(57)【要約】  本発明は、Ｘ線画像取得装置を用いる血流関連情報の表現に関する。例えば、血管分析を目的として、血流を表すためのＸ線イメージングシステムにおける改善された方法を提供するように、Ｘ線画像が血流速度の空間分布を決定するように用いられる装置及び方法が提供される。この情報を用いて、速度分布により決定された可視スペクトルにより規定される音声を人工的に合成することが可能である。Ｘ線イメージング技術に基づいて音声情報を提供することは、例えば、心臓内科医及び神経医に対して、血管損傷及び結果として得られた血流の品質に関するより良好な制御を評価するための改善された方法を可能にする。
2012511383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血流関連情報を表す検査装置であって：
少なくとも１つのＸ線画像取得装置；
データ処理ユニット；及び
少なくとも１つの音声装置；
を有する検査装置であり、
前記Ｘ線画像取得装置は、第１画像シーケンスを生成し、コントラストフェーズで第２画像シーケンスを生成するように備えられ、前記第２画像シーケンスにおいて、対象物の一部が前記第１画像シーケンスと異なるコントラストを有し；
前記データ処理ユニットは、
時間登録処理を用いて、前記第２画像シーケンスの各々の画像に対して前記第１画像シーケンスの対応する画像を決定し、
ディジタルサブトラクション血管造影法（ＤＳＡ）画像を生成するように、第２の対応する画像から第１の対応する画像を減算し、
ユーザによる又は十分なコントラストの検出を介するＤＳＡの後の基準時間に基準血管画像の規定を有する血管を登録し、
前記基準血管画像と現在の血管画像との間で登録し、
出力登録されるコントラスト画像を生成するように、前記基準血管画像の方に前記現在の血管画像を歪ませ、
時間コントラスト変調を抽出するように出力シーケンスを時間フィルタリングし、
前記時間フィルタリングされた出力シーケンスに動き推定処理を適用するベクトル速度場を演算し、
音声信号を生成するように、音声データに速度データを変換する、
ように備えられ；
前記少なくとも１つの音声装置は前記音声信号を与えるように備えられている；
検査装置。
【請求項２】
ディスプレイ；
を有し、
前記データ処理ユニットは、前記速度データをカラー血流画像に変換するように備えられていて；
前記ディスプレイは、登録されたコントラストＸ線画像と、前記Ｘ線画像に重ね合わされた前記カラー血流画像とを表示するように備えられている；
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の検査装置を有するＸ線イメージングシステム。
【請求項４】
Ｘ線検査において血流関連情報を表すための方法であって：
ディジタルサブトラクション血管造影法（ＤＳＡ）画像を生成するステップであって、
Ｘ線イメージングシステムにより第１画像シーケンスを生成し、
コントラストフェーズで第２画像シーケンスを生成し、前記第２画像シーケンスにおいて、対象物の一部が前記第１画像シーケンスと異なるコントラストを有し、
時間登録処理を用いて、前記第２画像シーケンスの各々の画像に対して前記第１画像シーケンスの対応する画像を決定し、
ＤＳＡ画像を生成するように、第２の対応する画像から第１の対応する画像を減算する、
ステップ；
血管登録するステップであって、
ユーザによる又は十分なコントラストの検出を介するＤＳＡの後の基準時間に基準血管画像を規定し、
前記基準血管画像と現在の血管画像との間で登録し、
出力登録されるコントラスト画像を生成するように、前記基準血管画像の方に前記現在の血管画像を歪ませる、
ステップ；
時間コントラスト変調を抽出するように出力シーケンスを時間フィルタリングするステップ；
前記時間フィルタリングされた出力シーケンスに動き推定処理を適用するベクトル速度場を演算するステップ；及び
音声信号を生成するように、音声データに速度データを変換するステップ；
を有する、方法。
【請求項５】
前記速度データを前記音声データに変換するように、
所定領域で局所的血管オリエンテーションを決定するステップ；
前記速度ベクトルシーケンスの時間に対応する各々の画像について前記血管方向に速度ベクトルを投影するステップ；及び
各々の画素について前記速度ベクトルの値を用いてヒストグラムをインクリメントするステップ；
を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記音声信号は超音波ドップラ検査の特徴を再現する；
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記コントラストフェーズは、コントラスト濃度の周期的時間変調を生成する動脈パルス化圧力に従い；
時間フィルタ応答は、検査される対象物の心周期に対して調整され、故に、前記時間フィルタリングされた前記出力シーケンスは、血管内のコントラスト画像の時間変調を改善する；
請求項４に記載の方法。
【請求項８】
血管方向マップが、
血管セグメント化ステップ、
標準的に方向付けられたリッジフィルタを用いて血管オリエンテーションを演算するステップ、及び
血管マップにおいて前記血管オリエンテーションを拡張するステップ、
を有する前記血管基準画像を用いて、前記速度データについて生成される；
請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記血管軸に対して長手方向にある前記速度場の成分が演算され、前記血流速度についての閾値が決定されて、人工的なエイリアシングパターンが生成され、そして前記長手方向の血流が、前記血流速度の前記閾値を用いて、前記音声信号についての音声データに変換される；
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記血管軸に対して垂直な投影に対応する横断方向にある速度場の成分が演算され、前記横断方向の血流は前記音声信号のための音声データに変換される；
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
登録されたコントラストＸ線画像がディスプレイに表示される；
請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記速度データをカラー血流画像に変換するステップ；
