(57)【要約】  医療イメージングデバイスによって、医療手術の前に取得された、画像、ビュー、およびデータを、手術中に別の医療イメージングデバイスによって取得された、画像、ビュー、およびデータと融合させる装置および方法。取得され、融合されたデータは、血管に沿って堆積したプラークの識別情報および分類情報を含む。
2008514265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１画像を表示する装置であって、前記第１画像は、医療手術の前に、第１医療イメージングデバイスによって取得された少なくとも１つの第２画像の処理の産物であり、沈渣を有するエリアに関する情報を含み、前記手術中に、前記第１画像が、システムのユーザに提示される装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１画像は、少なくとも１つの第３画像と融合され、前記第３画像は、前記手術中に、第２医療イメージングデバイスによって取得された少なくとも１つの第４画像の処理の産物である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１および第２医療イメージングデバイスの画像を位置合わせすること、
前記第１および第２医療イメージングデバイスの画像の処理の産物に含まれ、かつ、前記産物に関連付けられる情報を融合すること、および、
少なくとも１つの組合せ画像を提示することであって、前記組合せ画像は、前記少なくとも１つの第１画像、前記少なくとも１つの第３画像、前記少なくとも１つの第１医療イメージングデバイスまたは前記少なくとも１つの第２医療イメージングデバイスから得られる情報を含む前記少なくとも１つの第１画像と前記少なくとも１つの第３画像の組合せ、前記第１および第２医療イメージングデバイスから得られる情報を含む画像からなる群から選択される、提示することを行うためのコンピュータプログラムをさらに含む請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記手術中に取得される前記少なくとも１つの第４画像を使用して、前記少なくとも１つの第２画像の少なくとも１つのイメージング誤差を補正する補正モジュールをさらに備える請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記イメージング誤差は、少なくとも１つの画像上で、格別に大きく描写される少なくとも１つの血管の少なくとも１つの石灰化エリアを特徴とし、前記少なくとも１つの画像は、手術の前に、少なくとも１つの医療イメージングデバイスによって取得された少なくとも１つの画像の処理の産物である請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第１画像および前記少なくとも１つの第３画像は、前記ビジュアルディスプレイ上の同じロケーションに提示され、前記少なくとも１つの第１画像および前記少なくとも１つの第３画像は少なくとも部分的に透明である請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１画像の少なくとも一部分および前記少なくとも１つの第３画像の少なくとも一部分は、互いに隣接して提示される請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１画像を処理することによって発見された沈渣は、前記少なくとも１つの組合せ画像上で独特のマークを付けられる請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第１画像を処理することによって発見された沈渣は、前記少なくとも１つの第１画像上で独特のマークを付けられる請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第１画像上で、少なくとも１つの血管の少なくとも１つの弾性欠如部分にマークを付けるマーキングモジュールをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの組合せ画像上で、少なくとも１つの血管の少なくとも１つの弾性欠如部分にマークを付けるマーキングモジュールをさらに備える請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの第１画像上で、少なくとも１つの血管の少なくとも１つの湾曲部分にマークを付けるモジュールをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの組合せ画像上で、少なくとも１つの血管の少なくとも１つの湾曲部分にマークを付けるモジュールをさらに備える請求項２に記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの第１画像上で、前記手術の前に準備された指標にマークを付けるモジュールをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの組合せ画像上で、前記手術の前に準備された指標にマークを付けるモジュールをさらに備える請求項２に記載の装置。
【請求項１６】
医療イメージングデバイスのために、前記手術の前に決定された透視方向を、手術中に指示するモジュールをさらに備え、前記透視方向は、前記手術中に画像を取得している間に使用される請求項２に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つのチェックポイントが手術の前に指示された状態で、前記手術中に提示される少なくとも１つの画像内で少なくとも１つの箇所を識別すること、および、
前記少なくとも１つのチェックポイントに、前記手術の前に関連付けられた少なくとも１つの画像を提示することを行うためのモジュールをさらに備える請求項２に記載の装置。
【請求項１８】
システムおよびユーザ選好をセットアップするモジュールをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記血管は冠状動脈である請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記沈渣は、脂質に富むプラーク、中間プラーク、石灰化したプラーク、血栓、細胞、または細胞生成物のうちのいずれかの１つである請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１医療イメージングデバイスは、マルチスライスコンピュータ断層撮影デバイスである請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１医療イメージングデバイスは、磁気共鳴イメージングデバイスである請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
手術の前に少なくとも１つのイメージングデバイスによって取得される少なくとも１つの第１画像から、沈渣層を有する少なくとも１つの血管の少なくとも一部分を検出する装置であって、
前記少なくとも１つの血管の前記少なくとも一部分および前記部分内において前記部分内に位置する前記沈渣層を識別する識別モジュールと、
医療イメージングデバイスによって取得される画像を処理することによって生成される少なくとも１つの第２画像上で、前記少なくとも１つの血管の前記少なくとも一部分および前記一部分に関連する沈渣を指示するマーキングモジュールを備える装置。
【請求項２４】
前記識別モジュールは、
医療イメージングデバイスによって取得される少なくとも１つの画像の少なくとも１つのピクセルについての輝度値、および、
少なくとも１つのタイプの沈渣についての少なくとも１つの範囲の輝度値を受け取る請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの血管の内腔の少なくとも１つの視覚表現を構成するモジュールをさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの血管の壁の少なくとも一部分の少なくとも１つの視覚表現を構成するモジュールをさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの血管および前記少なくとも１つの血管内に沈降した前記沈渣の所定部分が、カラーコーディングを使用して指示される請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
