(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線イメージングシステムであって：
−  ライブＸ線画像を取り込むためのＸ線検出器及びＸ線源を持つＸ線取得装置と；
−  関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピングの間の介入オブジェクトベースの位置合わせのための装置であって：
ａ）  入力ユニット；及び
ｂ）  処理ユニット；を有し、
前記入力ユニットは、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータを提供し、前記関心領域の介入画像データを提供し、且つ構成参照マップを提供するように構成され、前記介入画像データは、前記関心領域に位置する介入オブジェクトの介入オブジェクト情報を含み、前記構成参照マップは（ｉ）参照オブジェクト情報及び（ｉｉ）前記参照オブジェクト情報内部の参照介入装置の参照介入装置情報を含み、
前記処理ユニットは、適合構成参照マップ位置合わせを生成するよう、前記構成参照マップにおいて前記参照介入装置情報に前記介入オブジェクト情報を適合させる第１の位置合わせを実行し；オブジェクトデータ位置合わせを生成するよう、前記オブジェクトデータを適合された前記構成参照マップの前記参照オブジェクト情報に適合させる第２の位置合わせを実行し；且つ最終ロードマップ画像データを生成するよう、前記適合構成参照マップ位置合わせと前記オブジェクトデータ位置合わせを組み合わせる；ように構成される、
装置と；
−  表示装置と；
を有し、
前記Ｘ線イメージングシステムは、前記オブジェクトの前記関心領域のライブＸ線画像データを取得し、前記ライブＸ線画像データを、前記適応画像ロードマッピングの間の前記介入オブジェクトベースの位置合わせのための前記装置の前記入力ユニットに提供し、且つ前記ライブＸ線画像データを適応画像ロードマップとともに前記表示装置に表示するように構成される、
Ｘ線イメージングシステム。
【請求項２】
前記処理ユニットはさらに、前記関心領域の前記介入画像データにおいて、介入オブジェクトを示す、介入オブジェクトデータを検出するように構成される、
請求項１に記載のＸ線イメージングシステム。
【請求項３】
前記処理ユニットはさらに、複数の前記構成参照マップを提供するように構成され、前記複数の構成参照マップのそれぞれの前記構成参照マップは、（ｉ）前記参照オブジェクト情報及び（ｉｉ）前記参照介入装置情報の異なる組み合わせを提供する、
請求項１又は２に記載のＸ線イメージングシステム。
【請求項４】
前記処理ユニットは、前記複数の構成参照マップと前記介入オブジェクト情報との間の類似度適合メトリックを最適化する前記構成参照マップとして前記適合された構成参照マップを選択するように構成される、
請求項３に記載のＸ線イメージングシステム。
【請求項５】
前記構成参照マップの前記参照オブジェクト情報及び／又は前記参照介入装置情報は、パラメータ化可能な要素を含み；
前記処理ユニットはさらに：前記介入オブジェクト情報を前記参照介入装置情報と比較することによって、及び／又は前記オブジェクトデータを前記適合された構成参照マップの前記参照オブジェクト情報と比較することによって、前記パラメータ化可能な要素のパラメータを計算し；且つ前記の計算されたパラメータを使用して、前記構成参照マップの前記参照オブジェクト情報の前記パラメータ化可能な要素の形状を調整するように、構成される、
請求項３又は４に記載のＸ線イメージングシステム。
【請求項６】
前記第１の位置合わせ及び／又は前記第２の位置合わせは、変形可能な位置合わせである、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線イメージングシステム。
【請求項７】
前記装置はさらに：
−  出力装置；を有し、
前記出力装置はさらに、前記最終ロードマップ画像データを含む前記適応画像ロードマップを表示するように構成される、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線イメージングシステム。
【請求項８】
前記入力ユニットはさらに、インターネットサーバからのダウンロード又はデータ転送媒体によって前記構成参照マップを提供するように及び／又はアップデートするように構成される、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＸ線イメージングシステム。
【請求項９】
前記オブジェクトの前記関心領域の前記オブジェクトデータは、３Ｄ画像データとして提供され；
前記介入画像データは、運動学的Ｘ線イメージング装置から２Ｄ画像データとして提供され；
前記処理ユニットは、前記第１の位置合わせを２Ｄ／３Ｄ位置合わせとして提供し、前記第２の位置合わせを３Ｄ／３Ｄ位置合わせとして提供するように構成される、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線イメージングシステム。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線イメージングシステムを制御するコンピュータプログラム要素であって、前記コンピュータプログラム要素は、前記処理ユニットによって実行されるとき：
ａ）  前記オブジェクトの前記関心領域の前記オブジェクトデータを提供するステップ；
ｂ）  前記関心領域の前記介入画像データを提供するステップであって、前記介入画像データは、前記関心領域に位置する前記介入オブジェクトの前記介入オブジェクト情報を含む、ステップ；
ｃ）  前記構成参照マップを提供するステップであって、前記構成参照マップは：（ｉ）前記参照オブジェクト情報及び（ｉｉ）前記参照オブジェクト情報内部の前記参照介入装置の前記参照介入装置情報を含む、ステップ；
ｄ）  前記適合構成参照マップ位置合わせを生成するよう、前記構成参照マップにおいて前記参照介入装置情報に前記介入オブジェクト情報を適合させる前記第１の位置合わせを実行するステップ；
ｅ）  前記オブジェクトデータ位置合わせを生成するよう、前記オブジェクトデータを前記適合された構成参照マップの前記参照オブジェクト情報と適合させる前記第２の位置合わせを実行するステップ；並びに
ｆ）  前記最終ロードマップ画像データを生成するよう、前記適合構成参照マップ位置合わせと前記オブジェクトデータ位置合わせを組み合わせるステップ；
を含む、方法ステップを実行するように適合される、
