(57)【要約】本発明は、複数の医療撮像システムからのデータを同時に処理することができる、グラフィカルプロセッサを伴う、コンピュータサーバを提供する。データセットが、任意の好適な撮像システム（ｘ線、血管造影、ＰＥＴ走査、ＭＲＩ、ＩＶＵＳ、ＯＣＴ、カテーテルラボ等）によって提供されることができ、本発明の処理システムが、必要に応じて、仮想マシン、処理能力、オペレーティングシステム、器具等の形態において、リソースを配分する。本発明の実施形態は、典型的カテーテルラボシステムの特定の処理要件のため、カテーテルラボを伴う特定の器具に用途を見出し得る。
2016508757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療撮像システムであって、
前記システムは、メモリに連結されたグラフィックプロセッサを備えるサーバを備え、ハイパーバイザは、前記グラフィックプロセッサ内に複数の仮想マシンを定義し、さらに、前記システムは、
データセットをカテーテルラボから受信することと、
前記複数の仮想マシンのうちの１つ内において、前記グラフィックプロセッサを使用して、前記データセットに複数の変換を並行して行うことと、
組織の画像を前記カテーテルラボに提供することと
を行うように動作可能である、システム。
【請求項２】
前記サーバは、複数のカテーテルラボのそれぞれ内の撮像器具に通信可能に連結され、前記データセットは、３次元医療画像を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記サーバおよび前記複数のカテーテルラボはそれぞれ、建物の異なる階にある、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記サーバおよび前記複数のカテーテルラボはそれぞれ、異なる建物内にある、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記グラフィックプロセッサは、フレームバッファを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記グラフィックプロセッサは、前記複数の変換の一部を行うように構成されているハードウェアアクセラレータを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記グラフィックプロセッサは、ＯｐｅｎＣＬまたはＣＵＤＡを使用して書き込まれるカーネルを実行するように動作可能なマイクロチップを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記グラフィックプロセッサはさらに、集積ＡＲＭ  ＣＰＵを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記グラフィックプロセッサは、ＮＶＩＤＩＡ、ＡＭＤ／ＡＴＩ、Ｓ３  Ｇｒａｐｈｉｃｓ、およびＭａｔｒｏｘから成るリストから選択される１つによって作製される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記グラフィックプロセッサは、オーバーサンプリングおよび補間を行うように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
医療撮像の方法であって、
前記方法は、メモリに連結されたグラフィックプロセッサを備えるサーバを使用することを含み、
ハイパーバイザは、
カテーテルラボから、患者の組織に関する情報を含むデータセットを受信することと、
前記複数の仮想マシンのうちの１つ内において、前記データセットに複数の変換を含む分析を並行して行うことと、
前記分析の結果を提供することと
を行うための複数の仮想マシンを定義する、方法。
【請求項１２】
前記サーバは、複数のカテーテルラボのそれぞれ内の撮像器具に通信可能に連結される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記データセットは、３次元医療画像を備え、前記結果は、モニタ上で視認可能画像を備える、またはディスクに保存される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記サーバおよび前記複数のカテーテルラボはそれぞれ、異なる建物内にある、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
変換されたデータを前記グラフィックプロセッサ上のフレームバッファ内に記憶することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記グラフィックプロセッサ上のハードウェアアクセラレータを使用することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記データセットにオーバーサンプリングおよび補間ステップを行うことをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
医療撮像のためのシステムであって、前記システムは、
グラフィカル処理ユニットを備えるサーバコンピュータと、
