(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像処理装置であって：
第一の投影方向に沿って取得されたオブジェクトの投影画像のストリームを第一のチャネルから、第二の投影方向に沿って取得された前記オブジェクトの投影画像のストリームを第二のチャネルから、受領する入力ユニットであって、両方のチャネルの画像は前記オブジェクト内に存在する物質の物質体積が構成変化を受ける間に取得されたものである、入力ユニットと；
ｉ）より前の第一のチャネルの画像とより後の第一のチャネルの画像の対に基づいて、前記物質体積の構成変化を示し、かつ前記物質体積において前記変化が起こった位置を示す、前記より後の第一のチャネルの画像内の画像部分を同定し、ｉｉ）より前の第二のチャネルの画像とより後の第二のチャネルの画像の対に基づいて、前記物質体積の構成変化を示し、かつ前記物質体積において前記変化が起こった位置を示す、前記より後の第二のチャネルの画像内の画像部分を同定するよう構成された同定器と；
前記同定器が前記より後の第一のチャネルの画像内の画像部分および前記より後の第二のチャネルの画像内の画像部分の同定に成功する場合にのみ、同定された個々の画像部分から3D画像体積要素を再構成するよう構成された3D画像再構成器であって、そうして再構成された3D画像体積要素は前記同定された画像部分のみを表わす、3D画像再構成器と；
再構成された3D画像体積要素を出力するよう構成された出力ポートとを有する、
画像処理装置。
【請求項２】
前記再構成器は、前記再構成された3D画像体積要素と前に再構成された3D体積要素を組み合わせて累積3D体積を形成するよう構成されており、前記累積3D体積は、前記より後の投影画像の取得時点までの前記物質体積の構成を表わす、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記再構成された3D画像体積要素のビューを含むグラフィック・ディスプレイを画面上での表示のために生成するよう構成されたグラフィック・ディスプレイ生成器をさらに有しており、そのように生成されたグラフィック・ディスプレイは、表示されるとき、前記より後の投影画像の取得時点において構成変化が起こっていた前記物質体積の部分のみのビューを提供する、請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記グラフィック・ディスプレイは、前記前に再構成された画像体積要素のビューを含み、前記前の画像体積要素は、前記物質体積の構成の前の変化を示す、前に同定された画像部分から再構成されたものであり、前記のようにして生成されたビューは、前記より後の投影画像の取得時点までの前記物質体積の構成の少なくとも部分的なビューを提供する、請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
生成されるグラフィック・ディスプレイは、前記物質体積が存在する前記オブジェクト内における関心領域の重畳されたシルエットを含む、請求項３または４記載の画像処理装置。
【請求項６】
さらに同期器を有しており、同定動作の失敗に際しておよびその後の第一のチャネルの画像およびその後の第二のチャネルの画像の前記入力ポートにおける受領に際して、前記同期器は、前記より後の第一のチャネルを前記その後の第一のチャネルの画像のために、前記より後の第二のチャネルの画像を前記その後の第二のチャネルの画像のために更新することによって、画像の前記諸対から画像の新しい諸対を形成するよう構成され、前記同期器は、それにより、前記新しい対において、前記より前の第一および第二のチャネルの画像を維持するよう構成されている、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記同定動作は、前記その後の第一のチャネルの画像内または前記その後の第二のチャネルの画像内のそれぞれの前記画像部分の少なくとも一方のサイズおよび／または信号対雑音比がある境界値より小さい場合には失敗し、
前記同定動作は、前記その後の第一のチャネルの画像内の前記画像部分および前記その後の第二のチャネルの画像内の前記画像部分の両方のサイズおよび／または信号対雑音比が前記境界値より大きい場合には成功する、
請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記投影画像がX線透視画像である、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記オブジェクトが人間または動物の脈管構造の一部であり、前記物質体積がある量の塞栓形成薬である、請求項１ないし８のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
【請求項１０】
画像処理方法であって：
第一の投影方向に沿って取得されたオブジェクトの投影画像のストリームを第一のチャネルから、第二の投影方向に沿って取得された前記オブジェクトの投影画像のストリームを第二のチャネルから、受領する段階であって、両方のチャネルの画像はある物質のある体積が前記オブジェクト内に存在する間かつ前記物質体積が構成変化を受けることができる間に取得されたものである、段階と；
ｉ）より前の第一のチャネルの画像とより後の第一のチャネルの画像の対に基づいて、前記物質体積の構成変化を示し、かつ前記物質体積において前記変化が起こった位置を示す、前記より後の第一のチャネルの画像内の画像部分を同定し、ｉｉ）より前の第二のチャネルの画像とより後の第二のチャネルの画像の対に基づいて、前記物質体積の構成変化を示し、かつ前記物質体積において前記変化が起こった位置を示す、前記より後の第二のチャネルの画像内の画像部分を同定する段階と；
前記より後の第一のチャネルの画像内の画像部分および前記より後の第二のチャネルの画像内の画像部分の同定に成功する場合にのみ、同定された個々の画像部分から3D画像体積要素を再構成する段階であって、そうして再構成された3D画像体積要素は前記同定された画像部分のみを表わす、段階と；
再構成された3D画像体積要素を出力する段階とを含む、
方法。
【請求項１１】
ｉ）前記同定が成功である場合、その後の第一のチャネルの画像およびその後の第二のチャネルの画像を受領する際、前記より前の第一のチャネルの画像を前記より後の第一のチャネルの画像のために更新し、前記より後の第一のチャネルの画像を前記その後の第一のチャネルの画像で置き換え、前記より前の第二のチャネルの画像を前記より後の第二のチャネルの画像のために更新し、前記より後の第二のチャネルの画像を前記その後の第二のチャネルの画像で置き換えることによって、画像の前記諸対から画像の新しい諸対を形成し、同定段階を前記二つの新しい対に基づいて繰り返し、
ｉｉ）前記同定が失敗する場合、その後の第一のチャネルの画像およびその後の第二のチャネルの画像を受領する際、前記より後の第一のチャネルを前記その後の第一のチャネルの画像のために、前記より後の第二のチャネルの画像を前記その後の第二のチャネルの画像のために更新し、それにより前記より前の第一および第二のチャネルの画像を維持することによって、画像の前記諸対から画像の新しい諸対を形成し、前記二つの新しい対に基づいて同定段階を繰り返す、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記二つの画像部分を同定する段階は、前記その後の第一のチャネルの画像内の前記画像部分または前記その後の第二のチャネルの画像内の前記画像部分の少なくとも一方のサイズおよび／または信号対雑音比がある境界値より小さい場合には失敗し、
前記同定段階は、前記その後の第一のチャネルの画像内の前記画像部分および前記その後の第二のチャネルの画像内の前記画像部分の両方のサイズおよび／または信号対雑音比が前記境界値より大きい場合には成功する、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
請求項１ないし９のうちいずれか一項記載の装置と；
前記二つのストリームを供給する少なくとも二チャネルのX線撮像装置と；
前記画面とを有する、
画像処理システム。
【請求項１４】
前記X線撮像装置が二平面X線透視装置である、請求項１３記載の画像処理システム。
【請求項１５】
処理ユニットによって実行されたときに請求項１０ないし１２のうちいずれか一項記載の方法段階を実行するよう適応されている、請求項１ないし９のうちいずれか一項記載の装置を制御するためのコンピュータ・プログラム。
【請求項１６】
請求項１５記載のコンピュータ・プログラムを記憶している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、画像処理装置、画像処理システム、画像処理方法、コンピュータ可読媒体およびコンピュータ・プログラム・プロダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
