(57)【要約】  本発明は血管断面関数、血管圧力差と血管応力の作成方法及び装置に関する。血管断面関数の作成方法は、少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するステップと、１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するステップと、画像データに基づき、特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するステップと、空間モデル毎に基づき、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するステップと、第一断面モデル毎に基づき、相応の第一断面関数を作成するステップと、を含む。該方法は、従来技術に比べて、血管の実情をより精確に反映でき、その後の解析演算に誤差が小さい中間変数を提供し、後期の計算値を実際値にさらに接近させる。【選択図】図１
2021533950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管断面関数の作成方法において、
少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するステップと、
前記１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するステップと、
前記画像データに基づき、前記特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するステップと、
前記空間モデル毎に基づき、前記対象領域血管の軸方向に沿って、前記対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するステップと、
前記第一断面モデル毎に基づき、相応の第一断面関数を作成するステップと、を含むことを特徴とする、
血管断面関数の作成方法。
【請求項２】
時系列に沿って、前記若干の特徴時刻は順次にｔ１，ｔ２，・・・，ｔｑとなり、前記対象領域血管の前記軸方向に沿って、前記対象領域血管の近端から遠端までの各前記位置１，２，・・・，ｒの前記第一断面モデルに対応する第一断面関数が順次にｄ１，ｄ２，・・・，ｄｒとなるようにするステップと、
前記第一断面関数と前記特徴時刻、前記位置との対応関係に基づき、第一断面マトリックスＡを作成するステップと、
【数１】
2021533950.tif 000019
を含み、
式中、Arqは特徴時刻tq、前記対象領域血管の前記位置ｒであり、前記第一断面モデルに対応する第一断面関数はdrとなり、
【数２】
2021533950.tif 000020
であり、かつ、ｑ、ｒは正の整数であることを特徴とする、
請求項１に記載の血管断面関数の作成方法。
【請求項３】
前記第一断面マトリックスＡに基づき、列方向に沿って、前記特徴時刻毎の前記対象領域血管の二つの隣接する前記位置に対応する前記第一断面関数間の第一差異関数を作成するステップを含むことを特徴とする、請求項２に記載の血管断面関数の作成方法。
【請求項４】
前記第一差異関数に基づき、前記特徴時刻毎の前記対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第一変化関数ｆ(ｘ)を作成するステップを含むことを特徴とする、請求項３に記載の血管断面関数の作成方法。
【請求項５】
前記第一断面モデルは異なる尺度での第二断面モデルを備え、
尺度毎での前記第二断面モデルに基づき、相応の第二断面関数を作成するステップと、
前記第二断面関数と前記特徴時刻、前記位置との対応関係に基づき、異なる尺度での第二断面マトリックスを作成するステップと、を含み、
ここで、前記尺度は二つの隣接する前記位置間の距離であることを特徴とする、
請求項２に記載の血管断面関数の作成方法。
【請求項６】
前記尺度は、第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度を備え、
尺度毎での前記第二断面マトリックスに基づき、列方向に沿って、前記異なる尺度での前記対象領域血管の二つの隣接する前記位置に対応する前記第二断面関数間の第二差異関数を作成するステップと、
前記第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度での前記第二差異関数に基づき、対応する前記対象領域血管のそのいずれか１つの位置から前記参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)を作成するステップと、を含み、
ここで、前記ｎは１より大きい正の整数であることを特徴とする、
請求項５に記載の血管断面関数の作成方法。
【請求項７】
前記第一断面マトリックスＡに基づき、行方向に沿って、前記位置毎の前記対象領域血管の二つの隣接する前記特徴時刻に対応する前記第一断面関数間の第一差異関数を作成するステップを含むことを特徴とする、請求項２に記載の血管断面関数の作成方法。
【請求項８】
前記第一断面関数は、面積関数、直径関数、周長関数及びエッジ距離関数のうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の血管断面関数の作成方法。
【請求項９】
血管圧力差の取得方法において、
請求項６に記載の血管断面関数の作成方法と、
前記画像データに基づき、前記対象領域血管の血流モデルを取得するステップと、
前記血流モデルに基づき、前記対象領域血管の血流速度Ｖを取得するステップと、
前記血流速度Ｖと前記第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)に基づき、前記特徴時刻毎の第一血管圧力差△ｐ１を取得するステップと、
各前記特徴時刻と隣接する前記特徴時刻との時間間隔が前記１つの心拍周期に占める割合に基づき、前記第一血管圧力差△ｐ１を重み付け加算し、第二血管圧力差△ｐ２を取得するステップと、を含むことを特徴とする、
血管圧力差の取得方法。
【請求項１０】
前記第一血管圧力差△p１の前記異なる尺度での計算式は、
【数３】
2021533950.tif 000021
であり、式中、
c1，c2，・・・，cmはそれぞれ前記血流速度Vの参照係数であり、
α1，α2，・・・，αnはそれぞれ前記異なる尺度での前記第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)の重み付け係数であり、
m、nは正の整数であることを特徴とする、
請求項９に記載の血管圧力差の取得方法。
【請求項１１】
前記空間モデル毎に基づき、病変の冠動脈系における領域情報を取得するステップと、
前記領域情報に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を修正し、修正後の第三血管圧力差△ｐ３を取得するステップと、をさらに含み、
ここで、前記第三血管圧力差△ｐ３と前記第一血管圧力差△ｐ１は、
△ｐ３＝ω＊△ｐ１の関係式を満たし、ωはずれ補正パラメータであり、かつ、
【数４】
2021533950.tif 000022
であることを特徴とする、
請求項９に記載の血管圧力差の取得方法。
【請求項１２】
前記領域情報は、左冠動脈主幹部、左前下行枝、左回旋枝、右冠動脈及び分岐血管のうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の血管圧力差の取得方法。
【請求項１３】
前記病変が前記左冠動脈主幹部にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝１であり、
前記病変が前記左前下行枝にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．９〜１．０であり、
前記病変が前記左回旋枝にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．６５〜０．８５であり、
前記病変が前記右冠動脈にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．７５〜０．９であり、
前記病変が前記分岐血管にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．５〜０．８５であり、
前記ずれ補正パラメータωは、以上の１種又は複数種を満たしていることを特徴とする、
請求項１２に記載の血管圧力差の取得方法。
【請求項１４】
血管応力の取得方法において、
請求項７に記載の方法で血管断面関数を作成するステップと、
各前記特徴時刻と隣接する前記特徴時刻との時間間隔が前記１つの心拍周期に占める割合に基づき、同一の前記位置における二つの隣接する前記特徴時刻に対応する前記第一差異関数の第一絶対値関数を重み付け加算し、前記対象領域血管の各前記位置における変形を取得するステップと、を含むことを特徴とする、
血管応力の取得方法。
【請求項１５】
前記対象領域血管の各前記位置における変形に基づき、前記対象領域血管の二つの隣接する前記位置に対応する前記変形間の変形差異関数を取得するステップを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の血管応力の取得方法。
【請求項１６】
前記変形差異関数の第二絶対値関数に基づき、累積的に加算し、前記対象領域血管の変形の不均一さを取得するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の血管応力の取得方法。
【請求項１７】
血管断面関数の作成装置において、
少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するための画像取得モジュールと、
前記１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するための時間選択モジュールと、
前記画像データに基づき、前記特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するための空間モデル生成モジュールと、
