(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体における介入血行動態測定において医師を支援する支援装置であって、
被検体の血管ジオメトリの血管モデルを取得するモデル取得ユニットと、
予め決められたメトリックに従って、前記血管モデルに基づいて血行動態測定のための位置の組を決定する位置決定ユニットであって、前記血行動態測定のための位置の各々は、血行動態パラメータが測定されるべき場所を示す、位置決定ユニットと、
医師に、前記決定された位置の組を出力する出力ユニットと、
を有する支援装置。
【請求項２】
前記位置決定ユニットは、数値流体力学の集中型パラメータモデルを使用して複数のシミュレーションを提供するように構成され、前記メトリックは、位置の組を含むソリューションの安定性を含む、請求項１に記載の支援装置。
【請求項３】
前記位置決定ユニットは、前記血管モデルの複数の位置においてシミュレートされる圧力バリエーション及び／又はフローバリエーションを提供することによって、ソリューションの安定性を得るように構成される、請求項２に記載の支援装置。
【請求項４】
前記位置決定ユニットは、前記被検体の血管内の狭窄の位置及び／又は程度に関する情報を考慮するように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項５】
前記予め決められたメトリックは、前記位置の組に含まれる複数の位置を含む、請求項１に記載の支援装置。
【請求項６】
前記位置決定ユニットは更に、前記決定された位置のうち少なくとも１つの位置に関する時間情報を決定し、前記時間情報は、予め決められた基準に対する測定時間を示す、請求項１に記載の支援装置。
【請求項７】
前記予め決められた基準は、前記被検体の心位相である、請求項６に記載の支援装置。
【請求項８】
前記モデル取得ユニットは、前記被検体の前記血管ジオメトリの、３次元の画像データ及び／又は複数の２次元の画像データを受け取り、前記画像データに基づいて前記血管モデルを生成する、請求項１に記載の支援装置。
【請求項９】
前記モデル取得ユニットは、前記被検体の前記血管ジオメトリの介入前データセットを受け取り、前記血管モデルを生成するために前記介入前データセットをセグメント化する、請求項８に記載の支援装置。
【請求項１０】
前記血管モデルは、ルーメン及び中心線のモデルである、請求項１に記載の支援装置。
【請求項１１】
前記出力ユニットは、１又は複数の侵襲性の血管造影像と前記血管モデルを位置合わせし、介入中、投影上へのオーバレイにおいて前記決定された位置の組の表示を与える、請求項１に記載の支援装置。
【請求項１２】
被検体の介入血行動態測定において医師を支援する支援システムであって、
請求項１に記載の支援装置と、
被検体の血管ジオメトリの画像データを記憶するデータ記憶装置及び前記決定された位置の組を医師に表示する表示装置の少なくとも一方と、
を有する支援システム。
【請求項１３】
被検体の介入血行動態測定において医師を支援する支援方法であって、
被検体の血管ジオメトリの血管モデルを取得するモデル取得ステップと、
予め決められたメトリックに従って前記血管モデルに基づいて血行動態測定のための位置の組を決定する位置決定ステップであって、前記血行動態測定のための位置の各々は、血行動態パラメータが測定されるべき場所を示す、ステップと、
医師に、前記決定された位置の組を出力する出力ステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
被検体の介入血行動態測定において医師を支援するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが請求項１に記載の支援装置において実行される際、前記支援装置に、請求項１３に記載の方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の介入血行動態測定（具体的には血流予備量比測定）において医師等の医療従事者を支援する支援装置、及び対応するソフトウェア製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
侵襲性のカテーテルベースの圧力測定は、最近、（例えば冠動脈の）機能狭窄評価のために特に関心が高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような測定は、分岐解析ごとの心筋抵抗及びフローのような付加のパラメータを供給するために、３Ｄ血管モデル及び数値流体力学計算と組み合わせられることができる。
