(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物の心臓データを処理する処理装置であって、
生物の心臓の第１の画像に基づいて、生物のそれぞれ異なる冠状動脈の血流予備量比を示す血流予備量比値の分布を提供する血流予備量比提供ユニットと、
生物の心臓の第２の画像に基づいて、生物の心筋のそれぞれ異なる部分の心筋灌流を示す心筋灌流値の分布を提供する心筋灌流提供ユニットと、
生物の冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを提供する対応付け提供ユニットであって、前記対応付けが、心筋のどの部分がどの冠状動脈によって血液供給されるかを規定する、対応付け提供ユニットと、
血流予備量比値、心筋灌流値の分布、及び冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けの分布に基づいて、血流予備量比値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定する一致決定ユニットと、
を有する処理装置。
【請求項２】
前記血流予備量比提供ユニットは、冠状動脈ツリーの提供される３次元ジオメトリに基づいて、前記血流予備量比値の分布を決定する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記処理装置は更に、心臓モデルを提供する心臓モデル提供ユニットを有し、前記心臓モデルは、異なる冠状動脈によって血液供給される心筋の少なくとも異なる部分をモデル化し、前記対応付け提供ユニットは、冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを決定するために、前記冠状動脈ツリーの提供される３次元ジオメトリに対し心臓モデルを位置合わせする、請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記心筋灌流提供ユニットは、前記心筋灌流値の分布として、スペクトルコンピュータトモグラフィ測定から得られる３次元ヨウ素マップ、又は動的心筋灌流コンピュータトモグラフィ測定から得られる曲線下面積マップを提供する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項５】
前記血流予備量比値の分布は、心筋の同じ部分に対応付けられる１又は複数の冠状動脈についての血流予備量比値を規定し、前記心筋灌流値の分布は、心筋の部分についての心筋灌流値を規定し、前記一致決定ユニットは、血流予備量比値を第１の閾値と比較し、心筋灌流値を第２の閾値を比較することによって、前記血流予備量比値と前記心筋灌流値との間の一致の程度を決定し、
ａ）前記血流予備量比値が前記第１の閾値より小さく、前記心筋灌流値が前記第２の閾値より小さい場合、又はｂ）前記血流予備量比値が前記第１の閾値より大きく、前記心筋灌流値が第２の閾値より大きい場合、より大きい一致の程度が決定され、
ａ）前記血流予備量比値が前記第１の閾値より大きく、前記心筋灌流値が前記第２の閾値より小さい場合、又はｂ）前記血流予備量比値が前記第１の閾値より小さく、前記心筋灌流値が前記第２の閾値より大きい場合、より小さい一致の程度が決定される、
請求項１に記載の処理装置。
【請求項６】
前記第１の閾値は、前記血流予備量比値の分布に依存し、及び／又は前記第２の閾値は、前記心筋灌流値の分布に依存する、請求項５に記載の処理装置。
【請求項７】
前記第１の閾値は、前記血流予備量比値の分布の平均値に依存し、及び／又は前記第２の閾値は、前記心筋灌流値の分布の平均値に依存する、請求項６に記載の処理装置。
【請求項８】
前記処理装置は、冠状動脈及び／又は心筋の部分を表示するとともに、冠状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションに、前記決定された一致の程度を示す標示を表示する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項９】
前記処理装置は、
第１の種類の標示が、前記ディスプレイ上の、前記決定された一致の程度が一致閾値より小さい冠状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションに表示され、及び／又は
第２の種類の標示が、前記ディスプレイ上の、前記決定された一致の程度が一致閾値より大きい冠状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションに表示される、
ように適応される、請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記血流予備量比提供ユニットは、第１のイメージングモダリティによって生成される生物の心臓の第１の画像に基づいて前記血流予備量比値の分布を決定し、前記心筋灌流提供ユニットは、前記第１のイメージングモダリティと異なる第２のイメージングモダリティによって生成される生物の心臓の第２の画像に基づいて前記心筋灌流値の分布を決定する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項１１】
生物の心臓をイメージングするイメージングシステムであって、
生物のそれぞれ異なる冠状動脈の血流予備量比を示す心臓の第１の画像を生成し、生物の心筋のそれぞれ異なる部分の心筋灌流を示す心臓の第２の画像を生成する画像生成装置と、
請求項１に記載の処理装置であって、前記血流予備量比提供ユニットが、前記第１の画像に基づいて前記血流予備量比値の分布を決定し、前記心筋灌流提供ユニットが、前記第２の画像に基づいて前記心筋灌流値の分布を決定する、処理装置と、
冠状動脈及び／又は心筋の部分を表示し、前記冠状状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションに、前記決定された一致の程度を示す標示を表示するディスプレイと、
を有するイメージングシステム。
【請求項１２】
生物の心臓データを処理する処理装置の作動方法であって、前記処理装置は、血流予備量比提供ユニット、心筋灌流提供ユニット、対応付け提供ユニット及び一致決定ユニットを有し、前記作動方法は、
前記血流予備量比提供ユニットが、生物の心臓の第１の画像に基づいて、生物のそれぞれ異なる冠状動脈の血流予備量比を示す血流予備量比値の分布を提供するステップと、
