(57)【要約】      （修正有）【課題】分岐の定量解析を実行するための方法およびシステムを提供する。【解決手段】分岐した管状器官の輪郭を識別するために医療用画像データを処理することを含む分岐した管状器官の医療用画像データに関する定量解析のための方法、データ処理機能およびプログラム記憶デバイス。輪郭は、分岐した管状器官の間に合流点の多角形を決定するために使用される。合流点の多角形は、分岐した管状器官のジオメトリを特徴づけている少なくとも一つのパラメーター値を決定するために使用される。少なくとも一つのパラメーター値は、分岐した管状器官の少なくとも一つの直径値、分岐した管状器官の部分間の少なくとも一つの角度値、および分岐した管状器官のための少なくとも一つの基準直径値であって、分岐した管状器官へのダメージを補償している少なくとも一つの基準直径値を含むことができる。【選択図】図１
2009072576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基部の部分、第一の抹消部分、および第二の抹消部分を備える分岐した管状器官の医療用画像データに関して定量解析を実行する方法であって、
当該分岐した管状器官の輪郭を識別するために当該医療用画像データを処理すること;
当該輪郭を当該分岐した管状器官の間に合流点の多角形を決定するために使用すること;
当該合流点の多角形を、当該分岐した管状器官のジオメトリを特徴づけている少なくとも一つのパラメーター値を、決定するために使用すること；および
当該少なくとも一つのパラメーター値を、ユーザに出力すること
を備える、方法。
【請求項２】
前記少なくとも一つのパラメーター値が、当該分岐した管状器官の少なくとも一つの直径値を備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも一つの直径値が、前記分岐した管状器官の前記基部の部分の直径値、前記分岐した管状器官の前記第一の抹消部分の直径値、および前記分岐した管状器官の前記第二の抹消部分の直径値を含むグループから選択される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも一つの直径値は、前記合流点の多角形上の2つの境界ポイントの間の距離から導き出される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
当該2つの境界ポイントは、前記合流点の多角形の範囲内の中心線ポイントに最も近いそれらの2つのポイントを識別するために前記合流点の多角形上のポイントをスキャンすることによって識別される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも一つのパラメーター値が、当該分岐した管状器官の部分間の少なくとも一つの角度値を備える請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも一つの角度が、前記分岐した管状器官の前記基部の部分および第一の抹消部分の間の角度、前記分岐した管状器官の前記基部の部分および第二の抹消部分の間の角度、および前記分岐した管状器官の前記第一の抹消部分および第二の抹消部分の間の角度を含むグループから選択される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも一つの角度が、前記合流点の多角形上の中心線ポイントおよび前記合流点の多角形の外側の中心線ポイントの間に延在している線から導き出される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも一つのパラメーターが、当該分岐した管状器官のための少なくとも一つの基準直径値であって、前記分岐した管状器官へのダメージを補償している前記少なくとも一つの基準直径値を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの基準直径値が、前記分岐した管状器官の前記基部の部分のための基準直径値、前記分岐した管状器官の前記第一の抹消部分の基準直径値、および前記分岐した管状器官の前記第二の抹消部分の基準直径値を含むグループから選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの基準直径値が、内側端部曲線にフィットされる内側の円形の端部および対向する端部曲線にフィットされる外側の円形の端部を有する一組の円環から導き出される請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
当該合流点の多角形が、当該分岐した管状器官の内側にフィットする円の中心にある分岐のポイントから導き出される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
当該合流点の多角形が、当該円と、それぞれ、当該基部の部分、当該第一の抹消部分および当該第二の抹消部分の中心線との間の交差ポイントを通過している線片から導き出される請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
