(57)【要約】  患者に挿入された対象物の周辺組織の判定評価法を説明する。本方法は、患者の第１の３Ｄ画像を表す第１データセットを得、患者の血管構造の第２の３Ｄ画像を表す第２データセットを得、対象物を含む患者の２Ｄ画像を表す第３データセットを得る。本方法はさらに、２Ｄ画像内の対象物を認識し、当該３つのデータセットのうちの２つを互いに位置合わせし第１合成データセットを発生するよう血管構造に対象物を逆投影し、対象物周辺の他の画像を表す第２合成データセットを発生するよう残りのデータセットに第１合成データセットを位置合わせする。本方法は、ＣＴ，３Ｄ−ＲＡ及びリアルタイム２Ｄ蛍光透視法などの診断スキャン情報の合成を可能にする。これにより、患者に挿入した対象物を表すカテーテル先端に直角な画像を発生できる。３Ｄ−ＲＡが管腔を、診断スキャン情報が軟組織を表示するので、カテーテル先端位置の組織を評価することができる。
2009532162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定し評価する方法であって、
前記患者の第１の３次元画像を表す第１のデータセットを得るステップと、
前記患者の血管構造の第２の３次元画像を表す第２のデータセットを得るステップと、
前記患者に挿入されている対象物を含む前記患者の２次元画像を表す第３のデータセットを得るステップと、
前記２次元画像内の前記対象物を認識するステップと、
当該３つのデータセットのうちの２つを互いに位置合わせして第１の合成データセットを発生するステップと、
前記対象物を取り巻く他の画像を表す第２の合成データセットを発生するよう残りのデータセットに前記第１の合成データセットを位置合わせするステップと、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記３つのデータセットのうちの２つを互いに位置合わせするステップは、前記対象物を取り巻く画像を表す前記１の合成データセットを発生するために前記第３のデータセットを前記第２のデータセットに位置合わせしこれにより前記対象物が前記血管構造に逆投影されるようにすることを有し、
前記残りのデータセットに前記第１の合成データセットを位置合わせするステップは、前記第１の合成データセットを前記第１のデータセットに位置合わせすることを有する、
方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記３つのデータセットのうちの２つを互いに位置合わせするステップは、前記第１の合成データセットを発生するために前記第１のデータセットを前記第２のデータセットに位置合わせすることを有し、
前記第１の合成データセットを前記残りのデータセットに位置合わせするステップは、前記第１の合成データセットを前記第３のデータセットに位置合わせすることを有する、
方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記対象物は、前記患者の脈管内に挿入されているカテーテルである、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記第２の合成データセットに基づいて前記カテーテルを取り巻く断面図を作成するステップをさらに有する方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記断面図は、前記カテーテルが挿入されている前記脈管の部分の接線に直角に方向づけられている、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記第１のデータセットは、コンピュータ断層撮影及び／又は磁気共鳴により得られる、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記第１のデータセットは、前記対象物が前記患者に挿入される前に得られる、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記第２のデータセットは、３次元回転血管造影法により得られる、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記第２のデータセットは、コンピュータ断層撮影法及び／又は磁気共鳴血管造影法により得られる、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記第２のデータセットは、前記対象物の周辺の関心領域に限定される、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記第２のデータセットは、前記患者の血管構造の分割された画像を有する、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の合成データセットは、３次元画像を表す、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、前記第３のデータセットは、Ｘ線により得られる、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、前記第２のデータセット及び前記第３のデータセットは、同じ医療検査装置によって得られる、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、
前記対象物は、前記患者の血管構造内で動かされ、
前記第３のデータセットは、前記対象物の種々の位置につき得られ、これら第３のデータセットの各々が、前記患者に挿入されている対象物を含む前記患者の２次元画像を表しており、
前記対象物の各々につき、データ評価が行われ、
当該データ評価は、
・前記２次元画像内の前記対象物を認識すること、及び
・前記対象物を取り巻く画像を表す第１の合成データセットを発生するために前記第３のデータセットを前記第２のデータセットと位置合わせし、前記対象物が前記血管構造内へ逆投影されるようにすること、
を有する、方法。
