(57)【要約】関心領域の視覚化および医療手順のための少なくとも一つの注入点の位置の計画が提供される。関心領域についての撮像データの少なくとも一つの体積が受領される。少なくとも一つの仮想注入点が得られる。前記少なくとも一つの注入点は、少なくとも一つの注入のための血管網における位置を示す。第一および第二のレンダリング・モジュールが、第一のレンダリング・モジュールによって相対的に低い詳細レベルでレンダリングされた第一の体積領域と、第二のレンダリング・モジュールによって、より高い詳細レベルでレンダリングされた第二の体積領域とを含む組み合わされた体積呈示を構築するよう制御される。第一および第二の体積領域は、前記少なくとも一つの仮想注入点に基づいて指定される。
2019534732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療手順のための少なくとも一つの注入点の位置を計画するための画像処理システムであって、当該画像処理システムは：
・関心領域についての撮像データの少なくとも一つの体積を受領するよう構成されたデータ受領モジュールと；
・撮像データの前記少なくとも一つの体積をレンダリングするよう構成された第一および第二のレンダリング・モジュールと；
・注入のための血管網における位置を示す少なくとも一つの仮想注入点を取得するよう構成された処理モジュールとを有し、
前記第二のレンダリング・モジュールは前記第一のレンダリング・モジュールより高い詳細レベルで撮像データをレンダリングし；
前記処理モジュールは、前記第一のレンダリング・モジュールによってレンダリングされた第一の体積領域および前記第二のレンダリング・モジュールによってレンダリングされた前記の、より高い詳細レベルでの撮像データに基づく第二の体積領域を含む組み合わされた体積呈示を構築するよう前記第一および第二のレンダリング・モジュールを制御するよう構成され、
前記処理モジュールは、前記少なくとも一つの仮想注入点に基づいて前記第一および第二の体積領域を指定するよう構成される、
画像処理システム。
【請求項２】
前記少なくとも一つの仮想注入点のユーザー選択を受領するよう構成されたユーザー・インターフェース・モジュールを有する、および／または
前記第二の体積領域は、前記組み合わされた体積呈示において、血管網において血流の向きに関して、前記少なくとも一つの仮想注入点の下流に位置する、
請求項１記載の画像処理システム。
【請求項３】
前記データ受領モジュールが、動脈相撮像データおよび遅延相撮像データを含む二相計算機断層撮影撮像データを受領するよう構成され、前記処理モジュールは、前記動脈相撮像および前記遅延相撮像データを位置合わせするよう構成され、前記第一のレンダリング・モジュールは前記動脈相撮像データをレンダリングするよう構成され、前記第二のレンダリング・モジュールは、位置合わせされた動脈相撮像データおよび遅延相撮像データをレンダリングするよう構成されている、請求項１または２記載の画像処理システム。
【請求項４】
前記第一および第二のレンダリング・モジュールは、撮像データの同じ体積に対して作用するが、異なる詳細レベルで該撮像データをレンダリングするよう構成されている、および／または
前記第二のレンダリング・モジュールが前記第一のレンダリング・モジュールより高い空間解像度でレンダリングする；および／または
前記第一および第二のレンダリング・モジュールの少なくとも一方の少なくとも一つの視覚的側面をユーザーが選択できるようにするよう構成されたレンダリング選択モジュールが設けられる、
請求項１ないし３のうちいずれか一項記載の画像処理システム。
【請求項５】
前記処理モジュールが、少なくとも一つの仮想注入点を追加する、少なくとも一つの仮想注入点を削除するまたは少なくとも一つの仮想注入点を移動させるための受領されたコマンドに基づいて、少なくとも一つの適応された仮想注入点を得るよう構成されており、前記処理モジュールは、前記第一および第二のレンダリング・モジュールを、前記少なくとも一つの適応された仮想注入点に基づいて指定される、それぞれ第一および第二のレンダリング・モジュールによってレンダリングされる第一および第二の体積領域を含む適応された組み合わされた体積呈示を構築するよう制御するよう構成されている、請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の画像処理システム。
【請求項６】
それぞれの少なくとも一つの仮想注入点から、注入される領域をシミュレートするよう構成された注入シミュレーション・モジュールを有しており、前記処理モジュールが、前記注入される領域に基づいて前記第一および第二の体積領域を指定するよう構成されており、
好ましくは、前記シミュレーション・モジュールは、それぞれの少なくとも一つの仮想注入点からの注入物質灌流を推定する仮想灌流アルゴリズムを使って撮像データの前記少なくとも一つの体積を処理することによって、それぞれの少なくとも一つの仮想注入点から、前記注入される領域をシミュレートするよう構成されている、
請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の画像処理システム。
【請求項７】
前記処理モジュールが、前記シミュレーションに基づく、それぞれの少なくとも一つの仮想注入点からの注入によって到達される組織を示すようグラフィック的にハイライトされたハイライト体積領域を含む前記組み合わされた体積呈示を構築するよう構成されている、請求項６記載の画像処理システム。
【請求項８】
前記処理モジュールが、注入される領域を、前記少なくとも一つの仮想注入点に基づいて決定し、前記注入される領域の近傍領域におけるすべての注入されない血管を決定するよう構成され、前記処理モジュールが、前記第二の体積領域が前記注入される領域および前記注入されない領域を含むよう前記組み合わされた体積呈示を構築するよう前記第一および第二のレンダリング・モジュールを制御するよう構成されている、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の画像処理システム。
【請求項９】
ｉ）前記撮像データから病変をセグメンテーションするよう構成されたセグメンテーション・モジュールであって、前記処理モジュールは、前記組み合わされた体積呈示において前記病変をグラフィック的にハイライトするよう構成される、セグメンテーション・モジュール；および／または
ｉｉ）病変への少なくとも一つの供給血管を決定するよう構成された自動供給血管決定モジュールであって、前記処理モジュールは、前記病変への前記少なくとも一つの決定された供給血管に沿った供給経路はグラフィック的にハイライトするよう構成される、自動供給血管決定モジュールを有する、
請求項１ないし８のうちいずれか一項記載の画像処理システム。
【請求項１０】
注入装置に供給するカテーテルの遠位端の位置を取得し、前記カテーテル遠位端の位置から前記仮想注入点までの、血管網を通じた注入部材経路を自動的に決定するよう構成された自動注入部材経路決定モジュールであって、前記処理モジュールは、注入部材経路を、前記組み合わされた体積呈示においてグラフィック的にハイライトするよう構成される、自動注入部材経路決定モジュール；および／または
撮像データの前記少なくとも一つの体積から取得された病変の位置と、前記病変への経路とに基づいて、前記少なくとも一つの仮想注入点を自動的に決定するよう構成された自動仮想注入点決定モジュールであって、前記処理モジュールは、第一および第二の体積領域を、自動的に決定された少なくとも一つの仮想注入点に基づいて指定するよう構成される、自動仮想注入点決定モジュール
を有する、請求項１ないし９のうちいずれか一項記載の画像処理システム。
【請求項１１】
・請求項１ないし１０のうちいずれか一項記載の画像処理システムと；
・撮像データの前記少なくとも一つの体積に対応する断層撮影撮像データを取得するための撮像機械とを有する、
撮像システム。
【請求項１２】
・身体の管をナビゲートして、病変の部位において塞栓物質を含む処置物質を施与するよう構成された経動脈カテーテル塞栓デバイス（１６）と；
・請求項１１記載の撮像システムおよび
請求項１ないし１０のうちいずれか一項記載の画像処理システム
の少なくとも一方とを有する、
医療システム。
【請求項１３】
経動脈塞栓手順のための少なくとも一つの注入点の位置を計画するための方法であって、当該方法は：
・塞栓物質を含む処置物質の注入のための血管網における位置を示す少なくとも一つの仮想注入点を取得する段階と；
・第一および第二のレンダリング・モジュールを制御して、前記第一のレンダリング・モジュールによってレンダリングされた第一の体積領域および前記第二のレンダリング・モジュールによってレンダリングされた第二の体積領域を含む組み合わされた体積呈示を構築する段階とを含み、
前記第二の体積領域は前記第一の体積領域より高い詳細レベルでレンダリングされ、
前記第一および第二の体積領域は、前記少なくとも一つの仮想注入点に基づいて指定される、
方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のうちいずれか一項記載の画像処理システムを実装するよう適応された、または少なくとも一つのプロセッサによって実行されるときに請求項１３記載の方法段階を実行するよう適応されたコンピュータ・プログラム。
【請求項１５】
請求項１４記載のコンピュータ・プログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は概括的には、体積呈示による関心領域の視覚化および注入点の位置の計画に関する。詳細には、体積呈示が、経動脈カテーテル塞栓手順のための注入点の計画を許容する。
【背景技術】
【０００２】
経動脈カテーテル塞栓（TACE）と呼ばれる技法は、最小侵襲手段を通じて腫瘍に直接、癌処置を施与するために使われる。化学療法薬と塞栓材料の組み合わせが、腫瘍への血液供給を遮断（塞栓）するために使われる。
【０００３】
TA(C)E手順は典型的には「アンギオ室」で実行される。右鼠蹊部の総大腿動脈または手首の橈骨動脈を穿刺することによって、カテーテルが動脈系を通じて処置されるべき領域まで案内される。
【０００４】
ここで、腫瘍に供給する適正な遠位動脈においてマイクロカテーテルが案内され、薬剤が腫瘍中に注入される。この（超）選択的な塞栓は、腫瘍に向けられる化学療法／塞栓剤の量を最大化するとともに、正常な組織を損傷することがありうる療法物質の量を最小化するためになされる。
【０００５】
TA(C)Eルーチンの成功に向けた重要な側面は、すべての腫瘍の検出、療法薬が検出された腫瘍を完全にカバーすること、栄養する動脈すべての塞栓、正常組織、特に肝組織への損傷を制限するための最適化された選択性である。最適な選択性をもった完全な栄養血管塞栓および病変部カバレッジのために注入（単数または複数）を最適化することが望ましい。
【０００６】
Cアーム円錐ビーム計算機断層撮影（CBCT）の開発は、腫瘍の検出および可視化において多大な支援となっている。二相円錐ビームCTの導入は、肝腫瘍の検出増につながった。
【０００７】