当該合流点の多角形が、前記分岐した管状器官の前記第一および第二の抹消部分の交差付近の頂点を含む5つの頂点を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記分岐した管状器官の前記輪郭が、前記基部の部分のスタートポイントから始まり前記分岐した管状器官のそれぞれの第一および第二の抹消部分のエンドポイントまでとして識別される請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記分岐した管状器官の前記輪郭が、前記分岐した管状器官の分岐の中心を近似する単一のポイントのユーザ識別から導き出される請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記分岐した管状器官の前記輪郭が、検出された基部の分岐から、または前記初期ポイントから予め定められた距離からの、何れか前記初期ポイントにより近い方から始まり、かつ検出された抹消分岐で、または前記初期ポイントから予め定められた距離での、何れか最初の方で終了する、単一の管状器官セグメントに続くための単一のポイントトリガから導き出される請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
複数の血管ツリーの分岐の組合せを検出するための複数の分岐解析に影響を及ぼすように適応される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記分岐した管状器官が、動脈、静脈、冠状動脈、頸動脈、肺動脈、腎動脈、総肝動脈、大腿動脈、および腸間膜動脈を含むグループから選択される請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも基部の部分、第一の抹消部分、および第二の抹消部分を備える分岐した管状器官の医療用画像データの定量解析のためのであって、
当該分岐した管状器官の輪郭を識別するために当該医療用画像データを処理するための手段;
当該輪郭に基づく当該分岐した管状器官の間に合流点の多角形を決定するための手段;
当該合流点の多角形に基づく当該分岐した管状器官のジオメトリを特徴づけている少なくとも一つのパラメーター値を決定するための手段；および
当該少なくとも一つのパラメーター値を、ユーザに出力するための手段を備える、データ処理機能。
【請求項２１】
前記少なくとも一つのパラメーター値が、
当該分岐した管状器官の少なくとも一つの直径値、当該分岐した管状器官の部分間の少なくとも一つの角度値、および当該分岐した管状器官のための少なくとも一つの基準直径値であって、前記分岐した管状器官へのダメージを補償している前記少なくとも一つの基準直径値を含むグループから選択される、
請求項20に記載のデータ処理機能。
【請求項２２】
少なくとも基部の部分、第一の抹消部分、および第二の抹消部分を備える分岐した管状器官の医療用画像データの定量解析のための方法ステップを実行するために、機械によって実行可能なプログラムの指示を実際に実施する、前記機械によって読み込み可能なプログラム記憶デバイスであって、
当該方法ステップが、
当該分岐した管状器官の輪郭を識別するために当該医療用画像データを処理すること、
当該輪郭を当該分岐した管状器官の間に合流点の多角形を決定するために使用すること、
当該合流点の多角形を、当該分岐した管状器官のジオメトリを特徴づけている少なくとも一つのパラメーター値を決定するために使用すること、
当該少なくとも一つのパラメーター値を、ユーザに出力することと
を備える、プログラム記憶デバイス。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのパラメーター値が、当該分岐した管状器官の少なくとも一つの直径値、当該分岐した管状器官の部分間の少なくとも一つの角度値、および当該分岐した管状器官のための少なくとも一つの基準直径値であって、前記分岐した管状器官へのダメージを補償している前記少なくとも一つの基準直径値を含むグループから選択される請求項22に記載のプログラム記憶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用画像、特に、血管造影画像の定量的分岐解析のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管造影法（特に、冠動脈造影法）とは、例えば、狭窄した動脈を見出すことにより、存在するかもしれない如何なる狭小化の深刻度の程度も決定する冠状動脈を調査するプロセスのことをいう。単一の血管の定量的冠動脈造影法(QCA: Quantitative Coronary Analysis)は、冠状血管再生においてインターベンションを導きかつトレール研究(trail study)を実行するための基準になった。しかしながら、単一の血管のためのQCAは、より複雑な構造を扱うことができないので、分岐の近くまたは分岐内の病変を血管造影解析することは、考慮しなければならばならない問題をもたらす。本願明細書において分岐とは、主管状血管の二個以上の更なる管状血管への分割と定義される。例えば、左冠状動脈は、左冠動脈前下行枝と左冠動脈回旋枝とに、分岐する。
【０００３】
分岐の定量的冠動脈造影法(QCA)は、分岐の自動セグメント化に関係する。この後には、分岐領域自体を含む健康な状態を再構成することを続けることが可能である。QCAによって計算された血管の健康な直径を意味する基準血管直径は、典型的に、それぞれ、分岐の前後の血管の「正常」部分の平均に基づく。従って、分岐の病変解析のための最大の課題は、基部の血管とその側分枝の両方の真の基準血管サイズを抽出することである。従来のQCAは、最小血管先細り(tapering)を仮定して、血管輪郭を検出するが、分岐自体に起因する直径における大きい段差を扱うことができない。
【０００４】
従来の大部分のQCA法は、ユーザ定義の基準を入力することが可能であり、これにより間違った基準定義の除去が可能となる。しかしながら、この基準直径は、ユーザが基準を定義した分岐の片側でしか、有効でない。さらに、このオプションは、例えば、オペレータ誤差および主観性によって再現可能性がほとんどない。