前記サーバコンピュータ内の複数の仮想マシンの生成を開始し、前記仮想マシンのそれぞれにおいて、一式の画像データにおける前記グラフィカル処理ユニットによる一式の処理動作を協調させるように動作可能なハイパーバイザモジュールと、
前記グラフィカル処理ユニットに連結され、処理された画像データを記憶するように動作可能な有形非一過性メモリと
を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１２年１２年２１日に出願された米国仮出願第６１／７４５，１２０号の利益、およびそれに対して優先権を主張する。上記文献の内容は、参照することによって援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して、カテーテルラボ内の撮像システムおよびデータを処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
カテーテル留置処置室またはカテーテルラボは、患者の動脈の中へのカテーテルの挿入を要求する医療手技を行うための機器を提供する、病院内の検査室である。カテーテルラボにおける典型的手技は、脳卒中または心臓発作の発症前に、患者の動脈内の不安定プラークを検出するために使用され得る、血管内撮像を含む。カテーテルラボはまた、冠動脈血管造影（医師が、カテーテルを使用して、ステントまたはバルーンを送達し、狭小化動脈を開放し、脳卒中または心臓発作を防止する手技）によって、硬化および狭小化した動脈を治療するための機器を提供する。
【０００４】
これらの手技の全てにおいて、Ｘ線血管造影、血管内超音波法（ＩＶＵＳ）、または光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）システム等の医療撮像機器は、医師が、罹患動脈を確認することを支援するために使用されることができる。残念ながら、これらの撮像システムは、その性質によって、カテーテルラボの可用性にいくつかの制限を課し得る。
【０００５】
典型的カテーテルラボ撮像システムは、有用画像を提供するために、高出力コンピュータによって処理されなければならない、大量の３次元データセットを生成する。プラーク検出および血管造影介入を可能にする高分解能３Ｄ画像と協働するために要求される処理電力量は、典型的デスクトップコンピュータによってもたらされるものをはるかに上回る。各撮像システムは、高価な高出力コンピュータを要求するため、カテーテルラボの建設は、非常に高価な事業である。カテーテルラボのために要求される費用のため、いくつかの大規模な病院は、いくつかが要求される場合でも、１つのみを建築する、または全く建築しない場合もあり、いくつかのより小さい医院は、カテーテルラボを完全に伴わない場合もある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（要約）
本発明は、複数のカテーテルラボからのデータセットを同時に処理する、グラフィックプロセッサを伴う、コンピュータサーバを提供する。サーバは、一意のオペレーティングシステム、アプリケーション、またはＡＰＩ等、独立撮像または他の医療システムが、要求するリソースにアクセスすることができるように、カテーテルラボ毎に専用仮想マシンを生成する、ハイパーバイザを含む。グラフィックプロセッサは、例えば、非常に多数の変換（例えば、線形または非線形変換）を並行して行う能力等、撮像または他の医療システムによって必要とされる能力を提供する。グラフィカル処理ハードウェアは、医療データ処理に非常に好適であるため、仮想マシンは、撮像または他の医療システムによって求められる作業を効率的に取り扱うことができる。ハイパーバイザは、必要に応じて、リソースを仮想マシンに配分し、アイドルリソースの能力を再捕捉することができるため、サーバは、そうでなければ多数の専用マシンを要求するであろう作業を行うことができる。高速ネットワーク技術を使用して、コンピュータサーバおよびカテーテルラボはそれぞれ、建物の異なる部分または異なる建物内にあることができる。医療撮像処理のためのグラフィカルプロセッサのリソースを共有するために、ハイパーバイザを使用してもたらされる効率は、多数のカテーテルラボが、所与の量のリソースのために構築または動作されることを可能にする。したがって、病院は、多数のカテーテルラボを有し得、個々の医院は、そうでなければ有し得ないカテーテルラボを有することができる。多数のカテーテルラボが、利用可能となり得るため、より多くの患者が、心臓発作または脳卒中等の有害事象に先立って、動脈プラーク等の状態を診断および治療されることができる。
【０００７】
ある側面では、本発明は、サーバとメモリに連結されるグラフィックプロセッサを併用する、医療撮像または他の測定あるいは分析システムを提供する。サーバは、ハイパーバイザを使用して、複数の仮想マシンを定義し、システムおよびグラフィックプロセッサを共有する。本システムは、患者の生体構造を記述する３次元データセットを含むカテーテルラボからのデータを受信し、複数の仮想マシンのうちの１つ内において、グラフィックプロセッサを使用して、データセットに複数の変換を並行して行うように動作可能である。データは、３次元データセット、血流データ、または他のデータであることができる。本システムは、次いで、データセットの分析または可視化画像を、例えば、モニタ上に提供する、またはディスクに保存することができる。
