(57)【要約】  個体の冠動脈系を画像化するための方法は、アクチュエータを使用して、個体の冠動脈樹中に、放射線不透過性色素のパルスを放出することを含む。この方法はさらに、画像捕捉デバイスを使用して、放射線不透過性色素のパルスの経時的な一連の侵襲性冠動脈Ｘ線血管造影像を取得することを含む。この方法はさらに、プロセッサを使用して、一連の侵襲性冠動脈Ｘ線血管造影像を通してパルスを追跡し、冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上でのパルスの位置を特定して、色素がさまざまな動脈枝を流れているときの色素の軌跡を示す、冠動脈系の３次元（３Ｄ）機能モデルを生成することを含む。
2021529628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個体の冠動脈系を画像化するための方法であって、
アクチュエータを使用して、前記個体の冠動脈樹中に、放射線不透過性色素のパルスを放出すること、
画像捕捉デバイスを使用して、前記放射線不透過性色素の前記パルスの経時的な一連の侵襲性冠動脈Ｘ線血管造影像を取得すること、および
プロセッサを使用して、前記一連の侵襲性冠動脈Ｘ線血管造影像を通して前記パルスを追跡し、前記冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上での前記パルスの位置を特定して、前記色素がさまざまな動脈枝を流れているときの前記色素の軌跡を示す、前記冠動脈系の３次元（３Ｄ）機能モデルを生成すること
を含む方法。
【請求項２】
前記放射線不透過性色素のパルスを放出する前に、前記冠動脈樹中に、放射線不透過性色素の連続ボーラスを放出すること、および血管造影像を取得して、前記３Ｄ構造モデルを再構成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルスを放出する前に、前記冠動脈の根元にカテーテルを挿入することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記カテーテルが２つの別個の流体チャンバを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
非放射線不透過性色素が、前記放射線不透過性色素の前記パルスと交互に並ぶ、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パルスを追跡し、前記パルスの位置を特定した後に、前記冠動脈系中を移動している前記放射線不透過性色素の前記パルスのシミュレーションを実行して、前記冠動脈系中のさまざまな位置における観察された複数の到達時刻をシミュレーションによる到達時刻と突き合わせることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記シミュレーションが多成分数値流体力学（ＣＦＤ）を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記シミュレーションを実行した後に、前記個体の冠動脈系中を流れている前記放射線不透過性色素の前記パルスを示す、前記個体に特化したシミュレーションを実行することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
個体の冠動脈系を画像化するためのシステムであって、
冠動脈樹の根本に挿入するためのカテーテルであり、放射線不透過性色素を受け取るための入口および前記冠動脈樹中に前記放射線不透過性色素を放出するための出口を有する、前記カテーテルと、
前記カテーテルに結合されたポンプであり、前記冠動脈樹中に前記放射線不透過性色素のパルスを放出するように構成された、前記ポンプと、
前記ポンプに通信可能に接続されたプロセッサであり、
前記個体の前記冠動脈樹中に、前記放射線不透過性色素のパルスを放出すること、
前記放射線不透過性色素の前記パルスの経時的な一連の血管造影像を取得すること、および
前記一連の血管造影像を通して前記パルスを追跡し、前記冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上での前記パルスの位置を特定して、前記色素がさまざまな動脈枝を流れているときの前記色素の軌跡を示す、前記冠動脈系の３Ｄ機能モデルを生成すること
を行うように動作可能な、前記プロセッサと
を備えるシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサがさらに、前記放射線不透過性色素のパルスを放出する前に、前記冠動脈中に、放射線不透過性色素の連続ボーラスを放出し、血管造影像を取得して前記３Ｄ構造モデルを再構成するように動作可能である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記カテーテルが２つの別個の流体チャンバを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
非放射線不透過性色素が、前記放射線不透過性色素の前記パルスと交互に並ぶ、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサがさらに、前記パルスを追跡し、前記パルスの位置を特定した後に、前記冠動脈系中を移動している前記放射線不透過性色素の前記パルスのシミュレーションを実行して、前記冠動脈系中のさまざまな位置における観察された複数の到達時刻をシミュレーションによる到達時刻と突き合わせるように動作可能である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記シミュレーションが多成分数値流体力学（ＣＦＤ）を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサがさらに、シミュレーションを実行した後に、前記個体の冠動脈系中を流れている前記放射線不透過性色素の前記パルスを示す、前記個体に特化したシミュレーションを実行するように動作可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
コンピュータ可読ストレージ媒体を含むコンピュータ・プログラム製品であって、前記コンピュータ可読ストレージ媒体が、前記コンピュータ可読ストレージ媒体によって具体化されたプログラム命令を有し、前記プログラム命令が、
前記個体の冠動脈樹中に、放射線不透過性色素のパルスを放出すること、
前記放射線不透過性色素の前記パルスの経時的な一連の血管造影像を取得すること、および
前記一連の血管造影像を通して前記パルスを追跡し、前記冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上での前記パルスの位置を特定して、前記色素がさまざまな動脈枝を流れているときの前記色素の軌跡を示す、前記冠動脈系の３次元（３Ｄ）機能モデルを生成すること
を含む方法をプロセッサに実行させるように、前記プロセッサによって実行可能である、コンピュータ・プログラム製品。
【請求項１７】
前記パルスが、前記冠動脈樹の根本に配置されたカテーテルの中に放出され、前記カテーテルが２つの別個の流体チャンバを含む、請求項１６に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１８】
非放射線不透過性色素が、前記放射線不透過性色素の前記パルスと交互に並ぶ、請求項１６に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１９】
前記方法がさらに、前記パルスを追跡し、前記パルスの位置を特定した後に、前記冠動脈系中を移動している前記放射線不透過性色素の前記パルスのシミュレーションを実行して、前記冠動脈系中のさまざまな位置における観察された複数の到達時刻をシミュレーションによる到達時刻と突き合わせることを含む、請求項１６に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項２０】
前記シミュレーションが多成分数値流体力学（ＣＦＤ）を含む、請求項１６に記載のコンピュータ・プログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に冠動脈血管造影（coronary angiography）に関し、より詳細には、冠動脈血管造影における同時解剖学的および流体力学的解析のための流体注入器（fluid injector）に関する。
【背景技術】
【０００２】