【請求項１７】
患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定し評価するためのデータ処理装置であって、
請求項１に記載の方法を行うよう適合させられたデータプロセッサと、
当該得られる第１のデータセット、当該得られる第２のデータセット、当該得られる第３のデータセット及び位置合わせの第１の合成データセットを記憶するためのメモリと、
を有する、装置。
【請求項１８】
患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定し評価するためのコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取可能媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、データプロセッサにより実行されるとき、請求項１に記載の方法を行うよう適合させられている、
媒体。
【請求項１９】
患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定し評価するためのプログラム要素であって、
データプロセッサにより実行されるとき、請求項１に記載の方法を行うよう適合させられているプログラム要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル画像処理、特に、異なる検査方法により得られるデータセットが互いに位置合わせされる医療目的のためのディジタル画像処理の分野に関する。
【０００２】
具体的には、本発明は、患者に挿入されている対象物の周りの組織を判定し評価するための方法に関する。
【０００３】
さらに本発明は、患者に挿入されている対象物の近辺の組織を判定し評価するためのデータ処理装置に関する。
【０００４】
さらに、本発明は、コンピュータ読取可能媒体及び患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定し評価するための上記方法を実行するための命令を有するプログラム要素に関する。
【背景技術】
【０００５】
多くの技術的用途において、被検体内のその位置及び方向性に対して被検体を貫通した視認可能な対象物を形成するという問題が生じる。医療技術において、例えば、可能な限り詳しくかつ綿密に監視されるようにして検査されるべき組織のポイントに医師により誘導されるカテーテルを用いて、生物の体の内部から組織の治療におけるこの種の問題がある。原則として、カテーテルの誘導は、例えばＣアームＸ線装置、又は超音波装置などの画像形成システムを用いて達成され、これにより、生きている被検体の体の内部に関する画像を得ることができ、これらの画像が、検査すべき組織に対するカテーテルの位置及び方向を示すものとなる。
【０００６】
カテーテル処置における画像形成システムとしてのＸ線ＣＴ装置の使用の利点は、Ｘ線ＣＴ装置を用いて得られる画像において軟組織部分の良好な表現がなされることである。このようにして、検査すべき組織に対するカテーテルの現在の位置を視覚化し測定することができる。
【０００７】
米国特許出願に係る文献のＵＳ６，５４６，２７９Ｂ１は、ＣＴ画像形成機器、磁気共鳴画像形成機器、蛍光透視画像形成機器又は３次元（３Ｄ）超音波システムのうちの１つを使ったシングルモード医療画像形成システムを参照することにより、或いは上述したシステムのいずれかの組み合わせを含むマルチモード画像形成システムを参照することにより、生検針のような針デバイスを誘導するためのコンピュータ制御システムを開示している。この３Ｄ超音波システムは、超音波プローブと受動及び能動双方の赤外線トラッキングシステムの組み合わせを含み、その組み合わされたシステムがプローブの動きを伴うことなく関心領域全体のリアルタイムの画像表示を可能にしている。
【０００８】
米国特許出願に係る文献のＵＳ６，３１７，６２１Ｂ１は、３Ｄ脈管ツリー露出におけるカテーテル誘導、特に相互頭蓋用途のための方法及び装置を開示している。カテーテル位置は、検出され、ナビゲーションコンピュータにおいて復元される予め動作可能なようにスキャンされた脈管ツリーの３Ｄ画像に混合され、３Ｄ患者座標系の画像形成（位置合わせ）は、患者の体に配された多数のマーカを用いてインターベンションの前に３Ｄ画像座標系において引き続き行われるものであり、これらマーカの位置は、カテーテルにより位置合わせされる。これらマーカは、３Ｄ血管写像が計算される元になるＣアームＸ線装置により生成された少なくとも２つの２次元（２Ｄ）投影画像において検出される。これらマーカは、それぞれの２Ｄ投影画像に適用された投影行列であって、脈管ツリーの３Ｄボリュームセットの復元のために既に決定されている行列を用いて、ナビゲーションコンピュータにおいて画像化された被検体に投影され、患者座標系におけるマーカ座標に対する関係づけが施される。
【０００９】
米国特許出願に係る文献のＵＳ２００１／００２９３３４Ａ１は、被検体を貫通しつつある又は貫通した対象物の位置及び方向を視覚化するための方法を開示している。これにより、第１セットの画像データは、当該対象物が被検体の中に貫通する前に被検体の内部から生成される。第２セットのデータは、対象物の被検体の中への通過の間又はその後において被検体の内部から生成される。そして、これらセットの画像データは、融合したセットの画像データを形成するよう結合され重ね合わされる。この融合セットの画像データから得られる画像が表示される。
【００１０】
この記述されている視覚化方法は、ＣＴにより取り込まれるデータセットに両方が位置合わせされる２つの２Ｄ−Ｘ線投影から患者に挿入された対象物の３Ｄ位置及び方向を得ることを可能にしている。これには、記述されている視覚化方法を行うとき、（ａ）挿入された対象物を動かしてはならず、（ｂ）Ｘ線機器を、種々の角度において得られる２つの２Ｄ−Ｘ線記録をなすために患者の周りに動かされなければならない、という不利な点がある。したがって、この記述されている視覚化方法は、相当に時間のかかるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