【０００８】
グラフィックプロセッサは、ともに動作可能に連結される１つ以上のグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）を含む。グラフィックプロセッサは、大規模並列データ処理を行うように構成される。加えて、グラフィックプロセッサは、オーバーサンプリングおよび補間等の動作を行ってもよい。ＧＰＵのうちの１つ以上は、１つ以上のフレームバッファ、ハードウェアアクセラレータ、または両方を含んでもよい。グラフィックプロセッサは、ＯｐｅｎＣＬ、ＣＵＤＡ、または類似プログラミング言語を使用して書き込まれたカーネルを実行するように動作可能な１つ以上のマイクロチップを含むことができる（例えば、各ＧＰＵ上に）。加えて、各ＧＰＵのうちの１つ以上は、集積ＡＲＭ  ＣＰＵを含むことができる。ある実施形態では、グラフィックプロセッサは、ＮＶＩＤＩＡ、ＡＭＤ／ＡＴＩ、Ｓ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ、Ｉｎｔｅｌ、またはＭａｔｒｏｘ製ＧＰＵ、Ｉｎｔｅｌ製Ｍａｎｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏｒｅｓ（ＭＩＣ）プロセッサ、あるいは他の類似大規模並列計算デバイスを含む。
【０００９】
好ましくは、サーバは、複数のカテーテルラボのそれぞれ内の撮像器具、任意の１つのカテーテルラボ内の異なるモダリティの複数の撮像器具、またはそれらの組み合わせに通信可能に連結され。サーバおよび複数のカテーテルラボは、例えば、建物の異なる階または異なる建物内に、相互に分離されることができる。
【００１０】
関連側面では、本発明は、メモリに連結されるグラフィックプロセッサを備えるサーバと、複数の仮想マシンを定義するためのハイパーバイザとの使用を含む、医療撮像の方法またはデータ分析を提供する。サーバは、カテーテルラボから、例えば、患者の生体構造の３次元データセットを含む一連の画像等のデータセットを受信し、複数の仮想マシンのうちの１つ内において、データセットに複数の変換を並行して行うために使用されることができる。データセットの可視化画像は、例えば、それをモニタ上に表示する、またはそれをディスク上に記憶することによって提供されてもよい。サーバは、例えば、複数のカテーテルラボのそれぞれ内の複数の撮像器具に通信可能に連結される。本方法は、変換されたデータをグラフィックプロセッサ上のフレームバッファ内に記憶する、グラフィックプロセッサ上のハードウェアアクセラレータを使用する、種々のアルゴリズム（例えば、オーバーサンプリングまたは補間）をデータセットに行う、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
【００１１】
他の側面では、本発明は、医療撮像器具を使用して、患者からデータを捕捉し、データをグラフィカル処理ユニットを備えるサーバコンピュータに転送し、グラフィカル処理ユニットを使用し、仮想マシン内において、種々のアルゴリズムをデータに行う一方、サーバコンピュータが、同時に、グラフィカル処理ユニットを使用し、種々のアルゴリズムを第２の仮想マシン内の他のデータに行うことによって、組織を撮像する方法を提供する。データの可視化画像は、次いで、データにおける処理動作に基づいて、視認または記憶されることができる。いくつかの実施形態では、処理動作は、複数の線形および非線形変換を並行して行うことを含む。ある実施形態では、データは、患者の組織の画像を含み、可視化画像は、患者の組織の画像を提供する。
【００１２】
本発明の側面は、グラフィカル処理ユニットと、サーバコンピュータ内の複数の仮想マシンの生成を開始し、仮想マシンのそれぞれ内において、一式のデータにおけるグラフィカル処理ユニットによる一式の処理動作を協調させるように動作可能なハイパーバイザモジュールと、グラフィカル処理ユニットに連結され、処理された画像データを記憶するように動作可能な有形非一過性メモリとを備える、サーバコンピュータを含む、医療撮像のためのシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、カテーテル留置ラボを描写する。
【図２】図２は、画像処理のためのシステムを示す。
【図３】図３は、画像処理アーキテクチャの略図を与える。
【図４】図４は、画像処理のための代替アーキテクチャを図示する。
【図５】図５は、いくつかの実施形態による、ローカルネットワーク構造を示す。
【図６】図６は、本発明による、方法を概略する。
【図７】図７は、本発明のシステムおよび方法の用途を描写する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（詳細な説明）
