(57)【要約】  関心領域の画像を受信することと、造影剤パフが関心領域を巡るとき、造影剤パフを画像中で自動的に検出することと、造影剤パフの自動検出に基づいて、造影増強画像のビデオリプレイループを含む表示を生成することとを行う、イメージング支援介入プロシージャのためのイメージングシステム及び方法である。
2020511252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像のストリームを受信するデータ受信機と、
前記画像のストリームから造影増強画像を識別し、前記識別された画像を抽出する、造影剤検出器及び画像抽出器と、
前記画像のストリームからのライブ画像と、前記抽出された画像の再生ループとを含む表示を生成する、表示生成器と
を備える、イメージング支援介入プロシージャのためのイメージングシステム。
【請求項２】
前記造影剤検出器は、造影増強画像を、造影増強されなかった画像からフィルタ処理する画像処理技法を通して、造影増強画像を自動的に検出する、請求項１に記載のイメージングシステム。
【請求項３】
前記画像抽出器は、心臓同期のために、前記識別された画像の時間的長さを変更する、請求項１に記載のイメージングシステム。
【請求項４】
前記画像抽出器は、１つの心臓周期又は整数個の心臓周期と時間的に適合するように、前記識別された画像をトリミング又は延長する、請求項３に記載のイメージングシステム。
【請求項５】
心臓位相に関して、前記抽出された画像と前記ライブ画像とを時間的に同期させる心臓シンクロナイザを備える、請求項１に記載のイメージングシステム。
【請求項６】
前記表示生成器は、心臓位相に関して互いに時間的に同期される、前記ライブ画像と、前記抽出された画像の再生ループとを含む表示を生成する、請求項５に記載のイメージングシステム。
【請求項７】
心臓同期に使用するための心臓周期を示す心臓信号を出力する心臓信号生成器を備える、請求項３乃至６の何れか一項に記載のイメージングシステム。
【請求項８】
前記心臓信号生成器は、心電図センサーと、前記画像から心臓信号を導出する画像処理技法とのうちの少なくとも一方を備える、請求項７に記載のイメージングシステム。
【請求項９】
前記画像のストリームのより全体的視野の局所エリア中の造影増強画像を識別し、前記局所エリアを有する識別された前記造影増強画像を前記画像のストリームから抽出するために、前記造影剤検出器及び前記画像抽出器とともに動作するローカライザを備える、請求項１に記載のイメージングシステム。
【請求項１０】
前記ローカライザは、画像処理技法を通して、関心物体の識別に基づいて前記局所エリアを決定する、請求項９に記載のイメージングシステム。
【請求項１１】
長さを少なくとも１つの心周期とする造影注入制御を生成する、ゲート付き造影注入コントローラを備える、請求項１に記載のイメージングシステム。
【請求項１２】
画像収集機械と、
表示デバイスと、
介入ツールと、
心電図センサーと、
のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のイメージングシステム。
【請求項１３】
画像のストリームを受信するステップと、
造影増強画像を識別するステップと、
前記画像のストリームから前記識別された画像を抽出するステップと、
ライブ画像と、前記抽出された画像の再生ループとを表示するステップと
を含む、イメージング支援介入プロシージャのためのコンピュータ実施方法。
【請求項１４】
１つの心臓周期又は整数個の心臓周期と時間的に適合するように、前記識別された画像をトリミング又は延長するステップを含む、請求項１３に記載のコンピュータ実施方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のイメージングシステムを実施させるか、又は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されたとき、請求項１３若しくは１４に記載のコンピュータ実施方法のステップを実施する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術分野は、一般に、患者の脈管構造の造影増強イメージングに関する。詳細には、本技術分野は、介入プロシージャ中のイメージング造影剤注入に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第９，５４５，２３７号は、注入カテーテルが挿入される管のジオメトリ又は概して脈管構造を、記録及び表示するためのシステムを開示する。冠状動脈における狭窄を検査及び治療するために、ガイドワイヤによってガイドワイヤ先端が導かれる。ガイドワイヤ先端のロケーションは、Ｘ線によって検出されるが、冠状動脈は、概して、Ｘ線放射に関して視認不可能であるので、狭窄を示すことは困難である。したがって、脈管構造、特に狭窄を含む冠状動脈の造影を高めるために、注入カテーテルを介して造影剤が与えられる。
【０００３】
診断又は検査段階において、臨床医が大量の造影剤を注入し、血管造影検査が実施される。臨床医は、例えば、診断又は検査段階中に収集された高品質血管造影に基づいて、ガイドワイヤをステアリングする。しかしながら、（複雑な狭窄を通ること、複雑な分岐において特定の枝に入ることなどの）困難な場合、臨床医は、ガイドワイヤが狭窄／分岐に対して厳密にどこにあるかを観測するために、管のより最近のビューを必要とする。その場合、臨床医は、パフ（少量、一時的造影剤注入）を注入する。
【０００４】
臨床医は、一般に、透視又は他のイメージングモダリティ検査中に造影剤の短いパフとして造影剤を注入する。造影剤注入は、現在の関心管を正確に、ただし短時間描画する造影増強イメージングの短い波を生じる。
【０００５】
