(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングシステムであって、
イメージャと、
パワーインジェクタ用の閉ループフィードバックコントローラとを有し、前記閉ループフィードバックコントローラが、
ｉ）現在のパワーインジェクタ設定と、ｉｉ）オブジェクトの現在の一つ以上の画像とを受信するための入力ポートであって、前記一つ以上の画像が、オブジェクトの関心領域において流体が流れている若しくは存在する間に前記イメージャによって収集され、前記現在のパワーインジェクタ設定に従った現在の造影剤流速における前記パワーインジェクタによる造影剤の流体の投与の際中若しくは後に収集される、入力ポートと、
前記現在の一つ以上の画像の画像内情報を用いることによって、前記流体の物理特性を決定するように構成される流体特性決定器と、
決定された現在の流体特性に基づいて所望の造影剤流速を決定するように構成されるパワーインジェクタ設定決定器と、
前記流体特性に対する造影剤流速の影響を制御するように、前記所望の流速をもたらすように前記パワーインジェクタ設定を再調整するために前記パワーインジェクタとインターフェースするように構成される調整バックエンドと
を有し、
前記一つ以上の画像若しくは前記一つ以上のフォローアップ画像が画面上に表示され、前記コントローラが、表示されるときに前記一つ以上の画像においてユーザがサブ画像を選択することを可能にするように構成されるグラフィカルユーザインターフェースを前記画面上に生成するためのグラフィカルユーザインターフェース生成器を有し、流速決定器及び／又はフローパターン決定器及び／又は画像コントラスト決定器が、前記サブ画像内のみにある画像内情報を用いることによって前記現在の流体流速を前記ユーザが選択したサブ画像に応じて決定するように構成される、イメージングシステム。
【請求項２】
最初に、前記パワーインジェクタがランプアップフェーズにおいて前記造影剤を投与し、前記造影剤流速があらかじめ定義される勾配で基本的に線形に上昇し、前記コントローラが当該ランプアップフェーズ中に所望の造影剤フローを決定するように動作する、請求項１に記載のイメージングシステム。
【請求項３】
流体フローアナライザによって計算される、計算された流体ベクトル場のグラフィック描写を画面上に表示するように構成されるグラフィックディスプレイコントローラを有する、請求項１から２のいずれか一項に記載のイメージングシステム。
【請求項４】
前記イメージャによる画像収集の前若しくは後に造影剤を注入するためのパワーインジェクタを有する、請求項１から２のいずれか一項に記載のイメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイメージングシステム、パワーインジェクタを制御する方法、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管造影法は、放射線に基づく撮像装置によって収集される投影画像において、所要の放射線不透性を通常持たない構造を見えるようにするために使用される撮像法である。それらの構造に少なくとも一時的に放射線不透性を与えるために、患者の関連する体液、例えば血液に造影剤が導入される。
【０００３】
血管造影法は血管形状を評価するためだけでなく、関心領域におけるフロー及びかん流などの機能的パラメータを評価するためにも使用される。
【０００４】
フロー特性を理解することは、例えば血管内の血流分流器（基本的にステント型）の正確な留置をチェックするときに有用である。この目的を達成するために、病変部への分流器の留置後、その血管造影画像のシーケンスが収集され、そして血流を評価するために画像処理される。しかしながら、このような血管造影画像分析によって得られる血行動態情報の精度と忠実度は必ずしも十分ではないことがわかっている。潜在的に危険な血行動態挙動が看過される可能性があり、一部の動脈瘤の症例では致命傷になる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、血行動態パラメータ決定及び／又は流体の動的挙動について関連する研究の精度を改善するイメージングシステム若しくは方法が必要であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は独立クレームの主題によって解決され、さらなる実施形態は従属クレームにさらに組み込まれる。以下に記載される本発明の態様は、パワーインジェクタを制御する方法、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体に等しく当てはまることが留意されるべきである。
【０００７】
本発明の第一の態様によれば、イメージャと、パワーインジェクタ若しくは流体フローを駆動する同様の装置のためのコントローラとを含む、イメージングシステムが提供される。コントローラは、
ｉ）現在のパワーインジェクタ設定と、ｉｉ）オブジェクトの現在の一つ以上の画像とを受信するための入力ポートであって、一つ以上の画像はオブジェクトの関心領域において流体が流れているか若しくは存在する間にイメージャによって収集され、現在のインジェクタ設定に従った現在の造影剤流速におけるパワーインジェクタによる造影剤の流体の投与中若しくは投与後に収集される、入力ポートと、
現在の一つ以上の画像の画像内情報を用いることによって、流体の物理的特性を決定するように構成される流体特性決定器と、
現在の流体特性に基づいて所望の造影剤流速を決定するように構成されるパワーインジェクタ設定決定器と、
所望の流速をもたらすようにパワーインジェクタ設定を再調整するためにパワーインジェクタとインターフェースするように構成される調整バックエンドとを有する。
【０００８】
一実施形態によれば、物理的流体特性は現在の流体流速である。一実施形態によれば、パワーインジェクタ設定決定器は現在の流体流速を下回るように所望の造影剤流速を決定するように構成される。より具体的に一実施形態によれば、所望の造影剤流速は流体の現在の流体流速の所定のパーセンテージ値として決定される。３０％‐４０％の範囲内のパーセンテージ値は人若しくは動物の血液にとって、及び例えばイオパミドール（例えばＢｒａｃｃｏ，Ｍｉｌａｎ，ＩｔａｌｙによるＩｏｐａｍｉｒｏ  ３００）を造影剤として、十分な結果を生じることがわかっているが、他の造影剤の使用も想定される。
【０００９】
一実施形態によればコントローラは、パワーインジェクタが決定された所望の流速で造影剤を投与する間にイメージャによって収集される一つ以上のフォローアップ画像に基づいて関心領域における流体フローのベクトル場（速度場）を決定するように構成される流体フローアナライザを有する。
【００１０】
本明細書で提案されるコントローラは、自動適応造影剤インジェクタシステムを可能にする。ただし従来のシステムと異なり、コントローラは、見る人が望むように画像の生成をもたらすように画質それ自体を改善するように構成されるだけではない。その後のシナリオにおいてはコントラストが増すほどよい。それと対照的に、本明細書で提案されるコントローラの構成は画像からの正確で信頼できる速度場決定若しくは分析を可能にするものである。一実施形態においてコントローラは二段階である。第一の段階において好適には流体（混合物として添加造影剤を含む）のスカラー特性評価が決定される。インジェクタ速度は決定された若しくは推定された流体流速に対して（適切なパーセンテージ値として表現される）低いままであるように制御される。再調整されたインジェクタ速度での新たな画像は、インジェクタ速度が許容レベルよりも高かった場合に収集される。そしてこれらの新たに収集される画像に基づいて、ユーザ選択可能なＲＯＩにおいて第二の段階において流体の速度場が決定若しくは計算される。これは流体のフロー特性における急激な変化に対応する正確で安定な結果を生じる。一つの応用分野は血管造影法において造影剤が添加される人若しくは動物の血液の速度場をよりよく理解するための血行動態力学である。分流器の正確な位置は関心領域における血行動態力学を特徴付けるために計算された速度ベクトル場を用いることによってチェックされ得る。決定された所望の造影剤注入流速は基本的に流体の挙動の変化を説明する可変上限閾値であり、この閾値未満のままであるように注入速度を制御することは血液若しくは他の流体の動態に対する造影剤の存在の影響が比較的低く保たれるという利益を持つ。これは低下した注入速度で収集される画像に基づくその後のベクトル場決定が確かに信頼できることの一つの理由である。
【００１１】
