(57)【要約】【課題】冠動脈の構造の情報から簡便に冠血流予備量比を算出する。【解決手段】冠血流予備量比の算出方法は、冠動脈の断面積のうち、正常部の断面積である正常冠動脈面積と、狭窄部の断面積である病変冠動脈面積と、予め定められた血液粘度、血液比重及び病変長とに基づいて、冠血流予備能を算出する第１の算出手順と、第１の算出手順において算出される冠血流予備能と、予め定められた安静時冠血流速度とに基づいて、狭窄部における冠動脈の圧力損失を算出する第２の算出手順と、第２の算出手順において算出される圧力損失に基づいて、冠血流予備量比を算出する第３の算出手順とを有する。【選択図】図１
2019126672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冠動脈の断面積のうち、正常部の断面積である正常冠動脈面積と、狭窄部の断面積である病変冠動脈面積と、予め定められた血液粘度、血液比重及び病変長とに基づいて、冠血流予備能を算出する第１の算出手順と、
前記第１の算出手順において算出される前記冠血流予備能と、予め定められた安静時冠血流速度とに基づいて、狭窄部における冠動脈の圧力損失を算出する第２の算出手順と、
前記第２の算出手順において算出される前記圧力損失に基づいて、冠血流予備量比を算出する第３の算出手順と、
を有する冠血流予備量比の算出方法。
【請求項２】
前記第１の算出手順において、
予め定められた拡張期定数に基づく拡張期冠血流予備能と、予め定められた収縮期定数に基づく収縮期冠血流予備能とを、前記冠血流予備能としてそれぞれ算出し、
前記第２の算出手順において、
前記拡張期冠血流予備能に基づく拡張期圧力損失と、算出された前記収縮期冠血流予備能に基づく収縮期圧力損失とを、前記圧力損失として算出し、
前記第３の算出手順において、
前記拡張期圧力損失と、前記収縮期圧力損失とに基づいて、前記冠血流予備量比を算出する
請求項１に記載の冠血流予備量比の算出方法。
【請求項３】
前記第２の算出手順において、
予め定められた左冠動脈の血流速度に基づく左冠動脈拡張期圧力損失と、予め定められた右冠動脈の血流速度に基づく右冠動脈拡張期圧力損失とのいずれかが、前記拡張期圧力損失として算出される
請求項２に記載の冠血流予備量比の算出方法。
【請求項４】
前記第１の算出手順において、
次式に基づいて前記冠血流予備能を算出する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冠血流予備量比の算出方法。
１０＋［（１００−１０）／ｃ×ＳＦＲ］＝１００−（Ｆ×Ｖｂ×ＳＦＲ）−［Ｓ×（Ｖｂ×ＳＦＲ）２］
ただし、
Ｆ＝（８πμＬ／Ａｓ）（Ａｎ／Ａｓ）、
Ｓ＝（ρ／２）（（Ａｎ／Ａｓ）−１）２、
ＳＦＲ：冠血流予備能、Ｖｂ：安静時冠動脈血流速度、ｃ：定数、Ａｎ：正常冠動脈面積、Ａｓ：病変冠動脈面積、μ：血液粘度、ρ：血液比重、Ｌ：病変長
【請求項５】
前記第２の算出手順において、
次式に基づいて前記圧力損失を算出する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冠血流予備量比の算出方法。
ΔＰ＝（Ｆ×Ｖｂ×ＳＦＲ）＋［Ｓ×（Ｖｂ×ＳＦＲ）２］
ただし、
Ｆ＝（８πμＬ／Ａｓ）（Ａｎ／Ａｓ）、
Ｓ＝（ρ／２）（（Ａｎ／Ａｓ）−１）２、
ΔＰ：圧力損失、Ｖｂ：安静時冠動脈血流速度、ＳＦＲ：冠血流予備能、Ａｎ：正常冠動脈面積、Ａｓ：病変冠動脈面積、μ：血液粘度、ρ：血液比重、Ｌ：病変長
【請求項６】
冠動脈の断面積のうち、正常部の断面積である正常冠動脈面積と、狭窄部の断面積である病変冠動脈面積と、予め定められた血液粘度、血液比重及び病変長とに基づいて、冠血流予備能を算出する第１の算出部と、
前記第１の算出部が算出する前記冠血流予備能と、予め定められた安静時冠血流速度とに基づいて、狭窄部における冠動脈の圧力損失を算出する第２の算出部と、
前記第２の算出部が算出する前記圧力損失に基づいて、冠血流予備量比を算出する第３の算出部と、
を備える冠血流予備量比の算出装置。
【請求項７】
コンピュータに、
冠動脈の断面積のうち、正常部の断面積である正常冠動脈面積と、狭窄部の断面積である病変冠動脈面積と、予め定められた血液粘度、血液比重及び病変長とに基づいて、冠血流予備能を算出する第１の算出手順と、
前記第１の算出手順において算出される前記冠血流予備能と、予め定められた安静時冠血流速度とに基づいて、狭窄部における冠動脈の圧力損失を算出する第２の算出手順と、
