(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象内に位置する細長い要素の変形を識別する方法であって、
前記関心対象の複数の投影を生成するステップであって、前記投影は、それぞれ異なる投影角度を有する、ステップと、
前記投影の各々において前記細長い要素の幾何学的特徴を決定するステップであって、前記投影は、前記細長い要素の中心軸に垂直な投影角度を有し、各投影において、前記幾何学的特徴は、前記細長い要素の中心軸に垂直に測定される前記細長い要素の直径である、ステップと、
前記幾何学的特徴に基づいて前記細長い要素の断面の非対称性を示すインデックスを計算するステップであって、前記細長い要素の最小直径及び最大直径に基づいて前記断面の非対称性を示すインデックスを計算する、ステップと、
少なくとも１のセクションを有する前記細長い要素の投影を示すステップであって、前記セクションは、前記インデックスの所望の値又は値のレンジをもつ前記細長い要素の部分であり、前記細長い要素の投影は、前記インデックスの所望の値又は値のレンジの情報をコード化したものを当該セクションにおいて視覚的に表現する、ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記インデックスは、正規化される非対称性のインデックスであり、前記非対称性のインデックスの値は、０と１の間にあり、より高い値が、より大きい非対称性に対応し、より低い値が、より小さい非対称性に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記細長い要素の対応する領域に対する前記インデックスの値又は値のレンジの視覚化と共に、前記細長い要素を示すステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
関心対象内に位置する細長い要素の変形を識別するシステムであって、
前記関心対象の複数の投影を生成するイメージング装置であって、前記投影は、それぞれ異なる投影角度を有する、イメージング装置と、
前記投影の各々において前記細長い要素の幾何学的特徴を決定する処理装置であって、前記投影は、前記細長い要素の中心軸に垂直な投影角度を有し、各投影において、前記幾何学的特徴は、前記細長い要素の中心軸に垂直に測定される前記細長い要素の直径である、処理装置と、
前記幾何学的特徴に基づいて前記細長い要素の断面の非対称性を示すインデックスを計算する計算装置であって、前記細長い要素の最小直径及び最大直径に基づいて前記断面の非対称性を示すインデックスを計算する、計算装置と、
を有し、前記処理装置は更に、少なくとも１のセクションを有する前記細長い要素の投影を示し、前記セクションは、前記インデックスの所望の値又は値のレンジをもつ前記細長い要素の部分であり、前記細長い要素の投影は、前記インデックスの所望の値又は値のレンジの情報をコード化したものを当該セクションにおいて視覚的に表現する、システム。
【請求項５】
前記インデックスは、正規化される非対称性のインデックスであり、前記非対称性のインデックスの値は、０と１の間にあり、より高い値が、より大きい非対称性に対応し、より低い値が、より小さい非対称性に対応する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記細長い要素の対応する領域に対する前記インデックスの値又は値のレンジの視覚化と共に、前記細長い要素を示す表示装置を更に有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の関心対象内に位置する細長い要素の変形を識別するシステムを制御するように適応されるコンピュータプログラム。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法により関心対象内に位置する細長い要素の変形を識別するシステムを制御するためのコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、関心対象内の細長い要素の変形を識別するシステム及び方法に関する。特に、本発明は、非対称性血管病変検出支援に関する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野において、例えばＸ線放射線によって関心対象の内部の構造を視覚化することが知られている。このような視覚化は、関心対象を開くことを必要とせずに、すなわち対象を切り、傷つけ又は損傷を与え、又は破壊さえすることを必要とせずに、利用可能である。放射線の角度に依存して、構造が、投影され、従って一方の側からのみ見られる。
【０００３】
他の知られている技法は、関心対象の３Ｄボリューム画像を生成する可能性を提供し、この場合、第１に、対象は、それぞれ異なる視点から、すなわち異なる放射角度から、照射され、第２に、３Ｄボリューム画像は、それぞれ異なる投影に基づいて再構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