そのような一時的造影パフは、いくつかの場合には、１秒未満で画像中を巡る。表示がそのような短い時間期間にわたって生じるとき、臨床医が、造影パフをイメージングすることによって提示された情報を完全に取り入れ、覚えておくことは困難である。したがって、関心管領域を再び見るために、繰返しのパフ注入が必要とされる。そのような繰返しのパフ注入は、臨床医にとって不便であり、各々、そのような短時間で情報を閲覧しなければならないというフラストレーションを伴う。さらに、造影剤の使用は、患者の健康の理由で最小限に抑えられるべきである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、関心領域中の管構造が、造影剤注入の一時的性質にもかかわらず、イメージング支援介入プロシージャ中に臨床医によって効果的に可視化されることを可能にする、イメージング及び表示技法を提供することが望まれる。臨床医が、プロシージャ中の造影剤注入又はパフの数を低減することを可能にする可視化技法を提供することが、さらに望ましい。
【０００７】
したがって、イメージング支援介入プロシージャのイメージング表示を生成する、改善された容易なやり方を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概して、本発明は、関心領域の画像を受信するイメージングシステム及び方法を提供することを提案し、本イメージングシステム及び方法は、造影剤パフが関心領域を巡るとき、造影剤パフを画像中で自動的に検出し、造影剤パフの自動検出に基づいて、造影増強画像のリプレイループを含む表示を生成する。そのような、画像のループされた提示は、臨床医が脈管構造詳細を繰り返し深く分析することを可能にし、それにより、正確な介入プロシージャのための関連情報が、参照のために臨床医が持続的に利用可能であることを保証する。ライブ透視との組合せで、造影増強画像のループの形態でのビデオが再生され得るので、ビデオは、プロシージャにおける臨床医の次のステップのための最新のローカルロードマップとして役立つことができる。さらに、隣接する脈管構造の他の詳細が臨床医に表示され、必要とされる追加のパフの数を制限する。すなわち、臨床医にとって直接関心のない脈管構造の別の部分が、視認可能にされる。しかしながら、この部分は、再生ループ中で視認可能のままであり、臨床医が、別の造影剤注入を実施する必要なしに、より遠位に、脈管構造がどのように見えるかを知ることを可能にする。
【０００９】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態が、従属請求項に組み込まれる。本発明の以下の説明される態様は、画像処理システム、イメージングシステム、医療システム及びコンピュータ実施方法、並びにコンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも適用されることに留意されたい。
【００１０】
イメージングのためのコンピュータ実施方法、イメージングシステム及びコンピュータプログラムが、イメージングのために提供される。イメージングシステムの特徴、イメージングのための方法及びコンピュータプログラムが、以下で説明される。
【００１１】
一実施形態では、イメージングシステムが提供される。イメージングシステムは、画像のストリームを受信するように構成されたデータ受信機と、造影剤検出器と、画像抽出器と、表示生成器とを備える。造影剤検出器及び画像抽出器は、造影増強画像を識別するように構成され、識別された画像を画像のストリームから抽出するように構成される。表示生成器は、画像のストリームからのライブ画像と、抽出された画像の再生ループとを含む表示を生成するように構成される。
【００１２】
ライブ画像により、臨床医が介入ツールの進行を監視することが可能になる。ライブ画像は、造影増強されておらず、したがって関心領域中の管を示さない、Ｘ線画像であることがある。抽出された画像の再生ループにより、介入ツールが通過している管に関する情報を得るために臨床医が一時的造影注入を同時に閲覧することが可能になる。再生ループにより、造影増強画像は、造影剤が身体中に分散した後に繰り返し表示されることが可能になり、それにより、より有効なやり方で関連情報を臨床医に提供し、造影剤注入の全体的数又は量を低減することを可能にする。
【００１３】
実施形態では、造影剤検出器は、造影増強画像を造影増強されなかった画像からフィルタ処理する画像処理技法を通して、造影増強画像を自動的に検出するように構成される。例えば、画像処理技法は、造影指示パラメータを監視し、注入されない画像にわたる造影指示パラメータの一般的変動と比較して、造影指示パラメータの増加を決定するように構成される。したがって、造影剤検出器及び画像抽出器は、造影増強画像の時間的クラスタを、造影増強されていない画像を含む画像のストリームから抽出するように構成される。このようにして、造影パフに関係する関連画像のみが、再生ループ中で臨床医に提示される。
【００１４】
実施形態では、画像抽出器は、時間的心臓周期適合のために、識別された画像の時間的長さを変更するように構成される。実施形態では、画像抽出器は、１つの心臓周期又は整数個の心臓周期と時間的に適合するように、識別された画像をトリミング又は延長するように構成される。すなわち、造影剤検出器及び画像抽出器は、造影増強画像のセットを識別するように構成され、識別された画像を画像のストリームから抽出するように構成される。そのセットの画像は、時間的長さがトリミング又は延長される。識別された画像の時間的長さを変更するプロセス／識別された画像をトリミング又は延長するプロセスは、画像（例えばフレーム）を追加又は除去することによって実施され得る。識別された画像の長さに対して時間的心臓周期適合を実行することによって、滑らかなループされた再生ビデオが、臨床医によって観察される。
【００１５】