【０００５】
現在、如何なる詳細な刊行物も、この限界を解決していない。非特許文献1は、分岐を各々に従来のQCAが適用される3つの部分に分ける分岐パッケージを評価する。Goktekin（非特許文献1）は、基準の計算から中央の分岐領域を除去することによって基準の問題を解決する方法を記載する。従って、中央の分岐は、直径の算出、また、基準の定義に対し、依然として考慮されていない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、従来技術の限界を解決するように、分岐の定量解析を実行するためのより正確かつ再現可能な方法およびシステムを提供することが、本発明の目的である。この目的は、分岐した管状器官の医療用画像データに関する定量解析方法による本発明によって実現される。この方法は、分岐した管状器官の輪郭を識別するために医療用画像データを処理することが必要である。輪郭は、分岐した管状器官の間に合流点の多角形(Polygon of Confluence)を決定するために使用される。合流点の多角形は、分岐した管状器官のジオメトリを特徴づけている少なくとも一つのパラメーター値を決定するために使用される。少なくとも一つのパラメーター値は、血管造影法の目的のためにユーザに出力される。少なくとも一つのパラメーター値は、分岐した管状器官の少なくとも一つの直径値、分岐した管状器官の部分間の少なくとも一つの角度値、および分岐した管状器官のための少なくとも一つの基準直径値である。この基準直径値の少なくとも一つは、分岐した管状器官へのダメージを補償する。
【０００７】
本発明の方法は、比較的簡単な操作で、多くの複雑な状況に対して安定かつ正確な結果を得るために見つけ出された。本発明の方法に従って角度または直径を決定する重要な利点は、これらの結果が、外科医が、ステントまたはドッタリング素子(dottering element)）のような適切な外科用パーツまたはデバイスを実際に選択する際の改良されたツールをもたらしたことである。
【０００８】
本発明は、また、データ処理機能、および本発明の方法を実行するためのプログラム記憶デバイスにも関する。
【０００９】
本発明のさまざまな有利な観点は、従属クレームにおいて詳述される。
【００１０】
さらに、ここまでは一般に冠状動脈が詳述されているが、本発明の原理は、また、他の動脈、静脈、およびそれらの血管造影イメージングが、本発明により改善されることから利益を得るであろう種々の一般の管状器官にも、適用できる。ゆえに、「動脈(artery)」と言う用語は、本発明においては、より広い意味を有すると考えるべきである。
【００１１】
本発明の更なる目的および利点は、添付された図に関連した詳細な説明を参照すると当業者には明らかになるであろう。
【００１２】
【非特許文献１】冠状動脈分岐病変の評価のための新しい定量的解析システム：現行の従来の方法との比較(A new quantitative analysis system for the evaluation of coronary bifurcation lesions: Comparison with current conventional methods)、（O. Goktekinら）（Catheterization and Cardiovascular Interventions 69:172-180（2007年））
【非特許文献２】オフラインおよびオンラインの定量的冠状動脈血管造影法のための第二世代システム(A second Generation System for Off-line and On-line Quantitative Coronary Angiography)（Catheterization and Cardiovascular Diagnosis 33:61-75 （1994年））
【非特許文献３】アルゴリズム入門(Introduction to Algorithms)（Thomas H. Cormen、 Charles E. Leiserson、 Ronald L. Rivest）（1990年）（The MIT Press Cambridge, Massachusetts London, England. Chapter 25.2, Dijkstra's algorithm, page 527-532）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図1は、分岐のデータを処理するためのフローチャートを示す。ここで、ブロック20は、境界検出を表し、ブロック22は、境界結合を表し、ブロック24は、 合流点の五角形(Pentagon of Confluence)の定義を表し、ブロック26は、分枝間の角度の定義を表し、ブロック28は、直径の測定を表し、ブロック30は、基準の定義を表し、およびブロック32  ブロック26、28および30の測定は、例えば表示画面または印刷出力の一部として、ユーザに出力される。以下に、線図において定義したブロック20〜28の各1つを、詳述する。本発明の方法は、（キーボードおよびポインティングデバイスのような）ユーザ入力デバイスおよびユーザ出力のための一つ以上の表示装置および／またはプリンタにインターフェイスするデータ処理プラットホーム（例えば、CPU、メモリシステム、不揮発性記憶装置、ディスプレイアダプタ）を含むコンピュータ・ワークステーションのようなデータ処理機能によって実行されることが好ましい。本発明の方法は、一つ以上の光ディスク（または他の形態の不揮発性メモリ）に格納されている、または遠隔のコンピュータシステムからおそらくダウンロードされ、かつそこでの実行のためにデータ処理プラットホーム上へロードされる、ソフトウェアアプリケーションとして実現することが好ましい。