【０００４】
一般ガイドライン及び個人の経験は別として、このような侵襲性の測定において医師にはわずかな支援しか与えられず、従って、全体のプロシージャの結果は、特に信頼性、完全性及び有意性を関して、患者ごとに及び医師ごとに異なることがある。
【０００５】
本発明の目的は、特に機能狭窄評価のための侵襲性のカテーテルベースの圧力測定に関して、例えば介入血流予備量比測定の測定結果の信頼性、完全性及び有意性の改善を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の見地において、被検体の介入血行動態測定において医師を支援する支援装置であって、被検体の血管ジオメトリの血管モデルを取得するように構成されるモデル取得ユニットと、予め決められたメトリックに従って血管モデルに基づいて血行動態測定のための位置の組を決定する位置決定ユニットと、位置の決定された組を、医師に対し出力する出力ユニットと、を有する支援装置が提示される。本発明の第２の見地において、被検体の介入血行動態測定において医師を支援する支援システムであって、請求項１に記載の支援装置と、被検体の血管ジオメトリの画像データを記憶するデータ記憶装置及び位置の決定された組を医師に表示する表示装置のうち少なくとも１つと、を有する支援システムが提示される。
【０００７】
本発明の第３の見地において、被検体の介入血行動態測定において医師を支援する支援方法であって、被検体の血管ジオメトリの血管モデルを取得するモデル取得ステップと、予め決められたメトリックに従って血管モデルに基づいて血行動態測定のための位置の組を決定する位置決定ステップと、位置の決定された組を、医師に対し出力する出力ステップと、を含む支援方法が提示される。
【０００８】
本発明は、特に血流予備量比（ＦＦＲ）測定に関する技法を提供する。ＦＦＲ圧力測定は、例えば冠動脈血管ジオメトリの血管造影ベースの評価と組み合わせられる。高度な数値流体力学モデルが、介入圧力値及び介入前に生成される脈管モデルに基づいて、フロー及び心筋抵抗データを付加するために用いられることができる。これらのデータが介入前に利用可能である場合、圧力測定のためのほぼ最適位置のロケーションが予め計算されることができるとともに、例えばＸ線投影への血管ツリーのオーバレイによって、介入中、介入心臓医のためにアドバイスが与えられることができる。
【０００９】
例えばＣＴを使用して介入前冠動脈血管造影を行った患者の場合、血管ツリーは介入前にセグメント化されることができ、セグメント化された血管ツリーは、介入中、投影にオーバレイされることができる（ＣＴオーバレイ機能）ことが発明者によって見出された。介入中に利用できるセグメント化された血管ツリーによって、分岐圧力測定が、冠動脈ツリーの最も安定した及び完全な機能的特徴を得るためにどの位置で実施されるべきであるかについて、介入心臓医へのアドバイスが与えられることができる。これは、狭窄又は分岐血管に近い及び遠いさまざまな異なる分岐の測定を含むことができる。
【００１０】
好適な実施形態において、位置決定ユニットは、数値流体力学の集中型パラメータモデル（lumped parameter model）を使用して複数のシミュレーションを提供するように構成され、メトリックは、位置の組を含むソリューションの安定性を含む。
【００１１】
集中型パラメータモデルは、シミュレーションの条件を変更することについて便利なアプローチを与える。ソリューションの安定性は、例えば、血管ツリーのそれぞれ異なる位置の圧力値を変化させること、及びソリューションの全体のバリエーションを解析することによりソリューションの安定性をテストすることによって、テストされる。
【００１２】
モデル境界条件、及び血管モデルを得る際に提供されるセグメント化の正確さが、考慮されることができる。使用されることができる他のパラメータは、出口における異なる血管半径をもたらすセグメント長、又は含まれる分岐の数を含む。
【００１３】
上述の好適な実施形態の変更において、位置決定ユニットは、血管モデルの複数の位置にシミュレートされた圧力バリエーション及び／又はフローバリエーションを提供することによって、ソリューションの安定性を得るように構成される。
【００１４】
好適な実施形態において、位置決定ユニットは、被検体の血管の狭窄の位置及び／又は程度に関する情報を考慮するように構成される。
【００１５】
好適には、被検体の狭窄に関するすでに利用可能な情報が、最適化のために取得される。
【００１６】
好適な実施形態において、予め決められたメトリックは、位置の組に含まれる多くの位置を含む。