前記第２の算出手順において算出される前記圧力損失に基づいて、冠血流予備量比を算出する第３の算出手順と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冠血流予備量比の算出方法、冠血流予備量比の算出装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各国において虚血性心疾患が増加している。虚血性心疾患の治療には心筋虚血評価が重要である。心筋虚血評価のゴールデンスタンダードとして、冠血流予備量比ＦＦＲが知られている。この冠血流予備量比ＦＦＲの値を利用して、すなわち、冠血流予備量比ＦＦＲが０．７５以下、又は０．８以下の場合にのみ冠動脈治療を施すことにより、労作性狭心症患者の生命予後を改善させることができることが知られている。各国においてこの冠血流予備量比ＦＦＲの値を利用した冠動脈治療が年々高まっている。
【０００３】
冠血流予備量比ＦＦＲは、最大冠充血時（冠動脈の最大血流速度時を指す。）の冠動脈狭窄前後の圧力の比で表せられる。従来、冠血流予備量比ＦＦＲは、侵襲的な冠動脈カテーテル検査により、冠動脈内の圧力を直接測定可能なワイヤーを冠動脈内に挿入することにより計測される。しかしながら、この冠動脈カテーテル検査は侵襲的な検査方法であるため、冠動脈狭窄を有するすべての症例において施行することは容易ではない。また、冠動脈カテーテル検査による冠血流予備量比ＦＦＲ計測によると、薬剤による最大冠充血が得られないため冠血流予備量比ＦＦＲを過小評価することや、カテーテルの冠動脈への楔入により冠血流予備量比ＦＦＲを過小評価することなどにより、正確な冠血流予備量比ＦＦＲが得られないという課題があった。
【０００４】
また、冠動脈ＣＡの構造評価の手法として、従来は冠動脈造影検査が使用されてきた。診断機器の開発進化により、光干渉断層法（Optical Coherence Tomography ；ＯＣＴ、又はOptical Frequency Domain Imaging；ＯＦＤＩ）、血管内超音波検査（intravascular ultrasound；ＩＶＵＳ）、心臓コンピュータ断層撮影（Computed Tomography；ＣＴ）、心臓ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)などが使用されている。心臓ＣＴ及び心臓ＭＲＩでは、侵襲的なカテーテル検査を行うことなく、簡便に冠動脈を評価することが可能である。また、ＩＶＵＳ、ＯＣＴ及びＯＦＤＩでは、冠動脈構造を詳細に評価することが可能である。
【０００５】
ＩＶＵＳは、１００［μｍ］程度の空間分解能を有しているとされる。ＯＣＴ及びＯＦＤＩは、１０［μｍ］程度の空間分解能を有しているとされる。いずれも、冠動脈構造の詳細な評価に有効である。
【０００６】
ここで、流体力学方程式（例えば、ナビエ・ストークス方程式）を用い、心臓ＣＴ、ＯＣＴ及びＯＦＤＩなどによって得られた冠動脈三次元構造情報により、冠血流予備量比ＦＦＲを計算することが可能になっている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−７９６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の従来技術によると、流体力学方程式の求解に多くの計算量を要するため、冠血流予備量比ＦＦＲを算出するまでに多くの時間を要することがあるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は冠動脈の構造の情報から簡便に冠血流予備量比を算出することができる冠血流予備量比の算出方法、冠血流予備量比の算出装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態は、冠動脈の断面積のうち、正常部の断面積である正常冠動脈面積と、狭窄部の断面積である病変冠動脈面積と、予め定められた血液粘度、血液比重及び病変長とに基づいて、冠血流予備能を算出する第１の算出手順と、前記第１の算出手順において算出される前記冠血流予備能と、予め定められた安静時冠血流速度とに基づいて、狭窄部における冠動脈の圧力損失を算出する第２の算出手順と、前記第２の算出手順において算出される前記圧力損失に基づいて、冠血流予備量比を算出する第３の算出手順と、を有する冠血流予備量比の算出方法である。
【００１１】
また、本発明の一実施形態は、上述の冠血流予備量比の算出方法のうち、前記第１の算出手順において、予め定められた拡張期定数に基づく拡張期冠血流予備能と、予め定められた収縮期定数に基づく収縮期冠血流予備能とを、前記冠血流予備能としてそれぞれ算出し、前記第２の算出手順において、前記拡張期冠血流予備能に基づく拡張期圧力損失と、算出された前記収縮期冠血流予備能に基づく収縮期圧力損失とを、前記圧力損失として算出し、前記第３の算出手順において、前記拡張期圧力損失と、前記収縮期圧力損失とに基づいて、前記冠血流予備量比を算出する。
【００１２】