コンピュータプログラム要素。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラム要素を格納したコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピング中の介入オブジェクトベースの位置合わせのための装置、Ｘ線イメージングシステム、関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピング中の介入オブジェクトベースの位置合わせのための方法、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管内介入の間、医療専門家は血管網の便利な「ロードマップ」を提供するための３次元ＣＴデータを使用することがある。２Ｄ透視画像（ライブデータ）の提供、及び３ＤＣＴデータとの融合により、ロードマップは、ライブデータ上に表示されることができ、関心のあるオブジェクト内の介入装置の位置を示す。３Ｄデータは、２Ｄ透視取得で使用されるＸ線と同じ角度でライブデータの画像平面に投影される。２Ｄ透視画像を３Ｄデータに位置合わせする問題が残っている。
【０００３】
この位置合わせを行うために、１つのアプローチは、造影剤を患者の脈管構造に注入することである。これは、血管の全範囲が透視データにおいて認識されることを可能にする。次に、３ＤＣＴデータ内の血管との血管の比較が、ライブ透視画像内の血管との３次元データにおける血管の位置合わせを可能にする。
【０００４】
別の技術は、造影剤の注入なしで位置合わせを可能にする。この位置合わせ技法は、ＣＴ及び透視データに渡って共通である、脊椎断面のような骨の構造を使用する。造影剤の注入は必要とされない。しかし、これは、位置合わせが、標的脈管構造を使用して直接実行されるのではなく、むしろ近位の骨の構造を使用して実行されるので、低い位置合わせ精度をもたらし得る。
【０００５】
血管に挿入される介入装置は、造影剤を注入することなく血管上の位置合わせを行うために使用されることがある。しかし、従来、この技術は、介入装置と血管の形状が類似しているため、装置が小さい血管に挿入されるときにのみ使用されることができる。他の状況では、このような技術は、介入装置が、大きい動脈瘤のような挿入される装置よりもはるかに大きな断面を持つ血管のような大きい空間に導入されるとき、それほど成功していない。
【０００６】
特許文献１は、適応ロードマッピング技術を論じている。
【０００７】
特許文献２は、解剖学的構造の表現をライブ画像と組み合わせる（pairing）装置を論じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０１１０３５
【特許文献２】ＵＳ２０１４／２９４１５２
【発明の概要】
【０００９】
関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピングの間に介入オブジェクトベースの位置合わせを提供するための改良された技術を有することが有利である。
【００１０】
この目的のために、本発明の第１の態様は、関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピングの間の介入オブジェクトベースの位置合わせのための装置を提供する。
【００１１】
装置は、入力ユニット、及び処理ユニットを有する。
【００１２】
入力ユニットは、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータを提供し、関心領域の介入画像データを提供し、且つ構成参照マップ（configuration  reference  map）を提供するように構成され、画像は、関心領域に位置する介入オブジェクトの介入オブジェクト情報を含み、構成参照マップは（ｉ）参照オブジェクト情報（reference  object  information）及び（ｉｉ）参照オブジェクト情報内部の参照介入装置（reference  intervention  device）の参照介入装置情報を含む。
【００１３】
処理ユニットは、適合構成参照マップ位置合わせ（matched  configuration  reference  map registration）を生成するよう、構成参照マップにおいて参照介入装置情報に介入オブジェクト情報を適合させる第１の位置合わせを実行するように構成される。処理ユニットは、オブジェクトデータ位置合わせを生成するよう、オブジェクトデータを適合構成参照マップの参照オブジェクト情報に適合させる第２の位置合わせを実行し、且つ最終ロードマップ画像データを生成するよう、適合構成参照マップ位置合わせとオブジェクトデータ位置合わせを組み合わせるように構成される。
【００１４】
本発明のこの態様によれば、介入オブジェクトの介入オブジェクト情報は、構成参照マップから参照オブジェクト情報を識別するよう使用されることができる。参照介入装置情報は、参照オブジェクト情報にリンクされる。したがって、介入装置のタイプに基づく介入装置の構成、及び参照オブジェクトの構成のライブラリは、関心領域のオブジェクトデータにおける介入オブジェクトのより正確な位置合わせを提供するよう使用されることができる。
【００１５】
言い換えると、使用される介入装置のタイプを検出することによって、異なる解剖学的状況における介入装置のライブラリが調べられる。介入画像における介入装置に対応する構成参照マップ適合が得られることができる。これは、参照オブジェクト情報が、向上した位置合わせ精度を持つ最終ロードマップ画像データを提供するために使用されることを可能にする。
【００１６】
本発明の第２の態様によれば、Ｘ線イメージングシステムが提供される。
【００１７】
Ｘ線イメージングシステムは、ライブＸ線画像を取り込むためのＸ線検出器及びＸ線源を持つＸ線取得装置を有する。Ｘ線イメージングシステムはさらに、前述されたような関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピングのための介入オブジェクトベースの位置合わせのための装置、及び表示装置を有する。
【００１８】
Ｘ線イメージング装置は、オブジェクトの関心領域のライブＸ線画像データを取得し、ライブＸ線画像データを適応画像ロードマッピングのために介入オブジェクトベースの位置合わせのための装置の入力ユニットに提供し、且つライブＸ線画像データを適応画像ロードマップとともに表示装置に表示するように構成される、
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピングの間に介入オブジェクトベースの位置合わせのための方法が提供される。方法は以下のステップを含む：