二相CBCT（dual  phase  CBCT）の使用の記述は非特許文献１に与えられている。ここでは、Cアーム円錐ビーム計算機断層撮影（CBCT）が、経カテーテル動脈化学塞栓術（TACE）の間に腫瘍栄養血管および実質染色（parenchymal  staining）を視覚化するために使われる。CBCTシステムが一回だけの造影剤注入を使って二つの相を捕捉することを許容するソフトウェアの実現性評価が呈示されている。このソフトウェアは、二回の逐次的な連続したCBCTスキャン（二相CBCT、DPCBCT）の取得を可能にし、それにより腫瘍栄養血管および実質組織の両方が一回だけの造影剤注入を使って捕捉される。時計回りおよび反時計回り両方のCアーム回転で画像取得が行なわれることができ、両スキャンの完了後に両スキャンの画像再構成が行なわれ、両方の再構成されたデータセットが隣り合わせに表示される。隣り合わせにスキャンを表示することによって、ソフトウェアは、同時シネ閲覧を許容する。開示されるソフトウェアは、腫瘍の数および分布について改善された情報を許容すると考えられる。
【０００８】
スライス呈示において血管をたどることは、血管の不連続性のためにわずらわしいことがある。かかる不連続性は、諸スライスを通じた閲覧の際に頭の中での解釈を必要とする。3D体積呈示なら血管木の分岐構造全体が一つのビューで呈示されるので、有利であろう。しかしながら、非常に詳細な体積呈示は視覚的情報の過負荷を与え、処理集約的であることがある。一方、より低い詳細度での呈示はすべての病変／栄養血管を視覚化できないことがありうる。だが、ごく小さな詳細が、将来の再発を避けるための処置に影響することがありうるのである。
【０００９】
このように、関心領域における病変および栄養血管のような構造が、実際的な実装を許容する処理効率のよい仕方で、向上した精度で識別されることを許容する視覚化技法を提供することが望ましい。さらに、病変部を最適に処置するために注入ポイントをどこに位置決めするかの向上された計画を許容する視覚化技法を提供することが望ましい。
【００１０】
特許文献１は、管系の画像の画像処理方法を記載している。管モデルが特定の管データセットから集められる。ユーザーが媒質の仮想注入点を選択し、仮想注入点に関する方向を定義し、仮想注入点において始まる媒質の動的な流れをシミュレートしてもよい。少なくとも二つの動的な画像が生成され、表示され、シミュレートされた媒質の流れの三次元的な視覚化を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第2009/109887号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】“Evaluating  tumors  in  transcatheter  arterial  chemoembolization  (TACE)  using  dual-phase  cone-beam  CT”、Minimally  Invasive  Therapy  &  Allied  Technol.  2011  September;  20(5):  276-281,  doi:10.3109/13645706.2010.536243
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
よって、注入点の少なくとも一つの位置を計画するための撮像データを視覚化する、改善され、容易にされた方法を提供する必要があるかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一般に、本発明の実施形態は、少なくとも一つの指示された注入点に基づいて、注入点の向こうの遠位端特徴が、専用の、高詳細度の、注入体積レンダリング実装によって向上される、組み合わされた体積呈示モードに関する。前記少なくとも一つの指示された注入点からの注入に基づいて、注入シミュレーションが実行されることができる。注入によって到達される組織の体積を表わす注入体積が、注入シミュレーションに基づいて決定されることができる。組み合わされた体積呈示は、高詳細度の体積レンダリング実装を使って注入体積を視覚化する。
【００１５】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決される。さらなる実施形態は、従属請求項に組み込まれる。本発明の下記の側面は画像処理システム、撮像システム、医療システムおよびコンピュータ実装される方法ならびにコンピュータ・プログラム要素およびコンピュータ可読媒体にも当てはまることを注意しておくべきである。
【００１６】
関心領域の視覚化および医療手順のための少なくとも一つの注入点の位置の計画のための方法、画像処理システム、システムおよびコンピュータ・プログラムが提供される。特に、関心領域についての撮像データの少なくとも一つの体積が受領される。少なくとも一つの仮想注入点が得られる。前記少なくとも一つの注入点は、少なくとも一つの注入のための血管網における位置を示す。第一および第二のレンダリング・モジュールが、第一のレンダリング・モジュールによって相対的に低い詳細レベルでレンダリングされた第一の体積領域と、第二のレンダリング・モジュールによって、より高い詳細レベルでレンダリングされた第二の体積領域とを含む組み合わされた体積呈示を構築するよう制御される。第一および第二の体積領域は、前記少なくとも一つの仮想注入点に基づいて指定される。
【００１７】
そのような組み合わされた体積呈示は、少なくとも一つの仮想注入点に関する関連領域については、関心領域の、より詳細な体積が表示され、他の領域については、より低い詳細さの体積が表示されることを許容する。それにより、処理効率のよい、ユーザーにとって直観的な呈示が提供されることができ、かかる呈示は、少なくとも一つの仮想注入点に関する関連領域における、病変部および栄養血管のような構造の正確な識別を許容する。
【００１８】
ある実施形態では、前記少なくとも一つの仮想注入点のユーザー選択が受領される。よって、ユーザーは、仮想注入点に関する諸特徴の視覚化を制御するために、ユーザー・インターフェース・モジュールを通じて種々の注入点を対話的に試すことができる。ユーザー入力は、体積呈示における点の選択を通じてであってもよい。
【００１９】
第二の体積領域は、組み合わされた体積呈示において、血管網において血流の向きに関して、前記少なくとも一つの仮想注入点の下流に位置する。よって、仮想注入点に対する注入エリアが、詳細な向上された仕方で観察される。
【００２０】
ある実施形態では、撮像データ二相計算機断層撮影撮像データは、動脈相撮像データおよび遅延相撮像データを含む。第一のレンダリング・モジュールは動脈相撮像データをレンダリングし、第二のレンダリング・モジュールは、位置合わせされた動脈相撮像データおよび遅延相撮像データをレンダリングする。動脈相撮像データは、遅延相撮像データによって向上され、注入点に対する遠位特徴を、単一相実施形態よりも明瞭に示すことができる。
【００２１】
第一および第二のレンダリング・モジュールは、代替的に、撮像データの同じ体積に対して作用するが、異なる詳細レベルで撮像データをレンダリングするのでもよい。この実施形態は、位置合わせおよび二相向上処理を避けることを許容し、二相実施形態に比べて処理要件が軽減される。
【００２２】
少なくとも一つの適応された仮想注入点が、少なくとも一つの仮想注入点を追加する、少なくとも一つの仮想注入点を削除するまたは少なくとも一つの仮想注入点を移動させるための受領されたコマンドに基づいて得られてもよい。第一および第二のレンダリング・モジュールは、前記少なくとも一つの適応された仮想注入点に基づいて指定される、それぞれ第一および第二のレンダリング・モジュールによってレンダリングされる第一および第二の体積領域を含む適応された組み合わされた体積呈示を構築するよう制御される。よって、組み合わされた体積呈示は、少なくとも一つの仮想注入点を変更することによって対話的に適応されることができる。組み合わされた呈示は、前記少なくとも一つの仮想注入点の下流の注入エリアを高い詳細度で示すことができ、注入エリアは、仮想注入点の選択に依存して適応する。これは、強力な計画ツールを提供する。前記少なくとも一つの適応された仮想注入点はユーザー選択されてもよい。
【００２３】
ある実施形態では、注入シミュレーション・モジュールが、それぞれの少なくとも一つの仮想注入点から、注入される領域をシミュレートする。組み合わされた呈示の第一および第二の体積領域は、注入される領域に基づいて指定される。具体的には、シミュレーション・モジュールは、撮像データのボクセルを、少なくとも一つの仮想注入点からの注入によって到達されるとしてラベル付けする体積マップを、注入シミュレーションに基づいて生成し、それにより注入される領域を導出することができる。第一のレンダリング・モジュールによってレンダリングされるエリアおよび第二のレンダリング・モジュールによってレンダリングされるエリアは、体積マップに基づいて指定されることができる。注入シミュレーションに基づく解決策は、組み合わされた体積呈示において注入される領域を示し、これにより組み合わされた体積呈示の高詳細度および低詳細度のエリアを適切に画定するための、処理効率がよく、それでいて効果的な仕方を提供する。
【００２４】
ある実施形態では、注入される領域は、それぞれの少なくとも一つの仮想注入点から、それぞれの少なくとも一つの仮想注入点からの注入物質灌流を推定する仮想灌流アルゴリズムを使って撮像データの前記少なくとも一つの体積を処理することによって、シミュレートされる。例示的な仮想灌流アルゴリズムは、データ中の任意の位置が血管をたどる参照点からのものである確率距離をエンコードする、測地ポテンシャル距離マップ（geodesic  potential  distance  map）の計算に基づく。確率距離は、弧長距離と、より強い撮像データをたどる経路（すなわち、造影撮像から得られた撮像データにおける血管）を数学的に優遇するポテンシャル項とに基づいて決定される。そのような測地ポテンシャル距離マップは、撮像データのプロセッサ集約的なセグメンテーションなしに、注入される領域がシミュレートされることを許容する。
【００２５】
ある実施形態では、組み合わされた体積呈示は、それぞれの少なくとも一つの仮想注入点からの注入によって到達される組織を示すようグラフィック的にハイライトされたハイライト体積領域を含むよう構築される。ハイライトされた体積領域は、シミュレーションに基づいていてもよい。本開示のこの特徴は、候補注入の灌流結果の高速な検査を許容する。
【００２６】
下記の特徴は、処理効率のよい仕方で、塞栓手順のような医療手順のための注入点の評価および／または決定を改善することのできるさらなる視覚化オプションを提供する。
【００２７】
ある実施形態では、注入される領域は、前記少なくとも一つの仮想注入点に基づいて決定され、注入されない血管が注入される領域の近傍領域において決定される。第一および第二のレンダリング・モジュールは、第二の体積領域が注入される領域を含み、注入されない領域および／または注入されない血管はグラフィック的にハイライトされるよう、前記組み合わされた体積呈示を構築してもよい。これは、選択された仮想注入点が、該注入される領域のまわりに定義される近傍領域において病変部につながる重要な栄養供給血管を見逃していないという、操作者のためのチェックを提供する。近傍領域は、注入される領域のスケーラー拡大に基づいて決定されてもよい。注入されない血管は、経路発見論理および近傍領域を使って見出されることができる。
【００２８】
ある実施形態では、セグメンテーション・モジュールが、撮像データから病変部をセグメンテーションする。病変部は、組み合わされた体積呈示においてグラフィック的にハイライトされてもよい。
【００２９】