前記血管に沿う位置にある前記少なくとも１つの血管での前記沈渣層の幅と、
前記血管に沿う位置にある前記少なくとも１つの血管の径と、
前記血管に沿う位置にある前記少なくとも１つの血管の狭窄のパーセンテージとを決定する幅決定モジュールをさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項２９】
前記沈渣層の幅、血管の径、および狭窄のパーセンテージは、前記少なくとも１つの第２画像上に指示される請求項２３に記載の装置。
【請求項３０】
ユーザアクションに応答して、少なくとも１つの血管の少なくとも一部分を、弾性欠如であると指示するモジュールをさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項３１】
ユーザアクションに応答して、少なくとも１つの血管の少なくとも一部分を、湾曲していると指示するモジュールをさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項３２】
ユーザアクションに応答して、患者体内の位置をチェックポイントとして指示し、少なくとも１つの第２画像、または、前記手術中に採用される前記医療イメージングデバイスについての少なくとも１つの透視方向のセットに前記チェックポイントを関連付けるチェックポイント定義モジュールをさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの第２画像は、前記少なくとも１つの血管の前記少なくとも一部分の３次元ビューを描写する請求項２３に記載の装置。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの第２画像は、人体内の少なくとも１つの表面、および、前記表面上の少なくとも１つの血管を描写する請求項２３に記載の装置。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの第２画像は、前記少なくとも１つの血管の少なくとも１つの内部３次元ビューを描写する請求項２３に記載の装置。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの第２画像は、前記血管に沿うある位置における前記少なくとも１つの血管の断面を描写し、前記断面は、前記血管の壁、前記血管の内腔、前記血管の壁上に沈降した沈渣のうちの１つまたは複数を含む請求項２３に記載の装置。
【請求項３７】
手術の前に取得された画像上で、また、前記画像の前記産物上で、沈渣についての前記指標を手作業で補正するモジュールをさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項３８】
前記補正は、前記指標のサイズまたは前記指標の沈渣タイプを変更すること、指標を付加すること、または、指標を削除することを含む請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記血管は冠状動脈である請求項２３に記載の装置。
【請求項４０】
前記沈渣は、脂質に富むプラーク、中間プラーク、石灰化したプラーク、血栓、細胞、または細胞生成物のうちのいずれかの１つである請求項２３に記載の装置。
【請求項４１】
前記医療イメージングデバイスは、マルチスライスコンピュータ断層撮影デバイスである請求項２３に記載の装置。
【請求項４２】
前記医療イメージングデバイスは、磁気共鳴イメージングデバイスである請求項２３に記載の装置。
【請求項４３】
少なくとも１つの第１画像を、前記手術中に表示する方法であって、前記第１画像は、医療手術の前に、第１医療イメージングデバイスによって取得された少なくとも１つの第２画像の処理の産物であり、前記画像は、沈渣を有するエリアに関する情報を含む方法。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの第１画像は、少なくとも１つの第３画像と融合され、前記第３画像は、前記手術中に、第２医療イメージングデバイスによって取得された少なくとも１つの第４画像の処理の産物であり、方法は、
前記第１画像と前記第３画像の座標系を位置合わせするステップと、
前記少なくとも１つの第１画像および前記少なくとも１つの第３画像内に含まれ、かつ、関連付けられる情報を融合するステップと、
少なくとも１つの組合せ画像を提示するステップであって、前記組合せ画像は、前記少なくとも１つの第１画像、前記少なくとも１つの第３画像、前記少なくとも１つの第１医療イメージングデバイスまたは前記少なくとも１つの第２医療イメージングデバイスから得られる情報を含む前記少なくとも１つの第１画像と前記少なくとも１つの第３画像の組合せ、前記第１および第２医療イメージングデバイスから得られる情報を含む画像からなる群から選択される、提示するステップとを含む請求項０に記載の方法。
【請求項４５】
前記座標系の前記位置合わせは、
前記第１画像と前記第３画像の大域的位置合わせを行うステップと、
前記第１画像および前記第３画像において検出される対応する特徴部を照合することによって、局所的残留不一致の除去を行うステップとを含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記大域的位置合わせは、前記第１画像および前記第３画像において見られる少なくとも１つのフィデューシャルの座標を比較することに基づく請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記大域的位置合わせは、少なくとも１つの第３画像を、前記手術の前に前記少なくとも１つの第１画像から得られた３次元データの少なくとも１つの投影と照合することに基づく請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの第３画像を使用して、前記少なくとも第１画像内の少なくとも１つのイメージング誤差を補正するステップをさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
前記少なくとも１つのイメージング誤差は、手術の前に、医療イメージングデバイスによって取得された少なくとも１つの画像の処理の少なくとも１つの産物上で、格別に大きく描写される少なくとも１つの血管の少なくとも１つの石灰化エリアを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの第１画像および前記少なくとも１つの第３画像は、前記ビジュアルディスプレイ上の同じロケーションに提示され、前記第１画像および前記第３画像は少なくとも部分的に透明である請求項４４に記載の方法。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの第１画像の少なくとも一部分および前記少なくとも１つの第３画像の少なくとも一部分は、互いに隣接して提示される請求項４４に記載の方法。
【請求項５２】
前記少なくとも１つの第１画像を処理することによって発見された沈渣は、前記少なくとも１つの第３画像上でマークを付けられる請求項４４に記載の方法。
【請求項５３】
前記少なくとも１つの第１画像上で、少なくとも１つの血管の少なくとも１つの弾性欠如部分にマークを付けるステップをさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項５４】
前記少なくとも１つの第３画像上で、少なくとも１つの血管の少なくとも１つの弾性欠如部分にマークを付けるステップをさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項５５】
前記少なくとも１つの第１画像上で、少なくとも１つの血管の少なくとも１つの湾曲部分にマークを付けるステップをさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項５６】
前記少なくとも１つの第３画像上で、少なくとも１つの血管の少なくとも１つの湾曲部分にマークを付けるステップをさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項５７】
少なくとも１つのチェックポイントが手術の前に指示された状態で、前記手術中に取得される少なくとも１つの画像内で少なくとも１つの箇所を識別するステップと、
前記少なくとも１つのチェックポイントに、前記手術の前に関連付けられた少なくとも１つの画像を提示するステップとをさらに含む請求項４４に記載の方法。
【請求項５８】
前記血管は冠状動脈である請求項０に記載の方法。
【請求項５９】