前記空間モデル毎に基づき、前記対象領域血管の軸方向に沿って、前記対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するための第一断面モデル作成モジュールと、
前記第一断面モデル毎に基づき、相応の第一断面関数を作成するための第一断面関数作成モジュールと、を備えることを特徴とする、
血管断面関数の作成装置。
【請求項１８】
時系列に沿って、前記若干の特徴時刻は順次にｔ１，ｔ２，・・・，ｔｑとなり、前記対象領域血管の前記軸方向に沿って、前記対象領域血管の近端から遠端までの各前記位置１，２，・・・，ｒでの前記第一断面モデルに対応する第一断面関数は順次にｄ１，ｄ２，・・・，ｄｒとなり、
前記第一断面関数と前記特徴時刻、前記位置との対応関係に基づき、第一断面マトリックスＡを作成するための第一断面マトリックス作成モジュールをさらに備え、
【数５】
2021533950.tif 000023
式中、Arqは特徴時刻tq、前記対象領域血管の前記位置ｒであり、前記第一断面モデルに対応する第一断面関数はdrとなり、
【数６】
2021533950.tif 000024
であり、かつ、ｑ、ｒは正の整数であることを特徴とする、
請求項１７に記載の血管断面関数の作成装置。
【請求項１９】
前記第一断面マトリックスＡに基づき、列方向に沿って、前記特徴時刻毎の前記対象領域血管の二つの隣接する前記位置に対応する前記第一断面関数間の第一差異関数を作成するための第一差異関数作成モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項１８に記載の血管断面関数の作成装置。
【請求項２０】
前記第一差異関数に基づき、前記特徴時刻毎の前記対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第一変化関数ｆ(ｘ)を作成する第一変化関数作成モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項１９に記載の血管断面関数の作成装置。
【請求項２１】
前記第一断面モデルは異なる尺度での第二断面モデルを備え、尺度毎での前記第二断面モデルに基づき、相応の第二断面関数を作成するための第二断面関数作成モジュールと、
前記第二断面関数と前記特徴時刻、前記位置との対応関係に基づき、異なる尺度での第二断面マトリックスを作成するための第二断面マトリックス作成モジュールと、をさらに備え、
ここで、前記尺度は二つの隣接する前記位置間の距離であることを特徴とする、
請求項１８に記載の血管断面関数の作成装置。
【請求項２２】
前記尺度は第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度を備え、
尺度毎での前記第二断面マトリックスに基づき、列方向に沿って、前記異なる尺度での前記対象領域血管の二つの隣接する前記位置に対応する前記第二断面関数間の第二差異関数を作成するための第二差異関数作成モジュールと、
前記第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度での前記第二差異関数に基づき、対応する前記対象領域血管のそのいずれか１つの位置から前記参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)を作成するための第二変化関数作成モジュールと、をさらに備え、
ここで、前記ｎは１より大きい正の整数であることを特徴とする、
請求項２１に記載の血管断面関数の作成装置。
【請求項２３】
前記第一断面マトリックスＡに基づき、行方向に沿って、前記位置毎における前記対象領域血管の二つの隣接する前記特徴時刻に対応する前記第一断面関数間の第一差異関数を作成するための第一差異関数作成モジュールをさらに備える、請求項１８に記載の血管断面関数の作成装置。
【請求項２４】
前記第一断面関数は面積関数、直径関数、周長関数及びエッジ距離関数のうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする、請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の血管断面関数の作成装置。
【請求項２５】
血管圧力差の取得装置において、
請求項２２に記載の血管断面関数の作成装置と、
前記画像データに基づき、前記対象領域血管の血流モデルを取得するための血流モデル取得モジュールと、
前記血流モデルに基づき、前記対象領域血管の血流速度Ｖを取得するための血流速度取得モジュールと、
前記血流速度Vと前記第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)に基づき、前記特徴時刻毎の第一血管圧力差△ｐ１を取得するための第一血管圧力差取得モジュールと、
各前記特徴時刻と隣接する前記特徴時刻との時間間隔が前記１つの心拍周期に占める割合に基づき、前記第一血管圧力差△ｐ１を重み付け加算し、第二血管圧力差△ｐ２を取得するための第二血管圧力差取得モジュールと、を備えることを特徴とする、
血管圧力差の取得装置。
【請求項２６】
前記第一血管圧力差△p1の前記異なる尺度での計算式は、
【数７】
2021533950.tif 000025
であり、式中、
c1，c2，・・・，cmはそれぞれ前記血流速度Vの参照係数であり、
α1，α2，・・・，αnはそれぞれ前記異なる尺度での前記第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)の重み付け係数であり、
m、nは正の整数であることを特徴とする、
請求項２５に記載の血管圧力差の取得装置。
【請求項２７】
前記空間モデル毎に基づき、病変の冠動脈系における領域情報を取得するための領域情報取得モジュールと、
前記領域情報に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を修正し、修正後の第三血管圧力差△ｐ３を取得するための第三血管圧力差取得モジュールと、をさらに備え、
ここで、前記第三血管圧力差△ｐ３と前記第一血管圧力差△ｐ１が、
△ｐ３＝ω＊△ｐ１の関係式を満たし、ωはずれ補正パラメータであり、かつ、
【数８】
2021533950.tif 000026
であることを特徴とする、
請求項２５に記載の血管圧力差の取得装置。
【請求項２８】
前記領域情報は左冠動脈主幹部、左前下行枝、左回旋枝、右冠動脈及び分岐血管のうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする、請求項２７に記載の血管圧力差の取得装置。
【請求項２９】
前記病変が前記左冠動脈主幹部にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝１であり、
前記病変が前記左前下行枝にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．９〜１．０であり、
前記病変が前記左回旋枝にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．６５〜０．８５であり、
前記病変が前記右冠動脈にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．７５〜０．９であり、
前記病変が前記分岐血管にある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．５〜０．８５であり、
前記ずれ補正パラメータωは、以上の１種又は複数種を満たしていることを特徴とする、
請求項２８に記載の血管圧力差の取得装置。
【請求項３０】
血管応力の取得装置において、
請求項２３に記載の血管断面関数の作成装置と、
各前記特徴時刻距離と隣接する前記特徴時刻との時間間隔が前記１つの心拍周期に占める割合に基づき、同一の前記位置における異なる特徴時刻の前記第一差異関数の第一絶対値関数を重み付け加算し、前記対象領域血管の各前記位置における変形を取得するための変形取得モジュールと、を備えることを特徴とする、
血管応力の取得装置。
【請求項３１】
前記対象領域血管の各前記位置における変形に基づき、前記対象領域血管の二つの隣接する前記位置に対応する前記変形間の変形差異関数を取得するための変形差異関数取得モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項３０に記載の血管応力の取得装置。
【請求項３２】
前記変形差異関数の第二絶対値関数に基づき、累積的に加算し、前記対象領域血管の変形不均一さを取得するための変形不均一さ取得モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項３１に記載の血管応力の取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療器械分野に関し、特に、血管断面関数、血管圧力差と血管応力の作成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体血液中の脂類及び糖類物質の血管壁上での堆積によって、血管壁にプラークを形成し、続いて血管が狭くなってしまう。特に、心臓の冠動脈付近に発生した血管の狭窄化は、心筋への血液供給不足を招き、冠動脈性心臓病、狭心症等の病気を誘発させ、人類の健康に深刻な脅威を与えることになる。
【０００３】
多くの冠動脈生理機能評価技術において、冠血流予備量比（ＦＦＲ）は、現在最も正確な機能的な評価指標として認められている。
【０００４】
冠血流予備量比（ＦＦＲ）は、対象領域血管近端の血流圧力ＰＡ及び対象領域血管近端と遠端との間の血流圧力の差値△ｐから算出することで得たものである。
【０００５】
しかしながら、プラークの大きさ、プラークの長さ、プラーク形成の角度、プラークの形状及び形状の変化のいずれも血流圧力の差値△ｐの計算結果に影響を与えることになる。従来技術では、血流圧力の差値△ｐを計算する時、いずれもプラークの上記要素を考慮していないため、計算結果と実際値との誤差が大きい。
【０００６】