かくして患者に挿入されている対象物の周りの組織を判定するための精度が高く時間のかからない方法の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この必要性は、独立請求項による内容により対処されることが可能である。本発明の有利な実施例は、従属請求項により規定される。
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定するための方法が提供される。説明する方法は、（ａ）患者の第１の３次元（３Ｄ）画像を表す第１のデータセットを取り込むステップ、（ｂ）患者の血管構造の第２の３Ｄ画像を表す第２のデータセットを取り込むステップ及び（ｃ）患者に挿入されている対象物を含む患者の２次元（２Ｄ）画像を表す第３のデータセットを取り込むステップを有する。説明する方法はさらに、（ｄ）当該２Ｄ画像内の当該対象物を認識するステップ、（ｅ）第１の合成データセットを発生するために当該３つのデータセットのうちの２つを互いに位置合わせするステップ及び（ｆ）当該対象物を取り巻く他の画像を表す第２の合成データセットを発生するために残りのデータセットに前記第１の合成データセットを位置合わせするステップを有する。
【００１４】
本発明のこの態様は、先ず２つのデータセットが互いに重ね合わされその後に残りのデータセットが当該第１の合成データセットとマージされる拠りどころとしての間接２ステップレジストレーションは、第３のデータセットの第１のデータセットへの直接１ステップ投影と比較して極めて高い信頼性を有しかつ極めて堅牢である、という思想に基づいている。
【００１５】
好ましくは、第２のデータセットは、第３のデータセットをもたらす第３の検査方法と同様の物理的観点による第２の検査方法によって得られる。これは、第２の検査方法及び第３の検査方法の双方は、同じか又は少なくとも同様のスペクトル電磁放射線を用い、この放射線と患者の体との物理的相互作用が両検査方法に対して多かれ少なかれ同じであるものとしていることを意味している。
【００１６】
この点において、「レジストレーション」なる文言は、２つのデータセットの間の空間的関係が確立されることを意味している。「合成データセット」なる文言は、ここでは個別のデータセット及びそれらのレジストレーションを指すものである。
【００１７】
なお、第２の合成データセットからは、当該対象物を取り巻く患者の組織を示す２Ｄ又はこれに代わる３Ｄの画像を抽出することができる。
【００１８】
本発明の実施例によれば、（ａ）前記３つのデータセットのうちの２つを互いに位置合わせするステップは、前記対象物を取り巻く画像を表す前記１の合成データセットを発生するために前記第３のデータセットを前記第２のデータセットに位置合わせしこれにより前記対象物が、前記第２のデータセットに含まれる３Ｄ構造、例えば前記血管構造に逆投影されるようにすることを有し、（ｂ）前記残りのデータセットに前記第１の合成データセットを位置合わせするステップは、前記第１の合成データセットを前記第１のデータセットに位置合わせすることを有する。
【００１９】
これは、挿入される対象物の空間的位置が当該対象物の周りの関心領域を規定しうるという利点を有する。したがって、さらなる位置合わせ処理は、関心領域に対応する領域に限定することができる。故に、必要な計算量を大幅に減らすことができる。
【００２０】
但し、特に小さな関心領域内でのみ位置合わせが行われるときは、対応のデータセットが十分な目印を含むことを確実にしなければならない点に留意すべきである。
【００２１】
本発明の他の実施例によれば、（ａ）前記３つのデータセットのうちの２つを互いに位置合わせするステップは、前記第１の合成データセットを発生するために前記第１のデータセットを前記第２のデータセットに位置合わせすることを有し、（ｂ）前記第１の合成データセットを前記残りのデータセットに位置合わせするステップは、前記第１の合成データセットを前記第３のデータセットに位置合わせすることを有する。
【００２２】
これは、第１の位置合わせ処理が３Ｄ画像をどちらも表す２つのデータセットにより行われるという利点を有しうる。したがって、第２の位置合わせ処理においては、２Ｄ画像を表す第３のデータセットは、検討中の患者の、或いは患者の体の中の関心領域の詳細な情報を表す第１の合成データセットに投影される。
【００２３】
なお、先ず２つの合成データセットを発生し、その後にこれら２つの合成データセットを互いに併合（マージ）させることもできる。この場合において、第１の合成データセットは、第３のデータセットを第２のデータと位置合わせすることにより発生可能であり、第２の合成データセットは、第２のデータセットを第１のデータセットと位置合わせすることによって発生可能である。
【００２４】
本発明の他の実施例によれば、当該対象物は、患者の脈管に挿入されるカテーテルである。これは、最小限の侵襲性の医療検査技術により患者の脈管系内でカテーテルの先端を動かすことができるという利点を奏することができるものである。これにより、患者の体の様々な多くの部分を、最小限の侵襲技術によって適切なカテーテルを唯１つの単一挿入ポイントにおいて挿入されるようにして検査又は治療することができる。
【００２５】
本発明の他の実施例によれば、本方法は、第２の合成データセットに基づいてカテーテルを取り巻く断面図を作成するステップをさらに有する。好ましくは、この断面図は、カテーテルの先端に対応する位置で発生される。カテーテル先端の３Ｄ位置は、第２のデータセットの取り込みにより得られる３Ｄ脈管ツリー構造における２Ｄ画像において認識されるカテーテル先端を逆投影することにより判定される。
【００２６】
したがって、カテーテルの先端を取り巻く組織の構成を判定することができる。これは、カテーテルの前部が対応の脈管部内又は当該脈管部の近接した周辺において治療を直接行うためのツールを呈するときに特に有益である。
