(57)【要約】  解剖学的関心領域での流れを評価するための実施形態が、開示される。一実施形態は、関心領域での血流速度の測定値を導出するように、対応する画像データとともに既知の周波数でのパルス造影剤注入を使用する。別の実施形態は、画像データにおける特定のしるしの存在に基づいて、これらの既知の造影剤注入流量のうちの１つと比較して血流量を一致させるように、既知の造影剤注入流量の増分変化を使用する。例えば、このしるしは、冠状動脈から大動脈への造影剤の逆流、または定常状態のピクセル密度の開始であることができる。さらなる実施形態は、心周期と同期する、造影剤注入を使用する。例えば、造影剤注入は、拡張および／または収縮期と同期されることができ、それに応じて血流を測定するように使用することができる。【選択図】図４【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管内の血流速度を決定するための方法であって、前記方法は、
第１の時間にわたって、造影剤の第１のボーラスを前記血管に注入し、前記第１の時間の後である第２の時間にわたって、造影剤の注入を中止し、前記第２の時間の後である第３の時間にわたって、造影剤の第２のボーラスを前記血管に注入することによって、既知の周波数でパルス造影ボーラスを前記血管に注入するステップと、
前記血管内の造影剤の前記第１のボーラスと造影剤の前記第２のボーラスとの間の距離を決定するように、前記血管の第１の領域を表す画像データを分析するステップと、
造影剤の前記第１のボーラスと造影剤の前記第２のボーラスとの間の前記決定された距離に前記既知の周波数を乗算することによって、前記血管の前記第１の領域の血流速度を計算するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記血管の前記第１の領域を表す画像データを分析するステップは、前記血管の前記第１の領域における造影剤の前記第１のボーラスの位置、および前記血管の前記第１の領域における造影剤の前記第２のボーラスの位置を決定するように、前記血管の前記第１の領域を表す前記画像データのピークピクセル密度を分析することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記血管の前記第１の領域を表す前記画像データは、前記血管の前記第１の領域の画像データの単一フレームである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記血管の前記第１の領域を表す前記画像データは、第１の取得時間に取得された前記血管の前記第１の領域を表す画像データの第１のフレームと、第２の取得時間に取得された前記血管の前記第１の領域を表す画像データの第２のフレームとを含み、
造影剤の前記第１のボーラスと造影剤の前記第２のボーラスとの間の前記距離を決定するステップは、
画像データの前記第１のフレームにおける造影剤の前記第１のボーラスと造影剤の前記第２のボーラスとの間の第１の距離を決定するように、画像データの前記第１のフレームを分析することと、
画像データの前記第２のフレームにおける造影剤の前記第１のボーラスと造影剤の前記第２のボーラスとの間の第２の距離を決定するように、画像データの前記第２のフレームを分析することと、
造影剤の前記第１のボーラスと造影剤の前記第２のボーラスとの間の前記距離を決定するように、前記第１の距離と前記第２の距離の平均をとることと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
既知の周波数でパルス造影ボーラスを前記血管に注入するステップは、前記第３の時間の後である第４の時間に、造影剤の注入を中止することと、前記第４の時間の後である第５の時間にわたって、造影剤の第３のボーラスを前記血管に注入することと、をさらに含み、
前記血管内の造影剤の前記第２のボーラスと造影剤の前記第３のボーラスとの間の距離を決定するように、前記血管の第２の領域を表す画像データを分析するステップと、
造影剤の前記第２のボーラスと造影剤の前記第３のボーラスとの間の前記決定された距離に前記既知の周波数を乗算することによって、前記血管の前記第２の領域の血流速度を計算するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記血管の前記第１の領域の前記計算された血流速度と、前記血管の前記第２の領域の前記計算された血流速度との差が所定の流速差閾値を超えるかどうかを決定するために、前記血管の前記第１の領域の前記計算された血流速度を、前記血管の前記第２の領域の前記計算された血流速度と比較するステップ、をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
塩分を含む流体が造影剤の前記第１のボーラスと造影剤の前記第２のボーラスとの間、前記血管内に存在するように、塩分を含む流体を前記第２の時間にわたって、前記血管に注入することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記既知の周波数は、５Ｈｚ〜２０Ｈｚであり、前記第１の時間は、前記第１の時間と前記第２の時間の合計の１０％〜５０％を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
血管内の血流量を決定するための方法であって、前記方法は、
第１の造影剤注入流量で造影剤を前記血管に注入するステップと、
第１の取得時間に取得された第１の関心領域を表す第１の画像データを分析して、前記第１の造影剤注入流量が前記第１の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
前記第１の造影剤注入流量よりも大きい第２の造影剤注入流量で、造影剤を前記血管に注入するステップと、
第２の取得時間に取得された前記第１の関心領域を表す第２の画像データを分析して、前記第２の造影剤注入流量が前記第２の画像データ内に前記所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
前記所定の状態が前記第２の画像データ内に存在することを決定すると、前記血管内の前記血流量を決定するように、前記第２の造影剤注入流量を使用するステップと、を含む、方法。
【請求項１０】
前記血管は、冠状動脈を含み、前記造影剤は、大動脈から前記冠状動脈に注入され、前記所定の状態が、前記冠状動脈から前記大動脈に逆流する造影剤の存在である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第２の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第２の造影剤注入流量よりも少ないことを決定することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第２の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第１の造影剤注入流量に近似することを決定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第２の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第２の造影剤注入流量よりも少なく、かつ前記第１の造影剤注入流量よりも大きいことを決定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記血管内の前記血流量を決定するように、前記第２の造影剤注入流量を使用するステップは、前記血管内の前記血流量が前記第２の造影剤注入流量に近似することを決定することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の造影剤注入流量よりも大きい、第３の造影剤注入流量で造影剤を前記血管に注入するステップと、
第３の取得時間に取得された前記第１の関心領域を表す第３の画像データを分析して、前記第３の造影剤注入流量が前記第３の画像データ内に前記所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
前記所定の状態が前記第３の画像データ内に存在することを決定すると、前記血管内の前記血流量が前記第２の造影剤注入流量に近似することを決定するステップと、をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の画像データを分析するステップは、前記第１の画像データに関連する第１のピクセル密度値を決定することを含み、前記第２の画像データを分析するステップは、前記第２の画像データに関連する第２のピクセル密度値を決定することを含み、前記第３の画像データを分析するステップは、前記第３の画像データに関連する第３のピクセル密度値を決定することを含み、前記所定の状態は、定常状態のピクセル密度の開始であり、前記所定の状態が前記第３の画像データ内に存在することを決定するステップは、前記第２のピクセル密度値が、前記第１のピクセル密度値とは所定の定常状態閾値よりも大きく異なるが、前記第３のピクセル密度値が、前記第２のピクセル密度値とは前記所定の定常状態閾値よりも小さく異なることを決定することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の関心領域は、前記冠状動脈によって供給された心筋の領域である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
血管内の血流測定値を決定するための方法であって、前記方法は、
心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間に、前記血管への造影剤の第１の注入を実行するステップと、
前記造影剤の前記第１の注入を中止するステップと、
前記第１の注入を中止した後、前記血管の領域での前記造影剤を表す画像データに基づいて、前記領域のための前記血流測定値を計算するステップと、を含む、方法。
【請求項１９】
前記造影剤の前記第１の注入を中止するステップは、前記心周期の前記収縮期および前記拡張期の他方の開始の前に発生する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記造影剤の前記第１の注入は、前記収縮期の間に実行され、前記造影剤の前記第１の注入は、前記拡張期の前記開始の前に中止される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記画像データは、前記第１の注入を中止した後、かつ前記拡張期の間に取得される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記画像データは、複数の画像フレームを含み、
前記画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、
前記複数の画像フレーム内で、前記造影剤が前記血管の前記領域内の第１の所定の位置から前記血管の前記領域内の第２の所定の位置までの距離を移動する、多数の画像フレームを測定することと、
画像フレームの前記測定数に対応する時間を決定することと、
前記距離を前記決定された時間で除算することによって、前記血管の前記領域の血流速度を計算することと、を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記計算された血流速度は、前記拡張期に対応し、前記方法は、瞬時血流予備量比を決定するように、前記計算された血流速度を使用することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記計算された血流速度は、前記拡張期に対応し、前記方法は、拡張期血圧比を決定するように、前記計算された血流速度を使用することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記心周期の前記拡張期の間に、前記血管への前記造影剤の第２の注入を実行するステップと、
前記心周期の前記収縮期の前記開始の前に、前記造影剤の前記第２の注入を中止するステップと、
前記第２の注入を中止した後、前記領域での前記造影剤を表す画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップと、をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記画像データは、前記収縮期中に取得された画像フレームの第１のセットおよび前記拡張期中に取得された画像フレームの第２のセットを含む、複数の画像フレームを含み、