合成画像を生成するように、前記Ｘ線画像に前記カラー血流画像を重ね合わせるステップ；及び
前記合成画像をディスプレイに表示するステップ；
を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
処理ユニットにより実行されるときに、請求項４乃至１３に記載の方法を実行するように適合されたコンピュータプログラム要素。
【請求項１４】
処理ユニットにより実行されるときに、請求項４乃至１３に記載の方法を実行するように適合されたプログラム要素が記憶されているコンピュータ読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血流に関連する情報の表現に関する。特に、本発明は、Ｘ線画像取得装置を用いて血流関連情報を表す方法と、血流関連情報を表すＸ線画像取得装置を有する機器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
血流に関する情報は種々の理由で必要である。例えば、血管マップは一般に、血管分析、神経介入、又は動脈瘤の可視化のために用いられる。例えば、血流品質に関する情報が、目標を定めるための介入であって、例えば、ステント位置決め等の前に、及び、結果制御のための介入であって、例えば、ステンティングの後に、必要である。しかし、満足のいく生態学的血流の回復は検証されない。通常、超音波検査が定量的な流れの情報を得るために用いられる。実際には、超音波が、頸動脈、腹大動脈及び下肢動脈のような大きい血管の検査のために用いられる。しかしながら、頭蓋骨のバリアのために、神経管を画像化するために超音波を用いることは困難である。超音波を用いる困難性は、超音波プローブの前の心臓の速い動き及び胸郭のバリアのために、冠血流を検査するときにも生じる。国際公開第２００８／１０７８３６号パンフレットに、血管のＸ線画像を用いて血流速度を演算する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０７８３６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
造影剤注入により、Ｘ線は、血管内を流れている造影剤の動的シーケンスを生成する。それらの画像は、例えば、ステントの位置決めのために有用である、介入中の血管構造の検出及び定位化を可能にする。同様に、神経介入及び動脈瘤の可視化のための血管マップを得ることが可能である。造影剤を用いる場合、Ｘ線は、スクリーニング手順及び介入手順中に、脳脈管構造及び管状動脈の画像を生成することが可能である。Ｘ線手法における一般的技術によって、血流についての定性的情報及び定量的情報が検索するには困難である又はまさに不可能であるような方法においても、血流画像が生成されることが明らかになった。例えば、それらの画像自体は、例えば、医師に対して詳しい血管分析のための好ましい情報を提供することはできない。複数の画像を、例えば、心周期を表すシーケンスに組み合わせることによってさえ、導き出せる情報は十分でない。従って、スクリーニングのために用いることができる心血管検査及び手法のための、また、介入前後の血流品質を演算するためのＸ線モダリティにおける血管機能情報に対する強い要請が存在している。従って、本発明の目的は、例えば、血管分析を目的として、血流を表すためのＸ線イメージングシステムにおける改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その目的は、特許請求の範囲の独立請求項に従った方法及び検査装置により達成される。
【０００６】
好適な実施形態において、次のようなステップを有する、Ｘ線画像において血流関連情報を表すための方法が提供される。先ず、ディジタルサブトラクション血管造影法（ＤＳＡ）の画像が、Ｘ線イメージングシステムにより、第１画像シーケンスであって、例えば、プレコントラスト画像又はマスク画像を生成することにより、及びコントラストフェーズにおいてＸ線イメージングシステムにより第２画像シーケンスを生成することにより、生成され、第２画像シーケンスにおいては、対象の一部は、前記第１画像シーケンスにおける場合とは異なるコントラストを有する。例えば、コントラストフェーズは、検査される対象への造影剤の注入を有することが可能である。更に、第２シーケンスの各々の画像に対する第１シーケンスの対応する画像は、時間登録処理を用いて決定される。次いで、第１の対応する画像は、ＤＳＡ画像を生成する第２の対応する画像から減算される。十分なコントラストの検出を介する又はユーザによる自動的なＤＳＡの後に、ある基準時間に基準血管画像の規定を有する血管登録が実行される。次いで、基準血管画像と現在の血管画像との間の登録が実行され、現在の血管画像は、コントラスト画像が登録された出力を生成する基準血管画像の方に歪まされる。更に、出力シーケンスが、時間コントラスト変調を抽出するように時間変調され、ベクトル速度場が、時間フィルタリングシーケンスに動き推定処理を適用して、演算される。最終的には、速度データは音声信号に変換される。
【０００７】
本発明の例示としての実施形態に従って、画像シーケンスが、神経介入及び動脈瘤構造の可視化のための血管マップを得るように用いられる。次いで、血流マップが、空間時間フィルタリング及び、例えば、光学的血流方法を用いて生成される。それらの血流マップは、実際の血流特徴についての複雑な視覚的情報を提供する。しかしながら、この情報を理解するためには、ユーザの視覚的な注意が必要である。本発明に従って、血液速度の空間分布を認識する場合、速度分布により決定される可視スペクトルにより規定される音声を人工的に合成することが可能である。聴覚に情報を提供する場合、ユーザ、例えば、医師は、視覚的な注意力が他の特徴に振り向けられるように、緩和される。従って、血流を表す音声信号を提供することは、医師が血流特性を評価して、識別するように支援する。耳の感度が、何れかのイメージング表現以外の血流妨害、不規則性のための僅かな変化を検出することが可能であることも、認識されている。それは、血流の音響表現を提供することにより、視覚的表現に比べてより詳細な情報を提供することが可能であることを意味する。他の有利点は、詳細な血流情報が、患者の身体内の状況に拘わらず、例えば、神経管のための、又は冠血流についての情報を得るための、所定領域について提供されることが可能であることである。Ｘ線イメージング技術に基づく音響情報を提供することは、心臓内科医及び神経医に対して、得られる血流の品質に関するより良好な制御及び血管損傷を評価する改善された方法を可能にする。