【００１７】
血管ツリーの完全な特徴づけのために必要とされる測定の数は、プロシージャの持続時間に影響を与え、こうして、冗長性及び同様のものを回避することによって測定ポイントの数を低減することが有利である。血管の特定の詳細に依存して、付加の測定ポイントが有利でありえ、なぜなら、そのような情報は、他の位置よりも高い正確さを有するフロー情報を得るために使用されることができるからである。言い換えると、付加の測定ポイントは、グローバルな血管データの改善された情報収集を可能にすることができる。
【００１８】
好適な実施形態において、位置決定ユニットは更に、決定された位置のうち少なくとも１つについて時間情報を決定するように構成され、かかる時間情報は、予め決められた基準に対する測定時間を示す。この好適な実施形態の変更例において、予め決められた基準は、被検体の心位相である。
【００１９】
単に空間的な測定アドバイスに加えて、（例えば２Ｄ投影に対する３Ｄモデルの相関付けによって、又は、ＥＣＧによって、）例えば心位相に対し投影シーケンスを解析することによって、時間的なアドバイスが与えられることもできる。
【００２０】
好適な実施形態において、モデル取得ユニットは、被検体の血管ジオメトリの３次元画像データ及び／又は複数の２次元画像データを受け取り、画像データに基づいて血管モデルを生成するように構成される。
【００２１】
モデル取得ユニットによって血管モデルを生成することに替わって、モデル取得ユニットは更に、外部から、例えば被検体／患者の以前に得られた情報を含むデータベースから、このようなモデルを提供されることができる。
【００２２】
上述の好適な実施形態の変更例において、モデル取得ユニットは、被検体の血管ジオメトリの介入前データセットを受け取り、血管モデルを生成するためにデータセットをセグメント化するように構成される。
【００２３】
データセットの可能性のあるソースは、コンピュータトモグラフィでありえ、コンピュータトモグラフィは、広く普及しており、特に侵襲性のＦＦＲ測定の準備において多く用いられるイメージングアプローチである。他のデータソースは、血管内超音波（ＩＶＵＳ）、光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を含みうる。データセットは、このような方法の組み合わせによって得られることもできる。
【００２４】
好適な実施形態において、血管モデルは、ルーメン及び中心線モデル、四面体として冠動脈ルーメンボリュームを表現する四面体モデル、及びボクセル化されたモデルのうちの１つである。これらから、ルーメン及び中心線モデル、又は四面体のモデルは、シミュレーションプロシージャにおいて便宜上好まれる。
【００２５】
フル３Ｄモデル、血管セクション（例えば健康な血管セクション）の選択されたサブセット用の集中型モデルと狭窄したセクション用のフル３Ｄモデルの組み合わせ、及び／又は及び狭窄モデルに関する特定の狭窄モデル及び健康部分の１Ｄ波動伝播モデル（例えばスペクトル成分）を使用することが可能である。
【００２６】
好適な実施形態において、出力ユニットは、１又は複数の侵襲性の血管造影像と血管モデルを位置合わせし、介入の間、投影上のオーバレイに決定された位置の組の表示を提供するように構成される。
【００２７】
測定の最適化のために決定された位置情報（及び可能性として付加の時間情報）を表示するための有利なアプローチは、情報のオーバレイを含み、従って、医師は、プロシージャの間、便利なやり方で情報を観察し利用することができる。
【００２８】
本発明の他の見地において、被検体に対する介入血行動態測定において医師を支援するためのコンピュータプログラムであって、ソフトウェア製品が支援装置上でランされるとき、本発明による支援装置に本発明による方法のステップを実施させるためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが提示される。
【００２９】
請求項１に記載の支援装置、請求項１２に記載の支援システム、請求項１３に記載の支援方法、及び請求項１４に記載のコンピュータプログラムは、特に従属請求項に記載される同様の及び／又は同一の好適な実施形態を有することが理解される。
【００３０】
本発明の好適な実施形態は更に、従属請求項又は上述の実施形態と個々の独立請求項との組み合わせでありうることが理解されるべきである。
【００３１】
本発明のこれらの及び他の見地は、以下に記述される実施例から明らかになり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による支援装置を有する支援システムを示す図。