前記沈渣は、脂質に富むプラーク、中間プラーク、石灰化したプラーク、血栓、細胞、または細胞生成物である請求項０に記載の方法。
【請求項６０】
前記医療イメージングデバイスは、マルチスライスコンピュータ断層撮影デバイスである請求項０に記載の方法。
【請求項６１】
前記医療イメージングデバイスは、磁気共鳴イメージングデバイスである請求項０に記載の方法。
【請求項６２】
少なくとも１つの医療イメージングデバイスによって取得された少なくとも１つの第１画像を使用して、１つまたは複数のタイプである沈渣が沈降している先の、少なくとも１つの血管の少なくとも１つのエリアを自動的に検出する方法であって、
沈渣層を有する前記少なくとも１つの血管の前記少なくとも一部分を識別するステップと、
前記少なくとも１つの第２画像上で前記少なくとも１つのエリアを指示するステップであって、前記第２画像は、前記少なくとも１つの第１画像の処理の産物を描写する、指示するステップとを含む方法。
【請求項６３】
前記識別ステップは、医療イメージングデバイスによって取得される少なくとも１つの画像の少なくとも１つのピクセルの輝度値を、少なくとも１つのタイプの沈渣についての少なくとも１つの範囲の輝度値と比較するステップを含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの血管の内腔の少なくとも１つの視覚表現を構成するステップをさらに含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記少なくとも１つの血管の少なくとも一部分の少なくとも１つの視覚表現を構成するステップをさらに含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記少なくとも１つの血管内に沈降した沈渣は、カラーコーディングを使用して指示される請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
前記血管に沿う位置にある前記少なくとも１つの血管での前記沈渣層の幅と、
前記血管に沿う位置にある前記少なくとも１つの血管の径と、
前記血管に沿う位置にある前記少なくとも１つの血管の狭窄のパーセンテージのうちのいずれか１つを決定するステップをさらに含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
前記沈渣層の少なくとも１つの幅、前記少なくとも１つの血管の径、および狭窄のパーセンテージを、前記少なくとも１つの第２画像上に指示するステップをさらに含む請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
ユーザアクションに応答して、前記第２画像上で、弾性欠如であるとして、少なくとも１つの血管の少なくとも一部分にマークを付けるステップをさらに含む請求項６２に記載の方法。
【請求項７０】
ユーザアクションに応答して、前記第２画像上で、湾曲しているとして、少なくとも１つの血管の少なくとも一部分にマークを付けるステップをさらに含む請求項６２に記載の方法。
【請求項７１】
ユーザアクションに応答して、前記第２画像上で、患者体内の箇所を、チェックポイントとして指示し、少なくとも１つの画像に前記チェックポイントを関連付けるステップをさらに含み、前記画像は、手術の前に医療イメージングデバイスによって取得される画像の処理の産物、または、前記手術中に採用される前記医療イメージングデバイスについての少なくとも１つの透視方向のセットである請求項６２に記載の方法。
【請求項７２】
前記少なくとも１つの第２画像は、前記少なくとも１つの血管の少なくとも１つの３次元ビューを描写する請求項６２に記載の方法。
【請求項７３】
前記少なくとも１つの第２画像は、人体内の少なくとも１つの3 次元表面を描写する請求項６２に記載の方法。
【請求項７４】
前記少なくとも１つの第２画像は、冠状動脈の内部３次元ビューを描写する請求項６２に記載の方法。
【請求項７５】
前記少なくとも１つの第２画像は、前記少なくとも１つの血管に沿うあるロケーションにおける前記少なくとも１つの血管の断面を描写し、前記断面は、前記血管壁、前記血管の内腔、沈渣のうちのいずれか１つを含む請求項６２に記載の方法。
【請求項７６】
手術の前に取得された画像上で、また、前記画像の処理の前記産物上で、沈渣についての前記指標を手作業で補正するオプションをユーザに提供するステップをさらに含む請求項６２に記載の方法。
【請求項７７】
前記補正は、前記指標のサイズまたは前記指標の沈渣タイプを変更すること、指標を付加すること、または、指標を削除することのうちのいずれか１つを含む請求項６２に記載の方法。
【請求項７８】
前記血管は冠状動脈である請求項６２に記載の方法。
【請求項７９】
前記沈渣は、脂質に富むプラーク、中間プラーク、石灰化したプラーク、血栓、細胞、または細胞生成物である請求項６２に記載の方法。
【請求項８０】
前記医療イメージングデバイスは、マルチスライスコンピュータ断層撮影デバイスである請求項６２に記載の方法。
【請求項８１】
前記医療イメージングデバイスは、磁気共鳴イメージングデバイスである請求項６２に記載の方法。
【請求項８２】
あるモダリティから収集された情報を使用して、２つの血管造影像から３次元物体を自動的に再構成する方法であって、
異なる透視方向からの要求されるエリアの第１および第２血管造影像を取得するステップと、
前記第１および前記第２血管造影像について、前記モダリティから収集されたデータを、前記第１および前記第２血管造影像と同じ平面上に投影することによって、第１および第２投影画像を得るステップと、
前記第１または前記第２血管造影像内に現れる物体、および、前記第１または前記第２投影画像内に現れる物体によって、前記第１または前記第２血管造影像を前記対応する投影画像と位置合わせするステップと、
前記第１血管造影像と前記第２血管造影像を相互に再位置合わせをするステップと、
前記第１または前記第２血管造影像内に現れる物体を検出し、前記第１または前記第２投影画像内の対応する物体を照合するステップと、
前記第１および前記第２血管造影像内に現れる前記物体の３次元座標を導出するステップと、
前記第１および前記第２血管造影像から要求されるエリアの３次元画像を構成するステップとを含む方法。
【請求項８３】
前記モダリティは、コンピュータ断層撮影イメージングデバイスである請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記モダリティは、磁気共鳴イメージングデバイスである請求項８２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、医療イメージングシステムに関し、プラークを含む、室内でのリアルタイムに更新される３次元動脈モデルを提示する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療イメージングデバイスは、医療手術の前と手術中の両方において、多くの目的で広く使用される。手術前の目的は、患者の状態の評価、要求される治療の事前評価、一般に治療計画、特に、カテーテル検査を含む。手術中の目的は、患者の状況の継続した事前評価、ならびに、侵襲的ツールおよびデバイスの正確な位置の探索を含む。現在存在するどのイメージングモダリティにも、強みと弱みがある。血管造影像は、分解能が高く、他のモダリティでは気付くことができない小さな脈管（０．８ｍｍ未満の径を有する）を描写することができる。血管造影像の高分解能および血管造影像の処理の３次元産物は、動脈径などの距離の正確な測定を可能にする。血管造影像はまた、実際に最新である。しかし、軟部組織は、血管造影像では見えないため、動脈の現在の状態を詳細に記述することになると、多くの情報、特に、プラーク情報が抜けている。
【０００３】
一方、ＣＴスキャナは、容積情報を提供し、したがって、一般に軟部組織を、特に動脈に沿って堆積したプラークを含む、セグメント化された情報の３次元表現を提供する。しかし、ＣＴスキャンは、手術の前に取得されるため最新情報を欠く。さらに、ＣＴの分解能は、血管造影像によって提供される分解能より劣る。
【０００４】
