(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｘ線と造影剤の両方の露出に関して患者への負担を減らして、介入手順に完全にフィットする血管内画像を登録する方法を提供する。【解決手段】血管内画像が、血管内をプルバックされる血管内撮像デバイスから得られた画像のシーケンスの形態をなし、以下のステップ；ａ）異なる観点から得られた血管の２つ以上の二次元の血管造影画像から、ユーザが示したポイントを自動的にまたは手動でフィットさせ、前記血管内の前記血管内デバイスの軌跡の三次元再構成を生成するステップ；ｂ）前記軌跡の前記3D再構成内の前記デバイスの要素の第一位置を決定するステップ；ｃ）このような要素の位置を、プルバックの間、前記再構成された軌跡内の対応するポイントに関連させるステップ；ｄ）前記シーケンスの各血管内画像を、前記二次元の血管造影画像のうちの少なくとも１つの画像内の対応する空間位置に関連させるステップ：を備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管造影画像および血管内画像を共同登録するための方法であって、この血管内画像が、血管内をプルバックされる血管内撮像デバイスから得られた画像のシーケンスの形態をなし、前記方法が、以下のステップ：
ａ）異なる観点から得られたこのような血管の２つ以上の二次元の血管造影画像から、前記血管内の前記血管内デバイスの軌跡の三次元再構成を生成するステップ；
ｂ）前記軌跡の前記3D再構成内の前記デバイスの要素の第一位置を決定するステップ；
ｃ）このような要素の位置を、プルバックの間、前記再構成された軌跡内の対応するポイントに関連させるステップ；
ｄ）前記シーケンスの各血管内画像を、前記二次元の血管造影画像のうちの少なくとも１つの画像内の対応する空間位置に関連させるステップ
を備える、方法。
【請求項２】
ステップａ）が、ユーザが示したポイントを自動的にまたは手動でフィットさせることにより、少なくとも２つの血管造影画像内の前記デバイスの軌跡を決定することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
血管造影画像が、造影剤を用いてまたは造影剤無しに得られる二次元のＸ線画像である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの血管造影画像が、透過画像である、つまり、これが造影剤無しで得られている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
画像の前記シーケンスが、第一の血管造影画像と第二の血管造影画像を備え、前記第二の血管造影画像が、ECG整合により、前記第一の血管造影画像の心拍位相と整合するように選択されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記軌跡の三次元再構成が、少なくとも２つの血管造影画像における前記デバイスの前記要素の前記第一位置に関連するポイントから開始する、請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
ステップｃ）が、血管内フレーム速度／血管内プルバック速度および血管内撮像経過時間に基づいて、前記デバイスの前記要素の前記位置を関連させることを備える、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
ステップｃ）が、プルバックの間に記録された運動に基づいて前記デバイスの前記要素の前記位置を関連させることを備える、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記デバイスが撮像面を備え、前記デバイスの前記要素が、マーカまたはそのような撮像面までの距離が既知である前記デバイスの近位側または遠位側にある任意の位置である、請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記再構成された軌跡が、プルバックの前に前記デバイスの前記撮像面の前記位置に関係する開始ポイントを有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記デバイスの軌跡が、ユーザから、フィットさせるCatmull-rowスプライン曲線のノードの左マウス・クリックとしての放射線不透過性のマーカの位置を受信することにより特定され、前記マーカが右マウス・クリックによって特定されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