【０００８】
本発明の有利点の１つは、オペレータ、例えば、診療所にいる医師が、例えば、更なる処置又は分析の理由のために重要である又は少なくともかなり有用である血流についての情報を提供されることである。音声を用いるために、前記情報が、かなり有効な且つ時間節約できる方法でユーザにより知覚されて、用いられることが可能である。このことは、エコーグラフィ装置等の付加的な装置が、Ｘ線イメージング装置を用いているときに定量的な血流情報を提供するために必ずしも必要ないことを意味する。これは、Ｘ線イメージング装置についての可能なアプリケーションフィールドをかなり拡大することができる。  血管登録は、血管構造における血流の動きから、生理的な動きによりもたらされる全体的な血管の動きを区別するために必要である。基準画像の方に現在の血管画像を歪ませるステップは、血管構造の形状及び輪郭がマッチングを達成するとみなされる要素である場合に、登録処理を用いる。血管におけるコントラストのばらつきがその場合、保たれる。登録処理及び歪ませる処理は、動脈を安定化し、全体的な血管の動きを除去し、後者が、動いている器官に加えられる。このステップの後、コントラストの観測時間／空間変動は血管内の造影剤の動きのみによるのであり、動いている血管にはよらない。この登録ステップ及び歪ませるステップにより、流体の動きを求めるためにより良好な位置にあるようにするために、動きを取り除くことが可能である。流体の動きはその場合、時間フィルタリングの適用において推定される。ベクトル速度場を演算することにより、血流情報の種々の特徴が生成される。指向性局所的血流場を測定することが可能である場合、血流特徴を表す何れかの種類のパラメータを導出することが可能である。その結果、本発明の方法は、フル血流場を抽出することを可能にする。従って、その方法は、フル血流場を表す音声情報を生成する。
【０００９】
好適な実施形態においては、速度データを音声データに変換することは、所定領域において局所的な血管オリエンテーションを決定するステップと、速度ベクトルシーケンスの時間ｔに対応する各々の画像についての血管方向に速度ベクトルを投影するステップと、各々の画素についての速度ベクトルの値を用いてヒストグラムをインクリメントする段階とを有する。
【００１０】
更なる好適な実施形態においては、音声信号が超音波ドップラ検査の特徴を再現する方法が提供される。
【００１１】
超音波ドップラ血流音声の音感に対して音声特徴を適合させることにより、既知の超音波ドップラ血流検査に匹敵するドップラスペクトル分析が提供される。実際には、超音波ドップラ検査は、血管評価のための共通に使用される基準検査である。従って、超音波ドップラ血流音声の特徴を音声信号に与えることにより、医師は、Ｘ線イメージングシステムにより与えられる音声及びスペクトルを提供することにより、医師は、Ｘ線イメージングシステムにより生成された音声及びスペクトルを解釈するように、超音波検査における彼のスキルを用いることが可能である。従って、音声表現は、Ｘ線の結果を解釈するために有利である。ドップラのような音声情報を提供することにより、多くの臨床的検証を必要とする、ユーザによるそれらの新しい画像の解釈の必要性は回避される。換言すれば、結果が種々のイメージングモダリティにより通常得られる既知の方法で結果を再現することは、医師が超音波により構築されたのと同じスキルを用いて、血流品質を評価することが可能であるために、Ｘ線に基づく血流測定の受け入れ及び解釈を改善することができる。
【００１２】
音声がドップラ効果により自然に生成される、即ち、音声のスペクトルが血流の速度分布に対応するドップラ超音波とは反対に、本発明に従った音声信号は合成により生成される。ドップラ超音波においては、高い速度が高音を与え、そして低速度が低音を与え、故に、ドップラ音声は、動脈流のパルス性を再現する心周期中に、低音から高音に変わる。  例示としての実施形態においては、合成音声生成処理のために、血流投影ベクトルのために必要な血管方向マップが、血管基準画像を用いて演算される。血管のセグメント化の後、血管オリエンテーションが、標準的に方向付けられたリッジフィルタを用いて演算される。次いで、血管オリエンテーションは、血管マップにおいて拡張され、血管方向マップを生成する。このオリエンテーションは、完全なシーケンスのために一回、実行されることが可能である。次いで、各々の速度フレームが局所的血管方向に投影され、投影速度フレームが生成される。
【００１３】
更に、ＸＲ血流音声を合成するように、所定領域（ＲＯＩ）がユーザにより決定される。各々の投影速度フレームについて、血管軸の方向にある血流場のヒストグラムが生成される。このヒストグラムは、適切な周波数スケールで瞬間擬似スペクトルに変換される。そのようにするように、最大速度が、２０００Ｈｚのオーダーの最大周波数に対応するように選択されることが可能である。合成は、例えば、メモリに記憶されている次式
ＳＦ（ｔ）＝∫∫Ｈ（Ｘ，ｆ，ｔ）ｃｏｓ（２πｆｔ＋Φ（ｆ，ｔ））ｄｘｄｆ
により実行される。その結果は、その場合、読み取られて、Ｄ／Ａにより電圧信号に変換される。最終的には、この信号は、音響信号を与えるように、スピーカに適用される。
【００１４】
本発明の好適な実施形態においては、Ｘ線画像は、音声信号に付加して提供される。
【００１５】
従って、ユーザ、即ち、医師は、音声信号から検索される情報を調査して、確認する可能性を備えることができる。更に、例えば、大きいノイズが回避できない場合、又は音声信号が検出することが困難であり、故に、解釈することが困難である場合、アシスタントが処理ステップ中に血流を（視覚的に）制御することも可能である。
【００１６】
更なる好適な実施形態においては、登録されたコントラストＸ線画像がディスプレイに表示される。
【００１７】
更に好適な実施形態においては、速度データはカラー血流画像に変換され、カラー血流画像は、合成画像を生成するようにＸ線画像に対して重ね合わされ、合成画像がディスプレイに表示される。
【００１８】
例えば、カラー血流画像は、基準時間に固定された基準血管Ｘ線画像に重ね合わされる。
【００１９】
