【手続補正書】
【提出日】平成27年1月5日(2015.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冠動脈カルシウムのスコアリング方法であって、
心臓の画像を取得することと、
前記画像内の前記心臓の解剖学的特徴とモデル画像の解剖学的特徴とをアライメントすることと、
複数の冠動脈のうちの１つの中にプラークが存在する場合、前記心臓の前記画像上で、前記複数の冠動脈のうちの前記１つの中の前記プラークにラベリングすることと、
前記複数の冠動脈の各々にスコアリングして、カルシウム化領域の大きさに基づいて各冠動脈についての個別の冠動脈カルシウムスコアを決定し、各プラークについてのＸ線減衰値に基づく重み付け係数を用いて各冠動脈についての前記個別の冠動脈カルシウムスコアを修正し、各冠動脈の前記修正された個別の冠動脈カルシウムスコアを積算することにより前記心臓についての総合冠動脈カルシウムスコアを決定することと、
前記個別の冠動脈カルシウムスコア及び前記総合冠動脈カルシウムスコアを表示することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記心臓の画像及び前記モデル画像は３次元体積画像である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像上のランドマークを識別することにより解剖学的特徴を位置合わせすることを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記画像上のランドマークを前記モデル画像上のランドマークと位置合わせすることを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
マッチしたランドマーク間のアライメントパラメータを決定することを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記モデル画像上の解剖学的特徴と最もよくマッチする前記画像上の解剖学的特徴を見つけることを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
マッチした解剖学的特徴間のアライメントパラメータを推定することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
冠動脈カルシウムのスコアリングのためのシステムであって、
心臓の画像を取得する入力部と、
前記画像内の前記心臓の解剖学的特徴とモデル画像の解剖学的特徴とをマッチさせるアライメント部と、
複数の冠動脈のうちの１つの中にプラークが存在する場合、前記心臓の前記画像上で、前記複数の冠動脈のうちの前記１つの中の前記プラークにラベリングするラベリング部と、
前記複数の冠動脈の各々にスコアリングして、カルシウム化領域の大きさに基づいて各冠動脈についての個別の冠動脈カルシウムスコアを決定し、各プラークについてのＸ線減衰値に基づく重み付け係数を用いて各冠動脈についての前記個別の冠動脈カルシウムスコアを修正し、各冠動脈の前記修正された個別の冠動脈カルシウムスコアを積算することにより前記心臓についての総合冠動脈カルシウムスコアを決定するスコアリング部と、
前記個別の冠動脈カルシウムスコア及び前記総合冠動脈カルシウムスコアを表示する表示部と、
を備える、システム。
【請求項９】
前記心臓の画像及び前記モデル画像は３次元体積画像である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記アライメント部は、前記心臓の境界を識別する抽出部を更に備える、請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記アライメント部は、連結成分解析を行う連結部を更に備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記アライメント部は、アライメントパラメータを用いて前記画像をモデル画像とアライメントする位置合わせ部を更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
コンピュータで読み取り可能な媒体に具現化された、冠動脈カルシウムのスコアリングのためのコンピュータプログラム製品であって、コンピュータによって実行された場合に、
心臓の画像を取得することと、
前記画像内の前記心臓の解剖学的特徴とモデル画像の解剖学的特徴とをアライメントすることと、
複数の冠動脈のうちの１つの中にプラークが存在する場合、前記心臓の前記画像上で、前記複数の冠動脈のうちの前記１つの中の前記プラークにラベリングすることと、
前記複数の冠動脈の各々にスコアリングして、カルシウム化領域の大きさに基づいて各冠動脈についての個別の冠動脈カルシウムスコアを決定し、各プラークについてのＸ線減衰値に基づく重み付け係数を用いて各冠動脈についての前記個別の冠動脈カルシウムスコアを修正し、各冠動脈の前記修正された個別の冠動脈カルシウムスコアを積算することにより前記心臓についての総合冠動脈カルシウムスコアを決定することと、
前記個別の冠動脈カルシウムスコア及び前記総合冠動脈カルシウムスコアを表示することと、
を含む、方法を行うコンピュータプログラム製品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
例示的な一実施形態では、冠動脈カルシウム（ＣＡＣ）のスコアリング方法は、カルシウムプラークを含む可能性がある心臓の画像を取得することと、画像内の心臓の解剖学的特徴とモデル画像の解剖学的特徴とをアライメントして、心臓のどの領域が各冠動脈の領域に対応するのかについての情報を得ることとを備え、この情報は、後で、どの動脈にプラークが存在する可能性が最も高いのか、及び、その可能性についての情報をラベリングステップに与えるために用いることができる。この方法は、心臓の画像上の各冠動脈上にプラークが存在する場合、心臓の画像上の各冠動脈にプラークをラベリングすることと、各冠動脈についての個別のスコア及び心臓についての総合スコアを決定することと、個別のスコア及び総合スコアを表示することと、を更に含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
