(57)【要約】【課題】モデルに基づいた冠動脈カルシウム（ＣＡＣ）スコアリングのためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】より容易に画像内の冠動脈及び他の関連する解剖学的特徴を識別するために、心臓領域のモデル画像が患者の心臓領域の画像とアライメントされる。画像がアライメントされると、冠動脈内に存在することに基づいて関連するカルシウムプラークが識別され、次に、関連するプラークは、そのプラークが内部に位置する特定の冠動脈によってラベリングされる。ラベリングされたプラークが存在する冠動脈は、プラークの大きさとＸ線減衰に基づいて個別にスコアリングされ、次に、全ての関連するプラークに基づいて、患者の冠動脈疾患のリスクに関連する総合スコアが計算される。【選択図】図４
2014534822.tif 000002
【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、各冠動脈についての個別の冠動脈カルシウムスコア、及び、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】
前記複数の冠動脈の各々についての前記個別の冠動脈スコアに基づいて前記心臓について総合冠動脈カルシウムスコアを決定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の冠動脈の各々についての前記個別の冠動脈カルシウムスコアは、冠動脈内にあるプラークに重みづけすることにより変更される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
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、各冠動脈についての個別の冠動脈カルシウムスコア、及び、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１１】
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１０に記載のシステム。
【請求項１２】
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１０に記載のシステム。
【請求項１３】
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１２に記載のシステム。
【請求項１４】
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１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記スコアリング部は、前記複数の冠動脈についての前記個別の冠動脈スコアに基づく総合冠動脈カルシウムスコアを提供する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記複数の冠動脈の各々についての前記個別の冠動脈カルシウムスコアは、冠動脈内にあるプラークに重みづけすることにより変更される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
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、各冠動脈についての個別の冠動脈カルシウムスコア、及び、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下に説明するシステム及び方法は、動脈におけるカルシウム沈着の検出及びスコアリングに関し、より具体的には、冠動脈カルシウムの検出、分類及びスコアリングを改善するために解剖学的なモデル画像を用いることに関する。
【背景技術】
【０００２】
医用画像は、疾患或いは他の生理学的な異常の診断又は検査のような医療目的で人体の画像を作成する分野である。磁気共鳴撮影法（ＭＲＩ）、Ｘ線撮影法（Ｘ線）、コンピュータ断層撮影法(ＣＴ)、超音波検査法（ＵＳ）やその他のさまざまなタイプの画像モダリティにより、医用画像が作成される。医用画像において、注目対象は、通常、頭部、心臓又は胸部のような人体領域について選択される。
【０００３】
図１Ａ及び１Ｂは、心臓の３次元ＣＴ画像を示す。図１Ａにおいて、画像４０２は心臓を示し、一方、図１Ｂにおいて、画像４０４は冠動脈のみを示す。
【０００４】
冠動脈疾患を検出するための一般的な方法として、胸部領域のＣＴ画像を撮影し、冠動脈及び心臓のカルシウム化を定量化することが行われる。冠動脈壁の動脈内膜におけるカルシウム化又はカルシウム塩の存在は、アテローム性動脈硬化症又は動脈壁肥厚の検出における主要なファクターであり、これは冠動脈疾患の原因となる。特に、カルシウム化の数及び量は、一般的に、具体的には動脈内のプラーク又は老廃物の量を示すサインである。ＣＴスキャンを用いた冠動脈疾患の早期検出は、この疾患の高死亡率の低減における重要なファクターである。
【０００５】
ＣＴスキャンを用いて冠動脈疾患を診断するために、カルシウム化の数を識別し、次に、その重要度を決定するために「スコアリング」することが必要である。冠動脈カルシウム（ＣＡＣ）スコアリングは、主に、各プラークが関連するカルシウム化であるのか、及び、どの動脈内にあるのか識別するステップがあるために、時間のかかる処理である。この識別ステップでは、一般的に、循環器専門医又は熟練した技術者による手動で各プラークの識別が行われることが必要である。