前記画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、
前記収縮期中に取得された画像フレームの前記第１のセットに基づいて、前記血管の前記領域のための第１の血流速度を計算することと、
前記拡張期に取得された画像フレームの前記第２のセットに基づいて、前記血管の前記領域のための第２の血流速度を計算することと、を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の注入を中止した後、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、前記血管の前記領域のための本来の血流での前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算することを含み、前記本来の血流は、前記血管で前記注入が実行されていないときに、存在する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
前記造影剤の前記第１の注入を中止するステップは、前記心周期の前記収縮期および前記拡張期の前記他方の前記開始の後に発生する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１８年５月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／６７５，３４８号の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概して、医療技術の分野に関し、より具体的には、画像データを使用して、血管内の血流測定値を決定することを含む、解剖学的関心領域での流れを評価するためのデバイス、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
患者の解剖学的領域での特定状態の重症度をよりよく理解するために、生理学的データは、治療の決定を導くように、収集され、使用されることができる。このような状態の一実施例は、しばしば狭窄と称されている、血管の収縮、または狭化である。収縮の程度を計測することによって、適切な治療オプションが、決定されることができる。
【０００４】
狭窄が血管を通る流れを妨害する度合いを評価するための１つの技術は、血流予備量比測定（ＦＦＲ）と呼ばれている。所与の狭窄のＦＦＲを計算するために、２つの血圧読取値が、取られ、１つは、狭窄の遠位側にあり、他の１つは、狭窄の近位、または大動脈側にある。ＦＦＲは、狭窄の遠位側で取られた、狭窄動脈の最大血流と通常の最大血流の比率として定義され、典型的には、測定された遠位圧力から近位圧力への圧力勾配に基づいて計算される。狭窄を横切る圧力勾配は、狭窄の重症度の指標である。狭窄がより制限的であるほど、圧力降下が大きくなり、結果として生じるＦＦＲが低下する。ＦＦＲ測定は、有用な診断ツールであり得る。医師は、例えば、所与の狭窄のＦＦＲが臨床閾値（例えば、０．８）を下回ったときに、介入処置（例えば、血管形成術またはステント留置術）を実行することを決定し得、ＦＦＲが臨床閾値を超えている場合、所与の狭窄に対してそのような治療を控えることを決定し得る。したがって、ＦＦＲ測定は、治療を導くための決定点となることができる。
【０００５】
伝統的に、ＦＦＲ測定は、侵襲的な圧力測定デバイスを使用して取られてきた。しかしながら、侵襲的な測定デバイスの使用を回避するために、ＦＦＲ推定値は、血管造影画像を使用して導出されることができる。そのために、血管の３次元描写は、２つ以上の血管造影画像から作成され、血流は、その画像を使用して推定される。概して、血流速度は、造影剤の前縁が冠状動脈を通って移動するのにかかる、既知の時間に対応する、画像フレームの数を計数することによって推定されている。その後、冠状動脈の長さは、血流速度を推定するために、この時間によって除算される。血流速度および血管描写は、推定圧力降下を出力するように、流体フローモデルの入力として使用される。
【発明の概要】
【０００６】
血管造影導出ＦＦＲ測定は、侵襲的な測定デバイスの使用を排除することができる一方、従前の血管造影導出ＦＦＲ測定技術の精度は、特定の固有で、かつ可変のバイアスに悩まされている。例えば、従前の血管造影導出ＦＦＲ測定方法は、高圧で大容量の造影剤注入を利用して、強制的な流れを作り出し、人工的に流れを増加させ、それによって流れの推定値にバイアスをかける。加えて、血流は、心周期全体にわたって変化することができるため、血流推定値における診断上の有意な変動は、心周期に対する注入のタイミングに応じて、発生することができる。これらの従前の血管造影導出ＦＦＲ測定に関連するそのような精度の問題は、低侵襲であるというそれらの利点を上回る傾向があり得る。これらの精度の問題は、従前の血管造影導出ＦＦＲ測定の価値を妨げてきた。
【０００７】
例示的な実施形態は、解剖学的関心領域での流れを測定するために、本明細書に記載されている。本明細書に記載の様々な実施形態は、画像データから導出された、信頼性が高く、正確で、低侵襲の流量測定を提供することができる。特に、本明細書に開示される様々な実施形態は、従前の血管造影導出ＦＦＲ技術に有害な影響を与える、固有で、かつ可変のバイアスを低減または排除することによって、低侵襲の血管造影導出ＦＦＲ測定の精度を高めることができる。例えば、本明細書に開示される特定の実施形態は、関心領域内の強制的な流れが、人為的に増加する流れおよび／または心周期の異なる段階によって引き起こされる変動性に及ぼす影響を低減または排除することができる。いくつかの実施形態は、流速を推定するためのフレームカウント技術の一貫性および精度を改善するように、パルス、時限、および既知の造影剤注入を利用することができる。加えて、特定のさらなる実施形態は、注入のタイミングを心周期の特定の段階と同期させることができるので、流れの推定に使用されるデータは、関心領域での本来の血流（例えば、注入が行われていないときの血流）によりよく近似する。
【０００８】
１つの例示的な実施形態は、血管内の血流速度を決定するための方法を含む。この方法の実施形態は、第１の時間にわたって、造影剤の第１のボーラスを血管に注入し、第１の時間の後である第２の時間にわたって、造影剤の注入を中止し、第２の時間の後である第３の時間にわたって、造影剤の第２のボーラスを血管に注入することによって、既知の周波数でパルス造影ボーラスを血管に注入するステップを含む。この方法の実施形態は、血管内の造影剤の第１のボーラスと造影剤の第２のボーラスとの間の距離を決定するように、血管の第１の領域を表す画像データを分析するステップをさらに含む。そして、この方法の実施形態は、造影剤の第１のボーラスと造影剤の第２のボーラスとの間の決定された距離に既知の周波数を乗算することによって、血管の第１の領域の血流速度を計算するステップを含むことができる。
【０００９】
別の例示的な実施形態は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、血管の第１の領域を表す画像データを分析させて、血管内の造影剤の第１のボーラスと造影剤の第２のボーラスとの間の距離を決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含む。この物品の実施形態はまた、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、少なくとも造影剤の第１のボーラスおよび造影剤の第２のボーラスを含む、パルス造影ボーラスが第１の時間にわたって血管に注入されるときに、造影剤の第１のボーラスと造影剤の第２のボーラスとの間の決定された距離に既知の周波数を乗算することによって、血管の第１の領域のための血流速度を計算させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。
【００１０】
追加の例示的な実施形態は、血管内の血流量を決定するための方法を含む。この方法の実施形態は、第１の造影剤注入流量で造影剤を血管に注入するステップを含む。この方法の実施形態は、第１の取得時間に取得された第１の関心領域を表す第１の画像データを分析して、第１の造影剤注入流量が第１の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップをさらに含む。この方法の実施形態はまた、第１の造影剤注入流量よりも大きい第２の造影剤注入流量で、造影剤を血管に注入するステップを含む。さらに、この方法の実施形態は、第２の取得時間に取得された第１の関心領域を表す第２の画像データを分析して、第２の造影剤注入流量が第２の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップを含む。そして、所定の状態が第２の画像データ内に存在することを決定すると、この方法の実施形態は、血管内の血流量を決定するように、第２の造影剤注入流量を使用するステップを含む。
【００１１】
さらなる例示的な実施形態は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、第１の取得時間に取得された第１の関心領域を表す第１の画像データを分析させて、造影剤が血管に注入されたときに、第１の造影剤注入流量が第１の画像データ内に所定の状態を存在させるかどうかを決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含む。この物品の実施形態はまた、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、第２取得時間に取得された第１の関心領域を表す第２の画像データを分析させて、造影剤が血管に注入され、第１の造影剤注入流量よりも大きいときに、第２の造影剤注入流量が第２の画像データ内に所定の状態を存在させるかどうかを決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。そして、この物品の実施形態はまた、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、所定の状態が第２の画像データ内に存在すると決定したら、血管内の血流量を決定するように第２の造影剤注入流量を使用させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。
【００１２】
別の例示的な実施形態は、血管内の血流測定値を決定するための方法を含む。この方法の実施形態は、心周期の収縮期および拡張期の何れかの間に、血管への造影剤の第１の注入を実行するステップを含む。この方法の実施形態は、造影剤の第１の注入を中止するステップをさらに含む。第１の注入を中止した後、この方法の実施形態は、血管の第１の領域での造影剤を表す画像データに基づいて、第１の領域のための血流測定値を計算するステップを含む。特定の実施形態において、造影剤の第１の注入は、心周期の収縮期および拡張期の他方の開始の前に中止される。他の実施形態において、造影剤の第１の注入は、心周期の１つ以上の後続の段階の後に中止される。
【００１３】
追加の例示的な実施形態は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、血管の第１の領域で注入された造影剤を表す画像データに基づいて、第１の領域ための血流測定値を計算させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含む。この物品の実施形態において、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間で血管に注入され、特定の時点で中止された、造影剤を表す画像データ上の血流測定計算に基づかせる。いくつかの実施形態において、その中止点は、心周期の収縮期および拡張期の他方の開始の前であり得る。いくつかの実施形態において、その中止点は、心周期の１つ以上の後続の段階の後にあり得る。
【００１４】
１つ以上の実施例の詳細は、添付の図面および以下の記載において記載する。他の特徴、目的、および利点は、記載および図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下の図面は、本発明の特定の実施形態を図示するものであり、したがって、本発明の範囲を限定するものではない。図面は、以下の記載における説明と併せて使用することが意図されている。本発明の実施形態は、添付された図面と併せて、これ以降に記載され、同じ数字は、同じ要素を示す。