一実施形態によれば、コントローラはこの実施形態において現在の画像若しくは一つ以上のフォローアップ画像における画像コントラストを測定するように構成される画像コントラスト決定器を含むので、コントローラは画像コントラストをいまだ利用し、調整バックエンドは、ｉ）決定されたコントラストが所定のコントラスト閾値を下回る場合に造影剤流速の増加をもたらすようにパワーインジェクタ設定を再調整するためにパワーインジェクタとインターフェースするように構成されるか、又は調整バックエンドはｉｉ）放射線量を調整するためにイメージャとインターフェースするように構成される。
【００１２】
この実施形態によれば、コントローラは二つの競合する関心事を調和させるように動作する：一つは画質（コントラスト）を最小限に抑えることである。コントラストはパワーインジェクタによって使用される造影剤注入速度によって直接変化する。しかしながら他方の関心事は、血流に対する注入された造影剤の影響を可能な限り小さく保つことである。言い換えればコントローラは流速に関する上述の上限閾値と、画像中のコントラストについての下限閾値を計算するように動作する。フロー閾値は超過がコントローラにインジェクタ速度を減少させるという意味で"上限"である。他方、"コントラスト"閾値は超過がコントローラにインジェクタ速度を増加させるという意味で"下限"である。
【００１３】
一実施形態において計算されるのは上限閾値のみである。しかしながら好適には両方の閾値が計算され、上下から造影剤流速を制限する。
【００１４】
一実施形態によれば、流体は拍動的であり（動脈血など）、物理的フロー特性は流体の拍動性である。この実施形態において、流体特性決定器は流体のフローパターンを決定するように動作する。具体的に流体特性決定器は、場合により一つ以上のフォローアップ画像を含む、一つ以上の画像にわたる拍動変調を測定するように構成される。当該測定は一実施形態において画像中のコントラストに基づく。この実施形態において、調整バックエンドは、測定されたコントラストに基づく拍動変調が所定の拍動性閾値を下回る場合に造影剤流速の減少をもたらすようにパワーインジェクタ設定を再調整するためにパワーインジェクタとインターフェースするように構成される。言い換えれば、この実施形態において追加の上限閾値が計算されて実行されるが、ここでは拍動性が造影剤と血液の流体混合物の動態をあらわす尺度として使用される。所望の目標閾値が複合上限閾値となるように、二つの上限閾値の加重平均が形成され得るか、又は二つのうちの最小値が選択されることができる。一実施形態において拍動変調の量は一つ以上の画像のただ一つに基づいて、又は少なくとも二つの画像のシーケンスに基づいて決定される。
【００１５】
そのように組み合わされる二つの上限閾値は下限閾値を形成するコントラスト閾値とともに若しくは伴わずに使用され得る。
【００１６】
一実施形態においてシステムのコントローラは造影剤流速だけでなくイメージャの放射線量も制御することができる。これは上限閾値と下限閾値が相互に矛盾する場合に矛盾を解消することを可能にする。
【００１７】
代替的な実施形態において、流体特性決定器は流速の代わりに流体における拍動性の量を決定するように動作する。この代替的な実施形態において、パワーインジェクタ設定決定器は決定された拍動変調の程度に基づいて所望の造影剤流速を決定するように構成される。そして調整バックエンドは、流体流速の実施形態のように、所望の流速をもたらすようにパワーインジェクタ設定を再調整するためにパワーインジェクタとインターフェースする。
【００１８】
一般に、この代替的な実施形態においてコントローラは、根底にある拍動変調が過度に失われないことを確実にするために、造影剤流入速度を減少させるようにはたらく。コントローラのこの代替的な実施形態は、流体の流速ではなく拍動変調の量に依存する流体特性評価のためのアルゴリズムが実行される場合に利用され得る。拍動変調の量若しくは程度は、造影剤を伴うオブジェクトの一つ以上の画像に基づいて、それらのアルゴリズムによってインデックス（つまり、数）として測定され定量化され得る。拍動変調の量についてのプリセット値は、この要約において先に紹介された他の実施形態の流体流速に基づく閾値の代替的な上限閾値として使用され得る。
【００１９】
一実施形態において、コントローラは流体における流速若しくは拍動性の量を決定するようにユーザによって切替可能である。
【００２０】
一実施形態によれば、画像若しくは一つ以上のフォローアップ画像は画面上に表示され、コントローラは、ユーザが表示画像においてサブ画像を選択することを可能にするように構成されるグラフィカルユーザインターフェースを当該画面上に生成するためのグラフィカルユーザインターフェース生成器若しくはコントローラ、流速決定器、及び／又は、ユーザが選択したサブ画像に応じて、サブ画像内のみにある画像内情報を用いることによって現在の流体流速を決定するように構成される画像コントラスト決定器を有する。これは小さなＲＯＩにより詳細にフォーカスすることを可能にして、ＣＰＵ時間を節約し、又はその上、流体の時間変動速度場の決定の安定性をさらに増す。
【００２１】
一実施形態によれば、最初に、パワーインジェクタはランプアップフェーズで造影剤を投与し、造影剤流速は所定勾配で基本的に線形に上昇し、コントローラはこのランプアップフェーズ中に所望の造影剤フローを決定するように動作する。これはコントローラがキャリブレーションのための余分な画像収集ランの必要なしに動作することを可能にする。
【００２２】
一実施形態によればグラフィックディスプレイコントローラは流体フローアナライザによって計算される計算された流体（速度）ベクトル場のグラフィック描写を画面上に表示するように構成される。これはベクトル場を視覚的に調べることを可能にする。
【００２３】
システムは、閾値の一方、特に上限が超過される場合に、更新された造影剤注入速度であるその出力が、この注入速度が使用されるときに収集される画像内のピクセル情報に作用するか若しくは影響を及ぼすという意味で、閉ループフィードバックコントローラである。
【００２４】
同時に、そのように作用される画像は場合により造影剤流速を再調整するためにコントローラにフィードバックされる。
【００２５】
Ｘ線装置、造影剤インジェクタ及びコントローラの間の通信リンクは有線若しくは無線又はその両方の組み合わせであり得る。例えばコントローラはパワーインジェクタと無線通信するが、Ｘ線撮像装置に配線される。
【００２６】
一実施形態によれば調整された一つ若しくは複数の注入速度と造影剤使用量は、安全上の理由で監視している臨床医に（例えば画面上の表示によって）通信される。
【００２７】
実施形態において一つ以上の画像若しくはストリーム若しくは画像のシーケンスは"血管造影図"を含むＸ線投影画像である。しかしながら提案されるコントローラはＣＴ若しくはＭＲ血管造影法においても使用され得ることが当業者に理解される。画像は例えばアナログＸ線イメージインテンシファイアＴＶシステムにおいて使用されるようにデジタル若しくはアナログであり得る。
【００２８】
流体という語は"動脈"血若しくは静脈血を含む。（血液以外の）他の体液若しくは流体混合物が本明細書で提案されるコントローラを用いることによって調べられ得ることが本明細書において理解される。他の流体力学の文脈において、他の上限／下限閾値が使用されてもよく、例えば上限閾値は流体が層流であるか若しくは乱流であるかどうかを反映してもよく、コントローラは関連する流体が層流のままであるか若しくは乱流フェーズにとどまることを確実にするように構成される。
【００２９】
本発明の実施形態例は以下の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】人若しくは動物の血管の略図を提供する。
【図２】パワーインジェクタ及び当該パワーインジェクタを制御する制御装置を含む撮像装置を示す。
【図３】血管造影図の局所強度の位相対時間曲線を示す。
【図４】血管造影図の局所強度対時間曲線を示す。
【図５】流体のベクトル場を分析するためのグラフィカルユーザインターフェースの略図を示す。
【図６】パワーインジェクタを制御する方法の一実施例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１を参照すると、血管ＶＳ、例えば動脈瘤ＡＳを患う人若しくは動物の頸動脈が示される。動脈瘤ＡＳは基本的に血管Ｖの壁内の"ポケット"である。処置されない場合ポケットは大きくなる可能性があり、その壁は薄くなり、これは最終的に破裂につながる可能性がある。望ましいかもしれないが血流も（図１に矢印'ｂ'で示される）、好ましくない圧力を生じ、そして動脈瘤ポケットＡＳの増大を助長する。好ましくない血流成分は図１に破線矢印で概略的に示される。