ある実施形態では、自動供給血管決定モジュールが、病変部への少なくとも一つの供給血管を決定する。病変部への前記少なくとも一つの決定された供給血管に沿った供給経路はグラフィック的にハイライトされる。供給経路は、経路発見アルゴリズムを使って決定されてもよい。
【００３０】
ある実施形態では、自動注入部材経路決定モジュールが、注入装置に供給するカテーテルの遠位端の位置を取得し、カテーテル遠位端の位置から仮想注入点までの、血管網を通じた注入部材経路を自動的に決定する。注入部材経路は、組み合わされた体積呈示においてグラフィック的にハイライトされる。注入部材経路は、経路発見アルゴリズムを使って決定されてもよい。
【００３１】
ある実施形態では、レンダリング選択モジュールが、ユーザーが、前記第一および第二のレンダリング・モジュールの少なくとも一方の少なくとも一つの視覚的側面を選択することを許容する。このようにして、第二のレンダリング・モジュールの視覚設定を調整することによって、組み合わされた体積呈示の詳細なエリアが視覚的に向上されることができる。
【００３２】
ある実施形態では、自動仮想注入点決定モジュールが、撮像データの前記少なくとも一つの体積から取得された病変部の位置と、病変部への経路とに基づいて、前記少なくとも一つの仮想注入点を自動的に決定する。第一および第二の体積領域は、自動的に決定された少なくとも一つの仮想注入点に基づいて指定される。病変部への経路は自動的に決定されうる。さらに、カテーテルから、自動的に決定された仮想注入点までの経路は、自動的に決定できる。このようにして、ユーザーが単に撮像データの視覚化における病変部と、該病変部への経路とを選択すれば、仮想注入点は自動的に決定されることができる。さらに、二詳細度レンダリングが、みな単一の選択に基づいて、カテーテルから仮想注入点までの経路のグラフィック・ハイライトとともに、自動的に決定された仮想注入点に基づいて決定されることができる。本稿でいう自動的に決定されるとは、好適なコンピュータ・アルゴリズムを使うデータ処理に基づいてコンピュータを通じて特徴が決定されることを意味する。
【００３３】
さまざまな実施形態において、第二のレンダリング・モジュールは、第一のレンダリング・モジュールよりも高い空間解像度をレンダリングする。
【００３４】
本稿に記載されるような画像処理システムを実装するよう適応された、または少なくとも一つのプロセッサによって実行されるときに本稿に記載される方法段階を実行するよう適応されたコンピュータ・プログラム要素も開示される。
【００３５】
前記コンピュータ・プログラム要素が記憶されているコンピュータ可読媒体。
【００３６】
本発明のこれらおよび他の側面が、以下に記載される実施形態から明白となり、これを参照することで明快にされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
例示的実施形態が、以下の図面との関連で下記に記述される。図面において、同様の参照符号は同様の要素を表わす。
【図１】経動脈医療装置、撮像機械、表示ユニットおよび画像処理システムを含む医療システムの概略図である。
【図２】画像処理システムのモジュールのブロック図である。
【図３】本稿に開示される方法の第一の実施形態に基づく、原撮像データを処理して、組み合わされた体積呈示にするためのデータフロー図である。
【図４】図３のものに対する、本稿に開示される方法の修正された実施形態に基づくデータフロー図である。
【図５】本開示に基づく一連の体積呈示である。
【図６】本開示に基づくさらなる体積呈示を示す図である。
【図７】本開示に基づくもう一つの体積呈示を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
下記の詳細な説明は単に例示的な性質であり、本願および用途を制限することは意図されていない。さらに、上記の技術分野、背景技術、発明の概要または以下の詳細な説明において呈示されるいかなる表現されるまたは含意される理論によっても束縛される意図はない。
【００３９】
下記の開示は特に、特に肝腫瘍の塞栓のためのTACE手順を参照して与えられる。しかしながら、本視覚化および注入計画方法およびシステムの他の応用も可能である。
【００４０】
図１は、体外撮像機械３６、画像処理システム１０、表示ユニット２４、医療デバイス１６および患者支持テーブル３４を有する医療システム３２の概略図である。
【００４１】
撮像機械３６は、テーブル３４上に支持される患者の撮像データを生成するよう構成される。撮像機械３６は、検出器２０およびX線発生器２２を有する。撮像機械３６はX線撮像のために構成される。撮像機械３６は、血管造影撮像のために構成されてもよい。撮像機械３６は、三次元撮像データを生成するために構成される。ある個別的実施形態では、撮像機械３６は、Cアーム構成を有する計算機断層撮影（CT）撮像機械であり、Cアームの一端に検出器２０、Cアームの他端にX線発生器２２がある。この個別的実施形態では、撮像機械３６は、二相CT測定を実行して二相CBCT撮像データを取得するよう構成された円錐ビーム計算機断層撮影撮像機械（CBCT）である。
【００４２】
汎用コンピュータのような画像処理システム１０は撮像機械３６に動作可能に接続され、撮像データを得るためのスキャンを実行するために撮像機械３６の動作を制御し、撮像機械３６からの撮像データを処理する。処理された撮像データは、医療システム３２の表示ユニット２４上で呈示されてもよい。
【００４３】
画像処理システム１０は少なくとも一つのプロセッサ３０を有する。プロセッサ３０はメモリ２８に動作可能に接続される。プロセッサ３０およびメモリ２８はバス３８を通じて接続されてもよい。プロセッサ３０は、一つまたは複数のマイクロプロセッサのようなプログラム命令を実行することのできるいかなる装置であってもよい。メモリは、いかなる揮発性または不揮発性のメモリ・デバイスであってもよく、たとえばリムーバブルディスク、ハードディスク、CD、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）などであってもよい。さらに、プロセッサ３０は、汎用コンピュータにおいて具現されてもよい。
【００４４】
画像処理システム１０は、特に図３ないし図６を参照して本稿で記載される画像処理システムおよび方法を実行するために、図２に詳細に示されるいくつかのモジュール１００〜１３０を有する。本稿での用法では、モジュールという用語は、特定用途向け集積回路（ASIC）、電子回路、プロセッサ（共有、専用またはグループ）およびメモリであって、一つまたは複数のソフトウェアもしくはファームウェア・プログラムを実行するもの、組み合わせ論理回路および／または記載される機能を提供する他の好適なコンポーネントをいう。特に、本稿に記載されるモジュール１００〜１３０は、少なくとも一つのプロセッサと、メモリと、モジュール１００〜１３０に関して記載されるさまざまな機能およびプロセスを実装するための該メモリに記憶されたコンピュータ・プログラム命令とを含む。本稿では具体的な機能について別個のモジュール１００〜１３０が記載されるが、これは統合されたトポロジーを除外するものではない。さらに、示されるモジュール１００〜１３０はさらなるサブモジュールに分割されてもよい。モジュール１００〜１３０は本稿に記載される特徴、プロセスおよびシステムを実装するための必要に応じて互いと通信する。
【００４５】
表示生成モジュール４０もバス３８を通じて動作可能にプロセッサ３０に接続される。表示生成モジュール４０は、プロセッサ３０とともに、表示ユニット２４のための画像の表示を生成するよう構成される。表示生成モジュール４０は、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組み合わせによって実装されうる。表示生成モジュール４０は、第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４および本稿に記載される組み合わされた体積呈示を表示するための他のモジュール（図２に示す）を利用する。表示生成モジュール４０は、プロセッサ３０のためのプログラミング命令として含まれ、メモリ２８に記憶されてもよい。表示ユニット２４は、医療画像を呈示することのできるグラフィカル・ユーザー・インターフェース（GUI）を呈示するために好適な、いかなるモニタ、スクリーンなどであってもよい。
【００４６】
図示した実施形態では、撮像機械３６はプロセッサ３０に動作可能に接続される。撮像機械３６は撮像データを取得し；該データがプロセッサ３０に提供される。表示生成モジュール４０を介して血管網の関心領域の三次元体積呈示を生成するよう処理するためである。次いで、三次元体積呈示は表示ユニット２４に呈示されてもよい。
【００４７】
メモリ２８には、撮像機械３６からの画像を処理するためのプロセッサ３０によって実行可能な命令を提供する少なくとも一つのコンピュータ・プログラム４４またはコンピュータ・プログラム要素４４がエンコードされている。表示ユニット２４での呈示のために撮像データを処理するためのコンピュータ・プログラム４４に加えて、特に図３および図４のデータフロー図を参照し、図５、図６および図７に関して記述される呈示および方法を参照して本稿に記載される関心領域の組み合わされた三次元体積呈示を実行するコンピュータ・プログラム４４も提供される。
【００４８】
図１は、画像処理システム１０と、CBCT撮像データを取得するためのCBCT撮像機械３６と、注入点において塞栓物質を送達するためのTACEデバイスと、参照部分、通例はTACEデバイス１６の遠位端の位置を追跡するための追跡システム３５と、組み合わされた三次元体積呈示を表示するための表示ユニット２４とを有する医療システム３２を開示している。画像処理システム１０、CBCT撮像機械３６および追跡システム３５は、一般的な撮像システムをなすと考えられることができる。
【００４９】
TACEデバイス１６は、侵入点（entry  point）から目標病変に隣接する位置まで脈管網を通じてナビゲートすることができるカテーテル（別個には示されていない）を含む。TACEデバイス１６は、カテーテルの遠位端から注入点（injection  point）まで延長されることができ、塞栓物質を注入するよう動作させられることができる注入部材を含む。注入部材は送達カテーテル内に配置されたマイクロカテーテルであってもよい。塞栓物質は、ビーズおよび／または微小球のような血管閉塞剤および任意的には癌治療薬および化学療法剤のような他の薬物を含んでいてもよい。たとえば、TACEデバイス１６は、リピオドール、薬物溶離ビーズおよびイットリウム90の放射塞栓用微小球を注入するよう動作させられることができる。
【００５０】
追跡システム３５は、ライブのX線透視画像において二次元カテーテル先端が自動的に検出される、画像ベースの追跡システムを有していてもよい。カテーテル先端を三次元体積呈示に投影することによって、先端の三次元位置が確立できる。よって、本実施形態の追跡システム３５は、画像解析技法を通じた、TACEデバイス１６、特にそのカテーテルの参照点の自動的な確立を許容する。
【００５１】