前記心筋灌流提供ユニットが、生物の心臓の第２の画像に基づいて、生物の心筋のそれぞれ異なる部分の心筋灌流を示す心筋灌流値の分布を提供するステップと、
前記対応付け提供ユニットが、生物の冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを提供するステップであって、前記対応付けは、心筋のどの部分がどの冠状動脈によって血液供給されるかを規定する、ステップと、
前記一致決定ユニットが、前記血流予備量比値の分布、前記心筋灌流値の分布、及び冠状動脈と心筋の部分との間の前記対応付けに基づいて、前記血流予備量比値と前記心筋灌流値との間の一致の程度を決定するステップと、を含む、作動方法。
【請求項１３】
生物の心臓をイメージングするイメージングシステムの作動方法であって、前記イメージングシステムは画像生成装置、処理装置及びディスプレイを有し、前記作動方法は、
前記画像生成装置が、生物の異なる冠状動脈の血流予備量比を示す心臓の第１の画像を生成し、生物の心筋の異なる部分の心筋灌流を示す心臓の第２の画像を生成するステップと、
前記処理装置が、請求項１２に記載の血流予備量比値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定するステップであって、前記血流予備量比値の分布が、前記第１の画像に基づいて血流予備量比値を決定することによって提供され、前記心筋灌流値の分布が、前記第２の画像に基づいて心筋灌流値を決定することによって提供される、ステップと、
前記ディスプレイが、冠状動脈及び／又は心筋の部分を表示し、前記冠状動脈及び／又は前記心筋の部分の個々のロケーションに、前記決定された一致の程度を示す標示を表示するステップと、
を含む作動方法。
【請求項１４】
生物の心臓データを処理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に記載の処理装置を制御するコンピュータ上でランされるとき、請求項１２に記載の作動方法の各ステップを請求項１に記載の処理装置に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。
【請求項１５】
生物の心臓をイメージング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１１に記載のイメージングシステムを制御するコンピュータ上でランされるとき、請求項１３に記載の作動方法の各ステップを前記イメージングシステムに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、生物の心臓データを処理する処理装置、処理方法及びコンピュータプログラムに関する。本発明は更に、前記処理装置を有する、生物の心臓をイメージングするためのイメージングシステムに関する。本発明は更に、生物の心臓をイメージングするための対応するイメージング方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開第2013/0132054A1号明細書は、患者の医療画像データから冠状動脈及び心臓の患者特有の解剖学的モデルを生成する解剖学的モデル生成ユニットと、患者特有の解剖学的モデルに基づいて、冠状動脈循環のマルチスケール機能モデルを生成する機能モデル生成ユニットと、を有する装置を開示している。装置は更に、冠状動脈循環のマルチスケール機能モデルを用いた少なくとも１つの冠状動脈の少なくとも１つの狭窄領域の血流をシミュレートするシミュレーションユニットを有する。シミュレーションユニットは、特に、少なくとも１つの狭窄領域について血流予備量比（ＦＦＲ）値のように血行力学量を計算するように適応される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
計算される血行力学量は、信頼性に欠くことがあり、信頼性のない計算された血行力学量に基づいて、少なくとも１つの狭窄領域の信頼性に欠いた評価を与えることがありうる。
【０００４】
本発明の目的は、計算された血行力学量の信頼性の評価を可能にする、生物の心臓データを処理する処理装置、処理方法及びコンピュータプログラムを提供することである。本発明の他の目的は、前記処理装置を有する、生物の心臓をイメージングするイメージングシステムを提供し、生物の心臓をイメージングするための対応するイメージング方法及び対応するコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の見地において、生物の心臓データを処理する処理装置であって、生物のそれぞれ異なる冠状動脈のＦＦＲを示すＦＦＲ値の分布を提供するＦＦＲ提供ユニットと、生物の心筋のそれぞれ異なる部分の心筋灌流を示す心筋灌流値の分布を提供する心筋灌流提供ユニットと、生物の冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを提供する対応付け提供ユニットであって、対応付けは、心筋のどの部分がどの冠状動脈によって血液供給されるかを規定する、対応付け提供ユニットと、ＦＦＲ値の分布、心筋灌流値の分布、及び冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けに基づいて、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定する一致決定ユニットと、を有する処理装置が提示される。
【０００６】
冠状動脈は心筋に血液供給するので、１又は複数の冠状動脈について提供されるＦＦＲ値及び心筋の個々の部分について提供される心筋値が信頼できるものである場合、例えば１又は複数の冠状動脈について提供されるＦＦＲ値は、前記１又は複数の冠状動脈によって血液供給される心筋の部分について提供される心筋灌流値と一致するはずである。例えば、１又は複数の冠状動脈について提供されるＦＦＲ値及び１又は複数の冠状動脈によって血液供給される心筋の部分について提供される心筋灌流値が、両方とも相対的に大きく又は両方とも相対的に低い場合、すなわち、それらが相対的に大きい一致の程度を有する場合、ＦＦＲ値及び心筋灌流値は、相対的に大きい信頼性をもつとみなすことができる。一致の程度が相対的に低い場合、すなわち、例えば、これらの値のうちの一方が相対的に大きく、これらの値の他方が相対的に小さい場合、これらの値のうち少なくとも一方の信頼性は相対的に小さい。