【００１６】
【図１】動力付き流体注入器の実施形態の斜視図である。
【図２】解剖学的関心領域を表す画像データを生成および分析するように構成されたシステムの実施形態のブロック図である。
【図３Ａ】パルス造影ボーラスを含む血管の領域を表す概略図である。第１の画像データ取得時間での血管の領域を示す。
【図３Ｂ】パルス造影ボーラスを含む血管の領域を表す概略図である。第２の画像データ取得時間での血管の領域を示す。
【図４】パルス造影ボーラスを使用して関心領域における血流速度を決定するための方法の実施形態の流れ図である。
【図５Ａ】血管の領域を表し、注入された造影剤の流れと血管の領域での血流との相対的な比較を示す、シーケンスを示す概略図である。
【図５Ｂ】血管の領域を表し、注入された造影剤の流れと血管の領域での血流との相対的な比較を示す、シーケンスを示す概略図である。
【図５Ｃ】血管の領域を表し、注入された造影剤の流れと血管の領域での血流との相対的な比較を示す、シーケンスを示す概略図である。
【図５Ｄ】血管の領域を表し、注入された造影剤の流れと血管の領域での血流との相対的な比較を示す、シーケンスを示す概略図である。
【図６】関連する造影剤注入流量とともに関心領域の画像データのピクセル密度値の概略図である。
【図７】造影剤注入流量を使用して、関心領域における血流量を決定するための方法の実施形態の流れ図である。
【図８】心周期の特定の段階中に実行される造影剤注入を使用して、関心領域における血流測定値を決定するための方法の実施形態の流れ図である。
【図９Ａ】心電図および造影剤注入を示す概略タイミング図である。
【図９Ｂ】心電図および造影剤注入を示す概略タイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の詳細な記載は、本質的に例示的なものであり、いくつかの実際的な図および実施例を提供する。当業者は、記載された実施例の多くが様々な好適な代替形態を有することを認識するであろう。
【００１８】
多数の様々な例示的な流量測定技術は、添付の図面に加えて以下に提供される記載を使用して、本明細書に開示されている。本明細書に開示される技術のそれぞれは、いくつかの実施例において、独立して、または本明細書に開示される他の技術の１つ以上（例えば、すべて）と組み合わせて採用されることができる。
【００１９】
図１は、動力付き流体注入器１００の例示的な実施形態の斜視図を示している。動作中、動力付き流体注入器１００は、ある量の流体を患者に、例えば、カテーテルを介して患者の血管に注入することができる。動力付き流体注入器１００によって注入される流体は、例えば、造影流体、非造影流体（例えば、生理食塩水）、またはそれらの組み合わせであることができる。ある量の流体を患者に注入することによって、動力付き流体注入器１００は、解剖学的関心領域を表す画像データの収集を含む、様々な医学的診断および／または介入処置を容易にすることができる。これらの処置は、例えば、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）画像化、血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像化、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像化、磁気共鳴（ＭＲＩ）画像化、血管造影処置、および介入デバイス処置／配置を含む。
【００２０】
図示の動力付き流体注入器１００は、駆動アセンブリハウジング１０２およびスリーブ１０４を含む。スリーブ１０４は、駆動アセンブリハウジング１０２に固定されることができる。例えば、駆動アセンブリハウジング１０２は、開口部を含むことができ、スリーブ１０４は、そのような開口部で、または近くで駆動アセンブリハウジング１０２に固定されることができる。スリーブ１０４は、駆動アセンブリハウジング１０２から延在されることができ、リザーバ１０６を受容して、保持するように構成されることができる。リザーバ１０６は、流体を含有する内部リザーバ容量を有することができ、内部リザーバ容量内にプランジャ１０８を含むことができる。駆動アセンブリの少なくとも一部は、駆動アセンブリハウジング１０２内に収容されることができる。駆動アセンブリは、内部リザーバボリューム容量内の流体を加圧するように構成されることができる。例えば、駆動アセンブリは、駆動アセンブリハウジング１０２内の開口部などで、プランジャ１０８に結合し得、内部リザーバ容量内でプランジャ１０８を駆動し得る。プランジャ１０８がリザーバ１０６内で漸進的に駆動されると、内部リザーバ容量内の流体は、加圧されることができ、チューブ１０９に沿ってリザーバ１０６から患者につながることができる。動力付き流体注入器１００の特定の用途において、造影剤などの出力流体は、１０００〜１５００ｐｓｉ（例えば、１２００ｐｓｉ）の何れかから加圧されることができる。
【００２１】
動力付き流体注入器１００の図示された実施形態は、動作中に流体を加圧および送達するのに有用であることができる、様々な特徴を含む。動力付き流体注入器１００は、制御パネル１１０を含むことができる。制御パネル１１０は、様々な動作態様のためのユーザーインターフェースを提供することができる。例えば、制御パネル１１０は、所与の流体注入処置に使用される様々なパラメータおよび／またはプロトコルを設定するために操作者によって利用されることができる。一実施例において、操作者は、流量、注入容量（例えば、最大）、注入圧力（例えば、最大）、流体注入持続時間、立ち上がり時間、および／または他の注入パラメータのような、流体注入パラメータを入力するように、制御パネル１１０と対話することができる。一実施形態において、制御パネル１１０は、操作者が注入パラメータを表示および変更することを可能にする、タッチスクリーンパネルディスプレイを含む。制御パネル１１０はまた、動力付き流体注入器１００を初期化するために（例えば、患者の流体注入のためにそれを準備するために）、または特定の特徴または動作のシーケンスをアクティブにするために使用され得る。制御パネル１１０はまた、過去または現在進行中の注入処置に関連する情報、ならびに任意の適切なアラートを含む、ステータス情報を提供し得る。制御パネル１１０は、動力付き流体注入器１００の動作を制御する、１つ以上のプロセッサを有する画像化エンジンを含むことができる。そのようなプロセッサはまた、駆動アセンブリが、存在する場は蠕動ポンプ１１２、および／または動力付き流体注入器１００に含まれる任意のセンサおよび検出器などの、他のコンポーネントを制御することができる。
【００２２】
制御パネル１１０に加えて、図示の動力付き流体注入器１００は、操作者入力のための手動制御デバイス１１３を含む。手動制御デバイス１１３は、無線で、または有線接続の何れかを介して、制御パネル１１０に結合されることができる。しかしながら、他の実施形態において、手動制御デバイス１１３は、駆動アセンブリハウジング１０２などの、制御パネル１１０以外の動力付き流体注入器１００のコンポーネントに接続されることができる。手動制御デバイス１１３は、注入処置に関連する様々な信号を生成し、制御パネル１１０または他の接続されたコンポーネントに送信することができる。操作者は、注入処置を制御するように、手動制御デバイス１１３で１つ以上のインターフェースコンポーネントを作動させることができる。例えば、操作者は、動力付き流体注入器１００から出力される流体流量を変更する可変速度制御デバイスとして、および／または流体注入を開始または停止するための機構として、手動制御デバイス１１３を使用することができる。
【００２３】
動力付き流体注入器１００はまた、注入処置で使用される、流体を供給するのに有用な１つ以上のコンポーネントを含むことができる。容器１１４は、造影剤などの、流体の供給を含むことができ、動力付き流体注入器１００でホルダー１１６に固定されることができる。容器１１４からの流体は、注入処置中に使用するためにリザーバ１０６に供給されることができる。例えば、容器１１４からの流体は、プランジャ１０８が引っ込められているとき（例えば、駆動アセンブリハウジング１０２に向かう方向に移動されている）、リザーバ１０６内に引き込まれ、それによって内部リザーバ容量を補充することができる。類似して、動力付き流体注入器１００が蠕動ポンプ１１２を含むときに、第２の容器１１８は、フラッシング媒体（例えば、生理食塩水）などの、流体の供給を含むことができ、動力付き流体注入器１００でホルダー１２０に固定されることができる。存在するときに、蠕動ポンプ１１２は、第２の容器１１８から流体を受容し、そのような流体を患者に送達することができる。多くの場合、蠕動ポンプ１１２は、駆動アセンブリがリザーバ１０６から造影流体を送達する圧力よりも低い圧力で、生理食塩水などの、非造影流体を送達するように使用され得る。バルブシステム１２４は、リザーバ１０６または蠕動ポンプ１１２を患者と通信して選択的に配置するように含まれることができる。
【００２４】
図２は、解剖学的関心領域を表す画像データを生成および分析するように構成された例示的なシステム２００を示すブロック図である。この実施例に示されるように、システム２００は、画像化エンジン２１０、動力付き流体注入器２２０、および画像化デバイス２３０を含むことができる。
【００２５】
この実施形態では、画像化エンジン２１０は、動力付き流体注入器２２０および画像化デバイス２３０と通信されていることが示されている。このようにして、画像化エンジン２１０は、動力付き流体注入器２２０および画像化デバイス２３０と通信することができる。例えば、画像化エンジン２１０は、流量、注入持続時間（例えば、注入開始時間、注入終了時間）、注入周波数、および注入容量を含む流体注入パラメータなどの、動力付き流体注入器２２０からデータを受信することができる。画像化エンジン２１０はまた、解剖学的関心領域を表す画像データの１つ以上のフレームなど、画像化デバイス２３０からデータを受信することができる。
【００２６】
画像化エンジン２１０は、動力付き流体注入器２２０および／または画像化デバイス２３０から受信したデータを分析することができる。図示の実施例において、画像化エンジン２１０は、１つ以上のプログラム可能なプロセッサ２１２、１つ以上のプログラム可能なプロセッサ２１２と通信することができる、メモリ／データストレージコンポーネント２１４、および１つ以上のプログラム可能なプロセッサ２１２および／またはメモリ／データストレージコンポーネント２１４通信することができる、ユーザーインターフェース２１６を含む。動力付き流体注入器２２０および／または画像化デバイス２３０から受信されたデータは、画像化エンジン２１０で分析され、ユーザーインターフェース２１６に出力されることができる。例えば、メモリ／データストレージコンポーネント２１４は、そこに格納されたコンピュータ実行可能命令を有し、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサ２１２によって実行可能であり、画像データに基づいて、および場合によっては、１つ以上の注入パラメータに基づいて本明細書でさらに記載される１つ以上の分析を実行する、非一時的なコンピュータ可読格納物品を含むことができる。ユーザーインターフェース２１６は、コンピュータ実行可能命令に従って計算された測定値を出力するためのディスプレイを含むことができる。
【００２７】
動力付き流体注入器２２０は、図１を参照して開示された動力付き流体注入器と同じ、または類似にされることができ、前述のように、画像化エンジン２１０と通信されることができる。いくつかの実施例において、動力付き流体注入器２２０は、画像化エンジン２１０によって制御されることができる。例えば、画像化エンジン２１０は、１つ以上の注入器パラメータに関連する動力付き流体注入器２２０に、１つ以上の信号を提供することができる。一実施例において、画像化エンジン２１０は、指定された流量で第１の流体（例えば、造影）注入を開始し、所定の注入期間後に第１の流体注入を停止するように、１つ以上の信号を動力付き流体注入器２２０に送信することができる。さらなる実施例において、画像化エンジン２１０から動力付き流体注入器２２０への１つ以上の信号は、第１の流体注入の中止後、所定の期間、特定の流量（例えば、第１の注入と同じ流量、第１の注入から増加した流量、第１の注入からの減少した流量）で、（例えば、第１の注入と同じまたは異なる流体の）第２の流体注入を開始するように、動力付き流体注入器２２０にさらに命令することができる。このようにして、動力付き流体注入器２２０は、１つ以上の指定された流量で、および／または特定の周波数で複数の流体注入を実行することができる。