冠動脈血管造影は、心血管疾患の診断および治療のための低侵襲手技である。従来の冠動脈血管形成術は、冠動脈に向かってカテーテルを導くこと、放射線不透過性色素（radio-opaque dye）を流すこと、およびＸ線源を使用した動的画像化を実行することを含む。血管構造の３次元（３Ｄ）評価を提供するため、この手技は通常、異なる角度から繰り返される。次いで、心臓病専門医などの医師が、画像を視覚的に解釈して、狭窄（stenosis）の存在、大きさおよび重症度を評価する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の実施形態は、個体の冠動脈系を画像化するための方法を対象としている。この方法の非限定的な例は、アクチュエータを使用して、個体の冠動脈樹中に、放射線不透過性色素のパルスを放出することを含む。この方法はさらに、画像捕捉デバイスを使用して、放射線不透過性色素のパルスの経時的な一連の侵襲性冠動脈Ｘ線血管造影像（invasive coronary x-ray angiogram image）を取得することを含む。この方法はさらに、プロセッサを使用して、一連の侵襲性冠動脈Ｘ線血管造影像を通してパルスを追跡し、冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上でのパルスの位置を特定して、色素が異なる動脈枝を流れているときの色素の軌跡を示す、冠動脈系の３次元（３Ｄ）機能モデルを生成することを含む。
【０００４】
本発明の実施形態は、個体の冠動脈系を画像化するためのシステムも対象としている。このシステムは、冠動脈樹のルート（root）に挿入するためのカテーテルを含む。このカテーテルは、放射線不透過性色素を受け取るための入口および冠動脈樹中に放射線不透過性色素を放出するための出口を含む。このシステムは、カテーテルに結合されたポンプを含む。このポンプは、冠動脈樹中に放射線不透過性色素のパルスを放出するように構成されている。このシステムはさらに、ポンプに通信可能に接続されたプロセッサを含む。このプロセッサは、個体の冠動脈樹中に、放射線不透過性色素のパルスを放出すること、放射線不透過性色素のパルスの経時的な一連の血管造影像を取得すること、および一連の血管造影像を通してパルスを追跡し、冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上でのパルスの位置を特定して、色素が異なる動脈枝を流れているときの色素の軌跡を示す、冠動脈系の３Ｄ機能モデルを生成することを行うように動作可能である。
【０００５】
本発明の実施形態は、コンピュータ・プログラム製品を対象としている。コンピュータ・プログラム製品の非限定的な例は、コンピュータ可読ストレージ媒体を含み、このコンピュータ可読ストレージ媒体は、このコンピュータ可読ストレージ媒体によって具体化されたプログラム命令を有する。このプログラム命令は、方法をプロセッサに実行させるように、そのプロセッサによって実行可能である。この方法は、個体の冠動脈樹中に、放射線不透過性色素のパルスを放出することを含む。この方法はさらに、放射線不透過性色素のパルスの経時的な一連の血管造影像を取得することを含む。この方法は、一連の血管造影像を通してパルスを追跡し、冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上でのパルスの位置を特定して、色素が異なる動脈枝を流れているときの色素の軌跡を示す、冠動脈系の３次元（３Ｄ）機能モデルを生成することを含む。
【０００６】
本発明の技法によって、追加の技術的特徴および利益が実現される。本明細書には、本発明の実施形態および態様が詳細に記載されており、それらは、特許請求の範囲に記載されている主題の部分とみなされる。より十分な理解のため、以下の詳細な説明および図面を参照されたい。
【０００７】
本明細書に記載された独占権の詳細は、本明細書の末尾の特許請求の範囲に具体的に示されており、明確に主張されている。本発明の実施形態の上記の特徴および利点ならびにその他の特徴および利点は、添付図面とともに解釈される以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態によるクラウド・コンピューティング環境を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による抽象化モデル層を示す図である。
【図３】本発明の１つまたは複数の実施形態によるコンピューティング・ノードを示す図である。
【図４】本発明の１つまたは複数の実施形態による、冠動脈系を画像化するための方法を示す流れ図である。
【図５】本発明の１つまたは複数の実施形態による、冠動脈系を画像化するためのシステムを示す図である。
【図６】本発明の１つまたは複数の実施形態による、冠動脈系を画像化するための例示的な方法を示す図である。
【図７Ａ】本発明の１つまたは複数の実施形態による、冠動脈系を画像化するための例示的なカテーテルおよびポンプを示す図である。
【図７Ｂ】本発明の１つまたは複数の実施形態による、図７Ａに示されたカテーテルの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に示された図は説明のためのものである。本発明の思想を逸脱しない、図および図に記載された動作に対する多くの変形態様が存在し得る。例えば、動作を異なる順序で実行することができ、または動作を追加、削除もしくは変更することができる。また、用語「結合された」およびその変異語は、２つの要素間に通信経路を有することを示し、要素間に介在要素／接続がない要素間の直接接続を含意しない。これらの変形態様は全て本明細書の一部とみなされる。
【００１０】
添付図および記載された実施形態の以下の詳細な説明では、図に示されたさまざまな要素が２桁または３桁の参照符号を有する。少数の例外を除き、それぞれの参照符号の左端の数字はその要素が最初に示された図に対応する。
【００１１】
本明細書では、本発明のさまざまな実施形態が関連図を参照して説明される。本発明の範囲を逸脱することなく本発明の代替実施形態を考案することができる。以下の説明および図面には、要素間のさまざまな接続および位置関係（例えば上、下、隣りなど）が記載されている。これらの接続もしくは位置関係またはその両方は、特に指定されていない限り、直接的なものであることまたは間接的なものであることができ、本発明は、この点に関して限定を意図したものではない。したがって、エンティティ（entities）の結合は、直接結合または間接結合のいずれかであることができ、エンティティ間の位置関係は、直接的位置関係または間接的位置関係であることができる。さらに、本明細書には詳細に記載されていない追加のステップまたは機能を有するより包括的な手順またはプロセスに、本明細書に記載されたさまざまなタスクおよびプロセス・ステップを組み込むことができる。
【００１２】
特許請求の範囲および本明細書の解釈のために、以下の定義および略語が使用される。本明細書で使用されるとき、用語「備える（comprises）」、「備える（comprising）」、「含む（includes）」、「含む（including）」、「有する（has）」、「有する（having）」、「含有する（contains）」もしくは「含有する（containing）」、またはこれらの用語のいずれの他の変異語は、非排他的包含（non-exclusive inclusion）をカバーすることが意図されている。例えば、要素のリストを含む組成物、混合物、プロセス、方法、物品または装置は、必ずしもそれらの要素だけに限定されるわけではなく、明示的にはリストに入れられていない他の要素、あるいはこのような組成物、混合物、プロセス、方法、物品または装置に固有の他の要素を含み得る。
【００１３】
さらに、本明細書では、用語「例示的な」が、「例、事例または実例として役立つ」ことを意味するものとして使用されている。本明細書に「例示的」として記載された実施形態または設計は必ずしも、他の実施形態または設計よりも好ましいまたは有利であるとは解釈されない。用語「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」は、１以上の任意の整数、すなわち１、２、３、４などを含むと理解することができる。用語「複数の」は、２以上の任意の整数、すなわち２、３、４、５などを含むと理解することができる。用語「接続」は、間接「接続」と直接「接続」の両方を含み得る。
【００１４】
用語「約」、「実質的に」、「およそ」およびこれらの用語の変異語は、特定の数量の大きさに関連した、本出願の提出時に利用可能な機器に基づく誤差の程度を含むことが意図されている。例えば、「約」は、所与の値の±８％、５％または２％の範囲を含み得る。
【００１５】
簡潔にするため、本明細書では、本発明の態様を製作および使用することに関係した従来の技法が、詳細に説明されることもあり、または詳細には説明されないこともある。特に、本明細書に記載されたさまざまな技術的特徴を実施するためのコンピューティング・システムおよび特定のコンピュータ・プログラムのさまざまな態様はよく知られている。したがって、本明細書では、簡潔にするために、よく知られたシステムもしくはプロセスまたはその両方の詳細を提供することなく、従来の多くの実施態様の詳細が簡単にしか言及されておらず、または完全に省かれている。
【００１６】
この説明はクラウド・コンピューティングに関する詳細な説明を含むが、本明細書に記載された教示の実施態様はクラウド・コンピューティング環境に限定されないことを予め理解されたい。むしろ、本発明の実施形態は、現在知られているまたは後に開発される他の任意のタイプのコンピューティング環境とともに実施することができる。