通例避けるべきではあるが、塞栓、すなわち人または動物の血管の閉塞は時に、まさに医学的な兆候によって求められるものである。
【０００３】
たとえば、癌組織またはAVM（arteriovenous  malformation［動静脈奇形］）の成長を食い止めるためには、癌を「飢えさせる」ために癌巣への血液の、よって栄養分の供給を遮断するために、供給動脈が塞栓により閉鎖されることがある。
【０００４】
この医学的塞栓は、カテーテル管によって人体内の所望の位置において液体塞栓薬を投与することによってもたらされる。塞栓薬は、疾病部位において閉鎖を起こすある体積の糊のように考えてもよい。そのような塞栓形成介入の間、閉鎖されるのが標的とされる供給動脈のみであり、健全な血管は閉鎖されないことを保証することが重要である。
【０００５】
現在のところ、栓子の位置は、一つまたは複数のX線透視投影画像を取得することによってモニタリングされる。塞栓の放射不透明性のため、前記X線投影画像において投影「フットプリント」が見きわめられ、それにより栓子の場所についての手がかりを放射線医学介入者に提供する。
【０００６】
特許文献１は、介入の間に3D構造を視覚化するための撮像方法を記述している。
US2009/192385A1は、血管内介入手順のためのX線ロードマップ透視法の使用を開示している。CTのような画像データが得られ、それからX線透視装置の配向に対応する投影におけるデジタル式に再構成された放射線写真が計算される。次いでこの放射線写真が処理されて、仮想ロードマップ・マスク画像を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第7,574,026号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、塞栓形成または同様の介入手順の間、医療従事者を支援するための代替的な装置またはシステムが必要とされていることがありうる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態は従属請求項に組み込まれている。本発明の下記の側面は画像処理方法、画像処理システム、コンピュータ・プログラム要素およびコンピュータ可読媒体にも等しく当てはまることを注意しておくべきである。
【００１０】
本発明の第一の側面によれば、画像処理装置であって：
第一の投影方向に沿って取得されたオブジェクトの投影画像のストリームを第一のチャネルから、第二の投影方向に沿って取得された前記オブジェクトの投影画像のストリームを第二のチャネルから、受領する入力ユニットであって、両方のチャネルの画像はある物質のある体積が前記オブジェクト内に存在する間かつ前記物質体積が構成変化を受ける間に取得されたものである、入力ユニットと；
ｉ）より前の第一のチャネルの画像とより後の第一のチャネルの画像の対およびｉｉ）より前の第二のチャネルの画像とより後の第二のチャネルの画像の対に基づいて、前記物質体積の構成変化を示し、かつ前記物質体積において前記変化が起こった位置を示す画像部分を同定するよう構成された同定器であって、前記画像部分の一つは前記より後の第一のチャネルの画像内であり、一つは前記より後の第二のチャネルの画像内である、同定器と；
同定成功の場合にのみ同定された画像部分から3D体積要素が再構成されるよう構成された3D画像再構成器とを有する装置が提供される。再構成された体積要素は前記同定された画像部分のみを表わすので、こうして再構成された3D画像体積要素は点ごとの再構成である。
【００１１】
次いで、再構成された3D画像体積要素は出力ポートにおいてさらなる処理のために出力されるまたは利用可能にされる。
【００１２】
本装置は、所望なら、画像取得レートに対して物質体積の遅い流れの場合に、塞栓形成領域の時間的に連続的な3D再構成を許容する。ある実施形態では、物質体積は、血管シャントのような関心領域において、塞栓形成手順において送達される糊またはオニックスのような塞栓薬である。ある実施形態では、上記二つのストリームにおける画像は、栓子が投与または注入される間または投与後にそのようにして送達された栓子が固化する間に二平面撮像装置によって取得されるX線透視画像である。本装置は、ゆっくりした塞栓薬注入レートを御し、時間的活動の概念を、前記より後の画像におけるピクセル点またはピクセルのパッチを前記他のより後の画像におけるピクセルとマッチさせる方法として使い、よって二つの現在のX線透視ビューを横断してマッチする。それらのピクセルまたはピクセル・パッチは前記二つのより後の画像において実質的に同時に記録されたものなので、それらは同じ栓子活動を表わすと想定される。同定された画像部分は、連結したまたはばらばらになったピクセルの領域である。前記画像部分は、有意な栓子構成変化の投影ビューであるという意味で「栓子活動の領域」である。ある実施形態では、同定器は、栓子活動が有意であるかどうかを判定するために領域サイズを使う。有意な栓子活動が、各空間的チャネルについての画像によって記録される栓子投影ビューまたはフットプリントにおける有意な領域変化につながると想定されている。
【００１３】
ある実施形態によれば、同定器は各より後のフレームについて、それぞれのより前のフレームに対する時間差を確立するよう動作し、時間的活動領域検出アルゴリズムが適用される。ある実施形態によれば、同定器は、患者動きに誘起される時間差と、撮像される物質体積における活動、たとえば前記関心対象における物質体積へのさらなる物質の追加に起因する差との間の区別をするよう構成される。ある実施形態によれば、同定器は、二つのX線透視チャネルに対して並行して作用し、それによりますます多くの画像が二つのチャネルを通じてはいってくるにつれてのリアルタイム動作を提供する。ストリームがバッファリングされて同定器が交互に、すなわち二つのチャネルに対して代わる代わる動作する他の動作モードも考えられる。栓子投与または「注入」はフレーム・レートに対して遅いので、あるフレームの間の起こりうる物質の追加は、空間的に限定されており、各投影画像において若干数のピクセルにしか影響しない。換言すれば、前記より後の画像のそれぞれにおいて、栓子活動は、一つまたは若干数の点ごとの変化として認識できる。
【００１４】
この時間的属性は、新たに注入された物質の精密なマッチングを可能にする。活動領域が有意であると決定されるとき、3Dの点ごとの再構成が達成される。再構成は、取得の際に撮像装置によって使われた撮像幾何および／またはある種の物質均一性仮定に基づいていてもよい。
【００１５】
再構成された体積要素（「部分3D体積」）は、前記二つのより後の画像が撮影された時点における栓子の構成（たとえば形状およびまたは体積など）の変化の瞬時変化を表わす。
【００１６】
ある実施形態によれば、再構成器は、前記再構成された瞬時3D画像体積要素と前に再構成された3D体積要素を組み合わせて累積3D体積を形成するよう構成される。前記累積3D体積は、前記より後の投影画像の取得時点までの物質体積の構成を表わす。換言すれば、二つの同定された比較的小さな画像部分（「活動領域」）についての再構成された体積要素は、その後、注入が始まってからの全塞栓形成領域を表わす累積3D体積に複合されてもよい。
【００１７】
ある実施形態によれば、本装置はさらに、再構成された3D画像体積要素のビューを含むグラフィック・ディスプレイを画面上での表示のために生成するよう構成されたグラフィック・ディスプレイ生成器を有する。そのように生成されたグラフィック・ディスプレイは、表示されるとき、前記より後の投影画像の取得時点において構成変化が起こっていた物質体積の部分のみのビューを提供する。
【００１８】
ある実施形態によれば、前記グラフィック・ディスプレイは、前記前に再構成された画像体積要素のビューを含む。前記前の画像体積要素は、物質体積の構成の前の変化を示す、前に同定された画像部分から再構成されたものである。前記のようにして生成されたビューは、前記より後の投影画像の取得時点までの物質体積の構成の少なくとも部分的なビューを提供する。
【００１９】
ある実施形態によれば、生成されるグラフィック・ディスプレイは、物質体積が存在する前記オブジェクト内における、関心領域の重畳されたシルエットを含む。
【００２０】
換言すれば、ユーザーの所望に応じて、部分的体積または累積体積が表示されてもよく、それにより現在塞栓形成されている領域またはこれまでに塞栓形成された全領域の良好な3Dビューを提供する。
【００２１】