【００２８】
画像化デバイス２３０は、特定の用途に適切な画像データを収集するのに適した任意の１つ以上のタイプの画像化装置であり得る。例えば、画像化デバイス２３０は、光干渉断層撮影（ＯＣＴ）画像化モジュール、血管内超音波（ＩＶＵＳ）画像化モジュール、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像化モジュール、磁気共鳴（ＭＲＩ）画像化モジュール、またはＸ線画像化モジュールであることができる。一用途において、画像化デバイス２３０は、患者の血管造影画像データの１つ以上のフレームを生成するのに適した、Ｘ線などの画像化モジュールを含むことができる。そのような用途において、血管造影画像データは、血管系の１つ以上の血管、および患者の１つ以上の器官を表すことができる。このような画像データは、患者の血管内腔を通る血流を評価するのに役立つことができる。造影剤が血管に注入されると、血液は、この注入された造影剤によって血管内腔の一部から一時的に移動させられ、注入された造影剤は、１つ以上の血管および／または他の関心領域を表す画像データの収集を容易にすることができる。
【００２９】
本明細書でさらに記載されるように、血管の１つ以上の領域、および／または他の解剖学的関心領域を表す画像データは、血流を評価するように使用されることができる。例えば、本明細書に開示される様々な実施形態は、血管および／または他の解剖学的関心領域に関係する、血流速度または血液容量流量などの、信頼性が高く、正確で、低侵襲の血流測定値を導出するように、そのような画像データを使用することができる。いくつかの実施形態において、血流速度は、測定されることができ、測定値は、血液容量流量に変換されることができる。いくつかの実施形態において、血液容量流量は、測定されることができ、測定値は、血流速度に変換されることができる。以下の残りの開示は、画像データを使用して関心領域での流れを測定するための多数の特定の例示的な実施形態を記載する。
【００３０】
いくつかの実施形態は、既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって血流速度を決定することができる。概して、造影剤注入周波数は、設定されることができ（例えば、動力付き流体注入器で）、その関心領域の流速を導出するように、既知の周波数で注入された造影剤を有する関心領域を表す画像データと組み合わせて使用する。このように、既知の造影剤注入周波数は、最終的に流速を導出する手段として用いることができる。さらに、造影剤注入周波数が、関心領域に、短い注入期間にわたって比較的小さな造影剤ボーラスを導入するように設定される実施形態において、そうでなければ比較的より長い造影剤注入から生じ可能性がある強制的な流れの影響は、最小限に抑えられることができる。そして、このように、周波数変調された造影剤注入を利用するそのような流量測定技術は、より正確な流量測定を容易にすることができ得る。
【００３１】
図３Ａ、図３Ｂ、および図４を参照すると、いくつかの実施形態は、前述のように、既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって血流速度を決定することができる。特に、図３Ａおよび図３Ｂは、パルス造影ボーラスを含む血管の領域を表す概略図である。図３Ａは、第１の画像データ取得時間での血管の領域を示し、図３Ｂは、第２の画像データ取得時間での血管の領域を示す。図４は、関心領域で多数のそのようなパルス造影ボーラスを表す画像データを使用して、関心領域における血流速度を決定するための方法４００の実施形態の流れ図を示す。
【００３２】
図３Ａは、血管３００の領域を示している。ここでの実施例は、血管３００の一部を含むものとして関心領域を示しているが、他の実施例において、関心領域は、特定の用途に応じて、複数の血管および／または１つ以上の他の解剖学的領域を含むことができる。例えば、本明細書に記載の詳細は、多種多様な解剖学的領域に適用可能であるが、一実施例において、血管３００は、冠状動脈であることができる。血管３００は、管腔３０２を画定する。造影剤の多数のボーラスは、ここに示されるように、造影剤の第１のボーラス３０５、造影剤の第２のボーラス３１０、および造影剤の第３のボーラス３１５を含む、管腔３０２内に存在することができる。
【００３３】
これらの造影ボーラス３０５、３１０、３１５は、控えめな数のパルス造影ボーラスを作成するように、既知の周波数で血管３００に注入されることができる。例えば、動力付き流体注入器は、造影ボーラス３０５、３１０、３１５を既知の周波数で血管３００に注入するように、使用されることができる。すなわち、造影ボーラス３０５、３１０、３１５が血管３００に注入される周波数は、造影剤が所定の時間間隔ごとに所定の期間注入されるように、動力付き流体注入器で設定されることができる。既知の周波数は、造影剤注入間の所定の時間間隔（例えば、造影剤注入が中止される時間）を定義することができる。例えば、造影剤の第１のボーラス３０５は、第１の時間にわたって血管３００内に注入されることができる。その後、造影剤の注入は、第１の時間の後である、第２の時間にわたって中止されることができる。造影剤の第２のボーラス３１０は、その後、第２の時間の後である、第３の時間にわたって血管３００内に注入されることができる。その後、造影剤の注入は、第３の時間の後である、第４の時間にわたって中止されることができる。いくつかの実施形態において、このプロセスは、血管３００内に追加のパルス造影ボーラスを作成するように、繰り返されることができる。例えば、ここに示されるように、造影剤の第３のボーラス３１５は、その後、第４の時間の後である、第５時間にわたって血管３００内に注入されることができる。多くの場合において、各造影剤注入の持続時間（例えば、第１の時間、第３の時間、および第５の時間）は、等しいかまたは実質的に等しくなることができ、造影剤注入間の時間（例えば、第２の時間および第４の時間）は、等しいか実質的に等しくなることができる。
【００３４】
注入器は、様々なパラメータに従って、造影ボーラス３０５、３１０、３１５を血管３００に注入することができる。いくつかの実施形態において、注入器は、特定の周波数で造影ボーラス３０５、３１０、３１５を血管３００に注入することができる。いくつかの実施例において、周波数は、１Ｈｚ（各注入の開始は、最後の１つが開始されてから１秒後に発生する）〜５０Ｈｚであり得る。いくつかの例において、周波数は、５Ｈｚ〜２０Ｈｚであり得る。いくつかの実施形態において、注入器は、デューティサイクルに従って、造影ボーラス３０５、３１０、３１５を血管３００に注入することができる。注入器は、第１の時間の間、造影剤を注入することができ、その後、第２の時間の間に造影剤を注入することはできない。デューティサイクルは、第１の時間と第２の時間の合計と比較した第１の時間の割合にすることができる。いくつかの実施例において、デューティサイクルは、５％（ある注入の開始から次の注入の開始まで、造影剤が５％の時間注入される）〜７５％であり得る。いくつかの実施形態において、デューティサイクルは、１０％〜５０％であり得る。１Ｈｚの周波数および１０％のデューティサイクルの実施例において、注入器は、繰り返しパターンで、１００ミリ秒の間、造影剤を注入することができ、９００ミリ秒の間、造影剤を注入しない。
【００３５】
ある場合において、パルス造影ボーラスは、造影剤および生理食塩水の交互のパケットが血管３００に導入されるように、造影剤の注入と生理食塩水の注入とを交互に行うことによって作成されることができる。例えば、上で記載の注入シーケンスの実施例において、塩分を含む流体（ｓａｌｉｎｅ  ｆｌｕｉｄ）は、塩分を含む流体が造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の血管３００内に存在するように、造影剤注入が中止されたときに、第２の時間にわたって血管３００内に注入されることができる。同様に、上で記載の注入シーケンスの実施例において、塩分を含む流体は、塩分を含む流体が造影剤の第２のボーラス３１０と造影剤の第３のボーラス３１５との間の血管３００内に存在するように、造影剤注入が中止されたときに、第４の時間にわたって血管３００に注入されることができる。
【００３６】
別の場合において、パルス造影ボーラスは、造影剤ボーラスと血液の交互のパケットが血管３００内に作成されるように、造影剤の注入を交互に開始および停止することによって作成されることができる。例えば、上で記載の注入シーケンスの実施例において、流体は、血液が造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の血管３００内に存在するように造影剤注入が中止されるときに、第２の時間にわたって血管３００に導入され得ない。同様に、上で記載の注入シーケンスの実施例において、流体は、血液が造影剤の第２のボーラス３１０と造影剤の第３のボーラス３１５との間の血管３００内に存在するように造影剤注入が中止されるときに、第４の時間にわたって血管３００に導入され得ない。
【００３７】
２つ以上の造影剤ボーラス３０５、３１０、３１５が、既知の注入周波数を使用して作成されているので、画像データは、生成され、および分析されることができる。図３Ａは、第１の画像データ取得時間での血管３００を示している。第１の取得時間に、血管３００の１つ以上の領域を含む画像データは、適切な画像化デバイスによって生成されることができる。例えば、一実施例において、画像データは、血管造影画像データであることができる。特定の実施形態において、血管の１つ以上の領域を表す画像データは、画像データの単一フレームであることができる。例えば、血管３００を表す画像データが、第１の画像データ取得時間とその後の第２の画像データ取得時間の両方で取得されると、各時間に取得される画像データは、血管３００の画像データの単一フレームであることができる。いくつかの場合において、第１の画像データ取得時間は、造影剤の第２のボーラス３１０が血管３００に注入された後であることができる。第２の画像データ取得時間は、いくつかの場合において、造影剤の第３のボーラス３１５が血管３００に注入された後を含む、第１の画像データ取得時間の後であることができる。
【００３８】
血管３００を表す画像データは、血管３００内の２つ以上の造影剤ボーラス３０５、３１０、３１５の位置を確認するように、分析されることができる。いくつかの実施形態において、血管３００を表す画像データは、血管３００内の２つ以上の造影剤ボーラス３０５、３１０、３１５の位置を決定するように、ピークピクセル密度のために分析されることができる。これは、画像データで表される血管３００内の特定の位置が造影剤ボーラスを含むかどうかを決定するために、１つ以上の所定のピークピクセル密度値を使用することを含むことができる。
【００３９】
例えば、図３Ａに示される、第１の画像取得時間での血管３００の第１の領域３１７を表す画像データは、造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の距離３２５を決定するように、分析されることができる。前述のように、いくつかの実施形態において、この分析は、第１の領域３１７における造影剤の第１のボーラス３０５の位置および第１の領域３１７における造影剤の第２のボーラス３１０の位置を決定するように、血管３００の第１の領域３１７を表す画像データのピークピクセル密度を分析することを含むことができる。２つの造影ボーラス３０５、３１０間の距離３２５は、各造影ボーラス３０５、３１０に関連する様々な基準点を使用して測定されることができる。例えば、図３Ａに示される実施例は、造影剤の第１のボーラス３０５の後端部分（例えば、流体の流れ方向に対する上流部分）から造影剤の第２のボーラス３１０の先頭部分（例えば、流体の流れ方向に対する下流部分）まで測定された距離３２５を示す。別の実施例において、各ボーラス３０５、３１０の中心点は、距離３２５を測定するための基準点として使用されることができる。
【００４０】