【００２７】
本発明の他の実施例によれば、当該断面図は、カテーテルが挿入される血管の断面の接線に直角に方向づけられる。これは、高い空間分解能及びコントラスト分解能をもってカテーテル先端を取り巻く組織の精度の高い判定を可能にする画像投影又は画像スライスが選択される、という利点を奏する。
【００２８】
さらに、これは、カテーテル先端位置を通じる断面であってその面がカテーテル先端の接線に対応する垂線を有するものを、リアルタイムで表示することができるようにすることが可能である。これは、カテーテルが対応する血管に沿って動かされたときに、当該断面は、それと一緒に均等に動き、カテーテル先端を取り巻く組織をリアルタイムで評価することができる。
【００２９】
本発明の他の実施例によれば、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）及び／又は磁気共鳴（ＭＲ）により第１のデータセットが得られる。これは、患者全体を周知の医療検査処理により検査することができる、という利点を有する。
【００３０】
本発明の他の実施例によれば、第１のデータセットは、対象物が患者に挿入される前に得られる。これにより、かき乱されていない状態で、すなわちカテーテルが挿入されることなく、患者の３Ｄ表現を判定することができる。
【００３１】
なお、特に第１のデータセットがＣＴ又はＭＲにより得られるときに、患者の軟組織を表す事前介入のデータセットを得ることができる。
【００３２】
本発明による他の実施例によれば、第２のデータセットは、３Ｄ回転血管造影法（ＲＡ；Rotational Angiography）によって得られる。これにより、好ましくは回転血管造影法が行われる直ぐ前に患者の血管系に挿入されなければならない適切な造影剤が用いられる。
【００３３】
本発明の他の実施例によれば、第２のデータセットは、コンピュータ断層撮影法（ＣＴＡ；Computed Tomography Angiography）及び／又は磁気共鳴血管造影法（ＭＲＡ；Magnetic Resonance Angiography）により得られる。ＣＴＡ及びＭＲＡそれぞれのデータセットは、画像に基づくレジストレーションを用いて２ＤのＸ線データセットに直接、位置合わせされることができる。これにより、当該対象物は、ＣＴＡ又はＭＲＡから区分された血管ツリー構造に逆投影されることが可能となる。
【００３４】
このとき、第２のデータセットを取り込むためにＣＴＡ及び／又はＭＲＡを用いる場合は患者の軟組織も既にＣＴＡ／ＭＲＡ画像において視認可能であることに留意されたい。したがって、第２のデータセットは、第１のデータセット及び第２のデータセットの双方の情報を有する。これは、第２のデータセットは、個別の第１のデータセットの使用が取捨選択できるように既に合成されたデータセットとして解読されることができることを意味している。
【００３５】
本発明の他の実施例によれば、第２のデータセットは、対象物を取り巻く関心領域に限定される。これは、他の画像の品質に対する悪い影響を呈することなく計算量を制限することができるように第２の３Ｄ画像に患者の血管構造の関連部分だけを含ませることができる、という利点を有する。
【００３６】
本は明の他の実施例によれば、第２のデータセットも、患者の血管構造の分割された画像を有する。この分割された血管構造は、対象物がこの構造の中に含まれるというアプリオリな知識と組み合わされるものであり、第２のデータセットと第３のデータセットとの組み合わせから当該対象物の３Ｄ位置の判定を可能にする。
【００３７】
本発明の他の実施例によれば、第１の合成されたデータセットは、３Ｄ画像を表す。これは、２Ｄ画像内に識別されている対象物の位置は、対象物の位置が３Ｄ画像内で高精度に特定されるように第２のデータセットと合成されることが可能であるという利点を有する。
【００３８】
好ましくは、規定される形態学的構造内例えば血管内に対象物が常に位置づけられるというアプリオリな知識を考慮しなければならない。これにより、対象物の位置は、第３のデータセットから生じる情報により少し変更させられている３Ｄ回転血管造影ボリュームを表すのが好ましい第１の合成データセット内に表現されることができる。
【００３９】
本発明の他の実施例によれば、第３のデータセットは、Ｘ線により取り込まれる。これは、一般的な２ＤのＸ線画像形成方法が適用可能であるという利点を有する。これにより、２ＤのＸ線画像形成は、造影剤が患者の血管構造の中に挿入されて、或いは挿入されないで行われるようにしてもよい。カテーテルは、通常、強力なＸ線減衰を有する材料から形成されるので、対象物の認知度は、造影剤の存在により影響されず、或いは非常に僅かしか影響を受けないものである。
【００４０】
本発明の他の実施例によれば、第２のデータセット及び第３のデータセットは、同じ医療検査装置によって得られる。これは、第２及び第３のデータセットを、カテーテルが患者の血管構造の中へ挿入される好ましくは最小限の侵襲手術によって短い時間スパン内で得ることができるという利点を有する。これは、特に有利な特徴、すなわちカテーテルのリアルタイムのモニタリング又はトラッキングの基礎を提供するものである。
【００４１】
同じ医療検査装置によって第２及び第３のデータセットを取り込むことは、純粋な幾何学的計算により互いにこれらデータセットを位置合わせすることが相当容易になるというさらなる利点を有する。これは、取り込み中の当該装置の幾何学的形状配置の位置は、データセットのレジストレーションを生じさせることに役立つことを意味する。両方のデータセットが同じ装置により取り込まれるので、これらデータセットの座標系の関係が分かる。
【００４２】
なお、勿論のことではあるが、第３のデータセット及び第２のデータセットの取り込みの間に患者を空間的に固定させると、全解像度を向上させることができる。好ましくは、患者はテーブルに対して固定されるのが良い。これにより、第３のデータセットと患者の血管構造の３Ｄ画像を表す第２のデータセットとの幾何学的形状配置に基づくレジストレーションが改善される。