ある実施形態によれば、本装置はさらに、同期器を有する。同定動作の失敗に際しておよびその後の第一のチャネルの画像およびその後の第二のチャネルの画像の前記入力ポートにおける受領に際して、同期器は、前記より後の第一のチャネルを前記その後の第一のチャネルの画像のために、前記より後の第二のチャネルの画像を前記その後の第二のチャネルの画像のために更新することによって、画像の前記諸対から画像の新しい諸対を形成するよう構成される。それにより、同期器は、前記新しい対において、前記より前の第一および第二のチャネルの画像を維持する。再構成器は、同定器が前記その後の第一のチャネルの画像および前記その後の第二のチャネルの画像においてそれぞれの新しい画像部分を同定する場合にのみ、さらなる再構成動作を実行するよう構成される。前記その後の第一および第二のチャネルの画像は、それぞれ前記より後の第一のチャネルの画像および前記より後の第二のチャネルの画像より遅い取得時刻をもつ。ある実施形態では、前記その後の画像は、それぞれより後の第一のチャネルおよび第二のチャネルの画像よりあとに入力ポートにおいてすぐに受領される画像である。
【００２２】
先述したように、ある実施形態によれば、同定器は、信号対雑音比に対する画像部分サイズ（該部分中のピクセル数）に対して作用する。信号対雑音比に対する画像部分の（ピクセル）サイズの組み合わせによって値が形成される。信号対雑音比は、それぞれの画像部分のまわりのピクセル近傍に対するそれぞれのより後の画像におけるそれぞれの画像部分について取られる。同定の成功または失敗を確立するために、値がユーザー調整可能な境界値と比較される。
【００２３】
有意な画像部分は単一のピクセルから構成されることがあるが、それは前記ピクセルがその近傍に対して高いコントラストで記録され、よって高い信号対雑音比をもつ場合のみである。同定は、前記その後の第一のチャネルの画像におけるまたは前記その後の第二のチャネルの画像におけるそれぞれの画像部分についての値が境界値未満であれば失敗したと見なされる。両方の画像部分についての値が境界値より大きければ、同定は成功と見なされ、有意な栓子活動の変化または構成変化が前記二つの画像に記録されていたことになり、本装置は、そのような有意な変化を記録する画像のみに基づいて3D体積を再構成するよう動作する。
【００２４】
換言すれば、同定器は、同期器と組み合わさって、参照画像に対する十分大きな時間的変化を表わすその後の画像が、各チャネルから一つずつ、前記ストリームから拾われる限り、各チャネルにおける前記より前の二つの画像を参照画像として維持するよう動作する。再構成器が3D体積要素を生成するよう動作するのはそのときのみであって、次いで参照画像は前記二つのその後の画像に再設定され、本装置の動作サイクルは新しく受領された画像について繰り返される。さらに換言すれば、装置は有意な栓子活動を「待ち」、そのときにのみその有意な変化を表わす対に基づいて体積要素を再構成する。
【００２５】
本稿で提案される装置は、介入的放射線医学において、特に介入的神経病学において適用されうる。塞栓形成手順に関係して上記した実施形態は一つの実施形態でしかなく、本装置は、同様の流れ特性を共有し撮像装置の取得レートに比して比較的遅い他の物質流れを記録するためにも適用できることが構想されている。
【００２６】
定義
「ストリーム」は、少なくとも二つの画像を有する、取得時間に従った諸画像のシーケンスである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の例示的実施形態についてここで以下の図面を参照して述べる。
【図１】画像処理装置を含むアレンジメントを示す図である。
【図２】図１のアレンジメントで使われる画像処理装置の基本コンポーネントのより詳細なビューを示す図である。
【図３】図２の画像処理装置によって出力されるビューの概略図である。
【図４】画像処理方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１を参照すると、患者OB内の関心領域ROIの塞栓形成を支援するアレンジメントが示されている。
【００２９】
患者OBが、検査台（図示せず）上に置かれている。二つのX線源（「X線管」）XX、XYを含む二平面撮像システム１００（「撮像装置」）があり、それぞれの検出器DX、DYが伴っている。X線源XXまたはXYのいずれかから発するX線は検出器DX、DYのそれぞれのものによって検出される。二つのX線管XX、XYおよびその検出器は（図示しないCアームのような）フレーム内に配置される。二つのX線管XX、XYは、互いに対しておよびROIに対して種々の角度位置で配置される。ある例示的な直角配置が図１に示されているが、当業者は45°のような他の角度設定も同様に本願の目的に資することがありうることを理解するであろう。
【００３０】
ROIに対する二つのX線管XX、XY（よってそれらの検出器DX、DY）の角位置および管XY、XXおよび検出器DX、DYのいずれかまでの（たとえば患者が位置されている台の高さによって決定される）前記ROIの距離は、ｉ）二つのX線管XX、XY、ｉｉ）それぞれの検出器DX、DYおよびｉｉｉ）ROIの間の相互の空間的関係を記述する他の撮像装置設定パラメータとともに、以下では一般に、「撮像幾何」と称される。
【００３１】
最初、塞栓薬のある体積（以下では、「糊のブロブ」、「栓子」または単に「ブロブ」と称する）がカテーテル・システムによって患者OB中に導入され、次いでROIにおいて投与される。前記ROIはたとえば、患者OBがAVM、動静脈フィステル（AVF）または血管腫治療を受ける必要があるために閉塞される必要がある血管のシャントである。液体塞栓形成物質の例は、オニックス（登録商標）（糊のような物質）、アルコールまたはnブチルシアノアクリレート（NBCA）である。
【００３２】
本質的には細い管であるカテーテルは、たとえば大腿動脈を介して患者の中に導入され、次いで可能性としては案内ワイヤを使って疾病部位まで案内される。栓子投与は、時点t0において、塞栓薬Tのある体積をROIの近くで前記管の開いた先端を介して放出することによって、始まる。次いで栓子は、標的位置（通例は動脈を静脈系につなぐシャント）でひっかかってそれにより血管を閉塞するまで、血流内で循環する。
【００３３】
栓子Eが患者OB内でROIに存在している際に管XY、XXのいずれかから発したX線がROIを、よって栓子Eまたはその一部を通過するよう、撮像幾何が調整され、患者OBが位置決めされる。
【００３４】
栓子Eを構成する物質は、血液または他のイオン性物質と接触すると、重合が始まって栓子Eが硬くなり、いくつかの、時にきわめて複雑な形状を通じて遷移するようなものである。換言すれば、栓子は、標的部位でのその初期投与と栓子が最終的に硬くなって前記部位にひっかかる時との間の時間期間において構成変化を受ける。栓子の構成変化は、投与が継続することによる体積の増大を含むが、さらには実際の投与の終結後に起こる栓子の形状の変化をも含む。構成変化はたとえば、栓子が重合して血管内の標的位置にひっかかる際に栓子の表面上で時間とともに現われる隆起および沈下またはへこみを含む。構成の変化はまた、局所的密度および内部物質流れにおける変化をも含む。構成の変化はまた、栓子またはその一つまたは複数の部分の、並進、収縮、膨張および回転のような動きをも含む。たとえば、栓子Eが投与の際にカテーテルの先端から遠位のほうで固化するが、その後近位に進み、可能性としては健全な動脈を意図せずに閉塞してしまう傾向がある「逆流現象」が観察されている。
【００３５】
栓子Eの投与が始まる時点t0は、塞栓形成介入および画像手順の開始を定義し、これらについてこれからより詳細に述べる。
【００３６】
二平面撮像装置１００は、XチャネルCXおよびYチャネルCYをもつ二チャネルの撮像装置である。ROIのまわりの角位置が異なるため、管XX、XYのそれぞれのものによって放出されたそれぞれのX放射は、異なる投影方向X、YにおいてROIに、よって栓子Eに入射する。
【００３７】
X放射は、それぞれ管XXおよび管XYから発される複数のX線pX、pYを含む。X線pXまたはpYは次いで、二つの検出器DX、DYのそれぞれのものによって検出される。あるいはまた、二つの管XX、XYによって代わる代わる照射される単一の検出器があってもよい。代替的な構成では、二つの異なる投影方向X、Yに沿ってのX線pXまたはpYを実現するために可動焦点をもつまたは二つの焦点をもつ単一のX線管がある。
【００３８】
先述したように、栓子EをもつROIは、第一のX線管XXとその検出器DXの間かつ管XYとその検出器DYの間に位置決めされる。それぞれのX線pX、pYはROIおよびその中に存在する栓子Eを構成する物質に入射し、これと相互作用する。ROIまたは栓子Eと相互作用するとき、X線pXおよびpYが減衰される。前記減衰のレベルは、それぞれのX線pX、pYがROI組織および栓子Eを通って進む際のそれぞれのX線pX、pYの組織内経路における物質の密度に依存する。
【００３９】