【００１４】
図2は、分岐の典型的具体例、またはさらに一般的にいえば、血管造影画像の管状器官を示す。定量的分岐解析のために、分岐に「接続している」血管を、検出しなければならない。ここで、3つの血管は、基部の血管、第一の抹消血管（すなわち主分枝の抹消の部分）および第二の抹消血管（すなわち側分枝の抹消の部分）である。2つの抹消の血管は、等しいサイズであってもよいし、またはそうでなくてもよく、および最適方法で分岐の画像を視覚的に示すために実行されるステップは、考察される最高水準の技術である。共通部分を共有する2つまたは3つの血管として分岐を示すことを試みる代わりに、分岐した血管を、更なる仮定の無い、左側、中間および右側の強調された輪郭によって描かれた一つの対象として見る。
【００１５】
分岐の検出は、3つの異なる手段（ブロック20を参照）の何れかによりスタートさせることができる。
【００１６】
分岐の検出をスタートさせる第一の方法は、ユーザが、ポイントを結んでいるすべての線が分岐の中心から主分枝（基部および抹消1）および側分枝（抹消2）の範囲内に概略的に存在するように、多数のポイントで動脈の分岐センターラインを概略的に示すことである。このアプローチの具体例は、非特許文献2に述べられている。
【００１７】
分岐の検出をスタートさせる第二の方法は、抹消1および抹消2の各々において基部の分枝のスタートポイントおよびエンドポイントを、ユーザに、示すことである。これらのポイントから、3つのパスラインは、波面アルゴリズムを使用することにより、自動的に計算される。このようなアルゴリズムは、（川中の水の波のような）波面伝搬をシミュレーションする。非特許文献3を参照されたい。
【００１８】
分岐の検出をスタートさせる第三の方法は、3つの分枝において自動パスライン抽出をスタートする、分岐の中心を、ユーザに示すことによる。この方法も、波面アルゴリズムに基づく。分岐の病変を解析するための現在のシステムの大きな欠点が、信頼できる基準定義の欠如であることを考慮して、我々の好適な方法は、分枝が検出されたとき、または、あらかじめ定義された長さに、例えば図3aのポイント31、39に達したときの何れかに、自動的にパスラインの伝搬を止める。このことは、各分枝の基準の定義を安定させ、かつユーザ変動性を減らし、かつ興味がある血管セグメントの高再現可能な定義を発生させる。図3aおよび図3bは、3つの分枝（基部、抹消1および抹消2）に対するパスラインを見出すための、修正されたユーザ・ポイントから延在しているパスラインおよびその画像濃度を示す。（そのあらかじめ定義された長さに達しない限り）伝搬を制限するために、波面伝搬は、接合／分枝検出によって延在される。第一に、ポイントi（36）で、我々は、中心iおよび半径n×rの円に沿って、密度プロフィルを調べる。ここで、rは、ポイントiでの血管半径であり、nは、例えば、1.5と5との間にある、1より大きい、適切なファクターである。iが実際接合ポイントである場合、密度プロフィルは接合での3つの血管に対応する3つのディップ（例えば図3bのポイント32、34、38）を有する。各ディップは、血管の局部的な幅に関係がある幅を有する。ディップのうちの2つ（32、34）は、ポイントPを通るパスラインが接合で接続される血管のうちの2つを通過するので、血管にすでにリンク可能である。パスラインi1およびi2との交差のポイントの円に沿った値（図3a、図3bの両方において、黒いドット32および灰色のドット34）をインデックスと呼ぶ。2つの血管の半径が、パスラインに沿ったあらゆるポイントに対して適応される波面アルゴリズムから既知であるので、これらの2つのディップの幅も既知である。
【００１９】
図4は、図示のように境界付けられた領域の振幅を示す。第一に、ディップ1およびディップ2は、強度プロフィル上に破線で投影する水平矢印により示されている。32、34でのディップ以外に、2つのインデックス範囲が、円に沿って見出される。いずれの範囲においても、最も小さい強度を有するインデックスは、それぞれi3、i4と示されている。
【００２０】
我々は、ここで、インデックスのセット｛i1,i2,i3｝および｛i1,i2,i4｝を別々に考察する。我々は、i3かi4（または両方とも）がi1およびi2と同等のディップ・サイズを有する血管の中心であるかどうかを知りたい。最初に、｛i1,i2,i3｝を考察する。第二のセットのためのアルゴリズムは、同じものである。我々は｛i1,i2,i3｝により境界付けられた範囲に、強度極大値m1、m2、m3を探す。これらの極大値は、血管の左右の背景強度を定義する。このことから、我々は、3つの血管の最小の背景強度bmin1、bmin2、bmin3および最大の背景強度bmax1、bmax2、bmax3を定義する。
【００２１】
図3bおよび図4において、360°の円上のプロフィルは、現実の端を有しないことに留意されたい。このため、m1が、その曲線の終わりに位置する。図から、bmin1 = MIN(m1, m2)、bmin2 = MIN(m2, m3)、bmin3 = MIN(m3, m1)、およびbmax1 = MAX(m1, m2)、 bmax2 = MAX (m2, m3)、 bmax3 = MAX (m3, m1)が成り立つ。手順は、例えば、i2がi1の前に位置する場合、いくぶん変化するかもしれない。最小のコントラストは、この時、血管に対して以下のように定義することができる：
