(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管等の器官である対象に挿入され、複数のパラメータが与えられた血管ステントである目標物の三次元画像を再構成する方法であって、
前記対象の周りを回転するカメラによってデジタル放射線画像を収集することをコンピュータが実行する段階と、
画像から画像へと挿入された前記目標物の位置をマークすることをコンピュータが実行する段階と、
連続する画像における連続的に確認された前記挿入された目標物の収集された画像と位置から前記挿入された目標物の三次元画像を再構成することをコンピュータが実行する段階を含み、
前記収集された画像と、前記複数のパラメータを所定値に選択することによって得られるであろう画像との差を最小にするように前記挿入された目標物の長さ及び、断面の大きさを含むパラメータモデルが前記目標物の三次元画像の再構成に使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
心周期の瞬間に正確に対応した画像のみを選択することにより前記挿入された目標物の三次元画像を再構成することをコンピュータが実行する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記対象が患者の冠状動脈であり、前記目標物が血管拡大ステントであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記目標物の動きを補償する動き補償アルゴリズムを適用することをコンピュータが実行する段階を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記挿入された目標物の空間的位置及び方向を含むパラメータモデルが使用され、前記複数のパラメータは、勾配降下アルゴリズムを適用することによって最適化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるソフトウエアを組み込んだ前記コンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元画像の再構成に関し、より詳細には、血管等の器官に挿入される血管ステントのような目標物の三次元画像の再構成に関する。
本発明は、医療分野に効果的に適用することができるが、適用分野はこれに限定されるものではない。
【０００２】
【従来の技術】
血管拡大器（ステント）は、冠状動脈に取り付けられそれら動脈の狭窄を解消する。主な困難は、再狭窄と言われる問題を回避するため、血管内におけるステントの正確な配置をいかに管理するかという点である。現在、ステントが正しく配置されているか否かを検査するため、つまり、通常は血管中のステントの径を検査するために超音波をベースとした血管内手法が使用されているが、これら手法を用いるには超音波プローブを備えたカテーテルを追加挿入する必要があるため、比較的高価なものとなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に対するより満足のいく解決法を提供することを目的とし、同じ情報を提供するに際して、ステントの三次元画像を再構成することによりその情報を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、血管等の器官内に挿入される血管ステントのような目標物の三次元画像の再構成方法を提案するもので、器官の周りを回転するカメラによってデジタル放射線画像を収集する段階と、画像から画像へと目標物の位置をマーキングする段階と、連続する画像の連続的に確認された目標物の収集された画像と位置から目標物の三次元画像を再構成する段階を含む方法である。
他の利点や特徴は、本発明の実施に関する特定の形態を考察することにより明らかになるものであり、以下にそれを詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
冠状動脈に取り付けられた血管ステントの画像の三次元再構成が関心事であるなら、第１の段階は、それ自体知られている標準構造のカメラを患者の胸部等の周りを回転させることによって、いくつかのデジタル放射線画像を収集することから成る。心周期約１０周期につき１０の収集数というのが望ましいが、これは非限定的な例である。
実際には、比較的コントラストが明確にされるという血管ステントの特性を考慮すると、事前に脈管系の中に造影剤を注入することを検討するのは必ずしも必要とは限らない。
【０００６】
次に、画像から画像への目標物の位置のマーキングが、好ましくはリアルタイムで行われる。従って、１つの画像から次の画像へのステント位置を予測することが可能である。更に、コリメート手段によって、患者に当てられるＸ線照射量を所定範囲内とするよう調整することができる。Ｒ．デリッヒ及びＯ．ファンゲラスの「トラッキング・ライン・セグメント」と題する論文や、画像とビジョンコンピューティング、第８巻４号、  １９９０年１１月、２６１−２７０頁に記載されているような、画像から画像へのマーケッティング手法（“マッチング”）を使用することが可能である。専門家はそれを参考にすることができるであろう。
【０００７】
次に、目標物の三次元画像再構成の段階が実行される。その点については、２つの異なる形態が可能である。
第１の形態は、一般的に、専門家に「ボクセル」（三次元ピクセル）と呼ばれている標準グリッドの基本ボリューム素子によって三次元画像を記述することである。それぞれのボクセルによる輝度は、ボクセルがステントの中に位置しているか否かの確率を表す。
【０００８】
三次元画像の再構成は、画像再構成の標準代数反復アルゴリズムの手段によって実行することができる。
そのような画像再構成の代数反復アルゴリズムの原理は、専門家の間では良く知られており、従来より、例えばゴードン、ベンダー、ハーマンによる「三次元電子顕微鏡法及びＸ線写真法に関する代数再構成手法」（セオロジカル・バイオロジカル・ジャーナル、２９、９４７１−７８１頁（１９７０）、及びフランス特許出願Ｎｏ．８９  ０３６０６又は８９  １６９０６等の多くの文献の主題となっている。
また、フランス特許出願Ｎｏ．２，７５２，９７５に記述されているような対象の三次元画像再構成手法も使うことができる。
専門家は、画像再構成アルゴリズム及び／又はカメラ校正段階の実施に関するより多くの情報について、これら従来技術の論文を参考とすることができる。
【０００９】
上記再構成の後、再構成された三次元画像のノイズをフィルタをかけることによって除去するとともに、有用なステントの画像のみを保持するために、再構成された三次元画像に対するセグメンテーション段階を実行することができる。その点について、専門家は、例えばＧ．フィネット及びＪ．リエナールドの「定量的冠状動脈撮影法の正確度と精密度に影響を与えるパラメータ」と題する論文、インターナショナル・ジャーナル  オブ  カーディアック・イメージング、第１２巻、４号、１９９６年１２月、２７１−２８７頁 に記述されているようなセグメンテーションのアルゴリズム技法を使うことができる。
また、心周期の瞬間に正確に対応した画像のみを選択することによりステントの三次元画像を再構成することも考えられる。この点に関しては、心電図等の生理学的信号をこれらの画像を選択するために使用することができる。
【００１０】
第２の形態では、パラメータモデル（一般的には、長さ、形状、断面の大きさ、空間的位置及び方向等）の手段によってステントを記述することで三次元画像の再構成を行うことができる。次に、それらのパラメータは、それ自体知られている勾配降下（gradient descent）アルゴリズムを適用することによって最適化される。勾配降下アルゴリズムによって最小限とされるエネルギーは、実際に収集された画像と、ステントモデルのパラメータを所定値に選択することによって得られるであろう画像との差の関数である。
この第２の形態は、ステントのセグメント化された三次元画像を直接再構成できるという利点がある。
【００１１】
さらに、いずれのケースにおいても、例えば患者の呼吸に起因するステントの広い範囲の動きを補償するために、動き補償アルゴリズムを適用するのが望ましい。
機材の観点からは、標準カメラ機器の他に、スクリーンを配備するとともに、本発明の、特にマッチング、セグメンテーションそして再構成アルゴリズムに関する種々のソフトウエアを組み込んだコンピュータが準備される。
当業者であれば本発明の範囲を逸脱することなしに、構造及び／又はステップ及び／又は機能の様々な変更が可能であろう。