各検出器DX、DYは検出器セル（図示せず）のグリッドから構成される。個々の減衰したX線pX、pYは直線に沿って進み、それらのセルのあるものに当たる。各セルは、減衰したX線pXまたはpYが前記セルに当たるときに電気信号を発することをもって応答する。前記電気信号は次いでデータ取得システムDAS（data  acquisition  system）によってそれぞれのデジタル・ピクセル値に変換される。それらのピクセル値が、所与の取得時間について任意のX線ビーム露出についての投影画像をなす二次元アレイに合併される。したがって、各投影画像はx方向管XXまたはy方向管XYのいずれかおよび前記投影画像の取得時間に関連付けられる。前記投影画像における各記録されたピクセル値は、検出器セルおよび該セルに当たったX線pXまたはpYの進行直線に関連付けられる。各デジタル・ピクセル値は、それぞれのX線pX、pYが経験する減衰レベルを表わす。したがって、画像のピクセル値は、周囲のROIまたは血管組織の低い不透明度に対する栓子物質の高い放射不透明度のおかげで、栓子Eの特定の投影ビューまたは「フットプリント」を記録する。
【００４０】
栓子Eの投与の間、撮像装置１００は、x方向管XXから発し、x方向検出器DXにおいて検出されたX線pXについてx方向に沿ってX線透視投影画像（「フレーム」）FXtのストリームFXまたはシーケンスを取得するよう動作する。次いでXチャネル・ストリームFXはXチャネルCXに沿って画像化プロセッサIPに転送される。画像化プロセッサIPの目的および動作については、のちにより詳細に説明する。同様に、y方向管XYから発し、y方向検出器DYにおいて検出されたX線pYについてX線透視投影画像FYtのY方向チャネル・ストリームFYが取得される。次いで二つの画像ストリームFX、FYは前記画像プロセッサIPにおいて好適な入力ポートIUによって受領される。
【００４１】
ストリーム取得の間の任意の一時点tにおいて、Xチャネル画像FXtおよびyチャネル画像FYtは実質的に同時並行して取得される。しかしながら、実際上は、両者の間には小さな時間オフセットtΔがある。全く同時での取得は、一方のチャネルのコンプトン散乱が他方のチャネルにおける画像取得を歪める結果となり、それにより信号対雑音比を低下させるからである。しかしながら、想定される遅い栓子Eのダイナミクスのため、前記チャネル間オフセットは無視でき、現在の目的のためには画像FXtおよびFYtはプロセッサIPによって同時に取得されたものとして扱われる。
【００４２】
撮像システムの動作は、中央コンピュータ・コンソールCCによって制御される。ここから、二つのチャネルについてのそれぞれのリフレッシュ信号（「fps」または「フレーム毎秒」で測られるフレーム・レートとしても知られる）は、事前設定された撮像プロトコルに従ってトリガーされるおよび／または放射線医によって手動でトリガーされる。放射線医は、露出をトリガーする（「撮影する」）ためにジョイスティックまたはペダルまたは同様の入力装置を使ってもよい。
【００４３】
各チャネルCX、CYから一対ずつの投影画像の二つの対の受信に際して、画像プロセッサIPは前記二つの対を処理して3D画像体積3DVにする。前記3D体積3DVは次いで、塞栓形成されたROIのビューを生成するために好適なレンダリング・ソフトウェアによって使用されてもよく、前記ビューは、介入の間、画面M上に表示されてもよい。前記体積は、ある種の位置における瞬時栓子E構成変化をエンコードするだけの部分ビューまたはt0から考えている時点tまでの期間の間を通じて塞栓形成された全ROI体積をエンコードする総合ビューとして生成されうる。
【００４４】
大まかな言い方をすれば、前記3D体積3DVは、新しい第一および第二のチャネルのフレームの受領に際して、条件付きで更新される。それにより、更新された3D体積3DVは発展栓子の構成変化に従う。条件が、更新が行なわれるのは新しい画像対における情報が十分有意であり、実際患者OBまたはROI組織ではなく栓子自身の構成変化の証拠である場合にのみであることを保障する。本稿で提案される画像プロセッサIPは、介入的放射線医に、塞栓形成手順を通じて塞栓形成された領域の良好なビューを提供する。これは、二つの準同時なライブの投影ビューのみから、塞栓形成領域の、必要なら継続的かつ反復されるリアルタイムの点ごとの3D再構成によって達成される。画像プロセッサIPは空間的に制限された栓子ダイナミクスを御し、時間的活動の概念を、xチャネル画像における比較的小さく、集中したピクセル領域を、yチャネル画像における対応するピクセル領域とマッチさせる方法として使う。マッチアップが同定されたあとにはじめて、マッチアップされたピクセル領域のみに基づいて、点ごとの3D再構成が実行される。点ごとの再構成の結果、時間とともに、部分体積ビューのために別個に記録されているか、介入開始以来の塞栓形成される領域に対する3D累積総合ビューに複合されるかのいずれかである3D体積要素を生じる。
【００４５】
図２を参照して、画像プロセッサIPの動作についてここでより詳細に説明する。
【００４６】
〈動作〉
画像プロセッサは、入力ポートIU、同定器ID、同期器SYNC、3D再構成器および出力ポートOUを有する。撮像装置１００は、栓子Eの構成変化のダイナミクスにとって十分速いフレーム・レートで二つの画像ストリームFX、FYを供給するよう動作する。「十分速い」というのは、いずれかのストリームにおける任意の二つの相続く画像におけるピクセル情報がほぼ同一でありうることを意味するものと解釈される。これは、どの栓子構成変化も検出されずに過ぎることがないことを保証するためである。
【００４７】
その後のxチャネル画像の対、すなわちより前の画像FXt1およびより後の画像FXt2（t1＜t2）が入力ポートIUにおいて受領される。前記より後の画像FXt2は、撮像装置１００によってレートfmpsでストリームFXにおいて供給されるところの前記より前の画像FXt1のすぐ隣の画像であってもなくてもよい。同様に、より前のyチャネル画像FYt1およびより後のyチャネル画像FYt2のyチャネル対が入力インターフェースIUにおいて受領される。本願で使われる概念が示唆するように、yチャネル取得t1、t2は実質的にxチャネル画像についてと同じである。図１に示されるように、これらの対はそれぞれxチャネルCXおよびyチャネルCYを介して入力ポートIUに供給されるが、これは単に一つの実施形態である。両方のストリームFX、FYについての単一のフィード線が代わりに使われてもよい。この実施形態では、入力インターフェースIUは、各画像を、xチャネル・ストリームであるかyチャネル・ストリームであるかについてスキャンし、供給線における画像を二つのストリームに分解する。受領されたxチャネルおよびyチャネル対は次いで好適なデータ構造中に格納され、それぞれの取得時間およびその起源、すなわちxチャネルであるかyチャネル画像であるかに応じて、配列されてもよい。
【００４８】
二つの対FXt1、FXt2およびFYt1、FYt2は次いで同定器IDまたは追跡器に転送される。同定器モジュールIDは、各対FXt1、FXt2およびFYt1、FYt2におけるより前の画像とより後の画像の間のピクセル・パターンの変化によって裏付けられる栓子構成変化を同定または追跡するよう構成される。ある実施形態によれば、両方の対を処理する単一の同定器IDがある。代替的な実施形態では、各対またはストリームFX、FYについて専用の同定器IDまたは追跡器がある。
【００４９】
同定器IDの動作についてこれから対FXt1、FXt2について説明するが、同定器IDはyチャネル対FYt1、FYt2に対しても完全に同様の仕方で動作することが理解される。
【００５０】
ある実施形態によれば、同定器IDは二フェーズで動作し、各フェーズについて一つずつで二つのモジュール、すなわち活動領域検出器ADおよび活動領域検証器AVを有する。
【００５１】
同定器IDが検出フェーズにあるとき、活動領域検出器ADは、最も最近のxチャネル画像FXt2と以前の、より前の画像FXt1との間の時間差FXΔ＝FXt1−FXt2をピクセルごとに計算する。同期器SYNCは、前記より前の画像FXt1（および前記より前の画像FYt1）の取得時間t1を参照時刻t1＝tmとして設定し、前記より前の画像FXt1が今や当面、xチャネル画像のための基準または「マスク」画像となり、より前の画像FYt1はyチャネル画像のための類似の目的に資する。それにより、前記のちの画像FX2における画像領域であって、前記より前の画像FXtに比較して時間差応答を表わすものが、参照マスク画像に対して決定可能かつ識別可能であり、同様の画像領域がより後のyチャネル画像FYt2において決定可能である。
【００５２】
ある実施形態によれば、活動領域検出器ADは、塞栓形成活動に起因するのでない時間差応答を除去するよういくつかのフィルタ・モジュールを有する。活動領域検出器ADのフィルタ・モジュールは、次のもののそれぞれまたはセレクションを含む。
