(57)【要約】撮像用医療システムは、プロセッサ（１１４）と、プロセッサへ結合されるメモリ（１１６）とを含む。メモリは、医療機器（１０２）へ結合される形状検知システム（１０４）から形状検知データを受信するよう構成される光学式形状検知モジュール（１１５）を含む。形状検知システムは、医療機器の形状及び位置を測定するよう構成される。画像生成モジュール（１４８）は、形状検知システムによって測定される医療機器の少なくとも形状及び位置に基づき、生成画像から医療機器の画像アーティファクトを検出してデジタル除去するよう構成される。
2015514491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサと、該プロセッサへ結合されるメモリとを有し、
前記メモリは、
医療機器へ結合され、該医療機器の形状及び位置を測定するよう構成される形状検知システムから、形状検知データを受信するよう構成される光学式形状検知モジュールと、
前記形状検知システムによって測定される前記医療機器の少なくとも形状及び位置に基づき、生成画像から前記医療機器の画像アーティファクトを検出してデジタル除去するよう構成される画像生成モジュールと
を含む、撮像用医療システム。
【請求項２】
前記メモリにおいて記憶され、前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトの検出及び除去のために該画像アーティファクトを伴う画像と比較するのに用いられるモデル
を更に有する請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項３】
前記メモリにおいて記憶され、前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトの検出及び除去のために該画像アーティファクトを伴う画像と比較するのに用いられる以前のイベントの履歴データストレージ
を更に有する請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項４】
前記メモリにおいて記憶され、前記画像アーティファクトの識別及び除去を最適化するよう構成される機械学習モジュール
を更に有する請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項５】
前記画像生成モジュールは、画像補間処理を用いて前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトをデジタル除去する、
請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項６】
前記画像補間処理は、インペインティング画像処理を含む、
請求項５に記載の撮像用医療システム。
【請求項７】
前記画像生成モジュールは、前記画像アーティファクトをデジタル除去し、前記生成画像における視覚化のために前記医療機器のシミュレーション画像を生成する、
請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項８】
前記画像生成モジュールは、実時間の画像補正をもたらすよう、画像データを収集することと同時に前記画像アーティファクトをデジタル除去する、
請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項９】
経時変化を把握するよう形状検知データに関連する生理学的信号
を更に有する請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項１０】
医療機器と、
前記医療機器の形状及び位置を測定するよう該医療機器へ結合される形状検知システムと、
対象を撮像するよう構成され、前記医療機器の画像アーティファクトが前記対象の画像において少なくとも部分的に存在する、撮像システムと、
前記形状検知システムによって測定される前記医療機器の少なくとも形状及び位置に基づき、生成画像から前記医療機器の少なくとも前記画像アーティファクトを検出してデジタル除去するよう構成される画像生成モジュールと
を有する撮像用医療システム。
【請求項１１】
メモリにおいて記憶され、前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトの検出及び除去のために該画像アーティファクトを伴う画像と比較するのに用いられるモデル
を更に有する請求項１０に記載の撮像用医療システム。
【請求項１２】
メモリにおいて記憶され、前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトの検出及び除去のために該画像アーティファクトを伴う画像と比較するのに用いられる以前のイベントの履歴データストレージ
を更に有する請求項１０に記載の撮像用医療システム。
【請求項１３】
メモリにおいて記憶され、前記画像アーティファクトの識別及び除去を最適化するよう構成される機械学習モジュール
を更に有する請求項１０に記載の撮像用医療システム。
【請求項１４】
前記画像生成モジュールは、画像補間処理を用いて前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトをデジタル除去する、
請求項１０に記載の撮像用医療システム。
【請求項１５】
前記画像補間処理は、インペインティング画像処理を含む、
請求項１４に記載の撮像用医療システム。
【請求項１６】