本発明は、複数の医療撮像システムからのデータを同時に処理することができる、グラフィカルプロセッサを伴う、コンピュータサーバを提供する。カテーテルラボまたは他の撮像室（Ｘ線、血管造影、ＰＥＴ走査、ＭＲＩ等）からのデータセットが、任意の好適な撮像システムによって提供されることができ、本発明の処理システムは、必要に応じて、仮想マシン、処理能力、オペレーティングシステム、アプリケーション等の形態でリソースを配分する。本発明の実施形態は、カテーテル留置ラボまたはカテーテルラボに適用されるように説明され、血管内超音波法（ＩＶＵＳ）、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）、機能測定（ＦＭ）、光音響撮像、および血管造影システム等の典型的カテーテルラボシステムの特定の処理要件のため、カテーテルラボを伴う特定の用途を見出し得る。しかしながら、本発明の処理システムはさらに、任意の医療撮像モダリティに適用されてもよい。
【００１５】
図１は、本発明のある実施形態による、カテーテルラボ１０１の略図を示す。オペレータは、制御ステーション１１０および随意のナビゲーションデバイス１２５を使用して、患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）１０５を介して、カテーテル１１２を動作させる。ここでは、制御ステーション１１０およびＰＩＭ１０５は、ＩＶＵＳシステムの場合として説明される。しかしながら、本発明の処理システムは、ＯＣＴ、光音響撮像、ＦＭ、および他のモダリティ、ならびにＩＶＵＳにも適用可能である。カテーテル１１２の遠位先端は、超音波変換器１１４である（ＩＶＵＳの場合）。撮像システム１２０は、ＰＩＭ１０５と協働し、撮像動作を協調させる。撮像動作は、超音波インパルスが患者の組織に送信される結果をもたらす、一連の電気インパルスを変換器１１４に伝送しながら、カテーテル１１２を介して、撮像機構を回転させることによって進められる。超音波インパルスからの後方散乱は、変換器１１４によって受信され、解釈され、モニタ１０３上に画像を提供する。ＩＶＵＳシステムは、患者の末梢および冠状血管系の診断超音波撮像の間、使用するために動作可能である。ＩＶＵＳ器具は、自動的に、境界特徴を視覚化し、血管特徴のスペクトル分析を行い、定質的または定量的血流データ、またはそれらの組み合わせを提供するように構成されることができる。本発明と併用するために好適なＩＶＵＳのためのシステムは、米国特許第６，６７３，０１５号、米国特許公開第２０１２／０２６５０７７号、および米国特許第ＲＥ４０，６０８Ｅ号に論じられており、その内容は、あらゆる目的のために、参照することによってその全体として組み込まれる。本発明の側面は、米国仮特許出願第６１／４７３，５９１号ならびにその出願の後続出願に論じられており、そのそれぞれの内容は、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。
【００１６】
カテーテルラボ１０１内の動作は、滅菌単回使用血管内超音波法撮像カテーテル１１２を採用する。カテーテル１１２は、血管造影誘導下、冠状動脈および末梢血管系の脈管の中に挿入される。ＩＶＵＳのために使用され得るカテーテルは、米国特許第７，８４６，１０１号、米国特許第５，７７１，８９５号、米国特許第５，６５１，３６６号、米国特許第５，１７６，１４１号、米国特許公開第２０１２／０２７１１７０号、米国特許公開第２０１２／０２３２４００号、米国特許公開第２０１２／００９５３４０号、米国特許公開第２００９／００４３１９１号、米国特許公開第２００４／００１５０６５号に説明されており、その内容は、あらゆる目的のために、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。カテーテルラボ１０１は、ベッドサイド搭載ジョイスティックであり得る、ナビゲーションデバイス１２５等のハードウェアのための業界標準的入力／出力インターフェースを含んでもよい。システム１０１は、ＥＫＧシステム、診察室モニタ、ベッドサイドレール搭載モニタ、天井搭載診察室モニタ、およびサーバ室コンピュータハードウェアのうちの１つ以上のためのインターフェースを含むことができる。
【００１７】
カテーテル１１２およびＰＩＭ１０５は、タイプＣＦ（直接心臓用途のために意図される）除細動器保護隔離境界を含有し得る、撮像器具１２０および／またはベースステーション１１０に接続されてもよい。患者環境内の全ての他の入力／出力インターフェースは、一次および二次保護アース接続の両方を利用して、エンクロージャ漏れ電流を制限してもよい。コントローラ１２５および制御ステーション１１０のための一次保護アース接続は、ベッドサイドレールマウントを通して提供されることができる。二次接続は、直接、ベッドサイド保護アースシステムへの安全接地線を介してもよい。モニタ１０３およびＥＫＧインターフェースは、モニタおよびＥＫＧシステムの既存の保護アース接続と、ベッドサイド保護アースバスから主要シャーシ等電位化ポストへの二次保護アース接続とを利用することができる。モニタ１０３は、例えば、標準的ＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）診察室モニタであってもよい。システム１０１は、制御システム１２０を含み、動作を協調させる。
【００１８】