【０００７】
特に、心筋灌流値が信頼できるものであることが分かっている場合、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の決定される一致の程度は、ＦＦＲ値の信頼性の程度を示す。ＦＦＲ値が信頼できるものであることが分かっている場合、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の決定される一致の程度は、心筋灌流値の信頼性の程度を示す。
【０００８】
ＦＦＲ提供ユニットは、冠状動脈ツリーの提供される３次元ジオメトリに基づいて、ＦＦＲ値の分布を決定するように適応されることが好ましい。好適には、３次元コンピュータトモグラフィアンギオグラフィ（ＣＴＡ）画像が、冠状動脈ツリーの３次元ジオメトリを提供するために使用される。ＦＦＲ提供ユニットは、好適には、ＦＦＲ値を決定するために、冠状動脈ツリーの３次元ジオメトリに基づいて冠状動脈の血液のフローをシミュレートするように適応される。
【０００９】
更に、処理装置が、心臓モデルを提供する心臓モデル提供ユニットを有し、心臓モデルが、異なる冠状動脈によって血液供給される心筋の少なくとも異なる部分をモデル化し、対応付け提供ユニットが、冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを決定するために、心臓モデルを、冠状動脈ツリーの提供される３次元ジオメトリと位置合わせするように適応されることが好ましい。特に、心臓モデル提供ユニットは、冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを決定するために使用されることができる個人化された心臓モデルを提供するために、標準心臓モデルを、生物の心臓の画像に適応させるように構成されることもできる。標準心臓モデルは、米国心臓協会によって規定される心臓モデルでありうる。
【００１０】
心筋灌流提供ユニットは、好適には、スペクトルＣＴ測定から得られる３次元ヨウ素マップ、又は心筋灌流値の分布として動的心筋灌流ＣＴ測定から得られる曲線下面積マップを提供するように適応される。これらの心筋灌流値は概して非常に信頼性が高く、それゆえ、決定される一致の程度は、ＦＦＲ値の信頼性の程度を示すために使用されることができる。
【００１１】
一致決定ユニットは、予め規定された一致規則に基づいて、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定するように適応されることができ、一致規則は、ＦＦＲ値及び心筋灌流値に基づいて、１又は複数の冠状動脈について提供されるＦＦＲ値と、１又は複数の冠状動脈によって血液供給される心筋の部分の心筋灌流値との間の一致の程度を規定する。特に、ＦＦＲ値の分布は、心筋の同じ部分に対応付けられる１又は複数の冠状動脈についてＦＦＲ値を規定することができ、心筋灌流値の分布は、心筋の部分について心筋灌流値を規定することができ、一致決定ユニットは、第１の閾値及び第２の閾値を用いてＦＦＲ値を心筋灌流値と比較することによって、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定するように適応されることができる。一致規則は、ｉ）ａ）ＦＦＲ値が第１の閾値より小さく、心筋灌流値が第２の閾値より小さい場合、又はｂ）ＦＦＲ値が第１の閾値より大きく、心筋灌流値が第２の閾値より大きい場合、より大きい一致の程度が決定され、ｉｉ）ａ）ＦＦＲ値が第１の閾値より大きく、心筋灌流値が第２の閾値より小さい場合、又はｂ）ＦＦＲ値が第１の閾値より小さく、心筋灌流値が第２の閾値より大きい場合、より小さい一致の程度が決定される、ことを規定することができる。第１の閾値は、ＦＦＲ値の分布に依存することができ、及び／又は第２の閾値は、心筋灌流値の分布に依存することができる。特に、第１の閾値は、ＦＦＲ値の分布の平均に依存することができ、及び／又は第２の閾値は、心筋灌流値の分布で平均に依存することができる。しかしながら、第１の閾値及び／又は第２の閾値が、予め決められることもできる。
【００１２】
ＦＦＲ値の分布は、冠状動脈ごとの個々のＦＦＲ値を直接規定することができ、心筋の同じ部分に対応付けられる１又は複数の冠状動脈についてのＦＦＲ値は、個々の１又は複数の複数の冠状動脈に対応付けられるＦＦＲ値によって規定されることができる。特に、心筋の個々の部分が、いくつかの冠状動脈によって血液供給される場合、これらの冠状動脈について規定されるＦＦＲ値は、これらの冠状動脈について単一のＦＦＲ値を決定するために、組み合わせられることができ、例えば平均値をとることができる。しかしながら、ＦＦＲ値の分布は、冠状動脈ごとにＦＦＲ値を間接的に規定することもでき、この場合、分布は、個々の冠状動脈の長さに沿って分布するＦＦＲ値を提供することができ、個々の冠状動脈の長さに沿って分布するこれらのＦＦＲ値は、個々の冠状動脈の長さに沿って分布するＦＦＲ値を組み合わせることによって、特にＦＦＲ値を乗算することによって、決定されることができる個々の冠状動脈の単一のＦＦＲ値を規定する。
【００１３】
心筋灌流値の分布は、心筋の各々の部分について個々の心筋灌流値を直接規定することができる。しかしながら、心筋灌流値の分布は、心筋の各々の部分について心筋灌流値を間接的に規定することもでき、この場合、分布は、心筋の個々の部分内に分布する心筋灌流値を提供することができ、心筋の個々の部分内に分布するこれらの心筋灌流値は、心筋の個々の部分内に分布する心筋灌流値を組み合わせることによって、特に心筋灌流値を平均することによって、決定されることができる心筋の個々の部分の単一の心筋灌流値を規定する。
【００１４】
処理装置は、好適には、冠状動脈及び／又は心筋の部分を表示し、冠状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションにおける決定された一致の程度をそれぞれ示す標示を表示する、ディスプレイを有する。特に、処理装置は、ｉ）ディスプレイ上の、個々の決定された一致の程度が一致閾値より小さい冠状動脈及び／又は心筋の部分のロケーションに、第１の種類の標示が表示され、及び／又はｉｉ）ディスプレイ上の、個々の決定された一致の程度が一致閾値より大きい冠状動脈及び／又は心筋の部分のロケーションに、第２の種類の標示が表示されるように、適応されることができる。例えば、一致閾値よりも小さい一致の程度が決定された領域は、信頼できない値を有する領域をユーザに示すために、ディスプレイ上で囲みを付けられることができる。一致閾値は、例えば、信頼できる又は信頼できないことが分かっているＦＦＲ値及び／又は心筋灌流値が提供される較正プロシージャに基づいて、予め決められることができ、値が信頼できる冠状動脈及び／又は心筋の部分のロケーションに、第２の種類の標示が表示されるように、及び値が信頼できない冠状動脈及び／又は心筋の部分のロケーションに、第１の種類の標示が表示されるように、一致閾値が選択される。これは、どのロケーションの値が信頼でき、どのロケーションの値が信頼できないかをユーザが容易に把握することを可能にする。
