される。
【００６４】
この登録は、ボリューム全体または４Ｄ  ＣＴデータセット内のサブボリュームに実行させることが出来る。このようなサブボリュームは、ユーザ定義とする、または図４のステップ１０３の結果として、関心オブジェクトの位置に基づいて自動的に抽出させることが出来る。この登録方法は、心臓の変化する形状を最も良くモデル化するために非剛体変換と連携することが好ましいが、剛体変換も可能である。
【００６５】
一般的に、伝播を実行する必要がある開始位相と終了位相は、臨床医によって指示されると想定されている。通常、開始位相は、関心オブジェクト（図３、１０３）が定義されている４Ｄ  ＣＴデータセット内の位相であり、そして４Ｄ  ＣＴデータセット内の残りの全ての位相は、上述したように伝播される。オプションとして、代替も可能である。一例は、最も近いソース位相からの直接伝播である。この場合、臨床医が終了位相を選択し、そして最も近いソース位相は、既知の弁輪ランドマークにより自動的に検出される。
【００６６】
別の選択肢は、最も近いソース位相からの断続的な位相を介した伝播である。この場合、既知の弁輪ランドマークを持つ最も近いソース位相は、自動的に検出される。この最も近いソース位相は、４Ｄ  ＣＴデータセット内の位相ｐである。次で、ターゲット位相に到達するまで、伝播が、位相ｐからｐ＋１、ｐ＋１からｐ＋２、等、またはこれに代えて、ｐからｐ−１、ｐ−１からｐ−２、等に実行される。
【００６７】
このアルゴリズムは、（隣接ポイントの移動の大きな相違、異なる位相からの予測の不一致、および明確な特徴の一致の欠如に基づいて）確実性が低い位相を識別することも出来る。
【００６８】
オプションとして、臨床医は、１つまたは複数の位相で伝播された弁輪輪郭を修正することもできる。
【００６９】
現在のプラクティスでは、弁の弁輪の各（制御）ポイントは、個別に修正される。３Ｄでの弁輪の手動編集は、図１９に示されるように最適化される。このため、３Ｄ弁輪輪郭上のシードポイントの数が、例えば、図６のステップ６０７に記載される方法によって、規定される（図１９、１９０１）。３Ｄ弁輪の各シードポイントに対して、断面平面が示されている（図１９、１９０２）。この平面を計算するには、弁輪平面の中心と法線が使用される。この平面は、シードポイントを中心に配置され、そして弁の中心を含有するように傾けられ、そして弁の法線と平行になる。
【００７０】
臨床医は、全ての弁輪シードポイントを一度に比較して、それらが一貫した決定をしていることを確認することが出来る。如何なる調整も、断面平面（図１９、１９０２）、断面図（図１９、１９０４）またはボリュームレンダリング図（図１９、１９０３）で実行させることが出来る。これらの図の１つで弁輪のシードポイントが調整されると、調整された位置は、他の図に自動的に転送される。例えば、断面平面（１９０２）内のシードポイントのｘ，ｙ（面内）位置を変更することは、図（１９０４）および（１９０３）内の適用可能なシードポイントのｘ，ｙ位置も変更させる。（断面平面に対する）ｚ位置の検証と修正を可能にするために、断面平面の再フォーマットに使用されるｚ位置は、例えば、マウスホイールでスクロールすることによって変更させることが出来る。ｚ位置を変更することは、断面平面の高さを調整することを備え、これは、断面平面の法線ベクトルに沿って断面を移動することができるようにすることによって実現される。さらに、断面図で４Ｄシネを再生できるようにすることにより、臨床医は、心周期中の全ての弁の弁輪ポイントの整合性をチェックすることが出来る。図１９内で、１９０３は、心房から見た、僧帽弁およびシードポイント（図１９、１９０１）を表すボリュームレンダリング図を示す。弁の前にある組織は全て切り取られ、そして血液は透明になっている。この図は、断面図と同じ場所／方向を示す（図１９、１９０４）。
【００７１】
複数の画像スライスに渡って３Ｄ弁輪輪郭を伝播させた後、図４のステップ１０５に記載されているように動的分析を実行することが出来る。臨床医に可能な限り多くの情報を提供するために、弁輪の解剖学的構造および形状的形状および形状的形状の変形に関するパラメータが考慮される。
【００７２】
例えば、前後（ＡＰ）直径は、図４のステップ１０４の結果に基づいて、各位相内の３Ｄ弁輪輪郭から抽出させることが出来る。ＡＰ直径は、図１、１０１に見られるように、僧帽弁の弁輪の中心を通る僧帽弁の最前方点と最後方点の間の距離として定義される。ＣＴデータセットには、患者と画像の情報が、医学におけるデジタル画像と通信（ＤＩＣＯＭ: Digital Imaging and Communication in Medicine）規格で保存される。患者の前部および後部の位置は、ＣＴデータのＤＩＣＯＭ情報から抽出することが出来る。