上記の課題を解決するために、対象領域血管の各位置における断面を取得し、内腔の異なる位置における形態を取得し、さらに、プラークの長さ、プラークの形状等の要素を考慮することが提案されている。
【０００７】
しかし、同一の位置における血管については、異なる時点での内腔の形態も全部が同じではない。したがって、計算結果には依然として一定の誤差が存在する。
【発明の概要】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は誤差が小さい血管断面関数の作成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、血管断面関数の作成方法であって、
少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するステップと、
１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するステップと、
画像データに基づき、特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するステップと、
空間モデル毎に基づき、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するステップと、
第一断面モデル毎に基づき、相応の第一断面関数を作成するステップと、を含む、
血管断面関数の作成方法を提供する。
【００１０】
さらに、
時系列に沿って、若干の特徴時刻は順次にｔ１，ｔ２，・・・，ｔｑとなり、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の近端から遠端までの各位置１，２，・・・，ｒの第一断面モデルに対応する第一断面関数が順次にｄ１，ｄ２，・・・，ｄｒとなるようにするステップと、
第一断面関数と特徴時刻、位置との対応関係に基づき、第一断面マトリックスＡを作成するステップを含み、
【００１１】
【数１】
2021533950.tif 000003
【００１２】
式中、Arqは特徴時刻tq、対象領域血管の位置ｒであり、第一断面モデルに対応する第一断面関数はdrとなり、
【００１３】
【数２】
2021533950.tif 000004
【００１４】
であり、かつ、ｑ、ｒは正の整数である。
【００１５】
さらに、第一断面マトリックスＡに基づき、列方向に沿って、特徴時刻毎の対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第一断面関数間の第一差異関数を作成するステップを含む。
【００１６】
さらに、第一差異関数に基づき、特徴時刻毎の対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第一変化関数ｆ(ｘ)を作成するステップを含む。
【００１７】
さらに、第一断面モデルは異なる尺度での第二断面モデルを含み、方法は、
尺度毎での第二断面モデルに基づき、相応の第二断面関数を作成するステップと、
第二断面関数と特徴時刻、位置との対応関係に基づき、異なる尺度での第二断面マトリックスを作成するステップと、を含み、
ここで、尺度が二つの隣接する位置間の距離である。
【００１８】
さらに、尺度は第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度を含み、方法は、
尺度毎での第二断面マトリックスに基づき、列方向に沿って、異なる尺度での対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第二断面関数間の第二差異関数を作成するステップと、
第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度での第二差異関数に基づき、対応する対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)を作成するステップと、を含み、
ここで、ｎは１より大きい正の整数である。
【００１９】
さらに、第一断面マトリックスＡに基づき、行方向に沿って、位置毎の対象領域血管の二つの隣接する特徴時刻に対応する第一断面関数間の第一差異関数を作成するステップを含む。
【００２０】
さらに、第一断面関数は面積関数、直径関数、周長関数及びエッジ距離関数のうちの１種又は複数種を含む。
【００２１】
本発明は、血管圧力差の取得方法であって、
上記血管断面関数の作成方法と、
画像データに基づき、対象領域血管の血流モデルを取得するステップと、
血流モデルに基づき、対象領域血管の血流速度Ｖを取得するステップと、
血流速度Ｖと第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)に基づき、特徴時刻毎の第一血管圧力差△ｐ１を取得するステップと、
各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を重み付け加算し、第二血管圧力差△ｐ２を取得するステップと、を含む、
血管圧力差の取得方法をさらに提供する。
【００２２】
さらに、第一血管圧力差△p１の異なる尺度での計算式は、
【００２３】
【数３】
2021533950.tif 000005
【００２４】
であり、式中、
c1，c2，・・・，cmはそれぞれ血流速度Ｖの参照係数であり、
α1，α2，・・・，αnはそれぞれ異なる尺度での第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)の重み付け係数であり、
ｍ、ｎは正の整数である。
【００２５】
さらに、空間モデル毎に基づき、病変の冠動脈系における領域情報を取得するステップと、
領域情報に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を修正して、修正後の第三血管圧力差△ｐ３を取得するステップと、を含み、
ここで、第三血管圧力差△ｐ３と第一血管圧力差△ｐ１は、
△ｐ３＝ω×△ｐ１の関係式を満たし、ωはずれ補正パラメータであり、かつ、
【００２６】
【数４】
2021533950.tif 000006
【００２７】
である。
【００２８】
さらに、領域情報は左冠動脈主幹部、左前下行枝、左回旋枝、右冠動脈及び分岐血管のうちの１種又は複数種を含む。
【００２９】
さらに、ずれ補正パラメータωは、以下の１種又は複数種を満たしている：
病変が左冠動脈主幹部にある場合、ずれ補正パラメータω＝１であり；
病変が左前下行枝にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．９〜１．０であり；
病変が左回旋枝にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．６５〜０．８５であり；
病変が右冠動脈にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．７５〜０．９であり；
病変が分岐血管にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．５〜０．８５である。
【００３０】
本発明は、血管応力の取得方法であって、
上記方法で血管断面関数を作成するステップと、
各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合に基づき、同一の位置の二つの隣接する特徴時刻に対応する第一差異関数の第一絶対値関数を重み付け加算して、対象領域血管の各位置における変形を取得するステップと、を含む、
血管応力の取得方法をさらに提供する。
【００３１】
さらに、対象領域血管の各位置における変形に基づき、対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する変形間の変形差異関数を取得するステップを含む。
【００３２】
さらに、変形差異関数の第二絶対値関数に基づき、累積的に加算して、対象領域血管の変形不均一さを取得するステップを含む。
【００３３】
本発明は、血管断面関数の作成装置であって、
少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するための画像取得モジュールと、
１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するための時間選択モジュールと、
画像データに基づき、特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するための空間モデル生成モジュールと、
空間モデル毎に基づき、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するための第一断面モデル作成モジュールと、
第一断面モデル毎に基づき、相応の第一断面関数を作成するための第一断面関数作成モジュールと、を備える、
血管断面関数の作成装置をさらに提供する。
【００３４】
さらに、時系列に沿って、若干の特徴時刻が順次にｔ１，ｔ２，・・・，ｔｑとなり、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の近端から遠端までの各位置１，２，・・・，ｒの第一断面モデルに対応する第一断面関数が順次にｄ１，ｄ２，・・・，ｄｒとなることを備え、装置は、
第一断面関数と特徴時刻、位置との対応関係に基づき、第一断面マトリックスＡを作成するための第一断面マトリックス作成モジュールをさらに備え、
【００３５】
【数５】
2021533950.tif 000007
【００３６】
式中、Arqは特徴時刻tq、対象領域血管の位置ｒであり、第一断面モデルに対応する第一断面関数はdrとなり、
【００３７】
【数６】
2021533950.tif 000008
【００３８】
であり、かつ、ｑ、ｒは正の整数である。
【００３９】
さらに、装置は、
第一断面マトリックスＡに基づき、列方向に沿って、特徴時刻毎の対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第一断面関数間の第一差異関数を作成するための第一差異関数作成モジュールをさらに備える。