前記画像生成モジュールは、前記画像アーティファクトをデジタル除去し、前記生成画像における視覚化のために前記医療機器のシミュレーション画像を生成する、
請求項１０に記載の撮像用医療システム。
【請求項１７】
前記画像生成モジュールは、実時間の画像補正をもたらすよう、画像データを収集することと同時に前記画像アーティファクトをデジタル除去する、
請求項１０に記載の撮像用医療システム。
【請求項１８】
経時変化を把握するよう形状検知データに関連する生理学的信号を測定するよう構成される検知装置
を更に有する請求項１０に記載の撮像用医療システム。
【請求項１９】
機器から形状検知データを集めるステップと、
内部画像ボリュームにおいて前記機器を撮像するステップと、
前記機器からの前記形状検知データを用いることによって、前記内部画像ボリュームにおいて前記機器によって引き起こされる画像アーティファクトを検出するステップと、
画像補間処理及び前記形状検知データを用いることによって、前記画像アーティファクトを除去するステップと
を有する画像処理方法。
【請求項２０】
形状検知システムからの情報に従って、前記画像アーティファクトを検出して除去するよう、メモリにおいて記憶されるモデルを、前記画像アーティファクトを伴う画像と比較するステップ
を更に有する請求項１９に記載の画像処理方法。
【請求項２１】
形状検知システムからの情報に従って、前記画像アーティファクトを検出して除去するよう、以前のイベントの履歴データを、前記画像アーティファクトを伴う画像と比較するステップ
を更に有する請求項１９に記載の画像処理方法。
【請求項２２】
機械学習を用いることによって、前記画像アーティファクトの除去を最適化するステップ
を更に有する請求項１９に記載の画像処理方法。
【請求項２３】
前記画像補間処理は、インペインティング画像処理を含む、
請求項１９に記載の画像処理方法。
【請求項２４】
生成画像における視覚化のために前記機器のシミュレーション画像を生成するステップ
を更に有する請求項１９に記載の画像処理方法。
【請求項２５】
前記画像アーティファクトは、実時間の画像補正をもたらすよう、画像データを収集しながら同時に除去される、
請求項１９に記載の画像処理方法。
【請求項２６】
経時変化を把握するよう生理学的信号を前記形状検知データと相関させるステップ
を更に有する請求項１９に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療機器及び撮像に関し、特に、機器アーティファクトを画像から除去することで画質を高めるために機器形状検知を用いることに関する。
【背景技術】
【０００２】
血管造影研究において、インターベンショナル・プロシージャの間、カテーテルは、関心のある血管構造内に造影剤を注入するのに用いられる。そのようなプロシージャの例には、冠動脈造影プロシージャ、例えば、経皮経管冠動脈インターベンション（Percutaneous  Transluminal  Coronary  Intervention）（ＰＴＣＩ）、又は経カテーテル大動脈弁移植（Transcatheter  Aortic-Valve  Implantation）（ＴＡＶＩ）のような弁膜プロシージャがある。バルーン、ステント、及び他のフィルタ装置プロシージャもカテーテルに基づく配備を有し、頻繁に、３Ｄ体積再構成（例えば、3D  atriography）及び視覚化のために投影を取得するよう回転式Ｘ線（ＲＸ）撮像の必要性が存在する。造影剤により強調された投影は、そのような３Ｄ画像再構成のための入力として使用され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
カテーテルは、造影剤を適用するための必要条件であるが、再構成された視野内でカテーテルを見ることは、必ずしも有利なものでない。これは、特に、カテーテルが部分的にしか視野内にない場合（全ての投影において可視的でない。）、カテーテルが回転シーケンスの一部においてしか造影剤により満たされない場合、又は取得中にカテーテルが強震動を示す場合に、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本原理に従って、撮像用医療システムは、プロセッサと、該プロセッサへ結合されるメモリとを含む。前記メモリは、医療機器へ結合される形状検知システムから形状検知データを受信するよう構成される形状検知モジュールを含む。前記形状検知システムは、前記医療機器の形状及び位置を測定するよう構成される。画像生成モジュールは、前記形状検知システムによって測定される前記医療機器の少なくとも形状及び位置に基づき、生成画像から前記医療機器の画像アーティファクトを検出してデジタル除去するよう構成される。
【０００５】
他の医療システムは、医療機器と、該医療機器の形状及び位置を測定するよう前記医療機器へ結合される形状検知システムとを含む。撮像システムは、対象を撮像するよう構成され、前記医療機器の画像アーティファクトは、前記対象の画像において少なくとも部分的に存在する。画像生成モジュールは、前記形状検知システムによって測定される前記医療機器の少なくとも形状及び位置に基づき、生成画像から前記医療機器の少なくとも前記画像アーティファクトを検出してデジタル除去するよう構成される。
【０００６】
画像処理方法は、機器から形状検知データを集めるステップと、内部画像ボリュームにおいて前記機器を撮像するステップと、前記機器からの前記形状検知データを用いることによって、前記内部画像ボリュームにおいて前記機器によって引き起こされる画像アーティファクトを検出するステップと、画像補間処理及び前記形状検知データを用いることによって、前記画像アーティファクトを除去するステップとを含む。