【００１５】
一実施形態において、ＦＦＲ提供ユニットは、第１のイメージングモダリティによって生成された生物の心臓の第１の画像に基づいて、ＦＦＲ値の分布を決定するように適応され、心筋灌流提供ユニットは、第１のイメージングモダリティと異なる第２のイメージングモダリティによって生成された生物の心臓の第２の画像に基づいて、心筋灌流値の分布を決定するように適応される。こうして、処理装置は、異なるイメージングモダリティによって生成された画像に基づいて決定されたＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致を決定するように更に適応されることができる。しかしながら、別の実施形態において、ＦＦＲ値及び心筋灌流値は、同じイメージングモダリティによって生成された画像に基づいて決定されることができる。
【００１６】
本発明の他の見地において、生物の心臓をイメージングするイメージングシステムであって、生物の異なる冠状動脈のＦＦＲを示す心臓の第１の画像を生成し、生物の心筋の異なる部分の心筋灌流を示す心臓の第２の画像を生成する画像生成装置と、ＦＦＲ提供ユニットが、第１の画像に基づいてＦＦＲ値の分布を決定するように適応され、心筋灌流提供ユニットが、第２の画像に基づいて心筋灌流値の分布を決定するように適応された、請求項１に記載の処理装置と、冠状動脈及び／又は心筋の部分を表示し、冠状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションに、決定された一致の程度をそれぞれ示す標示を表示するディスプレイと、を有するイメージングシステムが提示される。
【００１７】
心臓の第１の画像は、生物の異なる冠状動脈のＦＦＲを決定することを可能にする心臓の任意の画像でありうる。特に、第１の画像は、任意の解剖学的画像でありえ、かかる解剖学的画像は、冠状動脈のジオメトリを表示し、及び／又はかかる解剖学的画像から、冠状動脈のジオメトリが導き出されることができ、ＦＦＲ提供ユニットは、冠状動脈のジオメトリに基づいてＦＦＲ値を決定するように適応されることができる。同様に、第２の画像は、心筋灌流値を表示する又は心筋灌流値を決定することを可能にする任意の画像でありうる。本発明の他の見地において、生物の心臓データを処理する方法であって、生物の異なる冠状動脈のＦＦＲを示すＦＦＲ値の分布を提供するステップと、生物の心筋の異なる部分の心筋灌流を示す心筋灌流値の分布を提供するステップと、生物の冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを提供するステップであって、対応付けが、心筋のどの部分がどの冠状動脈によって血液供給されるかを規定する、ステップと、ＦＦＲ値の分布、心筋灌流値の分布、及び冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けに基づいて、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定するステップと、を含む方法が提示される。
【００１８】
本発明の他の見地において、生物の心臓をイメージングするイメージング方法であって、生物のそれぞれ異なる冠状動脈のＦＦＲを示す心臓の第１の画像を生成し、生物の心筋のそれぞれ異なる部分の心筋灌流を示す心臓の第２の画像を生成するステップと、請求項１２に記載のようにＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定するステップであって、ＦＦＲ値の分布が、第１の画像に基づいてＦＦＲ値を決定することによって提供され、心筋灌流値の分布が、第２の画像に基づいて心筋灌流値を決定することによって提供される、ステップと、冠状動脈及び／又は心筋の部分を表示し、冠状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションに、決定された一致の程度を示す標示を表示するステップと、を含むイメージング方法が提示される。
【００１９】
本発明の他の見地において、生物の心臓データを処理するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムが処理装置を制御するコンピュータ上でランされるとき、請求項１２に記載の処理方法の各ステップを、請求項１に記載の処理装置に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が提示される。
【００２０】
本発明の他の見地において、生物の心臓をイメージングするためのコンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムが処理装置を制御するコンピュータ上でランされるとき、請求項１３に記載のイメージング方法の各ステップを、請求項１１に記載のイメージングシステムに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が提示される。
【００２１】
請求項１に記載の処理装置、請求項１１に記載のイメージングシステム、請求項１２に記載の処理方法、請求項１３に記載のイメージング方法、請求項１４に記載のコンピュータプログラム、及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムが、特に従属請求項に記載の同様の及び／又は同一の好適な実施形態を有することが理解される。
【００２２】
本発明の好適な実施形態は、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任意の組み合わせでありうることが理解される。
【００２３】