【００４３】
本発明の他の実施例によれば、この対象物は、患者の血管構造内で動かされ、第３のデータセットは、対象物の種々の位置につき取り込まれる。これにより、各第３のデータセットは、患者の中に挿入されている対象物を含む患者の２Ｄ画像を表す。対象物の各位置につき、データ評価が行われ、当該データ評価は、（ａ）２Ｄ画像内の対象物を認識すること、及び（ｂ）対象物を取り巻く画像を表す第１の合成データセットを発生するために第２のデータセットと第３のデータセットを位置合わせし、これにより対象物が血管構造の中に逆投影されるようにすることを有するものである。
【００４４】
なお、必須ではないが他のステップにより説明した方法を補うことができるものであり、当該他のステップにおいて、対象物の各位置のデータ評価は、当該対象物を取り巻く他の画像を表す第２の合成データセットを発生するために第１のデータセットに第１の合成データセットを位置合わせすることをさらに有する。このステップは、オプションであり、その理由は、患者の血管構造内で対象物が動かされたときに第１及び第２のデータセットの双方が変わらないからである。
【００４５】
これは、動いているカテーテルを取り巻く組織を、後続の測定及びデータ評価処理によって画像形成することができるという利点を有する。換言すれば、動いているカテーテル及びその取り巻く組織をリアルタイムで監視することが可能であり、一連の２ＤのＸ線画像を有するストリームに対して説明した方法を行うことができる。そして、３Ｄ脈管ツリーにおけるカテーテル先端の位置は、より確実に特定可能であり、その理由は、カテーテルは１つの血管から他のものへと突然ジャンプしないことを我々は知っているからである。
【００４６】
なお、第２のデータセットを表す複数の３ＤのＲＡデータセットを得ることは必須ではない。好ましくは、多数の２Ｄ−Ｘ線画像又は２Ｄ−Ｘ線画像のストリームが、１つの単一３Ｄ−ＲＡデータセット上にマップ化される。
【００４７】
したがって、１つの３Ｄ−ＲＡデータ取り込みしか必要ではない。これは、どちらも患者に有害な造影剤及びＸ線照射の過剰な量を回避することができるという利点を有する。
【００４８】
反復して取り込まれた第３のデータベースに基づいてトラッキングする３Ｄカテーテル（ａ）を第２のデータセット（ｂ）と組み合わせることによって、３Ｄ血管構造内のカテーテルの位置を永続的に識別することができる。これにより形成される第１の合成データセットに患者の第１の３Ｄ画像を表す事前介入の取り込んだ軟組織データセットを適用することによって、カテーテル先端位置を、軟組織断面にリアルタイムでリンクさせることができ、血管の視覚化及び軟組織近辺のリアルタイムの統合を可能にするものとなる。これにより、当該取り巻きの軟組織への得られたリンクにより血管造影データ内のカテーテル位置の全理解をもたらすことができる。
【００４９】
好ましくは、異なる軟組織モダリティから生じる、取り巻きの軟組織情報に対する３Ｄカテーテル位置のリンク付けは、次の適用において用いることができる。
・種々の新生物組織、動静脈奇形等の血管内塞栓における動脈内粒子注入のための最適位置の判定。
・取り巻きの顕在の運動性の脳組織を動脈瘤が押圧している場合における頭蓋内ステントの最適位置の判定。
・例えば脳出血において塞栓で閉鎖される血管位置の判定。
【００５０】
説明した方法を適用することによって、血栓箇所を視覚化することができ、この箇所は、通常は合成した２Ｄ／３Ｄデータセットでは視認可能なものではなく、かかる合成の２Ｄ／３Ｄデータセットは、得られた血管造影データだけに基づくものである。特に、治療処置が規定されその処置が最小限の侵襲性の動脈内アプローチを経て行われようとしている場合、カテーテルの位置の高精度の認識は非常に重要になる。したがって、２Ｄ／３ＤのＸ線血管造影データセット（すなわち第１の合成データセット）を第１の３Ｄ画像の対応画像（例えば、ＣＴにより得られるもの）と併合させることは、血栓閉塞症の箇所及び延びを詳細に明らかにすることができる。
【００５１】
本発明の他の態様によれば、患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定するためのデータ処理装置が提供される。このデータ処理装置は、（ａ）請求項１に記載されているような方法を行うよう適合したデータプロセッサと、（ｂ）取り込まれた第１のデータセット、取り込まれた第２のデータセット、取り込まれた第３のデータセット及び位置合わせされた第１の合成データセットを記憶するためのメモリとを有する。
【００５２】
本発明の他の態様によれば、患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定するためのコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取可能媒体が提供される。このコンピュータプログラムは、データプロセッサにより実行されるときに、上述した方法の模範的な実施例を行うように適合させられる。
【００５３】
本発明の他の態様によれば、患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定するためのプログラム要素が提供される。このプログラム要素は、データプロセッサにより実行されるときに、上述した方法の模範的実施例を行うように適合させられる。
【００５４】
このプログラム要素は、例えばＣ＋＋のような適切なプログラミング言語により書かれることができ、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読取可能な媒体に記憶されることができる。また、当該コンピュータプログラムは、これを画像処理器若しくはプロセッサ又は何らかの適切なコンピュータにダウンロードすることができるワールドワイドウェブ（World Wide Web）のようなネットワークから入手可能である。
【００５５】