・ノイズに起因する差のピークを除去または軽減するためのノイズ・フィルタ。
・患者OB動きに起因する差応答を除去する動きアーチファクト・フィルタ。
・デバイス・セグメンテーションを使い、デバイス、たとえば塞栓薬が送達される際のカテーテル管のフットプリントを「ぬぐい去る」ことによって、差画像におけるデバイスによって誘起された応答を除去するよう動作するデバイス・フィルタ。
ある実施形態によれば、動きアーチファクト・フィルタが最初に適用され、次いでノイズ・フィルタが、最後にデバイス・フィルタが適用される。他の順列も考えられている。
【００５３】
ある実施形態によれば、これらのフィルタは、xチャネル時間差画像FXΔを計算するのに先立って、画像FXt2、FX2のそれぞれに適用される、あるいはFXΔが先に計算され、上記のフィルタが次いで前記差画像FXΔに適用される。
【００５４】
活動領域検出器ADは、yチャネル対のFYt1、FYt2画像についてフィルタリングされた時間差画像FYΔを生成するよう、同様の仕方で動作する。
【００５５】
次いで、時間差画像FYΔ、FXΔは活動領域検証器AVに転送され、それにより同定器IDの動作はフェーズ２にはいる。活動領域検証器AVは、各時間差画像FYΔ、FXΔにおける接続された諸ピクセル成分であって、上記のさまざまなフィルタリング段階のあとに残るものを解析するよう動作する。ある実施形態によれば、活動領域検証器AVはFYΔ、FXΔのそれぞれについて、0でないピクセルの領域のサイズおよび領域の前記サイズ（たとえば前記0でないピクセルによって構成されるピクセルの数で測られる）に対するFYΔ、FXΔにおける信号対雑音比を計算する。等方的フィルタが使われることができる。この情報はたとえば、重み付けされた平均として値中に組み合わされる。フィルタ・アウトされたいかなるピクセルも0に設定されている。前記残っているピクセルの前記値がある境界値より大きいと判定されれば、前記画像部分は有意であるとみなされ、次いで活動XΔ、YΔの領域であると考えられる。この場合、検証は成功したと言われる。境界値は較正実行において確立されてもよい。換言すれば、同定器IDによって出力される連結した画像部分XΔ、YΔは、再構成を保証するのに十分に有意である栓子活動のみを表わすと想定され、前記より後の画像FXt2、FYt2の取得時間tにおける栓子の空間または形における構成変化の投影ビューであると考えられる。そのようにして同定されたピクセル成分XΔ、YΔは、点ごとの再構成のための好適な候補として保持される。
【００５６】
上述した境界値は、事前設定されるまたは動作中に動的に調整可能である。それらの境界値は、較正実行において確立されることができるが、塞栓薬の遅い動的流れ特性が既知であると想定されるので、先験的に推定されることができる。ROIにおける体温のような周囲の患者条件を考慮に入れる必要があることがある。
【００５７】
ある実施形態によれば、3D再構成器PRは、検証器AVが両方のチャネルCX、CYについて活動領域XΔ、YΔの検証に成功した場合にのみ、すなわち両方の領域が上述した下限より大きい場合にのみ動作するよう命令される。そうでない場合には、すなわちXΔ、YΔの少なくとも一方が前記下限より小さければ、両方のより後の画像FXt2、FYt2は拒否され、もはやそれ以上考慮されない。次いで、IPプロセッサは入力ポートIUにおいて二つの新しいより後の画像FXt3、FYt3があるかどうか傾聴し、上記の手順が二つの新しい対、すなわち新しいxチャネル対FXtm=t1、FXt3および新しいyチャネル対FYtm=t1、FYt3を用いて繰り返される。よって、前記より後の画像は更新され、前記より前の参照マスク画像対FXtm=t1、FYtm=t1は保持される。しかしながら、XΔ、YΔが検証に成功した場合には、下記でより詳しく説明されるように点ごとの再構成がトリガーされ、同期器はマスク画像時点tm＝t2に再設定し、それにより前記二つのより後の画像FXt2、FYt2が前記二つの参照マスク画像FXtm=t2、FYtm=t2となる。次いで、任意の二つの新たに受領されたxチャネルおよびyチャネル画像についてそれぞれ順に、新しい対が形成されていき、サイクルが始まる。これは次の検証成功が起こるまで続けられる。時点t1、t2、t3は、撮像装置１００によって供給されるそれぞれのストリームにおいて、連続する取得時刻であってもよい（よってt2はt1の直後、など）。よって撮像装置１００は、各画像に対して二つのストリームにおいて作用する。しかしながら、画像プロセッサIPが事実上若干数のフレームを「飛び越す」他のモードも考えられている。
【００５８】
ある実施形態によれば、マスク画像についてのリフレッシュ時点tmは動的に適応され、両方のチャネルにおける成功が活動領域検証器AVによって達成されたかどうかの関数である。活動領域検証器AVから同期器SYNCへのフィードバックがあり、検証が達成されたら、リフレッシュ時点が前段で述べたように再設定される。よって、同期器SYNCと連携しての検証器AVの動作は、事実上、再構成器PRによって再構成された画像体積中に有意な栓子構成変化のみが記録されることを保証するために、二つの供給されるストリームから、再構成がトリガーされるべき正しい時点tmを拾い上げる。活動領域検証器AVが検証成功しない場合には、栓子ダイナミクスはリフレッシュ・レートに比べて遅すぎ、IPプロセッサは、現在保持されている参照マスク画像FXtm、FYtmに対して十分に有意な栓子活動が両方のチャネルに見出されるまで、次のxチャネルおよびyチャネル画像を待つ。参照時刻tmのリフレッシュは、塞栓形成活動に起因する、tmと、考えられているより後の画像FYtm+k、FXtm+kの取得時間との間の時間間隔における変化が空間的に限定されたままの間に、実質的な時間差がモニタリングできることを保証する。それによりその後の3D体積再構成の精度が保証される。
【００５９】
換言すれば、同じマスク画像FXtm、FYtmが、検証が達成されることができることを条件として、いくつかのその後の活動領域XΔ、YΔ同定について使用されてもよい。換言すれば、現在のマスク画像FXtm、FYtmを与えられて、tmと各より後の画像FXtm+k、FYtm+kについての取得時間t＝tm+kとの間の「時間ギャップ」は、時間t＝1,2,3とともに増大し続ける。しまいには、検証が成功し、その時点でtmはリフレッシュし、次いで新たに受領された画像が新しいマスク画像として宣言され、サイクルは繰り返されて、新しいより後の画像が受領され、それぞれの対が上記のようにしてい考えられる。さらに換言すれば、各チャネルCX、CYについて、マスク画像FXtm、FYtmは、tm+k'において検証に成功するまで、それぞれの新たに受領されたより後の画像FXtm+k  FYtm+k  k＝1,2,……について同じままである。画像プロセッサIPがマスク画像の新しい対FXtm_new  FYtm_new、tm_new＝tm＋k'に移行するのは、検証成功に際してのみである。
【００６０】
xチャネルおよびyチャネル活動領域XΔ、YΔは次いで、同定器IDから体積画像再構成器PRに転送される。
【００６１】
ある実施形態によれば、体積画像再構成器PRの動作は二段階であり、点ごとである。再構成器PRは、一つまたは複数の3D画像体積要素（「ボクセル」）を再構成するために、上記二つの同定された活動領域XΔ、YΔであって、瞬時活動領域XΔ、YΔを同定するために同定器によって使用されたそれぞれのより後の画像FXtm+k  FYtm+kにおいてある位置において起こった栓子Eの構成変化のみを示すもののみを使うので、点ごとである。ボクセルは、値および位置座表によって定義される。ピクセル値の数学的記号±に対応して、再構成された体積要素の値は正または負であり、よってそれぞれの取得時間tm＋kおよび栓子上の位置における物質の付加または前記時間および位置における物質の消耗のいずれかを示す。再構成されたボクセルは二値体積要素または密度体積要素のいずれかである。二値体積要素の値は「1」または「0」のいずれかであり、前記時間において前記位置に栓子物質が存在するかしないかを示す。密度体積要素は、その値が前記時間における前記位置における栓子の密度に関係するので、より多くの情報を与える。再構成された体積は、各時点について一つの部分体積Vpまたは最も遅いマスク画像リフレッシュ時点tm以降のある時刻までの全塞栓形成された体積Vcの3D情報を含む、任意の所与の時点についての累積体積Vcである。
【００６２】