本開示によれば、医療システム３２はTACE手順を支援するために有用である。TACEデバイス１６は、目標病変部への血液の流れを閉塞するために塞栓材料を（任意的には化学療法剤のような他の腫瘍治療薬も）注入するために関心領域の目標部位に位置決め可能である。付帯的損傷を最小化し、病変治療を最大化するために、撮像機械３６および画像処理システム１０は、下記でさらに述べるさまざまなモジュールを通じて、インシトゥのTACEデバイス１６と協働可能である。本撮像システムは、候補注入点に近接した主要な血管構造を視覚化するための低詳細度の伝達関数および注入点から腫瘍エリア自身を含め腫瘍エリアまでの小さな詳細を視覚化するための高詳細度の伝達関数という二つの異なる伝達関数を作用させる、第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４（図２）により、組み合わされた体積呈示の生成を許容する。ある実装では、低詳細度の視覚化は、動脈相体積に基づき、高詳細度の視覚化は、撮像機械３６によって得られる二相撮像データの向上相体積に基づく。候補注入点は、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８（図２）を通じてユーザー選択されることができ、あるいは自動仮想注入点決定モジュール１１８（図２）を通じて自動的に決定されることができる。二つ以上の仮想注入点が選択されてもよい。仮想注入点は追加、削除または移動されることができ、画像処理システム１０は、表示される組み合わされた呈示をしかるべく適応させる。本稿に記載される組み合わされた呈示によって提供される二つの詳細レベルは、目標病変部の処置のための一つまたは複数の注入点を計画するために、対応する医薬注入の帰結の、処理効率のよい、ユーザーのための向上された視覚化を提供する。本撮像処理システム１０の使用を通じてひとたび計画が満足いくと見なされたら、可能性としては追跡システム３５による撮像案内の使用を通じて、提案された注入点において塞栓物質を注入するよう、TACEデバイスは対応して操作されることができる。
【００５２】
処理システム１０のモジュール、そのようなモジュールによって実行されるデータフローおよび本開示によって可能にされる視覚化の可能性について、ここで引き続き図１の医療システム３２を参照しつつ、図２ないし図７を参照して詳細に述べる。
【００５３】
図２を参照するに、画像処理システム１０は、断層撮影撮像データを受領するよう構成されたデータ受領モジュール１００を含む。該撮像データは撮像機械３６によって取得される。断層撮影撮像データは、二相撮像手順のそれぞれの相〔フェーズ〕を含む撮像データの第一および第二の体積を含んでいてもよい。あるいはまた、画像処理システム１０は、二相手順なしで動作し、その場合は、撮像データの単一の体積がデータ受領モジュール１００によって受領されることができる。撮像データは、関心領域（たとえば肝臓またはその一部を含む）、少なくとも一つの目標病変部、脈管網においてインシトゥであり目標病変部に隣接するTACEデバイス１６の遠位端をカバーする撮像データを含む。脈管網が他の組織から容易にコントラストされることができるよう、撮像データは造影される。撮像データは撮像データのボクセル（三次元で配列されるデータ点）で構成され、各ボクセルは少なくとも、通例ハウンズフィールド単位（HU）で測定される、X線放射減衰の強度を表わす値を含む。
【００５４】
画像処理システム１０は、第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４を含む。第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４は既知の画像処理技法を実行して、表示ユニット２４による表示のために、撮像データの三次元体積から二次元投影をレンダリングする。レンダリング技法は、撮像データの三次元体積の投影を提供するので、三次元体積が構築される感覚が表示ユニット２４上で与えられる。
【００５５】
第一のレンダリング・モジュール１０２は、第二のレンダリング・モジュール１０４より低い詳細度のレンダラーである。すなわち、第一のレンダリング・モジュール１０２は、第二のレンダリング・モジュール１０４より、低い詳細度のボクセル伝達関数をもつ。具体的には、第一のレンダリング・モジュール１０２は撮像データをサンプリングし、そのような撮像データを、第二のレンダリング・モジュール１０４より低いレベルの空間解像度でレンダリングする。たとえば、同じ組織体積について、第一のレンダリング・モジュール１０２は348^3の低解像度で動作してもよく、第二のレンダリング・モジュールは512^3の高解像度で動作してもよい。撮像機械３６によって得られる撮像データは、第二のレンダリング・モジュール１０４の前記より高い解像度であってもよく、あるいは第一のレンダリング・モジュール１０２によって、より低い解像度においてサンプリングされてもよい。あるいはまた、撮像データは何らかのサンプリング・モジュールを通じて提供されてもよく、その撮像データがデータ受領モジュールによって種々の空間解像度（高いおよび低い）で受領され、それらが異なるレンダリング・モジュール１０２、１０４によって使用されて、異なる空間解像度で撮像データをレンダリングする。
【００５６】
第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４は異なる空間解像度をもち、さらに、異なるレンダリング方法、コントラスト／輝度伝達関数、色スキームおよび／またはホワイトスペース・スピード最適化方法を有していてもよい。第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４は、コントラスト／輝度、レンダリング・オプション（勾配、最大輝度投影、体積レンダリングおよび／または事前積分（pre  integrated）体積呈示など）を含むレンダリング設定の視覚側面の独立した制御、たとえばユーザー制御を許容してもよい。ユーザーは、第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４の少なくとも一方の少なくとも一つの視覚側面を制御することができてもよい。該視覚側面は、コントラスト／輝度レベルおよびレンダリング方法から選択され、該レンダリング方法は、最大輝度投影、体積レンダリングおよび事前積分体積呈示のうちの少なくとも一つを含む。ユーザーは、第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４のレンダリング設定を、後述するようなユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じて制御してもよい。
【００５７】
第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４は、フレームバッファ（図示せず）を利用することによって、表示生成モジュール４０を通じて前記組み合わされた体積呈示を構築するよう構成される。組み合わされた体積呈示は、より高い解像度で第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされる投影をなす高詳細度領域と、より低い解像度で第一のレンダリング・モジュール１０２によってレンダリングされる投影をなす低詳細度領域とをもつ。より高い詳細度およびより低い詳細度の投影は、下記でさらに詳細に述べるように、少なくとも一つの仮想注入点に基づいて区画される。
【００５８】
ある実施形態では、二相撮像データが利用される。すなわち、造影剤注入後の早い相において、撮像機械３６によって関心領域について、撮像データの動脈相が取得され、関心領域の遅延された相において関心領域について撮像データの遅延された（実質向上（parenchymal  enhancement））相が取得される。体積測定データの早期相および遅延相は、撮像機械３６によって、時間間隔を空けたスキャン動作によって取得され、遅延されたスキャンは早期相のスキャンの完了後、少なくとも5または10分後に実行される。そのような実施形態では、第一のレンダリング・モジュール１０２は早期相の撮像データ、すなわち動脈相撮像データをレンダリングするよう構成される。さらに、画像処理システム１０は、（たとえば呼吸の結果としての）患者／器官の動きを補償するために撮像データの遅延相体積を撮像データの動脈相体積に位置合わせする（歪める）よう構成された二相位置合わせモジュール１２０を有する。画像処理システム１０は、撮像データの早期相体積の実質向上を、二相位置合わせモジュール１２０によって位置合わせされた撮像データの遅延相体積を用いて実行して、撮像データの向上された体積を生成するよう構成された体積向上モジュール１２２をも有する。すなわち、動脈相体積が、遅延相体積からの遅延相の軟組織（腫瘍性ブラッシュ）向上特徴を用いて拡張または向上される。第二のレンダリング・モジュール１０４は、撮像データの向上された体積をレンダリングするよう構成される。
【００５９】
しかしながら、第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４が撮像データの同じ体積に対して作用する、それほど複雑でない実施形態が構想される。そのような実施形態では、二相位置合わせおよび体積向上モジュール１２０、１２２は設けられる必要がない。
【００６０】
画像処理システム１０は、二連レンダリング組み合わせモジュール１２４を有する。二連レンダリング組み合わせモジュール１２４は、第一および第二のレンダリング・モジュール１０２、１０４による撮像データの体積のレンダリングの順序を制御するよう構成される。具体的には、二連レンダリング組み合わせモジュール１２４は、第一のレンダリング・モジュール１０２および第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされる重なり合うエリア（ピクセル）を決定するよう構成される。二連レンダリング組み合わせモジュールは、まず第一のレンダリング・モジュール１０２がレンダリングし、第二のレンダリング・モジュールがそれに続くが、すべての重複エリア（ピクセル）についてはレンダリング順序が逆転されるよう、レンダリング順序を制御するよう構成される。高い詳細度と低い詳細度のレンダリングが組み合わされるときに通常のレンダリング順序では問題が生じることがあることが見出された。体積は通常、いわゆる画家のアルゴリズムによって、（観察方向に関して）背後から手前へという順序でレンダリングされ、構築される。画家のアルゴリズムでは、最初にレンダリングされた体積が、黒の背景に対してブレンドされる。一部が第二の体積と重なり合う第一の体積のボクセルについては、黒い点が現われることがある。本開示によって提案される解決策は、これらの問題ボクセルを二次元ステンシル・バッファにおいてマークしておいて、それらの重なり合う位置についてはレンダリング順序を反転させることである。ステンシル論理動作は、Direct3DまたはOpenGLのようなグラフィック・ライブラリにおいて利用可能である。
【００６１】
より詳細には、必要なところでレンダリング順序を逆にするために、下記の段階が、二連レンダリング組み合わせモジュール１２４内のステンシル処理制御によって実装されることができる。V10が第一のレンダリング・モジュール１０２によってレンダリングされる撮像データの体積であり、V12が第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされる撮像データの体積であるとする。まず、V10をレンダリングし、次いで、V12をレンダリングしている間にステンシル制御をセットアップする。バッファ奥行きに基づいて重なり合うピクセルを判別するためである。重なり合うピクセルを示すステンシルを使って、重なりがあるところでは、まずV12をレンダリングし、次いでV10をレンダリングすることによって、レンダリング順序が逆にされる。
【００６２】