【００３２】
このような好ましくないフロー成分を未然に防ぐ若しくは少なくとも軽減するために、分流器ＦＤＩＶが血管Ｖに埋め込まれる。この趣旨で低侵襲手術法が使用されることができ、分流器ＦＤＩＶ、基本的にステントは侵入点を通して体内へ、そして所望の位置へ、つまりこの場合動脈瘤ＡＳの近位へ、カテーテルを用いて通される。分流器ステントは微細メッシュから作られる管状構造である。これは実線矢印で図に示される通りステントを通る長手方向に基本的に閉塞されない血流を可能にするが、分流器ステントは理想的には破線ベクトル矢印で示される通り動脈瘤を越えて及び動脈瘤の中に向けられるフロー成分を実質的に弱めるか若しくは軽減する。
【００３３】
一旦分流器が留置され展開されると、分流器ＦＤＩＶが上記目的を果たすかどうかチェックする必要がある。この趣旨で関連する関心領域ＲＯＩ、つまりこの場合動脈瘤ＡＳの周辺領域のＸ線画像（若しくは他のタイプの放射線に基づく他の画像）のストリーム（"ラン"）が収集される。
【００３４】
上記画像は所定時間にわたって収集され、そして関連する関心領域ＲＯＩにおける血流をあらわすベクトル場を得るために分析され得る。そしてこのベクトル場は設置された流体分流器の有効性をチェックするために使用されることができる。
【００３５】
図２を参照すると、ＲＯＩにおける血流ベクトル場についての情報を得るために使用され得る構成が図示される。構成はＸ線イメージャ１００とパワーインジェクタＰＪを含む。図２はＣアームタイプのイメージャ１００を示すが、他のイメージャ構成も利用され得ることが理解される。
【００３６】
イメージャ１００は、その端部の一方において検出器Ｄが取り付けられ、他方にＸ線管ＸＲとコリメータＣＯＬ（以降一緒にＣ‐Ｘアセンブリとよばれる）が取り付けられるリジッドＣアームＣＡを含む。Ｘ線管ＸＲはその主方向がベクトルｐで概略的に示される一次放射線Ｘ線ビームｐを生成して放出するように動作する。コリメータＣＯＬは当該Ｘ線ビームをＲＯＩについてコリメートするように動作する。
【００３７】
アームＣＡの位置は、投影画像が異なる投影方向ｐに沿って収集され得るように調節可能である。アームＣＡは検査台ＸＢのまわりに回転可能に取り付けられる。アームＣＡ及びそれとともにＣＸアセンブリはステッピングモータ若しくは他の適切なアクチュエータによって駆動される。
【００３８】
イメージャ１００の全体の動作はコンピュータコンソールＣＯＮからオペレータによって制御される。コンソールＣＯＮは画面Ｍに結合される。オペレータは、例えば当該コンソールＣＯＮに結合されるジョイスティック若しくはペダル若しくは他の適切な入力手段を駆動することによって個々のＸ線照射を放出することによって、当該ＣＯＮを介して任意の一つの画像収集を制御し得る。
【００３９】
インターベンション及びイメージング中、検査台ＸＢ（及びそれとともに患者ＰＡＴ）は、病変部若しくは任意の他の関連する関心領域ＲＯＩが一次放射線ビームｐによって照射されるように検出器ＤとＸ線管ＸＲの間に位置する。
【００４０】
概して、画像収集中にコリメートされたＸ線ビームＰＲはＸ線管ＸＲから発し、上記領域ＲＯＩにおいて患者ＰＡＴを通過し、その中の物質との相互作用によって減衰を経験し、そして減衰したビームＰＲは複数の検出器セルにおいて検出器Ｄの表面に衝突する。（上記一次ビームＰＲの）個々の放射線によって衝突される各セルは対応する電気信号を発することによって応答する。そして当該信号の収集はデータ取得システム（"ＤＡＳ"‐不図示）によって上記減衰をあらわす各デジタル値に変換される。ＲＯＩを構成する有機物の密度が減衰のレベルを決定する。高密度物質（骨など）は低密度物質（血管組織など）よりも高い減衰を生じる。各（Ｘ）線についてそのように記録されるデジタル値の収集は所与の収集時間と投影方向についてＸ線投影画像を形成するデジタル値のアレイに統合される。
【００４１】
あいにく、血液自体及び血管組織などの解剖学的構造をあらわす画像構造は通常、追加準備なしに通常のＸ線画像から識別することができない。これは当該解剖学的構造が必要な放射線不透性を欠くためである。これに対処するために、血管造影法と呼ばれるイメージング法が考案されている。血管造影法においてＸ線画像のシーケンス（以降"アンギオ"とよばれる血管造影図）は事前に投与される造影剤が関心領域ＲＯＩに存在しなければならない間に収集される。造影剤は基本的に"染料"若しくは放射線不透性流体であり、これは手動で若しくは好適にはパワーインジェクタＰＪによって患者に投与され、少なくとも一時的に、イメージング目的で本当に必要な放射線不透性を与える。
【００４２】
簡単に言えば、図２に示す通り、パワーインジェクタＰＪはピストン‐シリンダ構成として動作する。ピストンはシリンダの内部で動き、モータＳＭ、例えばステッピングモータＭＳによって駆動可能であり、シリンダ内にある造影剤流体を動かしてそれを調整可能な造影剤流速若しくは供給速度で押し出す。
【００４３】
そのように投与される造影剤のボリュームは侵入点においてカテーテルを介して体内に入り、血流とともに関心領域ＲＯＩへ運ばれる。一旦関心領域ＲＯＩの造影剤による十分なかん流が生じると、アンギオＡＮｉのシーケンスがＸ線イメージャ１００によって（好適には毎秒少なくとも３０フレームのフレームレートで）記録され、これらアンギオのシーケンスが、ＲＯＩにおける血液ベクトル場について知るために評価され処理され得る。血流速度ベクトルは血管造影シーケンスにおける画像情報から検出される。一つの方法によれば、Ｖ．Ｍ．Ｐｅｒｅｉｒａ  ｅｔ  ａｌ，"Ａ  ＤＳＡ‐Ｂａｓｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ‐Ｍｏｔｉｏｎ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｒａ‐Ａｎｅｕｒｙｓｍａｌ  Ｆｌｏｗ  Ｃｈａｎｇｅｓ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  Ｆｌｏｗ‐Ｄｉｖｅｒｔｅｒ  Ｓｔｅｎｔｓ"，Ａｍ  Ｊ  Ｎｅｕｒｏｒａｄｉｏｌ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２０１２に記載の通り、フロー記述子"Ｍｅａｎ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｆｌｏｗ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ（ＭＡＦＡ）比率"が流速から計算される。そして比率は動脈瘤を処置した分流器の有効性を評価若しくは確認するために使用され得る。方法はオプティカルフロータイプアルゴリズムである。アルゴリズムは血管構造を通る画像強度における変動の伝搬を追跡し、２Ｄ時間依存速度ベクトルを提供することができる。Ｘ線画像に基づく速度測定のよい概説はＳ．Ｄ．Ｓｈｐｉｌｆｏｙｇｅｌ  ｅｔ  ａｌ"Ｘ‐ｒａｙ  ｖｉｄｅｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｂｌｏｏｄ  ｆｌｏｗ  ａｎｄ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ：ａ  ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ"，Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．２７，２００８‐２０２３（２０００）に見られる。
【００４４】
放射線不透性及び関連するアンギオにおける高コントラストに関して望ましいかもしれないが、造影剤の血管内の存在は欠点も持つ。一つは造影剤自体がその単なる存在によって測定したい血流を積極的に変更することである。例えば調べたいフローパターン若しくは流体ベクトル場挙動は血管構造と血行動態自体のみに由来し、造影剤注入の結果ではないことが確実にされなければならない。これを実現するために血管造影用造影剤は血液とうまく混合しなければならない。よい忠実度で流体ベクトル場についての結果を得るために、造影剤注入速度は関心領域における血流速度を十分に下回るべきであることが観察されている。他方で、上記に競合する要件として、造影剤注入速度はよい画像結果を得るために十分に高くなるべきでもあり、つまり、十分な画像コントラストを得るために十分な不透性がＲＯＩに与えられるべきである。しかしながら血流速度は正確にはわからないものなので、事前に造影剤注入速度が選ばれており、適切な注入速度のために統計データと経験則に頼っていた。