【０００７】
本開示の上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に関連して読まれるべきその実例となる実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に従って、画像アーティファクトを識別して除去するために形状検知データを用いる画像アーティファクト除去システムを示すブロック／フロー図である。
【図２Ａ】一例に従って、心臓に入るカテーテルを示す透視画像である。
【図２Ｂ】一例に従って、画像処理によって検出されて強調表示されたカテーテルを示す透視画像である。
【図３Ａ】一例に従って、心臓におけるカテーテル投影アーティファクトを示す透視画像である。
【図３Ｂ】本原理に従って除去されたカテーテル投影アーティファクトを示す透視画像である。
【図４】実例となる実施形態に従って、画像処理方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、図面を参照して、好ましい実施形態の以下の説明を詳細に提示するであろう。
【００１０】
本原理に従って、安全で且つ実時間の、画像からの機器の識別及び除去が、提供される。このような、画像からの機器の識別及び除去は、関連する画像アーティファクトの影響を最小限にすることから、有益な特徴である。かかる解決法は、Ｘ線又は他の放射線のための撮像視野におけるカテーテル、埋め込み電極リード、ガイドワイヤ、等に適用可能である。
【００１１】
特に有用な実施形態においては、光学式形状検知（optical  shape  sensing）（ＯＳＳ）が、機器の位置、形状及び向きを検出するのに用いられる。ＯＳＳは、カテーテル、ガイドワイヤ、電極リード、又は他の可撓な細長い機器に組み込み可能であり且つ患者の体外の解析ユニットへ接続される特別の光ファイバを利用する。ファイバの位置及び形状は、機器の一端へ接続されている解析ユニットにおいて、基準に対する光のレイリー散乱のモデリング及び解析を用いて、実時間で測定される。それによって、機器のその範囲に沿った位置が撮像空間において知られる。機器の形状及び位置に関する空間情報は、造影剤注入及び回転投影取得の間に、補間方法並びに撮像における既知の機器ジオメトリ及び特性により、投影画像上の機器の位置を計算し、投影から機器を除去するのに使用され得る。
【００１２】
形状検知情報は、装置特性のエキスパートデータベース又はライブラリ（例えば、３Ｄモデル又は以前の場合若しくはデータセット（履歴データ）に基づく。）と組み合わされて、全体の投影データセット内の機器のフットプリント又はＸ線影の簡単な除去を可能にするであろう。機器の検出及び追跡に関連したプロセッシングオーバヘッドは取り除かれ得る。エキスパートデータベース又はライブラリはまた、目前にあるプロシージャの適応最適化のために標準の機械学習法によって拡張され得る。
【００１３】
本発明は医療機器に関して記載されるであろう点が、更に理解されるべきである。しかしながら、本発明の教示は、よりずっと幅広く、機器又は対象を画像から除去するのに形状検知を用いることができるあらゆる撮像システムに適用可能である。幾つかの実施形態において、本原理は、複雑な生物学的又は機械的システムを追跡又は解析する際に用いられる。特に、本原理は、生物学的システムの内部追跡及び撮像プロシージャ、肺、胃腸管、排出器、脳、心臓、血管、等のような身体の全領域におけるプロシージャに適用可能である。図面において表されている要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせにおいて実施され、単一の要素又は複数の要素において組み合わされ得る機能を提供してよい。
【００１４】
図面に示されている様々な要素の機能は、専用のハードウェア及び適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアの使用を通じて提供され得る。プロセッサによって提供される場合に、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、又は一部が共有され得る複数の個別のプロセッサによって、提供され得る。加えて、語「プロセッサ」又は「コントローラ」の明示的使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアのみに言及すると解釈されるべきではなく、制限なしに、デジタル信号プロセッサ（“ＤＳＰ”）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読み出し専用メモリ（“ＲＯＭ”）、ランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）、不揮発性ストレージ、等を暗に含むことができる。
【００１５】