また、本発明の一実施形態は、上述の冠血流予備量比の算出方法のうち、前記第２の算出手順において、予め定められた左冠動脈の血流速度に基づく左冠動脈拡張期圧力損失と、予め定められた右冠動脈の血流速度に基づく右冠動脈拡張期圧力損失とのいずれかが、前記拡張期圧力損失として算出される。
【００１３】
また、本発明の一実施形態は、上述の冠血流予備量比の算出方法のうち、前記第１の算出手順において、次式に基づいて前記冠血流予備能を算出する。
１０＋［（１００−１０）／ｃ×ＳＦＲ］＝１００−（Ｆ×Ｖｂ×ＳＦＲ）−［Ｓ×（Ｖｂ×ＳＦＲ）２］
ただし、
Ｆ＝（８πμＬ／Ａｓ）（Ａｎ／Ａｓ）、
Ｓ＝（ρ／２）（（Ａｎ／Ａｓ）−１）２、
ＳＦＲ：冠血流予備能、Ｖｂ：安静時冠動脈血流速度、ｃ：定数、Ａｎ：正常冠動脈面積、Ａｓ：病変冠動脈面積、μ：血液粘度、ρ：血液比重、Ｌ：病変長。
【００１４】
また、本発明の一実施形態は、上述の冠血流予備量比の算出方法のうち、前記第２の算出手順において、次式に基づいて前記圧力損失を算出する。
ΔＰ＝（Ｆ×Ｖｂ×ＳＦＲ）＋［Ｓ×（Ｖｂ×ＳＦＲ）２］
ただし、
Ｆ＝（８πμＬ／Ａｓ）（Ａｎ／Ａｓ）、
Ｓ＝（ρ／２）（（Ａｎ／Ａｓ）−１）２、
ΔＰ：圧力損失、Ｖｂ：安静時冠動脈血流速度、ＳＦＲ：冠血流予備能、Ａｎ：正常冠動脈面積、Ａｓ：病変冠動脈面積、μ：血液粘度、ρ：血液比重、Ｌ：病変長。
【００１５】
また、本発明の一実施形態は、冠動脈の断面積のうち、正常部の断面積である正常冠動脈面積と、狭窄部の断面積である病変冠動脈面積と、予め定められた血液粘度、血液比重及び病変長とに基づいて、冠血流予備能を算出する第１の算出部と、前記第１の算出部が算出する前記冠血流予備能と、予め定められた安静時冠血流速度とに基づいて、狭窄部における冠動脈の圧力損失を算出する第２の算出部と、前記第２の算出部が算出する前記圧力損失に基づいて、冠血流予備量比を算出する第３の算出部とを備える冠血流予備量比の算出装置である。
【００１６】
また、本発明の一実施形態は、コンピュータに、冠動脈の断面積のうち、正常部の断面積である正常冠動脈面積と、狭窄部の断面積である病変冠動脈面積と、予め定められた血液粘度、血液比重及び病変長とに基づいて、冠血流予備能を算出する第１の算出手順と、前記第１の算出手順において算出される前記冠血流予備能と、予め定められた安静時冠血流速度とに基づいて、狭窄部における冠動脈の圧力損失を算出する第２の算出手順と、前記第２の算出手順において算出される前記圧力損失に基づいて、冠血流予備量比を算出する第３の算出手順とを実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、冠動脈の構造の情報から簡便に冠血流予備量比を算出することができる冠血流予備量比の算出方法、冠血流予備量比の算出装置及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の冠血流予備量比の算出システムの構成の一例を示す図である。
【図２】冠動脈の構造の一例を示す図である。
【図３】本実施形態の算出装置の動作の一例を示す図である。
【図４】冠動脈長軸画像の一例を示す図である。
【図５】冠動脈断面画像の一例を示す図である。
【図６】本実施形態の演算部が算出する拡張期冠血流予備能の一例を示す図である。
【図７】本実施形態の演算部が算出する収縮期冠血流予備能の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の算出方法による算出結果と従来の測定方法による測定結果との相関の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、一例として、本発明が算出装置１０によって実施され、冠血流予備量比ＦＦＲが算出装置１０のコンピュータによって自動的に算出されるものとして説明するが、これに限られない。本発明は、算出装置１０を用いずに（例えば、手計算によって）実施されてもよい。
【００２０】
図１は、本実施形態の冠血流予備量比ＦＦＲの算出システム１の構成の一例を示す図である。冠血流予備量比ＦＦＲの算出システム１は、算出装置１０と冠動脈画像生成装置２０とを備える。
【００２１】
冠動脈画像生成装置２０は、冠動脈ＣＡの構造を示す冠動脈画像Ｐを生成する装置である。例えば、冠動脈画像生成装置２０は、光干渉断層法（Optical Coherence Tomography ；ＯＣＴ、又はOptical Frequency Domain Imaging；ＯＦＤＩ）、血管内超音波検査（intravascular ultrasound；ＩＶＵＳ）、心臓コンピュータ断層撮影（Computed Tomography；ＣＴ）、心臓ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)、冠動脈造影画像（Coronary angiography；ＣＡＧ）などの各種の測定手法によって冠動脈ＣＡの構造を測定する。