【００４０】
さらに、装置は、
第一差異関数に基づき、特徴時刻毎の対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第一変化関数ｆ(ｘ)を作成するための第一変化関数作成モジュールをさらに備える。
【００４１】
さらに、第一断面モデルが異なる尺度での第二断面モデルを備え、装置は、
尺度毎での第二断面モデルに基づき、相応の第二断面関数を作成するための第二断面関数作成モジュールと、
第二断面関数と特徴時刻、位置との対応関係に基づき、異なる尺度での第二断面マトリックスを作成するための第二断面マトリックス作成モジュールと、をさらに備え、
ここで、尺度が二つの隣接する位置間の距離である。
【００４２】
さらに、尺度は第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度を含み、装置は、
尺度毎での第二断面マトリックスに基づき、列方向に沿って、異なる尺度での対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第二断面関数間の第二差異関数を作成するための第二差異関数作成モジュールと、
第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度での第二差異関数に基づき、対応する対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)を作成するための第二変化関数作成モジュールと、をさらに備え、
ここで、ｎは１より大きい正の整数である。
【００４３】
さらに、装置は、
第一断面マトリックスＡに基づき、行方向に沿って、位置毎の対象領域血管の二つの隣接する特徴時刻に対応する第一断面関数間の第一差異関数を作成するための第一差異関数作成モジュールをさらに備える。
【００４４】
さらに、第一断面関数は面積関数、直径関数、周長関数及びエッジ距離関数のうちの１種又は複数種を含む。
【００４５】
本発明は、血管圧力差の取得装置であって、
上記血管断面関数の作成装置と、
画像データに基づき、対象領域血管の血流モデルを取得するための血流モデル取得モジュールと、
血流モデルに基づき、対象領域血管の血流速度Ｖを取得するための血流速度取得モジュールと、
血流速度Ｖと第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)に基づき、取得特徴時刻毎の第一血管圧力差△ｐ１を取得するための第一血管圧力差取得モジュールと、
各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を重み付け加算し、第二血管圧力差△ｐ２を取得するための第二血管圧力差取得モジュールと、を備える、
血管圧力差の取得装置をさらに提供する。
【００４６】
さらに、第一血管圧力差△p１の異なる尺度での計算式は、
【００４７】
【数７】
2021533950.tif 000009
【００４８】
であり、式中、
c1，c2，・・・，cmはそれぞれ血流速度Ｖの参照係数であり、
α1，α2，・・・，αnはそれぞれ異なる尺度での第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)の重み付け係数であり、
ｍ、ｎは正の整数である。
【００４９】
さらに、装置は、
空間モデル毎に基づき、病変の冠動脈系における領域情報を取得するための領域情報取得モジュールと、
領域情報に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を修正して、修正後の第三血管圧力差△ｐ３を取得するための第三血管圧力差取得モジュールと、をさらに備え、
ここで、第三血管圧力差△ｐ３と第一血管圧力差△ｐ１は、
△ｐ３＝ω＊△ｐ１の関係式を満たし、ωはずれ補正パラメータであり、かつ、
【００５０】
【数８】
2021533950.tif 000010
【００５１】
である。
【００５２】
さらに、領域情報は左冠動脈主幹部、左前下行枝、左回旋枝、右冠動脈及び分岐血管のうちの１種又は複数種を含む。
【００５３】
さらに、ずれ補正パラメータωは、以下の１種又は複数種を満たしている：
病変が左冠動脈主幹部にある場合、ずれ補正パラメータω＝１であり；
病変が左前下行枝にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．９〜１．０であり；
病変が左回旋枝にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．６５〜０．８５であり；
病変が右冠動脈にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．７５〜０．９であり；
病変が分岐血管にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．５〜０．８５である。
【００５４】
本発明は、血管応力の取得装置であって、
上記血管断面関数の作成装置と、
各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合に基づき、同一の位置の異なる特徴時刻の第一差異関数の第一絶対値関数を重み付け加算し、対象領域血管の各位置における変形を取得するための変形取得モジュールと、を備える、
血管応力の取得装置をさらに提供する。
【００５５】
さらに、装置は、
対象領域血管の各位置における変形に基づき、対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する変形間の変形差異関数を取得するための変形差異関数取得モジュールをさらに備える。
【００５６】
さらに、装置は、
変形差異関数の第二絶対値関数に基づき、累積的に加算し、対象領域血管の変形不均一さを取得するための変形不均一さ取得モジュールをさらに備える。
【００５７】
したがって、本発明に提供される血管断面関数の作成方法は、異なる位置と異なる時刻に基づいて作成された血管断面関数であり、従来技術において空間のみに基づいて、又は時間のみに基づいて作成された血管断面関数と比べると、血管の実情をより精確に反映でき、その後の解析演算に誤差が小さい中間変数を提供し、後期の計算値を実際値にさらに接近させる。
【００５８】
本発明の上記内容をより明らかに分かり易くさせるために、ここに、好ましい実施例を挙げ、図面を参照しながら、次のように詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
以下、図面を参照しながら、本発明の具体的な実施形態について、さらに詳しく説明する。
【００６０】
【図１】図１は、本発明実施例中の血管断面関数の作成方法のフローを示す図である。
【図２】図２は、本発明実施例中の対象血管の一形態における空間モデルを示す図である。
【図３】図３は、図２中の第一断面モデルＤ１の構造を示す図である。
【図４】図４は、図２中の第一断面モデルＤ２の構造を示す図である。
【図５】図５は、図３と図４中の第一断面モデルＤ１と第一断面モデルＤ２の対応点が互いに重ね合わされた後の構造を示す図である。
【図６】図６は、本発明実施例中の対象血管の別の形態における空間モデルを示す図である。
【図７】図７は、図６中の第一断面モデルＤ３の構造を示す図である。
【図８】図８は、図６中の第一断面モデルＤ４の構造を示す図である。
【図９】図９は、図７と図８中の第一断面モデルＤ３と第一断面モデルＤ４の対応点が互いに重ね合わされた後の構造を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明実施例中の血管断面関数の作成装置の構造を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明実施例中の血管圧力差の取得装置の構造を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明実施例中の血管応力の取得装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、特定の具体的な実施例で本発明の実施形態を説明し、当業者は本明細書に開示された内容から本発明のその他の利点及び効果を容易に理解できる。本発明の内容は好ましい実施例を挙げて説明するが、これはこの発明の特徴が該実施形態のみに限定されることを表したものではない。まさしく逆であり、実施形態に基づいて発明を説明する目的は、本発明の特許請求の範囲に基づいて拡張可能なその他の選択又は改造をカバーするためである。本発明への深く理解を提供するために、以下の記載には多くの具体的な細部が含まれる。本発明もこれらの細部を使用せずに実施可能である。この他、本発明の重点を混乱や曖昧にさせるのを避けるために、ある具体的な細部は記載において省略される。説明が必要なのは、コンフリクトのない場合には、本発明中の実施例及び実施例中の特徴を互いに組み合わせることができることである。
【００６２】
図１を参照すると、本発明は血管断面関数の作成方法であって、
少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するステップと、
１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するステップと、
画像データに基づき、特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するステップと、
空間モデル毎に基づき、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するステップと、
各第一断面モデルに基づき、相応の第一断面関数を作成するステップと、を含む、
血管断面関数の作成方法を提供する。
【００６３】
説明が必要なのは、「特徴時刻」は、１つの心拍周期の画像データのうち、比較的にはっきりしていて、且つ解析に有利である各画像データに対応する各時刻点でもよいことである。病変血管があった場合には、「対象領域血管」は、少なくとも病変血管を含んだある領域の血管でもよい。「各位置」は、取得した画像データの解像度に基づき、対象領域血管が軸方向に沿って該解像度に対応する最小間隔で連続的に取得した各位置でもよい。「第一断面関数」は、対象領域血管断面の形態（内腔断面の形態）を反映でき、且つ取得した全ての物理量を算出できる関数でもよい。