撮像器具１２０は、メモリに連結される１つ以上のプロセッサを含んでもよい。任意の好適なプロセッサとして、例えば、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路、大規模並列処理用処理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、その他、またはそれらの組み合わせ等が挙げられ得る。いくつかの実施形態では、撮像器具１２０は、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）  ＸＰプロフェッショナル等のオペレーティングシステムを使用して、高性能デュアルＸｅｏｎベースのシステムを含むことができる。撮像器具１２０は、単一デバイス（例えば、デスクトップ、ラップトップ、またはラック搭載ユニット）として提供されてもよく、ともに連結される異なる機械（例えば、Ｂｅｏｗｕｌｆクラスタ、サーバのネットワーク、ローカルクライアント端末と動作するサーバ、他の配列、またはそれらの組み合わせ）を含んでもよい。
【００１９】
撮像器具１２０は、同時に、仮想組織診（ＶＨ）と称される組織分類アルゴリズムを実行しながら、リアルタイム血管内超音波法撮像等の異なるモダリティデータセットと並行して動作してもよい。器具１２０は、本明細書に説明されるように、任意の処理の全部または一部をグラフィックプロセッサにオフロードしてもよい。アプリケーションソフトウェアとして、ＤＩＣＯＭ３準拠インターフェース、ワークリストクライアントインターフェース、血管造影システムに接続するためのインターフェース、またはそれらの組み合わせが挙げられ得る。撮像器具１２０は、別個の制御室、診察室、または機器室内に位置してもよく、カスタム制御ステーション、第２の制御ステーション、ジョイスティックコントローラ、タッチパッドを伴うＰＳ２キーボード、マウス、または任意の他のコンピュータ制御デバイスのうちの１つ以上に連結されてもよい。
【００２０】
撮像器具１２０は、概して、プロセッサに連結されるメモリを含むであろう。メモリは、任意の１つ以上のコンピュータ可読記憶媒体を含む。メモリは、好ましくは、有形非一過性コンピュータ可読媒体を指す。したがって、本発明の任意のコンピュータは、概して、少なくとも１つの非一過性メモリに連結される少なくとも１つのプロセッサ（例えば、１つ以上のコアを伴う１つ以上のシリコンチップ）を含む。
【００２１】
撮像器具１２０は、概して、周辺機器を接続するための１つ以上のＵＳＢまたは類似インターフェースを含んでもよい。接続のために利用可能なＵＳＢデバイスとして、カスタム制御ステーション、随意のジョイスティック１２５、およびカラープリンタが挙げられる。いくつかの実施形態では、撮像器具１２０は、ＵＳＢ２．０高速インターフェース、１０／１００／１０００  ｂａｓｅＴ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークインターフェース、ＡＣ電源入力、ＰＳ２ジャック、等電位化ポスト、１  ＧｉｇＥ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インターフェース、マイクロホンおよびラインジャック、ＶＧＡビデオ、ＤＶＩビデオインターフェース、ＰＩＭインターフェース、ＥＣＧインターフェース、他の接続、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含む。ある実施形態では、撮像器具１２０は、ＰＩＭ１０５およびカテーテル１１２を介して収集されたデータの近位コレクタおよび随意の前置プロセッサとして動作する。いくつかの実施形態では、ＰＩＭ１０５は、例えば、直接または制御システム１１０を通してのいずれかにおいて、撮像器具１２０の利点を伴わずに、データを共有システムに伝送する。
【００２２】
図２は、複数の撮像システム１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、．．．、１２０ｎからの画像を処理するための共有システム２０１を示す。撮像システム１２０はそれぞれ、ハブ２１３を介して、共有グラフィックプロセッサ２０５にデータを送信してもよい。プロセッサ２０５は、ネットワーク化されたリソース２２９からリソースを使用する、またはその一部であることができる。動作時、プロセッサ２０５は、１つ以上のグラフィカル処理ユニット（ＧＰＵ）２１３から処理能力を配分し、複数の仮想マシン２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、．．．、２２３ｎを生成する、ハイパーバイザ２１９を含む。いくつかの実施形態では、各仮想マシン２２３は、１つの撮像システム１２０にサービス提供する。加えて、または代替として、任意の撮像システム１２０は、２つ以上の仮想マシン２２３を要求および受信し得、任意の仮想マシン２２３は、２つ以上の撮像システム２２０のためのサービスを行い得る。加えて、プロセッサ２０５は、概して、記憶２０７への接続を含むであろう。
【００２３】