造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の距離３２５が決定されると、血管３００の第１の領域３１７の流速は、計算されることができる。第１の領域３１７の流速を計算するために、造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の決定された距離３２５は、造影ボーラスが血管３００に注入された、既知の周波数によって乗算されることができる。この計算された流速は、血管３００の第１の領域３１７での血流速度の尺度として使用されることができる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、２つ以上の異なる解剖学的領域の流速を計算することが有用であり得る。一実施例として、血管３００の第２の領域３１８の流速は、血管３００の第１の領域３１７の流速に加えて計算されることができる。図示の実施例に示されるように、第２の領域３１８は、血管３００内の第１の領域３１７の上流にあることができる。他の実施例において、異なる血管および／または他の異なる解剖学的領域の流速は、本明細書に開示される技術を使用して計算されることができる。
【００４２】
第１の領域３１７に関して記載されたものと類似して、図３Ａに示される、第１の画像取得時間での血管３００の第２の領域３１８を表す画像データは、造影剤の第２のボーラス３１０と造影剤の第３のボーラス３１５との間の距離３２０を決定するように、分析されることができる。前述のように、いくつかの実施形態において、この分析は、第２の領域３１８における造影剤の第２のボーラス３１０の位置、および第２の領域３１８における造影剤の第３のボーラス３１５の位置を決定するように、血管３００の第２の領域３１８を表す画像データのピークピクセル密度を分析することを含むことができる。第１の領域３１７の距離３２５のように、２つの造影ボーラス３１０、３１５間の距離３２０は、各造影ボーラス３１０、３１５に関連する様々な基準点を使用して測定されることができる。いくつかの場合において、各ボーラス３０５、３１０、３１５に関連する同じ基準点を使用して距離３２５および距離３２０を測定することが有益であり得る。
【００４３】
造影剤の第２のボーラス３１０と造影剤の第３のボーラス３１５との間の距離３２０が決定されると、血管３００の第２の領域３１８の流速は、計算されることができる。第２の領域３１８の流速を計算するために、造影剤の第２のボーラス３１０と造影剤の第３のボーラス３１５との間の決定された距離３２０は、造影ボーラスが血管３００に注入された、既知の周波数によって乗算されることができる。この計算された流速は、血管３００の第２の領域３１８での血流速度の尺度として使用されることができる。
【００４４】
２つ以上の異なる解剖学的領域の血流速度を計算することは、特定の解剖学的位置での相対的な流れの評価を提供するのに役立つことができる。例えば、ある領域の計算された血流速度は、特定の解剖学的位置で診断的に有意な血流差が存在するかどうかを決定するように、別の領域の計算された血流速度と比較されることができる。例えば、血管３００に関して、第１の領域３１７の計算された血流速度は、第１の領域３１７の計算された血流速度と第２の領域３１８の計算された血流速度との差が所定の流速差の閾値を超えるかどうかを決定するように、第２の領域３１８の計算された血流速度と比較されることができる。いくつかの用途において、所定の流速差閾値を超える、第１の領域３１７の計算された血流速度と第２の領域３１８について計算された血流速度との間の差は、診断的に有用な情報を示すことができる。一実施例として、これは、血管３００が収縮（例えば、狭窄）を含むことを示し得る。
【００４５】
いくつかのさらなる実施形態において、異なる取得時間で取得された画像データを分析することは、流速計算の精度を高めるのに有用であり得る。例えば、造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の距離は、異なる画像データ取得時間で取得された画像データで表される、造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の距離を使用することによって、より正確に決定され得る。同じことは、造影剤の第２のボーラス３１０と造影剤の第３のボーラス３１５との間の距離を決定するために当てはめられることができる。
【００４６】
図３Ｂは、再び血管３００を示しているが、図３Ａに表されている第１の画像データ取得時間の後である、第２の画像データ取得時間である。図３Ｂに見られるように、各ボーラス３０５、３１０、３１５は、第１の画像データ取得時間に、血管３００内のそれぞれの位置から血管３００内で下流に移動している。
【００４７】
一実施例において、第１の領域３１７を表す画像データは、（例えば、図３Ａに示されるように）第１の取得時間に取得された第１の領域３１７を表す画像データの第１のフレーム、および（例えば、図３Ｂに示されるように）第２の取得時間で取得された第１の領域３１７を表す画像データの第２のフレームを含む。この実施例において、図３Ａに示される、第１の画像取得時間での血管３００の第１の領域３１７を表す画像データの第１のフレームは、画像データの第１のフレームにおける造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の距離３２５を決定するように、分析されることができる。加えて、図３Ｂに示される、第２の画像取得時間での血管３００の第１の領域３１７を表す画像データの第２のフレームは、画像データの第１のフレームにおける造影剤の第１のボーラス３０５と造影剤の第２のボーラス３１０との間の距離３３５を決定するように、分析されることができる。距離３２５および距離３３５は、組み合わされることができ、その後、血管３００の第１の領域３１７の流速を計算するように、造影ボーラスが血管３００に注入された既知の周波数によって乗算されることができる。例えば、距離３２５および距離３３５は、距離３２５および距離３３５を平均することによって組み合わされることができる。解剖学的領域の流速を計算することにおける複数の距離測定を使用することは、計算が行われる、より大きなデータセットを提供するのに有用であり得、それによって計算の精度を高めるように作用する。
【００４８】
同様に、特定のさらなる実施形態において、第２の領域３１８を表す画像データは、（例えば、図３Ａに示されるように）第１の取得時間に取得された第２の領域３１８を表す画像データの第１のフレーム、および（例えば、図３Ｂに示されるように）第２の取得時間で取得された第２の領域３１８を表す画像データの第２のフレームを含む。この実施例において、図３Ａに示される、第１の画像取得時間での血管３００の第２の領域３１８を表す画像データの第１のフレームは、画像データの第１のフレームにおける造影剤の第２のボーラス３１０と造影剤の第３のボーラス３１５との間の距離３２０を決定するように、分析されることができる。加えて、図３Ｂに示される、第２の画像取得時間での血管３００の第２の領域３１８を表す画像データの第２のフレームは、画像データの第２のフレームにおける造影剤の第２のボーラス３１０と造影剤の第３のボーラス３１５との間の距離３３０を決定するように、分析されることができる。距離３２０および距離３３０は、組み合わされることができ、その後、血管３００の第１の領域３１７の流速を計算するように、造影ボーラスが血管３００に注入された既知の周波数によって乗算されることができる。上記のように、例えば、距離３２０および距離３３０は、距離３２０および距離３３０を平均することによって組み合わされることができる。
【００４９】
既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって血流速度を決定する実施形態は、正確で低侵襲の測定を提供するのに有用であることができる。例えば、造影剤の比較的短くて、密度の高いパケットを注入することによって、関心領域における自然の血流への影響は、最小限に抑えられることができ、流速は、関心領域に沿った任意の点（例えば、冠状動脈）で推定されることができる。この推定された流速を用いて、冠状動脈樹の全部、または一部の流れマップは、１つ以上の（例えば、単一の）血管造影画像を使用して作成されることができる。冠状動脈用途で使用されるときに、この技術は、冠状動脈側枝の流れを決定するときの仮定に依存する、以前の技術を改善することができる。このようにして、各画像フレームは、完全な心周期中の詳細な流れプロファイルを提供するように、個別に処理されることができる。さらに、いくつかの実施形態において、精度をさらに高めるために、複数の画像フレームは、平均化されることができ、その後、フレーム全体の平均は、流速を導出するように、使用されることができる。
【００５０】
前述のように、図４は、既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって、関心領域における血流速度を決定するための方法４００の実施形態の流れ図を示す。方法４００の様々な実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂを参照して上記で提供された詳細のうちの１つ以上は、方法４００の対応するステップで実施することができる。
【００５１】
方法４００におけるステップ４１０で、パルス造影ボーラスは、既知の周波数で血管内に注入される。パルス造影ボーラスは、第１の時間にわたって、造影剤の第１のボーラスを血管に注入し、第１の時間の後である第２の時間にわたって、造影剤の注入を中止し、第２の時間の後である第３の時間にわたって、造影剤の第２のボーラスを血管に注入することによって、既知の周波数で血管に注入されることができる。
【００５２】
方法４００におけるステップ４２０で、血管の第１の領域を表す画像データは、分析される。血管の第１の領域を表す画像データは、血管内の造影剤の第１のボーラスと造影剤の第２のボーラスとの間の距離を決定するように、分析されることができる。血管の第１の領域を表す画像データの分析は、血管の第１の領域における造影剤の第１のボーラスの位置および血管の第１の領域における造影剤の第２のボーラスの位置を決定するように、血管の第１の領域を表す画像データのピークピクセル密度を分析することを含むことができる。いくつかのさらなる実施形態において、血管の第２の異なる領域を表す画像データはまた、分析されることができる。血管の第２の領域を表す画像データは、血管内の造影剤の第２のボーラスと造影剤の第３のボーラスとの間の距離を決定するように、分析されることができる。
【００５３】
方法４００におけるステップ４３０で、血管の第１の領域の血流速度は、計算される。この血流速度は、造影剤の第１のボーラスと造影剤の第２のボーラスとの間の決定された距離に、既知の造影剤注入周波数を乗算することによって計算されることができる。そして、いくつかのさらなる実施形態において、血管の第２の領域の血流速度はまた、計算される。この血流速度は、造影剤の第２のボーラスと造影剤の第３のボーラスとの間の決定された距離に、既知の造影剤注入周波数を乗算することによって計算されることができる。
【００５４】
非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態はまた、既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって、関心領域における血流速度を決定するために使用されることができる。そのような非一時的なコンピュータ可読格納物品の様々な実施形態において、図３Ａおよび図３Ｂを参照して上記で提供された１つ以上の詳細は、非一時的なコンピュータ可読格納物品に格納されたコンピュータ実行可能命令に実装されることができる。
【００５５】
例えば、そのような一実施形態は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、血管の第１の領域を表す画像データを分析させて、血管内の造影剤の第１のボーラスと造影剤の第２のボーラスとの間の距離を決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含むことができる。例えば、いくつかの場合において、コンピュータ実行可能命令は、１つ以上の造影ボーラスの位置に対応するピークピクセル密度値を決定するように、画像データを処理することができる。この実施形態はまた、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、少なくとも造影剤の第１のボーラスおよび造影剤の第２のボーラスを含む、パルス造影ボーラスが第１の時間にわたって血管に注入されるときに、造影剤の第１のボーラスと造影剤の第２のボーラスとの間の決定された距離に既知の周波数を乗算することによって、血管の第１の領域のための血流速度を計算させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有することができる。図３Ａおよび図３Ｂを参照して上で開示された１つ以上の他の特徴はまた、この特定の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態、または他の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態に組み込まれることができる。