【００６４】
実施例では、画像データは、ＣＴ、ＯＣＴ、ＩＶＵＳやＸ線などの検出手段により取得することができる。空間モデルは、少なくとも対象領域血管の形状、長さ、直径及び面積のようなパラメータを含む。空間モデルは、二次元、三次元等の多次元でもよいし、その多くとも到達可能な次元数は上記画像データの取得に用いられる検出手段に依存する。
【００６５】
血管にとって、同一の時刻点に、その各位置における収縮と弛緩の程度が一様でないため、内腔の形態がまちまちになってしまう。特に、病変が発生した血管、例えば、プラークを有する血管について、そのプラーク位置における血管とプラークのない位置における血管とでは、同一の時刻点で、その内腔の形態が全て同じではない。たとえ同じく一段のプラークを有する血管内でも、同一の時刻点で、その各位置における内腔の形態も各々同じではない。同様に、同一の位置での血管について、その異なる時刻点での内腔の形態が全部同じでもない。
【００６６】
したがって、本発明に提供される血管断面関数の作成方法は、異なる位置と異なる時刻に基づいて作成された血管断面関数であり、従来技術において空間のみに基づいて、又は時間のみに基づいて作成された血管断面関数と比べると、血管の実情をより精確に反映でき、その後の解析演算に誤差が小さい中間変数を提供し、後期の計算値を実際値にさらに接近させる。
【００６７】
本実施例では、第一断面モデルは、対象領域血管の近端の断面を参照面とし、参照面と対象領域血管の空間モデルの中心軸線との交点を参照点とするステップと、参照点を原点とし、中心軸線に沿って延びる方向をｘ軸とし、座標系を作成するステップと、中心軸線に垂直な方向に沿って対象領域血管の各位置に断面を作り、各断面の内外エッジを座標系に投影させ、対象領域血管の各位置での内腔断面の平面幾何図形を取得し、即ち、第一断面モデルを作成完了するステップによって作成することができる。その他の実施例では、第一断面モデルはその他の座標の作成と投影の方法で作成することができる。
【００６８】
説明が必要なのは、本願の「近端」は、対象領域血管の血流が先に流れる一端であり、「遠端」は、対象領域血管の血流が後に流れる一端であることである。
【００６９】
さらに、該血管断面関数の作成方法は、
時系列に沿って、若干の特徴時刻が順次にｔ１，ｔ２，・・・，ｔｑとなり、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の近端から遠端までの各位置１，２，・・・，ｒでの第一断面モデルに対応する第一断面関数が順次にｄ１，ｄ２，・・・，ｄｒとなるようにするステップと、
第一断面関数と特徴時刻、位置との対応関係に基づき、第一断面マトリックスＡを作成するステップと、
【００７０】
【数９】
2021533950.tif 000011
【００７１】
をさらに含み、
式中、Arqは特徴時刻tq、対象領域血管の位置ｒであり、第一断面モデルに対応する第一断面関数はdrとなり、
【００７２】
【数１０】
2021533950.tif 000012
【００７３】
であり、かつ、ｑ、ｒは正の整数である。
【００７４】
本実施例では、第一断面関数は、面積関数、直径関数、周長関数及びエッジ距離関数のうちの１種又は複数種を含む。説明が必要なのは、面積関数は、内腔断面面積を表す関数でもよいことである。周長関数は、内腔断面周長を表す関数でもよい。直径関数は、内腔断面直径を表す関数でもよく、その中で、直径は、内腔断面が厳格な幾何学的な円形の直径でもよく、内腔断面が厳格な幾何学的な円形ではない場合の等価直径でもよい。
【００７５】
エッジ距離関数は、同一の特徴時刻に、ある位置における断面エッジ上の各点を別の隣接する位置における断面エッジ上の各点に１対１に対応させ、２つの断面エッジ上の対応点の間の直接距離又は間接距離を計算して取得し、更に加算又は平均することで得る、或いは、同一の位置に、ある特徴時刻に対応する断面エッジ上の各点を別の隣接する特徴時刻に対応する断面エッジ上の各点に１対１に対応させ、２つの断面エッジ上の対応点の間の直接距離又は間接距離を計算して取得し、更に加算又は平均することで得る、と理解できる。
【００７６】
説明が必要なのは、直接距離については、２つの断面を互いに重ね合わせ、２つの断面間の軸方向での距離を省略することで、２つの断面エッジ上の対応点の間の距離を直接計算して取得したものである、と理解できることである。もし２つの断面上の対応点の間の直接距離が共にゼロ、即ち２つの断面のエッジ距離関数が共にゼロであれば、該２つの断面で表される内腔の形態が完全一致であり、さもなくば、該２つの断面で表される内腔の形態が完全一致でない。内腔の形態が完全一致であることは、２つの内腔の対応点における内外輪郭が完全に重ね合わせ可能である、と理解できる。
【００７７】
間接距離については、参照位置を導入することで、２つの断面エッジ上の各点の該参照位置からの距離を計算して取得したものである、と理解できる。例えば、参照位置は、対象領域血管の空間モデルの中心軸線の位置でもよい。もし２つの断面エッジ上の各点の中心軸線からの間接距離が共にある固定値、即ち２つの断面のエッジ距離関数がともにある固定値であれば、該２つの断面で表される内腔の形態が完全一致であり、さもなくば、該２つの断面で表される内腔の形態が完全一致ではない。
【００７８】
さらに、該血管断面関数の作成方法は、
第一断面マトリックスＡに基づき、列方向に沿って、特徴時刻毎の対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第一断面関数間の第一差異関数を作成するステップをさらに含む。
【００７９】
さらに、該血管断面関数の作成方法は、
第一差異関数に基づき、特徴時刻毎の対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第一変化関数ｆ(ｘ)を作成するステップをさらに含む。
【００８０】
ここで、参照点は、即ち上記の対象領域血管の近端の断面を参照面とし、参照面と対象領域血管の空間モデルの中心軸線との交点である。
【００８１】
第一差異関数は、二つの隣接する位置での断面で表される内腔の形態差異を示す関数でもよい。本実施例では、第一断面関数は定数関数である。第一断面関数によって算出して得た第一差異関数も定数関数である。第一変化関数ｆ(ｘ)は、第一差異関数と対応の距離ｘからなる若干対の離散点に対してデータをフィッティングさせることによって得ることができる。
【００８２】
具体的には、図２を参照すると、対象領域血管内の血液が血流方向Ｙに沿って流れる。第一断面関数が面積関数となる時、対象領域血管の位置１と位置２での断面エッジ上の各点を１対１に対応させる。図３を参照し、対象領域血管の位置１での第一断面モデルＤ１のプラークを有する領域をＡ１とし、対応の面積をＳ１とする。図４を参照し、対象領域血管の位置２の第一断面モデルＤ２のプラークを有する領域をＡ２とし、対応の面積をＳ２とする。図５を参照し、Ｄ１とＤ２の内腔（プラーク）が重ね合わされないため、血流がＤ１を経てＤ２へ流れる時、血流圧力がそれに従って変化することになる。この時、第一差異関数は、２つの断面中の非重畳領域（Ｓ１，Ｓ２）と重畳領域面積（Ｓ３）との割合、又は、非重畳領域（Ｓ１，Ｓ２）と総面積（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）との割合であり、かつ、第一変化関数ｆ(ｘ)>０、即ち、Ｄ１とＤ２との間には圧力差が存在する。
【００８３】
図６を参照すると、対象領域血管内の血液が血流方向Ｙに沿って流れる。図７を参照し、対象領域血管の位置３での第一断面モデルＤ３のプラークを有する領域をＡ３とし、対応の面積をＳ３とする。図８を参照し、対象領域血管の位置４での第一断面モデルＤ４のプラークを有する領域をＡ４とし、対応の面積をＳ４とする。ここで、Ｓ４＝Ｓ３である。図９を参照し、プラークを有する領域Ａ３とＡ４が完全に重ね合わせ可能であり、即ち、非重畳領域（Ｓ３，Ｓ４）＝０であり、第一差異関数がゼロであり、かつ、第一変化関数ｆ(ｘ)＝０であり、即ち、Ｄ３とＤ４との間には圧力差が存在しない。
【００８４】
同様に、第一断面関数がエッジ距離関数である場合、Ｄ１とＤ２との間の第一変化関数
【００８５】
【数１１】
2021533950.tif 000013
【００８６】
であり、即ち、２つの内腔の形態が完全に重なり合っておらず、Ｄ１とＤ２との間には圧力差が存在しており、Ｄ３とＤ４との間の第一変化関数ｆ(ｘ)＝０であり、即ち、２つの内腔の形態が完全に重なり合っており、Ｄ３とＤ４との間には圧力差が存在しない。
【００８７】
第一差異関数は、第一断面マトリックスＡに基づき、列方向に沿って、特徴時刻毎の対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第一断面関数間の関数を作成し、又は、第一断面マトリックスＡに基づき、行方向に沿って、位置毎での対象領域血管の二つの隣接する特徴時刻に対応する第一断面関数間の関数を作成したものである。
【００８８】
つまり、第一差異関数は、（１）列方向に沿って、（２）行方向に沿ってという２つの異なるパスを介して計算して取得することができる。別の実施例では、第一差異関数は、別のパスを介して、例えば、対角線方向に沿って計算して取得することもできる。異なるパスを介して計算して取得した第一差異関数は同一になり得るし、異なり得る。具体的には、最終的に取得を必要とする計算量、例えば、血管圧力差、血流予備量比、血管応力等に応じて適切なパスを選択できる。
【００８９】
本実施例では、最終的に取得を必要とする計算量が血管圧力差又は血流予備量比である場合、第一差異関数は、第一断面マトリックスＡに、列方向に沿って、即ち特徴時刻が同一で、位置が異なる方向に沿って計算することで取得できる。最終的に取得を必要とする計算量が血管応力である場合、第一差異関数は、第一断面マトリックスＡに、行方向に沿って、即ち位置が同一で、特徴時刻が異なる方向に沿って計算することで取得できる。