いわゆる長手方向の画像が、示されていて、プルバックの間に得られた前記血管内画像が、長手方向の線に沿って互いに積み重なれられていて、前記血管内の各血管内画像の位置が、前記線上のマーカおよび前記血管造影画像の対応するマーカによって特定されている請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記得られた血管内画像の前記血管に対する垂直性の前記程度が、前記再構成された軌跡に対して垂直な面を算出しかつ当該面を前記血管造影画像に逆投影することにより決定される、請求項１〜１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
垂直性の前記程度が、前記血管造影画像上の前記血管の前記ルーメン境界に垂直な対応する面と、再構成された軌跡に対して垂直な前記面の方位を比較することによって、評価される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記軌跡および前記ルーメン境界に垂直な前記面の前記方位が、前記血管造影画像のセグメントの形態のマーカとして示されている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
垂直性の前記程度が、前記血管造影画面上のカラー符号化された表現を用いて定量化されている、請求項１３〜１５の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】
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で実行される時に、請求項１〜１６の何れか１項に記載の方法を実行するソフトウェア・コード部分を備えるコンピュータ製品。
【請求項１８】
血管の血管造影画像および血管内画像を登録するためのシステムであって、
−前記血管の血管内画像を得るための撮像装置、
−前記血管の少なくとも２つの血管造影画像を格納および／または受信する手段、
−少なくとも１つの前記血管造影画像と共に前記血管内画像を登録するための結合デバイス、
を備えるシステムにおいて、
前記撮像装置が、当該位置から当該デバイスをプルバックする際に前記血管の画像を得るために前記血管で検査位置の開始点に配置されるべき血管内デバイスを備え、当該プルバック動作が、電動プル動作要素により制御された速度で実行され、前記結合デバイスが、
ａ）異なる観点から得られたこのような血管の２つ以上の二次元の血管造影画像から、前記血管内の前記血管内デバイスの軌跡の三次元再構成を生成し、
ｂ）前記軌跡の前記3D再構成内の前記デバイスの要素の第一位置を決定し、
ｃ）このような要素の位置を、プルバックの間、前記再構成された軌跡内の対応するポイントに関連させ、
ｄ）前記シーケンスの各血管内画像を、前記二次元の血管造影画像のうちの少なくとも１つの画像内の対応する空間位置に関連させる
ように構成されている、ことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
前記結合デバイスが、前記血管内デバイス／撮像装置から前記フレーム速度または前記血管内プルバック速度および血管内撮像経過時間または記録された運動を受信する入力を有し、前記結合デバイスが、そのような入力を読込みかつ処理して、プルバックの間に前記再構成された軌跡内の前記デバイスの前記要素の前記位置を関連させるように構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記デバイスが撮像面を有し、前記デバイスの前記要素が、マーカ、またはそのような撮像面までの距離が既知である前記デバイスの近位側または遠位側にある任意の位置である、請求項１８または１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記再構成された軌跡が、前記撮像デバイスの検査位置の前記開始点に関係する開始ポイントを有する、請求項１８〜２０の何れか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