その後、３次元ＣＴ画像と３次元モデル画像との間の位置合わせが行われ（ステップＳ１０８）、この処理において、３次元モデル画像の解剖学的特徴を３次元ＣＴ画像上にマッピングできるように、３次元モデル画像が３次元画像とアライメントされる。３次元ＣＴ画像内の冠動脈を適切に識別するためには、３次元モデル画像は３次元ＣＴ画像と正確に重なり合っている必要がある。以下に、この位置合わせについてより詳細に説明する。位置合わせ結果に基づいて、ステップＳ１１０において、識別された冠動脈の１つの中に位置する各カルシウムプラークが特定の冠動脈内にあるか否かについて、より確実に自動的に識別することができる。カルシウムプラークは、そのカルシウムプラークが内部に位置する冠動脈にラベリングされる。関連するプラークをラベリングすることにより、識別された冠動脈内に存在していないプラークは、それがために、関連しないプラークであるため、１つ又は複数の冠動脈についての後続のスコアリング処理についての検討から除外される。これらの関連しないプラークとしては、大動脈カルシウム沈着又は心臓の外の構造体（例えば、骨）が挙げられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
ラフな（大まかな）位置合わせでは、２つの画像間の必要最小限のアライメントを行って３次元ＣＴ画像内の冠動脈のおおよその位置を得る。このラフ位置合わせは、回転、拡大縮小又は変形をしないで、又はこれらをわずかに行うだけで、患者のＣＴ画像内のランドマークの位置と一致するように、モデル画像のランドマークの位置を移動させることによって行うことができる。たとえば、ユーザ入力又はアルゴリズムによって左動脈口の位置が既知である場合、その位置が画像内の実際の左動脈口とアライメントされ、これにより、画像内の他の部分も大まかにアライメントされる。これによって、複雑な位置合わせをしなくとも、４つの冠動脈の各々に対応する領域であるＬＭ、ＬＡＤ、ＬＣＸ及びＲＣＡに、心臓領域を大まかに分割し、カルシウムプラークに冠動脈ラベルを割り当てる際に、合理的な精度を得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
次に、ステップＳ２０６において、冠動脈が抽出される。動脈の完全な画像を識別することは容易ではないため、この抽出は、通常、動脈の断片を識別することによって行われる。この抽出は、検査対象となる画像内の管状の構造体を識別することによって、行うことができる。限定する趣旨ではないが、例えば、参照によりその内容が本願に援用されている米国特許出願公開20110135172号で、例示的な抽出処理が開示されている。前の処理で識別されたランドマークを用いてアライメントパラメータが決定される（ステップＳ２０８）。このアライメントパラメータは、３次元モデル画像を３次元ＣＴ画像にアライメントする一連の角度と移動とを定義する。限定する趣旨ではないが、例えば、初期アライメントは、３次元ＣＴ画像の大動脈を３次元モデル画像内の大動脈とアライメントすることである。この処理の完了後、当業者に理解されている方法で、より具体的なランドマークについてもっと詳細なアライメントを行ってもよい。例えば、剛体位置合わせにおいては、拡大縮小、移動及び回転パラメータを適用することができる。一方、非剛体位置合わせにおいては、各グリッド（又はメッシュ）ポイントに、ずれ（displacement）があってもよく、通常、ポイントのずれは、近隣のポイントと略同じであると仮定される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
位置合わせの後、各カルシウムプラークに、そのプラークがどの冠動脈の中に位置するのかを識別するラベルが割り当てられる。モデル画像との位置合わせの結果、又は、確率マップとの位置合わせ結果を、特定のカルシウムプラークが識別された動脈内に位置するか否かを決定するために用いてもよい。位置合わせ処理により、特定のカルシウムプラークが動脈の線又はエッジに沿って存在し、それゆえに、カルシウム化をスコアリングする際に考慮されるべき血管ベースのカルシウム化である可能性が高いか否かを識別する性能を向上させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
モデル画像は、例えば、アメリカ心臓協会発行、循環（Circulation）78巻(1988年)、1167-1180頁、Ｊ．Ｔ．ドッジ・ジュニア他著、「Intrathoracic Spatial Location of Specified Coronary Segments on the Normal Human Heart」などに基づく点モデルでもよい。改良モデル画像を得ることができる別の方法としては、既存のＣＡＴ区分／ラベリングを用いてモデル画像を増強することである。取得済みの多数の区分け／分類分けされたデータを用いて、既存のＣＡＴ区分／ラベリングデータをモデル画像に追加することも可能である。モデル画像は、点モデル、形状モデル、確率モデル、又は、当業者に理解可能ないかなるモデルであってよい。データが多い方が、分散（variance）が減り、モデル画像の精度を向上させることができるであろう。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