これは、高い情報密度を有するかなり重要な画像をもたらすＸ線画像に含まれる付加的な情報を提示することを可能にする。重ね合わせの効果は、特定の血流特徴を現すカラー化画素が、従来モノクロのみで、即ち、階調のみであるＸ線画像において現れることである。このようなカラー化画素の重ね合わせは、カバー及び重畳により、即ち、階調画像の上への不透明なカラーの適用により達成される、又は、半透明な重畳により、即ち、階調画像が特定の程度まで尚も可視的である場合に達成される。従って、効果としては、階調画像は部分的に、少なくとも一部の画素においてカラー化が現れる。
【００２０】
更なる好適な実施形態においては、カラー血流画像が、少なくともカラー符号化及び血流方向に関して、超音波カラー血流イメージングの特徴を再現する。
【００２１】
このように提供されたイメージング解決方法は、超音波カラー血流イメージングが医師のための参照であり、広く用いられて信頼されているかなり一般的な視覚化技術であるために、超音波イメージングの例に従う。この視覚化方法をエミュレートすることは、この新しいイメージング技術についてのＸ線臨床医師の受け入れを得ることを可能にする。
【００２２】
通常、超音波は、青色マップ及び赤色マップを用いる。血流方向は、超音波が超音波ビームに対して平行である速度成分に限定されるために、超音波ビームオリエンテーションにより参照される。赤色画素は、プローブから遠ざかるように動く血液に対応し、青色画素はプローブに近接して動く血液に対応する（又は、逆である、又はこの選択はユーザにより規定される）。符号化速度値はその場合、超音波ビーム方向の速度ベクトルの投影である。カラー（赤色／青色）は血流方向を符号化し、輝度は、速度投影の振幅を符号化する。
【００２３】
理論的には、血管軸と超音波ビームとの間の角度を認識する場合、速度値を推定することが可能である。これは、しかしながら、速度ベクトルが血管軸に対して平行であるが、それは、狭窄、分岐、ステント等により生成される乱された血流については当て嵌まらない。更に、それらの解剖学的な特異性により生成される逆流は、逆の色で自然に表示され、その場合、容易に検出されることができる。
【００２４】
効果として、まさに超音波画像のようなカラー符号化されたカラー化画像が現れる。しかし、このカラー化画像は、付加的な超音波装置の必要性を伴わずに、画像が共通の階調を有するＸ線環境において現れる。Ｘ線画像への重ね合わせの場合、Ｘ線画像と超音波カラー符号化画像との組み合わせが現れる。その効果は上記の効果と類似している、即ち、階調画像は少なくともある領域でのカラー化画素を示すが、それらのカラーは、超音波カラー符号に従って適用される。このことは、それらがＸ線画像における同じ種類の情報を表すことを意味する。
【００２５】
更なる好適な実施形態においては、血管方向マップは、血管セグメント化ステップと、標準的に方向付けられたリッジフィルタを用いる血管オリエンテーションを演算するステップと、血管マップにおいて血管オリエンテーションを拡張するステップとを有する血管基準画像を用いて、速度データのために生成される。
【００２６】
これは、速度ベクトルが血管方向との関連で設定されるために、実際の血流特徴の改善された考慮を可能にする。
【００２７】
好適な実施形態においては、血管軸に関して長手方向にある速度場の成分が演算され、血流速度についての閾値が決定されて、人工的なエイリアシングパターンが生成され、そして長手方向の血流は、その速度の閾値を用いて、音声信号についての音声データに変換される。
【００２８】
それらの人工的なパターンは、通常の血流についての良好なカラー動力学を維持し、典型的には狭い狭窄に関連する高速の血流を改善する、超音波ＣＦＩにおける高速について生じる固有のエイリアシング効果を模倣する。このエイリアシング現象を生成するためには、速度値が異常に高い場合には、一実施形態においては、閾値は、標準的な最大血流速度に対応する。
【００２９】
より詳細な血流情報を与えるように、一実施形態においては、血管に対して垂直な投影に対応する横断方向にある速度場の成分が演算され、横断方向の血流は、音声信号についての音声データに変換される。
【００３０】
本発明の更なる好適な実施形態においては、血流変化及び／又は速度場の血流渦度が演算されて、音声信号についての音声データに変換される。これは、超音波ＣＦＩにより達成可能である情報密度に対して比較される実際の血流についてのかなり詳細な情報をユーザに提供する。
【００３１】
本発明の好適な一実施形態においては、ベクトル速度場が、光学的血流方法により演算される。
【００３２】
更なる処理ステップにおいて評価される詳細な情報は、光学的血流方法であって、特に、マルチスケール光学的血流方法により得られる。光学的血流方法は特に、血流モデル又は形状モデル等のモデルに依存する必要なしに、時間及び空間において速度マップを有する血流シーケンスを生成する。
【００３３】
更なる好適な実施形態においては、コントラストフェーズは、コントラスト濃度の周期的時間変調を生成する動脈のパルス化圧力に従い、時間フィルタ応答は、基準血管画像及び／又は現在の血管画像が検査される対象の心周期と同期されるように、検査される対象の心臓周波数に対して調整される。
【００３４】
動脈パルス化圧力に従う動脈におけるコントラストフェーズはコントラスト濃度の周期的時間変調を生成することが明らかになっている。血流により、この変調は、動脈ネットワーク内に移送され、一種の“コントラスト波”を生成する。心周期に対して専用の時間フィルタの特性を調整することにより、コントラスト波パターンを改善することが可能である。このシーケンスは、血流のコントラストの魅力的な可視化であり、速度ベクトル場推定ステップのための入力であることが可能である。
【００３５】
更なる好適な実施形態においては、血管軸に対して垂直な投影に対応する横断方向にある速度場が演算され、横断方向の血流は音声信号についての音声データに変換される。
【００３６】