異なる観点から患者の血管の２つ以上の二次元血管造影画像を得るためのＸ線装置が結合して設けられていることを特徴とする請求項１８〜２１の何れか１項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記Ｘ線装置が、二面の血管造影画像を得るダブル・アームＸ線装置または一面の透視画像および／または血管造影画像を得るシングル・アームＸ線装置である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記結合デバイスが、請求項１〜１７の何れか１項に記載の方法を実行して少なくとも１つの血管造影画像と共に血管内画像を登録するように構成されている請求項２２または２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に経皮的介入での、医学画像処理の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管疾患の経皮治療の間、Ｘ線血管造影撮像は、介入手順をガイドするために用いられる。疾患のある血管（例えば、アテローム動脈硬化性斑）の詳細情報は、介入手順の間、血管内撮像手段（例えば、血管内超音波診断法（IVUS）または光コヒーレンス断層撮影法（OCT））によって評価される。血管内撮像手段の他の具体例は、血管内の圧力がプルバックの間に測定される血管内冠血流予備量比（FFR）測定である。本発明は、プルバック速度が制御される全ての血管内撮像デバイスに関する。
【０００３】
血管内の撮像は、血管を通して血管内デバイスをプルバックさせる間に実行され、かつ血管の横断面を示す大量の画像を生成する。
【０００４】
この画像処理方式では、特定画像の位置を、血管造影ビュー内の血管中のその位置に関連付けることは、困難である。実際、医師は、両方の撮像手段の情報を互いに関連させるために解剖学的ランドマーク（例えば、Ｘ線血管造影法および血管内画像の両方で認識することが出来る分岐または多くの側枝）を探す。しかしながら、これは、時間が掛かり、しかも血管疾患の最適治療に結びつかない可能性があるエラーを発生させやすい。
【０００５】
この課題の解決法は、特許文献１として発行された米国特許出願に開示されている。この文献は、Ｘ線透視法でのプルバックの間、ガイドワイヤの先端に位置する血管内トランスデューサを追跡することによって、Ｘ線画像と共に血管内画像を共同登録する方法を開示する。Ｘ線透視法は、血管内デバイスを完全にプルバックする間、必要であるので、この方法には、患者にＸ線が更に暴露されるという問題点がある。経皮的冠動脈介入手順の間、例えば、関心部位の冠状動脈の長さは、15cmにもなり得る。プルバックの電動速度を0.5mm／秒とした場合、これは、5分間のＸ線暴露時間を付加することになるであろう。Ｘ線暴露は、心電図（ECG）同期させたＸ線撮像によって低下させることはできるが、患者は、依然として、Ｘ線暴露を受けてしまう。この方法の別の問題点は、短縮化または面外拡大倍率エラーにより、長さ評価の精度が限られてしまうことである。この長さ評価は、血管病の治療の間に、ステントおよび／またはバルーンの正確な長さを選択するときに、重要となる。
【０００６】
特許文献２は、Ｘ線画像と血管内画像の共同登録が、２つのＸ線血管造影投影に基づいて血管の3D再構成を生成することによって実行される方法を開示する。この共同登録を実行するためには、ユーザが、各蛍光透視画像において血管内トランスデューサの先端を特定するために、さらに２つのＸ線蛍光透視画像が、必要となる。これは、共同登録の実行に用いられる空間内の3Dポイントと言う結果をもたらす。このアプローチでは、3Dモデルの中心線が、プルバックの間この血管の血管内パスに対応するという誤った仮定がなされているが、関心部位である血管の3D再構成が、短縮化および面外拡大倍率エラーを除去するので、このアプローチは正しい方向に行く。さらに、Ｘ線血管造影画像内の血管の2Dセグメンテーションにおける如何なるエラーも、血管の3D再構成およびその結果として生じる中心線に直接影響を及ぼすので、これらのエラーは共同登録に悪影響を与える。他の問題点は、この方法には４つのＸ線画像を追加する必要があり、これが患者に曝露を追加する結果になるということである。
【０００７】
この従来技術の更なる問題点は、血管内電子部品が占める空間内の真の撮像面が考慮されないということである。
【０００８】
従って、上述の欠点を少なくとも部分的に解決する血管内画像および血管造影画像の登録プロセスを改善する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第2012/0059253号明細書
【特許文献２】米国特許第7,729,746号明細書
【特許文献３】米国特許第8,411,927号明細書
【００１０】
【非特許文献１】M. Sabarimalai、K.P. Somanによる論文「心電図(ECG)信号のR-ピークを検出する新規な方法」（Biomedical Signal Processing and Control、2011年、doi:10.1016/j.bspc.2011.03.004）
【非特許文献２】E. CatmullおよびA. Romによる論文「局所的内挿スプラインのクラス」（Computer Aided Geometrical Design、1974年、317-326頁）