3D体積は本質的には3Dスカラー場である。最初、再構成器PRは三次元グリッド点データ構造を使う。各グリッド点は、栓子を含むROI内の位置を表わす。時点tm＋kについての二値部分体積Vpを再構成するよう動作するとき、点ごとの再構成は、撮像幾何に依拠することによって実現できる。ある実施形態によれば、x方向活動領域XΔにおけるそれぞれのピクセルに関連付けられた進行線は、y方向活動領域YΔにおけるそれぞれのピクセルに関連付けられた進行線と交わる。次いで、そのようにして同定されたグリッド位置に0または1が入れられる。ひとたび新しい点ごとの再構成が達成されたら、それは、新たなグリッドにおいてその個別的なグリッド点に置かれる。任意の点および時点における物質が交互に付加または消耗されうるという事実を説明するために、体積要素は正または負であってもよい。あるさらなる実施形態によれば、撮像幾何の代わりまたは撮像幾何に加えて、Vp計算は放射測定に依拠する。小さな局所的スケールでの栓子E薬の局所的密度均一性を想定すると、同様のピクセル値に基づく活動領域XΔおよびYΔの間でピクセルをマッチアップする〔取り合わせる〕ことができる。活動領域XΔ、YΔのそれぞれにおいてより小さな値をもつピクセルは、同一の栓子位置のフットプリントであると想定される。密度体積要素が所望される場合、再構成器は値1をもつ二値ボクセルのみに対して作用する。次いで、再構成器PRは、取り合わされた活動領域XΔ、YΔにおけるピクセル値から裏付けられる減衰または密度を示す前記グリッド位置におけるボクセルの値を確立するよう、栓子についての減衰モデルを使う。同じ場合において、一方または両方の活動領域XΔ、YΔがちょうど一つのピクセルを有していてもよい。その場合、それら二つのピクセルは、再構成されたときに一つのボクセルに対向する。活動領域XΔ、YΔの一方または両方は、ピクセルのブロブまたはパッチから構成されてもよい。すなわち、ピクセルの群を含む。この場合、再構成器は、前記群を、球状または楕円状であってもよい基本形状に崩壊させる。撮像装置１００のフレーム・レートは、前記活動領域XΔ、YΔが常に前記基本形状に崩壊させることができるピクセルの数より少ないよう、十分高速であると想定され、それにより点ごとの再構成が実行できることを保証する。典型的には、群のサイズは、数ピクセルのオーダーである。断片化されたパッチの場合には、点ごとの再構成は、その断片集合をなす連結したピクセル領域のそれぞれについて別個に実行される。
【００６３】
このようにして、点ごとの再構成器PRは、検証された活動領域の新しい対が受領されるたびに、異なるグリッドに値を入れる。換言すれば、各時点について一つの部分体積がある部分体積Vpの族が構築され、ルックアップ・データ構造に格納される。
【００６４】
ある実施形態によれば、活動領域XΔ、YΔのそれぞれをなすいくつかのピクセルがあるとき、XΔピクセルまたは「ピクセルのブロブ」はYΔピクセルまたはブロブとマッチングされて、どのピクセルまたはブロブが、点ごとに再構成されるべき同一の体積要素の投影ビューに対応するかを確立する。前記ピクセル・マッチングを達成するために、再構成器PRは以下の情報の一つまたはいくつかを組み合わせるよう構成される。
【００６５】
・「放射測定値の類似」。これは、点ごとの再構成のために使われる同じ基本球状オブジェクトが、マッチするピクセルのまたはピクセルの「ブロブ」のマッチする対に対応することを示す。基本再構成モデルのレベルで、楕円形状モデルが想定される場合には、放射測定は各投影チャネルにおいてわずかに異なることがあるが、それでも同様である。したがって、放射測定類似性は良好なマッチを示す。
【００６６】
・「幾何学的対応」。これは、考えられているピクセルまたはブロブの対の平面位置からおよびシステム幾何から構築される関連する逆投影された（retro-projected）3D線の対の間の距離によって推定されることができる。原理的には、二つのマッチする事例は、空間において交差する逆投影された3D線に対応する。したがって、逆投影された線間の距離は良好なマッチを示す。
【００６７】
・「特徴類似性」。これは、画像特徴を比較することによる、それぞれの投影画像内の考えられているピクセルまたはブロブの対のまわりの画像特徴を、該特徴の比較によって解析したあとに推定されるものであり、これも良好な取り合わせの指標となりうる。たとえば、栓子Eの一部が3Dにおいて骨の端に非常に近くにある場合、チャネルΔX、ΔYにおけるそのブロブの二つの投影も、投影された骨輪郭が、考えられているブロブ近くに存在することを明らかにするであろう。したがって、特徴の類似は、良好なマッチという想定を補強する。しかしながら、特徴の非類似性は、安全な解釈を与えることはできない。3Dにおいて前記栓子部分が前記輪郭に遠位であるときは、投影ビューでは、それぞれのピクセル・ブロブの輪郭への近接は単に見かけ上の近接であるからである。
【００６８】
前記複数の部分体積Vpを足し合わせるまたは累積することによって、累積3D体積Vcが再構築されることができる。累積体積Vcは、介入が始まって以降の総合的な塞栓形成結果を記録する。部分体積を加え合わせるとき、各グリッドには、所望される時点に関連付けられたそれぞれの部分体積Vpからルックアップできる最新の利用可能なボクセル値が入れられる。さまざまな累積体積Vcを通じて時間的にいったりきたりスクロールするとき、部分体積Vpに記録されているそれぞれの体積要素の正または負の値は、累積体積Vc中のある種のグリッド点において、当該ボクセルが任意の一時点において加えられる体積要素の符号±に従って出現および再出現しうることを実現する。
【００６９】
ある実施形態によれば、累積体積VCは、画面M上での表示のために、所望されるビューに沿って、前記体積のうちの選択された一つまたは複数をレンダリングするために、レンダラーまたはグラフィック・ディスプレイ生成器GDGに転送される。
【００７０】
ある他の実施形態によれば、画像プロセッサIPは、血管がロードマップ・オーバーレイによって視覚化された形で、先述した体積VpおよびVcのいずれかを出力するよう動作する。前記ロードマップは、血管の輪郭またはシルエットであり、その中に栓子Eが位置している。前記オーバーレイは、発明以外の点では既知の手段によって、たとえば介入前後のCアームCT再構成手順において生成された考えられている脈管構造Vaの3D体積再構成から、抽出されることができる。次いで、そうして得られたロードマップ・グラフィクスは、3D画像体積Vcおよび／またはVpから得られたそれぞれのビュー上に位置合わせ後に重ねられることができ、そうしてロードマップ体積Vvが得られる。
【００７１】
画像プロセッサIPは、現在点ごとに塞栓形成されている領域Vp、体積Vcにおいて記録されている介入開始以降の総合的な塞栓形成された領域および／または重ね合わされた脈管構造ロードマップVvの任意の一つまたは組み合わせをカラーコードすることによって、さらなる可視化方式を実装するよう動作してもよい。
【００７２】
ある実施形態によれば、画像の二つのストリームFX、FYの取得は維持され、画像プロセッサIPは塞栓薬の完全な体積の実際の投与の完結後にさえこれに対して作用し続ける。栓子の構成を、その重合の最終段階を通じてモニタリングするためである。栓子Eが実際に安全に標的部位にはまったと放射線医が満足するまで、撮像手順は続けられる。
【００７３】
図３を参照するに、累積体積Vcの大幅に概略化したビューのシーケンスが示されている。時刻t＝t1では、累積した体積Vcの初期ビューが示されている。栓子Eは、それぞれが上記のようにして以前に計算された3D体積要素を表わすさまざまなサブキューブから構成される離散化されたキューブとして大幅に概略化して示されている。
【００７４】
のちの時点t＝t2において、栓子Eは突起を形成し、この事実は、前の時刻t＝t1においては何の物質も位置していなかった位置において体積Vcに加えられる新たなボクセル要素V+xとして記録される。
【００７５】
さらにのちの時点t＝t3では、反対のイベントが発生する。すなわち、栓子のある表面位置が「陥没する」またはつぶれて、局所的な縮みまたはへこみが形成され、この位置では物質がなくなる。この事実は、該位置における前の正のボクセル要素を「消し去る」ために負の体積要素V-xを加えることによって記録される。t1〜t3における累積体積Vcのシーケンスは、介入の間の形状の変化のような栓子Eの構成変化の発展を示し、それにより、介入放射線医が、塞栓形成が計画されたとおりに進展し、成功裏に終結するかどうかをモニタリングできるようにする。
【００７６】
ある実施形態によれば、画像プロセッサIPによって生成される種々の体積種別は必ずしもそれ自身が表示されなくてもよい。代わりにまたはその表示に加えて、瞬時平均直径のような統計的指標が測定され、時間に対して出力され、それにより栓子の発展のもう一つの可視化手段を与えることができる。
【００７７】
塞栓形成手順をサポートする画像プロセッサIPの応用は、単に一つの実施形態であり、他の応用が構想されている。たとえば、物質体積は必ずしも、ある量の塞栓薬でなくてもよく、代わりに、血管を通じて伝搬する染料または造影剤であってもよく、その場合、投影画像は血管造影図である。血管造影のセッティングでは、提案される画像プロセッサIPは、脈管構造を通じた造影剤の体積の拡散を追跡することを許容することになり、計算された体積は、前記脈管構造がどのようにして時間とともに徐々に前記造影剤によって満たされていくかをモニタリングすることを許容する。IP撮像装置は、自然に発生する栓子を追跡するために使われてもよい。