ａ）  オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータを提供するステップ；
ｂ）  関心領域の介入画像データを提供するステップであって、画像は、関心領域に位置する介入オブジェクトの介入オブジェクト情報を含む、ステップ；
ｃ）  構成参照マップを提供するステップであって、構成参照マップは（ｉ）参照オブジェクト情報及び（ｉｉ）参照オブジェクト情報内部の参照介入装置の参照介入装置情報を含む、ステップ；
ｄ）  適合構成参照マップ位置合わせを生成するよう、構成参照マップにおいて参照介入装置情報に介入オブジェクト情報を適合させる第１の位置合わせを実行するステップ；
ｅ）  オブジェクトデータ位置合わせを生成するよう、オブジェクトデータを適合構成参照マップ位置合わせの参照オブジェクト情報に適合させる第２の位置合わせを実行するステップ；並びに
ｆ）  最終ロードマップ画像を生成するよう、適合構成参照マップとオブジェクトデータ位置合わせを組み合わせるステップ。
【００２０】
本発明の第４の態様によれば、先の記載による装置を制御するためのコンピュータプログラム要素が提供され、コンピュータプログラム要素が処理ユニットによって実行されるとき、先に記載された方法ステップを実行するように適合される。
【００２１】
本発明の第５の態様によれば、先の記載によるコンピュータプログラム要素を格納したコンピュータ可読媒体が提供される。
【００２２】
以下の説明では、「オブジェクトデータ」という用語は、患者の解剖学的構造に関する情報を提供するＸ線（又はＭＲＩ、又は他の医用イメージングモダリティ）によって得られるデータを意味する。典型的には、この情報は、患者の血管網の３Ｄ表現を含む３Ｄボリュメトリックデータである。しかし、血管情報を含むこのようなオブジェクトデータは、患者の２次元オブジェクトデータであり得ることが理解されよう。３Ｄオブジェクトデータは、従来、ＣＴスキャン、又はＣアームスキャンによって得られていた。２Ｄオブジェクトデータは、手術前Ｘ線、又は同じ介入の間の以前に取得された血管造影によって得られることができる。
【００２３】
以下の説明では、「介入画像データ」という用語は、例えばＸ線透視装置によってモニタされる血管内処置の間に得られる、ライブデータを指す。Ｘ線透視装置は、患者の関心領域を通る一連のＸ線パルスを適用する。これらは患者の反対側で検出され、関心領域内部のオブジェクトに関する情報を与える。この情報は、Ｘ線透視装置の視野内に放射線不透過要素が見える、関心領域の一連の投影画像である。したがって、介入画像データは、患者の内部の、カテーテルのような介入装置の動きの追跡を可能にする。骨構造を含む解剖学的特徴のような、Ｘ線を使用して患者の中に見える任意の他のオブジェクトも観察することができる。造影剤が注入される場合、造影剤を含む血管が識別されることができる。
【００２４】
以下の説明では、「介入オブジェクト情報」という用語は、介入オブジェクトの画像情報を含む介入画像データのセクタを指す。したがって、介入オブジェクト情報は、ステント又はカテーテルの透視表現であり得る。以下の説明では、「構成参照マップ」という用語は、ある特定の解剖学的構造の構成（anatomical  formations）の参照オブジェクト情報と、ある介入オブジェクトの介入装置情報とを含むデータレコードを指す。
【００２５】
言い換えると、参照オブジェクト情報は、一般的な血管構成（common  vessel  configuration）に関する情報を含むことができる。一般的な血管構成は、血管の弧状部分、又は血管の分岐部、又は湾曲した血管であると見なされることができる。
【００２６】
参照オブジェクト情報内部の参照装置情報は、カテーテル及びステントの表現であると見なされることができる。ステントは、展開されていないステント、又は部分的に展開されたステント、又は参照オブジェクト情報内部に完全に展開されたステントであり得る。したがって、構成参照マップは、介入オブジェクトとの解剖学的構造の特徴の一般的な組合せを含み、介入装置は、オプションで様々な展開の度合いで示される。
【００２７】
したがって、可能な解剖学的構成の事前知識、及びこのような一般的に知られている解剖学的構造の構成における介入装置の形状を使用して、オブジェクトデータを介入画像データと位置合わせすることが、本発明のアプローチと見ることができる。現在のライブ画像の介入装置が参照介入装置に位置合わせされることを可能にする、構成参照マップにおける適合する介入装置のための検索が行われることができる。構成参照マップでは、参照オブジェクト情報に対する参照介入装置位置合わせ関係が知られている。構成参照マップにおける参照オブジェクトデータは、オブジェクトデータに位置合わせされることができる。両方の位置合わせを組み合わせることにより、最終ロードマップ画像データが得られる。
【００２８】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載される実施形態を参照して、明らかになるとともに、説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１ａ）及び１ｂ）は異なる血管における介入装置の構成を示す。
【図２】様々な介入シナリオを示す。
【図３】第１の態様による装置を示す。
【図４】第１の態様による実施例を示す。
【図５】位置合わせプロセスを示すシーケンスを示す。
【図６】第３の態様による方法を示す。
【図７】第２の態様によるＸ線システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
術前に取得されたオブジェクトデータの、例えば透視手段を介して、ライブで取得された介入画像データとの位置合わせには、幾つかのアプローチがある。造影剤を使用するアプローチは、患者の脈管構造への造影剤の定期的な注入を必要とする。造影剤による介入画像は脈管構造における造影剤の範囲を捕捉し、これはしたがって血管境界を正確に定める。
【００３１】
術前のオブジェクトデータ（ＣＴデータなど）は、血管壁の境界線を示す。したがって、介入画像データの造影剤を含む脈管構造の部分が、介入画像をオブジェクトデータに位置合わせするために使用され得る。
【００３２】
次に、介入画像は、オブジェクトデータと整列されることができ、オブジェクトデータにおける介入画像データのライブ位置が３次元で示されることができる。このプロセスは位置合わせとして知られている。