実施形態では、心臓シンクロナイザは、心臓位相に関して、抽出された画像とライブ画像とを時間的に同期させるように構成される。このようにして、心鼓動によるライブ画像中の動きが、再生ループ中の心鼓動による対応する動きと同期され、それにより、臨床医が直観的に理解する画像の提示を与える。実施形態では、表示生成器は、心臓位相に関して互いに時間的に同期される、ライブ画像と、抽出された画像の再生ループとを含む表示を生成するように構成される。実施形態では、心臓シンクロナイザは、上記で説明されたように画像抽出器によって心臓周期と適合するように時間的長さが変更された、識別された画像を使用する。
【００１６】
実施形態では、心臓信号生成器は、心臓同期及び時間的心臓周期適合において使用するための心臓信号を出力するように構成される。心臓信号は心臓周期を示す。心臓信号生成器は、心電図センサーと、画像から心臓信号を導出するように構成された画像処理技法とのうちの少なくとも１つを備える。
【００１７】
実施形態では、ローカライザは、画像のストリームのより全体的視野の局所エリア中の造影増強画像を識別し、造影増強された局所エリアを有する識別された画像を画像のストリームから抽出するために、造影剤検出器及び画像抽出器とともに動作するように構成される。このようにして、関心エリアのローカルが、生成された再生ループに焦点を合わせることができ、それにより、検出され、抽出され、ルーピングビデオに形成された画像の関係性を保証する。概して、臨床医は、介入ツールに近接した脈管構造に関心がある。異なる枝中で管がどのようなものに見えるかに関する情報は、限られた関係性をもつ。したがって、ローカライザは、ルーピングビデオの最適な関係性及び合焦を可能にする。
【００１８】
実施形態では、ローカライザは、画像処理技法を通して、関心物体の識別に基づいて局所エリアを決定するように構成される。関心物体は、ステント、管の狭窄又は介入ツールの先端であり得る。
【００１９】
実施形態では、ゲートされた造影注入コントローラが、長さが少なくとも１つの心周期である造影注入制御を生成するように構成される。ゲートされた造影注入コントローラは、心臓信号生成器と通信している。このようにして、十分に長い造影注入が保証され、これは、滑らかな再生ビデオを生成するのを支援する。
【００２０】
実施形態では、識別された画像は、造影剤のパフ注入を通して造影増強された。パフ注入は、造影注入の開始から終わりまで、１秒又はそれ以下、半秒又はそれ以下、或いは１／４秒又はそれ以下持続する。
【００２１】
実施形態では、イメージングシステムは、画像のストリームを生成するための画像収集機械を備える。
【００２２】
実施形態では、イメージングシステムは、再生ループを表示するための表示デバイスを備える。
【００２３】
実施形態では、イメージングシステムは、ライブイメージングにおいて画像化される介入ツールを備える。
【００２４】
実施形態では、イメージングシステムは、本明細書で説明されるように心臓同期及び心臓周期適合を実施するための心電図センサーを備える。
【００２５】
また、本明細書で説明されるようにイメージングシステムを実施するように適応されたか、又は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されたとき、本明細書で説明される方法のステップを実施するように適応された、コンピュータプログラム要素が開示される。
【００２６】
コンピュータ可読媒体も提供され、コンピュータプログラム要素がその上に記憶される。
【００２７】
本発明のこれら及び他の態様は、以下で説明される（１つ又は複数の）実施形態から明らかになり、それを参照して解明される。
【００２８】
例示的な実施形態が、以下の図面に関して以下で説明され、同様の数字が同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】様々な実施形態による、コントローラと、表示デバイスと、心電図センサーと、画像収集機械とを備える、イメージングシステムの概略図である。
【図２】様々な実施形態による、図１のコントローラの様々なモジュール間のデータのフローを示すデータフロー図である。
【図３】様々な実施形態による、イメージングのためのコンピュータ実施方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下の発明を実施するための形態は、本質的に例にすぎず、用途及び使用法を限定することは意図されない。さらに、上記の技術分野、背景技術、発明の概要、又は以下の発明を実施するための形態において提示される明示又は暗示された理論によって制限される意図はない。
【００３１】
本明細書で使用されるモジュールという用語は、限定はしないが、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、１つ又は複数のソフトウェア又はファームウェアプログラムを実行するプロセッサ（共有、専用、又はグループ）及びメモリ、組合せ論理回路、並びに／或いは説明される機能性を提供する他の好適な構成要素を、個別に又は任意の組合せで含む、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、電子制御構成要素、処理論理及び／又はプロセッサデバイスを指す。
【００３２】
本開示の実施形態は、機能及び／又は論理ブロック構成要素並びに様々な処理ステップに関して、本明細書で説明される。そのようなブロック構成要素は、指定された機能を実施するように構成された任意の数のハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェア構成要素によって実現されることを理解されたい。例えば、本開示の一実施形態は、様々な集積回路構成要素、例えば、メモリ要素、デジタル信号処理要素、論理要素、ルックアップテーブルなどを採用し、それらは、１つ又は複数のマイクロプロセッサ又は他の制御デバイスの制御下で様々な機能を行う。