ＣＴスキャンは、内腔、すなわち、血管内部の空間をたどることによって、脈管構造の再構成を可能にする。この構成の欠点は、血管が閉塞している場合、血液は、ほとんどまたは全く血管を流れず、内腔をたどることによって、血管の関連部分に視覚的に達することができないことである。さらに、血管壁は、少なくとも、１．５ｍｍ幅（健康な冠状動脈の幅は、たとえば、１００〜９００μｍである）である場合に限り、ＣＴスキャンで観察することができる。したがって、血管が実質的に損傷を受けるまで、血管が、かなりの沈渣を保持していることをわかることは不可能であり、または、血管の狭窄のパーセンテージを事前評価することは不可能であろう。標準的なツールを使用して、狭窄が、脈管径のほぼ５０％を塞いでいるかどうかをわかることが可能であるだけである。脈管壁が２ｍｍ以上である場合、狭窄のパーセンテージのより正確な推定を実現することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、手術室内での最新の正確な３次元情報を供給するために、ＣＴの最上のものと血管造影像の最上のものとを組み合わせることになるシステムについての必要性が当技術分野に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、第１画像を表示する装置が提供され、前記第１画像は、医療手術の前に、医療イメージングデバイスによって取得された第２画像の処理の産物であり、前記第１画像は、沈渣を有するエリアに関する情報を含み、手術中に、前記第１画像が、システムのユーザに提示される。第１画像は、第３画像と融合され、前記第３画像は、手術中に、医療イメージングデバイスによって取得された第４画像の処理の産物である。装置は、さらに、医療イメージングデバイスの画像を位置合わせすること、医療イメージングデバイスの画像の処理の産物に含まれ、かつ、産物に関連付けられる情報を融合
すること、および、第１画像か、第３画像か、医療イメージングデバイスから得られる情報を含む第１画像と第２画像の組合せか、医療イメージングデバイスのいずれかから得られる情報を含む画像を提示することを行うためのコンピュータプログラムをさらに含む。装置はまた、手術中に取得される第４画像を使用して、第２画像のイメージング誤差を補正する補正モジュールをさらに備える。イメージング誤差は、画像上で、格別に大きく描写される１つまたは複数の血管の１つまたは複数の石灰化エリアを特徴とし、前記画像は、手術の前に、１つまたは複数の医療イメージングデバイスによって取得された１つまたは複数の画像の処理の産物である。好ましい実施形態では、第１画像および第３画像は、ビジュアルディスプレイ上の同じロケーションに提示され、第１画像および第３画像は部分的に透明である。第１画像の少なくとも一部分および第３画像の少なくとも一部分は、互いに隣接して提示されることができる。第１画像を処理することによって発見された沈渣は、第３画像上で独特のマークを付けられる。第１画像を処理することによって発見された沈渣は、第１画像上で独特のマークを付けられる。装置はさらに、第１画像または第３画像上で、血管の１つの弾性欠如部分にマークを付けるマーキングモジュールを備える。装置はさらに、第１画像または第３画像上で、血管の少なくとも１つの湾曲部分にマークを付けるモジュールを備える。装置はさらに、第１画像または第３画像上で、手術の前に準備された指標にマークを付けるモジュールを備える。装置はさらに、医療イメージングデバイスのために、手術の前に決定されたパラメータを、手術中に指示するモジュールを備え、前記パラメータは、画像を取得している間に適用される。装置はさらに、１つまたは複数のチェックポイントが手術の前に指示された状態で、手術中に提示される画像内で１つの箇所を識別すること、および、１つまたは複数のチェックポイントに、手術の前に関連付けられた画像を提示することを行うためのモジュールを備える。血管は冠状動脈であることができる。沈渣は、脂質に富むプラーク、中間プラーク、石灰化したプラーク、血栓、細胞、または細胞生成物のうちのいずれかの１つであることができる。医療イメージングデバイスは、マルチスライスコンピュータ断層撮影デバイスであることができる。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、手術の前にイメージングデバイスによって取得される第１画像から、沈渣を有する血管の一部分を検出する装置が提供され、装置は、血管の一部分および前記部分内において前記部分内に位置する沈渣層を識別する識別モジュールと、医療イメージングデバイスによって取得される画像を処理することによって生成される第２画像上で、血管の一部分および一部分に関連する沈渣を指示するマーキングモジュールとを備える。識別モジュールは、医療イメージングデバイスによって取得される画像のピクセルについての輝度値、および、あるタイプの沈渣についてのある範囲の輝度値を受け取る。装置はさらに、血管の内腔の視覚表現を構成するモジュールを備える。装置はさらに、血管の壁の一部分の視覚表現を構成するモジュールを備える。血管および血管内に沈降した沈渣の所定部分が、カラーコーディングを使用して指示される。装置はさらに、血管に沿うあるロケーションにおける沈渣層の幅と、血管に沿うあるロケーションにおける血管の径と、血管に沿うあるロケーションにおける血管の狭窄のパーセンテージとを決定する幅決定モジュールを備える。沈渣層の幅、血管の径、および狭窄のパーセンテージは、第２画像上に指示される。装置はさらに、ユーザアクションに応答して、血管の一部分を、弾性欠如であると指示するモジュールを備える。装置はさらに、ユーザアクションに応答して、血管の一部分を、湾曲していると指示するモジュールを備える。装置はさらに、ユーザアクションに応答して、患者体内の位置を、チェックポイントとして指示し、第１画像を処理することによって生成される画像にチェックポイントを関連付けるチェックポイント定義モジュールを備える。第２画像は、人体内の表面、および、前記表面上の血管を描写する。第２画像は、血管の内部３次元ビューを描写する。第２画像は、血管に沿うあるロケーションにおける血管の断面を描写し、前記断面は、血管の壁、血管の内腔、血管の壁上に沈降した沈渣のうちの１つまたは複数を含む。装置はさらに、手術の前に取得された画像上で、また、前記画像の産物上で、沈渣についての指標を手作業で補正する
モジュールを備える。補正は、指標のサイズまたは指標の沈渣タイプを変更すること、指標を付加すること、または、指標を削除することを含む。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、第１画像を手術中に表示する装置が提供され、前記第１画像は、医療手術の前に、医療イメージングデバイスによって取得された第２画像の処理の産物であり、前記画像は、沈渣を有するエリアに関する情報を含む。第１画像は、第３画像と融合され、第３画像は、手術中に、第２医療イメージングデバイスによって取得された第４画像の処理の産物であり、方法は、第１医療イメージングデバイスと第３医療イメージングデバイスの座標系を位置合わせするステップと、第１または第２医療イメージングデバイスの画像の処理の産物内に含まれ、かつ、関連付けられる情報を融合するステップと、第１または第２医療イメージングデバイスからの画像、あるいは、第１および第２医療イメージングデバイスからの情報を含む画像を提示するステップを含む。座標系の位置合わせは、第１および第２医療イメージングデバイスの画像内に見られる３つ以上の箇所を照合するステップと、第１および第２医療イメージングデバイスの座標フレームを照合するステップとを含む。箇所の照合は、２つの医療イメージングデバイスのそれぞれの画像内に見られる３つ以上の非整列フィデューシャルの座標を比較することに基づく。３つの箇所の照合は、手術中に取得された少なくとも１つの２次元画像を、手術の前に少なくとも１つの医療イメージングデバイスによって取得された少なくとも１つの２次元画像から構成された３次元画像の少なくとも１つの投影と比較することに基づく。方法はさらに、手術中に取得された画像を使用して、手術の前に医療イメージングデバイスによって取得された画像のイメージング誤差を補正するステップを含む。イメージング誤差は、手術の前に医療イメージングデバイスによって取得された画像の処理の少なくとも１つの産物上で、格別に大きく描写される血管の石灰化エリアを特徴とする。座標系の位置合わせは、第１医療イメージングデバイスと第２医療イメージングデバイスによって取得された第１画像と第２画像の大域的位置合わせを行うステップと、第１画像および第３画像において検出される対応する特徴部を照合することによって、局所的残留不一致の除去を行うステップとを含む。大域的位置合わせは、第１画像および第３画像において見られるフィデューシャルの座標を比較することに基づく。大域的位置合わせは、手術中に取得される１つまたは複数の２次元画像第を、手術の前に医療イメージングデバイスから得られた３次元データの投影と照合することに基づく。