【００３３】
時には、造影剤の注入なしに脈管構造内の介入装置の位置を捕捉すること、介入中の患者に注入される造影剤の量を減らすこと、又は、例えば、呼吸、若しくは心臓の動きが原因で動いているオブジェクトを追跡することができることが望ましい。介入装置が小さな血管に挿入されるとき、装置及び血管の形状は同様である。したがって、ロードマップの脈管構造は、造影剤の注入なしに正確な位置合わせを得るために透視画像内の介入装置に位置合わせされることができる。
【００３４】
このような非造影位置合わせ技術は成功しているが、（介入装置の厚さが血管構造の幅と比較して無視できる）大きな血管構造における介入装置の位置を扱う際に問題が生じる。この場合、装置は血管の中で浮動する（float）ことがある。一般的には、それは血管壁には触れないかもしれず、そのためデバイスベースの位置合わせは不可能である。
【００３５】
図１ａ）は、例示的な透視フレーム１０から取られた介入画像フレームを示す。この画像では、側枝１４を有する大きい主ボディを示す人間の脈管構造１２の一部が示されている。介入装置１６（カテーテル）が、例えば、経大腿アプローチにより、大きい主ボディに挿入される。大きい血管１２は、介入装置１６の厚さに対して大きい厚さδｄを有する。したがって、介入装置は、代替位置１７及び１９において点線で示されるように、予測不能な方法で大きい血管の内部を浮動する。介入装置１６及びそれを包囲するより大きい血管の直径の差から生じる曖昧さは、装置ベースの位置合わせを不可能に又は不正確にする。
【００３６】
図１ｂ）は、脈管構造２２の高度に弓状の部分（highly  arcuate  section）を有するＸ線透視フレーム２０を示す。介入装置２４（カテーテル）が脈管構造２２に挿入されている。この場合、高度に弓状の血管が、介入装置が動き回ることを防止することを見ることができる。したがって、図１ａ）に示される大きい血管の場合に示された曖昧さは解消されることができ、ライブ介入画像の３Ｄオブジェクトデータとの位置合わせは依然として実行されることができる。
【００３７】
もちろん、上述したように位置合わせの決定を可能にする多種多様な血管構成があり、高度に弓状の部分の存在は必須ではなく、単なる例として提示されることが理解されるであろう。予測可能な介入装置の配置につながる他の状況は、例えば分岐部の側枝のカニューレ挿入、又は以下に論じられる図２ｅ）に示されたような分岐部の両方の分岐部への装置の挿入であり得る。
【００３８】
図２は、ライブ介入画像データの具体例を示す。図２ａ）では、カテーテルが脊柱の長さに沿う腹部大動脈の中に見られる。図２ｂでは、介入装置が心臓に近づいて示されている。図２ｃ）では、介入装置が腹部の大きい動脈瘤の内部に示されている。これらの場合の全てにおいて、ライブ介入装置の位置は、所与の瞬間に曖昧であり、そのためそのような画像に適用される装置ベースの位置合わせは、位置合わせのあいまいさを招く可能性がある。
【００３９】
対照的に、図２ｄ）は、介入装置が高度に弓状の血管内に位置する状況を示す。図２ｅ）は、２つの介入装置が大動脈分岐部の両方の分岐部に分岐して位置する状況を示す。図２ｆ）は、介入装置が側枝に分岐して示されている別の状況を示す。
【００４０】
後者の３つのケースでは、解剖学的構造及び介入装置の個々の特徴はライブ介入画像とオブジェクトデータとの間の予測可能な位置合わせを伴う（imply）ので、デバイスベースの位置合わせが可能である。
【００４１】
図３は、本発明の第１の態様による装置を示す。関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピングの間の介入オブジェクトベースの位置合わせのための装置３０が提供され、入力ユニット３２及び処理ユニット３４を有する。
【００４２】
入力ユニット３２は、オブジェクトの関心領域の介入オブジェクトデータを提供し、画像が関心領域に位置する介入オブジェクトの介入オブジェクト情報を含む、関心領域の介入画像データを提供し、（ｉ）参照オブジェクト情報と、（ｉｉ）参照オブジェクト情報内部の参照介入装置の参照介入装置情報とを含む、構成参照マップを提供するように、構成される。
【００４３】
処理ユニット３４は、適合構成参照マップ位置合わせを生成するよう、介入オブジェクト情報を構成参照マップ内の参照介入装置情報と適合させる第１の位置合わせを実行し；オブジェクトデータ位置合わせを生成するよう、オブジェクトデータを適合構成参照マップの参照オブジェクト情報と適合させる第２の位置合わせを実行し；且つ最終ロードマップ画像データを生成するよう、適合構成参照マップ位置合わせとオブジェクトデータ位置合わせとを組み合わせるように、構成される。
【００４４】
したがって、この説明による装置は、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータと介入画像データとの位置合わせ精度を向上させるために、候補の解剖学的構造の形状内の既知の介入オブジェクトの特定の特性を利用する適応画像ロードマッピングを示す介入オブジェクトベースの位置合わせを可能にする。
【００４５】
図４は、本発明の第１の態様による装置の例示的な実装を示す。図４では、Ｘ線透視画像４０が介入画像データとして提供される。構成参照マップ４２が提供される。加えて、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータが、脈管構造の３Ｄロードマップとして提供される４４。
【００４６】
入力ボックス４４において、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータは、術前に撮影された患者のＣＴスキャンとして提供され得る。代替的には、関心領域のオブジェクトデータは、２ＤＸ線画像又は、ＭＲＩスキャン又はＰＥＴスキャンのような他のタイプの医用画像として提供され得る。
【００４７】
介入画像データ４０は、典型的には透視画像として提供されるが、介入中に患者の関心領域内のカテーテルの位置に関する「ライブ」情報を提供する他の方法が使用されてもよい。
【００４８】
構成参照マップ４２は、異なる管腔、又は人間の脈管構造の部分のレコード（records）を、これらの管腔の中に位置する参照介入装置の参照介入装置情報とともに含むデータベースとして提供される。
【００４９】