共有システム２０１は、ハイパーバイザ２１９によって、複数の撮像システム１２０からの画像の処理のために、コンピュータ、オペレーティングシステム、または両方を仮想化する。任意の好適な仮想マシンモニタが、ハイパーバイザ２１９の役割を果たしてもよい。プラットフォーム仮想化は、そのゲストソフトウェアのために、シミュレーションされたコンピュータ環境である、仮想マシン２２３を生成する、システム２０１（制御プログラム）によって行われる。ゲストソフトウェアは、ユーザアプリケーションに限定されない。完全オペレーティングシステムの実行を可能にしてもよい。ゲストソフトウェアは、直接、物理的ハードウェア上で稼働しているかのように実行する。説明されるアーキテクチャは、いくつかの利点を提供する。システムは、グラフィックプロセッサ２０５を供給しない類似数のカテーテルラボより有意に低いエネルギー消費で動作する。プロセッサ２０５は、複数の分散型コンピュータより容易に維持、検査、更新、保護、および移動されることができる。
【００２４】
ある実施形態では、仮想マシン２２３のうちの１つ以上は、非修正「ゲスト」ＯＳ（同一の命令セットのために設計されるもの）が単独で稼働されることを可能にするために十分なハードウェアをシミュレーションする。これは、例えば、Ｐａｒａｌｌｅｌｓ  Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ、Ｍａｃ用Ｐａｒａｌｌｅｌｓ  Ｄｅｓｋｔｏｐ、ＶｉｒｔｕａｌＢｏｘ、Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｉｒｏｎ、Ｏｒａｃｌｅ  ＶＭ、Ｖｉｒｔｕａｌ  ＰＣ、Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｓｅｒｖｅｒ、Ｈｙｐｅｒ−Ｖ、ＶＭｗａｒｅ  Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ、ＶＭｗａｒｅ  Ｓｅｒｖｅｒ（以前はＧＳＸ  Ｓｅｒｖｅｒ）、ＫＶＭ、ＱＥＭＵ、Ａｄｅｏｓ、Ｍａｃ−ｏｎ−Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、Ｗｉｎ４ＢＳＤ、Ｗｉｎ４Ｌｉｎ  Ｐｒｏ、およびＥｇｅｎｅｒａ  ｖＢｌａｄｅ技術、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）  ＫＶＭ、ＶＭｗａｒｅ  Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ、ＶＭｗａｒｅ  Ｆｕｓｉｏｎ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｈｙｐｅｒ−Ｖ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｖｉｒｔｕａｌ  ＰＣ、Ｘｅｎ、Ｍａｃ用Ｐａｒａｌｌｅｌｓ  Ｄｅｓｋｔｏｐ、ＳＰＡＲＣ用Ｏｒａｃｌｅ  ＶＭ  Ｓｅｒｖｅｒ、ＶｉｒｔｕａｌＢｏｘ、およびＰａｒａｌｌｅｌｓ  Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ等のツールを含むことによって可能にされてもよい。
【００２５】
医療撮像において採用される画像処理動作の性質のため、プロセッサ２０５は、ＧＰＵ２１５のうちの１つ以上を含む。時として、視覚処理ユニット（ＶＰＵ）とも呼ばれる、ＧＰＵ２１５は、特殊電子回路を提供し、（例えば、フレームバッファ内の）画像の構築を加速するためのメモリを操作および改変する。ＧＰＵ２１５は、医療画像データを操作する際、効率的であり、高並列構造は、データの大量ブロックの処理が並行して行われる場合、アルゴリズムのための汎用ＣＰＵより効果的にすることができる。ＧＰＵ２１５は、２Ｄアクセラレーション、３Ｄ機能性、ＯｐｅｎＧＬまたはＤｉｒｅｃｔＸ等のグラフィック関連アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）、あるいはＮＶＩＤＩＡ製ＯｐｅｎＣＬまたはＣＵＤＡ等の汎用ＧＰＵ（ＧＰＧＰＵ）開発環境のためのリソースを含むことができる。ＧＰＵ２１５は、プログラマブルシェーディングを含むことができる（例えば、各画素は、入力として付加的画像テクスチャを含み得る、ショートプログラムによって処理されることができる、各幾何学頂点が、ショートプログラムによって処理されることができる等）。そのような機能性は、ＮＶＩＤＩＡ製ＯｐｅｎＧＬ  ＡＰＩ、ＤｉｒｅｃｔＸ、およびＧｅＦｏｒｃｅチップによってもたらされることができる。ＧＰＵ２１５はさらに、一般的ストリーム処理のためのサポートを含んでもよい。ある実施形態では、プロセッサ２０５は、複数の並列化ＧＰＵを含む（例えば、それぞれ自体が、並列動作を行うように構成される）。並列化されたＧＰＵコンピューティングは、例えば、ＮＶＩＤＩＡまたはＯｐｅｎＣＬからの製品等の任意の好適なプラットフォームを使用して実装されることができる。ＯｐｅｎＣＬは、Ｋｈｒｏｎｏｓ  Ｇｒｏｕｐによって定義されるオープンスタンダードである。ＯｐｅｎＣＬソリューションは、Ｉｎｔｅｌ、ＡＭＤ、ＮＶＩＤＩＡ、およびＡＲＭによってサポートされている。プロセッサ２０５は、少なくとも１つのＧＰＵ２１５を含むであろう。