【００１７】
クラウド・コンピューティングは、最小限の管理労力またはサービスの提供者との最小限のインタラクションで迅速に供給およびリリースすることができる構成可能なコンピューティング・リソース（例えばネットワーク、ネットワーク帯域幅、サーバ、処理、メモリ、ストレージ、アプリケーション、仮想機械およびサービス）の共有プールへの便利なオンデマンド・ネットワーク・アクセスを可能にするサービス配信モデルである。このクラウド・モデルは、少なくとも５つの特徴、少なくとも３つのサービス・モデル、および少なくとも４つのデプロイメント（deployment）モデルを含み得る。
【００１８】
特徴は以下のとおりである。
オンデマンド・セルフサービス：クラウド・コンシューマ（cloud consumer）は、サーバ時間およびネットワーク・ストレージなどのコンピューティング機能の供給を、サービスの提供者とのヒューマン・インタラクションを必要とすることなく必要に応じて自動的に一方的に受けることができる。
幅広いネットワーク・アクセス：機能は、ネットワーク上で利用可能であり、異種シンまたはシック・クライアント・プラットホーム（例えば携帯電話、ラップトップおよびＰＤＡ）による使用を促進する標準的機構を通してアクセスされる。
リソースの共有（resource pooling）：マルチテナント・モデルを使用して多数のコンシューマにサービスを提供するため、提供者のコンピューティング・リソースはプールされており、要求に応じて、異なる物理および仮想リソースが動的に割当ておよび再割当てされる。コンシューマは一般に、提供されたリソースの正確な位置を制御できずまたは正確な位置を知らないが、より高次の抽象化レベル（例えば国、州またはデータセンター）で位置を指定することができるという意味で、位置の独立感がある。
素早い拡張性（rapid elasticity）：機能は、素早くスケールアウトするために迅速かつ弾力的に、場合によっては自動的に供給することができ、素早くスケールインするために迅速にリリースすることができる。コンシューマにとって、供給に利用可能な機能はしばしば無限であるように見え、いつでも好きな量だけ購入することができる。
計測可能なサービス（measured service）：クラウド・システムは、サービスのタイプ（例えば、ストレージ、処理、帯域幅および使用中ユーザ・アカウント）に対して適切なある抽象化レベルで計測機能を活用することによって、リソースの使用状況を自動的に制御および最適化する。リソースの使用状況を監視、制御および報告して、利用されているサービスの提供者とコンシューマの両方に透明性を提供することができる。
【００１９】
サービス・モデルは以下のとおりである。
ソフトウェア・アズ・ア・サービス（ＳａａＳ）：コンシューマに提供されるこの機能は、クラウド・インフラストラクチャ上でランしている提供者のアプリケーションを使用する機能である。ウェブ・ブラウザなどのシン・クライアント・インタフェース（例えばウェブ・ベースの電子メール）を通してさまざまなクライアント・デバイスからアプリケーションにアクセス可能である。場合によっては可能な限られたユーザ固有のアプリケーション構成の設定を除けば、コンシューマは、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、ストレージまたは個々のアプリケーション機能さえも含む基礎をなすクラウド・インフラストラクチャを管理もまたは制御もしない。
プラットホーム・アズ・ア・サービス（ＰａａＳ）：コンシューマに提供されるこの機能は、クラウド・インフラストラクチャ上で、提供者がサポートするプログラム言語およびツールを使用して作成されたコンシューマ作成または取得のアプリケーションをデプロイする機能である。コンシューマは、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システムまたはストレージを含む基礎をなすクラウド・インフラストラクチャを管理もまたは制御もしないが、デプロイされたアプリケーションおよび場合によってはアプリケーション・ホスティング環境構成を制御することができる。
インフラストラクチャ・アズ・ア・サービス（ＩａａＳ）：コンシューマに提供されるこの機能は、処理、ストレージ、ネットワークおよび他の基本的なコンピューティング・リソースを供給する機能であり、コンシューマは任意のソフトウェアをデプロイおよびランすることができ、このソフトウェアは、オペレーティング・システムおよびアプリケーションを含むことができる。コンシューマは、基礎をなすクラウド・インフラストラクチャを管理もまたは制御もしないが、オペレーティング・システム、ストレージおよびデプロイされたアプリケーションを制御し、場合によっては、選択されたネットワーク構成要素（例えばホスト・ファイアウォール）を限定的に制御する。
【００２０】
デプロイメント・モデルは以下のとおりである。
プライベート・クラウド：このクラウドのインフラストラクチャは、組織体のためだけに運営される。インフラストラクチャは、その組織体または第三者が管理することができ、敷地内または敷地外に置くことができる。
コミュニティ・クラウド：このクラウドのインフラストラクチャは、いくつかの組織体によって共有され、利害（例えば任務、セキュリティ要件、方針およびコンプライアンス上の問題）を共有する特定のコミュニティをサポートする。インフラストラクチャは、その組織体または第三者が管理することができ、敷地内または敷地外に置くことができる。
パブリック・クラウド：このクラウドのインフラストラクチャは、一般大衆または大きな産業グループが利用可能であり、クラウド・サービスを販売している組織体によって所有される。
ハイブリッド・クラウド：このクラウドのインフラストラクチャは、一意のエンティティを維持しているが、データおよびアプリケーション・ポータビリティを可能にする標準化された技術または独占技術（例えばクラウド間のロード・バランシングのためのクラウド・バースティング）によって１つに結合された２つ以上のクラウド（プライベート、コミュニティまたはパブリック）の合成体である。
クラウド・コンピューティング環境は、無国籍、低結合、モジュール性および意味論的相互運用性に重きを置くサービス指向の環境である。クラウド・コンピューティングの中心に、相互接続されたノードのネットワークを含むインフラストラクチャがある。
【００２１】
次に図１を参照すると、本発明の一実施形態による、例示的なクラウド・コンピューティング環境５０が示されている。示されているとおり、クラウド・コンピューティング環境５０は１つまたは複数のクラウド・コンピューティング・ノード１０を含み、これらのノードによって、クラウド・コンシューマによって使用されるローカル・コンピューティング・デバイス、例えば携帯情報端末（ＰＤＡ）もしくは携帯電話５４Ａ、デスクトップ・コンピュータ５４Ｂ、ラップトップ・コンピュータ５４Ｃまたは自動車コンピュータ・システム５４Ｎあるいはこれらの組合せは通信することができる。ノード１０は互いに通信することができる。それらのノードは、上で説明したプライベート、コミュニティ、パブリックまたはハイブリッド・クラウドまたはこれらの組合せなどの１つまたは複数のネットワークに、物理的にまたは仮想的にグループ分けすることができる（図示せず）。これによって、クラウド・コンピューティング環境５０は、インフラストラクチャ、プラットホームもしくはソフトウェアまたはこれらの組合せをサービスとして提供することができ、そのため、クラウド・コンシューマは、ローカル・コンピューティング・デバイス上にリソースを保持する必要がない。図１に示されたタイプのコンピューティング・デバイス５４Ａ〜Ｎは単なる例であることが意図されていること、ならびにコンピューティング・ノード１０およびクラウド・コンピューティング環境５０は、任意のタイプのネットワーク上もしくはアドレス指定可能なネットワーク接続上またはその両方で（例えばウェブ・ブラウザを使用して）、コンピュータ化された任意のタイプのデバイスと通信することができることが理解される。
【００２２】
次に図２を参照すると、本発明の一実施形態による、クラウド・コンピューティング環境５０（図１）によって提供される一組の機能抽象化層が示されている。図２に示された構成要素、層および機能は単なる例であることが意図されており、本発明の実施形態はそれらに限定されないことを予め理解しておくべきである。図示のとおり、以下の層および対応する機能が提供される。
【００２３】
ハードウェアおよびソフトウェア層６０は、ハードウェア構成要素およびソフトウェア構成要素を含む。ハードウェア構成要素の例は、メインフレーム６１、ＲＩＳＣ（縮小命令セット・コンピュータ）アーキテクチャ・ベースのサーバ６２、サーバ６３、ブレード・サーバ６４、ストレージ・デバイス６５ならびにネットワークおよびネットワーキング構成要素６６を含む。いくつかの実施形態では、ソフトウェア構成要素が、ネットワーク・アプリケーション・サーバ・ソフトウェア６７およびデータベース・ソフトウェア６８を含む。