第１画像および第３画像は、ビジュアルディスプレイ上の同じロケーションに提示され、第１画像および第３画像は少なくとも部分的に透明である。方法はさらに、第１画像上で、血管の弾性欠如部分にマークを付けるステップを含む。方法はさらに、第１画像上で、血管の弾性欠如部分にマークを付けるステップを含む。方法はさらに、第１画像上で、血管の湾曲部分にマークを付けるステップを含む。方法はさらに、第３画像上で、血管の湾曲部分にマークを付けるステップを含む。方法はさらに、チェックポイントが手術の前に指示された状態で、手術中に取得される画像内である箇所を識別するステップと、チェックポイントに、前手術の前に関連付けられた画像を提示するステップとを含む。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、ＣＴ情報を使用して、２つの血管造影像から３次元物体を自動的に再構成する方法が提供され、方法は、異なる透視方向からの要求されるエリアの第１および第２血管造影像を取得するステップと、第１および前記第２血管造影像について、３次元ＣＴデータを、第１および第２血管造影像と同じ平面上に投影することによって、第１および第２投影ＣＴ画像を得るステップと、血管造影像内に現れる物体、および、投影ＣＴ内に現れる物体によって、第１および第２血管造影像を対応する投影ＣＴ画像と位置合わせするステップと、第１血管造影像と第２血管造影像を相互に再位置合わせをするステップと、血管造影像内に現れる物体を検出し、投影ＣＴ内の対応する物体と照合するステップと、第１および前記第２血管造影像内に現れる物体の３次元座標を導出するステップと、第１および第２血管造影像からの要求されるエリアの３次元画像を構成するステップとを含む。
【００１０】
本発明は、図面に関連して行われる以下の詳細な説明からより完全に理解され、認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ＣＴスキャンおよび血管造影像から、管状器官に関する画像および情報を融合し、医療手術中に画像を３次元で提示する装置および方法が開示される。提示される情報は、血管の構造全体の一部分として、冠状動脈または他の血管の内側および外側に堆積した異なるタイプの沈渣を含む。装置は、医療手術、通常、カテーテル検査の前と検査中の両方で使用されるように、また、ユーザが、手術の前に異なる関心エリアおよび所定のビューにマークを付けることを可能にするように設計される。エリアおよびビューは、手術中に、システムによって提示されるであろう。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態は、マルチスライスコンピュータ断層撮影（ＭＳＣＴ）デバイスによって取得されるスライスを使用する。ＭＳＣＴスキャナは、３２、４０、またはさらに６４スライスまで、同時に取得することができ、したがって、１０〜２０秒の時間枠の間に取得された、０．６ｍｍ離れたスライスによって全心臓エリアをカバーする。したがって、スキャナは、心筋および冠状動脈ならびに他の血管の高分解能形態評価を使用可能にする。ＭＳＣＴは、０．３〜０．５ｍｍのピクセルサイズおよび９０〜１２０ミリ秒の時間分解能をもたらす。
【００１３】
ここで図１を参照すると、図１は、提案される装置および関連する方法が実施される例示的な環境を示す。非制限的な本例では、環境は、健康管理施設の心臓病部門である。冠状動脈の問題、または、血管上の沈渣に関連する別の問題に苦しんでいることが推測される（または、わかっている）患者は、医療イメージングデバイスによる走査セッションを受ける。デバイスによって取得される画像を評価する医師の、可能性のある結論は、患者がカテーテル検査されるべきであるということである。この場合、提案される発明は、手術の前に取得されるか、または、生成される画像を、手術中に取得されるか、または、生成される画像と融合させ、提示する方法を開示する。手術の前または後に取得される画像に関するとき、説明は、取得された画像および取得された画像の処理の産物を含む。産物は、血管木、心筋、プラークなどのような、異なる体の部分または体の組織のモデルである。構造は、線、半径、表面などによって与えられる、容積要素、管状器官の集合体として記述されてもよい。もちろん、述べた構造は、１つまたは複数の視覚表現に関連付けられる。
【００１４】
この例示的なシステムの枠組みでは、システムに対する手術前の入力は、ＭＳＣＴスキャナ（図示せず）によって取得される、体の部分、たとえば、患者の心臓エリアの画像を含む。ＭＳＣＴで走査された原画像（スライスとも呼ばれる）は、記憶デバイス２０上に記憶される。付加的な画像および情報記憶装置３０は、原画像を処理することによって生成された画像および他の情報を記憶する。この処理は、ユーザアクションによって始動され、手術前ワークステーション４０によって実施される。血管造影像および血管造影像に基づく脈管の３次元再構成は、手術中に、手術中ワークステーション５０によって使用され、血管造影像および３次元再構成記憶装置８０に記憶される。手術前ワークステーション４０および手術中ワークステーション５０のそれぞれは、好ましくは、パーソナルコンピュータ、メインフレームコンピュータなどのコンピューティングプラットフォーム、あるいは、メモリデバイス、ＣＰＵまたはマイクロプロセッサデバイス（図示せず）、およびいくつかのＩ／Ｏポート（図示せず）を装備する、任意の他のタイプのコンピューティングプラットフォームである。あるいは、手術前ワークステーション４０および手術中ワークステーション５０は、本発明の方法を実行するために必要であるコマンドおよびデータなどを記憶する、ＤＳＰチップ、ＡＳＩＣデバイスであることができる。手術前ワーク
ステーション４０および手術中ワークステーション５０はさらに、ユーザからの入力を収集し、相応して、結果６０および７０を提示する標準的な手段を装備する。本アプリケーションの例示的な環境では、これらは、通常、キーボード、マウスなどの指示デバイス、およびディスプレイデバイスを備えるはずである。手術前ワークステーション４０および手術中ワークステーション５０はさらに、本発明に関連するコンピュータアプリケーションを記憶する内部記憶デバイス（図示せず）を含むことができる。これらの記憶デバイスはまた、原画像記憶装置２０、付加的な画像および情報記憶装置３０、および血管造影像および３次元再構成記憶装置８０の役目を果たすことができる。記憶ユニット２０、３０、および８０は、磁気テープ、磁気ディスク、光ディスク、レーザディスク、大容量記憶デバイスなどであることができる。本発明に関連するコンピュータアプリケーションは、以降で詳述されるタスクを実施するために相互作用する、論理的に相互に関連付けられたコンピュータプログラムおよび関連するデータ構造のセットである。手術前ワークステーション４０および手術中ワークステーション５０は、同じマシン、別個のマシン、さらに異なるマシンであることができる。任意選択で、手術前ワークステーション４０および手術中ワークステーション５０は、原画像を得るか、または、遠隔ソース、リモートまたはローカルネットワーク、衛星、フロッピー（登録商標）ディスク、取り外し可能ディスクなどのような、原画像記憶装置２０、処理画像および情報記憶装置３０、ならびに、血管造影像および３次元再構成記憶装置８０以外のソースから画像および情報を記憶し、得る。
【００１５】
提示される装置は、例示であるだけであることに、さらに留意されるべきである。本発明の他の好ましい実施形態では、コンピュータアプリケーション、原画像記憶装置２０、処理画像および付加情報記憶装置３０、血管造影像および３次元再構成記憶装置８０、手術前ワークステーション４０、ならびに手術中ワークステーション５０は、同じコンピューティングプラットフォーム上で同じ場所に配置されることができる。結果として、Ｉ／Ｏセット６０または７０の一方は、不必要になるであろう。
【００１６】
ここで図２を参照すると、図２は、手術前に、ＭＳＣＴ画像に関してアクションを実施する種々のモジュールを示す。手術前の段階で利用可能なフィーチャおよびツールについての良好な理解を得ることが重要である。それは、これらのツールの産物が、以下で詳述される手術中の段階で使用されるからである。手術前モジュールは、作業中にユーザ対話を必要としない自動モジュール２２、および、システムがユーザアクションおよび入力に応答してコマンドを実行する混合モジュール２３に分割される。ユーザは、通常、医師または熟練した技師である。自動ツールと混合ツールへのこの分割は、明確にしたいだけのためであり、起動の順序、優先順位などを意味しない。起動されるモジュールおよびその順序は、ユーザの好みに依存する。さらに、ソフトウェア工学の考慮すべき問題によって、あるモジュールの一部の機能が、他のモジュールから自動的に呼び出される。図２の全てのモジュールの産物は、図１の付加的な画像および情報記憶装置３０に記憶される。