例えば、Ｉｎｔｅｌ、ＮＶＩＤＩＡ、ＡＭＤ／ＡＴＩ、Ｓ３  Ｇｒａｐｈｉｃｓ（ＶＩＡ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ所有）、およびＭａｔｒｏｘによって作製されるものを含む、任意の好適なＧＰＵが、使用されることができる。ＧＰＵは、例えば、ニューラルネットワーク、決定ツリー、グラフアルゴリズム、ツリー空間検索、データセットのマルコフ連鎖モンテカルロ法サンプリング等、当技術分野において公知の任意の好適なアルゴリズムまたは処理機能を提供することができる。ＧＰＵ２１５は、プログラマブルシェーダまたは他のリソースを含み、頂点およびテクスチャを操作し、オーバーサンプリングおよび補間技法を行い、エイリアシングを低減させ、超高精度カラー空間をもたらすことができる。ある実施形態では、ＧＰＵ２１５は、ＧＴＸ６８０（ＧＫ１０４コア）、ＧＴ６４０Ｍ（ＧＫ１０７コア）、ＧＴＸ６６０Ｔｉ（ＧＫ１０４コア）、ＧＴＸ６６０（ＧＫ１０６コア）、ＧＴＸ６５０（ＧＫ１０７コア）、あるいはＮＶＩＤＩＡ製ＧＴＸ６９０またはＡＭＤ製Ｒａｄｅｏｎである。いくつかの実施形態では、ＧＰＵ２１５は、その独自の集積ＡＲＭ  ＣＰＵを含む。ＧＰＵ２１５は、Ｃ��ログラミング言語を使用して、アルゴリズムをコードすることを可能にする、ＯｐｅＮＶＩＤＩＡ、ＯｐｅｎＣＬ、またはＣＵＤＡ、ＳＤＫ、およびＡＰＩを介して動作してもよい。ＧＰＵ２１５は、多くの独立頂点および断片を並行して処理することができる。本意味において、ＧＰＵ２１５は、ストリームプロセッサであり、１度にストリーム内の多くの記録において、１つのカーネルを稼働させることによって、並行して動作することができる。
【００２６】
ストリームは、類似計算を要求する、一式の記録を含む。ストリームは、データ並列処理を提供する。カーネルは、ストリーム内の各要素に適用される機能である。ＧＰＵでは、頂点および断片は、ストリーム内の要素であり、頂点および断片シェーダは、それらにおいて稼働されるカーネルである。
【００２７】
図３は、プロセッサ２０５内のリソースの例示的関係を示す。ハイパーバイザ２１９は、ＧＰＵ２１５の仮想化を可能にする。ハイパーバイザ２１９は、仮想マシンが、直接、ＧＰＵと相互作用することを可能にする、例えば、ＮＶＩＤＩＡ  ＶＧＸハイパーバイザ等の任意の好適なマネージャであってもよい。ハイパーバイザ２１９は、ＧＰＵリソースを管理し、複数の医療撮像システムが、ユーザ密度を改善しながら、共通ハードウェアを共有することを可能にする。各仮想マシン２２３は、ゲストオペレーティングシステムまたは処理環境を提供することができる。ゲストＯＳは、アプリケーション、ドライバ、ＡＰＩ、および遠隔プロトコルツールを提供することができる。仮想化およびデータ処理は、米国特許第８２３９，９３８号、米国特許第７，６７２，７９０号、米国特許第７，７４３，１８９号、米国特許公開第２０１１／０２７４３２９号、米国特許公開第２００８／０１４３７０７号、および米国特許公開第２００４／０１１１５５２号に論じられており、そのそれぞれの内容は、参照することによって組み込まれる。プロセッサ２０５は、オンサイトまたはオフサイトであってもよい。
【００２８】
図４は、オフサイトプロセッサ２０５の使用の助けになる、画像処理のためのアーキテクチャ２０３を図示する。プロセッサ２０５は、図４に示される要素（例えば、ハイパーバイザ２１９、ＶＭ２２３等）を含み、インターネット、ＷＡＮまたはＬＡＮ、携帯電話データネットワーク、他の方法論、またはそれらの組み合わせを含むことができる、ネットワークリソース２２９を経由して、ハブ２１３に接続される。ネットワーク２２９はまた、記憶２０７のための接続を提供することができる。ハブ２１３を介して、プロセッサ２０５は、複数のローカル撮像器具１２０に接続される。ローカル接続は、カテーテルラボ等の診療室にサービスを提供することができ、診療室内の複数の異なる撮像器具への接続を含むことができることを理解されたい。
【００２９】
図５は、各診療室が、全てプロセッサ２０５に接続される、撮像モダリティのその独自の組み合わせを有する、ローカルネットワーク構造を示す。ここでは、ハブ２１３ａは、血管造影、ＭＲＩ、ＯＣＴ、ＦＭ、およびＩＶＵＳ撮像器具を含む、撮像室１０１ａに接続される。ハブ２１３ｂは、血管造影、ＯＣＴ、およびＩＶＵＳサービスを提供する、カテーテルラボ１０１ｂに接続される。ハブ２１３ｎは、カテーテルラボ１０１ｎに接続する。それぞれ、撮像モダリティ器具の任意の所与の組み合わせを有する、任意の好適な数のカテーテルラボ１０１が、プロセッサ２０５に接続されてもよいことを理解されるであろう。グラフィカルプロセッサ２０５と複数の異なる撮像器具１２０を共有することによって、本発明の方法は、画像処理サービスの有益なコストおよび品質を提供する。
【００３０】