画像処理システム１０は、多様なユーザー制御および選択を許容するユーザー・インターフェース・モジュール１０８を有する。ユーザー・インターフェース・モジュール１０８は、タッチスクリーン・デバイスのような入力ユニット（図示せず）からユーザー入力を受領する。これは、表示ユニット２４、マウス、キーボード、ビデオ捕捉されるジェスチャー・コントロールなどを含むことができる。例示的なユーザー入力は、少なくとも一つの仮想注入点の選択であることができる。仮想注入点は、画像処理システム１０によって、第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされるべき領域および第一のレンダリング・モジュール１０２によってレンダリングされるべき領域を決定するために使用される。前記少なくとも一つの仮想注入点の選択は、関心領域の表示されている体積呈示においてカーソルを位置決めすることによって、具体的には、栄養供給血管内の点を選択することによって、なされてもよい。あるいはまた、仮想注入点はプロセッサにより選択されてもよい。すなわち、たとえば下記でより詳細に記載される自動仮想注入点決定モジュール１１８を通じて自動的に選択されてもよい。ユーザー・インターフェース・モジュール１０８は、少なくとも一つの目標病変部のユーザー選択をも許容してもよい。これはたとえば、表示ユニット２４上に呈示された撮像データの一連の二次元スライスにおいてエリアをマークすることによる。
【００６３】
画像処理システム１０は、注入シミュレーション・モジュール１１０を有する。注入シミュレーション・モジュール１１０は、前記少なくとも一つの仮想注入点からの注入、特に前記少なくとも一つの仮想注入点からの注入物質の灌流をシミュレートする。シミュレートされた注入に基づいて、前記少なくとも一つの仮想注入点からの下流の領域がモデル化されることができる。下流の領域は、前記より高い詳細レベルでレンダリングされるべき領域および前記より低い詳細レベルでレンダリングされるべき領域を区画するために使われる。
【００６４】
ある実施形態では、注入シミュレーション・モジュール１１０は、前記少なくとも一つの予見的な（prospective）仮想注入点を与えられて、組織、たとえば肝臓の関心領域における遠位の血管支配領域を近似する仮想実質灌流（virtual  parenchymal  perfusion）（VP）アルゴリズムを実装するよう構成される。このアルゴリズムは、データ受領モジュール１００によって受領される撮像データを、予測データ（predictive  data）として使う。具体的には、シミュレーション・アルゴリズムによって使用される撮像データは、三次元動脈円錐ビーム計算機断層撮影（CBCT）スキャンから導出される。ある実施形態では、シミュレーション・モジュール１１０は、ユーザー選択されうる諸仮想注入点（位置）から計算された血管駆動の測地距離マップから、血管支配領域を抽出する。測地ポテンシャル・マップは、仮想灌流アルゴリズムによって計算される各ボクセルについての距離値を与える。仮想灌流アルゴリズムは、コントラスト注入された、すなわち高強度ボクセルについて、小さな距離に向けてバイアスをかけるポテンシャル項を含み、測地線に関して参照点に近いボクセルほど距離値を下げる傾向がある。血管駆動の測地ポテンシャル・アルゴリズムがここで詳細に記載されているが、他の注入シミュレーション・アルゴリズムが使用されて、少なくとも一つの仮想注入点に対して遠位（下流）の少なくとも一つの支配領域または領域を抽出することもでき、それから、組み合わされた体積呈示の高詳細度の部分と低詳細度の部分の間の分割が決定されることができる。
【００６５】
測地距離マップを計算する前記アルゴリズムは、参照位置と、最も近い血管との間の接続をエンコードする。参照位置は、通例、追跡システム３５によって決定されるカテーテル上の位置、たとえばカテーテルの遠位端として取られる。使用される参照位置は、コントラスト取得の間のTACEデバイス１６のカテーテル上のどこかであってもよい。正確なカテーテル先端位置は重要ではなく、コントラスト取得体積において顕著に可視であるカテーテル上にありさえすればよい。よって、カテーテルの遠位端としての参照位置の記述は、単に例示的な実施形態である。参照位置は、ある代替的な実施形態では、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じてユーザー選択されてもよい。血管支配領域は、測地距離マップによって定義される測地メトリックの意味で、予見的な注入点に対して遠位のエリアに対応する。そのようなシミュレーション手法は、明示的な血管セグメンテーション・アルゴリズムに比べて、処理効率がよい。
【００６６】
ある実施形態では、シミュレーション・モジュール１１０は、通例はコントラスト撮像データから決定可能なカテーテルの遠位端に対応する、参照カテーテル点rを決定するよう構成される。シミュレーション・モジュール１１０は、撮像データおよびカテーテルの遠位端における参照位置を使って、測地距離マップを計算するよう構成される。シミュレーション・モジュール１１０は、測地距離マップおよび少なくとも一つの仮想注入点を使って、少なくとも一つの血管支配領域を抽出するよう構成される。参照位置rを決定し、測地距離マップを計算し、血管支配領域を抽出する段階はさらに後述する。処理モジュール１０６は、第二のレンダリング・モジュール１０４および第一のレンダリング・モジュール１０２を制御して、抽出された少なくとも一つの血管支配領域に基づいて、二つの詳細レベルの体積呈示をレンダリングするよう構成される。
【００６７】
点rは、参照位置、すなわちその後の計算において考慮される最も近位の注入点のはたらきをする。
【００６８】
血管駆動の測地（geodesic）距離マップは、血管をたどってカテーテル点rから撮像データにおける任意の位置までの距離をエンコードする。血管に沿ったまたは血管に近い点は低い測地距離値を与えられ、一方、血管外のエリアは大きな測地距離になる。そのような測地定式化は、流体シミュレーションに対する粗い近似と見ることができる。
【００６９】
rから任意の位置xまでの測地距離Dr(x)は、最小経路手法[6]に従って計算される：
【数１】
2019534732.tif 000003
ここで、C(s)は、rからxまでのあらゆる可能な曲線Cr→xの集合における弧長sの曲線であり、P(.)はポテンシャル（potential）項である。このように、測地距離は、rをxにつなぐ最小累積ポテンシャルとして得られる。
【００７０】
ポテンシャルは、コントラスト注入された血管のような撮像データの高強度エリアを優遇するよう設計される。例示的なポテンシャル関数は次のようなものである：
【数２】
2019534732.tif 000004
これは、ヒューリスティックに規格化された画像強度
【数３】
2019534732.tif 000005
に適用されるシグモイド形関数に対応する。平均Mおよび偏差Dは、高強度のコントラスト注入された血管が正の値を得るよう、造影された実質組織の典型的な擬似ハウンズフィールド値のまわりの軟閾値としてシグモイドをスケーリングするために、経験的に設定される。
【００７１】
血管支配領域を抽出するために、三次元撮像データ内で血管駆動の接続性をエンコードする測地マップが使われる。任意の位置xについて、カテーテル点rまで最小の測地経路をたどって戻ることができる。同様に、ユーザーによって提供されうる仮想注入点iに対して遠位の血管支配領域（vascular  territory）T(i)を定義することが可能である：
【数４】
2019534732.tif 000006
ここで、
【数５】
2019534732.tif 000007
はカテーテルrからxまでの最小距離である。この計算は、二つ以上の仮想注入点iについて実行されて、複合血管支配領域を定義することができる。
【００７２】
事前計算された測地マップを与えられると、任意の血管支配領域の抽出は、効率的に実行でき、それにより予見的な注入点の迅速な対話的な探査を許容する。
【００７３】
シミュレーション・モジュール１１０は、撮像データのボクセルのどれが提案された少なくとも一つの仮想注入点によって到達されるか、およびこれらのボクセルのうちのどの部分集合が向上されたコントラスト情報を含むかを記述するラベルをもつマッピング体積を出力するよう構成される。向上されたコントラスト強度値をもつボクセルのラベル付けされた部分集合は、前記組み合わされた体積呈示が、前記少なくとも一つの仮想注入点から病変部まで注入物質を搬送する脈管構造をハイライトすることを許容する。実質組織における仮想灌流浸透の全体的なエリアは、前記組み合わされた呈示のうち第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされる部分を決定するために利用されることができる。すなわち、処理モジュール１０６は、注入シミュレーション・モジュール１１０によって決定された抽出された仮想的に注入される支配領域が第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされるよう構成される。ある実施形態では、第二のレンダリング・モジュール１０４は、動脈相体積撮像データに、遅延相体積撮像データからの腫瘍性ブラッシュのような第二の相の特徴を加えたものを含む、拡張された体積をレンダリングする。
【００７４】
画像処理システム１０は、撮像データの三次元体積、たとえば動脈相体積を、トレーニングされたオブジェクト・モデルに基づいて、骨（胸郭）ボクセルおよび可能性としてはまた器官（肝臓、腎臓）ラベルにセグメンテーションするよう構成されているセグメンテーション・モジュール１１２を有する。出力はマッピング体積において維持され、各ボクセルについて、セグメンテーション型を記述するラベルが記憶される。セグメンテーション・モジュール１１２は、セグメンテーションされたボクセル・ラベルのマッピングを決定し、これはまた、関心領域を決定することもできる。関心領域は、他の処理モジュール、たとえば二相位置合わせモジュール１２０および体積向上モジュール１２２のために境界を決定してもよい。
【００７５】
画像処理システム１０は、本稿に記載される組み合わされた体積呈示においてグラフィック・ハイライトを含めるよう構成されているグラフィック・モジュール１２６を有する。たとえば、次のグラフィック・ハイライトのうちの任意のものが追加されうる：病変領域、病変境界、カテーテル参照点（たとえばカテーテル遠位端）、少なくとも一つの仮想注入点、カテーテル遠位端から仮想注入点までの注入部材経路、カテーテル遠位端から種々の仮想注入点までの異なる注入部材経路、注入される領域、少なくとも一つの仮想注入点からの注入流体灌流、種々の注入点からの注入灌流についての異なるハイライト、病変部への供給血管、決定された注入される領域への近傍領域内の血管など。複数のグラフィック・ハイライトが含まれるところでは、異なる色付けなどにより、それらのハイライトは視覚的に弁別的な仕方で呈示されうる。
【００７６】
本稿に開示される組み合わされた詳細度の体積レンダリングは、処理効率のよい仕方で候補注入部位における注入の効果の向上した可視性を許容する。さらに、本開示は、下記でさらに述べるいくつかの呈示制御特徴を提供する。
【００７７】