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形態から明らかになり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】生物の心臓をイメージングするイメージングシステムの実施形態を概略的及び例示的に示す図。
【図２】ＦＦＲ値の分布を概略的及び例示的に示す図。
【図３】心筋灌流値の分布を概略的に及び例示的に示す図。
【図４】心臓モデルを示す概略的及び例示的に示す図。
【図５】生物の心臓をイメージングするためのイメージング方法の実施形態を例示的に示すフローチャート。
【図６】心臓データを処理する処理装置の実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、生物の心臓をイメージングするイメージングシステムの実施形態を概略的及び例示的に示す。この実施形態において、イメージングシステム２２は、ＣＴシステムであり、生物は、検査ゾーン５内の患者テーブル（明確さの理由で示されない）に配置される人である。イメージングシステム２２は、人の異なる冠状動脈のＦＦＲを示す心臓の第１の画像を生成し、人の心筋の異なる部分の心筋灌流を示す心臓の第２の画像を生成する画像生成装置２３を有する。特に、ＣＴシステム２２の画像生成装置２３は、ｚ方向に平行に延在する回転軸Ｒを中心に回転可能なガントリ１を有する。本実施形態において、円錐形の放射線ビーム４を生成するためのコリメータ３を具えるＸ線管２が、ガントリ１に搭載される。放射線ビーム４が、検査ゾーン５内の人の心臓を横切り、人の心臓を横切った後、放射線ビーム４は、本実施形態において２次元検出表面を有するＸ線検出器６に入射する。Ｘ線検出器６もまた、ガントリ１に載置される。
【００２６】
画像生成装置２３は、２つのモータ７、８を更に有し、ガントリ１が、モータ７によって好適には一定であるが、調整可能な角速度で駆動される。モータ８は、検査ゾーン５内で、患者テーブル上に配置されるうる人を回転軸Ｒ又はｚ軸の方向と平行に移動させるために提供される。例えば、これらのモータは、制御ユニット９によって制御され、Ｘ線源２及びＸ線検出器６は、人の心臓に対して円形又はらせん軌道に沿って移動される。別の実施形態において、コリメータ３は、特にファンビームのような別のビーム形状を形成するように適応されることができ、Ｘ線検出器６は、特にファンビームのような他のビーム形状に対応した形状に作られる検出表面を有することができる。
【００２７】
Ｘ線源２及びＸ線検出器６の移動の間、Ｘ線検出器６は、Ｘ線検出器６の検出表面に入射する放射線に依存して、投影値を生成し、投影値は、心臓の第１及び第２の画像を再構成する再構成ユニット１２に提供される。第１及び第２の画像は、処理装置１３に提供される。
【００２８】
処理装置１３は、生物の異なる冠状動脈のＦＦＲを示すＦＦＲ値の分布を提供するＦＦＲ提供ユニット１５を有する。この実施形態において、第１の画像は、３次元ＣＴＡ画像であり、３次元ＣＴＡ画像は、ＦＦＲ提供ユニット１５によって、人の冠状動脈ツリーの３次元ジオメトリを決定するために使用される。ＦＦＲ提供ユニット１５は、ＦＦＲ値を決定するために、冠状動脈ツリーの３次元ジオメトリに基づいて冠状動脈の血液フローをシミュレートする。ＦＦＲ値の決定のより詳細な説明のために、例えば文献"In vivo flow simulation in coronary arteries based on CT datasets: feasibility and initial results" by Thomas Frauenfelder et al., European Radiology, 17(5), pages 1291 to 1300 (2007)及び米国特許出願第2012/0150516A1号公報が参照され、それらの内容は、参照によって本願明細書に盛り込まれるものとする。計算されたＦＦＲ値を有する冠状動脈ツリー２４は、図２に概略的及び例示的に示される。ＦＦＲ値は、計算され、直接的に測定されないので、それらは、仮想ＦＦＲ値であると考えられることができる。
【００２９】
処理装置１３は、生物の心筋の異なる部分の心筋灌流を示す心筋灌流値の分布を提供する心筋灌流提供ユニット１６を更に有する。この実施形態において、画像生成装置２３は、心筋灌流値の分布を提供するために、第２の画像としてスペクトルＣＴ画像を生成し及び生成されたスペクトルＣＴ画像に基づいて３次元ヨウ素マップを決定するように、適応される。３次元ヨウ素マップ２５は、図３に概略的及び例示的に示される。別の実施形態において、心筋灌流値の分布は、別のやり方で提供されることができる。例えば、曲線下面積マップが、心筋灌流値の分布として、動的心筋灌流ＣＴ画像である第２の画像に基づいて決定されることができる。
【００３０】
ヨウ素マップのボクセル値は、個々のロケーションに堆積されるヨウ素の量を示し、従って、心筋灌流値として考えられることができる。ヨウ素マップは、例えば文献"K-edge imaging in x-ray computed tomography using multi-bin photon counting detectors" by E. Roessl et al., Physics in Medicine and Biology, volume 52, pages 4679 to 4696 (2007)に開示されるように、マルチビン光子計数検出器を使用するスペクトルＸ線ＣＴにおいてＫ端イメージングに基づいて決定されることができ、その内容は、参照によってここに盛り込まれるものとする。
【００３１】
動的心筋灌流ＣＴ画像は、ヨウ素のような注入される造影剤物質が心臓にウオッシュインされ、心臓からウオッシュアウトされる間に、心臓を繰り返し走査することによって生成されることができる。例えば、動的心筋灌流ＣＴ画像は、５〜３０秒の期間にわたって取得される１０〜２０のボリュメトリック画像を有することができる。曲線下面積マップは、造影剤物質が心臓にウオッシュインされ及びウオッシュアウトされる時間期間にわたるボクセル値を各ボクセルごとに積分することによって、動的心筋灌流ＣＴ画像に基づいて決定されることができる。例えば、動的心筋灌流ＣＴイメージングに関するより多くの詳細が、文献"Perfusion CT: a worthwhile enhancement?" by K. Miles et al., British Journal of Radiology, volume 76, pages 220 to 231 (2003)に開示されており、その内容は、参照によってここに盛り込まれるものとする。