医用アプリケーションの分野において、アンギオグラフィは、造影剤の動脈内注射の間、心臓血管Ｘ線システムを使用して血管の画像を取得することによって、血管床の変形、すなわち病変又は狭小化、を検出するために使用される。
【０００５】
病変の適切な評価を得るために、Ｘ線システムの向き（回転及び角度）が重要である。
【０００６】
今日、「フォアショートニング最適ビューマップ（Foreshortening Optimal Viewmaps）」が、心臓血管Ｘ線システムにおいて使用されており、投影画像における血管長の最小フォアショートニング（遠近短縮化）を伴って病変を画像化するであろうＸ線システムの向きを決定すること支援する。最適ビューマップは、例えば３Ｄ  ＣＴデータ又は３Ｄ回転アンギオグラフィデータから導き出されることができる血管の３Ｄ中心線ジオメトリに基づく。最適ビューマップは、Ｘ線システムの回転及び角度の関数として、選択された血管セグメントを平均フォアショートニングを表すマップである。最適ビューマップは、血管断面の形状を考慮しない。
【０００７】
臨床実際において、病変の断面は、多くの場合、非対称である。臨床目的のために、病変の最小管腔断面が表示される投影画像を与えるＸ線ビューを見つけることが重要である。Ｘ線ビューに依存して、投影画像内の血管の直径は、非対称の病変のために異なって見える。治療決定（ステントが必要か否か）は、２Ｄ投影画像に見られるような処置上の直径の細径化に基づくので、最小の病変直径を有する投影画像を見つけることが、重要である。非対称の病変の場合、Ｘ線ビューに依存して、直径の細径化が、実際より深刻さが低くみえることがあり、これは、不正確な治療決定につながる。
【０００８】
本発明の目的は、特別な幾何学的な出現の検出を支援するために、関心対象内部の細長い要素の変形を識別する方法及びシステムを提供することでありうる。本発明の他の目的は、関心のある幾何学的特徴を高解像度で示す最適投影の選択の支援を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの目的は、独立請求項に従う発明の主題によって達成されることができる。本発明の他の実施形態は、個々の従属請求項に記述されている。
【００１０】
一般に及び本発明の例示的な実施形態によれば、関心対象内に位置する細長い要素の変形を識別する方法は、関心対象の複数の投影を生成するステップであって、投影が、それぞれ異なる投影角度を有する、ステップと、投影の各々において細長い要素の幾何学的特徴を決定するステップと、幾何学的特徴に基づくインデックスを計算するステップと、インデックスの所望の値をもつ投影を示すステップと、を含みうる。
【００１１】
この方法によって、関心のある幾何学的な変形が現れる細長い要素の領域を表す投影又はいくつかの投影を識別することが可能である。
【００１２】
概して、細長い要素は、対象内に配されている筒体、管体又は柱体でありえ、細長い要素は、中空の又は中実の構造を有しうる。従って、本発明の意味において、変形は、細長い要素の断面、すなわち壁の任意の変形である。細長い中空の要素又は管状の要素の場合、変形は、内壁表面における例えば炭酸カルシウムの沈着によって、引き起こされうる。体内の血管の検査の場合、これらの変形は、血管の管腔を例えば非対称に歪める病変でありうる。血管は、通常、検査中は造影剤で満たされているので、血管の管腔は、Ｘ線画像上では、細長い中実の要素のような外観を有する。この画像から、血管の壁の変形が、再構成されることができる。
【００１３】
連続する投影に番号を付すことによって、関心のある幾何学的特徴を示す単一の投影又は投影のグループに関する情報を提供することが可能である。
【００１４】
例示の実施形態によれば、幾何学的特徴は、細長い要素の中心軸に垂直に測定される、細長い要素の最小直径及び最大直径を有することができる。
【００１５】
細長い要素の２つの対向する壁の間の直径又は距離は、投影画像において容易に決定されることができる。従って、細長い要素の断面を示すビューにおいて、細長い要素の最小及び最大直径を自動的に決定することが可能でありうる。最小及び最大直径は、断面の非対称性を表すインデックスを計算するために役立ちうる。
【００１６】
例示の実施形態の他の見地によれば、この非対称性インデックスは、非対称性インデックスの値が、０と１との間にあるように、正規化されることができ、より高い値が、より強い非対称性に対応し、より低い値が、より弱い非対称性に対応する。この正規化された非対称性インデックスは、以下の式によって計算されることができる。
（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘ
【００１７】
加えて、本発明の例示の実施形態による方法は、細長い要素の対応する領域に対するインデックスの値の視覚化と共に、細長い要素を示すステップを更に含むことができる。
【００１８】