【００７８】
図１ではすべてのコンポーネントまたは画像プロセッサIPは同じものの上にあるように示されているが、これは単に一つの実施形態である。他の実施形態では、コンポーネントが好適な通信ネットワークにおいて互いに接続され、撮像装置１１０と接続されている分散式アーキテクチャが使用される。画像プロセッサIPは、既存の二平面または他の少なくとも二チャネルの撮像装置のためのアドオンとして使用されることができる。ある実施形態によれば、画像プロセッサIPは専用のFPGAとして、あるいは固定結線のスタンドアローンのチップとして構成されてもよく、あるいはコンソールCC上のモジュールとして走ってもよい。画像プロセッサIPは、Matlab（登録商標）またはSimulink（登録商標）のような好適な科学計算プラットフォームにおいてプログラムされ、次いで、ライブラリにおいて維持され、中央操作コンソールCCによって呼び出されるときにリンクされるC++またはCルーチンに翻訳されてもよい。
【００７９】
図４を参照するに、画像プロセッサIPによって実装される方法のステップがフローチャートにおいて示されている。
【００８０】
ステップS405では、オブジェクトの関心領域ROIの投影画像の二つのストリームがそれぞれのチャネルCXおよびCYを介して、前記少なくとも二チャネルの撮像装置から受領される。投影画像のそれぞれのストリームは、異なる投影方向において得られる。各ストリームは、画像の少なくとも一つの対を含み、各対はそれぞれのより前に取得された画像およびより後に取得された画像を含む。これらの画像は、栓子またはその一部がそのROIに存在しており、前記栓子がその構成、たとえば栓子の位置または形状を変えることができる間に取得される。
【００８１】
ステップS410では、各対について、前記それぞれのより前の画像を参照マスク画像として使って前記それぞれのより後の画像においてある画像部分が同定され、それぞれの差分画像を形成する。ある実施形態によれば、同定ステップは、検証ステップを含む。前記検証ステップが各チャネルにおいて成功の場合、同定は成功であると見なされ、それぞれの画像部分は、代表的であり、栓子活動を、すなわち前記構成変化を示すのみであると考えられる。各部分は前記構成変化のそれぞれの「フットプリント」または投影ビューを表わす。同定が各チャネルにおいて成功であれば、前記二つのより後の画像がステップS417において新しい参照マスク画像として改めて設定され、各チャネルについて二つの新しい画像を受領した際に、前のステップS410が繰り返される。今や、各対は、新たに設定された参照画像マスク画像およびそのチャネルに対応するそれぞれの新しい画像によって形成される。検証が成功しない場合、すなわち前記部分のうちの少なくとも一つについて失敗する場合、二つの現在の参照マスク画像は対に保持され、前記二つのより後の画像のそれぞれは、対応するチャネルからの新たに受領されたその後の画像によって置き換えられ（S412）、ステップS410はこの更新された対について繰り返される。ステップS410において同定の成功または失敗を確立するために、ある値がユーザー調整可能な境界値と比較される。その値は、信号対雑音比に対する、前記画像部分の（ピクセル）サイズの組み合わせによって形成される。信号対雑音比は、それぞれの画像部分のまわりのピクセル近傍に対する、それぞれのより後の画像におけるそれぞれの画像部分から取られる。
【００８２】
前記同定が成功である場合にのみ、ステップS415における点ごとの再構成が、成功裏に同定された画像部分のみに関係する3D体積要素について実行される。ステップS420では、そうして再構成された3D体積要素が出力される、たとえば好適なデータ構造においてメモリ上に記憶される。
【００８３】
任意的なステップS425において、前記出力3D体積要素は、部分体積として単独で表示される、あるいは前記要素は、前記栓子についての少なくとも一つの前の点ごとに再構成された3D画像要素と、累積体積において組み合わされる。任意的に、ROIの輪郭のビューを描くロードマップ・グラフィック要素またはシルエットが、表示のために、前記部分体積または累積体積上に重ねられる。前記体積の表示の代わりにまたはそれに加えて、再構成された体積要素（単数または複数）に基づいて測定値が取られ、該値はたとえば前記栓子のサイズまたは他の定量的指標を記述する。
【００８４】
次いで、上記の諸ステップが繰り返され、二つの画像ストリームはそのようにして、少なくともステップS410〜S415を含む上記のステップに従って処理され、それにより栓子の構成変化の発展をたどる3D体積要素のシーケンスを時間を追って構築し、記録する。
【００８５】
本発明のもう一つの例示的な実施形態では、上記の実施形態のいずれかに基づく方法の方法ステップを、適切なシステム上で実行するよう適応されていることを特徴とするコンピュータ・プログラムまたはコンピュータ・プログラム要素が提供される。
【００８６】
したがって、コンピュータ・プログラム要素は、コンピュータ・ユニット上に記憶されてもよい。該コンピュータ・ユニットも本発明の実施形態の一部であってもよい。このコンピューティング・ユニットは、上記の方法のステップを実行するまたはその実行を誘起するよう適応されていてもよい。さらに、上記の装置のコンポーネントを動作させるよう適応されていてもよい。コンピューティング・ユニットは、自動的に動作するよう、および／またはユーザーの命令を実行するよう適応されることができる。コンピュータ・プログラムがデータ・プロセッサの作業メモリにロードされてもよい。該データ・プロセッサはこうして、本発明の方法を実行するよう装備されてもよい。
【００８７】
本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使うコンピュータ・プログラムおよび更新により既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータ・プログラムの両方をカバーする。
【００８８】
さらに、コンピュータ・プログラム要素は、上記の方法の例示的な実施形態の手順を満たすためのすべての必要なステップを提供できてもよい。
【００８９】
本発明のあるさらなる例示的実施形態によれば、CD-ROMのようなコンピュータ可読媒体が提示される。ここで、コンピュータ可読媒体上にはコンピュータ・プログラム要素が記憶されており、該コンピュータ・プログラム要素は先の節で記述されている。
【００９０】
コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまたは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体または固体媒体のような好適な媒体上で記憶および／または頒布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムを介してなど他の形で頒布されてもよい。
【００９１】
しかしながら、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上で呈示されてもよく、そのようなネットワークからデータ・プロセッサの作業メモリ中にダウンロードされることができる。本発明のあるさらなる例示的実施形態によれば、コンピュータ・プログラム要素をダウンロードのために利用可能にするための媒体が提供され、該コンピュータ・プログラム要素は本発明の前記の実施形態の一つに基づく方法を実行するよう構成される。
【００９２】
本発明の実施形態が種々の主題を参照して述べられていることを注意しておく必要がある。特に、いくつかの実施形態は方法型の請求項を参照して記述され、一方、他の実施形態は装置型の請求項を参照して記述される。しかしながら、当業者は、上記および以下の記述から、特に断わりのない限り、一つの型の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関係する特徴間の任意の組み合わせも本願で開示されていると考えられることがわかるであろう。しかしながら、特徴の単なる寄せ集め以上の相乗効果を提供するあらゆる特徴が組み合わせられることができる。
【００９３】
本発明は図面および以上の記述において詳細に図示され、記述されているが、そのような図示および記述は、制約するものではなく、例解または例示するものと考えられるものである。本発明は開示される実施形態に限定されない。図面、本開示および付属の請求項の吟味から、開示される実施形態への他の変形が、特許請求される発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。