【０００６】
スコアリング方法としては、アガツトン法でカルシウム化を定量化することが一般的である。この方法では、心臓内の全ての動脈カルシウムを定量化したアガツトンスコアという１つのスコアが得られる。他の方法として、体積スコアリングや質量スコアリングもある。これらの方法及びその変形における処理は本質的に似ており、１）閾値処理によってプラークを見つけ、２）各プラークが冠動脈内の関連するカルシウム化であるか識別し（また、その場合、どの動脈内か）、３）加重和を算出する、という処理を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
カルシウムスコアリング処理を自動化する試みは、ある程度は成功している。１つの全体スコアを得ることができる方法もあるし、個別の動脈について個別のスコアを得るよう試みている方法もある。しかし、個別のスコアを得る方法では、正確に正しい動脈を識別し、更に、関連しないプラーク（骨組織、ノイズ、血管外の心臓カルシウム等）のような偽陽性を検出することが困難である。
【０００８】
このように、正確でロバストな冠動脈カルシウムスコアリング方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の様々な実施形態は、医用画像におけるモデルに基づいた冠動脈のカルシウム（ＣＡＣ）のスコアリングをするシステム及び方法に関し、より具体的には、画像内の冠動脈と他の解剖学的特徴の識別に役立てるために、患者の心臓領域の画像と心臓領域のモデル画像を比較することにより、特定の冠動脈内の関連するカルシウムプラークの位置を識別することに関する。画像とモデル画像との比較に基づいて、関連するカルシウムプラークを識別することができ、特定の冠動脈内でのプラークの位置に基づいて関連するカルシウムプラークをラベリングすることができる。その後、患者の心臓領域全体についての総合スコアに加えて、各関連する動脈（例えば、冠動脈）についてスコアが計算される。これにより、患者の冠動脈疾患のリスクをより正確に評価することができる。
【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含む、冠動脈カルシウムスコアのスコアリング方法を備え、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スコアリングし決定することと、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。
【００１１】
他の例示的な一実施形態では、冠動脈カルシウムのスコアリングのためのシステムは、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入力部と、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するアライメント部と、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ラベリング部と、を備える。このシステムは、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スコアリング部と、個別のスコア及び総合スコアを表示するためのグラフィカル・ユーザー・インターフェースを作成する表示部と、を更に備える。
【００１２】
更なる他の例示的な一実施形態では、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が提供される。コンピュータプログラムは、コンピュータで読み取り可能な媒体に具現化された製品であり、コンピュータによって実行された場合に、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することと、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、を含む方法を行う。この方法は、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スコアリングすることと、個別のスコア及び総合スコアのうちの少なくとも一方を表示することと、を更に含む。
【００１３】
上記の例示的な実施形態において、この技術分野で知られているように、心臓はプラークを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。心臓がプラークを含んでいるか否かにかかわらず、スコアリングを行う。ＣＡＣがない場合、スコアはゼロになる。個別の動脈のいずれか及び／又は心臓についても同様である。
【００１４】
本発明に関する更なる実施形態については、一部は以下の説明において述べられ、一部は説明から明白であるか、又は、本発明の実施によって習得することができる。本発明の実施形態は、要素、様々な要素の組み合わせ、後述の詳細説明において特に指摘された態様、及び添付の特許請求の範囲を用いて、実現し達成することが可能である。
【００１５】
上記及び下記の説明は、例示及び説明のためであり、いかなる形においても、特許請求された発明又はその応用を限定する趣旨ではない。
【００１６】