なお、本発明の実施例は、異なる主題について説明しているものである。特に、幾つかの実施例は方法のタイプの請求項について説明しているが、他の実施例は装置のタイプの請求項について説明している。但し、当業者であれば、上述及び以下の説明から、別段の言及がない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の組み合わせに加え、異なる主題に関係する特徴どうしの、特に方法タイプの請求項の特徴と装置タイプの請求項の特徴との組み合わせも、この出願によって開示されているとみなされることを推測することになるものである。
【００５６】
本発明の以上に規定した態様及びその他の態様は、以下に説明されることになる実施例の具体例から明らかであり、当該実施例の具体例を参照して説明される。以後、実施例の具体例を参照して本発明を詳しく説明するが、当該具体例に本発明が限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
図面において示されるものは概略的なものである。なお、異なる図において、同様又は同一の要素又はステップには、同じ参照符号、又は第１の桁の中でのみ対応の参照符号とは異なる参照符号が付される。
【００５８】
図１は、本発明の好適実施例による異なるデータ取り込み及びデータ処理ステップを示す図を示している。これらステップは、専用のハードウェア及び／又は適切なソフトウェアにより達成可能である。
【００５９】
患者の血管内へ挿入されているカテーテルを取り巻く組織を高精度かつ短時間で判定するために、３つの異なるデータ取り込みが行われなければならない。
【００６０】
第１に、ステップＳ１００により示されるように、検査中の患者は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）処理にかけられる。これにより、患者又は患者の身体の少なくとも関心領域の３Ｄ画像を表すＣＴデータが取り込まれる。好ましくは、この処理は、カテーテルが患者の血管構造の中に挿入される前に行われるのが良い。
【００６１】
なお、説明する方法は、例えば、磁気共鳴、陽電子放出断層撮影、単一光子放出型断層撮影、３Ｄ超音波などの如き他の３Ｄ診断スキャン方法により実行されるようにしてもよい。
【００６２】
第２に、ステップＳ１１０により示されるように、患者は、いわゆる３Ｄ回転血管造影法（ＲＡ）にかけられる。この３Ｄ−ＲＡは、患者の血管構造の３Ｄ表示をもたらすものである。精細な画像を規定するため、適切な造影剤が用いられる。この造影剤は、３Ｄ−ＲＡ検査が行われる前に適時に投与されなければならない。
【００６３】
好ましくは、この３Ｄ−ＲＡ検査を、周知のＣアームを使い、Ｘ線源及び当該Ｃアームに実装された対向Ｘ線検出器が患者の周りを共通に動かされるようにすることによって実現することができる。
【００６４】
第３には、ステップ１２０により示されるように、患者の２Ｄ−Ｘ線画像が記録される。これにより、２ＤのＸ線画像を、一般的に知られているＸ線蛍光透視法により得ることができる。好ましくは、２ＤのＸ線記録は、上述したＣアームを使うことによって実行される。２ＤのＸ線画像の視野は、挿入されたカテーテルが２Ｄ画像内に含まれるように調整される。これにより、ステップ１２５により示されるように、カテーテル及び特にカテーテルの先端は、対応の２ＤのＸ線データセットを処理することによって追跡されることが可能である。２ＤのＸ線記録は、Ｃアームの回転運動を必要としないので、カテーテルの位置を非常に迅速に識別することができる。したがって、動いているカテーテルも、リアルタイムで追跡することができる。
【００６５】
このとき、カテーテル先端を追跡することは、カテーテル先端のいわゆるセンサに基づくトラッキングによっても行うことができる。これにより、洗練されたカテーテルは、送信素子の設けられたものが用いられなければならない。この送信素子は、適切な受信器により検出されることができる位置検出信号を送るように適合させられる。
【００６６】
上述したデータ取込ステップＳ１００，Ｓ１１０及びＳ１２０の後、３つのデータ処理ステップＳ１１６，Ｓ１１５及びＳ１２６が行われる。
【００６７】
先ず、ステップＳ１１６により示されるように、ＣＴ処理（ステップＳ１００）により発生されたデータセットは、３ＤのＲＡ処理（ステップＳ１１０）により発生されたデータセットと位置合わせされる。これにより、ＣＴデータベースに含まれている情報は、３ＤのＲＡデータセットに含まれている情報と空間的に合成される。ここで説明している実施例において、患者の血管構造を取り巻く軟組織に関するＣＴ情報と患者の血管の空間的位置に関する３ＤのＲＡ情報は、特に重要なものである。
【００６８】
第２には、ステップＳ１１５に示されるように、ステップＳ１１０により得られた３ＤのＲＡデータセットは、さらなる処理のために対応のセグメントだけを用いることができるようなものとして分割される。これにより、説明される方法の計算量が大幅に減る。
【００６９】
第３に、ステップＳ１２６により示されるように、３ＤのＲＡ処理（ステップＳ１１０）により発生されたデータセットは、２ＤのＸ線画像形成（ステップＳ１２０）により得られたデータセットと位置合わせされる。これにより、特に当該２ＤのＸ線データセットに含まれているカテーテルの現在の位置に関する情報は、当該３ＤのＲＡデータセットに含まれている３Ｄ血管構造に関する情報と組み合わされる。換言すれば、カテーテル先端は、３ＤのＲＡにより得られる血管ツリー構造に逆投影される。これは、非常に重要なステップである。何故なら、このステップＳ１２６なしでは、カテーテル先端の３Ｄ位置が分からず、カテーテル先端及び取り巻きの組織の断面図の後の発生が可能とならないからである。
【００７０】
このとき、ＣＴ及び３ＤのＲＡ画像は、ステップ１１６内での確実なデータセットレジストレーション（位置合わせ又は対応付け）を可能にするのに十分な目印を含むのが良い。これにより、患者は、２ＤのＸ線データセットと３ＤのＲＡデータセットとの間の幾何学的形状配置に基づくレジストレーションをさらに可能にするためにテーブルに対して固定して横たわることになる。