【００９０】
さらに、第一断面モデルは異なる尺度での第二断面モデルを備える。
【００９１】
該血管断面関数の作成方法は、
尺度毎での第二断面モデルに基づき、相応の第二断面関数を作成するステップと、
第二断面関数と特徴時刻、位置との対応関係に基づき、異なる尺度での第二断面マトリックスを作成するステップと、をさらに含み、
ここで、尺度は二つの隣接する位置の間の距離である。
【００９２】
さらに、尺度は第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度を含む。
【００９３】
該血管断面関数の作成方法は、
尺度毎での第二断面マトリックスに基づき、列方向に沿って、異なる尺度での対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第二断面関数間の第二差異関数を作成するステップと、
第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度での第二差異関数に基づき、対応する対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)を作成するステップと、をさらに含み、
ここで、ｎは１より大きい正の整数である。
【００９４】
第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度は、異なる病変特徴の検出に用いるものでもよい。例えば、第一種の病変特徴は比較的大きい尺度の第一尺度で検出する必要があり、第ｎ種の病変特徴は比較的小さい尺度の第ｎ尺度で検出する必要がある。異なる尺度により、より精確に各種の病変を検出でき、計算結果と実際値との誤差をさらに減少できる。
【００９５】
本発明は、血管圧力差の取得方法であって、
上記血管断面関数の作成方法と、
画像データに基づき、対象領域血管の血流モデルを取得するステップと、
血流モデルに基づき、対象領域血管の血流速度Ｖを取得するステップと、
血流速度Ｖと第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)に基づき、特徴時刻毎での第一血管圧力差△ｐ１を取得するステップと、
各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を重み付け加算し、第二血管圧力差△ｐ２を取得するステップと、を含む、
血管圧力差の取得方法をさらに提供する。
【００９６】
ここで、各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合は、例えば、１つの心拍周期内に４つの特徴時刻を選択し、時系列に沿って順次にt1、t2、t3、t4とし、１つの心拍周期をＴとすると、t1の１つの心拍周期に占める割合＝(t2-t1)/Tであり、t2の１つの心拍周期に占める割合＝(t3-t2)/Tであり、その他はこれによって類推することができる。又は、t2の１つの心拍周期に占める割合＝(t2-t1)/Tであり、t3の１つの心拍周期に占める割合＝(t3-t2)/Tであり、その他はこれによって類推することができる。若しくは、t1の１つの心拍周期に占める割合＝{1/2(t2-t1)+1/2(t3-t2)}/Tであり、t2の１つの心拍周期に占める割合＝{1/2(t3-t2)+1/2(t4-t3)}/Tであり、その他はこれによって類推することができる、と理解できる。
【００９７】
血流モデルは、固定血流モデルと個性化血流モデルを含む。固定血流モデルは、経験値血流モデルであり、実際の臨床経験に基づき、ビッグデータによる採集及び模擬の方法によって直接作成されたものである。血流速度Ｖは、固定血流モデルから直接取得することができる。血流速度Ｖは固定の数値でもよい。
【００９８】
個性化血流モデルは、安静時血流モデルと負荷時血流モデルをさらに含む。個性化血流モデルが安静時血流モデルである場合、血流速度Ｖは流体が充満状態での速度を計算することで得ることができる。
【００９９】
一実施例では、安静時血流モデルは造影剤血流モデルである。血流速度Ｖはグレースケール時間フィッティング関数を利用して、対象領域血管の造影プロセスにおける造影剤の平均血流速度Ｖｑｃを得ることができる。又は、ＴＩＭＩフレームカウントにより計算し、対象領域血管の造影プロセスにおける造影剤の平均血流速度Ｖｑｃを得ることができる。
【０１００】
別の実施例では、安静時血流モデルはＣＴ血流モデルである。血流速度Ｖは血管樹の形態によって計算して得ることができる。血管樹の形態は少なくとも血管樹の面積、体積及び血管樹中の血管セグメントの内腔直径のうちの１種又は複数種を含む。空間モデルはさらに少なくとも灌注面積と分岐血管角度というパラメータのうちの１種又は複数種を含まなければならない。
【０１０１】
個性化血流モデルが負荷状態血流モデルである場合、血流速度Ｖはアデノシルを注射することで、血管が十分に拡張された後の最大血流速度Ｖｍａｘである。
【０１０２】
一般的に言うと、対象領域血管が冠動脈領域に位置する場合、血流速度Ｖは最大血流速度Ｖｍａｘとなり、対象領域血管が外周血管系に位置する場合、血流速度Ｖは安静時の平均血流速度Ｖｑｃとなる。
【０１０３】
ここで、第一血管圧力差△p１の異なる尺度での計算式は、
【０１０４】
【数１２】
2021533950.tif 000014
【０１０５】
であり、式中、
c1，c2，・・・，cmはそれぞれ血流速度Ｖの参照係数であり、
α1，α2，・・・，αnはそれぞれ異なる尺度での第二変化関数f1(x)，f2(x)，・・・，fn(x)の重み付け係数であり、
ｍ、ｎは正の整数である。
【０１０６】
ここで、参照係数c1，c2，・・・，cmは血液の粘度による影響要素、血液の乱流による影響要素及び粘性係数等の複数のパラメータ係数を含む。本実施では、ｍ＝２であり、かつ、c1は血液の流動摩擦によるパラメータ係数であり、c2は血液の乱流によるパラメータ係数である。
【０１０７】
さらに、血管圧力差の取得方法は、
空間モデル毎に基づき、病変が冠動脈系にある領域情報を取得するステップと、
領域情報に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を修正し、修正後の第三血管圧力差△ｐ３を取得するステップと、をさらに含み、
ここで、第三血管圧力差△ｐ３と第一血管圧力差△ｐ１は、
△ｐ３＝ω＊△ｐ１の関係式を満たし、ωはずれ補正パラメータであり、かつ、
【０１０８】
【数１３】
2021533950.tif 000015
【０１０９】
である。
【０１１０】
病変（プラーク）のある位置が異なるため、対象領域血管の供給を受ける心筋体積の領域が異なるから、最終的に計算して得られた対象領域血管圧力差の数値のずれが発生してしまうことになる。したがって、本発明はずれ補正パラメータωを導入することで、病変（プラーク）のある箇所の位置要素の圧力差の計算への影響をさらには減らし、計算結果の正しさを高める。
【０１１１】
本実施では、領域情報は、左冠動脈主幹部、左前下行枝、左回旋枝、右冠動脈及び分岐血管のうちの１種又は複数種を含む。
【０１１２】
ずれ補正パラメータωは、以下の１種又は複数種を満たしており：
病変が左冠動脈主幹部にある場合、ずれ補正パラメータω＝１であり；
病変が左前下行枝にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．９〜１．０であり；
病変が左回旋枝にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．６５〜０．８５であり；
病変が右冠動脈にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．７５〜０．９であり
病変が分岐血管にある場合、ずれ補正パラメータω＝０．５〜０．８５である。
【０１１３】
説明が必要なのは、上記病変（プラーク）のあるところの位置要素が対象領域血管圧力差の計算結果に影響を及ぼすことになる以外、その他、例えば、病歴情報、生理情報も圧力差の計算結果に程度が異なる影響を及ぼすことになることである。その他の実施例では、病歴情報や生理情報に対する偏差除去処理を行うこともできる。そのうち、病歴情報は、血流の流速又は血液の粘度に影響を与える循環系の病気、呼吸器の病気、神経系の病気、骨格の病気、消化器の病気、代謝の病気や家族史などを含む。生理情報は、年齢、性別、血圧、体質指数や冠動脈の優勢類型など直接又は間接的に取得可能な情報を含む。
【０１１４】
上記方法で取得した圧力差に基づき、冠血流予備量比ＦＦＲをさらに計算して取得することができる。
【０１１５】
冠血流予備量比ＦＦＲの取得方法は、少なくとも、
対象領域血管の近端圧力値ｐａを取得するステップと、
近端圧力値ｐａと第二血管圧力差△ｐ２に基づき、冠血流予備量比ＦＦＲを取得するステップと、を含み、
ここで、冠血流予備量比ＦＦＲは、下記の式を満たしている。
FFR=(pa-△ｐ２)/pa
【０１１６】
本発明は、血管応力の取得方法であって、
上記方法に基づき、血管断面関数を作成するステップと、
各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合に基づき、同一の位置における二つの隣接する特徴時刻に対応する第一差異関数の第一絶対値関数を重み付け加算し、対象領域血管の各位置における変形を取得するステップと、を含む、
血管応力の取得方法をさらに提供する。
【０１１７】
説明が必要なのは、第一差異関数が第一断面マトリックスＡに、行方向に沿って、即ち位置が同一で、特徴時刻が異なる方向に沿って計算することで得られることである。第一絶対値関数は第一差異関数に対して絶対値を取って得られた関数である。
【０１１８】
さらに、血管応力の取得方法は、
対象領域血管の各位置における変形に基づき、対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する変形間の変形差異関数を取得するステップをさらに含んでもよい。
【０１１９】
さらに、血管応力の取得方法は、