【００３３】
図１は、様々な実施形態による、コントローラ１５と、表示デバイス６０と、心電図センサー７０と、画像収集機械３０とを備える、イメージングシステム１０の概略図である。イメージングシステム１０は、介入プロシージャの造影増強段階を含む、介入プロシージャ及び画像のビデオ再生ループ中に、患者３６内の介入ツール４４のライブ画像を表示するように構成される。
【００３４】
画像収集機械３０は、テーブル３８上で支持された患者３６の画像のストリームを生成するために構成される。図示の実施形態では、画像収集機械３０は、検出器４０と、ソース３２とを備える。画像収集機械３０は、様々な実施形態による、Ｘ線イメージングのために構成される。画像収集機械３０は、実施形態では、血管造影画像収集のために構成される。特定の実施形態では、画像収集機械３０は、Ｃアーム４２の一端において検出器１４を、Ｃアーム４２の他端においてソース３２をもつ、Ｃアーム４２構成を有する。画像収集機械３０は、様々な実施形態による、介入ツール４４をその場に含む患者３６の関心管領域の透視画像を取得するように構成される。取得された画像は、コントローラ１５に与えられる。
【００３５】
例として、介入ツール４４は、ガイドワイヤ、カテーテル、ステント留置ツール又はバルーンツールである。
【００３６】
表示デバイス６０は、本明細書で説明されるビデオ再生ループとともにライブ画像を提示することが可能なグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提示するのに好適な任意のモニタ、スクリーンなどである。表示デバイス６０は、造影パフの不在下でインサイチュの介入ツールを示すが、管を示さないライブ画像と、前の造影パフのビデオ再生ループとを互いの横に表示するように構成された、複数のスクリーン又は少なくとも１つの分割されたスクリーンを備える。さらに、様々な実施形態による、前に収集された、すなわちライブでない造影増強血管造影図が表示される。
【００３７】
心電図センサー７０は、各心臓周期、すなわち心鼓動の時間の長さを指示する心臓信号を与え、心臓周期の位相のタイミングを識別するように構成された任意のセンサーである。
【００３８】
コントローラ１５は、少なくとも１つのプロセッサ１６と、コンピュータ可読記憶デバイス、メモリ又はメディア１８とを備える。プロセッサ１６は、任意のカスタムメイド又は市販のプロセッサ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、コントローラ１５に関連するいくつかのプロセッサの間の補助プロセッサ、（マイクロチップ又はチップセットの形態の）半導体ベースのマイクロプロセッサ、マクロプロセッサ、それらの任意の組合せ、或いは、概して、命令を実行するため任意のデバイスであり得る。コンピュータ可読記憶デバイス、メモリ又はメディア１８は、例えば、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及びキープアライブメモリ（ＫＡＭ）中に揮発性及び不揮発性ストレージを含む。ＫＡＭは、プロセッサ１６が電源切断されている間、様々な動作変数を記憶するために使用される永続的又は不揮発性メモリである。コンピュータ可読記憶デバイス、メモリ又はメディア１８は、ＰＲＯＭ（プログラマブル読取り専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（電気的ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又はデータを記憶することが可能な任意の他の電気、磁気、光、又は組合せメモリデバイスなど、いくつかの知られているメモリデバイスのいずれかを使用して実施され、データの一部は、イメージングシステム１０を制御する際にコントローラ１５によって使用される、実行可能な命令を表す。命令は、本明細書でさらに説明されるように、図１のコントローラ１５のモジュールと、図２のデータフロープロセスと、図３の方法とを実行するために構成される。
【００３９】
命令は、１つ又は複数の別個のプログラムを含み、プログラムの各々は、論理関数を実施するための実行可能な命令の順序付きリスティングを含む。命令は、プロセッサ１６によって実行されたとき、画像収集機械３０から画像を受信し、処理することと、画像収集機械３０のモジュールを自動的に制御するための論理、計算、方法及び／又はアルゴリズムを実施することと、本明細書で説明されるようにビデオ再生ループ及びライブイメージングを表示するための表示デバイス６０への制御信号を生成することとを行う。１つのコントローラ１５のみが図１に示されているが、イメージングシステム１０の実施形態は、任意の数のコントローラ１５を含むことができ、それらのコントローラ１５は、任意の好適な通信媒体又は通信媒体の組合せを介して通信し、画像を処理し、論理、計算、方法及び／又はアルゴリズムを実施し、イメージングシステム１０の特徴を自動的に制御するための制御信号を生成するために協働する。
【００４０】
汎用コンピュータなど、コントローラ１５は、画像収集機械３０に動作可能に接続され、画像のストリームを取得するために走査を実施するための画像収集機械３０の動作を制御し、画像収集機械３０からの画像を処理する。処理された画像は、イメージングシステム１０の表示デバイス６０上に提示される。
【００４１】