本明細書に援用され、その一部を構成する添付の図面は、説明とともに本発明の様々な実施形態を例示し、発明技術の原理を説明し図示するのに資する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】関連技術の心臓の３次元（３Ｄ）画像を示す図である。
【図１Ｂ】関連技術の心臓の３次元（３Ｄ）画像を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる冠動脈カルシウムのスコアリング方法を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる、心臓の画像を心臓のモデル画像と位置合わせする方法を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に従った冠動脈カルシウムのスコアリングのためのシステムを示す図である。
【図５】本発明システムを実現できるコンピュータプラットフォームの例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
下記の詳細な説明では添付の図面を参照しており、これらの図において同一の機能要素は同じ参照符号で示される。上記の添付図面は、限定としてではなく実例として示しており、具合的な実施形態及び実施例は本発明の原理と一致するものである。これらの実施例は、当業者が本発明を実施することができるほど十分に詳細に説明されており、本発明の範囲及び思想を逸脱することなく、他の実施例を利用すること、及び、構成の変更及び／又は様々な要素の置き換えがなされ得ることが理解されるであろう。従って、下記の詳細な説明は、狭義に解釈されるべきものではない。更に、説明したように、本発明の様々な実施形態は、汎用コンピュータ上で実行されるソフトウェアという形態、専用のハードウェアという形態、又は、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実現することができる。「少なくとも１つ」等の表現は、要素のリストの前に記載されている場合は、要素のリスト全体を修飾するものであり、リストの中の各要素を修飾するものではない。
【００１９】
本発明の実施形態は、冠動脈疾患のリスクを評価するカルシウムスコアリングを自動化し、心臓病の診断と報告書をより容易、より正確、より時間がかからないようにする。モデルに基づいた（モデルベースの）アプローチは、患者の心臓領域の画像を心臓のモデル画像と比較するために用いられる。心臓のモデル画像は、冠動脈と他の解剖学的特徴を示し、及び／又は、各空間領域に対して、その領域内に特定の冠動脈が存在する確率を与える。この比較は、カルシウムプラークが冠動脈内に存在するか否か識別し、存在する場合は、どの冠動脈内に存在するのか識別する際に役立つ。よって、画像内の関連しないカルシウムプラーク及び他のノイズを無視することができ、冠動脈内の関連するカルシウムプラークを個別に重みづけして、冠動脈疾患についての患者のリスクのより正確でロバストな評価を提供することができる。
【００２０】
モデルに基づいたアプローチにより、４つの主要冠動脈のうちのどの冠動脈内に特定のカルシウムプラークが位置するのかについて決定することが可能になる。４つの主要冠動脈とは、左冠動脈（ＬＭ）、左前下行動脈（ＬＡＤ）、左回旋動脈（ＬＣＸ）及び右冠動脈（ＲＣＡ）である。モデル内の冠動脈と一致しないカルシウムプラークを関連しないプラークとして無視し、後続の動脈スコアリングから除外することができる。次に、画像とモデルとの比較によってプラークを動脈でラベリングすることができるため、カルシウムスコアを心臓全体についてだけでなく、個別の冠動脈についても計算することができる。プラークが発見されない場合、スコアはゼロになる。スコアリング結果は、心臓の領域を近似した直線を用いて心臓を複数の領域に単純に分割するよりも正確になる。
【００２１】
各々の関連するプラークを特定の冠動脈に割り当てることにより、本発明の例示の実施形態は自動スコアリングを支援し、各動脈に心臓疾患又は心臓発作のリスクを示すスコアを与えることができる。動脈の個別のスコアにより、医師はより優れた診断情報を得ることができる。たとえば、ＬＭ動脈内のカルシウムは、重大な疾患リスク、及び、心臓発作のリスクの主なファクターであると考えられる。
【００２２】
ここで説明される方法では、ユーザが手動で画像（例えば、Ｘ線）内の冠動脈を識別し、カルシウム化がどの動脈に属するのか、又は、少なくともカルシウム化が動脈兄に存在するのか否かによって、画像内の各カルシウム化をラベリングすることが不要である。例示の、非限定的スコアは、以下のとおりである。
【００２３】
この例では、３つのプラークが存在する。
【００２４】
プラーク１：ＬＭ内、面積４０ｍｍ、最大Ｘ線減衰１５０ＨＵ
プラーク２：ＬＣＸ内、面積２５ｍｍ、最大Ｘ線減衰２５０ＨＵ
プラーク３：ＬＣＸ内、面積７０ｍｍ、最大Ｘ線減衰１４０ＨＵ
各々のプラークについての個別のスコアは、重みづけを考慮して以下のように計算される。
【００２５】
プラーク１のスコア：  面積４０  ×  重み１  ＝  ４０
プラーク２のスコア：  面積２５  ×  重み２  ＝  ５０
プラーク３のスコア：  面積７０  ×  重み１  ＝  ７０
上記のプラークの個別のスコアに基づいて、冠動脈についてのスコアが以下のように計算される。