【００７３】
健常な被験者の心周期中、ＡＰの直径は、鞍型の応答を示しかつ僧帽弁が閉じる（収縮末期）と最小になる。しかしながら、虚血または粘液腫を患っている患者の場合、心周期中のＡＰ直径反応が異なる可能性がある。虚血患者の場合、動きと収縮が少ないため、ＡＰ直径反応は、より平坦になる。対照的に、粘液腫性弁輪は、非特許文献９によって説明されているように、正常および虚血性弁輪に比較して急速な収縮期拡張を示すようである。
【００７４】
さらに、病気の患者では、ＡＰの直径が、しばしば健常な患者よりも大きいため、ＡＰの直径もデバイスのサイズ決定の重要なパラメータになる。図９に示されるような粘液腫患者の最大ＡＰ直径は、臨床医によって、例えば、弁インプラントのサイズの尺度として使用される。
【００７５】
もう１つの重要なパラメータは、交連間（ＣＣ: intercommissural）直径である。僧帽弁の２つの垂直な直径、前後直径（図１、１０１）および交連間直径（図１、１０２）が、測定される。測定の再現性を確保するために、僧帽弁の弁輪のＡＰ直径は、僧帽弁の弁輪のレベルで大動脈基部を二等分する線に沿って測定される。この線は、弁輪の形状的中心とも交差する。このＣＣ直径は、ＡＰ直径に垂直で、かつ弁輪の形状的中心を通過する方向で測定される。ＣＣの直径は、弁尖の接合線と平行であることが多いが、これが、弁尖の並置の長さを表すものではないことは、注記される。
【００７６】
健常な患者の場合、ＣＣ直径は、心周期中に大きく変化することはない。ＤＭＶＤ患者の場合、ＣＣ直径は、拡張位相から収縮位相を通じて増加するが、健常な患者の場合、ＣＣ直径は、図１０に見られるように、拡張期より収縮期でわずかに小さくなる
【００７７】
したがって、ＣＣ直径の動的分析は、患者の病気に関する情報を提供することが出来る。最大ＣＣ直径は、処置に必要なコードの量の尺度とすることが出来るので、例えば、弁修復療法の重要な要素である。
【００７８】
臨床医が、弁置換療法が望ましいか否かを判断するために、ＡＰ直径とＣＣ直径の比率も決定される。この比率は、僧帽弁の弁輪の真円度の尺度である。この比率が高いほど、僧帽弁の弁輪の円形度が低くなり、弁周囲漏れまたは左室流出路（ＬＶＯＴ: left ventricular outflow track）閉塞に関する患者のリスクが増加する。非常に大きな比率は、ＴＭＶＲに対して禁忌である。この比率は、心周期中の各位相について計算することが出来、これにより、心周期中の弁の真円度の挙動に関する追加情報が臨床に提供される。
【００７９】
動的解析の別の重要なパラメータは、僧帽弁の例を示す図１１に見られるように、弁輪の投影面積（１１０１）および投影周囲長（１１０２）である。投影面積（１１０１）および投影周囲長（１１０２）は、３Ｄ弁輪輪郭（１１０３）のポイントのその最適な平面への投影として定義される。次で、投影面積および周囲長が計算される。
【００８０】
弁輪の中心と平面を計算する堅牢な方法は、次のとおりである。先ず、弁輪曲線が、小さな（例えば、１ｍｍ）ステップで離散化されて、３Ｄポイントのセットが生成される。次で、弁輪の法線が、例えば、主成分分析を使用して、この３Ｄポイントのセットから計算される。この中心は、単に全ての離散化されたステップの平均である。この中心と法線とが、平面を定義し、これが弁輪平面となる。
【００８１】
投影されたポイントは、離散化された各ポイントに最も近い弁輪平面上のポイントを計算することにより見出される。これから、投影された境界線は、投影されたポイント間の距離を追加することによって計算することが出来る。投影面積は、例えば、特許文献１１に記載されている「サーベイアの面積式（Surveyor’s Area Formula）」のような当技術分野で周知の方法によって計算することが出来る。
【００８２】
前述したように、最大投影面積を使用して、弁尖の癒合を得るために必要なシンチングの予想量を決定することが出来る。臨床医は、最大予測周囲長を使用して、弁修復療法を行うのに必要な弁形成リングの長さを決定することが出来る。
【００８３】
僧帽弁の弁輪の動的解析に重要となる可能性のある他のパラメータは、弁の弁輪の高さ（図１、１０３）、３Ｄ境界（図１１、１１０３）、三角間距離、等である。
【００８４】