加えて、本発明の原理、態様、及び実施形態を本願で挙げている全ての記述、並びにそれらの具体例は、それらの構造的及び機能的等価物の両方を包含するよう意図される。加えて、そのような等価物は、現在知られている等価物及び将来開発される等価物（すなわち、構造にかかわらず、同じ機能を実行するよう開発されるあらゆる要素）の両方を含むことが意図される。よって、例えば、本願で提示されるブロック図は、本発明の原理を具現する実例となるシステムコンポーネント及び／又は回路の概念図を表すことが当業者によって認識されるであろう。同様に、あらゆるフローチャート、フロー図及び同様のものは、コンピュータ可読記憶媒体において実質的に表現され、そうしてコンピュータ又はプロセッサによって、そのようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されていようとなかろうと実行され得る様々な処理を表すことが認識されるであろう。
【００１６】
加えて、本発明の実施形態は、コンピュータ又は何らかの命令実行システムによる又はそれに関連した使用のためにプログラムコードを提供するコンピュータにより使用可能な又はコンピュータにより読出可能な記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムプロダクトの形をとることができる。この説明のために、コンピュータにより使用可能な又はコンピュータにより読出可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによる又はそれに関連した使用のためにプログラムを包含し、記憶し、伝送し、伝播し、又は転送することができるあらゆる装置であることができる。媒体は、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、若しくは半導体システム（又は装置又はデバイス）又は伝播媒体であることができる。コンピュータ読出可能な媒体、すなわち、コンピュータ可読媒体の例には、半導体又は固体状態メモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、硬質磁気ディスク及び光ディスクがある。光ディスクの目下の例には、コンパクトディスク−読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、ブルーレイ及びＤＶＤがある。
【００１７】
ここで、同じ符号は同じか又は類似する要素を表す図面のうち最初に、図１を参照して、矯正撮像のためのシステム１００が、一実施形態に従って実例として示されている。システム１００は、外科的処置のための画像をレンダリングするのに用いられてよい。このとき、機器又は他の対象のアーティファクトを画像から除去することで利点が得られる。システム１００は、様々な用途、例えば、多断面再構成等のための実時間の撮像又は記憶された撮像のために用いられてよい。システム１００は、ワークステーション又はコンソール１１２を含んでよく、それから、プロシージャが監督及び／又は管理される。ワークステーション１１２は、望ましくは、１又はそれ以上のプロセッサと、プログラム及びアプリケーションを格納するメモリ１１６とを含む。メモリ１１６は、形状検知装置又はシステム１０４からの光フィードバック信号を解釈するよう構成される光学式検知及び解釈モジュール（又は解析モジュール）１１５を格納してよい。光学式検知モジュール１１５は、医療装置若しくは機器１０２及び／又はその周囲の領域に関連した変形、偏位及び他の変化を再構成するために光信号フィードバック（及び何らかの他のフィードバック、例えば、電磁気（ＥＭ）追跡）を使用するよう構成される。医療装置１０２は、カテーテル、ガイドワイヤ、プローブ、内視鏡、ロボット、電極、フィルタ装置、バルーン装置、電極リード、又は他の機器若しくは医療部品、等を含んでよい。
【００１８】
ワークステーション１１２は、撮像システム１１０によって提供される被検体の内部画像を見るためのディスプレイ１１８を含んでよい。撮像システム１１０は、例えば、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、透視システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、超音波（ＵＳ）、等を含んでよい。ディスプレイ１１８はまた、ユーザがワークステーション１１２並びにそのコンポーネント及び機能と対話することを可能にしてよい。これは更に、ワークステーション１１２とのユーザインタラクションを可能にするようキーボード、マウス、ジョイスティック又は何らかの他の周辺機器若しくはコントロールを含むことができるインターフェース１２０によって容易にされる。
【００１９】
装置１０２にある形状検知システム１０４は、セットパターン又はパターンにおいて装置１０２へ結合される１又はそれ以上の光ファイバ１２６を含む。光ファイバ１２６は、ケーブル布線１２７を通じてワークステーション１１２へ接続する。ケーブル布線１２７は、必要に応じて光ファイバ、電気接続、他の器具類、等を含んでよい。
【００２０】
ワークステーション１１２は、形状検知システム１０４が光ファイバ形状検知を含む場合に、光ファイバ１２６に光を供給する光源１０６を含んでよい。更に、光学式インタロゲーションユニット１０８が、全てのファイバから戻る光を検出するために用いられてよい。これは、インターベンショナル装置１０２の形状、向き、等を解釈するのに使用されるであろうひずみ又は他のパラメータの決定を可能にする。光信号は、調整を行い、エラーにアクセスし、装置１０２の形状及び位置を決定し、且つ装置１０２（又はシステム１００）を較正するためにフィードバックとして用いられるであろう。
【００２１】