【非特許文献３】インターネット、http://www.mvps.org/directx/articles/catmullで見出すことができるRobert Dunlopによる記事
【非特許文献４】Yoshinobu Onuma, Chrysafios Girasis, Jean-Paul Aben, Giovanna Sarno, Nicolo Piazza, Coen Lokkerbol, Marie-Angel Morel, Patrick W. Serruysによる論文「分岐点病変のための新しい専用の三次元定量的冠状動脈分析方法論」（EuroIntervention、2011年、6:1〜00）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、Ｘ線と造影剤の両方の露出に関して患者への負担を減らして、介入手順に完全にフィットする血管内画像を登録する方法を提供することである。
【００１２】
本発明は、血管造影画像および血管内画像を共同登録するための方法であって、この血管内画像が、血管内をプルバックされる血管内撮像デバイスから得られた画像のシーケンスの形態をなし、前記方法が、以下のステップ：
ａ）異なる観点から得られたこのような血管の２つ以上の二次元の血管造影画像から、ユーザが示したポイントを自動的にまたは手動でフィットさせることにより、前記血管内の前記血管内デバイスの軌跡の三次元再構成を生成するステップ；
ｂ）前記軌跡の前記3D再構成内の前記デバイスの要素の第一位置を決定するステップ；
ｃ）このような要素の位置を、プルバックの間、前記再構成された軌跡内の対応するポイントに関連させるステップ；
ｄ）前記シーケンスの各血管内画像を、前記二次元の血管造影画像のうちの少なくとも１つの画像内の対応する空間位置に関連させるステップ
を備える、方法により、前記目的を達成する。
【００１３】
この共同登録は、血管内のプルバックの後、または血管内のプルバックの直前に実行することができる。後者の場合、血管内のプルバックの間、Ｘ線画像における血管内画像の位置をリアルタイムでフィードバックすることが可能になる。
【００１４】
血管造影画像は、通常、造影剤を用いてまたは造影剤無しに得られる二次元のＸ線画像である。特に、従来技術の場合のように中心線と血管壁を再構成する必要がないので、この種の画像は、造影剤無しで得ることができる、すなわち、それらを、いわゆる透視画像とすることができる。事実、この血管内デバイスの軌跡を、検査位置の開始点における先端から開始してこの血管内デバイスに関連したカテーテルのワイヤの位置を追跡することによって、再構成することができ、それゆえ、コントラストの増強が不必要であることは、有利である。
【００１５】
通常、本発明の方法の効果のうちの１つが、本発明の方法を介入手順に完全にフィットさせることができるという事実から、少なくとも２つの血管造影画像のうちの１つが、経皮介入手順の一般的なカテーテル検査ワークフローの間に、通常、得られる血管造影画像（すなわち、造影剤によって得られる画像）であることが、好ましい。これは、患者へのＸ線曝露を低下させることを可能にする。異なる観点から得られる第二の画像を、造影剤を必要としない透視画像とすることができることは、有利である。
【００１６】
本発明の基本になる着想は、血管の3D再構成を用いずに、血管内デバイスの軌跡の3D再構成を使用することにより共同登録を実行することであり、この共同登録は、血管内デバイスの3D軌跡の開始点が、この血管内デバイス自体であり、かつこれが、第一の血管内画像と一致するであろう２つの血管造影画像から、得られる。
【００１７】
さらに、Ｘ線透視法および／または血管造影法で視認できる位置についての血管内撮像面の真の位置との正確な整合は、この手順の間に使用される血管内撮像デバイスの技術仕様書を用いて得ることができる。この限りにおいて、プルバックの間、再構成された軌跡内のデバイスの位置を相関させるために、この軌跡の3D再構成内でその第一位置が決定されているデバイスの要素を、マーカまたは血管内デバイスの撮像面までの距離が既知であるデバイスの近位側または遠位側にある任意の位置とすることができることは、有利である。
【００１８】
これは、共同登録を、通常のカテーテル手順の間に即時に使用できる非常に簡単かつ有効な方法で、血管造影撮像と血管内撮像との間に、自動的に実行させることができることを意味する。さらに、この共同登録は、血管内デバイスの真の3D軌跡により、介入治療において臨床医を適切にサポートするために正確な長さ測定を可能にする完全な長さ評価の結果が得られることに基づいている。
【００１９】