変形差異関数の第二絶対値関数に基づき、累積的に加算し、対象領域血管の変形不均一さを取得するステップをさらに含んでもよい。
【０１２０】
説明が必要なのは、第二絶対値関数は変形差異関数に対して絶対値を取って得られた関数であることである。
【０１２１】
上記方法で得られた応力は、従来技術において空間のみに基づいて、又は時間のみに基づいて計算して得られた応力と比べると、実際値にさらに接近させるので、続いてくる評価及び意思決定の正確さを高めることができる。例えば、正常又は病変の血管壁のリアルタイム変形能力及び力学行為を評価し、正常又は病変の血管壁プラークのひび割れのリスクを評価し、ステント埋め込み手術において、ステントの所在する位置やピンチアウトの程度の心拍周期における病変のプラークの変位、内腔解剖形態への影響、及びステント断裂の潜在的なリスクを評価する。
【０１２２】
図１０を参照し、本発明は、血管断面関数の作成装置１０であって、
少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するための画像取得モジュール１１と、
１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するための時間選択モジュール１２と、
画像データに基づき、特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するための空間モデル生成モジュール１３と、
空間モデル毎に基づき、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するための第一断面モデル作成モジュール１４と、
第一断面モデル毎に基づき、相応の第一断面関数を作成するための第一断面関数作成モジュール１５と、を備える、
血管断面関数の作成装置１０をさらに提供する。
【０１２３】
さらに、該血管断面関数の作成装置１０は、
時系列に沿って、若干の特徴時刻が順次にｔ１，ｔ２，・・・，ｔｑとなり、対象領域血管の軸方向に沿って、対象領域血管の近端から遠端までの各位置１，２，・・・，ｒでの第一断面モデルに対応する第一断面関数が順次にｄ１，ｄ２，・・・，ｄｒとなり、
第一断面関数と特徴時刻、位置との対応関係に基づき、第一断面マトリックスＡを作成するための第一断面マトリックス作成モジュールをさらに備え、
【０１２４】
【数１４】
2021533950.tif 000016
【０１２５】
式中、Arqは特徴時刻tq、対象領域血管の位置ｒであり、第一断面モデルに対応する第一断面関数はdrとなり、
【０１２６】
【数１５】
2021533950.tif 000017
【０１２７】
であり、かつ、ｑ、ｒは正の整数である。
【０１２８】
さらに、血管断面関数の作成装置１０は、
第一断面マトリックスＡに基づき、列方向に沿って、特徴時刻毎の対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第一断面関数間の第一差異関数を作成する、又は、行方向に沿って、位置毎の対象領域血管の二つの隣接する特徴時刻に対応する第一断面関数間の第一差異関数を作成するための第一差異関数作成モジュールをさらに備える。
【０１２９】
さらに、血管断面関数の作成装置１０は、
第一差異関数に基づき、特徴時刻毎の対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第一変化関数ｆ(ｘ)を作成するための第一変化関数作成モジュールをさらに備える。
【０１３０】
さらに、第一断面モデルは異なる尺度での第二断面モデルを備える。
【０１３１】
該血管断面関数の作成装置１０は、
尺度毎での第二断面モデルに基づき、相応の第二断面関数を作成するための第二断面関数作成モジュールと、
第二断面関数と特徴時刻、位置との対応関係に基づき、異なる尺度での第二断面マトリックスを作成するための第二断面マトリックス作成モジュールと、を更に備え、
ここで、尺度は二つの隣接する位置の間の距離である。
【０１３２】
さらに、尺度は第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度を含む。
【０１３３】
該血管断面関数の作成装置１０は、
尺度毎での第二断面マトリックスに基づき、列方向に沿って、異なる尺度での対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する第二断面関数間の第二差異関数を作成するための第二差異関数作成モジュールと、
第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度での第二差異関数に基づき、対応する対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)を作成するための第二変化関数作成モジュールと、をさらに備え、
ここで、ｎは１より大きい正の整数である。
【０１３４】
図１１を参照し、本発明は、血管圧力差の取得装置であって、
上記血管断面関数の作成装置１０と、
画像データに基づき、対象領域血管の血流モデルを取得するための血流モデル取得モジュール２０と、
血流モデルに基づき、対象領域血管の血流速度Ｖを取得するための血流速度取得モジュール３０と、
血流速度Ｖと第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)に基づき、特徴時刻毎での第一血管圧力差△ｐ１を取得するための第一血管圧力差取得モジュール４０と、
各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を重み付け加算し、第二血管圧力差△ｐ２を取得するための第二血管圧力差取得モジュール５０と、を備える、
血管圧力差の取得装置をさらに提供する。
【０１３５】
さらに、血管圧力差の取得装置は、
空間モデル毎に基づき、病変が冠動脈系にある領域情報を取得するための領域情報取得モジュールと、
領域情報に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を修正し、修正後の第三血管圧力差△ｐ３を取得するための第三血管圧力差取得モジュールと、をさらに備え、
ここで、第三血管圧力差△ｐ３と第一血管圧力差△ｐ１は、
△ｐ３＝ω＊△ｐ１の関係式を満たし、ωはずれ補正パラメータであり、
【０１３６】
【数１６】
2021533950.tif 000018
【０１３７】
である。
【０１３８】
図１２を参照し、本発明は、血管応力の取得装置であって、
上記血管断面関数の作成装置１０と、
各特徴時刻と隣接する特徴時刻との時間間隔が１つの心拍周期に占める割合に基づき、同一の位置に異なる特徴時刻の第一差異関数の第一絶対値関数を重み付け加算し、対象領域血管の各位置における変形を取得するための変形取得モジュール６０と、を備える、
血管応力の取得装置をさらに提供する。
【０１３９】
さらに、血管応力の取得装置は、
対象領域血管の各位置における変形に基づき、対象領域血管の二つの隣接する位置に対応する変形間の変形差異関数を取得するための変形差異関数取得モジュール７０をさらに備える。
【０１４０】
さらに、血管応力の取得装置は、
変形差異関数の第二絶対値関数に基づき、累積的に加算し、対象領域血管の変形不均一さを取得するための変形不均一さ取得モジュール８０をさらに備える。
【０１４１】
各装置の具体的な実施について、上記相応の方法を参照されたい。ここでは、詳細を再度記載しない。
【０１４２】
上記のように、本発明が提供した上記実施例はただ例示的に本発明の原理及びその効果を説明しただけであり、本発明を制限するためのものではない。当業者は本発明の主旨や範囲に違反せず、上記実施例を修飾又は変更することができる。したがって、本発明に開示された主旨及び技術思想から逸脱せずに当業者によってなされる全ての等価の修飾又は変更が、やはり本発明の請求の範囲に包括されるべきである。
【図１】
2021533950.tif 000027
【図２】
2021533950.tif 000028
【図３】
2021533950.tif 000029
【図４】
2021533950.tif 000030
【図５】
2021533950.tif 000031
【図６】
2021533950.tif 000032
【図７】
2021533950.tif 000033
【図８】
2021533950.tif 000034
【図９】
2021533950.tif 000035
【図１０】
2021533950.tif 000036
【図１１】
2021533950.tif 000037
【図１２】
2021533950.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月15日(2021.4.15)
【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】
血管圧力差の取得方法において、
少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するステップと、
前記１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するステップと、
前記画像データに基づき、前記特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するステップと、
前記空間モデル毎に基づき、前記対象領域血管の軸方向に沿って、前記対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するステップと、
前記第一断面モデル毎に基づき、相応の第一断面関数を作成するステップと、
時系列に沿って、前記若干の特徴時刻は順次にｔ１，ｔ２，・・・，ｔｑとなり、前記対象領域血管の前記軸方向に沿って、前記対象領域血管の近端から遠端までの各前記位置１，２，・・・，ｒの前記第一断面モデルに対応する第一断面関数が順次にｄ１，ｄ２，・・・，ｄｒとなるようにするステップと、
前記第一断面関数と前記特徴時刻、前記位置との対応関係に基づき、第一断面マトリックスＡを作成するステップと、
【数１】
2021533950.tif 000039