【図２】本発明の別の実施形態による支援方法を示すフロー図。
【図３】本発明による、ＣＴからの血管ツリーオーバレイ及び圧力測定のためのマークされた測定位置を有する例示的なＸ線血管造影像を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態による支援装置２を有する支援システム１を示す。
【００３４】
支援システム１は、支援装置２、データ記憶装置３及び表示装置４を有する。データ記憶装置３は、被検体の血管ジオメトリの画像データを記憶する。特に、介入前の冠動脈血管造影データは、コンピュータトモグラフィを使用して取得される。画像データは、支援装置２に提供され、支援装置２は、介入血流予備量比測定を行っている医師に対し表示される情報を、表示装置４に出力する。
【００３５】
支援装置２は、モデル取得ユニット５、位置決定ユニット６及び出力ユニット７を有する。
【００３６】
データ記憶装置３によって提供される画像データは、モデル取得ユニット５によって受け取られ、モデル取得ユニット５は、画像データに基づいて血管モデルを生成し、血管モデルは、被検体の血管ジオメトリを反映する。特に、血管モデルは、ルーメン及び中心線のモデルである。この血管モデルは、位置決定ユニット６に提供され、位置決定ユニット６は、血管モデルに基づいて、血流予備量比測定のための位置の組を決定する。位置決定ユニット６は、数値流体力学に関する集中型パラメータモデルを使用して複数のシミュレーションを提供する。ソリューションの安定性は、モデル血管ツリーの異なる複数の位置において圧力値を変化させることによってテストされ、それにより、リューションの安定性が、ソリューションの全体のバリエーションを解析することによってテストされることができる。この文脈において、位置決定ユニット６は、被検体の血管の狭窄の位置及び程度に関する情報を考慮する。
【００３７】
位置決定ユニット６は、被検体の血管（ツリー）の安定した及び完全な機能ツリー特徴を与えるために圧力測定が最も最適に実施されるべきである位置の組を得る。この情報は、出力ユニット７に送出される。
【００３８】
出力ユニット７は、介入の状況において得られた１又は複数の侵襲性の血管造影像に対し、血管モデル（血管ツリー）を位置合わせする。ここで、血管ツリーは、介入の間、投影上へオーバレイされ、それにより、測定位置が、表示装置４によって医師に表示される。
【００３９】
図２は、本発明の別の実施形態による支援方法を示すフロー図を示す。
【００４０】
モデル取得ステップ１０において、被検体の血管ジオメトリの血管モデルが取得される。この血管モデルは、次の位置決定ステップ１１において使用され、それにより、医師によって行われるべき血流予備量比測定のための位置の組が、予め決められたメトリックに従って血管モデルに基づいて決定される。以下の出力ステップ１２において、決定された位置の組が、医師に対し出力される。これは、（モデル取得ステップ１０において得られた）セグメント化された血管ツリーが本発明の文脈において得られる１又は複数の血管造影像と位置合わせされる位置合わせステップ１３を含む。これに続いて、オーバレイ及び表示ステップ１４において、血管ツリーが、介入中に医師に表示される投影上にオーバレイされ、それにより、（位置決定ステップ１１において決定される）決定された測定位置が、医師に対し表示される。
【００４１】
図３は、本発明による、ＣＴからの血管ツリーオーバレイ及び圧力測定のためのマークされた測定位置を伴う例示のＸ線血管造影像を示す。
【００４２】
Ｘ線血管造影像２０の表示は、被検体の心臓２１及び血管２２を含む血管ツリーの表示によって補足され、血管ツリーのこの情報は、取得される血管モデルに基づく。同じ表示内に、測定位置２３が表示され、従って、医師は、介入血流予備量比測定を行うことができる。
【００４３】
理想の測定ポイントは、高い整合性を伴う結果を提供するために、最適入力情報によるシミュレーションを提供することが必要とされる。血管形状に依存して、分岐のない単一の血管セグメントの２つの位置において圧力値を測定することが有利である。血管ジオメトリ内の該当する狭小化がある場合、これは、これらの２つの圧力値が冗長でありうる他の血管の中よりも、高い正確さをもってフロー値を決定するために使用されることができる。
【００４４】
圧力値が複数の分岐の後に測定される場合、相対フロー分布を決定するためにスケーリング則のヒューリスティック前提に依存する必要はない。分岐における測定位置は、例えば他の分岐又は局所的な狭小が、結果に影響を与えることがあるので、任意であるべきでない。