コントローラは、画像のストリームを受信し、造影増強されなかった受信されたストリーム中の隣接する画像から、造影増強画像を識別及び抽出し、抽出された造影増強画像のビデオ再生ループを生成するために、本明細書で説明されるイメージングシステム及び方法を実行するためのいくつかのモジュール１００を備える。本明細書で説明されるモジュール１００は、少なくとも１つのプロセッサ１６と、メモリ１８と、モジュール１００に関して説明される様々な機能及びプロセスを実施するための、メモリ１８に記憶されたコンピュータプログラム命令とを備える。別個のモジュール１００が特定の機能について本明細書で説明されるが、これは、統合されたトポロジーを除外しない。さらに、図示されたモジュール１００は、さらなるサブモジュールに分割される。モジュール１００は、本明細書で説明される特徴、プロセス及びシステムを実施するために、必要に応じて互いと通信している。
【００４２】
モジュール１００は、各モジュール１００の例示的な機能及び効果を示すために、図２のデータフロー図に関してさらに説明される。
【００４３】
データ受信機１４が、画像１０２のストリームを受信するように構成される。画像１０２は、様々な実施形態による、患者３６の管内のインサイチュの介入ツールを示すＸ線画像である。画像１０２は、例えば、透視画像１０２である。画像は、画像収集機械３０によって収集される。各画像１０２は、表示されるときにビデオを一緒に構成する、画像データのフレームを表す。画像１０２のフレームレートは、概して、毎秒１フレームから６０フレームの間、又はより詳細には、毎秒１５フレームから３０フレームの間である。すなわち、画像は、そのようなフレームレートで、画像収集機械３０によって収集され、データ受信機１４において受信される。データ受信機１４は、表示生成器５０、心臓シンクロナイザ及び／又は造影剤検出器２０を備える、コントローラ１５の様々な他のモジュールに、画像１０２のストリームをルーティングするように構成される。
【００４４】
実施形態では、いくつかの画像１０２が造影増強画像１０３であるように、造影注入が行われる。すなわち、画像１０２のストリーム内の画像１０４のシーケンスが、造影増強画像１０４である。造影注入の一時的性質は、造影増強画像１０４の前に受信された隣接する画像１０２と、造影増強画像１０４の後に受信された隣接する画像１０２とが、造影増強されていないことを意味する。しかしながら、無中断造影増強画像１０４のグループが、管を照射する目的で識別可能である。造影剤は、様々な実施形態では、バルーン器具、ガイドワイヤ又は他の器具がそれから移動可能に延びることができる、介入ツール４４のカテーテルを通して注入される。造影剤は、いくつかの事例では、さらなるツールがそこから延びることなしに、カテーテルから注入される。造影剤は、例示的な実施形態によれば、ポンプを使用して注入され、ポンプは、造影剤注入が少なくとも１つの心鼓動の間持続することを保証するために、ゲートされた造影剤コントローラ６４によって制御される。
【００４５】
造影剤検出器２０は、画像１０２のストリームの各画像を受信し、画像１０２内の造影増強画像１０４、又はそれらの定義された部分を自動的に検出するように構成される。造影剤検出器２０は、造影剤を含むものとして識別されたそれらの画像１０４をグループ化し、造影増強画像１０４を画像抽出器２２に渡す。したがって、造影剤検出器２０は、造影剤を含んでいる画像フレーム１０４を識別し、それらを、造影剤パフを表す時間的クラスタにグループ化するように構成される。造影剤検出器２０は、画像フィルタと見なされ得、画像フィルタは、造影増強画像１０４がパスすることを可能にし、造影増強されているものとして識別されない画像１０２を除去する。
【００４６】
造影増強画像１０４を自動的に検出するための様々な可能性がある。概して、造影剤検出器２０は、造影増強画像１０４を識別するために画像処理技法を使用するように構成される。１つの可能性は、少なくとも１つのパラメータについて画像を監視することであり、少なくとも１つのパラメータは、画像中の造影剤の存在を示す（画像の平均輝度など。又は、最大輝度の定義された割合、例えば２０％未満である画像の表面）か、又は画像中の管の視認可能性を示す（画像の平均リッジネスなどであり、リッジネスは、管を増強する細長いフィルタに対する応答である）かのいずれかである。この要件を満たす画像が造影増強画像１０４であることを指示するために、少なくとも１つのパラメータの増加、例えば、所定のしきい値を越える増加が使用される。別の可能性は、画像シーケンスの各フレーム中の管セグメントを検出することを含む画像処理技法を使用することと、透視画像シーケンスの各フレーム中の検出された管セグメントに基づいて、透視画像シーケンスのためのスコアベクトルを決定することとである。スコアベクトルに基づいて、造影剤注入が、透視画像シーケンス中に存在すると決定される。この可能性に関するさらなる情報が、米国特許第２０１２２３０５５８号において見つけられる。他の可能性は、造影増強画像１０４を非造影増強画像から識別するようにニューラルネットワークをトレーニングすることによる深層学習を使用することを含む。
【００４７】
造影剤検出器２０は、グローバルベース及び／又はローカルベースで造影剤を自動的に検出するために構成される。グローバル手法は、各画像全体にわたって造影剤の存在を検出することを伴う。ローカル手法は、各画像の局所フィールド、例えば限定されたフィールド中の造影剤の存在を検出することを伴う。いくつかの実施形態では、コントローラ１５は、局所化データ１０６を造影剤検出器２０に与えるように構成されたローカライザ６２を備える。局所化データ１０６は、各画像のローカルフィールドを定義するために造影剤検出器２０によって使用される。ローカライザ６２は、画像１０２のストリームを受信し、関心ロケーションを決定するために各画像１０２を分析するように構成される。関心ロケーションに基づいて、位置データ１０６及び随意にサイズデータ１０６が、各画像中のローカルフィールドを定義する際に使用するために造影剤検出器２０に与えられる。ローカライザ６２は、一例では、例えば画像処理を通して、関心ロケーションを自動的に検出するように構成される。例えば、関心ロケーションは、少なくとも１つの画像特徴に基づいて検出される。例えば、画像特徴は、介入ツール４４、例えばその遠位端に関連する。一実施形態では、関心ロケーションは、ガイドワイヤ又はバルーン器具など、介入ツール４４をセグメント化することによって、自動的に識別される。ローカライザ６２は、関心ロケーションに対応する位置データ１０６を与えるように構成される。例示的な実施形態では、ローカライザ６２は、関心ロケーションの周りのエリアに対応するサイズ又はエリアデータ１０６をさらに与えるように構成される。関心ロケーションの周りのエリアは、関心ロケーションを中心とする、いくつかの実施形態ではあらかじめ設定されたサイズ及び形状を有する境界である。