【００１７】
自動モジュール２２は、いくつかの、相互に関連付けられたコンピュータ実施式モジュールを備える。標準的な３−Ｄ提示ツールモジュール２２０は、Vi tal   Images（米国
ミネソタ州プリマス）によって製造されたＶＩＴＲＥＡ（登録商標）などの、ＭＳＣＴ製造業者により、また、同様に独立製造業者により提供される３−Ｄ画像を提示するためのコンピュータプログラムであることができる。ＣＴスキャナによって取得されたデータは、実際に容積的である。すなわち、輝度情報は、ボクセルと名付けられた容積ユニットに関連する。走査される各物質は、特定の輝度範囲を有するため、輝度データは、走査されるエリアの組成を表す。ＣＴ輝度は、ハウンスフィールド単位（ＨＵ）で測定される。この未処理容積情報は、セグメント化された情報の再構成、すなわち、特定の体の部分および組織の再構成を使用可能にする。提示ツール２２０は、走査された画像についての、いくつかの治療および観察オプションを使用可能にする。
【００１８】
１つのオプションは、種々の体の部分および組織のモデル、デバイスによって走査された少なくとも２つのスライスから構成されるモデルの、識別できる２次元または３次元表現を示すことである。２次元画像は、たとえば、走査されたスライスを含む。３次元画像は、たとえば、表面の画像、動脈構造の画像などを含む。別の提示オプションは、イメージングデバイスによって取得されるスライスに対して、平行か、所定角度のいずれかの、新しい平面画像を生成することを含む。また別のオプションは、動脈の断面、または、さらに、こうした断面のシーケンスを提示し、したがって、「フライスルー」を視覚化する。
【００１９】
もう１つのオプションは、同じか、または、隣接するロケーションを示す少なくとも２つの隣接画像を提示すること、時間的シーケンスで画像を提示することなどのような、種々のレイアウトで１つまたは複数の画像を提示することである。
【００２０】
上述したビュー、画像、およびそれらの組合せは、図１の付加的な画像および情報記憶装置３０に記憶される。
内腔構成ツール２２１もまた、Vital   Images（米国ミネソタ州プリマス(Plymouth,  MN,   USA)）によって製造されたＶＩＴＲＥＡ（登録商標）などの、内腔を示す３Ｄ画像を構成するためのコンピュータプログラムであることができる。ツール２２１は、内腔、すなわち、動脈内部の空間をたどることによって、脈管構造を再構成する。先に述べたように、径の小さい脈管の閉塞部分に達することはできない。
【００２１】
プラーク識別および分類モジュール２２３は、血管内に堆積する種々のタイプのプラークを識別する。これは、単一スライスＣＴスキャナと比較して、ＭＳＣＴデバイスの空間分解能と時間分解能が高いことによって使用可能になる（血管造影像は、高分解能であるが、軟部組織イメージングを使用可能にしない）。沈渣のタイプの検出は、内腔を表すデータ構造を横断し、内腔に隣接するエリアに関連する輝度データを、所定の輝度範囲と比較することによって実施される。そのため、沈渣の検出は、ロードマップとしての、内腔構成モジュール２２１によって構成された内腔構造を通して、血管を「たどり」、血管の周辺で見出されるＣＴ輝度の値を、（心臓表面に関連する値を無視した後に）既知の範囲と比較することによって実施される。以下の表は、それぞれのタイプの沈渣についての例示的な範囲の値を挙げる。
【００２２】
【表１】
2008514265.tif 000003
表は、スティーブン  シュレーダー,   ツビンゲンによって、「インターナショナル  タスクフォース  フォー  プリベンション  オブ  コロナリー  ハート  ディジーズ」シンポジウム、ソウル、2003年２月23日において提示されたものである。
【００２３】
表からわかるように、ある範囲の輝度は、２つ以上のモードにあると解釈することができる。こうした場合、周囲のエリアとの連続性の検討が加えられることになる。
血管壁構成モジュール２２３は、高分解能ＣＴスライスから引き出すことができる血管壁に関する情報を検索する。ＭＳＣＴ技術を使用するときに、各ピクセルは、平均で０．４ｍｍの辺を有する正方形を表す。丸め問題のために、一般に縁部を、特に血管の壁を検
出するのに、少なくとも２つのピクセルが必要とされる。そのため、少なくとも０．８ｍｍ幅である血管壁のみが、正確に認識されることができる。より薄い壁を有する血管の場合、丸め問題は、実質的な誤差を引き起こし、正しい提示を妨げる。内腔、沈渣、および脈管壁を一緒に組み合わせたものに関する情報は、血管の有益なビューを提供し、図１の付加的な画像および情報記憶装置３０に記憶される。
【００２４】
混合（自動および手動）モジュール２３は、いくつかの、相互に関連付けられたコンピュータ実施式モジュールを備える。ユーザインタフェースモジュール２２９は、システムを用いて作業するときに、ユーザが選択することができる全てのオプションをユーザに提示する。これらのオプションの提示は、グラフィック、テキスト、または任意の他の手段を使用する。あるオプションを選択するときに、システムは、ユーザが、関連する選択を行い、関連するアクションを実施し、結果を記憶することを可能にする。たとえば、ユーザが、「チェックポイント定義」オプションを選択すると、チェックポイント定義およびビュー準備モジュール２３３の記述において以下で説明するように、システムは、ユーザが、チェックポイントを定義し、ビューをチェックポイントに関連付けることを可能にするはずである。
【００２５】
パラメータセットアップモジュール２３０は、システムパラメータ、および、カラー選択、好ましい画像のレイアウト、数値パラメータなどのようなユーザ選好を設定するのに使用される。こうしたパラメータは、手術の前と手術中の両方で、自動ツールと混合ツールの両方によって使用される。パラメータおよび設定は、図１の付加的な画像および情報記憶装置３０に記憶される。
【００２６】
プラーク幅計算モジュール２３１は、ユーザが、血管に沿う特定のロケーションを指し、そのロケーションにおいて堆積したプラーク層の幅、そのロケーションにおける内腔の実際の幅、もしあれば、そのロケーションにおける狭窄のパーセンテージをシステムに計算させることを可能にする。狭窄パーセンテージは、１から、所望のロケーションにおける動脈の断面の実際の面積と、動脈に沿った断面の平均面積との比を引いた数値によって決定される。この平均は、所望のロケーションから遠位と近位の断面エリアを表すグラフから決定される。述べた全ての情報−プラーク幅、血管幅、および狭窄のパーセンテージは、図１の付加的な画像および情報記憶装置３０に記憶される。
【００２７】
プラーク補正モジュール２３２は、ユーザが、システムによって認識される任意のプラーク沈渣のタイプ、サイズ、密度、および形状を手作業で変えることを可能にする。プラーク補正モジュール２３２はまた、ユーザが、プラークについての指標を付加するか、または、除去することを可能にする。特に、石灰化が著しいエリアが格別に大きく見えることによる、ブルーミング効果を受けるエリアにおいて、補正が必要とされるであろう。これは、石灰化エリアからのｘ線が隣接エリアに反射することによって生じる。この効果は、図３のブルーミング効果補正モジュール２５４内の手術中システムにおいて自動的に補正される。この自動補正は、通常、手術中にだけ利用可能である、血管造影像および血管造影像からの３次元再構成などの、そのエリアの付加的な画像が無い状態では実施されることができない。ユーザ入力は、図１のキーボードおよび指示デバイス６０の使用によって受け入れられる。プラークエリアに対する補正は、図１の付加的な画像および情報記憶装置３０に記憶される。
【００２８】
チェックポイント定義およびビュー準備モジュール２３３では、ユーザは、患者の心臓エリア内に任意の箇所をチェックポイントとして指定することができる。全ての取得されたデータは、容積情報を保持するため、原スライス内で、または、あるタイプの導出された画像上で見られる各ピクセルは、イメージングされた容積内の対応するロケーションによって一意に識別されることができる。システムがチェックポイント選択モードにあると