【００３２】
処理装置１３は、人の冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを提供する対応付け提供ユニット１８を更に有し、対応付けは、心筋のどの部分がどの１又は複数の冠状動脈によって血液供給されるかを規定する。特に、心臓モデル提供ユニット１７は、図４に概略的及び例示的に示されるように、異なる冠状動脈によって血液供給される心筋の異なる部分をモデル化する心臓モデル２６を提供し、対応付け提供ユニット１８は、冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを決定するために、冠状動脈ツリーの提供された３次元ジオメトリに対し心臓モデル２６を位置合わせするように適応される。心臓モデル提供ユニット１７は、患者特有ではない標準心臓モデルを提供するように適応されることができ、又は、心臓モデル提供ユニット１７は、患者特有の心臓モデルを提供するために、画像生成装置２３によって又は別の画像生成装置によって生成される人の心臓の実際の画像に合わせて、標準心臓モデルを適応させることもできる。
【００３３】
こうして、対応付け提供ユニット１８は、モデルベースの心臓セグメント化及び例えば米国心臓協会によって規定される標準化された心臓モデルのような標準心臓モデルを使用することによって、心筋内のそれらの血液供給領域に個別の冠状動脈をマップするように適応されることができる。対応付け提供ユニット１８は、ＦＦＲ値の分布２４と心筋灌流値の分布２５との間の幾何学的なリンクを提供するために、心筋のどの部分がどの１又は複数の冠状動脈によって血液供給されるかという知識を提供する。マッピングアルゴリズムは、好適には、冠状動脈の個別のバリエーションを処理することができる。
【００３４】
対応付け提供ユニットは、人の冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けを決定するために他の方法を使用するように更に適応されることができる。例えば、心臓モデル提供ユニットは、心臓モデルに、心筋のセグメント化された部分を提供するように適応されることができ、この心臓モデルは、人の心筋の異なる部分を決定するために、人の心臓の実際の画像と位置合わせされることができる。人の心臓の実際の画像において、更に冠状動脈が検出されることができ、心筋の各々の決定された部分に対し、１又は複数の最も近い冠状動脈が対応付けられることができる。更に、文献"Computation of coronary perfusion territories from CT angiography" by P. Beliveau et al., Computers in Cardiology, volume 34, pages 753 to 756 (2007)に開示される対応付けプロシージャが、使用されることもでき、その内容は、参照によってここに盛り込まれるものとする。
【００３５】
処理装置は、ＦＦＲ値、心筋灌流値の分布２５、及び冠状動脈と心筋の部分との間の対応付け分布２４に基づいて、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定する一致決定ユニット１９を有する。一致決定ユニット１９は、予め規定された一致規則に基づいて、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定するように適応されることができる。この実施形態において、ＦＦＲ値の分布２４のうち心筋の同じ部分に対応付けられる１又は複数の冠状動脈について提供されるＦＦＲ値を組み合わせることによって、ＦＦＲ値が、前記１又は複数の冠状動脈について決定される。例えば、冠状動脈ごとに、組み合わされたＦＦＲ値が決定されるように、冠状動脈について提供されるＦＦＲ値が乗算されることができる。いくつかの冠状動脈が、心筋の同じ部分に血液供給する場合、心筋の同じ部分に対応付けられる複数の冠状動脈について単一のＦＦＲ値を決定するために、これらの冠状動脈について決定されたＦＦＲ値は、組み合わせられることができ、例えば平均値を求められることができる。更に、心筋灌流値は、心筋灌流値の分布２５の心筋灌流値を組み合わせることによって、心筋の各部分について決定される。例えば、心筋の或る部分について提供される心筋灌流値は、心筋の各部分について単一の心筋灌流値を決定するために、平均をとられることができる。
【００３６】
更に、本実施形態において、一致決定ユニット１９は、ＦＦＲ値を第１の閾値と比較し、心筋灌流値と第２の閾値と比較することによって、心筋の部分について決定される心筋灌流値と、心筋の当該部分に対応付けられる１又は複数の冠状動脈について決定されるＦＦＲ値との間の一致の程度を決定するように適応される。特に、一致規則は、ａ）ＦＦＲ値が第１の閾値より小さく、心筋灌流値が第２の閾値より小さい場合、又はｂ）ＦＦＲ値が第１の閾値より大きく、心筋灌流値が第２の閾値より大きい場合、より大きい一致の程度が決定されることを規定し、ａ）ＦＦＲ値が第１の閾値より大きく、心筋灌流値が第２の閾値より小さい場合、又は、ｂ）ＦＦＲ値が第１の閾値より小さく、心筋灌流値が第２の閾値より大きい場合、より小さい一致の程度が決定されることを規定することができる。第１の閾値は、好適には、ＦＦＲ値の分布２４の平均であり、第２の閾値は、好適には、心筋灌流値の分布２５の平均である。しかしながら、特に較正プロシージャに基づいて予め決められることができる別の第１及び第２の閾値が使用されることもできる。例えば、第１の閾値は０．６でありうるが、第２の閾値は、心筋灌流値の分布２５の平均によって、特に、心筋のヨウ素摂取の平均によって規定されることができる。一実施形態において、一致の程度は、２値の一致の程度でありえ、ａ）ＦＦＲ値が第１の閾値より小さく、心筋灌流値が第２の閾値より小さい場合、又はｂ）ＦＦＲ値が第１の閾値より大きく、心筋灌流値が第２の閾値より大きい場合、個々のＦＦＲ値及び個々の心筋灌流値が、互いに対応すると決定されることができ、ａ）ＦＦＲ値が第１の閾値より大きく、心筋灌流値が第２の閾値より小さい場合、又はｂ）ＦＦＲ値が第１の閾値より小さく、心筋灌流値が第２の閾値より大きい場合、個々のＦＦＲ値及び個々の心筋灌流値は互いに対応しないと決定されることができる。しかしながら、一致決定ユニット１９は、２より多くの異なる一致の程度を区別するように適応されることもできる。