【００９４】
請求項において、「有する／含む」の語は他の要素やステップを排除するものではなく、単数形の表現は複数を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットが、請求項に記載されているいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項において記載されているというだけの事実が、それらの施策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。請求項に参照符号があったとしても、範囲を限定するものと解釈すべきではない。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
画像処理装置であって：
第一の投影方向に沿って取得されたオブジェクトの投影画像のストリームを第一のチャネルから、第二の投影方向に沿って取得された前記オブジェクトの投影画像のストリームを第二のチャネルから、受領する入力ユニットであって、両方のチャネルの画像はある物質のある体積が前記オブジェクト内に存在する間かつ前記物質体積が構成変化を受ける間に取得されたものである、入力ユニットと；
ｉ）より前の第一のチャネルの画像とより後の第一のチャネルの画像の対およびｉｉ）より前の第二のチャネルの画像とより後の第二のチャネルの画像の対に基づいて、前記物質体積の構成変化を示し、かつ前記物質体積において前記変化が起こった位置を示す画像部分を同定するよう構成された同定器であって、前記画像部分の一つは前記より後の第一のチャネルの画像内であり、一つは前記より後の第二のチャネルの画像内である、同定器と；
前記同定器が前記画像部分の同定に成功するときにのみ、同定された画像部分から3D画像体積要素を再構成するよう構成された3D画像再構成器であって、そうして再構成された3D画像体積要素は前記同定された画像部分のみを表わす、3D画像再構成器と；
再構成された3D画像体積要素を出力するよう構成された出力ポートとを有する、
画像処理装置。
〔態様２〕
前記再構成器は、前記再構成された3D画像体積要素と前に再構成された3D体積要素を組み合わせて累積3D体積を形成するよう構成されており、前記累積3D体積は、前記より後の投影画像の取得時点までの前記物質体積の構成を表わす、態様１記載の画像処理装置。
〔態様３〕
前記再構成された3D画像体積要素のビューを含むグラフィック・ディスプレイを画面上での表示のために生成するよう構成されたグラフィック・ディスプレイ生成器をさらに有しており、そのように生成されたグラフィック・ディスプレイは、表示されるとき、前記より後の投影画像の取得時点において構成変化が起こっていた前記物質体積の部分のみのビューを提供する、態様１記載の画像処理装置。
〔態様４〕
前記グラフィック・ディスプレイは、前記前に再構成された画像体積要素のビューを含み、前記前の画像体積要素は、前記物質体積の構成の前の変化を示す、前に同定された画像部分から再構成されたものであり、前記のようにして生成されたビューは、前記より後の投影画像の取得時点までの前記物質体積の構成の少なくとも部分的なビューを提供する、態様２記載の画像処理装置。
〔態様５〕
生成されるグラフィック・ディスプレイは、前記物質体積が存在する前記オブジェクト内における関心領域の重畳されたシルエットを含む、態様３または４記載の画像処理装置。
〔態様６〕
さらに同期器を有しており、同定動作の失敗に際しておよびその後の第一のチャネルの画像およびその後の第二のチャネルの画像の前記入力ポートにおける受領に際して、前記同期器は、前記より後の第一のチャネルを前記その後の第一のチャネルの画像のために、前記より後の第二のチャネルの画像を前記その後の第二のチャネルの画像のために更新することによって、画像の前記諸対から画像の新しい諸対を形成するよう構成され、前記同期器は、それにより、前記新しい対において、前記より前の第一および第二のチャネルの画像を維持するよう構成されている、態様１ないし５のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
〔態様７〕
前記同定動作は、前記その後の第一のチャネルの画像内または前記その後の第二のチャネルの画像内のそれぞれの前記画像部分の少なくとも一方のサイズおよび／または信号対雑音比がある境界値より小さい場合には失敗し、
前記同定動作は、前記その後の第一のチャネルの画像内の前記画像部分および前記その後の第二のチャネルの画像内の前記画像部分の両方のサイズおよび／または信号対雑音比が前記境界値より大きい場合には成功する、
態様６記載の画像処理装置。
〔態様８〕
前記投影画像がX線透視画像である、態様１ないし７のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
〔態様９〕
前記オブジェクトが人間または動物の脈管構造の一部であり、前記物質体積がある量の塞栓形成薬である、態様１ないし８のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
〔態様１０〕
画像処理方法であって：
第一の投影方向に沿って取得されたオブジェクトの投影画像のストリームを第一のチャネルから、第二の投影方向に沿って取得された前記オブジェクトの投影画像のストリームを第二のチャネルから、受領する段階であって、両方のチャネルの画像はある物質のある体積が前記オブジェクト内に存在する間かつ前記物質体積が構成変化を受けることができる間に取得されたものである、段階と；
ｉ）より前の第一のチャネルの画像とより後の第一のチャネルの画像の対およびｉｉ）より前の第二のチャネルの画像とより後の第二のチャネルの画像の対に基づいて、前記物質体積の構成変化を示し、かつ前記物質体積において前記変化が起こった位置を示す画像部分を同定する段階であって、前記画像部分の一つは前記より後の第一のチャネルの画像内であり、一つは前記より後の第二のチャネルの画像内である、段階と；
前記画像部分の同定に成功するときにのみ、同定された画像部分から3D画像体積要素を再構成する段階であって、そうして再構成された3D画像体積要素は前記同定された画像部分のみを表わす、段階と；
再構成された3D画像体積要素を出力する段階とを含む、
方法。
〔態様１１〕
ｉ）前記同定が成功である場合、その後の第一のチャネルの画像およびその後の第二のチャネルの画像を受領する際、前記より前の第一のチャネルの画像を前記より後の第一のチャネルの画像のために更新し、前記より後の第一のチャネルの画像を前記その後の第一のチャネルの画像で置き換え、前記より前の第二のチャネルの画像を前記より後の第二のチャネルの画像のために更新し、前記より後の第二のチャネルの画像を前記その後の第二のチャネルの画像で置き換えることによって、画像の前記諸対から画像の新しい諸対を形成し、同定段階を前記二つの新しい対に基づいて繰り返し、
ｉｉ）前記同定が失敗する場合、その後の第一のチャネルの画像およびその後の第二のチャネルの画像を受領する際、前記より後の第一のチャネルを前記その後の第一のチャネルの画像のために、前記より後の第二のチャネルの画像を前記その後の第二のチャネルの画像のために更新し、それにより前記より前の第一および第二のチャネルの画像を維持することによって、画像の前記諸対から画像の新しい諸対を形成し、前記二つの新しい対に基づいて同定段階を繰り返す、
態様１０記載の方法。
〔態様１２〕
前記二つの画像部分を同定する段階は、前記その後の第一のチャネルの画像内の前記画像部分または前記その後の第二のチャネルの画像内の前記画像部分の少なくとも一方のサイズおよび／または信号対雑音比があるサイズ境界値より小さい場合には失敗し、
前記同定段階は、前記その後の第一のチャネルの画像内の前記画像部分および前記その後の第二のチャネルの画像内の前記画像部分の両方のサイズおよび／または信号対雑音比が前記境界値より大きい場合には成功する、
態様１１記載の方法。
〔態様１３〕
態様１ないし９のうちいずれか一項記載の装置と；
前記二つのストリームを供給する少なくとも二チャネルのX線撮像装置と；
前記画面とを有する、
画像処理システム。
〔態様１４〕
前記X線撮像装置が二平面X線透視装置である、態様１３記載の画像処理システム。
〔態様１５〕
処理ユニットによって実行されたときに態様１０ないし１２のうちいずれか一項記載の方法段階を実行するよう適応されている、態様１ないし９のうちいずれか一項記載の装置を制御するためのコンピュータ・プログラム。
〔態様１６〕
態様１５記載のコンピュータ・プログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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