【００４５】
出願人によってなされた実験において、固定された造影剤流速は流体ベクトル場を評価するときに非常に変化しやすい結果をもたらすことが観察されている。この変わりやすさは、約１時間の比較的短い時間内に再撮像される同じ患者でも観察される。この挙動は、血流速度自体が一定でなく、血管拡張若しくは収縮などの要因によって生じる急激な変化を受けるので、造影剤と血流速度の間の不均一な混合挙動に起因すると疑われる。
【００４６】
所望のＲＯＩにおいて高い品質と忠実度の流体ベクトル場決定を確実にするために、図２における構成はコントローラＦＣを含む。コントローラＦＣはパワーインジェクタＰＪとＸ線イメージャの間で動作する閉ループフィードバックコントローラとして構成される。
【００４７】
概して、閉ループコントローラＦＣはパワーインジェクタＰＪとインターフェースし、現在の若しくはライブ注入速度について調べる。そして当該現在の注入速度は以下により詳細に記載される通り現在の血管造影画像ストリームＡＮｉを分析することによって処理される。コントローラＦＣは、ｉ）多過ぎない及びｉｉ）少な過ぎない血液造影剤フローを持つという二つの前述の競合する要件を調和させるように動作する。これを達成するために、コントローラＦＣは造影剤投与と関連する上限及び／又は下限の動的閾値が配慮されることを確実にするようにはたらく。当該閾値が現在の注入速度において収集される現在のアンギオから得られる方法は以下に詳細に説明される。コントローラＦＣが、現在の注入速度が一つ若しくは二つの閾値の超過を生じると決定する場合、コントローラＦＣは新たな、更新された目標注入速度を計算するよう動作し、適切なインターフェース手段を介してパワーインジェクタＰＪにそれを転送し、現在の造影剤注入速度の新たな造影剤注入速度への再調整をもたらし、それによってフィードバックループを完了する。
【００４８】
現在の造影剤速度について一つ若しくは二つの閾値が超過されない場合、又はポンプＰＪが計算された目標流速において動作するように調整されている場合、対応する信号がコントローラＦＣによって流体フローアナライザＦＬＡへ発せられる。そして当該アナライザＦＬＡはアンギオＡＩの収集されたシーケンスを取り入れ、その後の流体ベクトル場分析はこれらのアンギオに基づくことになる。そして計算された流体ベクトル場自体はベクトル場画像ＶＦに視覚化されることができ、これは現在の一つのＡＮと一緒に若しくはその代わりに又はアンギオＡＮｉのユーザ選択可能なものの代わりに画面Ｍでの表示をもたらすためにコンソールＣＯＮへ転送され得る。コンソールは適切なグラフィックディスプレイコントローラＧＤＣを実行してコンソールのグラフィックカードと接続し、画面上に速度場の表示とレンダリングをもたらす。
【００４９】
動作
閉ループフィードバックコントローラＦＣは入力ポートＩＮ、オプションの画像コントラスト決定器ＩＣＤ、及び流体の物理特性を決定する流体特性決定器を含む。流体特性決定器は流速決定器ＦＬＤ及び／又はフローパターン決定器ＦＰＤとして動作するように構成される。コントローラＦＣはパワーインジェクタ設定決定器ＰＤと調整バックエンドＯＵＴも含む。
【００５０】
簡単に上述した通り、コントローラＦＣは造影剤流速と画質に関して二つの上述の競合する検討事項を調和させるように構成される。この目的を達成するためにＦＣは以降それぞれ"フロー閾値"及び"強度閾値"とよばれる二つの閾値（上限と下限）を計算するように構成される。一実施形態によれば、フロー閾値のみが計算されるか、又はコントローラＦＣはフロー閾値のみを計算するように（ユーザ要求によって）切替可能である。
【００５１】
一実施形態によればこれら二つの閾値、若しくはこれら閾値の少なくとも一つは、インターベンションの全経過を通じて動的に計算され、つまり、これらは血流自体の変化によって生じる不均一性に対処するために静的閾値として前もって計算されるのではなく変化する。しかしながらより単純な実施形態において、二つの閾値の一方若しくは両方は静的であり、従って反応性を改善するため及びＣＰＵ時間を節約するために画像収集ランを通して適応されない。
【００５２】
次にまずフロー閾値を見ると、コントローラＦＣは簡潔に以下の通り動作する：インジェクタＰＪは初期造影剤流速で造影剤を注入する。（造影剤が関心領域に達するために）短い準備期間の後、関心領域の血管造影図のシーケンスＡＮｉを収集するために画像収集ランが開始される。
【００５３】
そしてＦＬＤによってアンギオシーケンスから血流速度が計算される。新たな更新された造影剤注入流速は前のステップにおいて計算される計算された血流のパーセンテージとしてＰＤによって計算される。初期流速がそのように計算された更新された流速以下である場合、当該初期流速が維持される。そうでなければ、パワーインジェクタＰＪを制御するために更新された流速が代わりに使用される。
【００５４】
前述の通り、この新たに更新された造影剤の注入速度は収集ランの残りの期間を通して一定に保たれ、そして任意の新たなランについてのみ適応されるか、又は所与の画像ランの経過中に更新される。本明細書で使用される"画像ラン"は設定フレームレートにおいて収集されるが、その他の点では一定期間を通して中断されない画像のシーケンスを意味することが理解される。
【００５５】
血流速度は経時的に変化し得るので、コントローラＦＣは継続的に注入速度の調整をもたらすようにはたらくことが好ましい。言い換えれば、再調整動作は、ランの残りの期間中に測定された血流速度に基づいて、所定時間間隔で繰り返し実行されるようにクロックされるか、又は初期測定以後に血流の増加若しくは減少がフロー閾値を超えたときのみ注入速度を調整するようにクロックされる。
【００５６】
言い換えれば、注入速度は
ｉ）初期決定において、速度がフロー閾値若しくは強度閾値を超過しないことがわかる場合、ランを通して一定に保たれ、又は、
ｉｉ）非常に不均一なフロー挙動によりよく対処するために所定間隔で動的に適応されるか、又は、
ｉｉｉ）フロー閾値を超えるときだけ適応される。
【００５７】
一実施形態によれば、コントローラＦＣは三つのモードｉ）‐ｉｉｉ）のいずれか一つで動作するように構成可能である。
【００５８】
一実施形態によればイメージャ１００のフレームレートは約３０フレーム毎秒（ｆｐｓ）である。
【００５９】
一実施形態によればフロー決定器ＦＬＤは例えばオプティカルフロータイプアルゴリズムに基づく。他の実施形態では、指示薬希釈法（スチュワート‐ハミルトン法）又は時間密度若しくは距離密度曲線に基づく方法がこの段階で使用され得る。好適な実施形態において、フロー決定器ＦＬＤはベクトル場の代わりにスカラー値として、又はベクトル場を用いることによって血流速度を決定するように動作する。これはフロー決定器ＦＬＤによる血流決定が本発明の目的にとってそれ自体が最終目的ではなく、フロー場アナライザＦＬＡが第二の段階若しくはフェーズにおいて所要精度で血流のフローベクトル場を計算することができることを確実にする予備ステップであるためである。この二段階アプローチは、単一の平均スカラー値がより大域的な全体の流体挙動をとらえるので、すなわちフローベクトル場のみに基づく計算の場合ほどの局所的な不正確さに悩まされないので、より信頼できる若しくは安定した結果を提供する。勿論一実施形態によればＦＬＤによって計算される血流値はそれでもやはり現在見られているアンギオＡＮと一緒に画面Ｍ上に、又はユーザ要求に応じてポップアップＧＵＩウィンドウにおいて表示され得る。言い換えれば本明細書で提案される通り、血流スカラー値が最初に決定され、時間依存ベクトル場のより計算コストが高い計算はＦＬＤに委ねられ、ベクトル場計算の精度と忠実度を確実にするために造影剤流速が下記の通り計算されるときのみ実行される。
【００６０】
オプティカルフロータイプアルゴリズムにおいて、流速決定器ＦＬＤは基本的にシーケンスＡＮｉ内の後続画像にわたって対応するピクセルの強度ピクセル値を比較して追跡する。そして強度ピクセル値間の差分方程式がテイラー級数展開によって近似され、そしてこれは流速を出すために数値的に解かれることができる。
【００６１】
流速決定器ＦＬＤによって決定される血液若しくは流体流速は多数のパラメータで出力され得る。一実施形態によればＲＯＩは動脈であり、従って動脈血流に関心がある。しかしながら動脈血流は拍動し、これを説明するために血流値若しくはパラメータは以下のものとして決定され得る：