ユーザー・インターフェース・モジュール１０８は、体積呈示において血管内の位置を選択することによって、少なくとも一つの注入点が対話的に挿入および／または操作されることを許容する。仮想注入点が挿入される前の体積呈示は、ユーザーのために血管の、明瞭かつたどるのが容易な呈示を提供するために、第一のレンダリング・モジュール１０２によって、より低い詳細レベルで構築されてもよい。その後、仮想注入点からの注入される体積エリアが、該注入される体積エリア内の血管に加えて、シミュレーション・モジュール１１０によって計算される。注入される体積エリアに基づいて、撮像データをサンプリング（または再サンプリング）することによって、組み合わされた呈示がレンダリングされる。注入される体積エリアは、仮想注入点から遠位の解剖学的特徴を、より高い詳細レベルで明瞭に視覚化するために、第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされる。提案される解決策では、注入される軌跡上の血管および実質（parenchyma）エリアのみが再サンプリングされ、詳細に示される。
【００７８】
画像処理システム１０は、撮像データに関連するセグメンテーションされた病変情報およびカテーテル位置（たとえば遠位端）に基づいて、病変への供給血管を決定するよう構成された自動供給血管決定モジュール１１４を有する。病変位置は、セグメンテーション・モジュール１１２を通じたまたは自動化されたセグメンテーション・プロセスから、あるいはユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じたユーザーによって同定された病変情報を通じて得られてもよい。具体的には、ユーザーが、撮像データの一連のスライスの呈示のそれぞれにおいて少なくとも一つの病変の境界を選択してもよい。カテーテル位置情報は、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じたユーザー入力に基づいていてもよく、あるいはコントラスト撮像データに基づいて決定された自動カテーテル位置情報を通じてであってもよい。自動供給血管決定モジュール１１４は、病変からカテーテルへのすべての供給血管を見出すために、（当技術分野で知られている）経路発見アルゴリズムを実装してもよい。具体的には、経路発見アルゴリズムは、候補供給血管の病変輪郭との交差を判別することを演算してもよい。それらの交差に基づいて、カテーテル位置への接続性ネットワークが計算され、ベクトル化される。判別された供給血管は、グラフィック・モジュール１２６を通じて、組み合わされた呈示においてグラフィック的にハイライトされてもよい。
【００７９】
画像処理システム１０は、カテーテル遠位端から仮想注入点への経路を決定するよう構成された注入部材経路決定モジュール１２８を有する。複数の仮想注入点について複数の経路が決定されてもよい。注入部材経路決定モジュール１２８は、仮想注入点位置についての情報を使う。該情報は、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じてユーザー決定されてもよく、あるいは自動仮想注入点決定モジュール１１８（後述）を通じて自動的に決定されてもよい。注入部材経路決定モジュール１２８は、カテーテル位置から仮想注入点へのそれぞれの経路を決定するために、たとえば上記のような経路発見アルゴリズムを使う。それぞれの経路は、グラフィック・モジュール１２６を通じて、組み合わされた呈示においてグラフィック的に指示される。注入部材の遠位端を仮想注入点の位置に位置させるために注入部材を位置決めすることにおいてユーザーを案内するためである。
【００８０】
ある実施形態では、注入部材経路決定モジュール１２８は、体積呈示に仮想注入点が加えられるときに、中心線によって表わされるカテーテルから該仮想注入点への経路が計算され、グラフィック・モジュール１２６を通じて体積呈示においてグラフィック的に示されるよう、構成される。そうするために、次の注入点論理が実装される。加えられた仮想注入点が前の仮想注入点の中心線上であれば、三次元的な中心線表現との交差が、新たな注入点位置として使われる。交差がみつからず、血管木上の点が選択される場合には、第一のレンダリング・モジュール１０２が、レイキャスティング体積交差計算によって探査される。交差がみつからなければ、第二のレンダリング・モジュール１０４が交差について試験される。
【００８１】
画像処理システム１０は、少なくとも一つの仮想注入点を自動的に決定するよう構成された自動仮想注入点決定モジュール１２４を有する。具体的には、ユーザーは、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じて、関心領域内の目的地点（通例、病変内の目的地となる点）を関心領域の体積呈示において選択し、少なくとも一つの仮想注入点を決定するためのコマンドを選択する。自動仮想注入点決定モジュール１２４は、自動供給血管決定モジュール１１４と通信して、ユーザー選択された目的地点からカテーテル位置への少なくとも一つの供給血管経路を計算する。自動仮想注入点決定モジュール１２４は、前記少なくとも一つの供給血管経路のそれぞれに沿って、通例は前記ユーザー選択された目的地点から事前設定された距離（たとえば1.5cm）のところに仮想注入点を挿入するよう構成される。事前設定された距離は、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じてユーザー制御可能であることができる。さらに、任意的に、注入シミュレーション・モジュール１１０および処理モジュール１０６は、自動的に決定された仮想注入点に応答して、二つの詳細レベルでの組み合わされた呈示を生成するよう構成される。ここで、高いほうと低いほうの詳細レベルは、自動的に決定された少なくとも一つの仮想注入点に基づいて指定される。このようにして、少なくとも一つの仮想注入点、そこからのシミュレーション灌流およびカテーテル遠位端から各仮想注入点への少なくとも一つの供給血管経路が、比較的低い処理要件で、目的地点の単一のユーザー選択により自動的に決定されて、組み合わされた二詳細レベルの体積呈示においてグラフィック的にハイライトされることができる。
【００８２】
画像処理システム１０のさらなる可能な特徴が、近傍モジュール１３０の形で図２に示されている。近傍モジュール１３０は、組み合わされた呈示においてきわめて詳細に示されるべきエリアをスケーリング（拡大）するよう構成される。具体的には、注入シミュレーション・モジュール１１０によって実行される注入シミュレーションの結果から、注入されるエリアが導出されることができる。該注入されるエリアに関して近傍エリアが定義されることができる。近傍モジュール１３０は、撮像データを処理して、すべての可能な方向および分枝から到達するすべての注入されない（シミュレーション・モジュール１１０からの出力に基づいて判別可能）コントラストされる情報を、近傍エリアに入れるよう決定するよう構成される。そのようにして決定された近傍エリアにおける血管は、組み合わされた呈示において、より高い詳細度で呈示され、また、注入されるエリアとは異なる色で呈示されてもよい。近傍エリアは、注入されるエリアに対して事前設定されたスカラー値によって（増大／減少）されることができる。
【００８３】
図３は、本稿に記載される二詳細レベルの組み合わされた呈示を生成するためのデータ変換プロセスを示すデータフロー図を示している。いくつかのデータ処理機能P1ないしP8が示されている。これらは下記で詳述され、上述した画像処理システムに関係している。図３は、本稿に記載される方法の第一の実施形態を与える。
【００８４】
図３の例では、造影剤注入後の動脈相に対応する撮像データの第一の体積V1が受領される。動脈相より後の遅延相に対応する撮像データの第二の体積V2も受領される。動脈相および遅延相の撮像データを使うことは好ましいが必須ではない。このことは、二相撮像データを利用しない図４の実施形態（後述）によって示される。撮像データは、データ受領モジュール１００を通じて受領される。撮像データの第一の体積V1は二つの形で受領されることができる：高詳細度（すなわち、より高い空間解像度）Hおよび低詳細度L（すなわち、より低い空間解像度）である。撮像データの第一の体積V1を二つの詳細レベルで受領するために、もとの撮像データを異なる解像度レベルでサンプリングするサンプリング・プロセスが使われることができる。
【００８５】
データ・プロセスP7では、低詳細度の、撮像データの動脈相体積をレンダリングすることによって、第一の体積レンダリングが相対的に低い詳細レベルで実行される。P7のプロセスは、第一のレンダリング・モジュール１０２を通じて実行される。レンダリングされたデータは、下記でさらに述べる呈示制御プロセスP5に出力される。
【００８６】
データ・プロセスP1では、動脈相体積V1が、トレーニングされたオブジェクト・モデルに基づいて、骨性（胸郭）および器官（肝臓、腎臓）情報にセグメンテーションされる。データ・プロセスP1はマッピング体積MPを出力する。ここで、撮像データの各ボクセルについて、セグメンテーション型（器官、骨）を記述するラベルが記憶される。マッピング体積MPは、後述するデータ・プロセスP2、P3およびP6のための関心領域をも定義する。
【００８７】
データ・プロセスP2では、患者／器官の動きを補償するために、低詳細レベルまたは解像度Lの遅延相体積V2が、低詳細レベルLの動脈相体積V1と位置合わせされる（歪められる）。そのような位置合わせプロセスは当技術分野において知られている。たとえば、既知の非剛体的な変形および位置合わせ〔レジストレーション〕プロセスが利用されうる。データ・プロセスP2は、遅延相撮像データの位置合わせされた体積RV2を生成する。P2の位置合わせプロセスは、二相位置合わせモジュール１２０を通じて実行されることができる。
【００８８】
データ・プロセスP3では、高詳細レベルHの撮像データの動脈相体積V1が、遅延相撮像データの位置合わせされた体積RV2からの遅延相軟組織（腫瘍性ブラッシュ）向上特徴を用いて拡張される。データ・プロセスP3は、動脈相撮像データV1と遅延相撮像データV2とを組み合わせる、撮像データの向上された体積V3を生成する。データ向上プロセスP3は、体積向上モジュール１２２を通じて実行されることができる。
【００８９】
データ・プロセスP8では、撮像データの向上された体積V3は、第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされる。レンダリングされたデータは呈示制御プロセスP5に提供される。
【００９０】
データ・プロセスP4では、動脈相体積V1においてカテーテルの参照部分が（手動でまたは自動的に）決定される。参照部分は、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じて入力されることができるが、通例は、画像解析に基づいてカテーテルの遠位端近くで自動的に決定される。よって、ここに記載される諸プロセスは、通例、医療デバイス１６、特にそのカテーテルがインシトゥである介入手順の間に実行される。ただし、特許請求される方法は撮像プロセスに関するものであり、カテーテルを配置することまでは広がらない。カテーテル先端位置がデータ・プロセスP4から出力されて、データ・プロセスP5およびP6において利用される。
【００９１】