【００５６】
他の実施形態は、造影剤注入流量が関心領域で所定の状態をいつ引き起こしたのかを決定するように、画像データを分析することによって、関心領域の血流量を決定することができる。概して、造影剤注入流量は（例えば、動力付き流体注入器で）設定されることができ、画像データは、設定された造影剤注入流量で取得されることができる。この画像データは、所定の状態が関心領域で存在するかどうかを決定するように、分析されることができる。所定の状態が存在しないと判断された場合、その後、造影剤注入流量は、調整（例えば、増加）されることができ、画像データは、調整された造影剤注入流量で取得されることができる。再び、この画像データは、所定の状態が関心領域に存在するかどうかを決定するように、分析されることができる。所定の状態が存在すると決定されると、調整された造影剤注入流量は、血管内の血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、血流量は、既知の造影剤注入流量と等しい、近似する、所定の量より少ない、または所定の量より多いと決定されることができる。
【００５７】
このようにして、既知の造影剤注入流量は、最終的に血管の流量を導出する手段として用いることができる。いくつかの場合において、血管内の血流量を決定するためのそのような手段は、既知の造影剤注入流量を血管内の血流量に一致させるとみなされ得る。そして、このように、そのような流量測定は、低侵襲で、かつ正確な流量測定を容易にすることができ得る。
【００５８】
図５Ａ〜図７を参照すると、実施形態は、既知の造影剤注入流量が関心領域で所定の状態をいつ引き起こしたのかを決定するように、画像データを分析することによって関心領域での血流量を決定するために示されている。特に、図５Ａ〜図５Ｄは、関心領域を表す概略図であり、１つの例示的なタイプの所定の状態の発生を決定するように、注入された造影剤の流れと関心領域での血流との相対比較を示す、シーケンスを示す。図６は、別の例示的なタイプの所定の状態の発生を決定するように、関連する造影剤注入流量とともに関心領域の画像データピクセル密度値の概略図を示す。また、図７は、造影剤注入流量を使用して関心領域における血流量を決定するための方法の実施形態の流れ図を示す。
【００５９】
図５Ａ〜図５Ｄは、血管から流出する造影剤の存在が、既知の造影剤注入流量から生じる関心領域での１つのタイプの所定の状態として使用される、実施形態を示す。すなわち、図５Ａ〜図５Ｄは、血管から流出する造影剤の存在を決定するように、注入された造影剤の流れと関心領域での血流との相対的な比較を示すシーケンスを示す。図５Ａ〜図５Ｄの例示的な実施形態において、造影剤注入カテーテル５００は、患者の冠状動脈５０６内に配置されたカテーテル出口５０４で、患者の大動脈５０２を通って延在し得る。いくつかの実施形態において、図５Ａ〜図５Ｄに示される構造および技術は、他の解剖学的領域を含む、１つ以上の他の血管内で使用され得る。
【００６０】
図５Ａ〜図５Ｄのシーケンスにおいて、造影剤５０８は、流速が高くなりすぎるまで増加する流量で冠状動脈５０６内に注入され、造影剤５０８を冠状動脈５０６から大動脈５０２内に逆流を引き起こす。各ステップで、造影剤注入流量は、既知であり得、記録され得る。例えば、動力付き流体注入器は、造影剤５０８を注入するように使用されることができ、その結果、造影剤注入流量は、既知の造影剤注入流量で設定されることができ、必要に応じて他の既知の造影剤注入流量に制御可能に調整されることができる。図５Ａにおいて、造影剤注入は、まだ開始されていないので、造影剤注入流量は、ゼロである。図５Ｂにおいて、造影剤注入は、開始され、造影剤５０８は、第１の造影剤注入流量で注入されている。第１の造影剤注入流量は、造影剤５０８の追加の容量が注入され得、冠状動脈５０６内を自由に流れることができることを意味している、血流量よりも少ない。図５Ｃにおいて、造影剤注入流量は、血流量に等しい、第２の造影剤注入流量に増加されている。造影剤５０８の注入された容量全体は、第２の造影剤注入流量で冠状動脈５０６内を自由に流れることができる。造影剤５０８は、冠状動脈５０６内の血液と同じ速度で流れている。図５Ｄにおいて、造影剤注入流量は、第３の造影剤注入流量に増加されている。第３の造影剤注入流量は、血流量よりも大きい。造影剤５１０の限界容量が、流れるための冠状動脈５０６内のどこにも存在しないので、そのような造影剤５１０は、大動脈５０２に逆流しなければならない。
【００６１】
画像データは、各造影剤注入流量で取得され、および分析され得る。各造影剤注入流量で、画像データは、所定の状態が存在するかどうかを決定するように、分析され得る。所定の状態は、冠状動脈５０６から大動脈５０２に逆流する造影剤５１０の存在であり得る。画像データは、各造影剤注入流量で分析され得る。造影剤５１０が冠状動脈５０６から大動脈５０２に逆流するのが見られる、第１のフレームにおいて、対応する造影剤注入流量は、記録され得る。その後、直前の造影剤注入流量が血流量にほぼ等しいと、決定され得る。このようにして、冠状動脈５０６内の血流量は、推定され得る。いくつかの場合において、冠状動脈５０６内の血流量は、造影剤５１０の逆流が検出される、造影剤注入流量の直前の造影剤注入流量に等しいか、またはそれに近似し得る。いくつかの場合において、冠状動脈５０６内の血流量は、造影剤５１０の逆流が検出される、造影剤注入流量と直前の造影剤注入流量との間であり得る。
【００６２】
したがって、図５Ａ〜図５Ｄに示される例示的なシーケンスが示すように、血液の本来の流量は、既知の造影剤注入流量を血液の本来の流量に一致させることによって決定されることができる。動力付き注入器は、造影剤５０８が既知の容量流量特性で送達されることを可能にするので、造影剤注入流量は、取得された対応する画像データで、造影剤注入流量が冠状動脈５０６および／または大動脈５０２内の血流に及ぼす結果として生じる影響を観察するように、動力付き注入器で調整（例えば、順次増加）されることができる。例えば、記載されたように、流れの一致は、画像データが冠状動脈５０６から大動脈５０２に逆流する造影剤の存在を示すまで、造影剤注入流量を漸進的に増加させることによって達成されることができる。これは、血液の本来の流量が、この状態を引き起こしている既知の造影剤注入流量よりも少ないことを示し得る。例えば、本来の血流量は、直前の、より低い造影剤注入流量に等しいか、または近似するものとして決定されることができる。または、本来の血流量は、状態を引き起こしている造影剤注入流量と、直前の、より低い造影剤注入流量との間の別の流量であるとして決定されることができる。
【００６３】
図６は、既知の造影剤注入流量が関心領域における所定の状態をいつ引き起こしたのかを決定するように、画像データを分析することによって、関心領域の血流量を決定するための別の実施形態を示す。特に、図６は、取得された画像データにおける定常状態のピクセル密度の開始に関連する造影剤注入流量を決定するように、関連する造影剤注入流量とともに関心領域の例示的な画像データピクセル密度値の概略図を示す。
【００６４】
図６は、関心領域６００を示している。関心領域６００は、特定の用途に応じて、様々な解剖学的位置のうちの１つ以上であることができ、いくつかの実施例において、患者の心筋または冠状血管領域を含むことができる。例えば、１つの用途において、関心領域６００は、冠状動脈によって与えられる心筋の領域であり得る。造影剤は、例えば、造影剤注入流量を既知の流量で設定し、経時的に調整されることができるように、動力付き流体注入器を使用して、関心領域６００内に注入されることができる。
【００６５】
関心領域６００を表す画像データ６０５は、取得されて、分析されることができる。概して、画像データ６０５は、ある期間にわたって複数の異なる時間で取得されることができ、この画像データ６０５は、造影剤注入流量がその同じ期間にわたって漸進的に変化される（例えば、増加される）ので、分析されることができる。より具体的には、この例示的な実施形態において、画像データ６０５は、画像データ６０５内の定常状態のピクセル密度が、いつ到達したかを決定するように、ある期間にわたって分析されることができる。その後、画像データ６０５における定常状態のピクセル密度の開始に関連する造影剤注入流量は、関心領域６００での血流量を決定するように、使用されることができる。いくつかのそのような場合において、これは、既知の造影剤注入流量を、画像データ６０５における定常状態のピクセル密度の開始に一致させる結果となり得る。
【００６６】
図６は、関心領域６００を表す画像データ６０５の造影剤注入流量対ピクセル密度を示す、プロット６１０を示している。前述のように、この実施形態において、画像データ６０５の平均ピクセル密度は、造影剤注入流量がこの同じ時間にわたって漸進的に変化されるので、時間とともに分析される。例えば、多くの場合において、画像データ６０５は、各造影剤注入流量に対して少なくとも１回を含む、多数回で取得されることができる。画像データ６０５が定常状態のピクセル密度を含むときに、関連する造影剤注入流量は、関心領域６００の血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、図６に示される実施例において、造影剤注入流量６１５は、その造影剤注入流量が関心領域６００に造影剤を注入するために使用されたときに取得された画像データ６０５の定常状態のピクセル密度の開始と関連することができる。その後、この造影剤注入流量６１５は、関心領域６００での血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、関心領域６００での血流量を決定するように、造影剤注入流量６１５を使用することは、血流量が、造影剤注入流量６１５と等しいか、または実質的に等しいことを決定すること、血流量が、造影剤注入流量６１５よりも小さいか、または大きいプリセット値であると決定すること、血流量が、造影剤注入流量６１５よりも小さいか、またはより大きい、以前に使用された造影剤注入流量に等しい（または実質的に等しい）ことを決定すること、を含むことができる。
【００６７】
画像データ６０５における定常状態のピクセル密度の発生は、多数の適切な方法のうちの任意の１つ以上において決定されることができる。例えば、特定の造影剤注入流量で取られた画像データ６０５の各セット、またはフレームは、ピクセル密度値のために分析されることができる。この分析は、例えば、画像データ６０５の各セットに対して１つのピクセル密度値を提供するように、画像データ６０５の各セットの多数の個々のセグメントを平均することを含むことができる。その後、特定の造影剤注入流量で取られた画像データ６０５の各セットのピクセル密度値は、比較されることができる。定常状態のピクセル密度の開始は、それぞれの異なる造影剤注入流量に関連する画像データ６０５の２つ以上のセットのピクセル密度値が、所定のピクセル密度閾値を超えるときに、発生するとみなされ得る。例えば、定常状態のピクセル密度は、それぞれの異なる造影剤注入流量に関連する画像データ６０５の２つ以上（例えば、３つ、４つ、５つなど）のセットのピクセル密度値が、互いに１％、２％、３％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、または５０％以内であるときに、発生するとみなされ得る。したがって、定常状態のピクセル密度の発生は、画像データ６０５の２つ以上のセットのピクセル密度値が等しいときに、発生するとみなされことができるが、定常状態のピクセル密度の発生はまた、画像データ６０５の２つ以上のセットのピクセル密度値が等しくなく、代わりに互いの所定の範囲内にあるときに、発生するとみなされることもできる。第２の造影剤注入流量に関連するピクセル密度値が、所定の定常状態閾値を超えることによって、第１の造影剤注入流量に関連するピクセル密度値と異なり、第３の造影剤注入流量に関連するピクセル密度値が、所定の定常状態閾値よりも小さいことによって、第２の造影剤注入流量に関連するピクセル密度値と異なるときに、定常状態のピクセル密度の開始は、第２の造影剤注入流量で発生されたと判断され得る。いくつかの場合において、そのような決定は、１つ以上の後続のピクセル密度差値が、所定の定常状態閾値を下回ることによって確認され得る。