複数の特定の投影のみを提供することと比べて、関心のある幾何学的特徴を有する投影が、細長い要素全体又は細長い要素の少なくとも一部又はセクションの２Ｄ又は３Ｄ画像において示されることができる。
【００１９】
本発明の他の実施形態によれば、関心対象内に位置する細長い要素の変形を識別するシステムは、イメージング装置、処理装置及び計算装置を有することができる。イメージング装置は、関心対象の複数の投影を生成するように適応されることができ、投影は、それぞれ異なる投影角度を有する。処理装置は、各投影において細長い要素の幾何学的特徴を決定するように適応されることができ、更に、インデックスの所望の値を有する投影を示すように適応されることができる。最後に、計算装置は、幾何学的特徴に基づいてインデックスを計算するように適応されることができる。
【００２０】
処理装置及び計算装置は、単一計算ユニットにおいて実現されることができることに注意すべきである。本発明による方法を実施するように適応されるコンピュータプログラムは、このような計算ユニットの作業メモリに記憶されることができる。
【００２１】
この実施形態の１つの見地によれば、システムは更に、細長い要素の対応する領域に対するインデックスの値の視覚化と共に、細長い要素を示す表示装置を有することができる。
【００２２】
更に、システムは、システムとインタラクトするための、すなわち、関心のある幾何学的特徴を規定し又は細長い要素のインデックス及び／又は周囲構造を示すやり方を選択するための、可能性をシステムのユーザに提供するために、キーボード又はコンピュータマウスのような入力装置を備えることができる。
【００２３】
言い換えると、本発明及び医療分野の特定のアプリケーションにより、（ＣＴ、３Ｄ回転アンギオグラフィ又は任意の他のイメージングモダリティからの）利用可能な３Ｄ血管データを解析し、断面積の形状を考慮することによって、投影画像において血管病変の最も大きい処置上の直径の細径化を示す、最適Ｘ線ビューを決定する方法が、提案される。非対称性のインデックスが計算され、システムの投影方向の関数として表示される。
【００２４】
本発明は更に、本発明による方法が適当なシステムにおいて実行されることができるような処理装置のためのコンピュータプログラムに関する。コンピュータプログラムは、好適には、データプロセッサの作業メモリにロードされる。従って、データプロセッサは、本発明の方法を実施する能力を備える。更に、本発明は、コンピュータプログラムが記憶されることができる例えばＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ可読媒体に関する。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を通じて提示されることもでき、こ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。
【００２５】
本発明の実施形態は、それぞれ異なる発明の主題に関して記述されている。具体的には、ある実施形態は、方法の請求項に関して記述され、他の実施形態は、装置の請求項に関して記述されている。しかしながら、当業者であれば、上記及び下記の記述から、特に言及されない限り、発明の主題の１つのタイプに属する特徴の任意の組み合わせに加えて、更に、それぞれ異なる発明の主題に関連する特徴の間の任意の組み合わせが、本願により開示されていると考えられることが分かるであろう。
【００２６】
本発明の上記に規定される見地及び他の見地、特徴及び利点が更に、以下に後述される実施形態の例から導かれることができ、実施形態の例を参照して説明される。本発明は、実施形態の例を参照してより詳しく後述されるが、本発明は、それらの例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の例示的な実施形態によるシステムの概略図。
【図２】本発明の例示の実施形態による方法の連続するステップを示す図。
【図３】関心のある血管セグメントのフォアショートニング最適ビューマップを示す図。
【図４】関心のある血管の断面を示す図。
【図５】点線がいくつかの投影方向を示している最適ビューマップを示す図。
【図６】投影方向に対してプロットされる単一断面の非対称性インデックスの値の変化を示す図。
【図７】関心のある血管セグメントの非対称性インデックスを示す別の図。
【図８】所望の値間隔を有する非対称性インデックスと融合されるフォアショートニング最適ビューマップを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面における記述は、概略的なものにすぎず、一定の縮尺で描かれていない。それぞれ異なる図において、同様の構成要素は、同じ参照符号を備えることに注意すべきである。
【００２９】