【００２２】
図２は、冠動脈ＣＡの構造の一例を示す図である。同図には、右冠動脈ＲＣＡを造影した冠動脈造影画像Ｐｃの一例を示す。血液は、冠動脈ＣＡ内を位置Ｐｏｓ３から位置Ｐｏｓ２を経て位置Ｐｏｓ１に向かう方向ＢＦに流れる。冠動脈ＣＡの測定対象範囲のうち、位置Ｐｏｓ１が最遠位、位置Ｐｏｓ３が最近位である。この一例の場合、位置Ｐｏｓ２、すなわち右冠動脈近位部において高度の狭窄が認められる。
【００２３】
図１に戻り、冠動脈画像生成装置２０は、冠動脈ＣＡの構造の測定結果を冠動脈画像Ｐとして生成する。冠動脈画像生成装置２０は、生成した冠動脈画像Ｐを算出装置１０に出力する。
なお、この一例では、冠動脈画像生成装置２０は、算出装置１０に対して冠動脈画像Ｐを供給するとして説明するがこれに限られない。算出装置１０に供給される冠動脈ＣＡの構造情報には、少なくとも冠動脈ＣＡの各部の断面積を示す情報が含まれていればよく、画像以外の情報であってもかまわない。
【００２４】
算出装置１０は、取得部１１０と、演算部１２０と、表示部１３０とを備えている。
取得部１１０は、冠動脈画像生成装置２０が出力する冠動脈画像Ｐを取得する。
演算部１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えており、取得部１１０が取得した冠動脈画像Ｐに基づいて、冠血流予備量比ＦＦＲを算出するための各種の演算を行う。
表示部１３０は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを備えており、演算部１２０による演算結果（例えば、冠血流予備量比ＦＦＲ）を表示する。なお、算出装置１０は、表示部１３０に代えて、又は加えて、演算部１２０による演算結果を他の装置に出力する出力部（不図示）を備えていてもよい。
この演算部１２０による冠血流予備量比ＦＦＲの算出手順について、図３を参照して説明する。
【００２５】
図３は、本実施形態の算出装置１０の動作の一例を示す図である。
（ステップＳＴ１０）取得部１１０は、冠動脈画像生成装置２０から冠動脈画像Ｐを取得する。取得部１１０は、取得した冠動脈画像Ｐを演算部１２０に供給する。
（ステップＳＴ２０）演算部１２０は、取得部１１０から取得した冠動脈画像Ｐに基づいて、正常冠動脈面積Ａｎ及び病変冠動脈面積Ａｓを算出する。ここで、演算部１２０が取得する冠動脈画像Ｐの一例を図４及び図５に示す。
【００２６】
図４は、冠動脈長軸画像Ｐｌａの一例を示す図である。図５は、冠動脈断面画像Ｐｃｓの一例を示す図である。図５（Ａ）の冠動脈断面画像Ｐｃｓ１は、図４の位置Ｐｏｓ１における冠動脈ＣＡの断面を示す。図５（Ｂ）の冠動脈断面画像Ｐｃｓ２は、図４の位置Ｐｏｓ２における冠動脈ＣＡの断面を示す。図５（Ｃ）の冠動脈断面画像Ｐｃｓ３は、図４の位置Ｐｏｓ３における冠動脈ＣＡの断面を示す。
【００２７】
演算部１２０は、取得部１１０から取得した冠動脈長軸画像Ｐｌａに基づいて、冠動脈ＣＡの狭窄部（病変部）の位置と正常部の位置とを判定する。具体的には、演算部１２０は、冠動脈長軸画像Ｐｌａが示す冠動脈ＣＡの最遠位から最近位までの間において、冠動脈ＣＡの直径（又は断面積）が最も小さい位置（この一例では、位置Ｐｏｓ２）を狭窄部であると判定する。また、演算部１２０は、狭窄部よりも近位であって、冠動脈ＣＡの直径（又は断面積）が最も大きい位置（この一例では、位置Ｐｏｓ３）を正常部であると判定する。
【００２８】
なお、この一例では、演算部１２０は、冠動脈長軸画像Ｐｌａを画像処理することによって冠動脈ＣＡの狭窄部（病変部）の位置と正常部の位置とを自動的に判定するとして説明したが、これに限られない。演算部１２０は、冠動脈長軸画像Ｐｌａを表示部１３０に表示させて、算出装置１０のオペレータに冠動脈ＣＡの狭窄部の位置と正常部の位置とを、タッチパネルやマウスなどの操作デバイス（いずれも不図示）により指示させてもよい。この場合、演算部１２０は、操作デバイスによって取得される座標情報に基づいて、冠動脈ＣＡの狭窄部の位置と正常部の位置とを判定する。
【００２９】
演算部１２０は、正常部（この一例では位置Ｐｏｓ３）における冠動脈ＣＡの断面積を正常冠動脈面積Ａｎとして算出する。また、演算部１２０は、狭窄部（病変部；この一例では位置Ｐｏｓ２）における冠動脈ＣＡの断面積を病変冠動脈面積Ａｓとして算出する。
なお、この一例では、正常冠動脈面積Ａｎは、８．４２［ｍｍ２］であり、病変冠動脈面積Ａｓは、１．０５［ｍｍ２］である。
【００３０】
図３に戻り説明を続ける。
（ステップＳＴ３０）演算部１２０は、ステップＳＴ２０において算出した正常冠動脈面積Ａｎ及び病変冠動脈面積Ａｓに基づいて、粘性摩擦圧損係数Ｆと剥離圧損係数Ｓとを算出する。
【００３１】
【数１】
2019126672.tif 000003
【００３２】