形状検知装置１０４は、望ましくは、１又はそれ以上のファイバ１２６を含み、１又はそれ以上のファイバ１２６は、装置１０２の形状の検出及び補正／較正のためにそれらのジオメトリを利用するよう構成される。光ファイバを備える形状検知システム１０４は、光ファイバブラッググレーチングセンサに基づいてよい。ファイバブラッググレーチング（fiber  Bragg  grating）（ＦＢＧ）は、特定の波長の光を反射して残り全てを伝送する小区画の光ファイバである。これは、波長に特有の誘電体ミラーを生成するようファイバコアにおいて屈折率の周期変動を加えることによって達成される。従って、ファイバブラッググレーチングは、特定の波長をブロックするためのインラインの光学フィルタとして、又は波長に特有の反射器として、使用され得る。
【００２２】
ファイバブラッググレーチングの動作の背後にある基本原理は、屈折率が変化するインターフェースの夫々でのフレネル反射である。幾つかの波長に関し、様々な周期の反射光は同位相にあり、それにより、建設的干渉が反射について存在し、結果として破壊的干渉が伝送について存在する。ブラッグ波長は、ひずみ及び温度に敏感である。これは、ブラッググレーチングが光ファイバセンサにおいて検知素子として使用され得ることを意味する。ＦＢＧセンサにおいて、測定量（例えば、ひずみ）は、ブラッグ波長におけるシフトを引き起こす。
【００２３】
この技術の１つの利点は、様々なセンサ素子がファイバの長さにわたって分布することができる点である。構造において埋め込まれるファイバの長さに沿って様々なセンサ（ゲージ）を備える３又はそれ以上のコアを組み込むことは、かかる構造の３次元形状が、通常は１ｍｍよりも良い精度で、正確に決定されることを可能にする。ファイバの長さに沿って、様々な位置で、多数のＦＢＧセンサが位置付けられ得る（例えば、３又はそれ以上のファイバ検知コア）。夫々のＦＢＧのひずみ測定から、構造の湾曲がその位置で推測され得る。多数の測定点から、全体の３次元形状が決定される。
【００２４】
光ファイバブラッググレーチングに対する代替案として、従来の光ファイバにおける固有の後方散乱が利用され得る。１つのそのようなアプローチは、標準のシングルモード通信ファイバにおいてレイリー散乱を使用することである。レイリー散乱は、ファイバコアにおける屈折率のランダムな変動の結果として起こる。そのようなランダムな変動は、グレーチング長さに沿って振幅及び位相のランダムな変化を伴うブラッググレーチングとしてモデル化され得る。マルチコアファイバの単一長さ内を通る３又はそれ以上のコアにおいてこのような効果を用いることによって、関心のある面の３Ｄ形状及びダイナミクスが追跡され得る。記載されるものによって限定されない他の形状検知技術がまた、用いられてよいことが理解されるべきである。
【００２５】
光ファイバ１２６は、装置１０２（例えば、カテーテル、ガイドワイヤ、電極リード、又は他の可撓な細長い機器）に組み込まれ、患者又は被検体の身体又は撮像ボリューム１３１の外にある解析ユニット１１５へ接続され得る。ファイバ１２６の位置及び形状は、メモリ１１６において記憶される解析モジュール１１５において、基準に対する光散乱又は後方反射のモデリング及び解析を用いて、実時間で測定される。それによって、装置１０２の、その範囲に沿った位置は、撮像システム１１０、例えば、Ｘ線システム、ＣＴシステム、等の撮像空間において知られる。
【００２６】
一実施形態において、撮像システム１１０は、回転Ｘ線システムを含んでよく、装置１０２は、造影剤分注カテーテルを含んでよい。装置１０２の形状及び位置に関する空間情報は、造影剤注入及び回転投影取得の間に、画像１３４（ディスプレイ１１８において見られ得る。）においてカテーテル１０２の位置を計算するのに使用され得る。光学式検知モジュール１１５は、装置１０２の形状及び位置を正確に計算することができるので、画像生成部１４８は、この情報及び他の情報を使用して、画像１３４から除去されるアーティファクトを特定することができる。画像生成部１４８は、形状検知情報に基づき装置１０２（例えば、カテーテル）を識別して除去することができ、形状検知情報を他の情報とともに、画像アーティファクトを除去するために用いてよい。画像生成部１４８は、画像１３４から装置１０２及び／又は装置１０２による画像アーティファクトを除去するよう画像のピクセルを変更するために、画像インペインティング又は他の画像処理技術のような適切な補間方法を用いてよい。カテーテル／装置のジオメトリ及びＸ線撮像の特性を知ると、カテーテル（又は他の装置）１０２が占有する画像部分の正確な決定が正確に決定され得る。
【００２７】
形状検知情報は、装置特性のエキスパートデータベース又はライブラリ１４２と組み合わされて、より自信を持って画像１３４において装置１０２及びそのアーティファクトを特定するために使用されてよい。データベース又はライブラリ１４２は、３Ｄモデル１３２又は以前の場合／履歴データ１３６の記憶画像を含んでよい。モデル１３２は、装置１０２が導入される前に撮られた画像に基づき生成されてよく、それにより、アーティファクトを有するか又は装置１０２が存在する画像との比較が行われ得る。履歴データ１３６は、以前に収集された画像フレームを含んでよく、それにより、装置１０２の部分及びそれらの以前の軌跡が決定され、アーティファクトが起こり得る場所を予測するのに用いられ得る。ライブラリ１４２はまた、画像及び画像比較の適応最適化のために機械学習法１４６及び他の既知の学習法を用いて拡張され得る。最適化された画像は、現在のプロシージャ、特定の患者、特定の環境、等に基づき、形状検知のために追跡される装置１０２のアーティファクトを画像１３４からより容易に除去するために用いられ得る。