・cmin1 = bmin1−i1での強度
・cmin2 = bmin2−i2での強度
・cmin3 = bmin3−i3での強度
最大コントラストは、この時、血管に対して以下のように定義することができる：
・cmax1 = bmax1−i1での強度
・cmax2 = bmax2−i2での強度
・cmax3 = bmax3−i3での強度
我々は、以下の条件が成り立つ場合、i3が第三の血管内部のポイントであると仮定する：
・cmin1、cmin2、cmin3は、すべて、画像ノイズ・レベルの閾値(n)を上
回る。
・cmax3は少なくともn1 * MIN(cmax1, cmax2)に等しいコントラストを
有する。ここで、n1は閾値である。このことは、弱い背景構造、および  
主血管と分離しているずっと小さい血管のような無関係な細部を無視す
ることを可能にする。
・血管からの左右のコントラストが異なる場合、背景を有する血管のコン
トラストは、左右の血管のコントラストが同じである場合より高いが、
第一のケースにおけるより低い。このことを考察するために、我々は、
結果が、最高でも最大コントラスト値であることを保証しながら、最小
のコントラスト値に1.5を乗算することによって3つの血管の強化され
たコントラストを定義する：
・enh1 = MAX(cmax1, n2 * cmin1 )
・enh2 = MAX(cmax2, n2 * cmin2 )
・enh3 = MAX(cmax3, n2 * cmin3 )
ここで、enh3は0.4 * MAX(enh2, enh3)より大きいことが成り立たなければならない。したがって、第三の血管の強化されたコントラストは、他の2つの血管の強化されたコントラストの最大の少なくとも約半分でなければならない。今、i3（またはi4）が第三の血管である場合、ポイントiに3つの血管があり、かつ、i (36)は、接合ポイントであると仮定される。
【００２２】
一つの位置からパスを見出す上記の方法は、単一の血管に適用することができる。その場合、パスラインは、基部／抹消の分岐で、そうでなければ、示されたユーザ・ポイントからの予め定められた距離で終わる。
【００２３】
上記の方法は、血管のツリー構造のような複数の分岐に拡張することができる。それは、別の限定する数を定義する反面、次に、第一の基部または抹消の分岐で進行するように適応されるべきである。停止距離は、維持することができる。
【００２４】
上記の方法は、起こり得る見当違いを訂正するために、ユーザに示されたポイントの位置の前処理に拡張することができる、この結果、さらにより高再現性をもたらす。このことは、血管の外側のスタート位置さえ可能にするであろう。
【００２５】
前処理は、水平、垂直および、斜めの向きにユーザ・ポイントと交差するあらかじめ定義された長さによって、4つの双方向性のスキャンラインを発生させる。マルチ・スケール・アプローチを使用することにより、血管の中心は、スキャンライン上で探される。各スキャンラインに沿った密度の一次微分および否定二次離散微分(negated second discrete derivative)の組合せは、一組の異なるスケールで計算される。このことは、一次元のガウス関数の否定一次および否定二次微分を有するスキャンラインを巻き込むことによって行われる。スキャンラインk上のポイントcは、以下の場合、および以下の場合のみ、直径zを有する血管の中心である：
・スケールs = ceil( z/2 )でスキャンラインkの一次微分の否定にゼロクロ
ッシングがあり、
・スケールsでcの二次微分の否定は、正値であり、かつスキャンラインk
上でj [c - z, c + z]を有するSにおいて、任意のスケールでゼロクロッシ  
ングを有するすべてのインデックスjにわたって最大である。
【００２６】
具体例として、図5a〜5cは、スキャンラインに沿って強度プロフィルのマルチ・スケール応答を示す。図5aは、その水平のスケールがスキャンラインに沿ったピクセル内にある、未処理のプロフィルを有する。図5bは、それぞれ、スケール・パラメータ値1、2、3および4での強度プロフィルの否定ガウス形一次微分スケールスペース(80, 82, 84, 86)を示す。血管の中心（およそ水平のインデックス46）で、我々は、すべてのスケールでの一次微分のゼロクロッシングを見る。同様に、図5cは、それぞれ、スケール・パラメータ値1、2、3および4で、強度プロフィルの否定ガウス形二次微分スケールスペース(90, 92, 94, 96)を示す。ここで、（水平軸を単位で）6の血管直径に対応するスケール3に最大(94)がある。何れのより高次の否定二階微分値も、この最大から何れの側でもこの直径の範囲内でゼロクロッシングを有しない。この範囲は、矢印88、98によって示された。108も参照されたい。このことは、直径6（原則として任意のスケール値）を有するインデックス46で血管を検出することを示す。これで、我々の具体例を終える。
【００２７】
ここで、上記定義されたcからユーザ・ポイントまでのユークリッド距離が最高でもz（ここで、zは、cでの血管直径である）である場合、他の全ての候補のセンターポイントは、廃棄される。我々は、ここで、廃棄されない候補の中の最大の否定二次微分Dを決定する。
【００２８】
最後に、我々は、少なくとも0.5 * Dの否定二次微分をもつすべての候補の中でユーザ・ポイントに最も近い候補の血管の中心へユーザ・ポイントを動かす。二次微分に関するチェックは、ユーザ・ポイントが背景構造へ移動するのを防止する：コントラスト流体の存在のため、血管の中心での二次微分は、背景構造のそれよりかなり高いであろう。