具体的には、演算部１２０は、算出した正常冠動脈面積Ａｎ及び病変冠動脈面積Ａｓを式（１）に代入し、粘性摩擦圧損係数Ｆ及び剥離圧損係数Ｓを得る。
式（１）に示される血液粘度μ、血液比重ρ、病変長Ｌは予め定められている。具体的には、血液粘度μ＝４．０×１０−３［Ｐａ・ｓ］、血液比重ρ＝１０５０［ｋｇ／ｍ３］、病変長Ｌ＝１００［μｍ］である。
【００３３】
ここで、粘性摩擦圧損係数Ｆは、冠動脈ＣＡの各断面について式（１）によって求められた値の、全断面を合計した値として算出される。この一例では、演算部１２０は、１００［μｍ］ごとに式（１）に基づいて粘性摩擦圧損係数Ｆを算出し、算出した粘性摩擦圧損係数Ｆの合計値を得る。また、剥離圧損係数Ｓは、正常冠動脈面積Ａｎと病変冠動脈面積Ａｓとを用いて算出される。
【００３４】
この一例では、演算部１２０は、粘性摩擦圧損係数Ｆ＝０．１０６５５［ｍｍＨｇｓ／ｃｍ］、剥離圧損係数Ｓ＝０．０１９４９［ｍｍＨｇｓ２／ｃｍ２］と算出する。
【００３５】
（ステップＳＴ４０）演算部１２０は、ステップＳＴ３０において算出した粘性摩擦圧損係数Ｆ及び剥離圧損係数Ｓに基づいて、拡張期冠血流予備能ＳＦＲｄ及び収縮期冠血流予備能ＳＦＲｓを算出する。
【００３６】
図６は、本実施形態の演算部１２０が算出する拡張期冠血流予備能ＳＦＲｄの一例を示す図である。
【００３７】
【数２】
2019126672.tif 000004
【００３８】
ただし、式（２）において安静時冠動脈血流速度Ｖｂ＝２０［ｃｍ／ｓ］である。
この図６には、狭窄遠位の冠動脈圧を縦軸に、拡張期冠血流予備能ＳＦＲｄを横軸にした場合の、式（２）の左辺のグラフの軌跡Ｌ１と、式（２）の右辺のグラフの軌跡Ｌ２を示す。演算部１２０は、式（２）の両辺の軌跡（軌跡Ｌ１及び軌跡Ｌ２）の交点を、拡張期冠血流予備能ＳＦＲｄとして算出する。この一例では、演算部１２０は、拡張期冠血流予備能ＳＦＲｄ＝２．２１を算出する。
【００３９】
図７は、本実施形態の演算部１２０が算出する収縮期冠血流予備能ＳＦＲｓの一例を示す図である。
【００４０】
【数３】
2019126672.tif 000005
【００４１】
ただし、式（３）において安静時冠動脈血流速度Ｖｂ＝２０［ｃｍ／ｓ］である。
この図７には、狭窄遠位の冠動脈圧を縦軸に、収縮期冠血流予備能ＳＦＲｓを横軸にした場合の、式（３）の左辺のグラフの軌跡Ｌ３と、式（３）の右辺のグラフの軌跡Ｌ４とが示される。演算部１２０は、式（２）の両辺の軌跡（軌跡Ｌ３及び軌跡Ｌ４）の交点を、収縮期冠血流予備能ＳＦＲｓとして算出する。この一例では、演算部１２０は、収縮期冠血流予備能ＳＦＲｓ＝１．５６を算出する。
【００４２】
なお、安静時冠動脈血流速度Ｖｂについて、拡張期についての式（２）及び収縮期についての式（３）において共通の値（２０［ｃｍ／ｓ］）が用いられる。以降の各式においては、安静時冠動脈血流速度Ｖｂについて、拡張期と収縮期とで互いに異なる値が用いられる。
【００４３】
ここで、本実施形態の算出手順のうち、上述したステップＳＴ１０からステップＳＴ４０までを第１の算出手順とも称する。この第１の算出手順においては、冠動脈ＣＡの断面積のうち、正常部の断面積である正常冠動脈面積Ａｎと、狭窄部の断面積である病変冠動脈面積Ａｓと、予め定められた血液粘度μ、血液比重ρ及び病変長Ｌとに基づいて、冠血流予備能ＳＦＲを算出する。
【００４４】
また、本実施形態の算出手順では、第１の算出手順において、予め定められた拡張期定数（例えば、４．２）に基づく拡張期冠血流予備能ＳＦＲｄと、予め定められた収縮期定数（例えば、２）に基づく収縮期冠血流予備能ＳＦＲｓとを、冠血流予備能ＳＦＲとしてそれぞれ算出する。
【００４５】
以下のステップＳＴ５０からステップＳＴ９０において、演算部１２０は、圧力損失ΔＰに基づいて、冠血流予備量比ＦＦＲを算出する。ここで、冠血流予備量比ＦＦＲの算出には、拡張期の圧力損失ΔＰ（拡張期圧損ΔＰｄ）と収縮期の圧力損失ΔＰ（収縮期圧損ΔＰｓ）とが用いられる。収縮期圧損ΔＰｓは、左冠動脈ＬＣＡと右冠動脈ＲＣＡとで共通の値になる。一方、拡張期圧損ΔＰｄは、左冠動脈ＬＣＡと右冠動脈ＲＣＡとで互いに異なる値になる（左冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＬ、右冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＲ）。そこで、演算部１２０は、測定対象の冠動脈ＣＡが左冠動脈ＬＣＡの場合と、右冠動脈ＲＣＡの場合とで、互いに異なる算出式によって拡張期の圧力損失ΔＰを算出する。
以下、演算部１２０によるステップＳＴ５０からステップＳＴ９０の動作を具体的に説明する。なお、以下の説明において圧力損失のことを「圧損」とも称する。
【００４６】