【００４８】
造影剤検出器２０は、ローカルモード又はグローバルモードのいずれかで動作するように構成されるか、或いは、造影剤検出器２０は、ユーザ選択可能であるセッティングに応じてローカルモードとグローバルモードとの間で切り替えることが可能である。ローカルモードでは、造影剤検出器２０は、ローカライザ６２によって与えられた局所化データ１０６によって定義されたローカルフィールドに、自動検出を制限するように構成される。このようにして、造影剤検出器２０は、ローカルフィールド内の造影を提示するフレームを選択するように構成され、ローカルフィールドは、局所化データ１０６に従って定義された関心ロケーションと関心ロケーションの周りのエリアとに対応する。グローバルモードでは、造影剤検出器２０は、画像中のどこでも造影剤の存在を検出するように構成される。
【００４９】
画像抽出器２２は、造影剤検出器２０によって識別及びグループ化された造影増強画像１０４を受信するように構成される。画像抽出器２２は、少なくとも、心臓周期の長さ、例えば心拍数を示す、心臓信号１１６を受信するようにさらに構成される。実施形態では、心臓信号１１６は、心臓周期の少なくとも１つの位相を指定することが可能である。画像抽出器２２は、１つ又は整数個の心臓周期と適合するように、造影増強画像１０４の時間的長さを変更し、それにより、造影増強された心臓周期適合画像１０８のセットを出力するように構成される。例えば、画像抽出器２２によって、少なくとも１つのフレームが造影増強画像１０４に追加されるか又は除去される。様々な実施形態では、少なくとも１つのフレームが、造影増強画像１０４のシーケンスの少なくとも一端に追加されるか又はそこから除去される。他の実施形態では、少なくとも１つのフレームが、造影増強画像のシーケンス内で追加又は除去される。
【００５０】
別の例では、造影増強画像１０４の入来セットが２つ以上の心周期を含んでいる場合、画像抽出器２２は、あまり関連のないフレームを廃棄する。例えば、通常、造影増強画像１０４の入来セットの末端において、造影剤検出器によってより少ない造影剤を有すると決定されたフレームが廃棄される。代替的に、少なくとも１つのパラメータについての最大値が、造影剤検出器によって導出され、その少なくとも１つのパラメータ未満のしきい値であるフレームは排除されやすい。使用される特定のトリミング技法にかかわらず、画像抽出器２２は、造影増強画像１０４のセットの長さが整数個の心臓周期に等しくなるまで、フレームを廃棄するように構成される。このようにして、画像抽出器は、造影増強画像１０４を適合させるだけでなく、保たれる画像１０８よりも低い造影剤を有する、情報量の少ない画像をフィルタで除去する。
【００５１】
別の例では、造影増強画像１０４の入来セットが、１つに満たない心周期を含んでいる場合、造影増強画像１０４のセットは、隣接する（注入されない）フレームを含めることによって延長される。
【００５２】
実施形態では、表示生成器５０は、造影増強された心臓周期適合画像又は抽出された画像１０８のセットを受信し、抽出された画像１０８のビデオ再生ループ１２０を含む表示を生成するように構成される。すなわち、抽出された画像１０８は、シームレスループに形成され、その結果、抽出された画像１０８の終わりにおいて、生成されたビデオは、抽出された画像１０８のフレームレートに関する中断なしにループの始まりに戻る。表示生成器５０は、ビデオ再生ループ１２０を連続的に実行するように構成される。表示生成器５０は、データ受信機１４によって受信された画像１０２のストリームのライブビデオ１２２の表示を、ビデオ再生ループの横に、又は場合によってはビデオ再生ループとともに、生成するように構成される。ビデオ１２２は、それが介入プロシージャの最新のピクチャを表すので、ライブであると見なされる。概して、ライブビデオ１２２は、造影パフ注入の任意の一時的期間を除いて、造影増強されず、したがって、管を表示しない。それにもかかわらず、管のほぼ最新のピクチャが、ビデオ再生ループ１２０を通して見られることが可能である。表示生成器５０は、いくつかの実施形態では、静止画像を表示するようにさらに構成され、静止画像は、診断又は準備段階中など、前に、画像収集機械３０又は別の画像収集機械によって取得された管の３次元表現であり得る。静止画像は、ライブビデオ１２２及び随意にさらにビデオ再生ループ１２０の横に、又は場合によってはそれらとともに表示される。ライブビデオ１２２、例えばライブ透視ビデオと、ビデオ再生ループ１２０と、随意に静止画像とが一緒に、生成された表示１１０を作成する。
【００５３】
表示生成器５０は、生成された表示１１０を、臨床医への提示のために表示デバイス６０に与えるように構成される。
【００５４】