冠動脈の断片を抽出する際（Ｓ２０６）、造影ＣＴ画像内の冠動脈抽出と同程度に完全に区分けする必要はない。位置合わせは、患者の画像内の心臓のどの部分が通常、特定の冠動脈が位置している領域に対応するのか、大まかに識別するのに十分な精度であることが要求されているだけであるから、位置合わせは高精度である必要はない。この意味で、冠動脈の正確な区分けは必要ではなく、大まか若しくは中断して不完全な（discontinued）区分け、又は、区分けがなくても、十分である。例えば、区分けによって妥当な血管候補がほとんど得られないような最悪の場合であっても、アライメントパラメータを初期化（Ｓ２０８）、最もよくマッチした動脈ポイントの位置を見つけ（Ｓ２１０）、アライメントパラメータを推定し（Ｓ２１２）、収束するまで繰り返す（Ｓ２１４）処理で構成される位置合わせの代わりに、１）最初にモデル画像と心臓画像を位置合わせし、２）次にモデル画像内で最も距離が近い動脈を各プラークに割り当てるという方法を行うことも可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
本発明のシステムは上述のステップにしたがって医用画像を受け付け、それを処理するコンピュータ上に実装することができる。本発明のシステムは、コンピュータプログラム製品として具現化することができ、または、ソフトウェア及びハードウェアの組合せによって実現してもよい。図４に示すように、入力部３０６において画像３０２をコンピュータ３０４に入力することができる。次に、アライメント部３０８は、画像内の心臓の解剖学的特徴を、モデル画像の解剖学的特徴と一致させる（マッチさせる）。アライメント部３０８は、抽出部３１０と、連結部３１２と、位置合わせ部３１４とを備えてもよい。抽出部３１０は、心臓の境界を抽出し、骨、肺組織及び他の関連しないプラークを除外する（Ｓ２０６）。連結部３１２では、心臓の内側で閾値処理が行われ、連結成分解析が行われる。次に、位置合わせ部３１４を介して、ＣＴ画像と３次元モデル画像との位置合わせが行われる。ラベリング部３１６では、大動脈プラーク又は心臓の外側の構造体（例えば、骨）のような関連しないプラークを、後続のスコアリング処理の考慮対象から除外することができる。位置合わせ結果によって、冠動脈ラベルを各連結成分に割り当てることも可能になる。次に、閾値処理の結果と位置合わせの結果に基づいてスコアリング部３１８においてスコアリングが行われる。最後に、表示部３２０は、スクリーン３２２上でユーザが選択した他の画像とともに、スコアをユーザに表示するためのグラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）を作成する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
２．カルシウムスコアのダイナミックな更新
他の実施形態では、モデルに基づく手法（アプローチ）を、ダイナミックなカルシウムスコアリングの更新に用いることができる。当初は、完全なスコアリングをすぐに得ることができない場合がある。もし、できない場合、ユーザが画像上で１つのカルシウムプラークを選択して分類したら、直ちにその選択に基づいてダイナミックに特定の血管が存在する位置についての把握内容を変更する。従って、システムは、プラークが選択された時に、ダイナミックに動脈をスコアし直すことができる。例えば、プラークがＬＡＤとしてマークが付けられ次第、血管の合理的な経路たどっていると思われる全ての「下流の」プラークは、ＬＡＤプラークである可能性が高い。この処理において、モデル画像とプラークとの比較が重要な役割を果たすであろう。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
３．コンピュータによる実施形態
図５は、本発明に係る方法の実施形態が実現されるコンピュータ／サーバシステム１５００の実施形態を示すブロック図である。システム１５００は、当業者に知られているように、命令を実行するプロセッサ１５０２とメモリ１５０３とを含むコンピュータ／サーバプラットフォーム１５０１を備える。ここで用いられる「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」という用語は、ディスク又は半導体メモリのような任意の有形の媒体であって、プロセッサ１５０２に実行させるための命令を与えることに関係する有形の媒体を称する。さらに、コンピュータプラットフォーム１５０１は、キーボード、マウス、タッチデバイス又は音声コマンドのような複数の入力装置１５０４から入力を受ける。コンピュータプラットフォーム１５０１は、さらに、コンピュータが実行可能なコードを読み取ることができる、ポータブルハードディスクドライブ、光媒体（ＣＤ又はＤＶＤ）、ディスク媒体又は任意のその他有形の媒体のようなリムーバブルな（着脱可能な）記録装置１５０５に接続されてもよい。コンピュータプラットフォーム１５０１は、さらに、インターネット又は公共若しくはプライベートネットワークから成るその他コンポーネントに接続するネットワーク資源１５０６に接続されてもよい。ネットワーク資源１５０６は、ネットワーク１５０７上のリモート位置から、命令及びデータをコンピュータプラットフォーム１５０１に提供することができる。ネットワーク資源１５０６との接続は、８０２．１１規格、ブルートゥース（登録商標）若しくはセルラープロトコルのようなワイヤレスプロトコルを介してもよいし、又は、ケーブル若しくは光ファイバーのような物理的な伝送媒体を介してもよい。ネットワーク資源１５０６は、コンピュータプラットフォーム１５０１とは別の場所にある、データ及び実行可能な命令を記録する記録装置を含んでもよい。コンピュータは、ディスプレイ１５０８と相互に作用し、ユーザに更なる命令及び入力を要求するとともに、データ及び他の情報をユーザに出力する。従って、ディスプレイ１５０８は、さらに、ユーザとやりとりする入力装置１５０４としても機能する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】冠動脈カルシウムのスコアリング方法、システム及びコンピュータプログラム製品