‐時間間隔にわたって測定される平均血流値
‐時間間隔にわたって測定される最大血流値
‐心臓周期、若しくは複数の心臓周期に制限される時間間隔にわたって測定される平均血流値
‐心臓周期にわたって測定される最大血流値。
【００６２】
血流は異なる血管において、及び同じ血管の異なる位置でも異なるので、測定はユーザが選択した関心領域に、又は全画像の平均若しくは最大値に基づき得る。例えば、一実施形態によれば、ユーザインターフェースコントローラＵＩＣは領域の境界を示す矩形若しくは円をトレースするユーザによって定義される画像部分を受信する。トレースはポインタツール動作ＰＴを通じて若しくは画面Ｍがタッチスクリーンである実施形態ではタッチアンドスワイプ動作によってなされ得る。そして画像面内でそのように指定される空間ピクセルは座標に変換され、これはユーザインターフェースコントローラＵＩＣを介してＦＬＤへ転送される。フロー決定器ＦＬＤは受信した座標を制約として使用して、そこを通る血流速度が決定されるべき領域を空間的に制約する。
【００６３】
デフォルトとして流速決定器ＦＬＤはアンギオの各々について全血管"フットプリント"（つまり血管についての投影ビューをあらわす画像部分）にわたって動作する。この目的を達成するために、一実施形態においてユーザ定義可能な閾値を上回る強度を持つ画像ピクセルのみに血流決定を基づかせるために、強度ピクセル値閾値化が実行される。これは血流速度の決定が造影剤付与不透性に由来するピクセル値のみに、言い換えれば血管内の領域をあらわすピクセル値のみに基づくことを確実にする。
【００６４】
一実施形態によれば、使用されるのはアンギオ自体ではなく、それらは骨など体内で自然に生じる高度に放射線不透性の構造を補正するために前処理される。基準蛍光透視画像（"フルオロ"）に基づく通常のＤＳＡ（デジタルサブトラクティブアンギオグラフィ）法が使用されることができる。基準フルオロは造影剤が存在しないときに収集されるＸ線画像である。上記基準フルオロは上記高放射線不透性の構造の寄与を打ち消すために収集されたライブアンギオの各々からピクセルワイズに減算される。
【００６５】
次に、ピクセル強度対時間曲線３０６を示す図３を参照する。曲線３０６はシーケンスＡＮｉにおける血管造影図ＡＮの一つの画像面上の（複数のピクセルを含む）固定画像部分３０４に対してとられる。図３に見られる通り、投与された造影剤のボリュームがピクセル要素３０４に対応するＲＯＩの部分に達すると、そのピクセルにおける強度は"ランプアップ"若しくは線形上昇フェーズ３０１において増加する。そして強度はあらかじめプログラムされる初期速度で動作フェーズ３０２においては比較的一定のままであり、そして最終フェーズ３０６において減少する。言い換えればパワーインジェクタＰＪは、実際に動作するために、つまりあらかじめプログラムされる初期注入速度において造影剤を投与するために、ランプアップフェーズ中に所定時間を要する。本明細書で提案されるコントローラＦＣは一実施形態においてそのランプアップフェーズ中に既に更新された血流速度を計算するように構成される。このように追加の画像ランが実行される必要がないので、Ｘ線線量と造影剤量を節約しながら、同時に通常の血管造影ワークフローが順守され得る。一部の実施形態において上記更新された造影剤流速の計算の実行はユーザ制御され、コンソールＣＯＮに接続されるキーボード上のキーをたたくなどの適切な駆動手段をユーザが操作することによって、又は画面Ｍ上に表示される"ｇｏ"ＧＵＩボタンを操作することによって、トリガされる。
【００６６】
サブ画像（ローカルオプション）に基づいて若しくは各アンギオに対する全血管フットプリントにわたって（グローバルオプション）血流値が取得されると、当該血流速度はインジェクタ速度決定器ＰＤへ転送される。インジェクタ速度決定器ＰＤは新たな所望の目標造影剤流速を計算するためにプリセットパーセンテージ値を血流速度になるように適用する。
【００６７】
一実施形態によれば当該パーセンテージ値はメーカーによってプリセットされるが、他の実施形態ではユーザがセットアップ若しくは"設定（ｃｏｎｆｉｇ）"メニューにアクセスして手動でパーセンテージ値を微調整することができる。調整バックエンドＯＵＴは、現在の注入速度が計算された目標流速を上回る場合に、新たに計算された造影剤流速に従って再調整するためにパワーインジェクタＰＪの入力ポート（不図示）と接続する適切にプログラムされるインターフェースを持つ。調整バックエンドを所与のプログラム可能なパワーアジャスタと協働するように構成することは、通常、プログラマーが適切なアプリケーションプログラムインターフェースＡＰＩを開発することを可能にするパワーインジェクタメーカーの仕様を得ることによってなされ得る。一実施形態によれば、バックエンドＯＵＴはＣＡＮｏｐｅｎ規格に従って構成される。
【００６８】
上記ループは入力ポートＩＮにおいて新たに収集された投影画像ＡＮｉ＋ｋを受信することによって閉じ、そしてこれらは任意の初期アンギオシーケンスＡｉについて上記と同様に処理され、そして各々が造影剤流速の瞬間上限閾値を形成する更新された造影剤流速のシーケンスを動的に計算する。そしてバックエンドＯＵＴは当該シーケンスをパワーインジェクタへ一つずつ転送し、必要であれば、画像ランを通してしかるべく造影剤流速を適応させる。
【００６９】
フロー閾値が得られる方法を先に説明したが、次にコントローラＦＬが下限閾値、すなわち強度閾値を計算するために動作する方法が説明される。
【００７０】
造影剤の量は収集Ｘ線画像の画質に影響を及ぼす。造影剤の量が少な過ぎる場合、これはＸ線画像内の血管構造の不十分なコントラストをもたらし、有効な流量推定を可能にしないかもしれない。従ってコントローラＦＣは一実施形態において画像ＡＮにおけるコントラストを決定するように構成される画像コントラスト決定器ＩＣＤを含む。コントローラＦＣは、画像強度についての下限閾値を考慮することによって動作し、造影剤量がプリセット造影剤閾値を下回らないことを確実にするように造影剤注入速度を上昇させる。この強度は好適には、例えば骨の強度ではなく、血管ＶＳのフットプリントの強度のみが測定されて考慮されるように、マスク画像若しくは基準フルオロの減算後に測定されるべきである。平均強度は、一実施形態によれば１６ビットである、収集画像ＡＮに対する所定のカラー若しくはグレー値深さを所与として確立され得る。検出器Ｄセルに対する可能な最高信号は６５５３５によってエンコードされ（通常"白"にマップされる）、可能な最低信号は０としてエンコードされる（通常黒にマップされる）。高い減衰は低信号を意味する。信号の低さを定量化するために、一実施形態によれば、血管フットプリントにわたる平均強度値と、当該平均と深さ範囲との比率が作成される。例えば、１６ビットの例を用いて、１００００の平均値が血管フットプリント内のピクセルにわたって測定される場合、信号は（６５５３５−１００００）／６５５３５〜８５％の低さを持つ。
【００７１】
高い若しくは低い注入速度に対する信号利得がわからないので、強度閾値は更新された注入速度を計算するために直接使用されることができない。強度閾値はむしろ品質チェック若しくは"フィルタ"として機能し、上限フロー閾値に関する計算は受信されるアンギオＡＮｉストリームの画質が（下限）強度閾値を満たす場合のみ実行される。
【００７２】
一実施形態によれば、コントローラＦＣは最低限の所要造影剤注入速度を確立するように注入速度を変更する。一実施形態において、アンギオのシーケンスＡＮｉはパワーインジェクタがあらかじめプログラムされる初期注入造影剤流速で注入する間にＸ線イメージャ１００によって収集される。そしてコントローラＦＣはシーケンスＡＮｉから一つ以上のアンギオＡＮを読み込み、ピクセル強度を測定し、現在の注入速度を調べる。測定強度が低過ぎることがわかる場合、注入速度は増加される。強度が高過ぎることがわかる場合、注入速度は減少される。上記造影剤流速調整は固定時間、又は最低注入速度をもたらす許容可能な強度と最高注入速度をもたらす許容できない強度との間の強度の差が所定閾値よりも小さくなるまで、繰り返される。新たなプログラムされる注入速度はパワーインジェクタによって直ちに取得されないかもしれないので、パワーインジェクタはインターフェースＩＮを介してコントローラＦＣへ実際の現在の注入速度を通信する。
【００７３】