弁輪の解剖学的構造と形状に加えて、弁輪面に関するＬＶＯＴ寸法は、交換デバイスの予想される着陸ゾーンにとって非常に重要である。ＬＶＯＴの寸法に関する重要なパラメータは、例えば、大動脈−僧帽弁の角度である。図１２に見られるように、大動脈−僧帽弁の角度は、大動脈弁の弁輪面と僧帽弁の弁輪面との間の角度として定義される。大動脈弁の弁輪面は、３つの大動脈最下ポイントから派生した平面として定義される。図１３に見られるように、大動脈−僧帽弁角度は心周期中に大幅に変化する。心臓周期中の最小大動脈−僧帽弁角度は、臨床医が、弁置換処置の際に、ＬＶＯＴ閉塞のリスクを判断するために、使用することが出来る。図１４に見られるように、大動脈−僧帽弁の角度が小さいほど、ＬＶＯＴと弁インプラントの着陸ゾーンの重なりは大きくなり、Ｎｅｏ−ＬＶＯＴの面積は小さくなる。重なりが大きいことは、弁インプラントによるＬＶＯＴが閉塞する原因になり得る。これは、ＴＭＶＲに対する禁忌になり得る。図１４は、大動脈−僧帽弁角度の２つの異なる角度を表し、（１４０１）は大動脈−僧帽弁角度が大きい場合の概略図を提供し、そして（１４０４）は大動脈−僧帽弁角度が小さい場合の概略図を提供する。大動脈−僧帽弁角度が大きい場合のＬＶＯＴは（１４０２）により、大動脈−僧帽弁角度が小さい場合のそれは（１４０５）により表されている。大動脈−僧帽弁角度の大小の間のＮｅｏ−ＬＶＯＴエリアの相違（１４０３）と（１４０５）は、図１４に示されている。
【００８５】
動的解析で重要になり得る他のパラメータは、乳頭から僧帽弁の幾何中心までの距離、乳頭から僧帽面までの投影距離、左三角から右三角への距離、弁輪から僧帽弁への距離、中隔心内膜、乳頭間距離、等である。
【００８６】
弁置換および修復療法が三尖弁に対して行われる場合、追加のパラメータが重要になり得る。その一例は、右冠動脈（ＲＣＡ）から三尖弁の弁輪への走行である。図１５に見られるように、右冠動脈は、三尖弁の弁輪のごく近くを走っている。分析のために、臨床医は、ＲＣＡの中心線を指示する。これは、例えば、４Ｄ  ＣＴデータセット内の右冠動脈内の２つ以上のポイントを指示することにより実行することが出来る。次で、各中心線ポイントと三尖弁の弁輪の最も近いポイントとの間のユークリッド距離が、決定され、そしてこれは、三尖弁の弁輪が既にセグメント化されている各位相または１つの位相のみに対して決定される。三尖弁の修復手術の結果としての右冠動脈に対する直接的な損傷は、事実上リスクとなる。損傷は、例えば、三尖弁の修復に使用されるリングの固定メカニズムが原因となる可能性がある。したがって、ＲＣＡと弁輪の特定の位置での三尖弁の弁輪との間の心周期内の最小距離は、臨床医にとって重要なパラメータである。この最小距離が短すぎる場合、これは、三尖弁の修復の禁忌となる可能性がある。
【００８７】
別の重要なパラメータは、例えば、三尖弁の弁輪収縮期可動域（ＴＡＰＳＥ: tricuspid annular plane systolic excursion）測定の際の三尖弁の弁輪の変位である。この変位（ＴＡＰＳＥ）は、図１６に示されるように、心周期中に動的に変化し、そして右心室機能の尺度である。健常な患者の場合、三尖弁の弁輪は、収縮期には心尖に向かって移動し、そして拡張期には静止位置に戻る。三尖弁の弁輪の変位が大きい患者には、例えば、弁形成術を実施する際に非剛性リングを使用することが好ましい。
【００８８】
三尖弁の解剖学的構造および形状の動的解析に対し重要となり得る他のパラメータは、右冠動脈から前三尖弁尖の挿入までの距離、右冠動脈から後三尖弁尖の挿入までの距離、三尖弁の弁輪から右心室心尖への距離、等である。
【００８９】
動的分析の正確で再現可能な結果は、例えば、図１７に示されるように、臨床医に明確な方法で示される。図１７のグラフ１７０１は、心周期にわたって変化するＡＰ直径を示す。図１７０１内では、異なるパラメータ、例えば、ＣＣ直径、投影面積、投影周囲、等をメニュー１７０６により選択することができる。図１７０２は、特定の位相内のＡＰ直径の測定値（１７０３）を示す、多平面再構成（ＭＰＲ: multi-planar reconstruction）短軸図（断面図）である。図１７０４は、図１７０２の位置を特定するために使用することが出来る長軸ＭＰＲである。図１７０５は、図１７０４のＭＰＲ平面で切り取られた、血液が透明なボリュームレンダー図である。
【００９０】