データ・プロセスP6は、データ・プロセスP2から受領された関心領域、データ・プロセスP4から受領された参照点r（前述）のようなカテーテル遠位端位置およびデータ・プロセスP3から受領された撮像データの向上された体積V3に基づいて、注入シミュレーションを実行する。さらに、データ・プロセスP6は、後述するデータ・プロセスP5を通じて得られた少なくとも一つの仮想注入位置を利用する。注入シミュレーションは、注入シミュレーション・モジュール１１０を通じて実行されることができる。データ・プロセスP6では、あたかも注入が前記少なくとも一つの仮想注入点のそれぞれを通じてなされたかのようにして、撮像データの向上された体積V3を使って、注入されるエリアがシミュレートされる。ある実施形態では、注入シミュレーション・プロセスP6は、注入シミュレーション・モジュール１１０に関して上述した測地ポテンシャル場マッピングの概念に基づく。データ・プロセスP6は、体積V3のどのボクセルが提案された少なくとも一つの仮想注入によって到達され、これらのボクセルのどの部分集合がコントラスト情報を含む（すなわち、これらのボクセルのうちのどれが血管に対応するか）かを記述するラベルをもつ、注釈付けされたマッピング体積AMVを出力する。注釈付けされたマッピング体積AMVは、第一および第二のレンダリング・プロセスP7およびP8によって受領される。AMVによって、シミュレートされた仮想注入によって到達されるとラベル付けされた少なくとも一つの抽出された支配領域またはエリアが、レンダリング・プロセスP8によって、より高い詳細レベルでレンダリングされ、AMVによって、シミュレートされた仮想注入によって到達されないとラベル付けされた少なくとも一つのエリアが、より低詳細度のレンダリング・プロセスP7によってレンダリングされる。いくつかの実施形態では、注入シミュレーションは、前記少なくとも一つの仮想注入によってレンダリングされる支配領域を抽出してもよく、その領域内のすべてのボクセルが注釈付けされたマッピング体積AMVにおいて、前記仮想注入によって到達されるとラベル付けされてもよい。連続的なエリアを高いほうの詳細レベルで一貫してレンダリングすることを保証するためである。
【００９２】
レンダリング・プロセスP7およびP8において、注釈付けされたマッピング体積AMVの情報に基づいて、対応する体積エリアが、指定されたレンダリング・モジュール１０２、１０４によって、再サンプリングされ、視覚化される。別個のレンダラーまたはレンダリング・モジュール１０２、１０４を通じて実行される二つの別個のレンダリング・プロセスP7およびP8はそれぞれ、独自の空間解像度をもち、任意的には、独自のレンダリング方法、コントラスト／輝度伝達関数、色スキーム、ホワイトスペース・スピード最適化などの少なくとも一つをももつ。これらの特徴はユーザー制御されることができる。組み合わされた体積呈示は、フレームバッファ（図示せず）において、呈示制御プロセスP5を通じた好適な制御を通じて構築されることができる。
【００９３】
処理モジュール１０６を通じて実行される呈示制御プロセスP5では、いくつかの閲覧制御タスクが実行される。レンダリング・プロセスP7およびP8の視覚化設定（たとえば視覚伝達関数設定）を制御するため、ユーザー入力UIがユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じて受領されることができる。さらに、組み合わされた呈示のどのエリアがレンダリング・プロセスP7を通じてレンダリングされ、どのエリアがレンダリング・プロセスP8を通じてレンダリングされるかの制御が、呈示制御プロセスによって、上記のように注釈付けされたマッピング体積AMVを利用することによって、実行される。さらに、二連レンダリング組み合わせモジュール１２４に関して上記したような体積順序制御が、データ・プロセスP5によって実行され、第一および第二のレンダリング・プロセスP7およびP8が制御され、レンダリングされたデータがしかるべく組み合わされる。さらに、カテーテル遠位端（そして可能性としては細長いカテーテル自身も）、仮想注入点、注入部材経路、供給血管経路などのようなグラフィック的な注釈付けが含まれる。さらに、自動供給血管決定モジュール１１４、注入部材経路決定モジュール１２８および自動仮想注入点決定モジュール１１８に関して上述した供給血管の決定、注入部材経路の決定および自動仮想注入点は、データ・プロセスP5によって制御される。
【００９４】
図４は、二相撮像データを利用しない代替的な実施形態についてのデータフロー図を示している。図４は、本稿に記載される方法の第二の実施形態を与える。この場合、図３の位置合わせプロセスP2および体積向上プロセスP4は省略できる。その代わり、撮像データの単一の体積V1が取得されることができ、それが、撮像データについての低詳細レベルでの低詳細度レンダリング・プロセスP7に送られ、高詳細レベルでの高詳細度レンダリング・プロセスP8に送られる。呈示制御プロセスP5を通じて得られる少なくとも一つの仮想注入点に基づいて、注入シミュレーションがプロセスP6を通じて実行されて、前記少なくとも一つの仮想注入点において実行される注入によって到達される少なくとも一つの注入エリアを、高詳細度レンダリング・プロセスP8によってレンダリングされるものと指定する注釈付けされたマッピング体積AMVを生成する。さらに、グラフィック的な注釈が呈示制御プロセスP5によって含められる。二詳細度の組み合わされた呈示において、少なくとも一つの仮想注入点、プロセスP6の注入シミュレーションによって決定された注入されるエリア、カテーテル遠位端から前記少なくとも一つの仮想注入点までの注入部材経路およびカテーテル遠位端をマークするためである。
【００９５】
画像処理システム１０およびデータ・プロセスの諸側面を図１ないし図４に関して記述したところで、図５および図６に関して動作上の相互作用および体積呈示が記述される。
【００９６】
図５は、本開示の画像処理システム１０によって生成される体積呈示３００、３０２、３０８、３１０のシーケンスを示している。
【００９７】
図５（ａ）は、ユーザー対話および仮想注入点選択のための出発点となる呈示のはたらきをする初期体積呈示３００を示している。図５（ａ）の体積呈示３００は、セグメンテーション・モジュール１１２を通じたセグメンテーション・プロセスP1に基づく骨の除去後に、プロセスP7において第一のレンダリング・モジュール１０２によって、撮像データの体積V1に基づいてレンダリングされる。よって、図５（ａ）の体積呈示３００は、比較的低い詳細レベルでレンダリングされ、これは主要な血管構造の明瞭な体積呈示を許容する。二相撮像データが得られる場合には、体積呈示３００は動脈相のものである。さらに、体積呈示において、X線透視撮像データの画像解析を通じてプロセスP4において自動的に決定されたカテーテル参照点３０４がグラフィック的にハイライトされる（一例では色付きのドットとして）。よって、撮像データはインシトゥのカテーテルを用いて得られており、体積呈示３００は、カテーテルから延長可能な注入部材からの塞栓注入を計画するために有用である。
【００９８】
図５（ｂ）では、グラフィック・モジュール１２６を通じて病変３０３がグラフィック的にハイライトされた（一例では明瞭な外側境界をもつ色付きの部分として）体積呈示３０２が示されている。病変は、撮像データV1の二次元の直交する諸スライスの呈示において、病変の外側境界をユーザーがマーク付けすることを通じて識別されたものである。体積呈示３０２はさらに、自動供給血管決定モジュール１１４を通じた自動的な供給血管決定の結果を示すグラフィックを示す。具体的には、すべての入手可能な供給血管を含むカテーテル参照点３０４から病変３０３への経路を示すために、異なる色の線３０５、３０６が含められる。体積呈示３０２は、より低い詳細レベルで第一のレンダリング・モジュール１０２によって生成される。図５（ａ）と同様に、仮想注入点がまだ選択されていないので、体積呈示３０２はまだ二つの詳細レベルを含んではいない。
【００９９】
図５（ｃ）では、本開示のさまざまな実施形態に基づく組み合わされた詳細レベルをもつ体積呈示３０８が示されている。図５（ｂ）における線３０５によって示される供給血管の一つにおいて、一つの仮想注入点３０７が選択される。注入点３０７は図５（ｂ）の呈示３０２においてユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じてユーザー選択される。プロセスP6において、注入シミュレーション・モジュールを通じて仮想注入点３０７からの注入シミュレーションが、撮像データおよびカテーテル遠位端の位置３０４に基づいて実行され、その結果得られる注釈付けされた三次元データ・マッピングAMVは、どのボクセルが、仮想注入点３０７において注入される物質によって到達されるとシミュレートされるかを示す。注釈付けされたマッピングAMV、特にそれから導出される注入されるエリアに基づいて、体積呈示３０８は、プロセスP8において第二のレンダリング・モジュール１０４によってレンダリングされる仮想注入点３０７に対して遠位の高詳細度の注入エリアと、プロセスP7において第一のレンダリング・モジュール１０２によってレンダリングされる仮想注入点３０７に対して近位の低詳細度の非注入エリアとを含む。組み合わされた呈示３０８の低詳細度および高詳細度のエリアは、この呈示において互いとシームレスに統合される。二相撮像データが利用される場合は、高詳細度エリアは、動脈相体積V1が遅延相体積V2からの特徴によって向上された撮像データの向上された体積V3を呈示する。さらに、シミュレーションに基づいて注入によって到達されると見なされるボクセルに基づいて、注入されるエリアは、該注入されるエリアに階調で色付けすることにより、グラフィック的にハイライトされる。
【０１００】
図５（ｂ）に示される自動化された供給血管検出により、図５（ｃ）の注入計画が二つの検出された供給血管のうちの一方のみにおける注入を含むことが明らかになることがありうる。結果として、操作者は、さらなる注入点を計画することができる。注入計画に不十分さがあればそれをわかりやすく明らかにするよう、自動的に検出された供給血管は、仮想注入点が選択される前または選択された後に、示されることができる。
【０１０１】
図５（ｄ）では、やはり高詳細度および低詳細度のエリアをもつ組み合わされた体積呈示３１０が示される。ここでは、ユーザーが第一の仮想注入点３０７を選択している。さらに、操作者が供給血管の一方が見逃されていることを認識できるよう、第二の供給血管が３０６においてグラフィック的にハイライトされている。結果として、第二の仮想注入点が、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じて第二の供給血管３０６内に配置されることができる。注入シミュレーション・プロセスが再実行されることができ、それにより第一の仮想注入点３０７および新たな第二の仮想注入点の両方からの注入シミュレーションが実行されて、撮像データの体積（単数または複数）の修正された注釈付けされたマッピングAMVを決定する。追加的な第二の仮想注入点に基づく図５（ｄ）に比べて拡大された注入エリアを含むさらなる組み合わされた体積呈示が生成されることができる。これは、前記より高い詳細レベルでレンダリングされ、シミュレーションに基づいてそれらの仮想注入点からの注入によって到達される注入されるエリアを示すためにグラフィック的なハイライト（たとえば色階調付け）を含む。新たな組み合わされた体積呈示は追加的なグラフィック特徴を示すことができる。カテーテル遠位端３０４から仮想注入点３０７への注入部材経路３１１が、注入部材案内の目的のために異なる色付けされた線によって示される。さらに、提案される注入によるカバー範囲の広がりが視覚化されることを許容するために、病変３０３の外側輪郭が、グラフィック的にハイライトされることができる。図５（ｃ）および図５（ｄ）の組み合わされた呈示３０８、３１０は、供給血管を含む注入される血管および接続された病変が、より高い詳細度、より低いコントラストの情報のために最適化された体積レンダリング解決策によって視覚化されることを許容する。血管および血管の間の接続エリアを高い詳細度で視覚化するために、注入シミュレーションからのマッピング出力が処理されて、注入されるエリアの全体を含む一貫した血管支配領域を導出することができ、それが次いで高い詳細レベルで表示される。こうして、明瞭な視覚化および効率的な処理を保証するために、注入される血管および注入される支配領域における実質エリアが高い詳細度で示され、呈示の残りの部分は、より低い詳細度で示される。