（ステップＳＴ５０）演算部１２０は、測定対象の冠動脈ＣＡが左冠動脈ＬＣＡであるのか、右冠動脈ＲＣＡであるのかを判定する。なお、演算部１２０は、この判定を冠動脈画像生成装置２０からの情報に基づいて自動的に行ってもよい。演算部１２０は、算出対象の冠動脈ＣＡが左冠動脈ＬＣＡであると判定した場合（ステップＳＴ５０；ＹＥＳ）には、処理をステップＳＴ６０に進める。演算部１２０は、算出対象の冠動脈ＣＡが左冠動脈ＬＣＡでない（つまり、右冠動脈ＲＣＡである）と判定した場合（ステップＳＴ５０；ＮＯ）には、処理をステップＳＴ７０に進める。
【００４７】
（ステップＳＴ６０）演算部１２０は、式（４）に基づいて、左冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＬを算出する。
【００４８】
【数４】
2019126672.tif 000006
【００４９】
ここで、安静時左冠動脈拡張期血流速度ＶｄＬ＝２０［ｃｍ／ｓ］である。
【００５０】
（ステップＳＴ７０）演算部１２０は、式（５）に基づいて、右冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＲを算出する。
【００５１】
【数５】
2019126672.tif 000007
【００５２】
ここで、安静時右冠動脈拡張期血流速度ＶｄＲ＝１５［ｃｍ／ｓ］である。
【００５３】
この具体例では、図２に示すように測定対象の冠動脈ＣＡは、右冠動脈ＲＣＡである。この場合、演算部１２０は、ステップＳＴ７０において次のように演算を行う。
演算部１２０は、ステップＳＴ３０において算出した粘性摩擦圧損係数Ｆ及び剥離圧損係数Ｓと、ステップＳＴ４０において算出した拡張期冠血流予備能ＳＦＲｄとを、式（５）に代入し、右冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＲを得る。この一例では、演算部１２０は、右冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＲ＝２４．８［ｍｍＨｇ］である。
【００５４】
（ステップＳＴ８０）演算部１２０は、式（６）に基づいて、収縮期圧損ΔＰｓを算出する。
【００５５】
【数６】
2019126672.tif 000008
【００５６】
ここで、安静時収縮期血流速度Ｖｓ＝１０［ｃｍ／ｓ］である。なお、安静時左冠動脈収縮期血流速度ＶｓＬ及び安静時右冠動脈収縮期血流速度ＶｓＲは、いずれも１０［ｃｍ／ｓ］である。このため、測定対象の冠動脈ＣＡが左冠動脈ＬＣＡの場合と右冠動脈ＲＣＡの場合とのいずれの場合も共通に、安静時収縮期血流速度Ｖｓ（＝１０［ｃｍ／ｓ］）を定数として用いる。
【００５７】
具体的には、演算部１２０は、ステップＳＴ３０において算出した粘性摩擦圧損係数Ｆ及び剥離圧損係数Ｓと、ステップＳＴ４０において算出した収縮期冠血流予備能ＳＦＲｓとを、式（６）に代入し、収縮期圧損ΔＰｓを得る。この一例では、演算部１２０は、収縮期圧損ΔＰｓ＝６．３７［ｍｍＨｇ］である。
【００５８】
ここで、本実施形態の算出手順のうち、上述したステップＳＴ６０からステップＳＴ８０までを第２の算出手順とも称する。この第２の算出手順においては、第１の算出手順において算出される冠血流予備能ＳＦＲと、予め定められた安静時冠動脈血流速度Ｖｂとに基づいて、狭窄部における冠動脈ＣＡの圧力損失ΔＰを算出する。
【００５９】
また、本実施形態の算出手順では、第２の算出手順において、拡張期冠血流予備能ＳＦＲｄに基づく拡張期圧損ΔＰｄと、算出された収縮期冠血流予備能ＳＦＲｓに基づく収縮期圧損ΔＰｓとを、圧力損失ΔＰとして算出する。
【００６０】
また、本実施形態の算出手順では、第２の算出手順において、予め定められた安静時左冠動脈拡張期血流速度ＶｄＬに基づく左冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＬと、予め定められた安静時右冠動脈拡張期血流速度ＶｄＲに基づく右冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＲとのいずれかが、拡張期圧損ΔＰｄとして算出される。すなわち、本実施形態の算出手順は、測定対象の冠動脈ＣＡが左冠動脈ＬＣＡであるのか、右冠動脈ＲＣＡであるのかによって、左冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＬ及び右冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＲのいずれかを算出する。
なお、本実施形態の算出手順は、左冠動脈ＬＣＡの構造情報と、右冠動脈ＲＣＡの構造情報との両方が存在する場合には、左冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＬ及び右冠動脈拡張期圧損ΔＰｄＲの両方を算出してもよい。