き、こうした箇所をマウスでクリックすること、または、その他の方法で指示することは、箇所をチェックポイントとして定義する。ユーザは、その後、１つまたは複数のビューを各チェックポイントに関連付けることができる。ビューは、最初に取得されたスライスか、機能強化型提示モジュール２３５についての記載において以降で述べられる任意の他のビューか、または、上記の組合せであることが可能である。ユーザはまた、関連エリアをよりよく観察するために、手術中に使用される医療イメージングデバイスの好ましい態様についての推奨（推奨される方法）を関連付けることができる。チェックポイントおよびビューならびにそれらに関連する推奨は、図１の付加的な画像および情報記憶装置３０に記憶される。チェックポイントおよび関連ビューは、図３のチェックポイント識別および指定ビュー提示モジュール２５６の記述で説明されるように、手術中に使用される。
【００２９】
弾性欠如および湾曲エリアマーキングモジュール２３４は、ユーザが、血管の一部分を弾性欠如であるか、または、湾曲しているとしてマークを付けることを可能にする。ＣＴデータが容積情報であるため、画像内で、ＣＴ容積内の所望エリアのロケーションを識別する関連エリアにマークを付けることが可能である。マーキングは、原スライスまたは容積上で、または、視覚的に提示された処理産物上で行われることができる。マーキングは、たとえば、血管に沿う２つの箇所を指定し、それによって、これらの２つのロケーション間の血管の部分が、弾性欠如であるとしてマークを付けられることによって実施される。別の実施形態では、ユーザは、血管が、それに沿って曲がる湾曲線を自由に引く。このオプションは、血管の著しく湾曲したエリア、または、血管が分岐するエリアにおいて特に有用である。チェックポイント定義モジュールと同様に、ユーザは、マークを付けたエリアに任意所望のビューを関連付けることができる。マークを付けたエリア、そのタイプ、および関連するビューは、図１の付加的な画像および情報記憶装置３０に記憶される。
【００３０】
機能強化型提示モジュール２３５は、標準提示ツールモジュール２２０を補足する。このモジュールは、標準３−Ｄ提示ツールモジュール２２０において先に述べたビューにわたって、システムによって引き出され、また、自動モジュール２２を使用してユーザによって指示される付加的な情報全てを提示する。含まれる１つのタイプの情報は、プラーク識別および分類モジュール２２２においてシステムによって引き出され、おそらくは、プラーク補正モジュール２３２においてユーザによって補正される、異なるタイプのプラーク層のマーキングである。こうした層は、通常、パラメータセットアップモジュール２３０において選択された、各タイプの沈渣についての指定されたカラーを使用して示される。他のデータは、指定されたチェックポイント、ならびに、血管の弾性欠如および湾曲エリアを含む。さらなるデータは、種々のプラーク層の幅、指定されたロケーションにおける血管の径、およびそのロケーションにおける狭窄のパーセンテージを含む、プラーク幅決定モジュール２３１によって得られる数値を含む。先の説明は、手術前のモードの間に利用可能なモジュールおよびツールに関する。以下は、手術の前と手術中に収集された情報を融合し提示するために、手術中に使用される方法およびモジュールである。
【００３１】
開示される発明が使用される、通常の非制限的な環境では、患者は、ＭＳＣＴイメージングデバイスによって走査され、走査の産物は、医師または熟練した技師によって解析される。解析結果は、患者が、カテーテル検査を受ける必要がないという決定、および、図２に述べた手術前モジュールの産物を含むことができる。
【００３２】
先の説明は、手術前のモードの間に利用可能なモジュールおよびツールに関する。以下は、手術の前と手術中に収集された情報を融合し提示するために、手術中に使用される方法およびモジュールである。手術前の準備は、強制的ではない。全ての必要とされる操作は、手術の直前か、または、手術中に実施されることができる。カテーテル検査が進行すると、手術をする医師は、患者の血管造影像を取得する。血管造影像は、手術中に任意所与の時刻に医師の必要に応じて、異なるロケーション、透視方向、および拡大率で取得さ
れる。血管造影像のロケーションおよび角度は、問題の最良のビューを得るために、計画システムによって、手術の前に決定されることができる。血管造影像は、３次元再構成をもたらす処理を受ける。開示される発明は、手術の前に取得された画像および画像の産物を使用する。これらの画像および産物は、手術中に取得される画像および産物と融合される。
【００３３】
ここで図３を参照すると、図３は、手術の前に取得された画像および産物を、手術中に取得される画像および産物と融合させるための、提案される発明で使用される方法を示す。
【００３４】
方法は、以下のステップを含む。
ステップ２３９にて、ＣＴ容積内で検出された物体と血管造影像内で検出された物体との間の変換を確立することを意味する位置合わせが実行される。
【００３５】
ステップ２４０にて、大域的位置合わせが実施され、ＣＴ容積の血管造影像画像平面内への投影を定義する最良のパラメータセットが回収される。大域的位置合わせは、いくつかの方法で実行されることができる。第１の方法は、較正デバイスまたはフィデューシャルの使用である。フィデューシャルは、チタンなどの、ＭＳＣＴ容積内と血管造影像内の両方で、識別可能で、かつ、容易に検出可能な材料でできた、ねじまたは他の小さな物体である。フィデューシャルは、患者の体に取り付けられ、ＣＴイメージングとカテーテル検査手技との間にロケーションが変わらず、したがって、ＣＴ内のロケーションと血管造影像上のロケーションは、２つの座標フレーム間の変換を明らかにする。大域的位置合わせを実施する別の方法は、イメージングシステムによって供給されるパラメータを使用することによる。大域的位置合わせについての、また別のオプションは、３次元容積および２次元投影における対応する箇所の自動検出を使用したイメージングパラメータ回収の反復プロセスの利用を含む。このプロセスの１つの変形は、ほぼわかっているイメージングパラメータを有する、ＣＴ容積の投影またはＣＴ容積から抽出された情報に基づいて、合成画像を準備するステップと、たとえば、補正技法を使用して、合成画像を実際の血管造影像と照合するステップと、２つの画像間において見出された局所的変位に従ってイメージングパラメータを改良するステップと、プロセスが、最良のイメージングパラメータに集束するまで、ステップを繰り返すステップを含む。大域的位置合わせについての上述した方法の組合せも適用することができる。
【００３６】
大域的位置合わせプロセスは、ＣＴ容積の全てのボクセルについて、血管造影画像内の一意のロケーションをもたらす。反対に、一般に、血管造影像内の全てのピクセルは、容積内の直線にマッピングされることができる。しかし、ピクセルが、血管造影像内の検出された特徴部に属し、ＣＴ容積内で検出された対応する特徴部の、あるボクセルに関連付けられる場合、こうしたピクセルについての対応が確立される。したがって、３次元および２次元での対応する特徴部の照合は、両者間の対応を確立する必須の部分である。血管の階層的構造および明瞭な幾何形状、すなわち、血管の形状および交差のために、特徴部を照合することが可能である。血管網が密である場合、こうした照合は、可能ではないであろう。あるいは、２つの対応するピクセルが、２つの異なる血管造影像内で識別される場合、対応するボクセルの３次元ロケーションが確立されることもできる。
【００３７】
ステップ２４１にて、ＣＴおよび血管造影像内で検出された対応する特徴部間の残留不一致の除去を含む、局所的位置合わせが実施される。特に、ＣＴデータから抽出された血管の３次元中心線の木が、２次元血管造影像から抽出された２次元木と照合され、高いレベルでの枝−枝照合、および、それぞれの一致した枝内での、低いレベルでのポイント−ポイント照合が含まれる。木の照合に基づいて、大域的変換が、局所補正関数を連続して変えることによって増強されることができる。この補正は、局所的特徴部自体にとってだ
けでなく、隣接エリアにとっても、正確な変換の確立を可能にする。
【００３８】