一実施態様によれば、いわゆる長手方向の画像が、示されていて、プルバックの間に得られた前記血管内画像が、縦の線に沿って互いに積み重なれられていて、前記血管内の各血管内画像の位置が、前記線上のマーカおよび前記血管造影画像の対応するマーカによって特定されている。
【００２０】
更なる実施態様では、前記得られた血管内画像の前記血管に対する垂直性の程度が、前記再構成された軌跡に対して垂直な面を算出しかつ当該面を前記血管造影画像に逆投影することにより決定される。このような垂直性の程度は、例えば、血管造影画像上の血管のルーメン境界に垂直な対応する面と、再構成された軌跡に対して垂直な面の方位を比較することによって、評価することができる。この軌跡とこのルーメン境界に対して垂直な面の方位は、血管造影画像上のセグメントの形態のマーカとして示すことができる。垂直性の程度を、血管造影画像上の色分けされた表現を使用して、定量化させることもできることは、有利である。これは、血管内の過大評価された可能性がある領域を直ちに補正することを可能にする。
【００２１】
本発明は、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、かつこのコンピュータ製品がコンピュータで実行されると上述した方法を実行するためのソフトウエアコード部分を備えるコンピュータ製品にも関する。
【００２２】
他の実施態様によれば、本発明は、少なくとも一つの血管造影画像を有する血管内画像を登録するために上述した方法を実行するように構成される処理手段を有する血管の血管造影および血管内画像を登録するシステムに関する。
【００２３】
特に、このシステムは、
−前記血管の血管内画像を得るための撮像装置、
−前記血管の少なくとも２つの血管造影画像を格納および／または受信する手段、
−少なくとも１つの前記血管造影画像と共に前記血管内画像を登録するための結合デバイス、
を備え、
前記撮像装置が、当該位置から当該デバイスをプルバックする際に前記血管の画像を得るために前記血管で検査位置の開始点に配置されるべき血管内デバイスを備え、当該プルバック動作が、電動プル動作要素により制御された速度で実行され、前記結合デバイスが、例えば、ａ）〜ｄ）により本発明の方法を実行するように構成されていて、
ａ）異なる観点から得られたこのような血管の２つ以上の二次元の血管造影画像から、前記血管内の前記血管内デバイスの軌跡の三次元再構成を生成し、前記再構成された軌跡が、典型的には、前記撮像デバイスの検査位置の前記開始点に関係する開始ポイントを有し、
ｂ）前記軌跡の前記3D再構成内の前記デバイスの要素の第一位置を決定し、前記要素が、例えば、マーカまたは前記撮像面への距離が既知である前記デバイスの近位側または遠位側の任意の位置であり、
ｃ）このような要素の位置を、プルバックの間、前記再構成された軌跡内の対応するポイントに関連させ、
ｄ）前記シーケンスの各血管内画像を、前記二次元の血管造影画像のうちの少なくとも１つの画像内の対応する空間位置に関連させる
ように構成されている、ことを特徴とする。
【００２４】
一実施態様によれば、このシステムは、異なる観点から患者の血管の２つ以上の二次元血管造影画像を得るためのＸ線装置が結合して設けることが出来る。前記Ｘ線装置は、二面の血管造影画像を得るダブル・アームＸ線装置または一面の透視画像および／または血管造影画像を得るシングル・アームＸ線装置とすることが出来る。
【００２５】
本発明の更なる改良は、従属クレームの主題を形成するであろう。
【００２６】
本発明の特性およびそれに由来する効果は、添付の図面に示される、限定するものではない実施態様の以下の説明から、より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】血管内デバイスが、血管内に経皮的に嵌入されているＸ線画像の概略図を示す。
【図２】共同登録が、プルバックの後に実行される、第１実施例における本発明の主要なステップの流れ図である。
【図３】共同登録が、プルバックの前に実行され、プルバックの間、Ｘ線の血管内撮像デバイスの位置を視覚的にフィードバッすることクを可能にする、第２実施例における本発明主要なステップの流れ図である。
【図４】ＥＣＧ信号を、どのように用いて血管造影画像に関する情報と整合させることが出来るかを示す。
【図５】血管内トランスデューサが嵌入された場合の、透視二次元Ｘ線画像上の血管内カテーテル・ワイヤを示す。
【図６】血管造影二次元Ｘ線画像上の図５と同じ血管内カテーテル・ワイヤを示す。
【図７】血管内トランスデューサの近位側または遠位側の位置に関して、この撮像面までの距離の入手可能な情報を示す。
【図８】撮像面に近位または遠位であるマーカに関して、この撮像面までの距離についての入手可能な情報を示す。