【００６１】
（ステップＳＴ９０）演算部１２０は、式（７）に基づいて、冠血流予備量比ＦＦＲを算出する。
【００６２】
【数７】
2019126672.tif 000009
【００６３】
ここで、式（７）の各定数は、最大冠充血時の血圧（拡張期血圧：６０［ｍｍＨｇ］、収縮期血圧：１２０［ｍｍＨｇ］、全心周期に対する拡張時間の割合（２／３）と、この全心周期に対する拡張時間の割合を考慮した平均血圧：８０［ｍｍＨｇ］）とに基づいて定められている。
【００６４】
ここで、本実施形態の算出手順のうち、上述したステップＳＴ９０を第３の算出手順とも称する。この第３の算出手順においては、第２の算出手順において算出される圧力損失ΔＰに基づいて、冠血流予備量比ＦＦＲを算出する。
【００６５】
また、本実施形態の算出手順では、第３の算出手順において、拡張期圧損ΔＰｄと、収縮期圧損ΔＰｓとに基づいて、冠血流予備量比ＦＦＲを算出する。
【００６６】
図８は、本実施形態の算出方法による算出結果と従来の測定方法による測定結果との相関の一例を示す図である。同図には、本実施形態の算出方法によって算出された冠血流予備量比ＦＦＲ（縦軸）と、従来の圧力測定ワイヤーによって計測された冠血流予備量比ＦＦＲ（横軸）との相関の一例を示す。本実施形態の算出方法による冠血流予備量比ＦＦＲの算出結果と、従来の方法による冠血流予備量比ＦＦＲの計測結果との間に、強い相関が認められる。
【００６７】
［実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態の算出装置１０は、冠動脈ＣＡの正常冠動脈面積Ａｎと病変冠動脈面積Ａｓとに基づいて冠血流予備量比ＦＦＲを求める算出方法を採用している。したがって、算出装置１０は、冠動脈ＣＡ内の圧力損失を直接測定することなく、簡便に冠血流予備量比ＦＦＲを算出することができる。
【００６８】
ここで、仮に、上述した式（１）のパラメータである「血流速度Ｖ」を簡単に求めることができるのであれば、式（１）に正常冠動脈面積Ａｎと病変冠動脈面積Ａｓと血流速度Ｖとを代入することにより、冠血流予備量比ＦＦＲを容易に算出することができる。
しかしながら、冠動脈ＣＡに狭窄などの病変がある場合には、この血流速度Ｖが一意に定められないことから、従来は、式（１）と、正常冠動脈面積Ａｎ及び病変冠動脈面積Ａｓだけでは、冠血流予備量比ＦＦＲを求めることができなかった。すなわち、安静時血流速度は冠動脈ＣＡの病変によらずほぼ一定であるのに対し、最大冠充血時の血流速度は冠動脈ＣＡの病変によって変化してしまうため、従来技術において、最大冠充血時の血流速度Ｖをいかにして求めるのかという課題があった。
【００６９】
本実施形態の算出方法は、安静時血流速度を所定値とする一方で、最大冠充血時の血流速度を、上述した式（２）及び式（３）、つまり安静時血流速度に冠血流予備能を掛けたもので示した。本実施形態の算出方法は、最大冠充血時の血流速度を安静時血流速度に冠血流予備能を掛けたもので示すことにより、冠動脈ＣＡの正常冠動脈面積Ａｎと病変冠動脈面積Ａｓとに基づいて冠血流予備量比ＦＦＲを求めることができる。
【００７０】
また、最大冠充血時の血流速度は、病態（例えば、拡張型心筋症や心肥大、大動脈弁狭窄症など）によって特徴的な波形パターンを有する。本実施形態の算出方法は、最大冠充血時の血流速度を式（２）及び式（３）によって簡易にモデル化しているため、このような病態によって特徴的な波形パターンを当てはめたうえで、冠血流予備量比ＦＦＲを算出することができる。
【００７１】
また、従来のカテーテル検査による冠血流予備量比ＦＦＲの計測手法では、薬剤による最大冠充血を得ることが困難である場合がある。このため、従来のカテーテル検査による計測手法では、冠血流予備量比ＦＦＲを過小評価することがあった。また、従来のカテーテル検査による計測手法では、カテーテルの冠動脈ＣＡへの楔入によって冠血流予備量比ＦＦＲを過小評価することがあった。
また、従来、弁膜症が冠動脈ＣＡの血流速度Ｖに影響を及ぼすことが知られている。特に重症弁膜症を発症している場合、冠動脈ＣＡの血流速度Ｖの最大値（最大冠血流速度）が低下する傾向がある。このため、カテーテル検査によって狭窄部前後の差圧を直接計測する従来の方法では、重症弁膜症による血流速度Ｖへの影響を受けてしまい、弁膜症の治療後に比べて冠血流予備量比ＦＦＲを過大評価する傾向があった。
また、従来のカテーテル検査による冠血流予備量比ＦＦＲの計測手法では、手技の巧拙によって、冠血流予備量比ＦＦＲの過大評価や過小評価が生じることがあった。さらに従来の計測手法では、急性心筋梗塞後、心不全の増悪時には冠動脈血流が低下しており、冠血流予備量比ＦＦＲの過大評価を生じる傾向があった。