強度測定は造影剤注入速度に対する下限閾値を提供するが、一方上記の通り計算される血流速度は造影剤注入速度に対する上限閾値を提供する。二つの閾値は、例えばいずれかの閾値が超過される場合に関連する二つの注入速度の平均をとることによって、新たな注入速度を確立するために一緒に使用されることができる。
【００７４】
時々、二つの閾値、（上限）フロー閾値と下限（強度）閾値が互いに矛盾することが起こり得る。言い換えれば上限閾値が実際には下限閾値よりも低いことを計算が決定することが判明する可能性がある。このような状況に対処するために、コントローラＦＬは一実施形態によればこの矛盾を検出して解消する論理モジュールを含む。論理モジュールが、上限強度閾値が下限フロー閾値を下回ることを記録する場合、これは警告される。そしてプロセスフローは切り替わり、コントローラＦＣはそのバックエンドＯＵＴを介して若しくは異なる出力ポートを介してパワーインジェクタＰＪの代わりにＸ線イメージャ１００とインターフェースし、Ｘ線線量強度の適応を実行する。例えば、計算された血流速度に従って造影剤注入速度が高過ぎることがわかっても、低信号、つまり現在のシーケンスのアンギオＡＮにおける低過ぎるピクセル強度のために下げられることができない場合、コントローラＦＣはＸ線線量を増加させるようにはたらく。特にこれはユーザが造影剤注入速度を血流速度の低パーセンテージに設定することを可能にする。しかしながらこれは高品質のベクトル場を得るために高いＸ線線量を犠牲にして成り立つ。
【００７５】
要するに、収集中の血液の速度ベクトル場決定の目的で注入の品質をモニタリングするために二つの閾値が一緒に使用されることができ、コントローラＦＣは必要であれば造影剤注入速度及び／又はＸ線線量を適応させるように構成される。
【００７６】
一実施形態によれば、コントローラＦＣはフロー決定器ＦＬＤの代わりに若しくは加えてフローパターン決定器ＦＰＤを含む。フローパターン決定器ＦＰＤは次に説明される通り造影剤の注入によって生じる血流のさらなる態様をモニタリングするように構成される。注入造影剤の量が高過ぎる場合、これは累積フロー、つまり造影剤と血液の流体混合物の血行動態挙動も変化させる。通常、つまり邪魔されないとき、動脈流は拍動する。しかし混合物のフローが注入造影剤ボリューム自体によって駆動されるに過ぎない場合、拍動変調は全く若しくはほとんど残らない。拍動変調の欠如は流体ベクトル場計算にとって問題を呈する可能性がある。例えばＯ．Ｂｏｎｎｅｆｏｕｓ  ｅｔ  ａｌ（"Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｒｔｅｒｉａｌ  ｆｌｏｗ  ｕｓｉｎｇ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ  ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ"，Ｍｅｄ  Ｐｈｙｓ．３９（１０），Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１２）において、造影剤の変調はフロー情報を得るために検出され追跡されるパターンを作り出す。しかし変調がない場合、血管フットプリントピクセル強度は拍動変調によって生じるＸ線欠如フローパターンを通して比較的均一になる。当該パターンは支配的な造影剤フローによって隠され、従って追跡されることができるパターンがない。
【００７７】
従って一実施形態において、（上限）フロー閾値について考慮される強度だけでなく、造影剤注入速度が累積血流、つまり血液と存在する造影剤から形成される流体混合物の血行動態挙動に影響を及ぼす程度を説明するスコアも計算される。血行動態の所望の変化は同じフロー計算アルゴリズムにとって困難を呈し得るが、アンギオから検出され、そして定量化若しくは測定されるのは血行動態の変化自体である。この測定は、造影剤注入速度を制御するために使用される、並びにフローパターン決定器ＦＰＤが記録及びモニタリングするように構成される、第三のパラメータを形成する。
【００７８】
次に、アンギオＡＮにおける単一ピクセル要素４０１と関連する強度対時間曲線を示す図４の三つの図４ＡＢＣが参照される。
【００７９】
曲線４Ａは血流の根底にある拍動性をエコーする、強度のギザギザの展開を示す。言い換えれば、図４Ａの状況においてパワーインジェクタＰＪによって投与される造影剤フローは、血流特性の一つ（この例示的な場合ではその拍動性）の少なくともトレースが残るように調整される。
【００８０】
これは図４Ｂにおける状況とは異なる。ここで強度対時間曲線は、パワーインジェクタＰＪによって投与される造影剤流速が、実際には根底にある血流の拍動性を"無効にする"ので、血流の特性が失われることを示す。言い換えれば図４Ｂの造影剤注入速度は高過ぎるので、図４Ａのより望ましい造影剤注入速度と比較して望ましくない。要するに、図４Ａの状況から図４Ｂの状況への移行は、造影剤注入速度の増加によって生じ、回避されるべき血行動態の変化を具体化する。
【００８１】
図４Ｃにおける図はこの血行動態の変化がフローパターン決定器ＦＰＤによって測定され得る方法について一実施形態にかかる一実施例を示す。流体混合物に残る変調の量（血流の拍動性によって与えられる）は、例えば曲線４Ａ下の面積を計算し、当該面積と当該曲線の平滑化バージョン下の面積との差を絶対項でとることによって、決定され得る。当該差は拍動性インデックス若しくはスコアを形成し、これはプリセットのただしユーザ調節可能な拍動性閾値に比較され得る。当該差すなわちインデックスが小さいほど、瞬間血液‐造影剤混合物においてより多くの拍動変調が失われる。見てわかる通り、拍動性スコア若しくは閾値を確立するために追加画像が収集される必要はない。差分曲線は図４に図４Ｃとして示される。一つの代替的な実施形態によれば、差は連続する極大値と極小値の間でとられる。これは曲線４Ｂよりも曲線４Ａの方が高くなることが予想される。
【００８２】
さらに別の実施形態において、フローパターン決定器ＦＰＤの動作は、画像強度が血管上の距離に対してプロットされる距離対強度曲線に基づく。このアプローチの場合、最初に血管の中心線が関連する血管のフットプリントのセグメンテーションを用いて計算されなければならない。フットプリントの境界をあらわすスプライン曲線を用いて、境界曲線を相互にモーフィングすることによって中心線が定義され得る。そして当該中心線にわたるピクセル強度分布が確立され、図４に関するアプローチと同様に血行動態変化の量が確立され得る。距離‐強度曲線アプローチは、造影剤が本当に関連する血管へ血液と一緒に移動しているように、造影剤注入が画像収集前のどこかで開始しているという条件で、単一画像のみを要する。いずれかの実施形態において、コントローラＦＣはアンギオＡＮｉの一つ以上の拍動性インデックスの計算と、当該インデックスの閾値との比較に基づいて、所望のインジェクタ流速を返すように動作する。インジェクタ速度は、収集画像が少なくともプリセット閾値によって定義される拍動変調の量を証明することを確実にするように調整される、つまり所定量だけ下げられる。
【００８３】
一実施形態によれば、コントローラＦＣは、流速決定器ＦＬＤ若しくはフローパターン決定器ＦＰＤの間で、コントローラＦＣの動作がいずれか一方若しくは他方に基づくように切替可能（図２に図示の通り）であるように構成される。ユーザは上限閾値が血流速度若しくは拍動性インデックスに基づいて計算されるべきかどうかを選択することができ、パワーインジェクタＰＪの造影剤流速はその一方若しくは他方に従って調整される。画像ランについて、インジェクタの所望の流速の決定は両方の閾値に基づくことも想定される。この実施形態において、コントローラＦＣは二つの決定器ＦＬＤ、ＦＰＤの間で順に切り替わる。例えばそれぞれフロー閾値と拍動性インデックスに関連する二つのインジェクタ速度の最小値をとることによって、複合閾値が取得され得る。代替的に加重平均が形成され、重みの選択はこれら二つの上限閾値のいずれかにユーザが割り当てる優先度を反映する。必要ならば強度閾値が下限として使用され得る。
【００８４】
一実施形態においてコントローラＦＣは様々な閾値とそれらの組み合わせ若しくはそれらの重み付けを設定するユーザ入力を受容するＧＵＩなどのユーザ調整インターフェースに応答することが想定される。
【００８５】
上記デュアルモードコントローラの実施形態と対照的に、より単純な実施形態によれば、コントローラは切替可能でないので、流速決定器ＦＬＤ若しくはフローパターン決定器ＦＰＤのいずれかを含むが両方は含まない。
【００８６】
本明細書に記載の様々な実施形態はその組み合わせで、フローパターン決定器ＦＰＤが流速決定器ＦＬＤの代わりに含まれる代替的実施形態に等しく適用可能である。