【００７１】
この内容において、「幾何学的形状配置」なる語は、ＣアームＸ線マシンの機械的部分を指し示すために「幾何学的形状配置に基づくレジストレーション」なる文言に用いられるものである。３ＤのＲＡデータセットは、対応するコンピュータによりこのマシンによりそれぞれ生成されるので、当該マシンに関するデータの位置は、常に分かっている。患者の周りの当該マシンの機械的部分を多自由度で動かしたとしても、当該マシンの部分の位置は常に分かる。２ＤのＸ線画像が同じＣアームＸ線マシンにより得られるとき、このマシンの機械的部分の位置に基づいて、３ＤのＲＡデータセットにこの２ＤのＸ線画像をどのように投影するかが分かる。したがって、幾何学的形状配置に基づくレジストレーションによる唯一の制約は、患者が動かないことである。
【００７２】
さらに、２ＤのＸ線画像と３ＤのＲＡボリュームとの幾何学的形状配置に基づくレジストレーションに代わり、画像に基づくレジストレーションも可能であることに留意されたい。このような画像に基づくレジストレーションは時間がかかり堅牢さが低い傾向があるものの、画像に基づくレジストレーションは、ステップＳ１１０及びＳ１２０をそれぞれ実行している間に固定させられることになる検査中の患者の不安を和らげるという利点がある。
【００７３】
さらに、混成レジストレーション手法も可能である。これにより、「幾何学的な」レジストレーションは、画像に基づくレジストレーションの開始ポイントとして用いられる。このような混成レジストレーションは、小さな動きに対する補正を行うために用いることができ、純粋な画像に基づくレジストレーションよりも堅牢である。
【００７４】
上述したデータ処理ステップＳ１１６，Ｓ１１５，Ｓ１２６及びＳ１２５の後、３つのさらなるデータ処理ステップＳ１３０，Ｓ１４０ａ及びＳ１４０ｂが行われる。
【００７５】
１つ目は、ステップＳ１３０により示されるように、カテーテル先端の位置は患者の血管構造の３Ｄ表示内に識別される。これにより、追跡されたカテーテル先端に関する情報（Ｓ１２５参照）、位置合わせステップＳ１２６から得られる情報及び３ＤのＲＡデータセットにおいて分割された、カテーテルが常に血管ツリー内に位置づけられるというアプリオリな知識（Ｓ１１５参照）が組み合わされる。
【００７６】
２つ目は、ステップＳ１４０ａにより示されるように、追跡されるカテーテル先端に対して直角な視野が発生される。これにより、３Ｄにおけるカテーテル先端位置の知識（ステップＳ１３０参照）と、３ＤのＲＡ表示の分割された血管ツリー（Ｓ１１５参照）とが組み合わされる。
【００７７】
３つ目は、ステップＳ１４０ｂにより示されるように、追跡されるカテーテル先端に対する改善された直角視野が発生される。主としてカテーテル先端位置における対応の血管の断面図を示す、ステップＳ１４０ａにより得られるこの直角視野に加えて、改善された直角視野が血管の周りの軟組織に延ばされる。血管の内部及び血管を取り巻く組織の双方を詳細に示す画像を発生するため、ステップＳ１４０ａにより得られる直角視野を表すデータセットは、位置合わせステップＳ１１６において得られるデータセットと組み合わされる。
【００７８】
図２は、本発明の好適実施例を実施するための時間的ワークフローを示している。このワークフローは、図１に示されるステップＳ１００に相当するステップＳ２００で開始する。このワークフローは、図１においてどちらも示されているステップＳ１４０ａ及びステップＳ１４０ｂを表すステップＳ２４０で終了する。また、中間のステップＳ２１０，Ｓ２１５，Ｓ２１６，Ｓ２２０，Ｓ２２５，Ｓ２２６及びＳ２３０も、図１に示されている対応のステップと同じである。したがって、カテーテル先端に対する直角視野を得るための処理は、診断スキャン（ＣＴ）、３ＤのＲＡ及びリアルタイム２ＤのＸ線画像形成を組み合わせるものであり、対応のワークフローに基づいて再度詳しくは説明しないものとする。
【００７９】
ＣＴ、３ＤのＲＡ及びリアルタイム２ＤのＸ線画像形成が組み合わされる、カテーテル先端に対する直角視野を発生する説明される方法は、最先端の処理と比較して幾つかの利点を奏する。以下では、これら利点のうちの幾つかを簡単に説明する。
【００８０】
Ａ）既知のＸ線血管造影画像形成は、人の残りの管腔の外側輪郭の２Ｄ及び３Ｄの情報しか提供しないものであり、特にその輪郭は、患者の血管構造に投与されたヨード造影剤の外側輪郭である。軟組織情報は含まれない。これとは対照的に、説明した方法は、血管構造を取り巻く軟組織の特性の視覚化と共に最大限のコントラスト分解能をもって３Ｄ血管構造の正確な理解を可能にするものである。
【００８１】
Ｂ）説明した方法は、病変位置に対するカテーテル先端の位置を正確に判定することを可能にするものである。これにより、カテーテル先端の位置は、対話動作型のＸ線血管造影法によって得ることができる。当該病変の位置は、ＣＴにより、磁気共鳴により、或いはＸ線軟組織データスキャンにより得られる。
【００８２】
Ｃ）説明した方法はさらに、血管内血栓溶解療法におけるカテーテル位置に対する血栓箇所の視覚化を行うことができる。
【００８３】
Ｄ）血管病理学の最小限の侵襲性介入治療及び新生物組織の血管内治療において、カテーテル先端位置において例えばプラークなどの血管の内部又は周りの組織の形態学的評価を得ることは、重要な臨床上の有益性があるものである。
【００８４】
Ｅ）説明した方法の他の利点は、カテーテル先端が２ＤのＸ線画像において認識されうるということである。その後、カテーテル先端は、３Ｄ−ＲＡデータセットから分割された血管の３Ｄモデルに投影される。このようにして、Ｘ線機器を動かすことなくカテーテル先端の３Ｄ位置及び方向を得ることができる。このことは、カテーテル先端の接線に対応する垂線を持つカテーテル先端位置を通じる断面をリアルタイムで表示することができることを意味している。したがって、医師がカテーテルを動かすとき、それとともに当該断面が動く。これにより、カテーテル先端を取り巻く組織をリアルタイムで正確に評価することができる。本方法は、医師に自分の作業の流れを変えさせ、複雑で時間のかかる付加的な動作を行わせることなく達成可能である。