【００３７】
心筋の同じ部分に対応付けられる１又は複数の冠状動脈について決定されるＦＦＲ値が、心筋の当該部分について決定される心筋灌流値に一致する場合、１又は複数の動脈に沿ったＦＦＲ値の分布及び心筋の当該部分内の心筋灌流値の分布は、互いに一致すると考えられることができる。心筋の部分と個々の１又は複数の冠状動脈との間のすべての対応付けについて、個々の値が互いに一致すると決定される場合、ＦＦＲ値の全体の分布及び心筋灌流値の全体の分布も互いに一致すると考えられることができる。
【００３８】
通常、低いＦＦＲ値を有する冠状動脈は、血行力学的に重要であり、従って、心筋の対応する部分における低い心筋灌流と相関し、特に低いヨウ素摂取と相関することが予想される。しかしながら、ＦＦＲ値の決定は、エラーを被りやすいので、狭窄に関する低いＦＦＲ値が、それを動脈の血液供給領域の灌流特性と比較することによって検証されることができる場合、臨床的な判定は、より高い信頼性をもって行われることができる。個々のＦＦＲ値と個々の心筋灌流値との間の一致の程度は、個々のＦＦＲ値の信頼性を示す。
【００３９】
イメージングシステム２２は、キーボード、コンピュータマウス、タッチスクリーン、その他及びディスプレイ２１のように入力ユニット２０を更に有する。入力ユニット２０及びディスプレイ２１は、処理装置の一部として考えられることもできる。ディスプレイ２１は、冠状動脈及び／又は心筋の部分を表示するとともに、冠状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションに、決定された一致の程度を示す標示を表示する。特に、ディスプレイ２１上で、個々の決定された一致の程度が一致閾値より小さい冠状動脈の及び／又は心筋の部分のロケーションには、第１の種類の標示が表示されることができ、及び／又は、ディスプレイ２１上で、個々の決定された一致の程度が一致閾値より大きい冠状動脈及び／又は心筋の部分のロケーションには、第２の種類の標示が表示されることができる。一致の程度が、２値をとる一致の程度であるとき、それらの値が互いに対応する場合は、一致の程度は「１」でありえ、それらの値が互いに対応しない場合は、一致の程度は「０」でありえ、あるいは、一致閾値は「０．５」であってもよい。各々の狭窄ごとに、着色された円のようなマークが、そのＦＦＲ値が心筋灌流情報によって確証される場合又は相反する情報がある場合を示すために表示されることができ、すなわち、後者に関しては、例えば狭窄を有する冠状動脈について決定されたＦＦＲ値が、冠状動脈によって血液供給されていると決定された心筋の部分についての心筋灌流値に一致しない場合、それに応じて狭窄がマークされることができる。
【００４０】
以下において、生物の心臓をイメージングするイメージング方法の実施形態が、図５に示されるフローチャートを参照して例示的に記述される。ステップ１０１において、人の異なる冠状動脈のＦＦＲを示す心臓の第１の画像、及び人の心筋の異なる部分の心筋灌流を示す心臓の第２の画像が生成される。特に、画像生成装置２３は、第１の画像として冠状動脈ＣＴＡ画像を生成し、第２の画像としてスペクトルＣＴ画像を生成する。
【００４１】
ステップ１０２において、人の異なる冠状動脈のＦＦＲを示すＦＦＲ値の分布２４が、第１の画像に基づいて決定される。特に、３次元幾何モデルが、ＣＴＡ画像から導出され、ＦＦＲ値を決定するために、冠状動脈ツリーのＦＦＲ分布のシミュレーションが、冠状動脈ツリーの３次元幾何モデルに基づいて実施される。ステップ１０３において、人の心筋の異なる部分の心筋灌流を示す心筋灌流値の分布２５が、第２の画像に基づいて決定される。特に、３次元ヨウ素マップが、スペクトルＣＴ画像から得られ、心筋灌流値の分布２５として使用される。
【００４２】
ステップ１０４において、人の冠状動脈と心筋の部分との間で対応付けが決定され、対応付けは、心筋のどの部分がどの１又は複数の冠状動脈によって血液供給されるかを規定する。好適には、モデルベースの心臓セグメント化及び標準化された心臓モデルが、心筋内のそれらの血液供給領域に個別の冠状動脈をマップするために使用される。ステップ１０５において、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度が、ＦＦＲ値の分布２４、心筋灌流値の分布２５、及び冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けに基づいて、決定され、ステップ１０６において、冠状動脈及び／又は心筋の部分が、冠状動脈及び／又は心筋の部分の個々のロケーションに、一致の決定された程度を示す標示と共に表示される。例えば、各狭窄ごとに、そのＦＦＲ値が心筋灌流情報によって確証される場合又は相反する情報がある場合を示す着色された円のようなマークが、表示されることができる。
【００４３】
ステップ１０２〜１０５は、人の心臓データ、すなわち例えばＦＦＲ値の分布及び心筋灌流値の分布を処理するステップであり、それゆえ、人の心臓データを処理する処理方法のステップとして考えられることができる。
【００４４】
冠状動脈を表示するために、冠状動脈ＣＴＡ画像、冠状動脈ツリーの決定された３次元ジオメトリ、又は冠状動脈の別の画像が、ディスプレイ２１に表示されることができる。心筋の部分を表示するために、それぞれ異なる冠状動脈によって血液供給される心筋のセグメント化された部分を有する心臓の画像が、ディスプレイ２１に表示されることができる。
【００４５】
冠状動脈疾患の評価のために、狭窄の位置を特定し、例えば直径の縮小を含むそれらのサイズを測定し、心筋の血液供給領域への血液供給に対する影響を評価することが重要である。目標は、血行力学に重要な影響を与える狭窄のみを最終的に処置することである。一体型の処理装置を有する上述のイメージングシステムは、医師に、どの狭窄について信頼性の高いＦＦＲ値及び／又は心筋灌流値が決定されたかを示し、それにより、医師が、個々の狭窄が血行力学に重要な影響を与えるかどうかを決定するために、信頼性の高い値のみを使用することを可能にする。心筋灌流値は、筋肉組織の灌流特性を示し、例えば、動的なＣＴ心筋灌流イメージングに基づいて決定されることができるタイムツーピーク又は曲線下面積マップを提供することによって、又はスペクトルＣＴイメージングによって決定されることができるヨウ素マップを提供することによって、与えられることができる。心筋灌流値の分布は、好適には、筋肉への血液供給が不十分である場所を示すが、これらの分布は冠状動脈を考慮しない。ＦＦＲ値は、狭窄によって生じる圧力降下を示し、人の冠状動脈ツリーの提供された３次元ジオメトリに基づいて、圧力分布をシミュレートすることによって決定されることができる。