典型的には、このようなデータベースは、ＰＣ又はネットワークに接続されたサーバのようなコンピュータ記憶システム上に実装される。データベースは、ワールドワイドウェブを介してアクセスされるサーバ上に、又はいわゆる「クラウド」実装で保持され得る。データベースは、サブスクリプションベースのサービスであり得る。一実施形態では、構成参照マップのサブセットが、手術ラボ（operating  lab）の臨床の専門性を反映するローカルＰＣに格納される。例えば、ローカルＰＣは、心臓ベースの参照オブジェクト情報及び参照介入装置情報のみを記憶することができる。一実施形態では、ＰＣは、神経学的介入状況において装置を機能させるために再設定するよう、ワールドワイドウェブを介してアップデートされ得る。
【００５０】
参照介入装置情報は、例示的な介入装置展開又は構成を含む。この利点は、（弓状の血管のような一般的な形状の）１つの参照物体と（カテーテルのような）１つの一般的な参照介入装置とを提供するただ１つの構成参照マップでさえ達成されることが理解されよう。しかし、構成参照マップは、検索可能な複数の構成参照マップとして実装されてもよい。
【００５１】
構成参照マップの参照オブジェクト情報及び参照介入装置情報は、複数の現実の患者の検査のコーパス（corpus）から取得され得る。
【００５２】
本発明の一実施形態によれば、参照介入装置情報は、患者の中の実在の装置の検査から取得されることができる。
【００５３】
代替的には、参照介入装置情報は、機械的ソルバ（mechanical  solver）を使用して生成される装置のコンピュータ生成モデルとして提供されることができる。
【００５４】
図４の実施形態では、Ｘ線透視画像は、血管内処置中に使用される介入装置を検出するために、処理される。そのような装置は、通常、放射線不透過性であり、移動するとともに直線的である。したがって、これらの装置は、例えばボックス４６で、透視画像において自動的に検出されることができる。次に、ボックス４８において、構成マップの参照介入装置４１による現在の介入装置構成の検出が行われる。構成参照マップ４２は、参照オブジェクト情報４１と参照介入装置情報４３とを含む。
【００５５】
１つの構成参照マップのみが存在する場合、これは構成参照マップが適切であるか否かの二値選択に等しい。
【００５６】
複数の構成参照マップが提供される場合、介入画像内の検出された装置は、位置合わせに適した構成参照マップを識別するために、構成参照マップ内の参照装置情報４１の各レコードと比較される。
【００５７】
テンプレートマッチングアルゴリズム、又は機械学習アプローチのような、多くの画像処理技術がこのタスクを達成するために使用されることができる。介入画像データ内の介入装置と適合する参照装置４１が識別されるとき、第１の位置合わせステップ５０がトリガされる。位置合わせに適した装置構成の検出が、ボックス４８に示されている。
【００５８】
介入画像データ内の介入装置を検出し、構成参照マップ内の適切な適合参照介入装置情報を見出すと、参照介入装置情報とリンクされた参照オブジェクト情報を含む１つ又は幾つかの構成マップが選択される。ボックス５０において、検出された介入装置の第１の位置合わせが、構成参照マップ４２内の参照介入装置情報を用いて実行される。透視画像において検出された装置及び参照装置が位置合わせされる。このステップに関して、剛体位置合わせ方法又は変形位置合わせ技術が使用されることができる。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、構成参照マップの選択は、構成参照マップの参照オブジェクト情報の関心領域のオブジェクトデータへのマッチング（適合）によって実行され得る。
【００６０】
参照介入装置情報に対する介入オブジェクト情報の第１の位置合わせ５０が実行されると、ボックス５０の出力は、結果として生じる変換（transform）、適合構成マップ位置合わせである。
【００６１】
ボックス５２において、第２の位置合わせが実行される。オブジェクトデータは、適合構成参照マップの参照オブジェクト情報と位置合わせされる。したがって、ボックス５２において、検出された介入画像データによって示される参照マップの２Ｄ領域又は３Ｄメッシュとのオブジェクトデータ（オブジェクトデータは、未加工のＣＴデータ、又は未加工のＣＴデータのセグメンテーションから得られる３Ｄメッシュであり得る）の位置合わせが提供される。出力は、オブジェクトデータの位置合わせである。
【００６２】
剛体位置合わせ方法、又は変形可能な位置合わせ技術も使用されることができる。参照マップに固有の変形も可能である。第１の位置合わせ及び第２の位置合わせが実行されると、ボックス５４は第１及び第２の位置合わせ結果の組み合わせを提供する。これは、介入画像データにおける介入装置に基づいて、現在の透視画像との３Ｄ脈管構造の位置合わせを可能にする。このプロセスの出力は、５６で透視装置によって出力される介入画像データに位置合わせされた３Ｄロードマップである。
【００６３】
本発明の一実施形態によれば、検出ブロック４６は、追加的に装置識別を実行するように構成されている。したがって、異なるタイプの装置に関する構成参照マップがある。ボックス４８に示すように、識別された装置に対応する構成参照マップが選択される。構成参照マップは、参照装置レコード４１に関する特定の変形データを含む。特定の変形データは、関連する装置に固有の変形境界を提供する。言い換えると、展開されていない状態の置換心臓弁ステントは、注入カテーテルとは異なる方法で変形する可能性がある。特定の変形データの提供は、この事実が位置合わせにおいて利用されることを可能にする。ステップ５０における第１の位置合わせでは、識別された特定の装置のための特定の変形データが、第１の位置合わせの精度を改善するために使用される。図５は、記載された技術の別の表現を示す。図５ａ）は、構成参照マップの典型的なレコード６０を示す。このレコードは、参照オブジェクト情報６２（一般的な脈管構造）及び参照介入装置情報６４（一般的な脈管構造内部の介入装置の一般的な展開）を含む。参照オブジェクト情報６２は、弓状の血管境界の形で示される。参照介入装置情報は、介入オブジェクト６４として示される。ダッシュ内の介入装置は、血管の外側境界線に接して示されている。
【００６４】
図５ｂ）は、大動脈弓内の介入装置６８（ステント）を伴う透視画像６６を示す。したがって、図５ｂ）は、介入画像データの表現を示す。特に、ライブ介入画像データにおける介入装置６８の形式は、図５ａの参照オブジェクト情報６２の形式と同様である。
【００６５】
図５ｃ）は、術前ＣＴデータセット７０における患者の大動脈の３Ｄセグメンテーションを示す。したがって、図５ｃ）は、オブジェクトデータの例を示す。特に、３Ｄセグメンテーションは、参照オブジェクト情報６２に形状が相当する曲線を有するセクションを含む。