本発明に従って、目的は、少なくとも１つのＸ線画像取得装置、データ処理ユニット及び少なくとも１つの音声装置を有する、血流関連情報を表すための検査装置により達成される。Ｘ線画像取得ユニットは、第１画像シーケンスを生成し、コントラストフェーズで第２画像を生成するように備えられ、第２画像シーケンスにおいて、対象物の一部は、前記第１画像シーケンスにおけるのと異なるコントラストを有する。データ処理ユニットは、時間登録処理を用いて、第２シーケンスの各々の画像に第１シーケンスの対応する画像を決定し；ＤＳＡ画像を生成するように第２対応画像から第１対応画像を減算し；ユーザにより又は十分なコントラストの検出を介してＤＳＡ後に基準時間において基準血管画像の規定を有する血管を登録し；基準血管画像と現在の血管画像との間で登録し；出力登録されたコントラスト画像を生成する基準血管画像の方に現在の血管画像を歪ませ；時間コントラスト変調を抽出するように出力シーケンスを時間フィルタリングし、時間フィルタリングされたシーケンスに動き推定処理を適用するベクトル速度場を演算し；そして音声信号を生成する音声データに速度データを変換する；ように備えられている。
【００３７】
更なる好適な実施形態においては、本発明の装置はディスプレイも有する。データ処理ユニットは、速度データをカラー血流画像に変換するように備えられ、ディスプレイは、登録されたコントラストＸ線画像と、Ｘ線画像に重ね合わされたカラー血流画像とを表示するように備えられている。
【００３８】
本発明に従って、目的はまた、上記の実施形態の１つに従った装置を有するＸ線イメージングシステムにより達成される。
【００３９】
本発明の更なる実施形態に従って、処理実施形態の１つに従った方法のステップを実行するように適合されることにより特徴付けられたコンピュータプログラム要素が提供される。
【００４０】
このコンピュータプログラム要素は、従って、本発明の実施形態の一部でもあることが可能である演算ユニットに記憶されていることが可能である。この演算ユニットは、上記の方法のステップの実行を実行する又は誘導するように適合されることが可能である。更に、その演算ユニットは、上記のＸ線イメージングシステムの構成要素を動作させるように適合されることが可能である。演算ユニットは、自動的に動作するように及び／又はユーザの命令を実行するように適合されることが可能である。
【００４１】
本発明のこのような実施形態は、最初から本発明を用いるコンピュータプログラム、及び更新サービスにより既存のプログラムを本発明を用いるプログラムにするコンピュータプログラムの両方をカバーするものである。
【００４２】
更に、コンピュータプログラム要素は、上記のＸ線画像において血流関連情報を表す手順を実行する全ての必要なステップを提供することが可能である。
【００４３】
本発明の更なる実施形態に従って、コンピュータ読み取り可能媒体は、上記のコンピュータプログラム要素に記憶されているコンピュータプログラム要素を有する、コンピュータ読み取り可能媒体が提供される。
【００４４】
本発明の更なる実施形態に従って、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であって、コンピュータプログラム要素は、本発明の上記の実施形態の１つに従った方法を実行するように備えられている、媒体が提供される。
【００４５】
本発明の実施形態については、以下、図を参照しながら詳述する。上記の特徴及び他の特徴については、以下の説明により理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に従ったＸ線イメージング装置の模式図である。
【図２】一般的な処理スキームを示す模式図である。
【図３】図２の血流音声合成手順に対応する動作を示す模式図である。
【図４】図２の血流音声合成手順に関する更なる動作を示す模式図である。
【図５】図２の血流音声合成手順に関する更なる動作を示す模式図である。
【図６】カラー血流画像の付加的な生成を有する一般的な処理スキームを示す模式図である。
【図７】カラー血流画像を生成する動作を示す模式図である。
【図８】速度スペクトルの可視化のための実施例を示す図である。
【図９】図８の可視化の画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
流動音を生成するように、実施形態においては、次のステップが提供される。先ず、第１画像シーケンスがＸ線画像取得装置により取得される。更に、第２画像シーケンスが注入された造影剤により取得される。続いて、コントラスト信号がＤＳＡ演算を介して抽出される。更に、血管構造が、血管の動きを取り消すように登録される。続いて、例示としての一実施形態においては、そのシーケンスの時間フィルタリングが、コントラストの移動成分を改善するように用いられる。その画像は、その場合、血管内のコントラストの動きにより表されるベクトル速度場を生成するように用いられる。この抽出は、オプティカルフロー（ＯＦ）方法により得られる。ＯＦ演算の出力はその場合、速度分布曲線を生成するように用いられる。このグラフィカル情報はその場合、合成音声信号に変換される。
【００４８】
好適な実施形態においては、音声信号は音響ドップラ効果に適合される。
【００４９】
従って、超音波検査中に用いられる音響効果とよく似ている音響信号が生成される。ドップラ超音波システムにおいては、ユーザは、スクリーン上で血管位置を指し、超音波ビームが動脈において超音波パルスを発する。流れている血液は、流れている血液のためのドップラ効果をもたらす信号を反映する。超音波源の方に又は超音波源の方から流れる血液等の移動しているオブジェクトの場合には、受信器により検出される反射音は、周波数及び波長において僅かな変化を示している。例えば、放射周波数と比べて、受信周波数は、オブジェクトが音源の方に移動しているときには、高くなる。オブジェクト、例えば、血液が遠ざかるように移動しているとき、受信周波数は、放射周波数に比べて低くなる。反射信号の単なるベースバンド復調後、周波数復調は流れの速度分布を表す。音声スペクトルが人間の聴覚のスペクトルの範囲内にある場合、この音声は、血流特性を判断するために用いられる。
【００５０】
本発明に従って、超音波検査で生成されるドップラ音のような音声のようなものが生成される。グラフィカルに検出された血流情報が、検出された血液の動きが超音波検査を介してドップラ信号を生成しているかのように、音声信号のスペクトル写真を形作るように用いられる。換言すれば、血流特性に関する詳細な情報が、超音波装置が用いられているかのように、同じ方法でユーザに対して音響情報として提示される。
【００５１】