【００２４】
仮想化層７０は抽象化層を提供し、この層から、仮想エンティティの以下の例を提供することができる：仮想サーバ７１、仮想ストレージ７２、仮想専用ネットワークを含む仮想ネットワーク７３、仮想アプリケーションおよびオペレーティング・システム７４、ならびに仮想クライアント７５。
【００２５】
一例では、管理層８０が下記の機能を提供することができる。リソース供給８１は、クラウド・コンピューティング環境内でタスクを実施する目的に利用されるコンピューティング・リソースおよびその他のリソースの動的調達を提供する。計量および価格設定８２は、クラウド・コンピューティング環境内でリソースが利用されたときの費用追跡、およびこれらのリソースの消費に対する課金または請求を提供する。一例では、これらのリソースがアプリケーション・ソフトウェア・ライセンスを含むことができる。セキュリティは、クラウド・コンシューマおよびタスクの識別確認ならびにデータおよび他のリソースの保護を提供する。ユーザ・ポータル８３は、コンシューマおよびシステム管理者に、クラウド・コンピューティング環境へのアクセスを提供する。サービス水準管理８４は、必要なサービス水準が達成されるようなクラウド・コンピューティング・リソースの割振りおよび管理を提供する。サービス水準合意（ＳＬＡ）計画および履行８５は、ＳＬＡによって将来必要になると予想されるクラウド・コンピューティング・リソースの事前調整および調達を提供する。
【００２６】
ワークロード層９０は、クラウド・コンピューティング環境を利用することができる機能の例を提供する。この層から提供され得るワークロードおよび機能の例は、マッピングおよびナビゲーション９１、ソフトウェア開発およびライフサイクル管理９２、仮想教室教育配信９３、データ解析処理９４、トランザクション処理９５、および個体の冠動脈系の画像化９６を含む。
【００２７】
次に図３を参照すると、本発明の非限定的な実施形態による、分散クラウド環境またはクラウド・サービス・ネットワークに含めることができるコンピューティング・ノード１００の概略図が示されている。クラウド・コンピューティング・ノード１００は適当なクラウド・コンピューティング・ノードの一例に過ぎず、クラウド・コンピューティング・ノード１００が、本明細書に記載された本発明の実施形態の使用または機能の範囲に関する限定を示唆することは意図されていない。とは言え、クラウド・コンピューティング・ノード１００は、以上に記載された機能を実装もしくは実行すること、またはその両方を行うことができる。
【００２８】
クラウド・コンピューティング・ノード１００にはコンピュータ・システム／サーバ１２が存在し、コンピュータ・システム／サーバ１２は、他の多数の汎用もしくは専用コンピューティング・システム環境または構成とともに動作可能である。コンピュータ・システム／サーバ１２とともに使用するのに適していることがあり得る、よく知られたコンピューティング・システム、環境もしくは構成またはこれらの組合せの例は、限定はされないが、パーソナル・コンピュータ・システム、サーバ・コンピュータ・システム、シン・クライアント、シック・クライアント、ハンドヘルドまたはラップトップ・デバイス、マルチプロセッサ・システム、マイクロプロセッサ・ベースのシステム、セット・トップ・ボックス、プログラム可能なコンシューマ電子機器、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ・システム、メインフレーム・コンピュータ・システム、ならびに上記のいずれかのシステムまたはデバイスを含む分散クラウド・コンピューティング環境などを含む。
【００２９】
コンピュータ・システム／サーバ１２は、コンピュータ・システムによって実行されているプログラム・モジュールなどのコンピュータ・システム実行可能命令の一般的な文脈で説明することができる。一般に、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行する、または特定の抽象データ型を実装した、ルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、ロジック、データ構造などを含むことができる。コンピュータ・システム／サーバ１２は、通信ネットワークを介してリンクされた遠隔処理デバイスによってタスクが実行される分散クラウド・コンピューティング環境で実施することができる。分散クラウド・コンピューティング環境では、ローカル・コンピュータ・システム・ストレージ媒体と遠隔コンピュータ・システム・ストレージ媒体の両方にプログラム・モジュールを置くことができる。これらのストレージ媒体にはメモリ・ストレージ・デバイスが含まれる。
【００３０】
図３に示されているとおり、本発明の１つまたは複数の実施形態によるクラウド・コンピューティング・ノード１０のコンピュータ・システム／サーバ１２は、汎用コンピューティング・デバイスの形態で示されている。コンピュータ・システム／サーバ１２の構成要素は、限定はされないが、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニット１６、システム・メモリ２８およびバス１８を含むことができ、バス１８は、システム・メモリ２８を含むさまざまなシステム構成要素をプロセッサ１６に結合する。
【００３１】
バス１８は、メモリ・バスまたはメモリ・コントローラ、周辺バス、加速グラフィクス・ポート、およびプロセッサ・バスまたはローカル・バスを含む、さまざまなバス・アーキテクチャのいずれかを使用したいくつかのタイプのバス構造体のいずれかのうちの１つまたは複数のバス構造体を表す。例として、このようなアーキテクチャは、限定はされないが、インダストリ・スタンダード・アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、マイクロ・チャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、エンハンストＩＳＡ（ＥＩＳＡ）バス、ビデオ・エレクトロニクス・スタンダーズ・アソシエーション（ＶＥＳＡ）ローカル・バス、およびペリフェラル・コンポーネント・インターコネクツ（ＰＣＩ）バスを含む。
【００３２】
コンピュータ・システム／サーバ１２は通常、さまざまなコンピュータ・システム可読媒体を含む。このような媒体は、コンピュータ・システム／サーバ１２がアクセス可能な利用可能な任意の媒体とすることができ、揮発性媒体と不揮発性媒体の両方、取外し可能媒体と非取外し可能媒体の両方を含むことができる。
【００３３】
システム・メモリ２８は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）３０もしくはキャッシュ・メモリ３２またはその両方など、揮発性メモリの形態のコンピュータ・システム可読媒体を含むことができる。コンピュータ・システム／サーバ１２はさらに、他の取外し可能／取外し不可な揮発性／不揮発性のコンピュータ・システム・ストレージ媒体を含むことができる。単なる例として、ストレージ・システム３４は、取外し不可な不揮発性の磁気媒体（図示せず。通常は「ハード・ドライブ」と呼ばれる）からの読取り用、および取外し不可な不揮発性の磁気媒体への書込み用に提供することができる。図示されてはいないが、取外し可能な不揮発性の磁気ディスク（例えば「フロッピー・ディスク」）からの読取り用および取外し可能な不揮発性の磁気ディスクへの書込み用の磁気ディスク・ドライブ、ならびにＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭまたは他の光学式媒体などの取外し可能な不揮発性光ディスクからの読取り用および取外し可能な不揮発性の光ディスクへの書込み用の光ディスク・ドライブを提供することもできる。そのような場合には、それぞれを、１つまたは複数のデータ媒体インタフェースによってバス１８に接続することができる。後にさらに示し、説明するが、メモリ２８は、本発明の実施形態の機能を実行するように構成された一組の（例えば少なくとも１つの）プログラム・モジュールを有する少なくとも１つのプログラム製品を含むことができる。
【００３４】
一組の（少なくとも１つの）プログラム・モジュール４２、例えば、限定はされないが、ならびにオペレーティング・システム、１つまたは複数のアプリケーション・プログラム、他のプログラム・モジュールおよびプログラム・データなどを有するプログラム／ユーティリティ４０を、メモリ２８に記憶することができる。このオペレーティング・システム、１つまたは複数のアプリケーション・プログラム、他のプログラム・モジュールおよびプログラム・データまたはこれらのある組合せのそれぞれは、ネットワーキング環境の実施態様を含むことができる。プログラム・モジュール４２は一般に、本発明のいくつかの実施形態による１つもしくは複数の機能もしくは方法またはその両方を実行する。
【００３５】