【００８７】
次に図５を参照し、これは本明細書に記載の通り閾値の選択された組み合わせを順守する造影剤注入速度でイメージャによって収集される画像に基づいてアナライザＦＬＡによって確立される血流ベクトル場のグラフィック描写を含む、グラフィックユーザインターフェースを示す。
【００８８】
ユーザインターフェースＧＵＩはユーザインターフェースコントローラ若しくは生成器ＵＩＣによって生成される。ＵＩＣはアナライザＦＬＡによって出力される計算される流体ベクトル場を記述するパラメータを読み込む。血流の速度ベクトル場データＶＦは例えば、各ピクセル点座標が二つの値：ｉ）その点におけるフロー場の方向及びｉｉ）その点における速度の大きさと関連する連想配列として記憶され得る。時間インデックスのパラメータもある。そしてユーザインターフェースコントローラＵＩＣはグラフィックディスプレイコントローラＧＤＣと協働してベクトル場情報ＶＦを複数の矢印若しくは同様の方向記号を含むグラフィック画像にレンダリングする。言い換えれば、各ピクセルはグラフィック記号、例えばその長さがその点における速度の大きさに比例し、その方向が配列において記録されるその点における計算された方向に対応する矢印を割り当てられる。ピクセル位置の選択において、そのように計算される矢印若しくは同様のグラフィック要素は代表的血管造影図にオーバーレイされる。代表的血管造影図５０１は関心のある血管のフットプリント５０３を含む。動脈瘤フットプリントが５０４に示される。ベクトル場はフットプリント５０１をあらわす画像部分の上に重ね合わされる複数の記号５０２によって示される。一実施形態によれば、ユーザインターフェースＧＵＩはインタラクティブＧＵＩ手段、例えばスライダウィジェット５０８、及びトグルウィジェット５０９を含む。
【００８９】
ウィジェット５０８、５０９は一実施形態において画像５０１の下縁にオーバーレイされて示されるが、例えば画像の上若しくは側面に沿った他の位置も想定され、二つのウィジェットは図５に例示される通り必ずしも一緒にグループ化される必要はないことが理解される。
【００９０】
トグラー５０８はアンギオ‐矢印表現の二つのグレー若しくはカラーエンコーディングの間でユーザトグリングを可能にする。
【００９１】
具体的に一実施形態によればトグルは明暗の正方形として図５に図示される二つのボタンを含む。暗い正方形ボタンを駆動すると、周辺の低減衰領域より暗い高減衰領域をレンダリングするピクセルエンコーディングが実行され、表示される。これは通常の、デフォルトレンダリングである。他方、つまり明るい正方形ボタンを駆動すると、エンコーディングは反転される（図５に示す通り）。言い換えれば血管フットプリント５０３、５０４（造影剤のために通常暗く表示される）は、暗い若しくは第二の色若しくは代わりに黒で表示される周辺組織よりも又はそれと比較して明るい若しくは第一の色若しくは白で表示される。同時に、それに相互補完的に、ベクトル場を示す記号５０２はフットプリントピクセルのカラー／グレー値エンコーディングに反転されて示される。例えば、図５において、フットプリントは白なので記号は黒で示される（図５に現在図示される通り）。逆に、血管フットプリントに対して黒で血管造影図５０３、５０４が通常のピクセルカラー／グレー値エンコーディングで示される場合、方向記号５０２は白であらわれる。
【００９２】
一実施形態においてスライダ５０８はバーを含み、それに沿ってポインタツールＰＴ動作によって若しくはタッチスクリーン実施形態の場合タッチアンドスワイプ指動作によってバーの上をスライド可能なスライダボタンを含む。スライダ５０８は記号５０２が示される密度をユーザが制御することを可能にする。言い換えれば画像面上の単位面積あたりに表示される代表矢印５０２の数が目の前の作業によって要求される詳細度に依存して滑らかな移行で調節され得る。図５は分流器がまだ存在しない状況を示す。その結果、動脈瘤組織に望ましくない負担をかける、真正面から動脈瘤に方向付けられるフロー成分がある。
【００９３】
他の実施形態によれば、現在の若しくは前の画像ランにおいて個々のアンギオ若しくは画像をナビゲートするため、並びに／或いは各点における速度の大きさに従って矢印５０２の長さ及び／又は個々の矢印５０２のカラーリングを変えるために、さらなるＧＵＩウィジェットがある。
【００９４】
一実施形態によればユーザインターフェースコントローラＵＩＣは現在表示されているシーケンスＡＮｉにおけるアンギオＡＮからサブ画像のユーザ選択可能な選択を受信するように構成される。ポインタツールＰＴ操作により、又はタッチスクリーン実施形態の場合タッチアンドスワイプユーザ動作若しくは同様の動作により、好適にはグラフィカル入力手段により、ユーザは現在表示されている画像ＡＮにおける血管ＶＳのフットプリント内の領域をアウトラインする。これは円若しくは矩形をトレースすることによってなされ得る。そしてその座標がアウトライン領域の内部にあるピクセルのみが、様々な上限閾値（フロー若しくは拍動性）及び下限閾値（コントラスト）を計算するときに考慮される。このように造影剤注入速度制御動作は血行動態挙動がより詳細に調べられるべき血管内の領域に制限され得る。デフォルトによって、二つの上限及び／又は下限閾値に関してコントローラＦＣの動作は血管フットプリントの全体に基づく。
【００９５】
図６を参照するとパワーインジェクタＰＪを制御する方法のフローチャートが示される。
【００９６】
ステップＳ６０５において、一つ以上のアンギオが受信される。アンギオは、造影剤が初期造影剤注入速度若しくは流速で投与される間に事前に収集された。
【００９７】
ステップＳ６１０において、上記シーケンスにおけるアンギオの一つ以上における画像ピクセル強度情報を用いることによって、血流速度が決定される。
【００９８】
ステップＳ６１５において、初期造影剤流速と決定された血流速度が比較される。決定された血流速度のあらかじめ定義されたパーセンテージ値が計算される。そして血流速度の計算された割合は造影剤流速の最大目標閾値として設定される。そして初期造影剤流速がこの閾値よりも低いかどうかチェックされる。その場合、フロー制御はステップＳ６１８へ移り、ここで収集された一つ以上の血管造影画像から速度ベクトル場が決定される。ステップＳ６２２において、そのように決定された速度ベクトル場がグラフィック描写若しくは表現として画面上に表示するためにレンダリングされる。一実施形態において、グラフィック描写はアンギオのうちユーザが選択したものに重ね合わせて表示される。
【００９９】
しかしながら、ステップＳ６１５において初期造影剤流速が上記閾値を超えると決定される場合、新たな所望の造影剤流速が決定される。新たな若しくは更新された造影剤流速は閾値に若しくはその閾値を下回る値に等しく設定される。
【０１００】
ステップＳ６２０において、現在の造影剤流速は新たな若しくは更新された造影剤流速に再調整される。新たな造影剤流速が使用される場合、造影剤の減少が関心領域において発効することを可能にするように画像収集は所定時間中断される。そして新たな造影剤注入速度での画像収集が再開され、場合により更新された造影剤注入速度若しくは流速を再調整若しくは維持するために上記ステップが繰り返される。
【０１０１】
一実施形態によれば、上限閾値を決定するステップＳ６１６は初期若しくは現在の造影剤流速の下限閾値を決定するステップも含む。
【０１０２】
一実施形態によれば、これは関心領域をあらわす画像部分における平均画像強度を決定するステップを含む。この下限閾値は最初の段階で画像に十分なコントラストがあることを確実にする。従ってステップＳ６１０における血流決定の精度が向上され得る。
【０１０３】
この下限及び上限閾値の実施形態によれば、現在の若しくは初期造影剤流速が、事前に計算される上限閾値を下回るかどうかがチェックされるだけでなく、現在受信される画像が下限閾値を満たすかどうかもチェックされる。そうであれば、フロー制御は速度ベクトル場を決定するステップＳ６１８へ進む。
【０１０４】
しかしながら画像コントラストがプリセット下限閾値を下回ることがわかる場合、上限フロー閾値と現在の造影剤流速の間で更新された造影剤流速が決定され、これは一実施形態によれば平均をとることによって達成される。
【０１０５】
この実施形態によればこれら二つの閾値によって境界されるこの平均造影剤が、パワーインジェクタの流速をしかるべく更新するために転送される。
【０１０６】
さらに別の実施形態によれば上限閾値を決定するステップは収集された血管造影図のシーケンスから明らかな血流特性を評価するステップも含む。