図１は、血流に関連する情報を表すＸ線イメージングシステム１４０を模式的に示す図である。所謂、Ｃ字型システムが例示として示されていることに留意されたい。それにも拘らず、本発明は、他の種類のＸ線イメージングシステムにも関連するものである。Ｘ線放射線源１４２が、Ｘ線放射線を生成するように備えられている。更に、テーブル１４４が、検査される対象物を受け入れるように備えられ、Ｘ線画像検出モジュール１４６が、Ｘ線放射源１４２に対向して位置付けられている、即ち、放射線処理中は、対象物はＸ線放射線源１４２と検出モジュール１４６との間に位置付けられている。後者は、検出モジュール１４６及びＸ線放射線源１４２の両方に接続されたデータ処理ユニット１４８に画像データを送信する。更に、ディスプレイ１５０は、Ｘ線イメージングシステムを操作している人間、即ち、医師に対して情報を表示するようにテーブル１４４の近傍に備えられる。好適には、ディスプレイ１５０は、検査状況に依存して個別に調節されるように、移動可能に取り付けられる。更に、音声出力１５２装置が、例えば、少なくとも１つのスピーカの形で、備えられている。音声出力１５２、即ち、スピーカは、例えば、表示装置１５０に組み込まれることが可能である。また、インタフェースユニット１５４が、ユーザが情報を入力するように備えられることが可能である。
【００５２】
基本的には、画像検出モジュール１４６は、データ処理ユニット１４８において更に処理されるＸ線画像を生成し、前記手順については、以下で詳細に説明する。本発明の好適な実施形態における処理の結果として、血流情報を表す音声信号又は音声情報が音声出力装置１５２により提供される。更に、Ｘ線画像に基づく画像が、医師に対してディスプレイ１５０に表示される。医師は通常、超音波検査を用いているときに、血流に関する音声画像を検出するように訓練されているために、例示としての実施形態においては、提供される音声情報は、超音波検査で用いられる音響ドップラ効果とよく似ている。
【００５３】
フル流れ情報の改善された検出を提供するように、更に示される画像は、超音波カラー流れイメージングで用いられるカラー符号化に対して適合される。換言すれば、カラー流れ画像は、少なくともカラー符号化及び流れ方向に関する超音波カラー流れイメージングの特徴を再生する。従って、ディスプレイ１５０に表示される画像は、一般に白黒であって、それぞれ階調にあるＸ線画像に重ね合わされるカラー画像である。
【００５４】
本発明に従った音声信号を生成するために、以下のステップが提供される。図２は、それらのステップに対応する一般処理スキームを提示している。
【００５５】
実際の処理ステップに先立ち、ＤＳＡ演算１２が提供される。この演算は、コントラスト信号を抽出するために必要である。入力データとして、２つの画像シーケンスがＸ線画像取得装置により提供され、第１のシーケンスＩｐｒｅ（ｔ）は、コントラストフェーズ、即ち、例えば、造影剤注入の前に取得される。次いで、造影剤が、検査されるようになっている血管中に適切な方法で注入される又は導入される。第２のシーケンスＩｃａ（ｔ）が、造影剤注入中に取得される。第２のシーケンスＩｃａ（ｔ）の各々の画像について、第１のシーケンスＩｐｒｅ（ｔ）の対応する画像が、適切な時間登録処理を用いて決定される。続いて、それらの２つの画像間で減算が実行され、ＤＳＡ画像Ａ（ｔ）が生成され、そのＤＳＡ画像は、造影剤が満たされた血管のみを、即ち、血管のコントラスト化された画像のみを有する。
【００５６】
更に、血管構造が、血管の動きを取り消すように登録される。これは、血管構造における流れの動きから生理学的動きのための血管の全体的な動きを区別するために必要であることを意味する。従って、血管登録１４は、ＤＳＡ手順後に選択された基準血管画像Ａ（ｔｒ）と、現在の血管画像Ａ（ｔ）との間で実行される。例えば、基準画像Ａ（ｔｒ）はユーザにより選択される。好適な実施形態においては、基準画像は、十分な造影剤の充填の検出を介して自動的に選択される。
【００５７】
現在の血管画像Ａ（ｔ）はその場合、血管構造の形状及び輪郭が、マッチングが得られるように考慮される要素である登録処理を用いて、Ａ（ｔｒ）の方に歪められる。血管構造におけるコントラストの変動がその場合、保たれる。出力登録されたコントラスト画像はＡｆｌｏｗ（ｔ）と称されている。
【００５８】
更に、出力シーケンスは、時間ｔのコントラスト変調を抽出するように時間フィルタリングされる。それらの登録処理及び歪められる処理を実行することに含まれる動き予測は血管の動きに関することに留意する必要がある。本発明の方法は、血管の動きを流体の動きと区別する有効性をもたらす。登録及び歪ませることに関しては、ブロックマッチング又はパラメトリック動き推定のような座標の変形についての複数の方法が想定される。
【００５９】
その場合、好適な実施形態においては、シーケンスの時間フィルタリング処理１６が、コントラストの動き成分を改善するように用いられる。動脈のパルス化された圧力を課せられる動脈内の造影剤注入は、コントラスト濃度の周期的な時間変調をもたらすことが示されている。血流により、この変調は動脈ネットワークにおいて移送され、一種の“コントラスト波”パターンを生成する。心周期に対して専用の時間フィルタの特徴を調節して、コントラスト波パターンを改善し、シーケンス
【００６０】
【数１】
2012511383.tif 000003
を生成することが可能である。このシーケンスは、流れているコントラストの魅力的な視覚化であり、コントラスト流速ベクトル場推測ステップ１８である次のステップのための入力である。
【００６１】
流速ベクトル場推測ステップ１８においては、血管内の造影剤の動きを表す速度ベクトル場は、適切なオプティカルフロー（ＯＦ）方法により抽出される。シーケンスＡｆｌｏｗ（ｔ）又は
【００６２】
【数２】
2012511383.tif 000004
が速度ベクトル場を演算するように用いられる。好適には、マルチスケールオプティカルフロー（ＭＯＦ）方法は、流れベクトル場を推測するように実行され、ベクトルシーケンスＶ（Ｘ，ｔ）を生成する。ＯＦ演算の出力はその場合、カラー速度画像を生成するように用いられる。例えば、ブロックマッチング又は局所アフィン動きモデリング等の他の動き推測も速度を推測するために想定されるが、オプティカルフローが特に、動き予測の課題に対して調整されることが可能であることが判明している。マルチスケールオプティカルフローは、流れ予測の分解能を次第に高くすることを可能にする。後者は、例えば、流れの局所的渦巻き運動状態を検出するかなり重要な特徴である（又は、下記を参照されたい）。