コンピュータ・システム／サーバ１２はさらに、キーボード、ポインティング・デバイス、ディスプレイ２４など；ユーザがコンピュータ・システム／サーバ１２と対話することを可能にする１つもしくは複数のデバイス；またはコンピュータ・システム／サーバ１２が１つもしくは複数の他のコンピューティング・デバイスと通信することを可能にする任意のデバイス（例えばネットワーク・カード、モデムなど）、あるいはこれらの組合せなどの、１つまたは複数の外部デバイス１４と通信することができる。このような通信は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース２２を介して実施することができる。さらに、コンピュータ・システム／サーバ１２は、ネットワーク・アダプタ２０を介して、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、一般的なワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）もしくは公衆ネットワーク（例えばインターネット）、またはこれらの組合せなどの１つまたは複数のネットワークと通信することができる。図示されているように、ネットワーク・アダプタ２０は、バス１８を介してコンピュータ・システム／サーバ１２のその他の構成要素と通信する。示されてはいないが、他のハードウェア構成要素もしくはソフトウェア構成要素またはその両方を、コンピュータ・システム／サーバ１２とともに使用することができることを理解すべきである。例は、限定はされないが、マイクロコード、デバイス・ドライバ、冗長処理ユニット、外部ディスク・ドライブ・アレイ、ＲＡＩＤシステム、およびテープ・ドライブ、データ・アーカイバル・ストレージ・システムなどを含む。
【００３６】
次に、本発明の態様により具体的に関連する技術の概要を説明する。冠動脈血管造影図は、解剖学的構造の価値のある情報を提供する。しかしながら、血管造影図は、実際の心機能に関する限られた詳細を含み、このことにより、診断および治療計画は、主観的で不正確な判断の可能性、したがって不適当な治療行為の可能性をはらむ困難なプロセスとなっている。例えば、血流を制限する有害な狭窄と無害な狭細との区別はしばしば困難で信頼性に欠けるため、心血管に多数の狭細（narrowing）を有する患者は、誤った治療を受けるリスクを特に有する。
【００３７】
冠動脈血管造影図と一緒に使用するための評価ツールおよび機能測定値は既に開発されている。例えば、最大充血（maximal hyperemic）冠動脈血流速度（coronary flow velocity）と基礎（basal）冠動脈血流速度の比である冠血流予備能（coronary flow reserve）（ＣＦＲ）、および遠位冠動脈圧（distal coronary pressure）と大動脈圧の比である心筋（myocardial）血流予備量比（fractional flow reserve）（ＦＦＲ）は、個々の狭窄の生理的影響を解釈するための追加の診断指標として広く認識されている。しかしながら、このような尺度は、臨床診療において常用されていない。これは、従来の手法が、侵襲性の手技（ドップラー・ガイドワイヤ）、半侵襲性の手技（経食道プローブ）もしくは費用のかかる手技（ポジトロン・エミッション・トモグラフィ）、またはこれらの組合せを含むためである。
【００３８】
診断および治療計画を改善するため、最近の臨床試験は、ＦＦＲなどの生理的測定値を組み込むことを強く支持している。ＦＦＲの標準的な取得法は、血管狭細の上流側および下流側の血圧を記録するための圧力変換器（pressure transducer）を備える専用のカテーテルを含む。狭窄の前後の血圧の読みの比は、示された狭細の血行力学的意義（hemodynamic significance）を示す。患者成果を改善することが示されているが、追加のコスト、時間、訓練の必要性およびＦＦＲ手技中の潜在的困難が、臨床診療へのこの技法の取込みを比較的に低いものにしている。
【００３９】
次に、本発明の態様の概要を説明する。本発明の１つまたは複数の実施形態は、冠動脈蛍光透視流体注入システム（coronary fluoroscopy fluid-injection system）の部分として（カテーテルおよびポンプを含む）パルス注入器（pulsed injector）を含む方法およびシステムを提供することにより、先行技術の上述の短所に対処する。ポンプは、カテーテルに結合されており、冠動脈中に放射線不透過性色素のパルスを放出するように構成されている。パルス注入器は、冠動脈系中に放射線不透過性色素のパルスを放出する。冠動脈系を通る血流とともに色素最前部が移動するときに色素最前部（dye front）が経時的に追跡され、色素最前部の到達時刻が経時的に３Ｄ冠動脈樹にマップされる。本発明の実施形態による方法およびシステムは、冠動脈構造と狭窄検出の同時評価、ならびに検出されたいずれの狭窄の影響および重症度を解釈するためのＦＦＲの機能評価を可能にする。したがって、本発明の実施形態による方法およびシステムは、流体力学のリアルタイム評価を実行する能力を提供する。
【００４０】
本発明の上述の態様は、放射線不透過性流体のパルスを放出し、それらのパルスを追跡して動脈構造の３Ｄモデルを生成することができる注入器システムを使用して、構造内における放射線不透過性流体の到達時刻を決定することにより、先行技術の短所に対処する。本発明の実施形態は、解剖学的な冠動脈構造に関する情報と機能的な流体力学に関する情報の両方を同時に提供し、それらの情報は、血流を制限する有害な狭窄と無害な狭細との区別を可能にする情報を医師に提供する。
【００４１】
次に、本発明の態様をより詳細に説明する。図４は、本発明の１つまたは複数の実施形態による、冠動脈系を画像化するための方法４００を示す流れ図を示している。最初に、冠動脈にカテーテルが挿入される。このカテーテルは中空の管であり、入口および出口を有する。入口は、色素を受け取り、出口は、冠動脈中に色素を放出する。カテーテルは、人間の患者などの個体の鼠径部または手首に挿入され、次いで冠動脈のルートまで誘導される。
【００４２】
方法４００は、枠４０４に示されているように、冠動脈中に、放射線不透過性色素（造影剤とも呼ばれる）の連続ボーラス（continuous bolus）を放出することを含む。この放射線不透過性色素の連続ボーラスは、電動式シリンジなどのシリンジおよびポンプを使用してカテーテルを通して連続的に注入される。放射線不透過性色素は、冠動脈およびその枝を色素で満たして、Ｘ線で可視化するのに十分な動脈と周囲組織との間のコントラストを提供する。放射線不透過性色素は造影剤の働きをし、血流とともに動脈樹のより小さな枝に運ばれ、最終的に組織および静脈に運ばれる。
【００４３】
方法４００は、枠４０６に示されているように、血管造影像（Ｘ線像とも呼ばれる）を取得し、３Ｄ冠動脈樹を再構成することを含む。この血管造影像は、放射線不透過性色素が動脈樹を貫いて移動した後に撮影される。限られた数の血管造影像、例えば１から１０の間の血管造影像が撮影される。本発明の１つまたは複数の実施形態によれば、血管造影像は、少なくとも２つの異なる視野または角度から撮影される。異なる視野を得るため、それぞれの像が異なる領域の像となるように、フレームとフレームとの間に個体を動かすことができる。異なる視野から撮影された血管造影像を使用して、血管造影像によって提供されるセグメント化され逆投影された動脈構造から、冠動脈樹の幾何形状（geometry）の３Ｄ再構成物が形成される。この３Ｄ再構成物は、動脈構造の観察を通して構造的解剖学的情報を提供する。
【００４４】
方法４００は、枠４０８に示されているように、冠動脈中に、放射線不透過性色素のパルス・ボーラス（pulsed bolus）を放出することを含む。パルス・ボーラスを注入する前に心電図（ＥＣＧ）トレースがとられる。ＥＣＧは、心周期中の心臓の電気的活動度（electrical activity）を記録する。このＥＣＧトレースは、心周期の多数の異なる時点において（例えば収縮期、拡張期、中間期中に）パルスを放出することができるように、放射線不透過性色素のパルス・ボーラスの放出をゲート制御するために使用される。
【００４５】
放射線不透過性色素のパルス・ボーラスは、少なくとも１つの視野または角度から放出される。異なる視野を得るため、それぞれの像が異なる領域の像となるように、フレームとフレームとの間に患者を動かすことができる。
【００４６】
本発明の１つまたは複数の実施形態によれば、放射線不透過性色素のパルス・ボーラスは、電動式ポンプによる多数のパルスによって、例えば２から１０のパルスによって放出される。本発明のいくつかの実施形態によれば、放射線不透過性色素のパルス・ボーラスは、２、３、４、５、６、７、８、９または１０のパルスによって放出される。本発明の他の実施形態によれば、放射線不透過性色素のパルスは、非放射線不透過性色素との交互注入により放出される。放射線不透過性色素と非放射線不透過性色素の交互注入により、放射線不透過性色素のパルスを観察することができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、交互注入用のカテーテルは、色素ごとに１つ、合計２つの別個の中空ポートまたは流体チャンバを含むことができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、流体注入器は、２つ以上の流体チャンバを含むことができる。