【００６６】
図５ｄ）は、構成参照マップ内のデータを使用しない、ライブ介入画像データ及びオブジェクトデータの位置合わせの態様を示す。オブジェクトデータの輪郭は、輪郭７２として表されている。見ることができるように、オブジェクトデータの輪郭７２は、介入装置７４又はライブ介入画像における患者の一般的な解剖学的構造とさえよく整列していない。
【００６７】
図５ｅ）は、構成参照マップを使用して生成されたデバイスベースの位置合わせを示す。見ることができるように、オブジェクトデータの輪郭を表す輪郭７６の境界は、介入装置７８、及び患者の解剖学的構造とよく整列している。
【００６８】
したがって、参照オブジェクト情報及び参照介入装置情報を含む事前構成参照マップを利用するオブジェクトデータとの介入画像位置合わせの効果的な方法が提供されている。
【００６９】
本発明の一実施形態によれば、装置が上述の装置として提供され、処理ユニット３４はさらに、関心領域の介入画像データにおける、介入オブジェクトを表す、介入オブジェクトデータを検出するように構成されている。
【００７０】
本発明の一実施形態によれば、先の説明による装置が提供され、処理ユニット３４はさらに、複数の構成参照マップを提供するように構成され、複数の構成参照マップのうちの各構成参照マップは、（ｉ）参照オブジェクト情報及び（ｉｉ）参照介入装置情報のうちの異なる組み合わせを提供する。
【００７１】
この実施形態によれば、広範囲の候補脈管構造及び候補参照介入装置が、異なる患者の解剖学的構造及び異なる介入装置を使用してより正確且つ柔軟な位置合わせを可能にするために、データベースに提供され得る。
【００７２】
本発明の一実施形態によれば、装置が提供され、プロセッサ３４は、複数の構成参照マップと介入オブジェクト情報との間の類似度適合メトリック（similarity  match  metric）を最適化する参照マップとして適合構成参照マップ位置合わせを選択するように構成される。
【００７３】
この実施形態によれば、広範囲の介入オブジェクトが構成参照マップに表され得る。介入オブジェクト情報に形状が最も近い参照装置情報が、類似度適合メトリックに基づいて選択され得る。このような類似度適合メトリックは、最小自乗推定、又は別の推定技法に基づいて計算されてもよい。
【００７４】
本発明の一実施形態によれば、前述の装置が提供される。構成参照マップの参照オブジェクト情報及び／又は参照介入装置情報は、パラメータ化可能な要素を含む。
【００７５】
プロセッサ３４はさらに、介入オブジェクト情報を参照装置情報と比較することによって、及び／又はオブジェクトデータを、適合構成参照マップ位置合わせの参照オブジェクト情報と比較することによって、パラメータ化可能な要素のパラメータを計算するように構成される。プロセッサは、計算されたパラメータを使用して構成参照マップの参照オブジェクト情報のパラメータ化可能な要素の形状を調整するように構成される。
【００７６】
介入装置は、類似の形状を有するにもかかわらず、（例えば、異なる患者のサイズのために）多くの異なるサイズを有し得る。したがって、本発明のこの実施形態は、参照介入装置のサイズパラメータを変化させることによって、類似の形状を有する介入装置の検出を可能にする。
【００７７】
本発明の一実施形態によれば、第１及び／又は第２の位置合わせは変形可能な位置合わせである。
【００７８】
本発明の一実施形態によれば、前述の装置が提供され、装置はさらに出力装置を有する。出力装置はさらに、最終画像を含む適応画像ロードマップを表示するように構成される。
【００７９】
本発明の一実施形態によれば、前述の装置が提供され、入力ユニットはさらに、インターネットサーバからのダウンロード又は関連する転送媒体によって構成参照マップを提供及び／又はアップデートするようにさらに構成される。
【００８０】
本発明の一実施形態によれば、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータは３Ｄ画像データとして提供される。介入画像データは、透視装置のような運動学的Ｘ線イメージングシステムから２Ｄ画像データ（ライブデータ）として提供され、構成参照マップは２Ｄ画像として提供される。したがって、この実施形態によれば、第１の位置合わせは２Ｄから２Ｄへの位置合わせであり、第２の位置合わせは３Ｄから２Ｄへの位置合わせである。
【００８１】
本発明の一実施形態によれば、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータは３Ｄ画像データとして提供される。介入画像データは、透視装置のような運動学的Ｘ線イメージングシステムから２Ｄ画像データ（ライブデータ）として提供され、構成参照マップは３Ｄ画像として提供される。したがって、この実施形態によれば、第１の位置合わせは２Ｄから３Ｄへの位置合わせであり、第２の位置合わせは３Ｄから３Ｄへの位置合わせである。
【００８２】
本発明の一実施形態によれば、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータは、２Ｄ画像データとして提供される。介入画像データは、透視装置のような運動学的Ｘ線イメージングシステムから２Ｄ画像データ（ライブデータ）として提供され、構成参照マップは２Ｄ画像として提供される。したがって、この実施形態によれば、第１の位置合わせは２Ｄから２Ｄへの位置合わせであり、第２の位置合わせは２Ｄから２Ｄへの位置合わせである。
【００８３】
本発明の一実施形態によれば、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータは３Ｄ画像データとして提供される。介入画像データは３Ｄ画像データ（ライブデータ）として提供され、構成参照マップは３Ｄ画像として提供される。したがって、この実施形態によれば、第１の位置合わせは３Ｄから３Ｄへの位置合わせであり、第２の位置合わせは３Ｄから３Ｄへの位置合わせである。
【００８４】
本発明の一実施形態によれば、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータは３Ｄ画像データとして提供される。介入画像データは、透視装置のような運動学的Ｘ線イメージングシステムから２Ｄ画像データとして提供され、処理ユニットは、第１の位置合わせを２Ｄ／３Ｄ位置合わせとして提供し、第２の位置合わせを３Ｄ／３Ｄ位置合わせとして提供するように構成される。
【００８５】