【００６３】
上記においては、上記の連続的な画像処理ステップの使用は、血液速度ベクトル場の抽出を可能にする。最終的には、ユーザに対してこの情報を提供するように、適切な合成音声生成ステップ２０が提供される。
【００６４】
合成音声生成ステップ２０については、図３に模式的に示されていて、下で詳細に説明されている。
【００６５】
流れ投影ベクトルのために必要な血管方向マップ
【００６６】
【数３】
2012511383.tif 000005
が、血管基準画像Ａ（ｔｒ）を用いて、血管形状決定ステップ２２において演算される。血管のセグメント化後、血管のオリエンテーションが、標準的に方向付けられたリッジフィルタを用いて演算される。次いで、血管オリエンテーションが血管マップにおいて抽出され、血管方向マップ
【００６７】
【数４】
2012511383.tif 000006
を生成する。この演算は、完全なシーケンスについて一回実行される。その場合、速度投影ステップ２４においては、各々の速度フレームＶ（Ｘ，ｔ）は、局所的な血管方向Ｄに投影され、投影された速度フレームＶｐ（Ｘ，ｔ）が生成される。
【００６８】
ＸＲ流れ音声を合成するように、所定の領域（ＲＯＩ）がユーザにより決定される。各々の投影された速度フレームＶｐ（Ｘ，ｔ）について、血管軸の方向の流れ場のヒストグラムが速度ヒストグラム生成ステップ２６において生成される。このヒストグラムは、音声合成ステップ２８において、適切な周波数スケールＨ（Ｘ，ｆ，ｔ）により瞬間擬似スペクトルに変換される。そのようにするように、最大速度が、２０００Ｈｚのオーダーの最大周波数に対応するように選択される。合成ステップ２８が、例えば、次式
ＳＦ（ｔ）＝∫∫Ｈ（Ｘ，ｆ，ｔ）ｃｏｓ（２πｆｔ＋Φ（ｆ，ｔ）ｄｘｄｆ
により実行され、メモリに記憶される。その結果が次いで、読み出され、Ｄ／Ａ変換ステップ３２により電圧信号に変換される。最終的には、この信号は、音響信号を生成するように、スピーカ３４に適用される。例えば、スピーカ３４は、図１に示す音声出力装置１５２の一部であることが可能である。
【００６９】
例示としての一実施形態において、ユーザ、即ち医師に改善された情報を提供するように、血流の（擬似）スペクトルが瞬間スペクトログラムの形で表示される、即ち、速度スペクトル３５が、可視化ステップ３６において可視化される。この可視化３６は、付加されることが可能であるオプションであることに留意する必要がある。速度スペクトル２５の視覚化の実施例が、図８にグラフィカルに、そして図９に同じ速度スペクトル３５の画像として示されている。
【００７０】
図４は、速度ヒストグラム生成２６の原理及びその使用について示している。Ｘ線画像の適切な閾値化により得られる血管のマスク３８を用いて、局所的な血管のオリエンテーション４０が、例えば、ユーザにより規定される所定の領域（ＲＯＩ）４２において決定される。
【００７１】
速度ベクトルシーケンスの時間ｔに対応する各々の画像について、ＲＯＩ４２における各々の画素に対して、速度ベクトルが血管方向に投影される。その値Ｖは、速度ヒストグラム２６についてのヒストグラム値をインクリメントすることを可能にする。
【００７２】
このように、ＲＯＩ４２の全ての画素を考慮した後、速度分布が演算され、速度ヒストグラムＨ（ν，ｔ）２６により表される。この速度ヒストグラム２６は、例えば、超音波システムのドップラスペクトルと同様に可視化されることが可能である。流れ曲線を特徴付ける指数（抵抗、脈動性等）が、ヒストグラム２６の画像を用いて、超音波ドップラシステムにおいて同様に演算されることが可能である。
【００７３】
図５は、超音波音声信号が超音波ドップラ面差装置の音声に適合された実施形態についての音声合成について示している。ヒストグラム関数Ｈ（ν，ｔ）２６はドップラ音声合成に基づいている。速度パラメータは、合成処理２８における音声周波数パラメータに変換され、従って、ドップラ効果のために超音波信号の変換を再現する。Ｈ（ν，ｔ）は、ここでは、スペクトログラムとみなされる。速度の完全な分布（平均速度のみではなく）が、超音波ビームを横断する全ての粒子が音色に寄与する場合に、真のドップラ音声の同じ音声の複雑さを得るように、合成２８において用いられる。
【００７４】
従って、複数のパラメータが、この音声を生成するように、入力ステップ４６において予め決定される必要がある。例えば、それらのパラメータは自動的に設定されることが可能であり、又はユーザにより設定されることが可能である。実際には、Ｘ線シーケンスＩｐｒｅの１５乃至３００Ｈｚのフレームレートは、可聴音声の周波数に比べて小さい一方、現在の音声サンプリング周波数は約１０ｋＨｚのオーダーである。これは強い補間を必要とする。これは、周波数逓倍、及びカーネル又は音声形状Ｐ（ν，ｔ）と呼ばれるパラメータｋにより対応される。このカーネルは、耳の応答に対して得られる音声を適合させるように、周波数速度分布に対して専用の周波数形状を適用することも可能である。
【００７５】
更に、入力ステップは、ランダムな位相分布を有することも可能である。従って、ランダム位相関数φ（ν，ｔ）により、着色されたノイズ信号がスペクトグラムＨと共に生成される。これは、超音波ビームを横断する粒子により生成されるドップラ音声によく似せることを可能にする。
【００７６】
合成音声はその場合、変換され４８、最終的に音声信号として提供される。
【００７７】
しかしながら、本発明の例示としての実施形態に従って、Ｘ線画像が、音声信号に加えて、ディスプレイに表示される。その音声は血流を表している、超音波ドップラ効果を模倣することが可能であり、又は他のある音声符号化の状態にあることが可能であるため、音響出力は本質的に変化している音声である。効果として、両方の情報伝達的信号、即ち、音響情報及びビジュアル情報が同じＲＯＩの同じパラメータに関連するとき、それら２つの信号における変化が、互いに対応して、生じる。簡単にいえば、音声信号における変化は、表示される画像において並列的な視覚的変化を有する。
【００７８】
図６に示す更なる実施形態においては、速度ベクトル場予測ステップ１８からもたらされる同じ血流データは、適切なカラーマッピング変換１２０のためにも用いられる。
【００７９】