いくつかの実施形態では、ビデオ再生ループ１２０は、心臓位相に関して、心臓シンクロナイザ２４によってライブビデオ１２２に同期される。心臓シンクロナイザ２４は、抽出された画像１０８の少なくとも１つのフレームと、それに関連する心臓信号１１６とを受信し、画像１０２のストリームの少なくとも１つの直近のフレーム１１４と、それに関連する心臓信号１１６とを受信するように構成される。心臓シンクロナイザ２４は、心臓位相に関して、心臓信号１１６に基づいて、抽出された画像１０８と透視画像１０２のストリームとを整合するように構成される。心臓シンクロナイザ２４は、互いに心臓同期された、抽出された画像１０８のフレーム１１２と画像のストリーム１０２の直近のフレーム１１４とを出力するように構成される。代替的に、心臓シンクロナイザ２４は、心臓同期を調整するデータ１１２を出力する。表示生成器５０は、抽出された画像１０８とライブ画像１０２との心臓同期されたフレームの形式である、心臓シンクロナイザによって与えられた心臓同期データ１１２を使用し、互いに心臓同期されたライブビデオ１２２とビデオ再生ループ１２０とを含む表示１１０を生成するように構成される。このようにして、臨床医は、透視画像のライブビデオ１２２との同期表示を通して、ビデオ１２０の表示を脈管ロードマップとして使用することが可能である。言い換えれば、造影増強画像１２０は、ライブ画像１２２と同じ心位相において表示される。
【００５５】
画像抽出器２２及び心臓シンクロナイザ２４によって使用される心臓信号１１６は、心臓信号生成器２６によって与えられる。心臓信号生成器２６は、心臓周期と位相情報とを識別するＥＣＧセンサー７０から受信された信号に基づいて、又は心臓周期と位相情報とを決定するために画像１０２を分析することによって、心臓信号１１６を生成するように構成される。画像処理代替形態の下で、心臓信号生成器２６は、画像１０２の分析から周期信号を抽出するように構成され、それにより、ライブ画像１０２と抽出された画像１０８のシーケンスとの両方の時間的同期が可能になる。周期信号は、いくつかの実施形態では、所与の領域中の造影の変動又はセグメント化されたツール４４の周期的動きを通して、抽出される。
【００５６】
いくつかの実施形態では、心臓信号１１６は必要でない。例えば、心臓シンクロナイザ２４は、ライブ透視画像１０２／１０４を、抽出された画像１０８と相関させるように構成される。１つの可能性は、心臓同期を実施するために、ライブ画像１０２と注入された画像１０８との間のカテーテル形状マッチングを使用して、そのような相関を実施することである。
【００５７】
次に図３を参照し、引き続き図１及び図２を参照すると、フローチャートが、本開示による、図１のイメージングシステム１０によって実施され得るコンピュータ実施イメージング方法２００を示す。本開示に照らして理解され得るように、その方法内の動作の順序は、図３に示されている連続的な実行に限定されず、適用可能な場合、本開示に従って、１つ又は複数の変動する順序で実施される。様々な実施形態では、方法２００は、１つ又は複数の所定のイベントに基づいて実行するようにスケジュールされ得、及び／又はイメージングシステム１０の動作中、連続的に実行することができる。
【００５８】
コンピュータ実施方法２００は、画像１０２のストリームを受信するステップ２０２を有する。ステップ２０２は、データ受信機１４を通して実行される。画像１０２は、画像収集機械３０によって取得されており、概してＸ線画像１０２、詳細には透視画像１０２である。画像１０２のストリームは、通常、患者３６内の血管内に位置する介入ツール４４の画像を含む。画像１０２のストリームに基づくライブ表示中のあるポイントにおいて、ツール４４が狭窄に近づくときなど、管構造の視覚化を可能にするためにパフ造影注入が必要とされる。造影注入は、注入が少なくとも１つの心臓周期、持続することを保証するように制御される、ゲートされた造影注入器を通して随意に実施される。造影注入により、画像１０２のストリームの一部が、短い時間期間（例えば約０．５〜約１．５秒）の間、造影増強画像１０４になる。
【００５９】
コンピュータ実施方法２００は、造影増強画像１０４を自動的に識別するステップ２０４を有する。ステップ２０４は、概して、造影剤検出器を通して実行される。造影増強画像１０４は、本明細書で説明されるように、画像処理技法を使用して自動的に識別される。本明細書で説明されるように、代替実施形態では、検出のグローバルフィールド又はローカルフィールドが使用される。ステップ２０４は、造影増強画像１０４のグループの選択を生じる。
【００６０】
コンピュータ実施方法２００は、造影増強された心臓周期適合画像１０８を抽出するステップ２０６を有する。ステップ２０６は、画像抽出器２２を通して実行される。ステップ２０６は、１つの心臓周期又は複数の整数個の心周期と適合するように、ステップ２０４からの造影増強画像１０４のグループを時間的に延長又は短縮する。造影増強画像１０４のグループの時間スパンを短縮する場合、様々な実施形態によれば、保たれるフレームよりも低量の造影剤を有すると決定された、シーケンスの開始及び終わりからフレームが除去される。心臓周期適合のプロセスは、心臓周期の時間的長さに関する情報を含む心臓信号１１６を利用する。
【００６１】
コンピュータ実施方法２００は、抽出された画像１０８とライブ画像１０２との表示が心臓位相に関して整合されるように、心臓位相に関して、ステップ２０６からの抽出された画像１０８とライブ画像１０２とを心臓同期させるステップ２０８を有する。心臓同期ステップ２０８は、心臓同期された、抽出された画像及びライブ画像１１２を生成するために、心臓位相情報を含む心臓信号１１６を使用する。
【００６２】
コンピュータ実施方法２００は、互いに心臓同期された、抽出された画像１０８のビデオ再生ループ１２０と、画像１０２のストリームのライブビデオ１２２とを表示するステップ２１０を有する。ステップ２１０は、表示生成器を通して実行される。ビデオ再生ループ１２０及びライブビデオ１２２は、互いの横に、例えば、分割されたスクリーンの境界の両側に、又は隣接するスクリーン中に再生される。
【００６３】