本開示は、主に、関心オブジェクトを心臓弁として記述している。当業者は、この教示を他のオブジェクトにも等しく拡張できることを理解するであろう。その一例は、心臓の左心房アペンディックスである。さらに、本開示は、（いくつかの形式の）ＣＴデータセットに言及している。当業者は、この教示が、他の画像化様式、例えば、回転血管造影、ＭＲＩ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、超音波、Ｘ線、等にも等しく拡張できることを理解するであろう。
【００９１】
本開示の実施態様は、スタンドアロンシステムで使用することが出来るが、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムに直接含ませることも出来る。図１８は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムのハイレベルのブロック図の例を示す。このブロック図では、本実施態様が、当該システムにどのように統合できるかの一例として、実施態様が、含まれている。
【００９２】
（さまざまな機能ブロックで定義される）システムの部分は、専用ハードウェア、アナログおよび／またはデジタル回路、および／またはメモリに格納されたプログラム命令を操作する１つ以上のプロセッサにより、実装させることができる。
【００９３】
コンピュータ断層撮影の最も一般的な形式は、Ｘ線ＣＴであるが、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ: positron emission tomography）および単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ: single-photon emission computed tomography）のような、他の多くの種類のＣＴも存在する。
【００９４】
図１８のＣＴシステムは、Ｘ線ＣＴシステムを記述する。 Ｘ線ＣＴシステムでは、Ｘ線システムが、ガントリ内の患者の周りを動き、そして画像を取得する。デジタル処理を使用することにより、３次元画像は、単一の回転軸を中心軸として撮像された一連の２次元血管造影画像から構築される。
【００９５】
典型的なＸ線ＣＴシステム１２０の場合、オペレータは、患者１２００を患者テーブル１２０１上に配置し、そして操作コンソール１２０２を使用してスキャンのための入力を提供する。この操作コンソール１２０２は、通常、コンピュータ、キーボード／フットパドル／タッチスクリーンおよび１つまたは複数のモニターから構成される。
【００９６】
操作制御コンピュータ１２０３は、オペレータコンソール入力を使用してガントリ１２０４に回転するよう指示するが、患者テーブル１２０１およびＸ線システム１２０５に指示も送信してスキャンを実行させる。
【００９７】
オペレータコンソール１２０２で選択された、選択されたスキャンプロトコルを使用して、操作制御コンピュータ１２０３は、一連のコマンドをガントリ１２０４、患者テーブル１２０１、およびＸ線システム１２０５に送信する。次で、ガントリ１２０４は、一定の回転速度に達し、そしてスキャン全体中それを維持する。患者テーブル１２０１は、所望の開始位置に到達し、そしてスキャンプロセス全体を通して一定の速度を維持する。
【００９８】
Ｘ線システム１２０５は、Ｘ線ビーム１２０８を生成する高電圧発生器１２０７を備えたＸ線管１２０６を含む。
【００９９】
この高電圧発生器１２０７は、電力を制御し、そして電力をＸ線管１２０６に送る。この高電圧発生器１２０７は、Ｘ線管１２０６の陰極と回転陽極の間の真空ギャップに高電圧を印加する。
【０１００】
Ｘ線管１２０６に印加される電圧により、Ｘ線管１２０６の陰極から陽極への電子移動が起こり、この結果、制動放射とも呼ばれるＸ線光子生成効果が、発生する。生成された光子は、画像検出器１２０９に向けられるＸ線ビーム１２０８を形成する。
【０１０１】
Ｘ線ビーム１２０８は、とりわけ、Ｘ線管１２０６に投入される電圧および電流によって決定される最大値までの範囲のエネルギーのスペクトルを有する光子からなる。
【０１０２】
次に、Ｘ線ビーム１２０８は、移動テーブル１２０１上の患者１２００を通過する。Ｘ線ビーム１２０８のＸ線光子は、患者の組織を様々な程度に貫通する。患者１２００の異なる構造が、放射線の異なる部分を吸収し、これによりビーム強度が変調される。
【０１０３】
患者１２００から出射する変調されたＸ線ビーム１２０８’は、Ｘ線管の反対側に位置する画像検出器１２０９によって検出される。
【０１０４】