【図９】IVUSと血管造影の間の共同登録を示す。
【図１０】垂直でない血管内撮像面の可視化の具体例を示す。
【図１１】二次元Ｘ線撮像の視検方向が不整合の場合の、垂直でない血管内撮像面の可視化の具体例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、Ｘ線画像の2D血管造影フィルムに基づいて、最小限侵襲性心臓血管に介入する間の画像ガイダンスに特に有利であり、かつ本発明は、主に、この分野に関して開示されるであろう。このような介入の具体例は、経皮的冠動脈介入(PCI)である。血管内画像は、プルバック速度を制御することができる血管内超音波診断法(IVUS)、光コヒーレンス断層撮影法(OCT)または冠血流予備量比測定(FFR)のような介入手順の間、如何なる種類の血管内撮像手段によっても得ることができる。冠血流予備量比測定(FFR)は、結果として、このプルバックの間の各位置での局部圧力を表す多くの値を提供するであろう。
【００２９】
この共同登録は、血管内プルバックの後または血管内プルバックの直前に実行することができる。後者の場合、血管内プルバックの間、Ｘ線画像の血管内画像の位置をリアルタイムでフィードバックすることが可能になる。
【００３０】
血管内画像と血管造影画像の間の正確な共同登録のために、血管内撮像の間の真のプルバック長が、血管造影画像から必要である。血管造影法は2D画像を生成するので、長さ測定は、短縮化および面外拡大倍率効果のために、エラーになる傾向がある。血管内デバイスの真のプルバック長さは、２つの血管造影画像に見える血管内デバイスのカテーテル・ワイヤの3D再構成によって算定される。血管管腔の3D再構成からの3D中心線の代わりに血管内カテーテル−パスの3D再構成を用いることによって、共同登録のエラーは、冠状血管において一般的な分析である蛇行血管では回避される。
【００３１】
図１は、血管内デバイスが挿入されている血管の血管造影画像の概略図である。この血管の中心線は、曲がっているので、カテーテル・ワイヤとは異なるルートをたどる。
【００３２】
共同登録がプルバックの後または前に実行されるときの流れ図を、それぞれ、示す図２および３の線図を参照して、本発明の２つの実施態様のステップが、以下に記載される。
【００３３】
ステップ１：  ２つの血管造影画像を得る
血管造影画像は、典型的には、血管内デバイスが検査位置のその出発点にあるとき、すなわち、血管内デバイスが、それがプルバックされる間に血管内撮像を実行するために、関心がある血管に置かれているときに、造影剤有りまたは無しで得られる二次元のＸ線画像である。2D画像を提供することができる如何なる画像デバイスも、この目的のために用いることができる。例えば、ジーメンス社によって製造されているArtis zee Biplaneまたはフィリップス社によって製造されているAllura Xper FDのような、二面または一面の面血管造影装置を用いることが出来る。シングル・アームＸ線システムの場合には、関心がある血管と血管内デバイスとを示す１つのＸ線血管造影画像が、用いられるが、これは、経皮的冠動脈介入のカテーテル・ラボ作業フローの間に通常用いられる。第二のＸ線画像は、造影剤を追加して使用することを回避するために、血管に嵌入される血管内デバイスの透視画像である。ダブル・アームＸ線システムの場合には、透視Ｘ線画像を追加する必要は無く、かつ二面の画像が、カテーテル・パスの3D再構成を実行するために直接用いられる。
【００３４】
ステップ２：  ２つの血管造影画像のカテーテル・パスを示す
両方のＸ線画像（例えば、透視および血管造影または二面の血管造影）では、カテーテル・パスは、血管内トランスデューサから開始して、示される。シングルＸ線システムの場合、第二のＸ線画像の対応するフレームは、第一のＸ線画像内のECG信号に基づいてこの対応するフレームに整合させることによって、自動的に選択することができる。これは、例えば、非特許文献１に開示されるように、心拍周期の長さの検出によって達成される。次に、百分率が、第一のＸ線画像のフレームに対応する心拍周期内で算出される。第二のＸ線画像において、図４に示される第二のＸ線画像に属するECG信号に基づいて、心拍周期内で同じ百分率を有するフレームが、選択される。
【００３５】
このＸ線画像の血管内カテーテルは、例えば、ユーザが示した数個のポイントを通るパラメトリックCatmull-Rom2Dスプライン適合を用いて、即座に示すことができる。このCatmull-Rom 2Dスプラインは、例えば、非特許文献２に開示されている。非特許文献３も参照されたい。自動パス認識アルゴリズムも、同様に使用することができる。
【００３６】