【００４７】
方法４００は、枠４１０に示されているように、血管造影図フレームを通して放射線不透過性色素のパルス・ボーラスを追跡し、３Ｄ冠動脈樹中でのパルス・ボーラスの位置を特定して、３Ｄ冠動脈樹中のさまざまな位置におけるパルス・ボーラスの観察された複数の到達時刻を決定することを含む。一連の血管造影図フレームが経時的に収集される。本発明の１つまたは複数の実施形態によれば、毎秒約１０から約３０フレームの頻度で約５０から約１００のフレームが収集される。色素最前部は、動脈を通る血流とともに移動し、動脈樹内の異なる位置において異なる到達時刻を有する。次いで、色素最前部が異なる動脈枝に沿って流れているときの色素最前部の軌跡を示すために、さまざまな時刻（観察された複数の到達時刻）における色素最前部の位置が、３Ｄ冠動脈樹モデル上で特定される（図６も参照されたい）。この軌跡は、血流を記述する機能情報を提供する。
【００４８】
標準的な注入プロトコルを使用した場合、色素最前部が見えるのは、血管造影図フレームの最初の数サブセットだけであり、色素が大きな動脈の端に到達した後は、関心の解剖学的血管構造は全て見えるが、色素の動きはもはや見えない。しかしながら、放射線不透過性色素のパルスを生成および放出することができる本明細書に記載された注入システムを使用することにより、色素最前部を継続的に追跡することができ、それによって、冠動脈が、心臓の拍動に起因する大きな運動範囲を経時的に（血管造影図フレーム間で）示すときに、はるかに多くの機能情報を提供することができる。例えば、引き続く血管造影図フレーム間で、色素パルスは、動脈に沿った有意な軸方向の動きと、動脈が心臓とともに動いたときの有意な平行移動の両方を示し、これらは、３Ｄ機能モデルで捕捉される。
【００４９】
方法４００は、枠４１２に示されているように、パルス・ボーラス放出のシミュレーションを、多成分数値流体力学（multicomponent computational fluid dynamics）（ＣＦＤ）により実行して、観察された複数の到達時刻をシミュレーションによる到達時刻と突き合わせることを含む。先進の任意の生物物理学的モデル化手順を使用して、このシミュレーションを実行することができる。
【００５０】
本発明の１つまたは複数の実施形態によれば、リアルタイムのクラウド・ベースの仮想の血流予備量比（ＦＦＲ）の推定を使用することができる。ＦＦＲを推定するためのリアルタイム・クラウド・ベース・システムは、画像化システムから画像フレーム（血管造影図フレーム）を受け取って、冠動脈系のモデルを、モデル内の位置における色素最前部の観察された到達時刻に基づいて開発するためのフロント・エンド・アプリケーション（front end application）を含むことができる。冠動脈系の表現を生成するために、グラフィクス処理ユニットが、冠動脈系中における計算された到達時刻を、格子ボルツマン法（Lattice-Boltzmann Method）（ＬＢＭ）を使用して表現するように構成される。ＦＦＲ測定を実行するための速度場の最良の推定を得るために、動的コントローラが、速度場（velocity field）を、モデル内の位置における観察された到達時刻と計算された到達時刻との間の不一致に基づいて調整する。
【００５１】
方法４００は、枠４１４に示されているように、特定患者向けのパルス・ボーラス放出のシミュレーションおよび後続の解析を実行することを含む。この特定患者向けのシミュレーションは、血液および造影剤の動きを記述する３Ｄ非定常輸送方程式（3D unsteady transport equation）の数値解を計算することを含む。基礎をなすこの方程式は、血液を記述する非圧縮ナビエ−ストークス方程式（incompressible Navier-Stokes equation）、または造影剤を記述する受動スカラー輸送方程式（passive scalar transport equation）、またはそれぞれ血液および造影剤用の一組の多成分保存方程式（multicomponent conservation equation）を含むことができる。このシミュレーションには、入力として、（標準的な方法での心臓カテーテル検査中に取得される）患者の体血圧波形の詳細、および特定患者向けの計算モデルに流入口境界条件として適用される造影剤放出プロフィール（すなわち、流量および放出のタイミング。これらは電動式ポンプにプログラムされているであろう）が必要である。計算モデルに含まれていない下流の血管系を表現するため、冠動脈樹の出口に、（抵抗および静電容量を含む）ゼロＤ（０Ｄ）集中パラメータ電気ネットワーク・スタイル・モデル（lumped parameter electrical network style model）が適用される。出口抵抗をランダムな値（しかし非生理的な低いまたは高い流量に対するであろう合理的な範囲内の値）に初期設定し、「フォワード・ソリューション（forward solution）」を実行することによって、冠動脈樹モデルを通る血液および造影剤の動きをシミュレートし、血管造影図から追跡された点における造影剤の到達時刻を記録する最適化プロセスを開始する。これらの点における造影剤の「観察された」到達時刻と「シミュレートによる」到達時刻との間の不一致を使用して、出口抵抗を調整する目的に使用することができる「ミスフィット（misfit）」を決定する。したがって、完全なシミュレーションは、造影剤の動きを繰り返しシミュレートし、観察された到達時間とシミュレーションによる到達時刻との不一致がユーザが指定したある範囲にまで最小化されるまで末梢抵抗を調整する、多数のフォワード・ソリューションを含む。この時点で、その一組の末梢出口抵抗が、個々の患者の冠動脈樹を正確にモデル化していること、および（ことによると、圧力損失が狭窄を通る血流だけに関して決定されるように造影剤の動きのない最終的な１回のシミュレーションを実行することによって）狭窄の前後の圧力損失を測定することができることを推測することができる。
【００５２】
方法４００はさらに、患者診断および治療を決定するために、特定患者向けのシミュレーションに基づいて、狭窄の血行力学的意義を評価することを含む（図示せず）。特定患者向けのシミュレーションは、解剖学的情報と機能的情報の両方のモデルを提供し、このモデルは、適切な治療過程を医師がより正確に決定することを可能にする。解剖学的情報と機能的情報の組合せは、心臓血管の多数の狭細など複雑な問題をかかえ、そのため、血流を制限する有害な狭窄と無害な狭細とを区別するのが困難であることによって誤った治療を受ける特定のリスクを有する患者を治療する際に、医師の助けとなる。
【００５３】
図５は、本発明の１つまたは複数の実施形態による、冠動脈系を画像化するための例示的なシステム５００を示す図を示している。システム５００は、Ｘ線装置などの画像化システム５０４を含む。画像化システム５０４は、血管造影像など、患者の冠動脈系の画像を収集する。
【００５４】
システム５００は、少なくとも１つのポンプ５０６およびカテーテル５０８を含む。カテーテル５０８は、患者の冠動脈に挿入され、導かれる。カテーテル５０８は、鼠径部または手首に挿入され、次いで冠動脈の根元まで誘導される。ポンプ５０６は、放射線不透過性色素の多数のパルスを放出する。本発明のいくつかの実施形態によれば、ポンプ５０６は、単一中空ポート・カテーテル５０８を通して多数のパルスを放出することができる。本発明の他の実施形態によれば、放射線不透過性色素のパルスは、非放射線不透過性色素との交互注入により放出される。放射線不透過性色素と非放射線不透過性色素の交互注入により、放射線不透過性色素のパルスを観察することができる。このような実施形態のカテーテル５０８は、色素ごとに１つ、合計２つの別個の中空ポートを含むことができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、流体注入器も、２つ以上の流体チャンバを含むことができる。ポンプ５０６は、放射線不透過性色素の連続ボーラスを注入することもできるものとすることができる。あるいは、放射線不透過性色素の連続ボーラスを注入することができる第２のポンプを含めることもできる。
【００５５】
放射線不透過性色素の連続ボーラスが注入され、冠動脈系中に流される。画像化システム５０４は、この放射線不透過性色素の流れを追跡する。システム５００はプロセッサ５１６を含み、プロセッサ５１６は、２つ以上の血管造影図を収集し、セグメント化され逆投影された動脈構造から、３Ｄ動脈幾何形状５１０樹を再構成する。３Ｄ動脈幾何形状樹５１０は、３Ｄ空間内の一組の座標によって定義された一組の線分として視覚化された動脈中心線（骨格）のモデルを含む、患者の冠動脈系のモデルである。この骨格は、血管造影像からソフトウェアが生成する。さらに、パルス造影剤ボーラスを用いた血管造影像５１２を経時的に収集する。血管造影図フレームを通して色素パルスが追跡され、３Ｄ動脈幾何形状５１０樹中での色素最前部の位置が特定されて、パルス造影剤ボーラスの到達時刻を用いた再構成された３Ｄ幾何形状５１４が提供される。