本発明の一実施形態によれば、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータは、２Ｄ画像データとして提供される。介入画像データは、透視装置のような運動学的Ｘ線イメージングシステムから２Ｄ画像データとして提供され、処理ユニットは、第１の位置合わせを２Ｄ／２Ｄ位置合わせとして提供し、第２の位置合わせを２Ｄ／２Ｄ位置合わせとして提供するように構成される。
【００８６】
本発明の一実施形態によれば、入力ユニット３２は追加的に、患者を撮像する際の介入イメージング装置（透視装置）の極角及び方位角を含む介入画像アライメントデータ（取得ジオメトリ）を受信するように構成されている。介入画像アライメントデータは、第２の位置合わせを初期化し且つ拘束するために使用される。本発明の一実施形態によれば、構成参照マップは追加的に、（ｉｖ）参照介入装置情報の幾つかのアイテムの展開状態情報を含む。プロセッサは、ライブ介入画像データにおいて、介入オブジェクトの展開状態又は部分展開状態を識別するように構成される。プロセッサは、適合構成参照マップを検索するとき、識別された展開状態又は部分展開状態を構成参照マップの展開状態情報と適合させるように構成される。
【００８７】
したがって、拡張可能なデバイスが、パラメータ化可能な要素であり、したがって、展開状態パラメータがプロセス中に推定されることができる。
【００８８】
前述の実施形態によれば、構成参照マップは展開状態情報を含む。したがって、ステントがライブデータにおいて識別されると、展開状態も構成参照マップ適合の精度を向上させるために使用され得る。
【００８９】
本発明の一実施形態によれば、適合構成参照マップ位置合わせは、検出された参照装置の参照装置情報を含む構成参照マップの限定されたセットから選択され、限定されたセットの各要素は異なる展開状態情報を有する。
【００９０】
本発明の一実施形態によれば、介入オブジェクト情報は、複数の画像フレームを有するシーケンスを含む。処理ユニット３４は、第１の位置合わせ及び第２の位置合わせをフレームのシーケンスの各フレームに連続的に適用するように構成される。したがって、第１及び第２の位置合わせの精度は、ライブ介入画像データにおける介入装置の形状が変化したとしても、向上させることができる。
【００９１】
一例によれば、フレーム間の時間的正規化（temporal  regularization）が、位置合わせプロセス及び／又は構成参照マップの選択に適用されることができる。
【００９２】
本発明の第２の態様によれば、Ｘ線イメージングシステム８０が提供される。
【００９３】
Ｘ線イメージングシステムは、ライブＸ線画像を捕捉するためのＸ線検出器８６とＸ線源８４を持つＸ線取得装置８２を有する。Ｘ線イメージングシステムはまた、上述したような関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピングにおける介入オブジェクトベースの位置合わせのための装置８８を有する。Ｘ線イメージングシステム８０はまた、表示装置８９を備える。
【００９４】
Ｘ線イメージング装置は、オブジェクトの関心領域のライブＸ線画像データを取得し、適応画像ロードマッピングのためにライブＸ線画像データを装置の入力装置に提供し、ライブＸ線画像を適応画像ロードマップと共に表示装置に表示するように構成される。
【００９５】
本発明の第３の態様によれば、関心のあるオブジェクトの適応画像ロードマッピングのための方法９０が提供される。この方法は、以下のステップを含む：
ａ）  オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータを提供するステップ９２；
ｂ）  関心領域の介入画像データを提供するステップ９４であって、画像は、関心領域に位置する介入オブジェクトの介入オブジェクト情報を含む、ステップ；
ｃ）  構成参照マップを提供するステップ９６であって、構成参照マップは、（ｉ）参照オブジェクト情報、及び（ｉｉ）参照オブジェクト情報内の参照介入装置の参照介入装置情報を含む、ステップ；
ｄ）  適合構成参照マップ位置合わせを生成するように、構成参照マップ内の参照介入装置情報に介入オブジェクト情報を適合させるよう第１の位置合わせを実行するステップ９８；
ｅ）  オブジェクトデータの位置合わせを生成するように、オブジェクトデータを適合構成参照マップの参照オブジェクト情報と適合させるよう第２の位置合わせを実行するステップ１００；及び
ｆ）  最終ロードマップ画像データを生成するよう、適合構成参照マップ位置合わせとオブジェクトデータ位置合わせとを組み合わせるステップ１０２。
【００９６】
前の方法によれば、前述のような実施形態が提供され、ステップｄ）において、適合構成参照マップ位置合わせが、複数の構成参照マップと介入オブジェクトとの間の類似度適合メトリックを最適化する参照マップとして選択される。
【００９７】
本発明の一実施形態によれば、先の記載による方法が提供され、ステップｃ）において、複数の構成参照マップが提供され、複数の構成参照マップの各構成参照マップは、（ｉ）参照オブジェクト情報及び（ｉｉ）参照介入装置情報の異なる組み合わせを提供する。
【００９８】
本発明の一実施形態によれば、先の記載による方法が提供され、ステップｃ）において、構成参照マップの参照オブジェクト情報及び／又は参照介入装置情報は、パラメータ化可能な要素を含む。次のステップｃ１）において、パラメータ化可能な要素のパラメータは、介入オブジェクト情報を参照装置情報と比較することによって、及び／又はオブジェクトデータを適合構成参照マップ位置合わせの参照オブジェクト情報と比較することによって、計算される。次のステップｃ２）において、構成参照マップの参照オブジェクト情報のパラメータ化可能な要素の形状が、計算されたパラメータを用いて調整される。
【００９９】
本発明の一実施形態によれば、先の記載による方法が提供され、ステップｄ）及び／又はｅ）において、第１及び／又は第２の位置合わせは変形可能な位置合わせである。
【０１００】
本発明の一実施形態によれば、最終ロードマップ画像データを含む適応画像ロードマップを表示するさらなるステップｇ）を含む、先の記載による方法が提供される。
【０１０１】
本発明の一実施形態によれば、先の記載による方法が提供され、ステップｃ）において、インターネットサーバからのダウンロード又はデータ転送によって構成参照マップを提供する及び／又はアップデートするステップｃ３）がある。
【０１０２】