図１は、本発明の例示的な実施形態によるシステム１００を示している。システム１００は、放射線源２００及び検出器アレイ３００を有するイメージング装置を備え、放射線源から放射されるビームは、検出器アレイ３００によって検出されることができる。更に、システムは、処理装置４１０及び計算装置４２０を有し、これらの装置は、対応するプログラムが記憶される作業メモリを有する単一コンピューティング装置に含められることができる。処理及び計算の結果を視覚化するために、モニタのような表示装置４３０が、システムに設けられる。検出器アレイ３００は、接続ワイヤ４４０を介して処理装置に接続され、処理装置４１０は更に、別の接続ワイヤ４５０を介して表示装置４３０に接続される。
【００３０】
図１に、内部構造として細長い要素５１０を有する関心対象５００が示されている。
【００３１】
システム１００が使用される間、例えばＸ線放射線のための放射線源２００は、放射線ビームを放出し、放射線ビームは、細長い要素５１０を含む関心対象５００を通って放射し、検出器アレイ３００に当たる。個々の検出器の信号は、関心対象の３Ｄボリューム画像を再構成する処理ユニットに送信され、かかる画像は、表示装置４３０に表示されことができる。
【００３２】
本発明によれば、システム１００の処理ユニット４１０は、細長い要素の輪郭又は断面、すなわち細長い要素の壁を表わす線、を決定するように構成される。細長い要素の決定されたジオメトリに基づいて、計算装置４２０は、非対称性インデックスを計算することができる。最後に、細長い要素の再構成は、非対称性インデックスの視覚化とともに、モニタ４３０上に表示されることができる。
【００３３】
図２は、本発明の例示の実施形態による方法のステップを示している。システム１００のさまざまな異なる装置に関して示されたように、方法は、（概して）以下のステップを含む。
【００３４】
ステップＳ１において、関心対象の複数の投影が生成され、投影は、それぞれ異なる投影角度を有する。
【００３５】
ステップＳ２において、細長い要素の幾何学的特徴が、各投影において決定される。幾何学的特徴は、細長い要素の対向する壁の間の距離でありうる。更に、最大及び最小の距離が、決定されることができる。
【００３６】
ステップＳ３において、インデックスが、ステップＳ２で決定された幾何学的特徴に基づいて計算される。例えば最大及び最小直径に基づいて、非対称性インデックスが、計算されることができる。
【００３７】
ステップＳ４において、インデックスの所望の値又は値のレンジを有する投影が、示される。これに関して、細長い要素の非対称性がどこで高いか又は低いか知っていることが望ましいことがある。従って、インデックスの所望の値は、システムのユーザが調べているものに依存する。
【００３８】
最後に、ステップＳ５において、細長い要素が、細長い要素の対応する領域に対するインデックスの値の視覚化と共に、示される。有利には、インデックス値が示されるモニタ上の表示がありえ、インデックス値は、細長い要素の、インデックスによって値を付される幾何学的特徴が存在するロケーションに示される。
【００３９】
以下、方法が、モニタ上の例示の表示を示す図を参照して記述される。
【００４０】
図３は、例示のフォアショートニング最適ビューマップ１０を示している。Ｘ線システムの各々の可能な向きについて（左前斜位（ＬＡＯ）９０度から右前斜位（ＲＡＯ）９０度まで、及び尾側４０度から頭側４０度まで）、関心のある細長い要素のセグメントの平均フォアショートニングが示されている。ここで、わずかにカーブした中央領域２０は、低いフォアショートニングの領域を表わし、明るいストリップ２２（ここでは細い黒線を有する）は、中間のフォアショートニングの領域を表わし、より暗いグレー領域２４は、高いフォアショートニングの領域を表わす。
【００４１】
より良好な視覚化のために、このグレースケールビューは、色付けされることができる。例えば、領域２０は、緑色でありえ、ストリップ２２は、黄色でありえ、領域２４は、赤色でありえ、これらの色は、ある領域／ストリップから別の領域／ストリップへぼやけて変化することができる。
【００４２】
図４は、例示の細長い要素の断面３０をグレーで示しており、断面は、前記要素の中心線に垂直である。
【００４３】
所与の断面積について、対応するＸ線投影画像において最大直径Ｄｍａｘを生じさせるＸ線投影方向Ｐｍａｘと、Ｘ線投影画像において最小直径Ｄｍｉｎを生じさせる投影方向Ｐｍｉｎとがありえる。任意の投影Ｐｉについて、対応する直径Ｄｉが、決定されることができる。投影方向は、有利には、断面積の平面内にありえ、従って、細長い要素の中心線に垂直でありうることに注意すべきである。
【００４４】
断面３０の最大非対称性インデックスＡｍａｘは、例えば、（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘと表現されることができ、それにより、例えば、非対称性インデックスＡｉは、任意の投影Ｐｉについて、例えば（Ｄｍａｘ−Ｄｉ）／Ｄｍａｘになる。
【００４５】
図５は、単一断面に対応する（Ｘ線システム座標における）すべての可能な投影方向を示す点線４０を有する最適ビューマップ１０を示している。
【００４６】