【００５６】
図６は、本発明の１つまたは複数の実施形態による、冠動脈系を画像化するための例示的なシステム６００を示す図を示している。カテーテルが、患者の鼠径部または手首に挿入され、冠動脈６０２の根元まで誘導される。ポンプ６０１が、造影剤（放射線不透過性色素）の連続ボーラス６０４をカテーテルを通して放出し、ボーラス６０４は患者の冠動脈系中に流される。２つ以上の視野からの血管造影像６０６を使用して、３Ｄ冠動脈幾何形状樹６０８が再構成される。連続ボーラス６０４を放出するのに使用したポンプと同じポンプまたは異なるポンプとすることができるポンプ６０１が、造影剤のボーラスを冠動脈系中にパルス放出６１２する。パルス・ボーラスを示す複数の血管造影像６１０が経時的に収集される。複数の血管造影像６１０を通して色素最前部が追跡され、３Ｄ冠動脈幾何形状樹６０８中での位置が特定されて、患者の経時的な冠動脈血流に関する構造的情報と機能的情報の両方を提供する３Ｄ画像６１２が形成される。
【００５７】
図７Ａは、本発明の１つまたは複数の実施形態による、冠動脈系を画像化するための例示的なカテーテル７０４およびポンプ７０２を示す図を示している。図７Ｂは、本発明の１つまたは複数の実施形態による、図７Ａに示されたカテーテル７０４の拡大断面図を示している。ポンプ７０２はプログラム可能であり、造影剤と非造影剤色素、例えば造影剤と食塩水などの２種類の流体の急速で少量の交互ボーラスを注入するようにプログラムすることができる。このボーラスは、例えば１〜１００ｍＬ／分の範囲の流量で、例えば０．１〜０．５秒の範囲の時間間隔にわたって放出することができる。ポンプ７０２は２つのシリンジ７０６を含み、シリンジ７０６はカテーテル７０４に結合されている。図７Ｂの断面図に示されているように、カテーテル７０４は、２つの別個の流体チャンバ７０８、７１０を含むように分割されている。
【００５８】
本発明は、インテグレーションの可能ないずれの技術的詳細レベルにおいて、システム、方法もしくはコンピュータ・プログラム製品、またはこれらの組合せであることができる。コンピュータ・プログラム製品は、本発明の諸態様をプロセッサに実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令をその上に有する１つまたは複数のコンピュータ可読ストレージ媒体を含むことができる。
【００５９】
このコンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行デバイスが使用するための命令を保持および記憶することができる有形のデバイスとすることができる。このコンピュータ可読ストレージ媒体は例えば、限定はされないが、電子ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、光学ストレージ・デバイス、電磁気ストレージ・デバイス、半導体ストレージ・デバイスまたはこれらの適当な組合せとすることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体のより具体的な例の非網羅的なリストは、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リードオンリー・メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル・リードオンリー・メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク・リードオンリー・メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピー・ディスク、機械的にコード化されたデバイス、例えばパンチカードまたはその上に命令が記録された溝の中の一段高くなった構造体、およびこれらの適当な組合せを含む。本明細書で使用されるコンピュータ可読ストレージ媒体は、それ自体が一過性の信号、例えば電波もしくは他の自由に伝搬する電磁波、ウェーブガイドもしくは他の伝送媒体内を伝搬する電磁波（例えば光ファイバ・ケーブル内を通る光パルス）、または電線を通して伝送される電気信号であると解釈されるべきではない。
【００６０】
本明細書に記載されたコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読ストレージ媒体から対応するそれぞれのコンピューティング／処理デバイスにダウンロードすることができ、あるいはネットワーク、例えばインターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワークもしくは無線ネットワークまたはそれらの組合せを介して外部コンピュータまたは外部ストレージ・デバイスにダウンロードすることができる。このネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線伝送、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータもしくはエッジ・サーバ、またはこれらの組合せを含んでもよい。それぞれのコンピューティング／処理デバイス内のネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インタフェースは、コンピュータ可読プログラム命令をネットワークから受け取り、それらのコンピュータ可読プログラム命令を、対応するそれぞれのコンピューティング／処理デバイス内のコンピュータ可読ストレージ媒体に記憶するために転送する。
【００６１】
本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、機械語命令、機械依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、もしくは集積回路用の構成データであってもよく、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋または他の同種のものなどのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同種のプログラミング言語などの手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれた、ソース・コードもしくはオブジェクト・コードのいずれかであってもよい。このコンピュータ可読プログラム命令は、全体がユーザのコンピュータ上で実行されてもよく、一部がユーザのコンピュータ上で実行されてもよく、独立型ソフトウェア・パッケージとして実行されてもよく、一部がユーザのコンピュータ上で、一部が遠隔コンピュータ上で実行されてもよく、または全体が遠隔コンピュータもしくはサーバ上で実行されてもよい。上記の最後のシナリオでは、遠隔コンピュータが、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてもよく、またはこの接続が、外部コンピュータに対して（例えばインターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）実施されてもよい。いくつかの実施形態では、本発明の諸態様を実施するために、例えばプログラマブル論理回路、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）またはプログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路が、このコンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用してその電子回路をパーソナライズすることにより、このコンピュータ可読プログラム命令を実行してもよい。
【００６２】
本明細書では、本発明の諸態様が、本発明の実施形態による方法、装置（システム）およびコンピュータ・プログラム製品の流れ図もしくはブロック図またはその両方の図を参照して説明される。それらの流れ図もしくはブロック図またはその両方の図のそれぞれのブロック、およびそれらの流れ図もしくはブロック図またはその両方の図のブロックの組合せは、このコンピュータ可読プログラム命令によって実施することができることが理解される。
【００６３】
これらのコンピュータ可読プログラム命令は、機械を形成する汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに、それらのコンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行されるこれらの命令が、これらの流れ図もしくはブロック図またはその両方の図の１つまたは複数のブロックに指定された機能／動作を実施する手段を生成するような態様で提供することができる。これらのコンピュータ可読プログラム命令はさらに、特定の方式で機能するようにコンピュータ、プログラム可能データ処理装置もしくは他のデバイスまたはこれらの組合せに指図することができるコンピュータ可読ストレージ媒体に、その中に命令が記憶されたコンピュータ可読ストレージ媒体が、これらの流れ図もしくはブロック図またはその両方の図の１つまたは複数のブロックに指定された機能／動作の態様を実施する命令を含む製造物品を含むような態様で記憶することができる。