を含み、
式中、Arqは特徴時刻tq、前記対象領域血管の前記位置ｒであり、前記第一断面モデルに対応する第一断面関数はdrとなり、
【数２】
2021533950.tif 000040
であり、かつ、ｑ、ｒは正の整数であり、
前記第一断面モデルは異なる尺度での第二断面モデルを備え、尺度毎での前記第二断面モデルに基づき、相応の第二断面関数を作成し、前記第二断面関数と前記特徴時刻、前記位置との対応関係に基づき、異なる尺度での第二断面マトリックスを作成し、ここで、前記尺度は二つの隣接する前記位置間の距離であり、前記尺度は、第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度を備え、
尺度毎での前記第二断面マトリックスに基づき、列方向に沿って、前記異なる尺度での前記対象領域血管の二つの隣接する前記位置に対応する前記第二断面関数間の第二差異関数を作成し、
前記第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度での前記第二差異関数に基づき、対応する前記対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)を作成し、
ここで、前記ｎは１より大きい正の整数であり、
前記画像データに基づき、前記対象領域血管の血流モデルを取得し、
前記血流モデルに基づき、前記対象領域血管の血流速度Ｖを取得し、
前記血流速度Ｖと前記第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)に基づき、前記特徴時刻毎の第一血管圧力差△ｐ１を取得し、
各前記特徴時刻と隣接する前記特徴時刻との時間間隔が前記１つの心拍周期に占める割合に基づき、前記第一血管圧力差△ｐ１を重み付け加算し、第二血管圧力差△ｐ２を取得することを特徴とする、
血管圧力差の取得方法。
【請求項２】
前記第一血管圧力差△p１の前記異なる尺度での計算式は、
【数３】
2021533950.tif 000041
であり、式中、
c1，c2，・・・，cmはそれぞれ前記血流速度Vの参照係数であり、
α1，α2，・・・，αnはそれぞれ前記異なる尺度での前記第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)の重み付け係数であり、
m、nは正の整数であることを特徴とする、
請求項１に記載の血管圧力差の取得方法。
【請求項３】
前記空間モデル毎に基づき、処理が必要である冠動脈系における領域情報を取得するステップと、
前記領域情報に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を修正し、修正後の第三血管圧力差△ｐ３を取得するステップと、をさらに含み、
ここで、前記第三血管圧力差△ｐ３と前記第一血管圧力差△ｐ１は、
△ｐ３＝ω＊△ｐ１の関係式を満たし、ωはずれ補正パラメータであり、かつ、
【数４】
2021533950.tif 000042
であることを特徴とする、
請求項１に記載の血管圧力差の取得方法。
【請求項４】
前記領域情報は、左冠動脈主幹部、左前下行枝、左回旋枝、右冠動脈及び分岐血管のうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする、請求項３に記載の血管圧力差の取得方法。
【請求項５】
左冠動脈主幹部を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝１であり、
左前下行枝を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．９〜１．０であり、
左回旋枝を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．６５〜０．８５であり、
右冠動脈を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．７５〜０．９であり、
分岐血管を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．５〜０．８５であり、
前記ずれ補正パラメータωは、以上の１種又は複数種を満たしていることを特徴とする、
請求項４に記載の血管圧力差の取得方法。
【請求項６】
血管圧力差の取得装置において、
少なくとも１つの心拍周期を含んだ画像データを取得するための画像取得モジュールと、
前記１つの心拍周期内に、若干の特徴時刻を選択するための時間選択モジュールと、
前記画像データに基づき、前記特徴時刻毎に対応する対象領域血管の空間モデルを生成するための空間モデル生成モジュールと、
前記空間モデル毎に基づき、前記対象領域血管の軸方向に沿って、前記対象領域血管の各位置における第一断面モデルを作成するための第一断面モデル作成モジュールと、
前記第一断面モデル毎に基づき、相応の第一断面関数を作成するための第一断面関数作成モジュールと、を備え、時系列に沿って、前記若干の特徴時刻は順次にｔ１，ｔ２，・・・，ｔｑとなり、前記対象領域血管の前記軸方向に沿って、前記対象領域血管の近端から遠端までの各前記位置１，２，・・・，ｒでの前記第一断面モデルに対応する第一断面関数は順次にｄ１，ｄ２，・・・，ｄｒとなり、
前記第一断面関数と前記特徴時刻、前記位置との対応関係に基づき、第一断面マトリックスＡを作成するための第一断面マトリックス作成モジュールをさらに備え、
【数５】
2021533950.tif 000043
式中、Arqは特徴時刻tq、前記対象領域血管の前記位置ｒであり、前記第一断面モデルに対応する第一断面関数はdrとなり、
【数６】
2021533950.tif 000044
であり、かつ、ｑ、ｒは正の整数であり、
前記第一断面モデルは異なる尺度での第二断面モデルを備え、
尺度毎での前記第二断面モデルに基づき、相応の第二断面関数を作成するための第二断面関数作成モジュールと、
前記第二断面関数と前記特徴時刻、前記位置との対応関係に基づき、異なる尺度での第二断面マトリックスを作成するための第二断面マトリックス作成モジュールと、をさらに備え、
ここで、前記尺度は二つの隣接する前記位置間の距離であり、
前記尺度は第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度を備え、
尺度毎での前記第二断面マトリックスに基づき、列方向に沿って、前記異なる尺度での前記対象領域血管の二つの隣接する前記位置に対応する前記第二断面関数間の第二差異関数を作成するための第二差異関数作成モジュールと、
前記第一尺度、第二尺度、・・・、第ｎ尺度での前記第二差異関数に基づき、対応する前記対象領域血管のそのいずれか１つの位置から参照点までの距離ｘの変化に従って変化する第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)を作成するための第二変化関数作成モジュールと、をさらに備え、
ここで、前記ｎは１より大きい正の整数であり、前記画像データに基づき、前記対象領域血管の血流モデルを取得するための血流モデル取得モジュールと、
前記血流モデルに基づき、前記対象領域血管の血流速度Ｖを取得するための血流速度取得モジュールと、
前記血流速度Vと前記第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)に基づき、前記特徴時刻毎の第一血管圧力差△ｐ１を取得するための第一血管圧力差取得モジュールと、
各前記特徴時刻と隣接する前記特徴時刻との時間間隔が前記１つの心拍周期に占める割合に基づき、前記第一血管圧力差△ｐ１を重み付け加算し、第二血管圧力差△ｐ２を取得するための第二血管圧力差取得モジュールと、を備えることを特徴とする、
血管圧力差の取得装置。
【請求項７】
前記第一血管圧力差△p1の前記異なる尺度での計算式は、
【数７】
2021533950.tif 000045
であり、式中、
c1，c2，・・・，cmはそれぞれ前記血流速度Vの参照係数であり、
α1，α2，・・・，αnはそれぞれ前記異なる尺度での前記第二変化関数f１(x)，f２(x)，・・・，fn(x)の重み付け係数であり、
m、nは正の整数であることを特徴とする、
請求項６に記載の血管圧力差の取得装置。
【請求項８】
前記空間モデル毎に基づき、病変の冠動脈系における領域情報を取得するための領域情報取得モジュールと、
前記領域情報に基づき、第一血管圧力差△ｐ１を修正し、修正後の第三血管圧力差△ｐ３を取得するための第三血管圧力差取得モジュールと、をさらに備え、
ここで、前記第三血管圧力差△ｐ３と前記第一血管圧力差△ｐ１が、
△ｐ３＝ω＊△ｐ１の関係式を満たし、ωはずれ補正パラメータであり、かつ、
【数８】
2021533950.tif 000046
であることを特徴とする、
請求項６に記載の血管圧力差の取得装置。
【請求項９】
前記領域情報は左冠動脈主幹部、左前下行枝、左回旋枝、右冠動脈及び分岐血管のうちの１種又は複数種を含むことを特徴とする、請求項８に記載の血管圧力差の取得装置。
【請求項１０】
前記左冠動脈主幹部を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝１であり、
前記左前下行枝を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．９〜１．０であり、
前記左回旋枝を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．６５〜０．８５であり、
前記右冠動脈を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．７５〜０．９であり、
前記分岐血管を処理する必要がある場合、前記ずれ補正パラメータω＝０．５〜０．８５であり、
前記ずれ補正パラメータωは、以上の１種又は複数種を満たしていることを特徴とする、
請求項９に記載の血管圧力差の取得装置。
【国際調査報告】
2021533950.tif 000047
2021533950.tif 000048
2021533950.tif 000049
2021533950.tif 000050