【００８５】
図３ａ，図３ｂ及び図３ｃは、本発明の好適実施例を行う過程において発生される画像を示している。これにより、図３ａは、３Ｄ−ＲＡデータセットと位置合わせされた２Ｄ−Ｘ線データセットを表す画像を示している。図３ｂは、対応のＣＴデータセットと空間的に位置合わせされる３Ｄ−ＲＡデータセットの分割された血管を表す画像を示している。図３ｃは、３Ｄ−ＲＡデータセットをＣＴデータセットに位置合わせすることにより得られる分割された血管の断面図を表す画像を示している。
【００８６】
図４は、本発明による方法の模範的実施例を実施するための本発明によるデータ処理装置４２５の模範的実施例を示している。データ処理装置４２５は、中央処理装置（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ４６１を有する。画像プロセッサ４６１は、取り込んだ又は処理されたデータセットを一時的に記憶するためのメモリ４６２に接続される。バスシステム４６５を介して、画像プロセッサ４６１は、３Ｄ−ＲＡ及び２Ｄ−Ｘ線画像形成のために用いられるＣＴスキャナ及びＣアームのような複数の入力／出力ネットワーク又は診断装置に接続される。さらに、画像プロセッサ４６１は、画像プロセッサ４６１により復元され位置合わせされた挿入カテーテルに対する直角視野を表す画像を表示するための例えばコンピュータモニタなどの表示装置４６３に接続される。オペレータ又はユーザは、キーボード４６４及び／又は図４には示されていない他の出力装置により画像プロセッサ４６１と対話動作することができる。
【００８７】
なお、「有する」なる文言は、他の要素又はステップを排除するものではなく、「１つの」又は「１の」なる文言は、複数を排除するものではない。また、異なる実施例に関連して説明された要素を組み合わせてもよい。また、請求項における参照符号は、当該請求項の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【００８８】
本発明の上述した実施例を要約すると、次のように述べることができる。
【００８９】
患者に挿入されている対象物を取り巻く組織を判定するための方法を説明している。この方法は、前記患者の第１の３Ｄ画像を表す第１のデータセットを得るステップと、前記患者の血管構造の第２の３Ｄ画像を表す第２のデータセットを得るステップと、当該対象物を含む前記患者の２Ｄ画像を表す第３のデータセットを得るステップと、を有する。本方法はさらに、前記２Ｄ画像内の前記対象物を認識するステップと、当該３つのデータセットのうちの２つを互いに位置合わせして第１の合成データセットを発生するステップと、前記対象物を取り巻く他の画像を表す第２の合成データセットを発生するよう残りのデータセットに前記第１の合成データセットを位置合わせするステップと、を有する。この方法は、ＣＴ，３Ｄ−ＲＡ及びリアルタイム２Ｄ蛍光透視法のような診断用スキャンニングを組み合わせることを可能にするものである。これにより、患者に挿入されている対象物を表すカテーテル先端に直角な画像を発生することができる。３Ｄ−ＲＡは管腔を表示し当該診断用スキャン情報は軟組織を表示するので、カテーテル先端位置における組織を評価することができ、例えば柔らかいプラークを識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の好適実施例による種々のデータ取り込み及びデータ処理ステップを示す図。
【図２】本発明の好適実施例を実施するための時間的ワークフローを示す図。
【図３ａ】本発明の好適実施例を実施する過程において発生される画像の一例を示す図。
【図３ｂ】本発明の好適実施例を実施する過程において発生される画像の他の例を示す図。
【図３ｃ】本発明の好適実施例を実施する過程において発生される画像のさらに他の例を示す図。
【図４】本発明の好適実施例を実施する画像処理装置を示す図。
【符号の説明】
【００９１】
Ｓ１００  ＣＴ取り込み
Ｓ１１０  ３Ｄ−ＲＡ取り込み
Ｓ１１５  ３Ｄ−ＲＡ分割
Ｓ１１６  ＣＴと３Ｄ−ＲＡとの位置合わせ
Ｓ１２０  ２Ｄ−Ｘ線取り込み
Ｓ１２５  カテーテル先端追跡
Ｓ１２６  ３Ｄ−ＲＡと２Ｄ−Ｘ線との位置合わせ
Ｓ１３０  ３Ｄのカテーテル先端位置を判定
Ｓ１４０ａ  直角視野を発生
Ｓ１４０ｂ  ＣＴによる直角視野を発生
Ｓ２００  ＣＴ取り込み
Ｓ２１０  ３Ｄ−ＲＡ取り込み
Ｓ２１５  ３Ｄ−ＲＡ分割
Ｓ２１６  ＣＴと３Ｄ−ＲＡとの位置合わせ
Ｓ２２０  ２Ｄ−Ｘ線取り込み
Ｓ２２５  カテーテル先端追跡
Ｓ２２６  ３Ｄ−ＲＡと２Ｄ−Ｘ線との位置合わせ
Ｓ２３０  ３Ｄのカテーテル先端位置を判定
Ｓ２４０  直角視野を発生
３２６  ３Ｄ−ＲＡデータセットと位置合わせされる２Ｄ−Ｘ線データセットに基づく画像
３１６  ＣＴデータセットに位置合わせされる３Ｄ−ＲＡデータセットに基づく分割された血管の画像
３４０  ＣＴデータセットと位置合わせされる３Ｄ−ＲＡデータセットに基づく血管の断面を示す画像
４６０  データ処理装置
４６１  中央処理器／画像プロセッサ
４６２  メモリ
４６３  表示装置
４６４  キーボード
４６５  バスシステム
【図１】
2009532162.tif 000003
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
2009532162.tif 000007
【図４】
2009532162.tif 000008
【国際調査報告】
2009532162.tif 000009
2009532162.tif 000010
2009532162.tif 000011
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