【０１０７】
一実施形態によればフロー特性、例えば拍動変調の量は、関心領域のフットプリントを形成するピクセルにおける強度対時間曲線を評価することによって測定される。拍動性についてのスコア値が確立される。
【０１０８】
一実施形態によれば、下限閾値は完全に拍動性インデックスを単位とするが、一方他の実施形態では複合下限閾値を形成するように前述の強度に基づく下限閾値と拍動性インデックスの複合スコアが得られる。
【０１０９】
一実施形態によれば拍動性インデックスは距離対強度曲線を用いて単一画像から計算されることもできる。
【０１１０】
一実施形態によれば前のステップＳ６１０からＳ６１５及びＳ６２０はランプアップフェーズ中に実行されるが、一方最初に、造影剤流速は実質的にゼロから初期造影剤流速に至るまで線形上昇する。
【０１１１】
代替的実施形態によれば、ステップＳ６１０の代わりにステップＳ７１０があり、ここでは血流速度を決定する代わりに、拍動性インデックス若しくはスコアが一つ以上の画像ＡＮｉに基づいて決定される。拍動性インデックスは（その中に存在する造影剤を持つ）血中の拍動変調の量を測定するのに適する。
【０１１２】
この実施形態において、代替的なステップＳ７１５において、インデックスについてあらかじめ定義される閾値と決定された拍動性インデックスに基づいて、拍動変調の減少があるかどうかが決定される。
【０１１３】
減少がない場合、前の実施形態と同様に、フロー制御はステップＳ６１８へ移り、収集された一つ以上の血管造影画像から速度ベクトル場が決定される。しかしながら拍動変調の減少が記録される場合、フロー制御は造影剤速度を減少させるためにステップＳ７２０へ進む。そしてステップＳ７１５において減少がなかったと決定されるまで、前の実施形態と同様に前のステップが繰り返される。より単純な実施形態において、上記ループは一度だけ通過される。拍動変調の減少が生じたと決定される場合、パワーインジェクタ速度は固定量だけ減少され、この減少されたパワーインジェクタ速度が瞬間画像ランを通して維持される。一実施形態においてステップＳ６１０とＳ７１０は組み合わされ、流速と拍動性インデックスの両方が計算され、例えば二つの各造影剤注入速度の最大値若しくは加重平均をとることによって、複合上限閾値が形成される。
【０１１４】
コントローラＦＣのコンポーネントはコントローラＦＣ自体の中に配置される個別モジュールとして示される。しかしながら、一実施形態において分散アーキテクチャ及び適切な通信ネットワークにおける接続も想定される。
【０１１５】
コントローラＦＣ及び／又はそのコンポーネントは専用ＦＰＧＡとして若しくはハードワイヤードスタンドアロンチップとして構成され得る。一実施形態において、コントローラＦＣはソフトウェアルーチンとして実行してワークステーションＣＯＮ上にある。コントローラＦＣとそのコンポーネントはＭａｔｌａｂ（登録商標）若しくはＳｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）などの適切な科学計算プラットフォームにおいてプログラムされ、そしてライブラリに保持されてワークステーションＣＯＮによって要求されるときにリンクされるＣ＋＋若しくはＣルーチンに変換され得る。コントローラＦＣはインジェクタＰＪの制御論理若しくはＸ線イメージャ１００に組み込まれてもよい。ユーザインターフェース生成器若しくはコントローラＵＩＣ及び／又はグラフィックディスプレイコントローラＧＤＣはコントローラＦＣに含まれてもよい。しかしながらコントローラＦＣの他の実施形態ではコントローラＵＩＣ及び／又はコントローラＧＤＣはワークステーションＣＯＮの外部コンポーネントであり、コントローラはコントローラＵＩＣ及び／又はコントローラＧＤＣと接続する適切に構成されるインターフェースコントローラとドライバを持つ。
【０１１６】
本発明の別の実施形態例において、適切なシステム上で、先の実施形態の一つにかかる方法の方法ステップを実行するように構成されることを特徴とするコンピュータプログラム若しくはコンピュータプログラム要素が提供される。
【０１１７】
従ってコンピュータプログラム要素は、本発明の一実施形態の一部でもあり得るコンピュータユニット上に記憶され得る。このコンピュータユニットは上記方法のステップを実行するか若しくは実行を誘導するように構成され得る。さらに、これは上記装置のコンポーネントを操作するように構成され得る。コンピュータユニットは自動的に作動するか及び／又はユーザの命令を実行するように構成され得る。コンピュータプログラムはデータプロセッサのワーキングメモリにロードされてもよい。従ってデータプロセッサは本発明の方法を実行するように装備され得る。
【０１１８】
本発明のこの実施形態例は、はじめから本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートによって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方をカバーする。
【０１１９】
さらに、コンピュータプログラム要素は上記方法の実施形態例の手順を満たすために必要な全ステップを提供することができてもよい。
【０１２０】
本発明のさらなる実施形態例によれば、ＣＤ‐ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体は前節によって記載されるコンピュータプログラム要素をその上に記憶する。
【０１２１】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に若しくはその一部として供給される光学記憶媒体若しくはソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶及び／又は分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムなどを介して他の形式で分散されてもよい。
【０１２２】
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上で提示されてもよく、このようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされ得る。本発明のさらなる実施形態例によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードのために利用可能にするための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は本発明の上記実施形態の一つにかかる方法を実行するように構成される。
【０１２３】
本発明の実施形態は異なる主題に関して記載されていることが留意されるべきである。特に、一部の実施形態は方法タイプクレームに関して記載されるが、一方他の実施形態は装置タイプクレームに関して記載される。しかしながら、当業者は上記及び以下の記載から、他に明記されない限り、あるタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴間の任意の組み合わせも、本願とともに開示されるとみなされることがわかるだろう。しかしながら、全特徴は組み合わされて、特徴の単純な総和にとどまらない相乗効果をもたらし得る。
【０１２４】
本発明は図面及び上記説明において詳細に図示され記載されているが、かかる図示と記載は例示若しくは説明であって限定ではないとみなされるものとする。本発明は開示の実施形態に限定されない。開示の実施形態への他の変更は、図面、開示及び従属クレームの考察から、請求される発明を実施する上で当業者によって理解されもたらされることができる。
【０１２５】
クレーム中、"有する"という語は他の要素若しくはステップを除外せず、不定冠詞"ａ"若しくは"ａｎ"は複数を除外しない。単一のプロセッサ若しくは他のユニットはクレームに列挙される複数の項目の機能を満たし得る。特定の手段が相互に異なる従属クレームに列挙されるという単なる事実は、これら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らない。クレーム中の任意の参照符号は範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【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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