この結果は、図５および６に示されていて、ここで、血管内デバイスのカテーテル・ワイヤは、両方の2D血管造影画像に示されている。
【００３７】
ステップ３：  血管内トランスデューサの軌跡の3D再構成
血管内デバイスの3D軌跡（以下、パスとも呼ぶ）は、血管内カテーテル・ワイヤの3D再構成によって再構成され、かつこの血管内デバイスの先端から開始する。
【００３８】
パスの3D再構成は、例えば、非特許文献４において開示されるように、エピポーラ3D再構成技術を用いて、実行させることができる。
【００３９】
このカテーテル・ワイヤの3D再構成内の第一の位置が、血管内デバイスの位置を反映しない場合には、これらのＸ線画像の内の1画像内に加えられたポイントが、この血管内カテーテル・ワイヤの3D再構成内で血管内デバイスの位置を規定することが必要となる。
【００４０】
ステップ４：  血管内デバイスの技術データを組み込む
このステップは、完全にオプションでありかつ精度を増大させることを目的とする。
【００４１】
血管内の撮像は、典型的には、Ｘ線放射を吸収する（IVUSの場合にはトランスデューサのような）撮像デバイスを先端に有するカテーテルにより実行される。これは、Ｘ線放射を吸収するので、Ｘ線透視法および血管造影法の両方で可視となる。このデバイスは、通常、できる限り小さくなるように製造されるが、それでも、それは依然として物理的空間を使用する。例えば、IVUSデバイスに対し、これは、10mmにもなり得る。真の撮像面は、この空間内のどこかに位置する。このような面の位置は、血管内デバイス・メーカーによって提供されるこの技術仕様書を用いて決定することができ、これは、共同登録の精度を増大させるのに用いることが出来る。
【００４２】
２つの状況を区別することが出来る:
- 図７に示されように、トランスデューサの近位側または遠位側の位置から撮像面までの距離についての情報を得ることができる。
- 図８に示されるように、撮像面に近位のまたは遠位の放射線不透過性マーカから撮像面までの距離についての情報を得ることが出来る。
【００４３】
第一の状況では、3Dモデルの出発点は、この撮像面の距離を考慮して再位置付けされる。
【００４４】
第二の状況では、ユーザは、例えば、Catmull-rowスプライン曲線をフィットさせるために用いられる第二のノードによって、または残りのノードが位置している左マウス・クリックの代わりに右マウス・クリックによってこの放射線不透過性マーカを示すことによって、この放射線不透過性のマーカを特定する。例えば、特許文献３に開示されるように、自動マーカ検出アルゴリズムも、同様に用いることができる。この情報によって、3Dモデルの出発点は、血管内デバイスの技術的な記述から既知の距離を用いて再位置付けさせることができる。このような記述を伴うIVUSデバイスの具体例は、Volcano社によって製造される商品名Eagle Eye （登録商標） Platinum RX Digital IVUS Catheterである。
【００４５】
ステップ５：  Ｘ線撮像および血管内撮像の共同登録を実行する
この第一の血管内画像に対する関係が、血管内カテーテル・パスの3D再構成内の第一の位置によって、トランスデューサが両方の2Dパスの第一ポイントとして示すことによって、または血管内デバイスの技術データを組み込むことによって、既に確立されているので、Ｘ線と血管内の共同登録は、自動的に実行される。
【００４６】
この共同登録は、この血管内プルバックの後またはこの血管内プルバックの直前に実行させることができる。後者の場合、この血管内プルバックの間、このＸ線画像の血管内画像の位置をリアルタイムでフィードバックすることが可能になる。
【００４７】
ステップ６：  血管内プルバックを実行する
血管内撮像では、プルバックの方法は、最初、血管内トランスデューサ（またはカテーテルの先端部）を関心がある血管の遠位部分に配置し、そしてこのカテーテル先端部を制御された速度で関心がある血管の近位部分まで引張ることからなる。このプルバックの間、血管内トランスデューサは、血管内画像を得る。
【００４８】
遠位から近位へのパスの間のプルバック速度に関して、Ｘ線画像情報に対する各血管内画像の空間位置を整合させることが、必要である。電動血管内プルバックの場合、この登録は、フレーム速度を計算しかつ各血管内フレームを3D血管内カテーテル・パスの長さに整合させることによって実行される。
【００４９】
これは、血管内画像ごとに、第一の血管内フレームに対するその長さが、知られていてかつ3D血管内カテーテル・パスから得られた長さに整合されるであろうことを意味する。このＸ線画像に対するその位置は、3D血管内カテーテル・パス内の対応する3D位置の逆投影によって示される。
【００５０】