【００６８】
プロット６１０は、関心領域６００における関連する造影剤注入流量とともに関心領域６００の画像データピクセル密度値を使用して、関心領域６００の血流量を決定する１つの特定の実施例の説明において、参照されることができる。造影剤は、第１の造影剤注入流量６２０で関心領域６００に注入されることができる。関心領域６００を表す第１の画像データ６０５は、造影剤が第１の造影剤注入流量６２０で注入されているときに、第１の取得時間で取得されることができる。第１の取得時間で取得された第１の画像データ６０５は、第１の画像データ６０５に関連する第１のピクセル密度値６２１を決定するように、分析されることができる。その後、この第１のピクセル密度値６２１は、定常状態のピクセル密度が発生したかどうかを決定するように、使用されることができる。この実施例において、プロット６１０に示されているように、定常状態のピクセル密度は、第１の造影剤注入流量６２０では発生していない。
【００６９】
その後、造影剤は、第２の造影剤注入流量６２５で関心領域６００内に注入されることができる。この実施例において、第２の造影剤注入流量６２５は、第１の造影剤注入流量６２０よりも大きい。関心領域６００を表す第２の画像データ６０５は、造影剤が第２の造影剤注入流量６２５で注入されているときに、第２の取得時間で取得されることができる。第２の取得時間で取得された第２の画像データ６０５は、第２の画像データ６０５に関連する第２のピクセル密度値６２６を決定するように、分析されることができる。その後、この第２のピクセル密度値６２６は、定常状態のピクセル密度が発生したかどうかを決定するように、使用しされることができる。この実施例において、プロット６１０に示されるように、第２のピクセル密度値６２６と第１のピクセル密度値６２１との間の差が、所定の定常状態閾値を超えているので、定常状態のピクセル密度は、発生されたと決定されることができない。
【００７０】
その後、造影剤は、第３の造影剤注入流量６１５で関心領域６００内に注入されることができる。この実施例において、第３の造影剤注入流量６１５は、第２の造影剤注入流量６２５よりも大きい。関心領域６００を表す第３の画像データ６０５は、造影剤が第３の造影剤注入流量６１５で注入されているときに、第３の取得時間で取得されることができる。第３の取得時間で取得された第３の画像データ６０５は、第３の画像データ６０５に関連する第３のピクセル密度値６１６を決定するように、分析されることができる。その後、この第３のピクセル密度値６１６は、定常状態のピクセル密度が発生したかどうかを決定するように、使用されることができる。この実施例において、プロット６１０に示されるように、第３のピクセル密度値６１６と第２のピクセル密度値６２６との間の差が、依然として所定の定常状態閾値を超えているので、定常状態のピクセル密度は、発生されたと決定されることができない。
【００７１】
その後、造影剤は、第４の造影剤注入流量６３０で関心領域６００内に注入されることができる。この実施例において、第４の造影剤注入流量６３０は、第３の造影剤注入流量６１５よりも大きい。関心領域６００を表す第４の画像データ６０５は、造影剤が第４の造影剤注入流量６３０で注入されているときに、第４の取得時間で取得されることができる。第４の取得時間で取得された第４の画像データ６０５は、第４の画像データ６０５に関連する第４のピクセル密度値６３１を決定するように、分析されることができる。その後、この第４のピクセル密度値６３１は、定常状態のピクセル密度が発生したかどうかを決定するように、使用されることができる。この実施例において、プロット６１０に示されるように、定常状態のピクセル密度は、発生されたと判断されることができる。第４のピクセル密度値６３１と第３のピクセル密度値６１６との間の差は、所定の定常状態閾値を下回っている。所定の定常状態閾値は、第２の造影剤注入流量６２５と第３の造影剤注入流量６１５との間で交差された。
【００７２】
したがって、この実施形態によれば、第３の造影剤注入流量６１５は、定常状態のピクセル密度の開始に関連しているので、第３の造影剤注入流量６１５は、関心領域６００の血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、定常状態のピクセル密度が、第４の画像データ内に存在し、第３の画像データが、定常状態のピクセル密度の開始を表すと決定すると、関心領域６００での血流量は、第３の造影剤注入流量６１５に近似するように、決定されることができる。この特定の実施例が示すように、いくつかの場合において、定常状態のピクセル密度の開始が発生する、造影剤注入流量は、より大きな造影剤注入流量を参照して決定される必要があり得、これにより、定常状態のピクセル密度が、以前の、より低い造影剤の注入流量に関連するピクセル密度値との相対的な比較によって、確認可能であることを可能にする。
【００７３】
図６を参照して記載された血流測定の実施形態を使用して、血流の本来の流量は、例えば、動力付き流体注入器で設定された、１つ以上の造影剤注入流量を、関心領域での血流の本来の流量に、一致させることによって測定されることができる。動力付き注入器は、造影剤が既知の容量流量特性で送達されることを可能にするので、造影剤注入流量は、関心領域を表す、取得された画像データにおいて観察するように、動力付き流体注入器で変調（例えば、順次増加）されることができ、結果として生じる造影剤注入流量は、取得された画像データのピクセル密度に影響を与える。特定の用途において、実際のワークフローは、冠状動脈から与えられた心筋などの、関心領域を選択すること、造影剤注入流量増分シーケンスを開始すること、およびシネを記録することを含むことができる。その後、異なる造影剤注入流量のそれぞれで取得された画像データは、定常状態のピクセル密度がいつ発生したかを決定するように、処理されることができる。その後、ピクセル密度が最初に定常状態のピクセル密度に到達する、造影剤注入流量は、冠状動脈内の血流量の測定値を決定するように、使用されることができる。
【００７４】
前述のように、図７は、１つ以上の造影剤注入流量を使用して、関心領域における血流量を決定するための方法７００の実施形態の流れ図を示している。
【００７５】
ステップ７１０で、造影剤は、第１の造影剤注入流量で、血管などの関心領域内に注入される。造影剤は、造影剤注入流量が既知の造影剤注入流量値に従って設定され、および調整されることを可能にする、動力付き流体注入器を使用して血管内に注入されることができる。１つの特定の場合において、図５Ａ〜図５Ｄに示される実施例に関して記載されるように、造影剤は、大動脈から冠状動脈内に注入され得る。
【００７６】
ステップ７２０で、第１の造影剤注入流量が第１の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するように、第１の取得時間に取得された、血管などの関心領域を表す第１の画像データは、分析される。１つの場合において、所定の状態は、例えば、図５Ａ〜図５Ｄに示される実施例を参照して記載されるように、冠状動脈から大動脈に逆流する造影剤の存在であることができる。別の場合において、所定の状態は、例えば、図６に示される実施例を参照して記載されるような定常状態のピクセル密度の開始であることができる。この場合において、第１の画像データは、異なる造影剤注入流量で取得された画像データに対応する他のピクセル密度値との相対比較のための第１のピクセル密度値を決定するように、分析されることができる。
【００７７】
ステップ７３０で、造影剤は、第１の造影剤注入流量とは異なる（例えば、より大きい）、第２の造影剤注入流量で、血管などの、関心領域内に注入される。
【００７８】
ステップ７４０で、第２の造影剤注入流量が第２の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するように、第２の取得時間で取得された血管などの、関心領域を表す第２の画像データは、分析される。所定の状態が冠状動脈から大動脈に逆流する造影剤の存在である場合において、第２の画像データは、大動脈内に逆流する造影剤の第１の発生を示すように、分析されることができる。所定の状態が定常状態のピクセル密度の開始である場合において、第２の画像データは、異なる造影剤注入流量で取得された画像データに対応する、第１のピクセル密度値を含む、他のピクセル密度値との相対比較のための第２のピクセル密度値を決定するように、分析されることができる。この場合において、第２のピクセル密度値は、第１のピクセル密度値とは異なり得る。また、この場合において、定常状態のピクセル密度の開始は、第２のピクセル密度値が定常状態のピクセル密度に等しいときに、第２の画像データ内に存在するように決定され得る。例えば、これは、第２のピクセル密度値が、異なる造影剤注入流量が使用されたときに、取得された画像データに対応する１つ以上の他のピクセル密度値の所定の範囲内にあるときに、決定されることができる。この定常状態のピクセル密度は、第１のピクセル密度値が第２のピクセル密度値の所定の範囲内にないように、第１のピクセル密度値よりも大きくなり得る。
【００７９】
ステップ７５０で、所定の状態が第２の画像データ内に存在することを決定すると、第２の造影剤注入流量は、血管などの、関心領域における血流量を決定するように、使用され得る。
【００８０】
所定の状態が冠状動脈から大動脈に逆流する造影剤の存在である場合において、第２の造影剤注入流量は、関心領域内の血流量を決定するように、様々な方法で使用されることができる。一実施例として、第２の造影剤注入流量は、血管内の血流量が第２の造影剤注入流量よりも少ないことを決定することによって、関心領域内の血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、これは、関心領域の血流量が第１の造影剤注入流量に近似するか、または第１の造影剤注入流量の所定量内にあるかを決定することを含むことができる。代わりに、これは、関心領域内の血流量が第２の造影剤注入流量よりも少なく、第１の造影剤注入流量よりも大きい、例えば、それが第１および第２の造影剤注入流量の平均または他の組み合わせであると決定することを含むことができる。
【００８１】
所定の状態が定常状態のピクセル密度の開始である場合において、第２の造影剤注入流量はまた、関心領域内の血流量を決定するように、様々な方法である、使用されることができる。一実施例として、第２の造影剤注入流量は、血管内の血流量が第２の造影剤注入流量に近似することを決定することによって、関心領域内の血流量を決定するように、使用されることができる。別の実施例として、第２の造影剤注入流量は、血管内の血流量が第２の造影剤注入流量よりも大きいが、第２の造影剤注入流量よりも大きい第３の造影剤注入流量よりも小さいことを決定することによって、関心領域内の血流量を決定するように、使用されることができる。
【００８２】
非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態はまた、１つ以上の造影剤注入流量を使用して、関心領域における血流量を決定するために使用されることができる。そのような非一時的なコンピュータ可読格納物品の様々な実施形態において、図５Ａ〜図７を参照して上記で提供された１つ以上の詳細は、非一時的なコンピュータ可読格納物品に格納されたコンピュータ実行可能命令に実装されることができる。
【００８３】