【００２８】
例えば、モデル１３２及び／又は履歴データ１３６の設計及び開発は、経験又は履歴情報に基づき、例えば、画像データ又はアーティファクトデータから、挙動を導出又は記録することを含んでよい。機械学習モジュール１４６は、時間とともに関心のある特性を捕捉するために標本（データ）を利用することができる。データは、装置の形状及び位置を含む観測された変数の間の関係を表す標本として見なされ得る。機械学習モジュール１４６は、複雑なパターンを認識し、機器投影、機器画像、機器アーティファクト、等が画像１３４にありそうなデータに基づき知的な決定を行うよう自動的に学習することができる。形状検知データは、学習をよりずっと簡単に且つよりずっと容易にする。
【００２９】
そのような適応最適化は、全体の投影データセット（又は画像１３４）内の装置フットプリント、アーティファクト、Ｘ線影、等のより簡単な除去を可能にするであろう。本原理を用いることによって、カテーテル又は装置の検出及び追跡に関連するプロセッシングオーバヘッドは取り除かれ得る。
【００３０】
他の実施形態において、動いている構造の、例えば、心臓における、全ての回転血管造影取得に関し、光学式形状検知システム１０４によって追跡されるカテーテル又は装置１０２の動き情報は、生理学的信号を導出するために用いられ得る。生理学的信号は、例えば、心電図（ＥＣＧ）信号、呼吸動作による心臓の変位を示す信号、又は物理的な動的動きを表す何らかの他の信号に対応する、センサ装置１２１によって測定される信号を含んでよい。この動き情報は、ゲート制御又は動き補償された再構成のために使用され得る。装置１０２の形状検知システム１０４の形状測定は、空間及び時間において投影取得と関連付けられ、既知の原因による動き情報は、画像生成モジュール１４８における画像処理のために計算に入れられ得る。動き又はその欠如（呼吸停止コマンド、ハイパーペーシング（hyper  pacing）、及びアデノシン）が計算に入れられてよく、あるいは、他のセンサ信号が動きデータを集めるために用いられてよい。
【００３１】
インターベンショナル設定において、形状検知可能な装置（１０２，１０４）は、Ｘ線（ＣＴ）撮像空間にレジストレーションされてよい。レジストレーションは、例えば、既知の、ファントムベースの較正ステップを用いて、実行されてよい。回転Ｘ線取得が体積Ｘ線撮像のために実行され、形状検知可能な装置が、夫々の取得位置について、Ｘ線視野内にある場合に、Ｘ線において可視的な装置と形状検知からのその形状との空間的一致が存在する。Ｘ線画像における形状は、しかしながら、切り縮められてよい。システムのいずれかのシステムラグに起因して、しかしながら、（形状検知からの）形状と、Ｘ線において可視的であるものとの間には、時間的な不一致が存在し得る。時間的一致は、形状検知と撮像との間で望ましい。これは、システムラグのデータ及び較正の両方の時間スタンピング、又は時間基準を提供するために生理学的信号を用いることのような他の方法によって、達成され得る。
【００３２】
形状検知データ及びＸ線投影は、他の外部信号（例えば、インターベンショナルスイートにおける外部事象から、又はＥＣＧ、血流、呼吸情報、等のような生理的ストリームからの信号）を介して、あるいは、連続的に取得されたマルチモーダル（形状測定／Ｘ線）測定の時間アノテーション、又は予想可能な若しくは回顧的な方法におけるそれらのデータセットのトリガ取得を可能にする内部クロックを介して、同期され得る。そのような同期されたストリームは、形状検知データ及びＸ線測定のインターリービングと、形状検知に基づく、Ｘ線投影からの機器の除去、及びその後の３Ｄ体積再構成の精度の向上とを可能にする。
【００３３】
他の実施形態において、Ｘ線画像と形状検知データとの間の相関は、光学的形状検知ファイバ（１２６）に取り付けられるか又はそれに組み込まれるようシンチレーティングファイバのクラッディング（例えば、透視画像において可視的なファイバのクラッディング）を用いて、実行されてよい。クラッディングがＸ線視野内にある場合に、クラッディングの画像は、形状信号をＸ線画像と時間的に相関させるために用いられてよい。形状及びＸ線情報は、同じクロックで伝わる必要はない。フレーム間動作でさえ、この方法を用いるために補償されてよい。
【００３４】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、透視画像２００は、心室投影の例を実例として示す。蛍光透視がここで例として記載されているが、他の撮像モダリティが蛍光透視に代えて、又は蛍光透視に加えて（例えば、他の撮像モダリティ、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）等と組み合わせて使用される。）用いられてよいことが理解されるべきである。
【００３５】
図２Ａは、左心室内のカテーテル２０２及び注入点２０４を含む画像２００を含む。図２Ｂは、検出されたカテーテル２０６を含む同じ投影を示す。検出されたカテーテル２０６は、光学式形状検知により決定されたその位置及び形状を有する。検出されたカテーテル２０６は、その視認性を改善するよう画像処理技術によって強調表示される。
【００３６】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、３次元回転Ｘ線（３Ｄ−ＲＸ）心臓データセット画像３００が実例として示されている。図３Ａにおいて、画像３００は、検出及び除去されていない複数のカテーテル投影３０２を示す。それらの投影は、回転Ｘ線撮像の結果として起こる。図３Ｂにおいて、例となる３Ｄ−ＲＸ心臓データセット３０４は、カテーテル投影が本原理に従って検出されて除去された後に、表される。