この画像検出器１２０９は、間接または直接の何れかの検出システムとすることが出来る。
【０１０５】
間接検出システムの場合、画像検出器１２０９は、Ｘ線出射ビームを増幅された可視光画像１２０８’に変換する真空管（Ｘ線画像増強器）により構成されている。次いで、この増幅された可視光画像は、画像表示および記録のためにデジタルビデオカメラのような可視光画像受像器に送信される。これにより、デジタル画像信号が生成される。
【０１０６】
直接検出システムの場合、画像検出器１２０９は、フラットパネル検出器から構成される。フラットパネル検出器は、Ｘ線出射ビーム１２０８’をデジタル画像信号に直接変換する。
【０１０７】
画像検出器１２０９から生じるデジタル画像信号は、処理のために画像生成器１２１０に渡される。通常、画像生成システムには高速コンピュータおよびデジタル信号処理チップが含有されている。取得されたデータは、オペレータが見るためにディスプレイデバイス１２０２に送信され、かつアーカイブするためにデータストレージデバイス１２１１に送信される前に、前処理されかつ強化される。
【０１０８】
ガントリ内に、Ｘ線システムは、患者１２００と移動テーブル１２０１がＸ線管１２０６と画像検出器１２０９の間に横たわるように配置される。
【０１０９】
造影ＣＴスキャンとは対照的に、造影剤の注入は、スキャンに同期させる必要がある。造影剤注入器１２１２は、操作制御コンピュータ１２０３により制御される。
【０１１０】
本出願の一実施態様は、図１８のＸ線ＣＴシステム１２０によって、以下のように実施される。臨床医または他のユーザは、オペレータコンソール１２０２を使用してスキャンプロトコルを選択することにより、患者１２００のＣＴスキャンを取得する。患者１２００は、操作制御コンピュータ１２０３によって制御されるスキャン全体で、連続速度で移動する調整可能なテーブル１２０１に横たわる。ガントリ１２０４は、スキャン全体の間一定の回転速度を維持する。
【０１１１】
次で、上述した、高電圧発生器１２０７、Ｘ線管１２０６、画像検出器１２０９、およびデジタル画像発生器１２１０を使用して、複数の二次元Ｘ線画像が生成される。次で、この画像は、ハードドライブ１２１１に保存される。これらのＸ線画像を使用して、３次元画像が、画像生成器１２１０によって構築される。
【０１１２】
汎用処理ユニット１２１５は、３次元画像を使用して、上述した動的解析を実行する。
【０１１３】
本明細書では、複数の心臓位相から抽出された情報に基づいて、弁のパラメータを動的に分析するための方法および装置についていくつかの実施態様を記述しおよび図示して来た。
【０１１４】
本出願の特定の実施態様を説明して来たが、本出願が、当技術分野により許されるであろう広い範囲内にあり、かつ明細書もその様に読まれることを意図しているので、本出願をそれらに限定することを意図していない。
【０１１５】
例えば、データ処理操作は、医用画像技術で広く使用されている画像保管通信システム（ＰＡＣＳ: picture archiving and communication system）のようなデジタルストレージに格納されている画像に対して、オフラインで実行することが出来る。したがって、当業者は、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、ここで提供されたアプリケーションにさらに他の修正を加えることができることを理解するであろう。
【０１１６】
本明細書で記述された実施態様は、上述のような様々なデータ格納および他のメモリおよび格納媒体を含むことができる。これらは、１つまたは複数のコンピュータのローカル（および／または常駐）またはネットワーク上の、コンピュータの一部または全てからリモートのストレージメディアのような、さまざまな場所に配置させることが出来る。実施態様の特定のセットでは、情報は、当業者に良く知られているストレージエリアネットワーク（「ＳＡＮ: storage-area network」）に存在することができる。
【０１１７】
同様に、コンピュータ、サーバ、または他のネットワークデバイスに基づく機能を実行するために必要なファイルは、必要に応じて、ローカルおよび／またはリモートに保存することが出来る。
【０１１８】