【００２６】
ＬＭのスコア  ＝  Ｐ１のスコア  ＝  ４０
ＬＡＤのスコア  ＝  ０
ＬＣＸのスコア  ＝  Ｐ２及びＰ３のスコアの合計  ＝５０＋７０  ＝  １２０
ＲＣＡのスコア  ＝  ０
従って、心臓についての総合スコアは以下のように計算される。
【００２７】
ＬＭ＋ＬＡＤ＋ＬＣＸ＋ＲＣＡ  ＝  ４０＋０＋１２０＋０  ＝  １６０
上記の例では、重みづけはＣＴ値（例えば、アガツトンスコアリングにおいて１３１−２００ＨＵについては１、２０１−３００ＨＵについては２等）によって決定することができる。重みは位置又は動脈によらない。上記の重みづけ手順において、ＨＵは、Ｘ線減衰の単位であるハウンズフィールド・ユニットを示す。
【００２８】
関連技術では、自動的に個別のスコアを算出していない。対照的に、上記の例では、プラークの合計である１つのスコアのみが算出される。
【００２９】
スコア  ＝  すべてのプラークのスコアの合計  ＝  ４０＋５０＋７０  ＝  １６０  
関連技術では、ＬＭ、ＬＡＤ、ＬＣＸ及びＲＣＡスコアは算出されない。
【００３０】
１．モデルに基づくアプローチ方法
図２に示す冠動脈カルシウム（ＣＡＣ）スコアリングの１つの例示の方法において、心臓領域の画像が取得される（ステップＳ１０２）。ＣＴ画像は空間測定３次元（３Ｄ）コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像でもよく、このＣＴ画像は、連続する２次元ＣＴ画像を積み重ねたものである。ステップＳ１０４において、心臓が抽出され、画像内の骨、肺関連の構造体及び他の関連しない解剖学的構造体を除外するために境界が識別される。心臓の抽出は、当業者に理解されている方法で行うことができる。たとえば、限定する趣旨ではないが、エッジに基づく区分法、領域形成区分法、レベル設定区分法、能動輪郭区分法、又はモデルに基づく区分法を適用することができる。
【００３１】
次に、ステップＳ１０６において、心臓内で閾値処理を行う。ハウンズフィールド・スケールで高い値を有するピクセル（２Ｄ）又はボクセル（３Ｄ）のように、密度によって画像内でカルシウム化を容易に規定することができる。よって、カルシウム化は単純な閾値処理によって識別される。たとえば、限定する趣旨ではないがアガツトンスコアリング法では、１３０ＨＵより高いＣＴ値を有するボクセルをカルシウムプラーク候補とみなす。
【００３２】
次に、ステップＳ１０６において、連結成分解析を行い、一意なラベルを各々の連結成分に割り当てる。連結成分解析は、当業者に理解されている方法で行うことができる。
【００３３】
その後、３次元ＣＴ画像と３次元モデル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。
【００３４】
続いて、ステップＳ１１２において、閾値処理結果及び位置合わせ結果に基づいてスコアリングが行われる。上記のように、個別の動脈に個々にスコアリングし、次に、総合スコアが心臓全体について計算することができる。ある動脈内にカルシウムプラークが存在しない場合、その動脈についてのスコアはゼロである。最後に、ステップＳ１１４において、ユーザが選択したその他の画像とともに、ユーザにスコアを表示する。
【００３５】
位置合わせ及びラベリングステップについて、以下により詳しく記載する。位置合わせ処理には２つのオプションがある。１つはラフな位置合わせ、又は、（例えば、左動脈口の位置のユーザ入力を用いた）２つの画像間の単純な位置合わせであり、もう１つは、２つの画像から識別されたランドマークの収束による、もっと複雑な位置合わせである。
【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、画像内のランドマークの位置と一致するように、モデル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。
【００３７】
より複雑な収束型の位置合わせにおいて、２つの画像が収束するまで複数回反復計算した後、合致するランドマークのアライメントパラメータを推定することによって、ＣＴ画像内の心臓の３次元体積において識別されたランドマークが、３次元モデル画像内で識別されたランドマークとアライメントされる。複雑な収束型の位置合わせにおいて、図３に示すように、ステップＳ２０２は、モデル画像とＣＴ画像とを取得することである。ＣＴ画像において、ステップＳ２０４で、例えば、大動脈、冠状動脈口、弁又は心尖のようなランドマークが識別される。一般的に、ランドマークを見つけて識別することは容易にできるため、これらをユーザによるマニュアルで識別することにしてもよい。あるいは、ランドマークの一般的な位置及び特性に基づいて、画像処理アルゴリズムを用いて自動的にランドマークを識別してもよい。限定する趣旨ではないが、例えば、ハフ（Hough）変換に基づく画像処理アルゴリズムによって大動脈を自動的に識別してもよい。
【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。
【００３９】
その後、ステップＳ２１０において、各モデルポイントにおいて、候補の中で最もよくマッチした動脈ポイントを抽出し、次に、ＣＴ画像とモデル画像との間の対応関係を取得する。次に、ステップＳ２１２において、この対応関係を用いてアライメントパラメータが推定される。次に、ＣＴ画像とモデル画像とが収束するまで、最もよくマッチした動脈ポイントの抽出及びアライメントパラメータの推定を繰り返す（ステップＳ２１４）。