【００６４】
コンピュータ可読プログラム命令はさらに、コンピュータ、他のプログラム可能装置または他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させて、コンピュータによって実施されるプロセスを生み出すために、このコンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置または他のデバイス上に、このコンピュータ、他のプログラム可能装置または他のデバイス上で実施されるこれらの命令が、これらの流れ図もしくはブロック図またはその両方の図の１つまたは複数のブロックに指定された機能／動作を実施するような態様でロードすることができる。
【００６５】
添付図中の流れ図およびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態によるシステム、方法およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実施態様のアーキテクチャ、機能および動作を示す。この点に関して、それらの流れ図またはブロック図のそれぞれのブロックは、指定された論理機能を実施する１つまたは複数の実行可能命令を含む、命令のモジュール、セグメントまたは部分を表すことがある。いくつかの代替実施態様では、ブロックに示された機能を、図に示された順序とは異なる順序で実施することができる。例えば、連続して示された２つのブロックが、実際は、実質的に同時に実行されることがあり、または、含まれる機能によってはそれらのブロックが、時には逆の順序で実行されることもある。それらのブロック図もしくは流れ図またはその両方の図のそれぞれのブロック、ならびにそれらのブロック図もしくは流れ図またはその両方の図のブロックの組合せを、指定された機能もしくは動作を実行しまたは専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せを実施するハードウェアベースの専用システムによって実施することができることにも留意すべきである。
【００６６】
本発明のさまざまな実施形態の説明は例示のために提示されたものであり、それらの説明が網羅的であること、または記載された実施形態に限定されることは意図されていない。当業者には、記載された実施形態の範囲および思想を逸脱しない多くの変更および変形が明白になるであろう。本明細書で使用されている用語は、実施形態の原理、実際的用途、もしくは市場に出ている技術には見られない技術的改良を最もうまく説明するように、または本明細書に開示された実施形態を他の当業者が理解することができるように選択した。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年5月19日(2021.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個体の冠動脈系を画像化するための方法であって、
アクチュエータを使用して、前記個体の冠動脈樹中に、放射線不透過性色素のパルスを放出すること、
画像捕捉デバイスを使用して、前記放射線不透過性色素の前記パルスの経時的な一連の侵襲性冠動脈Ｘ線血管造影像を取得すること、および
プロセッサを使用して、前記一連の侵襲性冠動脈Ｘ線血管造影像を通して前記パルスを追跡し、前記冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上での前記パルスの位置を特定して、前記色素がさまざまな動脈枝を流れているときの前記色素の軌跡を示す、前記冠動脈系の３次元（３Ｄ）機能モデルを生成すること
を含む方法。
【請求項２】
前記放射線不透過性色素のパルスを放出する前に、前記冠動脈樹中に、放射線不透過性色素の連続ボーラスを放出すること、および血管造影像を取得して前記３Ｄ構造モデルを再構成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルスは、前記アクチュエータに結合され、前記冠動脈の根本に挿入されたカテーテルから放出される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記カテーテルが２つの別個の流体チャンバを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
非放射線不透過性色素が、前記放射線不透過性色素の前記パルスと交互に並ぶ、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パルスを追跡し、前記パルスの位置を特定した後に、前記冠動脈系中を移動している前記放射線不透過性色素の前記パルスのシミュレーションを実行して、前記冠動脈系中のさまざまな位置における観察された複数の到達時刻をシミュレーションによる到達時刻と突き合わせることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記シミュレーションが多成分数値流体力学（ＣＦＤ）を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記シミュレーションを実行した後に、前記個体の冠動脈系中を流れている前記放射線不透過性色素の前記パルスを示す、前記個体に特化したシミュレーションを実行することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
個体の冠動脈系を画像化するためのシステムであって、
冠動脈樹の根本に挿入するためのカテーテルであり、放射線不透過性色素を受け取るための入口および前記冠動脈樹中に前記放射線不透過性色素を放出するための出口を有する、前記カテーテルと、
前記カテーテルに結合されたポンプであり、前記冠動脈樹中に前記放射線不透過性色素のパルスを放出するように構成された、前記ポンプと、
前記ポンプに通信可能に接続されたプロセッサであり、
前記個体の前記冠動脈樹中に、前記放射線不透過性色素のパルスを放出すること、
前記放射線不透過性色素の前記パルスの経時的な一連の血管造影像を取得すること、および
前記一連の血管造影像を通して前記パルスを追跡し、前記冠動脈系の３次元（３Ｄ）構造モデル上での前記パルスの位置を特定して、前記色素がさまざまな動脈枝を流れているときの前記色素の軌跡を示す、前記冠動脈系の３Ｄ機能モデルを生成すること
を行うように動作可能な、前記プロセッサと
を備えるシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサがさらに、前記放射線不透過性色素のパルスを放出する前に、前記冠動脈中に、放射線不透過性色素の連続ボーラスを放出し、血管造影像を取得して前記３Ｄ構造モデルを再構成するように動作可能である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記カテーテルが２つの別個の流体チャンバを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
非放射線不透過性色素が、前記放射線不透過性色素の前記パルスと交互に並ぶ、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサがさらに、前記パルスを追跡し、前記パルスの位置を特定した後に、前記冠動脈系中を移動している前記放射線不透過性色素の前記パルスのシミュレーションを実行して、前記冠動脈系中のさまざまな位置における観察された複数の到達時刻をシミュレーションによる到達時刻と突き合わせるように動作可能である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記シミュレーションが多成分数値流体力学（ＣＦＤ）を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサがさらに、シミュレーションを実行した後に、前記個体の冠動脈系中を流れている前記放射線不透過性色素の前記パルスを示す、前記個体に特化したシミュレーションを実行するように動作可能である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
個体の冠動脈系を画像化するコンピュータ・プログラムであって、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法をプロセッサに実行させる、コンピュータ・プログラム。
【国際調査報告】
2021529628.tif 000011
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