手動による血管内プルバックの場合には、遠位から近位までそのパスの間のプルバック速度の情報を得るために、この血管内デバイスの運動を、記録することが出来る。これは、例えば、運動測定システムによってこの血管内カテーテルの長手方向の運動を測定することによって達成することができる。Ｘ線撮像と血管内撮像の間の登録は、この記録された長手方向の運動（すなわち、このフレーム間距離）を用いて、各血管内フレームを、3D血管内パスの遠位位置から始まる3D血管内カテーテル・パスの長さに 整合させることによって実行することができる。
【００５１】
図９は、IVUSと血管造影法の間の共同登録の具体例を示す。下側の図は、いわゆる長手方向の画像を示す。これは、全てのIVUSフレームが互いに積み重ねられていてかつ断面が長手方向になされているビューである。縦断面ビューおよび血管造影ビューにおけるIVUSフレームの対応する位置は、マーカによって視覚化されている。矢印は、IVUSの第一フレームの出発点および血管造影画像におけるその位置を特定する。同じことは、透視画像にも実行することができる。
【００５２】
血管内撮像が、カテーテル・パスの3D再構成の後に実行される場合には、血管内トランスデューサの位置は、Ｘ線画像上にリアルタイムで示すことが出来る。
【００５３】
共同登録が実行されると、医師は、Ｘ線血管造影画像と血管内画像データの長手方向のビューとの両方において、長さ測定を正確に確定することができる。さらに、血管内画像からの詳細な血管情報は、正確に、Ｘ線血管造影画像におけるその位置に相関している。
【００５４】
一実施態様によれば、本発明は、血管に関して取得された血管内画像の垂直性に関する情報も提供する。この血管内トランスデューサの3D軌跡が知られているので、3D軌跡内の位置での垂直面を、Ｘ線血管造影画像に逆投影させることが出来、これにより、医師が血管内画像の血管に対する垂直性を見ることが可能になる。二次元Ｘ線撮像視検方向における垂直性の不整合の重要度は、例えば、逆投影された線をカラー符号化することによって、視覚化および／または定量化させることができる。血管内画像が血管に対して垂直でない場合、IVUSおよび／またはOCT画像の血管の横断面積は過大評価されるであろう。
【００５５】
図１０は、垂直でない血管内撮像面の可視化の具体例を示す。
【００５６】
図１１は、二次元Ｘ線撮像視検方向が不整合の場合に、垂直でない血管内撮像面を可視化する具体例を示す。
【００５７】
本発明は、ここまで主に、血管内画像およびＸ線血管造影画像の共同登録に関して開示されて来た。当業者は、この教示が、Ｘ線、MRI、SPECT、超音波等を含む如何なるタイプの撮像手段により、このオブジェクトの外側から撮られる画像を有する如何なる管状オブジェクトを移動する如何なる撮像デバイスまたは測定デバイス器によって製作される画像の共同登録をカバーするためにも、同様に拡張させることができることを理解するであろう。例えば、通常の超音波検査の場合のようにオブジェクトの外部から取られた超音波画像を有するIVUS画像の登録の場合、同じ装置を、両方のタイプの画像を再構成するのに用いることができ、その結果、非常に簡潔なシステムを提供することが出来る。
【００５８】
この同じシステムは、既知の時点で開始して、既知の速度でプルバックを実行する作動コマンドを提供することもできるので、取扱い易さおよび繰返し精度が増大する。
【００５９】
血管以外の、管状オブジェクトの具体例は、医学分野における食道、腸または気管支炎、および非破壊試験の分野における一般の如何なる種類の管とすることができる。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月6日(2015.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015109968.tif 000014
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2015109968.tif 000015
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2015109968.tif 000016
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2015109968.tif 000017
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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【外国語明細書】
2015109968000001.pdf