【００２９】
我々は、ここで、3本のパスラインを有し、かつ分岐の検出は、例えば、記載の中で、GronenschildおよびTijdensの参照（非特許文献2）に記載された最小のコスト・アルゴリズムを使用することにより、3つの従来の端部検出に軽減することができる。
【００３０】
ここで、中心線は、「分岐のポイント(Point of Bifurcation)」で効果的に結合するべきである。各中心線は、端部検出のために使用されるアルゴリズムから生じる。要約すると、それは、血管に沿った各位置に関する検出された輪郭間の中央である。
【００３１】
「分岐のポイント」のための最初の推定として、基部の血管の中心線上の最後のポイントが、使用される。最初に、分岐境界線上の最も近いポイント：
2009072576.tif 000003
の位置を決める。これらのポイントを通って、円はフィットされ、かつこの円の中心点は分岐のポイントのためのより良好な近似として使用される。分岐のポイントが著しく変化しないまで、このことは繰り返して適用される：
2009072576.tif 000004
これらの繰返しの終了において、分岐のポイントは、分岐の内側にフィットする最大の円の中心点に等しい。
【００３２】
ここで、我々は、境界結合を記載する（図1のブロック22）。記載の中で、GronenschildおよびTijdensの参照（非特許文献2）に記載されるような方法によって作り出される3つの血管の周囲の輪郭は、ここで、結合されなければならない。この点で、図6は、左右の血管を決定するために使用される3つのポイントc0、c1、c2を示す。図7は、例示的な合流点の五角形を示す。
【００３３】
図6において、ポイントc0, c1, c2は、それぞれ、分岐のポイント、および第一の抹消血管および第二の抹消血管上の合流点の五角形の近くの任意の中心線のポイントである。方向は、角度c1c0c2の曲がりによって与えられる。正の場合、c2はc1の左にある。さもなければ、c2は、c1の右にある：
2009072576.tif 000005
分岐の方向を決定した後に、我々は、どの輪郭を結合するべきかについて知っている：
- 基部の血管の左の輪郭は、左の抹消血管の左の輪郭と結合されることを必要
とする
- 基部の血管の右の輪郭は、右の抹消血管の右の輪郭と結合されることを必要
とする
- 右の抹消血管の左の輪郭は、交換され、かつ左の抹消血管の右の輪郭と結合
される。輪郭が同じ方向に進むことを必要とするので、交換が必要である。
【００３４】
結合自体は、2つの輪郭が各々と交差する、または互いに接近するかどうかをチェックすることによって行われる。
2009072576.tif 000006
一つの輪郭に沿った各ポイントに対して、
2009072576.tif 000007
他の輪郭上の3つの続くポイントに対するベクトルが、算出され、かつ内積は、ベクトルが同じ方向を示すかを決定するために、使用される。このケースでない場合、輪郭は、他の輪郭と交差した：
2009072576.tif 000008
さらに、あるポイントで2つの境界線が互いに一定量のピクセルより接近しているときに、それらもまた、結合可能として、見られる：
2009072576.tif 000009
【００３５】
分岐のセグメント化の結果は、図2に示す3つの端部である。図1のブロック24は、「合流点の五角形」の定義を表す。分岐のエンドおよび分岐領域のスタートを決定するために、我々は、最初に、分岐の内側にフィットする最も大きい円を構成する。中心線とのこの円の交差は、分岐領域を表す位置である。基部の部分のポイントは分岐のスタートを表し、かつ抹消部分のポイントは分岐のエンドを表す；この領域は、「合流点の五角形」と呼ばれる。五角形110、112、114の3つの端部は、各々、チャネルの1つを横切って位置する。五角形の2つの端部116、118は、チャネルの外サイドに沿ってある。2つの端部112、114がぶつかる所で、小さい空間だけが、五角形の頂点によって近似される存在である。まれなケースにおいて、六角形が、測定されたポイントに、よりよくフィットすることが可能である。
【００３６】
図1のブロック26は、分枝の間の角度を算出する方法を示す。図8は、さまざまな分枝の間の角度の計算を示す；ドットおよびクロスは、五角形の端部を決定するための交差ポイントである。合流点の五角形に接続する動脈の分枝の間の角度は、以下の高再現可能な方法に従って算出される。分岐の中心の位置（分岐のポイント）の影響は、このように除去される。各分枝の範囲内で、血管の一部は、その特定の分枝の向きを表す合流点の五角形の近くで定義される。この向きは、その分枝の中心線に基づいて、線片によって示される。
【００３７】
これらの線片のスタートポイントのために、我々は、「合流点の五角形」の定義からの円を使用する。中心線を有する円の交差位置（図7の50、52、54）は、線片のスタート位置である。この時、我々は、新しい円（それぞれ、56、58、60）の中心として、これらの交差ポイントの各々を使用する。これらの新しい円は、「合流点の五角形」の範囲内に位置する円と同じ半径、または特定の分枝の平均の血管直径よる半径を有する。中心線を有するこれらの新しい円の交差は、線片のエンドポイント（それぞれ、62、64、66）である。後の交差ポイントは、角度決定に用いられる線片のスタートおよびエンドポイントである。我々は、ここで、交差ポイント間の3つの線片を構成する。各々のこれらの線に対して、我々は、タンジェント、したがって、角度を算出することができる。分岐に沿った直径は、図1のブロック28に従って測定される。分岐の配列は、左、中間および、右の境界から構成される。合流点の五角形の範囲内の直径測定は、「最小自由(Minimum Freedom)」アプローチに基づく。このアプローチは、合流点の五角形の境界から合流点の五角形の範囲内のセンターポイントの方へ進む各ポイント上で実行される。各スキャンポイントは、境界の範囲内の中心におかれる。