【００３７】
３Ｄ情報を生成するために回転血管造影法を用いる心房細動（ＡＦＩＢ）及び他の器質的心疾患プロシージャにおいて、造影剤を放つカテーテル先端に起因するアーティファクトは、図３Ａ及び図３Ｂにおいて表されるように、一連の回転投影３０２からカテーテルを消すことによって、回避される。結果として得られる断層撮影画像におけるアーティファクトは、それによって回避される。カテーテル追跡（例えば、形状検知による。）と夫々のＸ線投影との時間同期は、問題の動的性質に対処する。方法は、アーティファクトを導入することなしに、再構成された画像への動的なカテーテル構造のその後の付加を含むよう拡張され得る。これは、例えば、最初に装置及び装置投影を画像から除去し（て、アーティファクトを減じ）、次いで装置構造が再構成された画像に加えられることによって、達成され得る。これは、隣接する生体構造に対する相対位置が重要であるインプラントにとって特に重要である。また、画像は、投影が除去され、シミュレーション（又は実際の装置）がプロシージャ中に視覚化され得るように、実時間において表示されてよいことが留意されるべきである。
【００３８】
図４を参照すると、ブロック図が、１つの実例となる実施形態に従って画像処理方法を記載するために示されている。ブロック４０２で、機器は、形状検知システムを含むよう構成される。機器は、撮像ボリューム内に入れられて、ボリュームを撮像するのを支援するために用いられ且つ実用的機能を実行するために用いられる。１つの実例となる実施形態において、機器は、造影剤を心腔に注入するカテーテルを含む。撮像システムは、Ｘ線システム（例えば、ＣＴ）及び特に回転式Ｘ線システムを含んでよい。ブロック４０４で、形状検知データが機器から集められる。これは、撮像空間において機器の形状及び位置を明らかにする反射光信号の形をとってよい。ブロック４０６で、機器は、内部画像ボリュームとともに撮像される。
【００３９】
撮像の間、特に、放射線が用いられる場合に、反射、影及び他のアーティファクトが起こり得る。ブロック４０８で、画像ボリュームにおいて機器によって引き起こされる画像アーティファクトは、機器からの形状検知データを用いることによって検出される。形状検知データは、様々な画像投影及び角度における機器の位置及び形状を示す。それらの画像は、アーティファクトを識別するよう、モデル、履歴データ、等のうちの１又はそれ以上及び形状検知データに照らして精査される。
【００４０】
ブロック４１０で、メモリにおいて記憶されるモデルが、アーティファクトと比較されてよく、医療機器のジオメトリがまた、形状検知システムからの情報に従ってアーティファクトの検出及び除去のために比較において考慮されてよい。ブロック４１２で、以前のイベントの履歴データが、形状検知システムからの情報に従って、アーティファクトの検出及び除去のために、アーティファクト（例えば、機器の動きの経過）を含む画像と比較されてよい。ブロック４１４で、画像アーティファクトの除去は、以前の場合、モデル、等に基づきアーティファクトをより良く且つより正確に識別するよう機械学習を用いることによって、最適化されてよい。
【００４１】
ブロック４２０で、画像アーティファクトは、画像補間処理及び形状検知データを用いることによって除去される。画像補間処理は、医療画像又は同様のものからアーティファクト及び機器画像を除去するようピクセルを調整することができるインペインティング画像処理又は他の画像処理を含んでよい。ブロック４２２で、画像アーティファクトは、望ましくは、画像データを収集しながら同時に除去される。これは、実時間の又はほぼ実時間の画像補正（アーティファクトの除去、等）をもたらす。
【００４２】
ブロック４２４で、機器が画像から除去される場合（あるいは、それが除去されない場合でさえ）、医療機器のシミュレーション画像が、生成画像における視覚化のために生成されてよい。アーティファクトがなく且つ形状検知データに基づく機器の仮想画像は、実時間又はほぼ実時間において、機器の形状及び位置の有用な情報をユーザに提供するであろう。ブロック４２６で、生理学的信号が、患者の動きを計算に入れるよう、形状検知データに関連付けられてよい。生理学的信号は、心臓の鼓動を計算に入れるよう用いられ得るＥＣＧ信号を含んでよい。他の実施形態において、呼吸センサは、呼吸による動きを計算に入れてよく、動きセンサは、筋肉の動きを計算に入れてよい、等。ブロック４２８で、プロシージャ又は動作は、必要に応じて続く。
【００４３】
添付の特許請求の範囲を解釈する際に、以下の点が理解されるべきである：
ａ）語「有する（comprising）」は、所与の請求項に挙げられている以外の他の要素又は動作の存在を除外しない；
ｂ）要素の単称（冠詞“a”又は“an”）は、そのような要素の複数個の存在を除外しない；
ｃ）特許請求の範囲における如何なる参照符号も、その適用範囲を制限しない；
ｄ）幾つかの“手段（means）”は、同じ物又はハードウェア若しくはハードウェアにより実施される構造又は機能によって表されてよい；
ｅ）動作の具体的な順序は、特に示されない限りは要求されるよう意図されない。
【００４４】