本実施形態の算出方法は、冠動脈ＣＡの構造に基づいて冠血流予備量比ＦＦＲを推定するため、冠血流予備量比ＦＦＲの過大評価や過小評価を抑制することができるため、比較的正確な冠血流予備量比ＦＦＲを算出することができる。
【００７２】
また、正常冠動脈面積Ａｎや病変冠動脈面積Ａｓが侵襲的なカテーテル検査を行わない手法（例えば、心臓ＣＴ又は心臓ＭＲＩ）によって取得されている場合、本実施形態の算出装置１０によれば、非侵襲的に冠血流予備量比ＦＦＲを算出することができる。
【００７３】
また、本実施形態の算出方法によれば、上述した比較的簡便な数式に基づいて冠血流予備量比ＦＦＲを算出するため、演算量が比較的少なくて済み、演算処理に多くの時間を要さない。つまり、算出装置１０によれば、比較的高速に冠血流予備量比ＦＦＲを算出することができる。
【００７４】
また、本実施形態の算出方法によれば、心臓の全心周期を拡張期と収縮期との２相にわけ、この拡張期と収縮期と２相のみによって冠血流予備量比ＦＦＲを算出する。したがって、本実施形態の算出方法によれば、例えば、全心周期にわたって算出する場合に比べて演算量を少なくすることができる。
ここで、冠動脈ＣＡ内の血流速度Ｖは、拡張期が速く収縮期が遅いという特徴的なパターンを示す。また、冠動脈ＣＡの血流速度Ｖは、拡張期内や収縮期内でもダイナミックに変化する。従来、流体力学によって冠動脈ＣＡの血流速度Ｖに基づき解析的に冠血流予備量比ＦＦＲを求める手法においては、詳細な冠動脈ＣＡの血流モデルと、単一の冠動脈ＣＡの血流速度Ｖとを用いる方法があった。しかしながら、この従来の手法によると、単一の冠動脈ＣＡの血流速度Ｖを用いる場合には、推定される冠血流予備量比ＦＦＲと真の冠血流予備量比ＦＦＲとの誤差が大きくなる、すなわち算出の精度が低くなるという課題があった。また、この従来の手法によると、詳細な冠動脈ＣＡの血流モデルを使用する場合には、圧力損失の計算時間が非常に長くなるという課題があった。
本実施形態の算出方法によれば、複雑な心周期を拡張期と収縮期との２相のみに単純化して分割することにより、計算を単純化させ計算時間を短縮し、かつより正確な冠血流予備量比ＦＦＲを算出することができる。
【００７５】
また、本実施形態の算出装置１０は、安静時血流速度に基づいて冠動脈ＣＡの圧力損失を算出することにより、冠血流予備量比ＦＦＲを算出する。ここで、左冠動脈ＬＣＡと右冠動脈ＲＣＡとは、安静時血流速度が互いに異なる。本実施形態の算出装置１０は、測定対象の冠動脈ＣＡが左冠動脈ＬＣＡと右冠動脈ＲＣＡとのいずれであるかによって、安静時血流速度を使い分ける。したがって、本実施形態の算出装置１０によれば、左冠動脈ＬＣＡと右冠動脈ＲＣＡとの安静時血流速度が互いに異なっていたとしても、より正確に冠血流予備量比ＦＦＲを算出することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。
【００７７】
なお、上記の実施形態における算出装置が備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【００７８】
なお、算出装置が備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、算出装置が備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００７９】
また、算出装置が備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部が備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００８０】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…算出システム、１０…算出装置、１１０…取得部、１２０…演算部、１３０…表示部、２０…冠動脈画像生成装置、
Ｐ…冠動脈画像、Ｐｃ…冠動脈造影画像、Ｐｌａ…冠動脈長軸画像、Ｐｃｓ…冠動脈断面画像、ＣＡ…冠動脈、
Ｆ…粘性摩擦圧損係数、Ｓ…剥離圧損係数、μ…血液粘度、ρ…血液比重、Ｌ…病変長、Ｖ…血流速度、Ｖｂ…安静時冠動脈血流速度、ＶｄＬ…安静時左冠動脈拡張期血流速度、ＶｄＲ…安静時右冠動脈拡張期血流速度、Ｖｓ…安静時収縮期血流速度、ＶｓＬ…安静時左冠動脈収縮期血流速度、ＶｓＲ…安静時右冠動脈収縮期血流速度、Ａｎ…正常冠動脈面積、Ａｓ…病変冠動脈面積、ＳＦＲ…冠血流予備能、ＳＦＲｄ…拡張期冠血流予備能、ＳＦＲｓ…収縮期冠血流予備能、ΔＰｄ…拡張期圧損、ΔＰｄＬ…左冠動脈拡張期圧損、ΔＰｄＲ…右冠動脈拡張期圧損、ΔＰｓ…収縮期圧損、ＦＦＲ…冠血流予備量比
【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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