システムがコンピュータ化されたデバイスを含む場合、このようなデバイスは、其々、バスを介して電気的に結合され得るハードウェア要素を含むことができ、これらの要素は、例えば、少なくとも１つの中央処理装置（「ＣＰＵ」または「プロセッサ」）、少なくとも１つの入力を含む要素デバイス（例、マウス、キーボード、コントローラ、タッチスクリーン、キーパッド）および少なくとも１つの出力デバイス（例、ディスプレイデバイス、プリンター、スピーカ、等）を含む。このようなシステムは、ディスクドライブ、光学ストレージデバイス、およびランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）または読取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）のような、ソリッドステートストレージデバイスのような、１つまたは複数のストレージデバイス、およびリムーバブルメディアデバイス、メモリカード、フラッシュカード、等も含むことができる。
【０１１９】
このようなデバイスは、コンピュータ可読格納媒体リーダ、通信デバイス（例、モデム、ネットワークカード（無線または有線）、赤外線通信デバイス、等）および上述した作業メモリを含むことも出来る。
【０１２０】
コンピュータ可読格納媒体リーダは、リモート、ローカル、固定および／またはリムーバブル格納デバイスを表すコンピュータ可読格納媒体、および一時的および／またはより永続的にコンピュータ読取り可能な情報を含有し、格納し、送信し、検索するための格納媒体、に接続するように、または受入れるように構成することが出来る。このシステムおよびさまざまなデバイスには、通常、オペレーティングシステムおよびクライアントアプリケーションおよびＷｅｂブラウザのような、アプリケーションプログラムを含む、少なくとも１つのワーキングメモリデバイス内にある、多くのソフトウェアアプリケーション、モジュール、サービス、または他の要素も含まれる。
【０１２１】
代替の実施態様は、上述したものから多数の変形を有し得ることを理解されたい。例えば、カスタマイズされたハードウェアを使用することもできるし、および／または特定の要素を、ハードウェアで、ソフトウェア（アプレットのようなポータブルソフトウェアを含む）で、またはその両方で実装させることも出来る。
【０１２２】
さらに、ネットワーク入力／出力デバイスのような他のコンピューティングデバイスへの接続を、採用することもできる。
【０１２３】
様々な実施態様は、前述の記載に従って実装される命令および／またはデータを、コンピュータ可読媒体に受信、送信、または格納することをさらに含むことができる。コードまたはコードの一部を含有するための格納媒体およびコンピュータ可読媒体は、コンピュータ読取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、またはＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（「ＥＥＰＲＯＭ」）などの他のデータのような、情報を保存および／または送信する方法または技術で実装される揮発性および不揮発性、リムーバブルおよびリムーバブルでない媒体のような、しかしこれらに限定されることのない、格納媒体および通信媒体を含む、当技術分野で既知または使用される任意の適切な媒体を含むことが出来、これには、ＲＡＭ、ＲＯＭ、 電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（「ＥＥＰＲＯＭ: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory」）、フラッシュメモリまたは他のメモリテクノロジ、コンパクトディスク読取り専用メモリ（「ＣＤ−ＲＯＭ」）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、または目的の情報を格納するために使用することが出来かつシステムデバイスがアクセスすることが出来る任意の他のメディアが含まれる。本明細書で提供される開示および教示に基づいて、当業者は、様々な実施態様を実装する他の態様および／または方法を理解するであろう。
【０１２４】
したがって、本明細書と本図面は、制限する意味ではなく、例示する意味で開示されていると見なすべきである。しかしながら、特許請求の範囲に記載されている本出願のより広い精神および範囲から逸脱することなく、そこにさまざまな修正および変更を加えることができることは明らかであろう。
【０１２５】