図６は、本発明による方法を概略する。データセットが、医療撮像器具１２０から、プロセッサ２０５において受信される６０９。ハイパーバイザ２１９が、要求器具１２０のために、仮想マシン２２３を配分する６１５。ＧＰＵ２１５は、仮想マシン２２３内のデータセットを処理する６２１。ＧＰＵ２１５が、１つ以上の随意のフレームバッファを含む場合、初期の処理されたデータは、フレームバッファ内に記憶される６２７。プロセッサ２０５は、次いで、例えば、モニタ上に視認するための２Ｄ画像または仮想組織構造分析から等の分析結果を含み得る、画像データを提供するように動作する６３１。データの処理６２１を行うとき、ハイパーバイザ２１９は、仮想マシン２２３に配分された（６１５）ＧＰＵ２１５の能力を再捕捉する６３７。本明細書に説明されるシステムによる本方法論は、処理リソースの効率的使用の観点から、大幅な節約を提供し得る（例えば、いくつかの実施形態では、共有ＧＰＵは、処理ハードウェアのための需要の１０分の１の削減と関連付けられたサービスを提供するであろう）。ある実施形態では、プロセッサ２０５は、事前配分を協調させる。事前配分のために、カテーテルラボは、ＩＶＵＳ動作を行うであろうことを示し、サーバは、そのカテーテルラボのためのリソースを配分および保持する。データが流動するとき、あらゆるセッション（例えば、ＩＶＵＳセッション）のために、リアルタイムでフレーム毎に流動する。ラボセッションが行われるとき、サーバは、保持されていたそれらのシステムリソースに関するロックを解除することができる。さらに、サーバは、ラボまたは器具に、リソースの不足を通知する（例えば、ＧＰＵが、全容量で動作しており、要求が入る場合、サーバは、メッセージを要求元に送信し、その旨を伝える、または推定される遅延を与えることができる）。加えて、本明細書におけるシステムおよび方法は、それぞれ、地理的分離にかかわらず、システム処理能力を利用するための分散型医療撮像ラボを可能にする。
【００３１】
図７は、医療画像データの共有グラフィカル処理のための分散型システム７０１を描写する。ここでは、グラフィカルプロセッサ２０５は、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ（ＣＡ）において動作している。医療撮像ラボ１０１ａは、例えば、Ｏｎｔａｒｉｏ（ＯＲ）において動作している。ラボ１０１ｂは、Ｃｒｅｓｔｏｎ（ＩＡ）から動作している。ラボ１０１ｎは、ここでは、Ｃａｌｈｏｕｎ（ＧＡ）に示される。各ラボ１０１では、撮像器具１２０が、ＰＩＭ１０５を介して患者の身体の中に挿入されるカテーテル１１２につながれている間、動作する。変換器１１４によって収集されるデータは、Ｏｒｅｇｏｎ、Ｉｏｗａ、およびＧｅｏｒｇｉａからの器具１２０を介して、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａにおけるプロセッサ２０５に転送される。プロセッサ２０５内に１つ以上のＧＰＵを含む、処理システム２１５は、各ラボの仮想マシン２２３を起動する。データは、プロセッサ２０５内の個別の仮想マシン２２３において処理される。結果は、例えば、個別のラボ１０１内に戻ってモニタ１０３上に表示されることができる。分散型実施形態として図７に関して論じられるが、本発明のシステムおよび方法は、特に、プロセッサ２０５が、ラボ１０１を含む施設（例えば、それぞれ、サーバ「クローゼット」、概して、サーバラックを伴う空調室内のプロセッサ２０５にネットワーク化される、病院敷地上の複数のカテーテルラボ１０１）において動作する実施形態を提供することを理解されるであろう。撮像のためのクライアントサーバアーキテクチャのさらなる議論は、米国特許公開第２０１２／００８３６９６号、米国特許公開第２０１１／０２５７５４５号、米国特許公開第２０１１／０２４５６６９号、米国特許公開第２０１１／００３４８０１号、米国特許公開第２００８／０３０６７６６号、および米国特許公開第２００７／００４３５９７号に見出され得、その内容は、参照することによってその全体として組み込まれる。
【００３２】
本明細書で使用されるように、用語「ｏｒ（または）」は、別様に示されない限り、「ａｎｄ（および）またはｏｒ（または）」を意味し、時として、「ａｎｄ／ｏｒ（および／または）」として記載される、またはそのように称される。
【００３３】
（参照による引用）
特許、特許出願、特許刊行物、雑誌、書籍、論文、ウェブコンテンツ等の他の文書の参照および引用が、本開示全体を通して行なわれる。そのような文書は全て、あらゆる目的のために、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００３４】
（均等物）
それらの示されるおよび本明細書に図示および説明されるものに加え、本発明およびその多くのさらなる実施形態の種々の修正が、本明細書に引用される科学および特許文献の参考文献を含む、本書の全内容から、当業者に明白となるであろう。本明細書における主題は、その種々の実施形態およびその均等物における本発明の実践に適合され得る、重要な情報、例示、および指針を含有する。
【図１】
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【図７】
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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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【国際調査報告】
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