【００４６】
組み合わされたＦＦＲ及び灌流情報を表示することは、医師が、重要な狭窄をより正確に識別することを可能にする。記述されたシステム及び方法は、低リスク及び中程度のリスクの冠状動脈疾患患者の評価のためにＣＴアンギオグラフィ及び心筋灌流イメージングに適用されることができる。
【００４７】
図１を参照して上述した実施形態において、処理装置は、イメージングシステムに組み込まれているが、図６に概略的及び例示的に示されるように、処理装置は、スタンドアロンの装置であってもよい。この例において、心臓データを処理する処理装置３０は、ＦＦＲ提供ユニット１５、心筋灌流提供ユニット１６、心臓モデル提供ユニット１７、対応付け提供ユニット１８、一致決定ユニット１９、入力ユニット２０及びディスプレイ２１を有する。ＦＦＲ提供ユニット１５は、イメージングシステムから受け取られる人の心臓の画像に基づいて、ＦＦＲ値の分布を決定するように適応されることができる。しかしながら、ＦＦＲ提供ユニット１５は、単にＦＦＲ値の分布が記憶された記憶ユニットであってもよく、かかる記憶ユニットから、ＦＦＲ値の記憶された分布が、それを提供するために取り出されることができる。更に、心筋灌流提供ユニット１６は、イメージングシステムから受け取られる画像に基づいて心筋灌流値の分布を決定するように適応されることができ、又は、心筋灌流提供ユニット１６は、心筋灌流値の分布がすでに記憶された記憶ユニットでありえ、かかる記憶ユニットから、心筋灌流値の分布が、それを提供するために取り出されることができる。対応付け提供ユニット１８は、例えば心臓モデル及び人の冠状動脈ツリーの提供された３次元ジオメトリに基づいて、生物の冠状動脈と心筋の部分との間で対応付けを決定するように適応されることもでき、又は、対応付け提供ユニット１８は、対応付けがすでに記憶されている記憶ユニットであってもよく、かかる記憶ユニットから、対応付けが、それを提供するために取り出されることができる。後者の場合、処理装置は、心臓モデル提供ユニット１７を有しなくてもよい。
【００４８】
図１を参照して上述された実施形態において、画像生成装置２３は、ＦＦＲ値の分布及び心筋灌流値の分布を決定するために使用されるＣＴ画像を提供するように適応されることができ、すなわち図１を参照して上述された実施形態において、同じイメージングモダリティの画像がＦＦＲ値の分布及び心筋灌流値の分布を決定するために使用されるが、他の実施形態において、異なるイメージングモダリティの画像が、ＦＦＲ値の分布及び心筋灌流値の分布を決定するために使用されてもよい。従って、同じ又は異なるイメージングモダリティが、ＦＦＲ値の分布及び心筋灌流値の分布を決定するために使用されることができる。例えば、ＦＦＲ値の分布は、磁気共鳴画像、血管内超音波画像、Ｘ線ＣＴ画像、その他に基づいて決定されることができ、心筋灌流値の分布は、ポジトロンエミッショントモグラフィ画像、単一光子放出ＣＴ画像、磁気共鳴画像、Ｘ線ＣＴ画像、その他に基づいて決定されることができる。
【００４９】
上述の実施形態において、ＦＦＲ値は、画像に基づいて決定されるが、別の実施形態において、ＦＦＲ値は、別のやり方で決定されることができ、例えば、それらは直接測定されることもできる。
【００５０】
図面、開示及び添付の請求項の検討から、開示された実施形態に対する他の変更が、請求項に記載の本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】
請求項において、「有する、含む（comprising）」という語は、他の構成要素を除外せず、不確定冠詞「a」又は「an」は、複数性を除外しない。
【００５２】
単一のユニット又は装置は、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。
【００５３】
１又は複数のユニット又は装置によって実施されるＦＦＲ値の決定、心筋灌流値の決定、冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けの決定、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度の決定のようなプロシージャは、任意の他の数のユニット又は装置によって実施されることができる。例えば、ステップ１０２〜１０５は、単一のユニットによって又は任意の他の数の異なるユニットによって、実施されることができる。これらのプロシージャ及び／又はイメージング方法に従うイメージングシステムの制御及び／又は処理方法に従う処理装置の制御は、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。
【００５４】
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、例えば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／配布されることができるが、他の形式で、例えばインターネット又は他のワイヤード又はワイヤレスの通信システムを通じて配布されることもできる。
【００５５】
請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【００５６】
本発明は、生物の心臓データを処理する処理装置、及びそのような処理装置を有するイメージングシステムに関する。生物の異なる冠状動脈のＦＦＲを示すＦＦＲ値の分布、生物の心筋の異なる部分の心筋灌流を示すヨウ素マップの値のような心筋灌流値の分布、及び生物の冠状動脈と心筋の部分との間の対応付けが、ＦＦＲ値と心筋灌流値との間の一致の程度を決定するために使用される。これは、心筋灌流値が信頼できることが知られている場合、決定された一致の程度に基づいて、ＦＦＲの信頼性を決定することを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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