例えば、そのような一実施形態は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、第１の取得時間に取得された第１の関心領域を表す第１の画像データを分析させて、造影剤が血管に注入されたときに、第１の造影剤注入流量が第１の画像データ内に所定の状態を存在させるかどうかを決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含むことができる。少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、第２取得時間に取得された第１の関心領域を表す第２の画像データを分析させて、造影剤が血管に注入され、第１の造影剤注入流量よりも大きいときに、第２の造影剤注入流量が第２の画像データ内に所定の状態を存在させるかどうかを決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。そして、この物品の実施形態はまた、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、所定の状態が第２の画像データ内に存在すると決定したら、血管内の血流量を決定するように第２の造影剤注入流量を使用させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。図５Ａ〜図７を参照して上で開示された１つ以上の他の特徴はまた、この特定の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態、または他の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態に組み込まれることができる。例えば、冠状動脈から大動脈に逆流する造影剤の存在、または定常状態のピクセル密度の開始である、所定の状態に関して開示される特徴は、含まれることができる。
【００８４】
図８は、心周期に同期された、１つ以上の造影剤注入に関連する画像データを分析することによって、関心領域における血流測定値を決定するための方法８００の実施形態の流れ図を示す。例えば、方法８００は、心周期の特定の段階の間に実行される、１つ以上の造影剤注入に関連する画像データを分析することによって、関心領域における血流測定値を決定することができる。
【００８５】
ステップ８１０で、血管への造影剤の第１の注入は、心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間で実行される。一実施例として、血管への造影剤の１回目の注入は、心周期の収縮期の間に実行されることができる。別の実施例において、血管への造影剤の第１の注入は、心周期の拡張期の間に実行されることができる。
【００８６】
ステップ８２０で、造影剤の第１の注入は、特定の時点で中止する（例えば、心周期の収縮期および拡張期の他方の開始前（図９Ａ）、心周期の１つ以上の後続の期の後（図９Ｂ）など）。血管への造影剤の第１の注入がステップ８１０で心周期の収縮期中に行われる実施例において、ステップ８２０は、心周期の拡張期の開始前に造影剤の第１の注入を中止することを含むことができる。この実施例において、それは、心周期の拡張期全体にわたって造影剤が注入されない場合、および心周期の拡張期全体にわたって流体が注入されない場合でさえあることができる。代わりに、そうなることもあるが、血管への造影剤の第１の注入が、収縮期に実行され、拡張期の開始前に中止されたときに、方法８００は、第１の注射を中止した後、心周期の拡張期中に、血管への造影剤の第２の注射を実行する別のステップを含むことができる。
【００８７】
ステップ８３０で、ステップ８２０で第１の注入を中止した後、血管の第１の領域の血流測定値は、第１の領域で造影剤を表す画像データに基づいて計算される。例えば、第１の注入を中止した後、血管の領域の血流測定値を計算することは、血管の領域の本来の血流での血管の血流測定値を計算することを含むことができる。本来の血流は、いくつかの場合において、血管で流体注入が実行されていないときに、血管内に存在する、血流であるとみなされることができる。したがって、ステップ８３０で計算された本来の血流は、血管での流れを人為的に増加させるように作用する、血管での流体注入によって引き起こされる、強制的な流れバイアスなしで計算された血流測定値であることができる。以下でさらに詳細に記載するように、本明細書で提供される実施例は、本来の血流計算を提供するように、行うことができる。
【００８８】
一実施例において、ステップ８３０で、第１の注入が収縮期中に実行され、拡張期の開始前に中止される場合、血流測定値を計算するように使用される画像データは、第１の注入を中止した後、および拡張期中に取得された画像データであることができる。そのような実施例において、方法８００は、拡張期に対応する血管の領域の血流測定値を計算するように、収縮期同期造影剤注入を使用することができる。この実施例において、画像データは、拡張期中に取得された複数の画像フレームを含み得る。その後、この画像データに基づいて血管の領域の血流測定値を計算するように、収縮期に注入された造影剤が拡張期中に血管内で既知の長さを移動するのにかかる画像フレームの数をカウントする、フレームカウントプロセスが、実装されることができる。例えば、多数の画像フレームは、造影剤が血管の領域内の第１の所定の位置から血管の領域内の第２の所定の位置までの距離を移動する、複数の画像フレーム内で、測定される（例えば、カウントされる）ことができる。測定された画像フレームの数に対応する時間は、決定されることができ、血管の領域の血流速度は、距離を決定された時間で除算することによって計算されることができる。用途に応じて、画像フレームの測定数に対応する時間は、造影剤が距離を移動する、各画像フレームに対応する既知の時間間隔に、画像フレームの測定数を乗算することによって決定されることができる。各画像フレームに対応する既知の時間間隔は、画像データを取得するように使用される画像化デバイスに応じて変えることができる。
【００８９】
したがって、この実施例において、造影剤は、１つ以上の造影ボーラスが、心周期の収縮期の比較的低流量の段階中に、血管の近位領域に事前に装填されるように、心周期の収縮期に注入されることができる。これは、例えば、造影剤注入が拡張期中に行われないように、収縮期内で開始および終了するように、同期された造影剤注入を使用して、行われることができる。造影剤が事前に装填され、収縮期が終了すると、注入は、停止されることができ、その後、この時点で、拡張期中に増加した血流は、本来の血流で血管（例えば、冠状動脈）を通して造影ボーラスを運ぶことができる。上記のように、拡張期の造影ボーラスの流れは、血管の血流速度を測定するように、血管造影画像データのフレームカウント分析で使用されることができる。特に、収縮期と同期した造影剤注入は、高圧での非同期造影剤注入で発生する可能性があるように、本来の血流に強制的な流れバイアスを与えることを回避できるので、血流速度を測定するときに行うように、より正確なフレームカウント分析を可能にし得る。
【００９０】
拡張期に対応する計算された血流測定値は、多数の様々な診断指標を決定するように使用されることができる。例えば、拡張期に対応する計算された血流測定値は、血管の収縮の重症度を含む、血管の流れに関連する診断目的に有用な圧力比をモデル化するように、使用されることができる。そのような一用途において、拡張期に対応する計算された血流測定値は、瞬時血流予備量比（「ｉＦＲ」）を決定するように、使用されることができる。そのような別の用途において、拡張期に対応する計算された血流測定値は、拡張期血圧比（「ｄＰＲ」）を決定するように、使用されることができる。
【００９１】
別の実施例において、造影剤注入は、拡張期および収縮期のそれぞれの間の離散的な流れ分析を可能にするように、拡張期および収縮期の両方と同期されることができる。血管への造影剤の第１の注入が収縮期中に実行され、拡張期の開始前に中止されるときに、方法８００は、第１の注入を中止した後で、心周期の拡張期の間に、血管への造影剤の第２の注入を実行する別のステップを含むことができる。血管への造影剤のこの第２の注入は、心周期の次の収縮期の開始前に中止されることができる。そして、第２の注入を中止した後に、血管の領域の血流測定値は、血管の領域で造影剤を表す画像データに基づいて計算されることができる。
【００９２】
特に、そのような実施例において、前述のように、血管の領域での血流測定値は、拡張期および収縮期の各々について計算されることができる。各々の期の流速を計算するように使用される画像データは、複数の画像フレームを含むことができ、複数の画像フレームは、収縮期中に取得された画像フレームの第１のセット、および拡張期中に取得された画像フレームの第２のセットを含むことができる。その後、血管の領域の血流速度は、収縮期中に取得された画像フレームの第１のセットに基づいて、血管の領域の第１の血流速度を計算すること、および拡張期中に取得された画像フレームの第２のセットに基づいて、血管の領域の第２の血流速度を計算することによって、この画像データに基づいて、計算されることができる。
【００９３】
したがって、図８の実施形態を参照して提供される実施例において、造影剤注入は、拡張期および収縮期のうちの１つまたはそれぞれの間の流れの離散分析を可能にするように、心周期の拡張期および収縮期のうちの１つまたはそれぞれと同期されることができる。すなわち、これらの実施例において、造影剤注入は、収縮期内で開始および終了するように、および／または拡張期内で開始および終了するように同期されることができる。流動特性は、拡張期および収縮期において著しく変わり得るため、造影剤注入が、拡張期から収縮期に、またはその逆に及ばないように、１つ以上の造影剤注入を同期させることは、拡張期または収縮期のうちの一方の状態に制限された注入造影剤を使用して流れ分析を可能にすることができる。これは、これら２つの期の１つまたはそれぞれに個別化された、より正確な流量推定を可能にし得、これにより、経験的な流量モデルは、冠状動脈の狭窄を特徴付けるように使用されて、改善され得る。
【００９４】
非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態はまた、心周期の収縮期または拡張期の一方または両方と同期する、１つ以上の造影剤注入に関連する画像データを分析することによって、関心領域における血流測定値を決定するために使用されることができる。そのような非一時的なコンピュータ可読格納物品の様々な実施形態において、図８を参照して上記で提供された１つ以上の詳細は、非一時的なコンピュータ可読格納物品に格納されたコンピュータ実行可能命令に実装されることができる。
【００９５】
例えば、そのような一実施形態は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、第１の領域で注入された造影剤を表す画像データに基づいて、血管の第１の領域ための血流測定値を計算させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含むことができる。この物品の実施形態において、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令は、少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサに、心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間で血管に注入され、特定の時点で中止された、造影剤を表す画像データ上の血流測定計算に基づかせる（例えば、心周期の収縮期および拡張期の他方の開始前（図９Ａ）、心周期の１つ以上の後続段階の後（図９Ｂ）など）。図８を参照して上で開示された１つ以上の他の特徴はまた、この特定の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態、または他の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態に組み込まれることができる。例えば、心周期の拡張期および収縮期のうちの１つまたはそれぞれと同期した造影剤注入に対応する画像データ、ならびに拡張期および収縮期のうちの１つまたはそれぞれの間の流れの離散分析に関して開示された特徴は、含まれることができる。
【００９６】
本明細書で使用される「非一時的」という用語は、データストレージの永続性（例えば、ＲＡＭ対ＲＯＭ）の制限とは対照的に、媒体自体の制限（例えば、有形、信号ではない）であることを理解されたい。
【００９７】
ある特定の開示された実施形態を参照して様々な実施例が記載されてきた。実施形態は、限定ではなく図示する目的で提示されている。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、適合、および修正を行うことができることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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