【０１０２】
仮想注入点を近位位置からより遠位の位置に、また逆方向に動かすことによって、注入される血管に対する効果および結果としての腫瘍および供給血管塞栓がオンザフライで評価され、病変カバレッジと選択性の好適なバランスを取る最適な注入位置を計画することができる。さらに、全影響エリアおよび注入される血管を含む注入結果が、組み合わされた体積呈示において、また望むなら付随する直交する諸スライスにおいて、示されることができる。
【０１０３】
注意深く検査されなければ、時として、予期されなかった、より近位の分枝からくる重要な供給血管が見逃されることがある。図５（ａ）および５（ｂ）では、呈示向上を示す組み合わされた呈示４００、４０２は、より高い詳細度の注入されるエリアだけでなく、近傍モジュール１３０によって決定される近傍エリアをも示している。図６（ａ）では、呈示４００は、仮想注入点４０８に対して遠位の注入されるエリアを、仮想注入点４０８より近位のエリアより高い詳細レベルで、視覚化の容易のために色付けして、示している。さらに、カテーテル遠位端４０６から仮想注入点への注入部材経路４０７をハイライトするために、グラフィックが含められる。カテーテル遠位端４０６および仮想注入点４０８も、グラフィック・モジュール１２６を通じてグラフィック的に示される。注入されるエリアは、注入点４０８からの想定される注入に基づく注入シミュレーション・プロセスP6（これは通例、シミュレートされた注入される三次元体積を与える）からの出力に基づいて決定される。作動されるとき、近傍エリア・モジュール１３０は、注入されるエリアまたは体積に基づいて、近傍エリアまたは体積を（たとえば注入される面積または体積のスカラーによる面積または体積拡大を通じて）決定し、近傍エリアまたは体積における造影された撮像データからすべての供給血管および血管を決定するよう構成される。近傍エリアにおける供給血管および血管は、造影された撮像データに対して経路発見処理を使って決定されることができる。近傍エリアにおける供給血管および血管は、グラフィック的にハイライトされることができる。これはたとえば、注入されるエリアにおけるグラフィック的なハイライトとは異なる色による。近傍エリアは、より高い詳細レベルで呈示されることもできる。このように、図６（ｂ）は、近傍モジュール１３０によって実行される近傍血管決定に基づいて、注入されるエリアの近傍におけるグラフィック的にハイライトされた血管４１０をさらに示している。この機能は、成功裏の塞栓手順のために操作者が有意な血管を見逃すことを避けることを支援する。
【０１０４】
図７では、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じてユーザー選択された第一および第二の仮想注入点４２０、４２２がグラフィック的に示されている組み合わされた呈示４０４が示されている。さらに、カテーテル遠位端４２８がグラフィック的に示されている。ここで、カテーテル遠位端４２８は（たとえば）画像解析から決定される。注入部材経路４２４、４２６が、注入部材経路決定モジュール１２８を通じて撮像データの経路論理処理を使って決定されており、カテーテル遠位端４２８からそれぞれの仮想注入点４２０、４２２まで延在する。仮想注入点４２０、４２２の下流の注入されるエリアはグラフィック的にハイライトされ、相対的に高い詳細度でレンダリングされる。注入されるエリアは、注入シミュレーション・モジュール１１０を通じて実行される注入シミュレーションから導出される。この場合、注入されるエリアは、図５および図６とは異なる体積レンダリング選好を使ってレンダリングされる。第二のレンダリング・モジュール１０４はいまだ、第一のレンダリング・モジュール１０２より高い詳細度で動作しているものの、注入されるエリアにおける血管がさらに明瞭に視覚化されることを許容するよう、伝達関数（transfer  function）（空間解像度および／またはコントラスト設定など）が適応されている。第一のレンダリング・モジュールの視覚化設定のそのような適応は、ユーザー・インターフェース・モジュール１０８を通じてユーザー選択可能であってもよい。
【０１０５】
一つの可能性では、図７の組み合わされた体積呈示は、単に可視の腫瘍内の目的地点をクリックするまたは他の仕方で選択することによって、自動的に決定されうる。すなわち、通例（血管豊富な）腫瘍領域のコアは（図５（ａ）に示されるような）初期の呈示では部分的に可視であるが、接近軌跡を割り出すことは難しいのが通例である。そのような呈示から、ユーザーによって目的地点が選択されることができる。あるいはまた、目的地点は、直交スライス呈示において指示されることができる。選択された目的地点または位置を与えられれば、カテーテル遠位端に対する腫瘍内の選択された目的地点への接近経路（供給血管）が、自動供給血管決定モジュール１１４を通じて計算される。自動仮想注入点決定モジュール１１８を通じて、各供給血管に沿って、目的地点から制御可能な（事前設定された）距離（たとえば1.5cm）のところに、仮想注入点が配置される。仮想注入点について、注入シミュレーションが自動的に実行されることができる。結果として、図５（ａ）における腫瘍コア上の目的地目標の単一の選択により、図７に示されるグラフィックおよび視覚化向上が得られる。具体的には、注入されるエリアが、より高い詳細度で視覚化され、色付けされ／他の仕方でグラフィック的にハイライトされて、シミュレートされた注入を示し、仮想注入点４２０、４２２が決定され、グラフィック的に挿入されることができ、注入部材経路４２４、４２６が決定され、グラフィック的に挿入されることができる。
【０１０６】
本発明のもう一つの例示的実施形態では、適切な処理システム上で上記の実施形態の一つに基づく方法の方法段階を実行するよう適応されていることを特徴とするコンピュータ・プログラムまたはコンピュータ・プログラム要素が提供される。
【０１０７】
よって、コンピュータ・プログラム要素は、コンピュータ・ユニット上に記憶されてもよく、該コンピュータ・ユニットも本発明の実施形態の一部であってもよい。このコンピューティング・ユニットは、上記の方法の段階を実行するまたは該実行を誘起するよう適応されてもよい。さらに、上記の装置のコンポーネントを動作させるよう適応されてもよい。本コンピューティング・ユニットは、自動的に動作するおよび／またはユーザーの命令を実行するよう適応されることができる。データ・プロセッサの作業メモリにコンピュータ・プログラムがロードされてもよい。よって、該データ・プロセッサは、本発明の方法を実行するよう備えられてもよい。
【０１０８】
本発明のこの例示的実施形態は、最初から本発明を使うコンピュータ・プログラムおよび更新により既存のプログラムを本発明を使うプログラムに変えるコンピュータ・プログラムの両方をカバーする。
【０１０９】
さらに、コンピュータ・プログラム要素は、上記の方法の例示的実施形態の手順を充足するために必要な段階すべてを提供することができてもよい。
【０１１０】
本発明のさらなる例示的実施形態によれば、コンピュータ可読媒体、たとえばCD-ROMが提示される、該コンピュータ可読媒体には上記のコンピュータ・プログラム要素が記憶されている。
【０１１１】
コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまたは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体または半導体媒体のような好適な媒体上で記憶および／または頒布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムを介してなど、他の形で頒布されてもよい。
【０１１２】
しかしながら、コンピュータ・プログラムはワールド・ワイド・ウェブのようなネットワーク上で呈示されてもよく、そのようなネットワークからデータ・プロセッサの作業メモリにダウンロードされることができる。本発明のさらなる例示的実施形態によれば、本発明の先述した実施形態の一つに基づく方法を実行するよう構成されているコンピュータ・プログラム要素をダウンロードのために利用可能にするための媒体が提供される。
【０１１３】
本発明の実施形態は種々の主題を参照して記述されていることを注意しておくべきである。特に、いくつかの実施形態は方法型の請求項を参照して記述され、他の実施形態は装置型の請求項を参照して記述される。しかしながら、当業者は、上記および下記の記述から、特に断わりのない限り、ある型の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴の間の他の任意の組み合わせも本願で開示されていると考えられることを理解するであろう。しかしながら、特徴の単なる寄せ集め以上の相乗効果を提供するすべての特徴が組み合わされることができる。
【０１１４】
以上の詳細な説明においては少なくとも一つの例示的実施形態が呈示されているが、膨大な数の変形が存在することを理解しておくべきである。上記の例示的実施形態（単数または複数）は単に例であり、いかなる仕方であれ本開示の範囲、適用可能性または構成を限定することは意図されていない。むしろ、上記の詳細な説明は、上記の例示的実施形態を実装するための便利なロードマップを当業者に提供するであろう。付属の請求項およびその法的等価物に記載される本開示の範囲から外れることなく、要素の機能および構成においてさまざまな変更ができることを理解しておくべきである。
【０１１５】
請求項において、「有する／含む」の語は他の要素やステップを排除するものではない。単数表現は複数を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットが請求項において記載されているいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項において記載されているというだけの事実が、これらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。請求項に参照符号があったとしても、範囲を限定するものと解釈するべきではない。
【図１】
2019534732.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
2019534732.tif 000012
【図５（ｂ）】
2019534732.tif 000013
【図５（ｃ）】
2019534732.tif 000014
【図５（ｄ）】
2019534732.tif 000015
【図６（ａ）】
2019534732.tif 000016
【図６（ｂ）】
2019534732.tif 000017
【図７】
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【国際調査報告】
2019534732.tif 000019
2019534732.tif 000020