単一断面について、（血管の中心線に垂直な）すべての可能な投影方向は、Ｘ線システムの向きのマップ１０の線４０に対応しうる。単一断面について、非対称性インデックスは、上述したように当該断面のすべての可能な投影方向の関数として、計算されることができる。
【００４７】
図６は、システム座標のマップにおいて投影方向に対してプロットされる単一断面の非対称性インデックスのみを示している。セクション５０は、高い非対称性を表わし、セクション５２は、中間の非対称性を表わし、セクション５４は、低い非対称性を表わす。
【００４８】
最適ビューマップと同様に、非対称性インデックス値は、すべての可能なシステム投影方向のマップにおいて、カラー符号化されることができる。このラインは、非対称性インデックス値を表示するためにカラー符号化されることができる。従って、それぞれの単一セクションは、異なるカラーで示されることができ、例えば、セクション５０は緑色で、セクション５２はオレンジ色で、セクション５４は赤色で示されることができる。
【００４９】
図７は、システム座標のマップにおいて投影方向に対してプロットされる（複数の連続する断面を含む）血管のような細長い要素のセグメントについて別の非対称性インデックスを示している。選択された血管セグメントの断面に垂直な投影方向のみが評価されているので、マップ全体は埋められていないことに注意すべきである。セクション５０は、高い非対称性を示し、セクション５２は、中間の非対称性を示し、セクション５４は、低い非対称性を示す。
【００５０】
細長い要素の狭小化は、単一断面に限られないので、前記要素のセグメントが、評価される必要がある。セグメント全体に沿った連続する断面の離散化によって、セグメントは、非対称性に関して解析されることができ、個別の断面の対応する線セクションが、単一プロットに表わされる。隣接する断面は、ほんの僅かに向きが異なるだけであるので（十分に細かい離散化とする）、これは、マップ上の値が表示される連続するエリアを生じさせる。
【００５１】
最後に、図８は、インデックスの閾値の視覚化５０と融合される「フォアショートニング最適ビューマップ」１０を示す。暗い長方形５０は、高い非対称性のセクションを表わし、領域２０は、低いフォアショートニングを表わし、ストリップ２２は、中間のフォアショートニングを表わし、領域２４は、高いフォアショートニングを表わす。
【００５２】
一般に、この方法は、十分に非対称な変形又は病変にとってのみ重要であり、従って、高い非対称性が存在するエリアを示すことのみが意味をなす。この視覚化は、既存の「フォアショートニング最適ビューマップ」と融合されることができ、その結果、フォアショートニングだけでなく重要な最小断面が見られることができるエリア（例えば臨床アプリケーションにとって重要である）も示すマップを与える。
【００５３】
グレースケール又はカラー符号化された表現に代わって、すべての評価された断面のうちただ１つの最大非対称性インデックス値のみがプロットされることができ、又はその値が、対応する投影方向に関して与えられることができる。非対称性インデックスの代替の計算が可能であるが、すべては、最小断面積を示すビューを決定するためにＸ線システムの投影方向を導き出すために断面情報を使用する原理に基づく。
【００５４】
非対称性インデックスのプロットは、（例示されるような）Ｘ線システムによって実現可能である角度に制限される必要はなく、（システムの機械的制約により）Ｘ線システムによって物理的に実現可能でない投影方向についても表示されることができる。
【００５５】
本発明は、図面及び前述の記述において詳しく図示され記述されているが、このような図示及び記述は、説明的又は例示的なものとして考えられるべきであり、制限的なものとして考えられるべきではない。本発明は、開示される実施形態に制限されない。
【００５６】
開示される実施形態に対する他の変更は、図面、開示及び添付の請求項の検討により、請求項に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され実現されことができる。請求項において、「有する、含む」なる語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に列挙されるいくつかのアイテムの機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。コンピュータプログラムは、例えば他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体のような、適切な媒体に記憶され／分散されることができるが、インターネット又は他のワイヤード若しくはワイヤレス通信システムを介するように、他の形で分散されることもできる。請求項における任意の参照符号は、範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【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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