形状検知によるアーティファクト除去のための好ましい実施形態（制限ではなく実例であるよう意図される。）を記載してきたが、変更及び変形が上記の教示に照らして当業者によってなされ得ることが知られる。従って、変更は、添付の特許請求の範囲によって要点を述べられるような本願で開示される実施形態の適用範囲内にある本開示の特定の実施形態においてなされてよいことが理解されるべきである。このように、特に特許法によって求められるように詳細を記載してきたが、請求されて、特許によって保護されることを望まれるものは、添付の特許請求の範囲において示される。
【図１】
2015514491.tif 000003
【図２Ａ】
2015514491.tif 000004
【図２Ｂ】
2015514491.tif 000005
【図３Ａ】
2015514491.tif 000006
【図３Ｂ】
2015514491.tif 000007
【図４】
2015514491.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月24日(2014.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサと、
医療機器へ結合され、該医療機器の形状及び位置を測定するよう較正される形状検知システムと、
対象の画像を生成するよう構成される撮像システムと、
前記プロセッサへ結合されるメモリとを有し、
前記メモリは、
前記形状検知システムから、形状検知データを受信するよう構成される光学式形状検知モジュールと、
前記形状検知システムによって測定される前記医療機器の少なくとも形状及び位置に基づき、前記撮像システムからの生成画像から前記医療機器の画像アーティファクトを検出してデジタル除去するよう構成される画像生成モジュールと
を含む、撮像用医療システム。
【請求項２】
前記画像生成モジュールは、実時間の画像補正をもたらすよう、画像データを収集することと同時に前記画像アーティファクトをデジタル除去する、
請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項３】
経時変化を把握するよう形状検知データに関連する生理学的信号
を更に有する請求項１に記載の撮像用医療システム。
【請求項４】
医療機器と、
前記医療機器の形状及び位置を測定するよう該医療機器へ結合される形状検知システムと、
対象を撮像するよう構成され、前記医療機器の画像アーティファクトが前記対象の画像において少なくとも部分的に存在する、撮像システムと、
前記形状検知システムによって測定される前記医療機器の少なくとも形状及び位置に基づき、生成画像から前記医療機器の少なくとも前記画像アーティファクトを検出してデジタル除去するよう構成される画像生成モジュールと
を有する撮像用医療システム。
【請求項５】
メモリにおいて記憶され、前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトの検出及び除去のために該画像アーティファクトを伴う画像と比較するのに用いられるモデル
を更に有する請求項４に記載の撮像用医療システム。
【請求項６】
メモリにおいて記憶され、前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトの検出及び除去のために該画像アーティファクトを伴う画像と比較するのに用いられる以前のイベントの履歴データストレージ
を更に有する請求項４に記載の撮像用医療システム。
【請求項７】
メモリにおいて記憶され、前記画像アーティファクトの識別及び除去を最適化するよう構成される機械学習モジュール
を更に有する請求項４に記載の撮像用医療システム。
【請求項８】
前記画像生成モジュールは、画像補間処理を用いて前記形状検知システムからの情報に従って前記画像アーティファクトをデジタル除去する、
請求項４に記載の撮像用医療システム。
【請求項９】
前記画像補間処理は、インペインティング画像処理を含む、
請求項８に記載の撮像用医療システム。
【請求項１０】
前記画像生成モジュールは、前記画像アーティファクトをデジタル除去し、前記生成画像における視覚化のために前記医療機器のシミュレーション画像を生成する、
請求項４に記載の撮像用医療システム。
【請求項１１】
前記画像生成モジュールは、実時間の画像補正をもたらすよう、画像データを収集することと同時に前記画像アーティファクトをデジタル除去する、
請求項４に記載の撮像用医療システム。
【請求項１２】
経時変化を把握するよう形状検知データに関連する生理学的信号を測定するよう構成される検知装置
を更に有する請求項４に記載の撮像用医療システム。
【請求項１３】
機器から形状検知データを集めるステップと、
内部画像ボリュームにおいて前記機器を撮像するステップと、
前記機器からの前記形状検知データを用いることによって、前記内部画像ボリュームにおいて前記機器によって引き起こされる画像アーティファクトを検出するステップと、
画像補間処理及び前記形状検知データを用いることによって、前記画像アーティファクトを除去するステップと
を有する画像処理方法。
【請求項１４】
生成画像における視覚化のために前記機器のシミュレーション画像を生成するステップ
を更に有する請求項１３に記載の画像処理方法。
【請求項１５】
前記画像アーティファクトは、実時間の画像補正をもたらすよう、画像データを収集しながら同時に除去される、
請求項１３に記載の画像処理方法。
【国際調査報告】
2015514491.tif 000009
2015514491.tif 000010
2015514491.tif 000011