他の変形は、本開示の精神内にある。したがって、ここで開示された技術には、様々な修正および構成の代替がなされるであろうが、それらの例示された特定実施態様は、図面に示されていてかつ既に詳細に上述されている。しかしながら、本出願を開示された特定の形態に限定することは意図されていないが、反対に、本発明は、添付の特許請求の範囲で定義される本出願の精神および範囲内にある全ての修正、代替構造、および同等物を網羅することは、理解されるべきである。
【０１２６】
開示された実施態様を記述する文脈において（特に、以下の特許請求の範囲において）用語「a」および「an」および「the」および類似の用語の使用は、本明細書で特に明記しない限り、または文脈と明らかに相反しない限り、単数および複数の両方を網羅すると解釈されるべきである。用語「備える（comprising）」、「有する（having）」、「含む（including）」および「含有する（containing）」は、特に断りのない限り、オープンエンド（つまり、「これを含むが、これに限定されない」を意味する）の用語として解釈されるべきである。「接続されている」という用語は、変更されていなくかつ物理的な接続を指す場合、例え何かがその間に介在していたとしても、部分的または全体的にそれに含有されている、それに付着されている、またはそれと共に結合されていると解釈されるべきである。
【０１２７】
本明細書の値の範囲の記載は、本明細書では特に明記しない限り、範囲内にある各個別の値を個別に参照し、かつ個々の値が、本明細書に個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれていることを示す簡略な方法として機能することを意図しているにすぎない。用語「セット」（例、「アイテムのセット」）または「サブセット」の使用は、特に注記が無い、または文脈によって相反しない限り、１つまたは複数のメンバーを含む、空でない集合を意味するものと解釈されるべきである。
【０１２８】
さらに、特に注記されていないまたは文脈によって相反しない限り、セットに対応する「サブセット」という用語は、セットに対応する適切なサブセットを必ずしも示すものではなく、サブセットとこのサブセットに対応するセットは等しくてもよい。
【０１２９】
本明細書に記載されるプロセスの動作は、本明細書で特に指示がない限り、または文脈によって明らかに相反しない限り、任意の適切な順序で実行することが出来る。本明細書で記載されるプロセス（またはその変形および／または組み合わせ）は、実行可能命令で構成される１つまたは複数のコンピュータシステムの制御下で実行させることが出来、そしてハードウェアまたはそれらの組み合わせにより、１つ以上のプロセッサで集合的に実行させることが出来るコード（例、実行可能命令、１つまたは複数のコンピュータプログラムまたは１つまたは複数のアプリケーション）として実装させることができる。コードは、例えば、１つまたは複数のプロセッサによって実行可能な複数の命令を備えるコンピュータプログラムの形で、コンピュータ可読格納媒体に格納することができる。コンピュータ可読格納媒体は、非一時的であってもよい。
【０１３０】
本明細書には、本出願を実施するための、発明者が知る最良の形態を含む、本開示の好ましい実施態様が、記載されている。これらの好ましい実施態様の変形形態は、前述の記載を読むことにより、当業者には明らかになるであろう。本発明者等は、当業者がこのような変形を適切に採用することを期待し、かつ本発明者等は、本開示の実施態様が、本明細書に具体的に記載されている以外の方法で実施されることを意図する。
【０１３１】
したがって、本開示の範囲は、適用される法律によって許可される、本明細書に添付されている特許請求の範囲に記載される主題の全ての修正および同等物を含む。さらに、これらの全ての可能な変形における上述した要素の如何なる組み合わせも、本明細書で特に明記しない限り、または文脈により明らかに相反しない限り、本開示の範囲に含まれる。
【０１３２】
本明細書において引用されている、非特許文献１１および非特許文献１２を含む刊行物、特許出願および特許を含む全ての参考文献は、各参考文献が、参照により組み込まれていることが個別にかつ具体的に示され、かつその全体が本明細書に示されていることと同程度に、参照により組み込まれている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【外国語明細書】
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2020049204000002.pdf
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