【００４５】
更に、ツリーの特定のセグメントが検査中である場合、血管ツリー内の当該位置は、圧力測定がどの付加の分岐において重要であるか、及びどの付加の分岐が検査下のセグメントにほとんど影響を及ぼさないか、を決定することができる。
【００４６】
最後に、狭窄を分類するための単一測定の場合、好適でない測定位置が、偽の結果につながることがあり、なぜなら、他の効果（例えば遠位血管の分岐又は一般的な狭小）が、測定に影響を与えることがあるからである。最適な測定位置は、目標とされる測定に影響を与える他の流体力学効果を回避する。
【００４７】
実現例（図示しない）において、第１のステップにおいて、介入前ＣＴ（ＭＲ、３ＤＣＡ）データセットが、セグメント化され、それにより、ルーメン及び中心線のモデルを供給する。他のステップにおいて、血管ジオメトリに基づいて、安定した及び完全な機能的な血管ツリー特徴を供給するために圧力測定が最も最適に実施されるべきである位置が計算される。これは、ＣＦＤ計算のための集中型パラメータモデル及びモデル境界条件を使用して、多くのテストシミュレーションによって達成される。ソリューションの安定性は、血管ツリーの複数の異なる位置における圧力値を変化させ、ソリューションの全体のバリエーションを解析することによってソリューションの安定性をテストすることによって、テストされる。更に、セグメント化の正確さは、この解析の境界条件でありうる。分岐の数、分岐点の位置及び狭窄の位置は更に、測定位置を決定する。更に、実際の介入の開始時に、セグメント化された血管ツリーが、１又は複数の侵襲性の血管造影像と位置合わせされ、そののち、血管ツリーは、介入中に投影上にオーバレイされ、予め計算された測定位置が、表示される。その結果、圧力、フロー及び抵抗データを含む血管ツリーの完全な機能的な特徴が得られる。
【００４８】
この実現例の変形例において、空間的な測定アドバイスに加えて、（例えば２Ｄ投影に対する３Ｄモデルの相関付けによって、又は、ＥＣＧによって）例えば心位相に対し投影シーケンスを解析することによって、時間のアドバイスが与えられることもできる。
【００４９】
本発明は、図面及び上述の記述において詳細に図示され記述されているが、このような図示及び記述は、制限的ではなく、説明的又は例示的であると考えられることができる。本発明は、開示された実施形態に制限されない。
【００５０】
開示された実施形態に対する他の変更例が、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求項に記載の発明を実施する際に当業者によって理解され実現されることができる。
【００５１】
このような変更例は、例えば、血行動態パラメータ（例えば圧力又はフロー）が介入により測定され及び血管モデルが流体力学シミュレーションによりこれらの最適測定を予測するように構成されることができる（血流予備量比の他の）任意の他のアプリケーションにおいて、測定時間及び／又は位置のアドバイスを与えることを含む。
【００５２】
請求項において、「含む、有する（comprising）」という語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数性を除外しない。
【００５３】
単一のプロセッサ、装置又は他のユニットは、請求項に列挙されるいくつかのアイテムの機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【００５４】
取得する、決定する、出力する、提供する、得る、算出する、シミュレートする、受け取る、及び位置合わせする、といような処理は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用のハードウェアとして、実現されることができる。
【００５５】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に記憶されることができ、及び／又は分散されることができるが、他の形態で、例えばインターネット又は他のワイヤード若しくはワイヤレス通信システムを通じて、配布されることもできる。
【００５６】
請求項における参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【図１】
0006738406.tif 000002
【図２】
0006738406.tif 000003
【図３】
0006738406.tif 000004