本発明の一実施形態によれば、先の記載による方法が提供され、ステップｃ）において、オブジェクトの関心領域のオブジェクトデータは３Ｄ画像データとして提供される。さらに、ステップｂ）において、介入画像データは、運動学的Ｘ線イメージング装置からの２Ｄ画像データとして提供される。さらに、ステップｅ）において、第１の位置合わせは２Ｄ／３Ｄ位置合わせとして提供され、ステップｆ）では、第２の位置合わせが３Ｄ／３Ｄ位置合わせとして提供される。
【０１０３】
本発明の一態様によれば、先の記載うちの１つによる装置を制御するためのコンピュータプログラム要素が提供され、コンピュータプログラム要素は、前述の
方法ステップのいずれかによる方法ステップを実行するよう、処理装置によって実行される。
【０１０４】
本発明の一態様によれば、コンピュータ可読媒体が提供され、前述のようなプログラム要素を格納している。
【０１０５】
本発明の一態様によれば、前述のプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。
【０１０６】
したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の実施形態であり得るコンピュータユニットに格納されてもよい。このコンピューティングユニットは、上述の方法のステップを実行又は実行を誘起するように適合され得る。さらに、上述の装置の構成要素を動作させるように適合され得る。コンピューティングユニットは、自動的に動作するように、及び／又はユーザの命令を実行するように構成されることができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされ得る。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するように装備され得る。
【０１０７】
本発明のこの例示的な実施形態は、最初からインストールされた介入を有するコンピュータプログラムと、アップデートにより既存のプログラムが本発明を使用するプログラムになるコンピュータプログラムの両方をカバーする。
【０１０８】
コンピュータプログラムは、光記憶媒体のような適切な媒体、又は他のハードウェアと一緒に供給されるか、又は他のハードウェアの一部として供給される固体媒体上に格納及び／又は配信され得るが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介してのような、他の形態でも配信され得る。しかし、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して提示されることもでき、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされることもできる。本発明のさらなる例示的実施形態によれば、ダウンロードでコンピュータプログラム要素を利用可能にするための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、前述の本発明の実施形態の１つによる方法を実行するように構成される。
【０１０９】
本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されることに留意されたい。特に、幾つかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して記載される一方、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して説明される。しかし、当業者であれば、上述したことから、別段の通知がない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間の他の組み合わせも、この出願に開示されているとみなされることを推測するであろう。
【０１１０】
全ての特徴は、特徴の単純な合計以上の相乗効果を提供するように組み合わされることができる。
【０１１１】
本発明は、図面及び前述の説明に詳細に図示され且つ説明されてきたが、そのような図示及び説明は、説明的又は例示的であり、限定的なものではないと考えられるべきである。本発明は開示された実施形態に限定されない。
【０１１２】
開示された実施形態に対する他の変更は、図面、開示、及び従属請求項の研究から理解されることができ、請求項に記載された発明を実施する際に当業者によって実施されることができる。
【０１１３】
請求項において、「有する、含む（comprising）」という単語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“a”又は“an”は複数を除外しない。単一のプロセッサ、又は他のユニットは、請求項に列挙された幾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できないことを示すものではない。請求項における如何なる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１ａ）】
0006434171.tif 000002
【図１ｂ）】
0006434171.tif 000003
【図２ａ）】
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【図２ｂ）】
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【図２ｃ）】
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【図２ｄ）】
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【図２ｅ）】
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【図２ｆ）】
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【図３】
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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５ｅ）】
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【図６】
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【図７】
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