【００３８】
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2009072576.tif 000011
【００３９】
図9は、上記の新しい計量を導入することによって分岐直径の計算を視覚的に説明する。図9aに陰影のついた部分によって示される、合流点の五角形の範囲内で、合流点の五角形の範囲内の任意の中心線位置70での一つの直径が、中心線ポイント70に対する最短距離を有する境界位置を探すことによって位置づけられる、境界ポイント72および74の間の距離として算出される。中心線が抹消1および抹消2に分岐76のポイントで分割されたので、（図9bに示されるように）基部から主分枝および側分枝の分岐76のポイントまでの直径Dは、同じであることに、留意されたい。合流点の五角形の外側の直径は、記載の中で、GronenschildおよびTijdensの参照（非特許文献2）において説明されるように、特定の分枝の左右の境界の間の距離として決定される。
【００４０】
図1のブロック30は、分岐に沿った基準定義を表す。獲得された病変は、狭小化の百分率(percentage narrowing)のような量によって表されることができ、したがって、健康な血管は、その直径を定義することによって再現される。従来技術は、合流点の五角形の範囲内同様に、基部の血管およびその側分枝の両方に対して、獲得された病変を補償する真の「基準」を定義することに限定される。特に、合流点の五角形を再現することは、挑戦的な作業である。
【００４１】
ここで、最初に、分枝ごとに、基準量が、記載の中の、GronenschildおよびTijdensの従来技術（非特許文献2）に開示されるように算出される。これらの量から導き出される再現された端部に基づいて、合流点の五角形内部の基準量は、後述する新しい曲率ベースの補間技術の私の手段により補間される。
【００４２】
最初に、2、3の仮定が、「合流点の五角形」の端部を再現することを可能にする。そこから、再構築法は、論理的に続く。
仮定（分岐）
B1.  血液は、基部の血管から2つの抹消血管へと滑らかに流れる。
B2.  「合流点の五角形」で、曲率は、定数である。
単一の血管に対する等価な仮定は、以下の通りである：
V1.  血液は、健康な血管で滑らかに流れる。
V2.  局部的には、健康な血管の曲率は、定数である
仮定V1は、血管の直径があまり変化しないことを意味する。我々が局部的なモデルだけを見るので、このことは健康な血管に対して真である。仮定V2は、我々が、関連した曲線が円である、定曲率のモデルを使用することができることを意味する。一定直径を有する対象にこの考えを拡張することは、3Dのトーラスおよび2Dの円環を作り出す。従って、2Dにおいて、図10にて図示されたように、血管は、円環の一部として局部的にモデル化することができる。円環は、その内側半径（r；曲率に反比例する）、その幅（d；血管の幅に等しい）、および局部的なモデルが、示された角度φprox (100)およびφdist (102)間で成立するセグメントによって記載される。
【００４３】
このことは、以下のモデルを導く：
2009072576.tif 000012
血管の方向は、dの符号を変えることによってモデル化することができる。dが負のときに、右の輪郭は最も短く、右に向きを変える血管を与える：
2009072576.tif 000013
しかしながら、dの絶対値は、血管の直径に、なお等しい。
【００４４】
仮定B1およびB2を満たすために、モデルは、分岐に拡張される。分岐に対して、我々は、3つの幅：dprox、dleftおよびdrightを有する。仮定B2により、基部から抹消血管の1つに移動するとき、曲率は変化するべきでない。それ故、3つの幅は、2つの内側半径：rleftおよびrrightと結合しなければならず、このことは、3つの円環を与える。
【００４５】
第一の2つの円環は、左の分枝のための仮定B1を保証する。最後の2つの円環は、右の分枝のための仮定B1を保証する。第一の2つは、共通して左の境界線を有する、一方、最後の2つは、共通して右の境界線を有する：
2009072576.tif 000014
境界線を、分岐のいくつかの基準ポイントに4つの円環のセットにフィットすることによって見出す。2つの基部のポイント130、132、2つの左の抹消のポイント134、136および2つの右の抹消のポイント138、140を得る。
【００４６】
図11a、図11bは、一組の円環による分岐のモデル化を示す。（図11a）右の境界に対して、2つの円環の中心点は、2つの右のポイント130および138（φprox, right およびφright,right)に垂直な線上のどこかに位置する。境界線上の位置は、「proximal, left」ポイント132を円環
2009072576.tif 000015
に、かつ「right,left」ポイント140を円環
2009072576.tif 000016
にフィットさせることによって決定される。等価なことが、図11b（右の画像）に示すように、左の境界に対して行われる。円環の中心点は、それぞれ、148、150として示される。左右の境界の各々に対して、6つのポイントのうちの4つが、円環にフィットさせるために使用される。
【００４７】