本明細書で開示される方法及びシステムは、造影増強フレーム１０４を検出し、それらのフレーム１０４を抽出し、ライブ画像１０２、例えば透視画像の横に、シーケンス中にループ中で造影増強フレーム１０４を再生することを提案する。このようにして、臨床医は、一時的ライブパフの場合よりも深く、脈管構造詳細を分析することが可能である。さらに、ライブ透視ビデオ１２２と同期的に又はさもなければそれとともに再生される、パフの関連サイクルのループされたビデオ１２０は、介入プロシージャの次のステップのための最新のローカルロードマップとして役立つ。ループされた注入されたシーケンス１２０は、後で介入において有益であり得る、脈管構造の他の領域を示すことができる。本明細書で説明されるシステム及び方法は、概して、介入ツール４４の動きをガイドするためにライブイメージングを使用する経皮介入プロシージャに適用可能である。
【００６４】
本発明の別の例示的な実施形態では、適切な処理システム上で、前述の実施形態のうちの１つによる方法の方法のステップを実行するように適応されることによって特徴づけられる、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。
【００６５】
したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の一実施形態の一部でもあるコンピュータユニットに記憶される。このコンピューティングユニットは、上記で説明された方法のステップを実施するか又はステップの実施を誘起するように適応される。さらに、コンピューティングユニットは、上記で説明された装置の構成要素を動作させるように適応される。コンピューティングユニットは、自動的に動作し、及び／又はユーザの指令を実行するように適応され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされる。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を行うように装備される。
【００６６】
本発明のこの例示的な実施形態は、まったく始めから本発明を使用するコンピュータプログラムと、更新によって、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。
【００６７】
さらに、コンピュータプログラム要素は、上記で説明された方法の例示的な実施形態のプロシージャを果たすためのすべての必要なステップを提供することが可能である。
【００６８】
本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ＣＤ−ＲＯＭなど、コンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体はコンピュータプログラム要素を記憶し、コンピュータプログラム要素は前述のセクションによって説明された。
【００６９】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又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又はソリッドステート媒体など、好適な媒体上に記憶及び／又は配信されるが、インターネット或いは他のワイヤード又はワイヤレス電気通信システムを介してなど、他の形態でも配信される。
【００７０】
しかしながら、コンピュータプログラムはまた、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して提示され、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされ得る。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、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、コンピュータプログラム要素は、本発明の前に説明された実施形態のうちの１つによる方法を実施するように構成される。
【００７１】
本発明の実施形態は異なる主題に関して説明されたことに留意されなければならない。特に、いくつかの実施形態は方法タイプ請求項に関して説明されたが、他の実施形態はデバイスタイプ請求項に関して説明された。ただし、当業者は、上記及び以下の説明から、別段に通知されていない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関係する特徴間の任意の組合せも、本出願によって開示されたと見なされることがわかる。ただし、すべての特徴は、組み合わせられ、特徴の単純な加算を超える相乗効果を提供することができる。
【００７２】
少なくとも１つの例示的な実施形態が上記の詳細な説明において提示されたが、非常に多くの変形形態が存在することを理解されたい。また、１つ又は複数の例示的な実施形態が例にすぎず、何らかのやり方で本開示の範囲、適用可能性又は構成を限定することを意図するものではないことを理解されたい。そうではなく、上記の詳細な説明は、１つ又は複数の例示的な実施形態を実施するための好都合なロードマップを当業者に提供する。添付の特許請求の範囲及びその法的均等物に記載されるように、本開示の範囲から逸脱することなく、要素の機能及び構成において様々な変更が行われ得ることを理解されたい。
【００７３】
特許請求の範囲において、「備える／有する／含む」という単語は他の要素又はステップを除外せず、単数形は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載されているいくつかの項目の機能を果たす。いくつかの方策が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組合せが有利に使用され得ないことを示さない。特許請求の範囲中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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