ステップ２４２にて、手術の前に取得された画像および詳細情報は、手術中に血管造影像によって取得された最新状態にされた視覚情報と融合される。融合プロセスは、ステップ２３９で見出される変換を使用する。データ融合プロセスは、ＣＴデータから作られた３次元画像から始まる。血管の中心線はＣＴデータから導出される。融合したモデルは、異なる分解能を有する領域を結合する。脈管中心線の周りの内腔は、ＣＴから導出された構造および血管造影像から得られる高分解能詳細部と共に提示され、一方、周囲エリアは、ＣＴによって取得された分解能が低い情報と共に提示される。データ融合はまた、動脈の断面を提示するときに行われる。動脈の断面の近似形状は、ＣＴ画像からわかり、プラークの堆積もＣＴ画像からわかる。しかし、ＣＴの分解能が、血管造影の分解能より劣るため、脈管境界情報および断面積などの数値データは、画像と融合され、画像が強化される。脈管に沿う任意のロケーションにおける内腔面積（すなわち、血管の断面積）は、血管造影情報から取得される。同じロケーションにおける血管のＣＴ断面が拡大されたときに、内腔の周りの沈渣エリアと内腔自体との間の移行部が、内腔エリアにピッタリ合うように微調整されたと、血管造影によって判定される。画像融合に対する血管造影の付加の重要性とは、ＣＴでは見れない細い脈管の検出である。これらの脈管の３次元座標は、３次元血管造影システムによって決定され、したがって、その３次元座標は、３次元ＣＴ画像と融合される。
【００３９】
ここで図４を参照すると、図４は、ユーザに利用可能なオプションおよび手術中の本発明の方法を示す。これらのオプションに関連する活動は、医療手術、通常、カテーテル検査中に、図１の手術中ワークステーション５０によって実施される。
【００４０】
ブルーミング効果補正オプション２５４が使用されると、システムは、一部の石灰化したエリアが、本来あるべきよりもＣＴ画像が大きく見えることによるブルーミング効果によって生じる誤差を補正する。ＣＴデータのブルーミング効果が内腔を覆い隠すエリアにおいて、血管造影像は、実際には、内腔の正しいサイズを示すため、誤差が補正可能である。
【００４１】
チェックポイント識別および指定ビュー提示オプション２５５は、図２の手術前チェックポイント定義およびビュー準備モジュール２３３によって定義されたチェックポイントを使用して動作する。チェックポイントの座標が、血管造影像によって取得された画像内に含まれる場合、システムは、自動的に、チェックポイントの存在を指示し、手術前の段階における特定のチェックポイントに関連するビューを提示する。目下の血管造影像内におけるチェックポイントの存在は、血管造影平面上へ投影されたチェックポイントの座標が、血管造影画像の境界内にあるかどうかを検査することによって判定される。
【００４２】
機能強化型提示オプション２５６は、図２の手術前機能強化型提示モジュール２３５で述べた全ての画像およびビューを提示する。さらに、手術中に取得された最新血管造影データは、手術前画像およびビューと融合されて、高分解能最新３次元画像が作られる。高度な提示方法を述べる以下のセクションでは、画像のことを言うとき、画像は、デバイスによって取得された原画像か、こうした画像の処理の産物のいずれかであることが留意されるべきである。ＣＴ画像の場合、こうした産物は、血管木、表面などの３次元ビュー、プラーク指標、チェックポイント指標、測定値などを含む。血管造影画像の場合、産物は、測定値、複数の血管造影像から取得された血管木の３次元画像などを含む。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態によれば、３次元融合画像が提示され、血管木の「骨組み」または幾何形状が、ＣＴ画像から取得され、正確な測定値および高分解能提示が、血管造影から導出される。融合に対するＣＴ画像の別の寄与は、プラーク沈渣の識別である。融
合は、図３のステップ２４１において、先に説明したように実施される。別の融合オプションは、手術前の段階から導出したプラーク指標を有する、３次元再構成の血管造影画像ビューを提示することを含む。指示されるプラーク層は、高分解能血管造影像による、手術前の段階に存在するブルーミング効果の補正を組み込むことができる。融合要素の別の例は、血管造影像に関して、図２の弾性欠如および湾曲エリアマーキングモジュール２３４において定義された、脈管の弾性欠如エリアまたは湾曲エリアのマーキングである。また別の例は、手術中に精度を高めた、プラーク層寸法、血管の径、および狭窄パーセンテージを提示することである。
【００４４】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、両方のデバイスの画像が、並べて観察される。画像は、体の同じエリア、同じ体のエリアの異なるビュー、部分的に重なった体のエリア、または全く重ならない体のエリアを描写することができる。別の好ましい実施形態では、あるエリアを描写する、１つのデバイスによって取得された画像は、そのデバイスの画像によって描写されるエリアに隣接するエリアを描写する、他のデバイスの１つまたは複数の画像によって、１つまたは複数の側面で隣接させられる。このタイプの提示の効果は、エリアの連続ビューであり、エリアのある下位部分が、あるデバイスによって走査され、他の下位部分が、第２デバイスによって走査された。また別の好ましい実施形態では、手術前に第１デバイスによって取得された画像、および、手術中に第２デバイスによって取得された画像が、重ねて提示され、上側画像は、少なくとも部分的に透明である。別の実施形態では、１つのデバイスによって取得された画像、および、別のデバイスによって取得された、より大きな画像が提示され、より大きな画像は、小さな画像を囲む。２つの画像は、体の同じエリア、隣接エリア、または異なるエリアを描写することができる。
【００４５】
先に示した例は、本発明の明確な理解を提供するためだけに役立ち、本発明または本発明に添付された特許請求項の範囲を制限するのに役立たない。本発明の目標を満たすために、異なる、または、付加的なモジュールおよび方法が、本発明に関連して使用されることができることを、当業者は理解するであろう。特に、異なる融合方法および異なる融合要素を使用することができる。
【００４６】
提案される装置および方法は、手術前に取得された画像および産物を、手術中に提示し、それらを、手術中に取得された画像およびデータと融合する点で、新規性がある。装置はまた、ＭＳＣＴデバイスの進展する技術を利用し、その技術は、一般に血管内の、特に冠状動脈内の沈渣の識別および分類、ならびに、こうした血管内の狭窄のパーセンテージおよび形状の事前評価を使用可能にする。これは、患者の状態のよりよい事前評価を促進し、カテーテル検査の計画および実施を補助する。
【００４７】
提案される装置はまた、人オペレータの対話なしで、３次元血管造影画像の構成を容易にする。これは、ＣＴデータの２次元投影に対して各血管造影像を自動的に位置合わせし、血管造影像とＣＴの両方に現れる物体を識別することによって実施される。次に、これは、２つ以上の血管造影像間の照合を提供し、これらの画像からの３次元再構成を可能にする。
【００４８】
その分解能および走査レートが、プラークの識別および分類を可能にすると、本発明は、ＭＲＩなどの、他のモダリティと共に使用されることができることを、当業者は理解するであろう。プラークは、Ｔ１、Ｔ２、拡散係数のようなＭＲパラメータ、および他のＭＲＩ組織特性によって識別される。冠状動脈の状態を正確に事前評価するために、手術前に、おそらく異なるモダリティの２つ以上の画像のセットを使用し、画像のセットのそれぞれを利用することも可能である。たとえば、１つの可能性のある組合せは、内腔を識別するｂｒｉｇｈｔ  ｂｌｏｏｄ  ＭＲＩと共にプラークを識別するｂｌａｃｋ  ｂｌｏｏｄ  ＭＲＩを使用することである。ｂｒｉｇｈｔ  ＭＲＩに対するｂｌａｃｋ  ＭＲＩの
位置合わせは、イメージャ共通座標系を使用することによって行われる。ＭＲ画像とＣＴ画像を融合するときに、ＭＲとＣＴの位置合わせ法は、文献においてよく知られている。
【００４９】
本発明は、先に、特に示され、述べられたものに限定されないことが当業者によって理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、添付特許請求の範囲によって規定されるだけである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の好ましい実施形態による、提案される装置のブロック図。
【図２】本発明の好ましい実施形態による、手術前モジュールの作動コンポーネントのブロック図。
【図３】画像融合法のブロック図。
【図４】本発明の好ましい実施形態による、手術中モジュールの作動コンポーネントのブロック図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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