【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。モデルとの位置合わせの結果、又は、確率マップとの位置合わせを、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。
【００４１】
次に、単純な算術演算によってスコアリングが行われる。通常、この算術演算は、各動脈及び動脈全体についての個別のＣＡＣプラークのスコアの加重和である。
【００４２】
上述の手順の目的は、各カルシウムプラークについて、そのプラークが、大動脈カルシウム又は心臓の外側の構造体のような偽陽性であるか否か、偽陽性でない場合は、どの冠動脈（ＬＭ、ＬＡＤ、ＬＣＸ、ＲＣＡ）にそのプラークが属するのか、自動的に識別することである。
【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に追加することも可能である。モデルは、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。
【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）最初にモデルと心臓を位置合わせし、２）次にモデル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。
【００４５】
多くの場合、冠動脈カルシウムではなく、大動脈カルシウム、骨、肺組織、ノイズのような別の構造体であるプラークが存在する。連結成分にラベルを割り当てることにより（Ｓ１１０）、スコアリングが行われる際に、ラベリングされていない関連しないプラークを考慮対象から除外することができる。ステップＳ１０８において、どのプラークがどの動脈の領域内にあるのかについての情報が提供されるが、プラークが実際に冠動脈カルシウムであるか否か決定する際に考慮するべきファクターはもっと多く存在する。たとえプラークが特定の冠動脈の領域内にあると判定された場合でも、その判定が偽陽性である可能性がある。そのため、ステップＳ１１０において、プラークを特定の冠動脈にラベリングすべきか否か、又は、プラークが関連しないものであるか否か決定する前に、向き、血管らしさ（vesselness）、他のプラークとの関係、形状等のような、プラークについての様々なファクターが考慮される。この決定処理において、サポートベクターマシーン（support vector machine、ＳＶＭ）、ニューラルネットワーク、線形分類器等のようなパターン分類法を用いることができる。
【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。
【００４７】
本発明のシステム及び方法は、限定する趣旨ではないが、例えば、磁気共鳴撮影法（ＭＲＩ）、Ｘ線撮影法（Ｘ線）、コンピュータ断層撮影法(ＣＴ)、超音波検査法（ＵＳ）のような多くのタイプの医用画像に適用可能である。
【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、モデルとプラークとの比較が重要な役割を果たすであろう。
【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。
【００５０】
本発明の種々の代表的な実施形態が、ある程度詳細に上述されたが、当業者は、本明細書及び特許請求の範囲において述べられる本発明の主題の趣旨又は範囲から逸脱することなく、開示される実施形態に対して多数の変更をなすことが可能である。本明細書において直接的に又は間接的に述べられた方法において、種々のステップ及び作業が１つの可能な作業順序で説明されるが、これらのステップ及び作業は、本発明の趣旨及び範囲から必ずしも逸脱することなく、再構成、置換、又は省略され得ることが、当業者には理解されよう。また、説明される実施形態の種々の態様及び／又は構成要素を、コンピュータ化されたストレージシステムにおいて、単独で又は任意の組合せで使用することができる。上述の説明中に含まれる、又は、添付の図面中に示される全ての事項は、単なる例示としてであり、非限定的なものとして解釈されるものである。
【符号の説明】
【００５１】
３０２  画像、  ３０４  コンピュータ、  ３０６  入力部、  ３０８  アライメント部、  ３１０  抽出部、  ３１２  連結部、  ３１４  位置合わせ部、  ３１６  ラベリング部、  ３１８  スコアリング部、  ３２０  表示部、  ３２２  スクリーン、  １５００  システム、  １５０１  コンピュータ／サーバプラットフォーム、  １５０２  プロセッサ、  １５０３  メモリ、  １５０４  入力装置、  １５０５  リムーバブルな記録装置、１５０６  ネットワーク資源、  １５０７  ネットワーク、  １５０８  ディスプレイ
【図１Ａ】
2014534822.tif 000003
【図１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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