よりよく理解するために、超音波カラー血流イメージング（超音波ＣＦＩ）の特徴を呼び出すことは有利である。考慮される１つの特徴は血流方向である。血流方向は、超音波が超音波ビームに対して平行な速度成分に対して制限されるために、超音波ビームオリエンテーションにより参照される。通常、超音波ＣＦＩは青色マップ及び赤色マップを用いる。赤色画素は、プローブから離れるように移動する血液に対応する。青色画素は、プローブに近接するように移動する血液に対応する。勿論、このカラー符号化は逆であることが可能であり、又は、ユーザの要求に依存してどのように変えることも可能である。
【００８０】
符号化速度値は、超音波ビーム方向における速度ベクトルの投影である。カラー（赤色／青色）は血流方向を符号化し、輝度は速度投影の大きさを符号化する。血管軸と超音波ビームとの間の角度を認識する場合、速度値を推測することが可能である。これは、しかしながら、狭窄、分岐、ステント等により生成される乱された血流についての場合でない、速度ベクトルが血管軸に対して平行であることを前提としている。更に、それらの解剖学的特異性により生成される逆流は、必然的に反対色で表示され、故に、容易に検出することができる。
【００８１】
他の特徴は、超音波ＣＦＩが高速について生じる本来備わっているエイリアシング効果が与えられることである。このエイリアシングは、通常の血流についての良好なカラー動力学を維持し、典型的には狭い狭窄に関連する高速の血流を改善することを可能にする。
【００８２】
更に、乱された血流は興味深いものである。従って、他のカラー画像はまた、超音波ＣＦＩにより生成される。カラードップラ技術により測定される所謂血流変化指数が、表示されることが可能である。大きい変動は、流体噴出又は他の特異性によりもたらさえる乱された血流に対応する。その大きな変動は、血流と動脈壁との間のアグレッシブな相互作用に関連付けられ得る。通常、速度変化は、緑色により符号化される。それはまた、画像速度及び速度変動に対して赤黄色の青緑色のルックアップテーブルを備えた速度マップに速度混合され得る。
【００８３】
本発明に従ったＸ線ＣＦＩ符号化について、例示として示している実施形態においては、超音波ＣＦＩの上記の特徴のみが、臨床的有利点を有するときに、再現される。勿論、制限される場合には、それらは適切な方法で変換され得る。
【００８４】
従って、血流方向、エイリアシング閾値及び分散された血流は、図７に関して次に説明する特徴である。
【００８５】
光学的血流処理により、少なくとも２つの速度成分を得ることが可能である。その場合、仮定の超音波ビームに対して平行であるというより、血管軸に対して平行な血流方向を符号化することはかなり満足できることである。この血管方向は画像内で変化し得、投影方向はその画像により変化する。例示として、赤色が、最も可能性の高い血流方向について選択され、青色が、血流を逆にすることに対応する逆方向について選択される。色の輝度は、血管軸に対して平行な速度成分の大きさを表す。
【００８６】
更に、人工的なエイリアシングパターンが、速度閾値Ｖｔｈを用いて生成される。この閾値は、速度値が異常に高い場合に、このエイリアシング現象をもたらすように、通常の最大速度に対応し得る。エイリアシング速度
【００８７】
【数５】
2012511383.tif 000007
は、次のようなモジュロ演算
【００８８】
【数６】
2012511383.tif 000008
を介して演算される。
【００８９】
分散された血流の特徴は、速度分散、血管軸に対して垂直な投影に対応する横断方向速度及び渦巻き運動状態を有する。本発明に従って、それらの特徴はまた、カラー符号化されるものと想定される。図７は、それらのイメージングオプションに対応する動作を提示している。
【００９０】
血管形状決定１２２においては、流れ投影ベクトルに必要な血管方向マップ
【００９１】
【数７】
2012511383.tif 000009
が、血管基準画像Ａ（ｔｒ）を用いて演算される。血管セグメント化後、血管オリエンテーションは、標準的に方向付けされたリッジフィルタを用いて演算され、血管マップにおいて延ばされ、血管方向マップ
【００９２】
【数８】
2012511383.tif 000010
を生成する。この動作は、完全なシーケンスについて一回実行される。
【００９３】
更に、速度場の長手方向成分Ｖｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ（ｔ）及び横断方向成分Ｖｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ（ｔ）は、エイリアシング閾値Ｖｔｈを用いてカラー符号化される。
【００９４】
更に、速度分散、即ち、血流分散はステップ１２６において演算される。渦巻き運動状態はステップ１２８において演算される。横断方向の速度分散及び渦巻き運動状態は、それぞれのステップ１３０、１３２、１３４及び１３６における専用のカラーマップにより古典的にカラー符号化される。
【００９５】
最終的には、画像合成１３８は、時間ｔにおいて止められた階調Ｘ線画像Ｉｃａ（ｔｒ）の上へのカラー血流画像の重ね合わせにある。この重ね合わされた画像は、超音波モダリティにより生成されたカラー血流イメージングシーケンスを模倣する傾向にあるが、Ｘ線画像による付加的情報も示す。
【００９６】
本発明は、動脈内の血流特徴又は血液の速度値を示す動的カラーイメージングシーケンスの生成を提供するため、超音波カラー血流イメージングの全ての特徴を必ずしもエミュレートするとは限らないが、少なくとも血流方向及びそのカラー符号化は考慮される必要がある。
【００９７】
特に、本発明に従ったカラー血流イメージングは、得られる血流の品質に関してより良好な制御を伴う介入を達成することを可能にする、血管障害を評価する方法を心臓内科医及び神経医に提供する。本発明については、上記説明で詳細に説明し、図に詳細に示している一方、そのような説明及び図は、例示であって、限定的なものではなく、本発明は、それらの開示されている実施形態に限定されるものではない。
【図１】
2012511383.tif 000011
【図２】
2012511383.tif 000012
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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