一般に、4つのポイントおよび2つの幅は、以下の通りに行われる、2つの円環のパラメーターを見出すために使用される：
2009072576.tif 000017
【００４８】
「合流点の五角形」の範囲内の基準直径は、前に記載された直径測定方法を使用することにより決定される。
【００４９】
管状器官は、動脈、静脈、冠状動脈、頸動脈、肺動脈、腎動脈、総肝動脈、大腿動脈、腸間膜動脈、または血管造影イメージングから得られる他の管状器官を備えてもよい。このことは、本発明を適用するための広い分野を可能にする。
【００５０】
しばしば、多角形は、当該管状器官のいずれかの端部の頂点、および2つの抹消当該管状器官の中の共有される頂点を有する合流点の五角形である。このことは、簡単な解析の適している、事実上かなり一般の状況である。
【００５１】
簡単かつ高速な手順により、分岐は、基部の管状器官(50)のスタートポイントから始まりそれぞれの抹消管状器官（52、54）のエンドポイント（31、39）までとして識別される。特に、直径値は、分岐に沿って決定される。
【００５２】
有利には、新しい計量は、単一の分岐センターライン・ポイント（図9の70）に最も近い、2つの動脈端部ポイント（72-74）間に延在するとして、合流点の五角形の範囲内で分岐直径を決定することによって定義される。
【００５３】
有利には、基部のおよび抹消動脈の間の角度は、合流点の多角形の外側の中心線上のポイント（50、52、54、60、64、66）間に延在している線から決定される。これは、高速手順である。
【００５４】
有利には、分岐を識別するための入力は、分岐の中心を近似する単一のポイント（36）である。
【００５５】
有利には、手順は、分岐にぶつかるまで、または予め定められた距離がカバーされるまで、基部のおよび抹消分岐間の単一の管状器官セグメントを追跡するための単一のスタートポイントによって使用可であるとして使用される。方法は、複数の血管ツリーの分岐の組合せを検出するために適用されるだろう。
【００５６】
有利には、基準分岐は、内側動脈端部曲線にフィットされる内側の円形の端部および対向する動脈端部曲線にフィットされている外側の円形の端部を有する一組の円環によってモデル化される（図11a、11b）。
【００５７】
ここで、本発明は、好適な実施例によって記載された。しかしながら、当業者は、それに加えてさまざまな補正およびバリエーションを容易に認識するであろう。ゆえに、開示は、限定する代わりに、例証として考察されるべきであり、かつ添付の特許請求の範囲によって明示的に記載される以外のいかなる制限も解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
ここで、本発明は、好適な実施例の以下の詳細な開示に関し、より詳しく述べれば以下に示す図に関して、更に詳細に以下に論議される。
【図１】分岐のデータを処理するフローチャートである。
【図２】分岐の血管造影画像の具体例である。
【図３ａ】修正されたユーザ・ポイントから延在しているパスラインを示している線図である。
【図３ｂ】修正されたユーザ・ポイントから延在しているパスラインを示している線図である。
【図４】示されるように境界付けられる領域内のさまざまな極大値を示している線図である。
【図５ａ】強度プロフィルのマルチ・スケール応答を示している線図である。
【図５ｂ】強度プロフィルのマルチ・スケール応答を示している線図である。
【図５ｃ】強度プロフィルのマルチ・スケール応答を示している線図である。
【図６】左右の血管を決定するために使用されるポイントを示している線図である。
【図７】本発明の例示的な合流点の五角形(pentagon of confluence)を示す。
【図８】本発明の方法に従う分岐のさまざまな分枝の間の角度の計算を示す。
【図９ａ】本発明の方法に従う分岐の直径の計算を示す線図である。
【図９ｂ】本発明の方法に従う分岐の直径の計算を示す線図である。
【図１０】円環を通って血管の一部のモデル化を示している線図である。
【図１１ａ】一組の円環による分岐のモデル化を示している線図である。
【図１１ｂ】一組の円環による分岐のモデル化を示している線図である。
【符号の説明】
【００５９】
20      境界検出
22      境界結合
24      合流点の五角形の定義
26      分枝間の角度の定義
28      直径の測定
30      基準の定義
【図１】
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【図５ａ】
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【図６】
2009072576.tif 000020
【図７】
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【図８】
2009072576.tif 000022
【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
2009072576.tif 000026
【図２】
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【図３ａ】
2009072576.tif 000028
【図３ｂ】
2009072576.tif 000029
【図４】
2009072576.tif 000030
【図５ｂ】
2009072576.tif 000031
【図５ｃ】
2009072576.tif 000032
【図９ａ】
2009072576.tif 000033
【外国語明細書】
2009072576000001.pdf