(57)【要約】  本発明は、脈管樹３１における潜在的な病巣まで、超音波プローブを備える脈管内超音波カテーテルデバイスを案内するためのシステム及び方法に関する。システムにおいて、プローブの位置情報が、ユーザーに表示するために、及び／又は、位置情報の自動処理のために提供される。評価ユニットは、脈管樹の診断画像を受信するように、脈管樹における複数の位置に対する少なくとも１つの脈管パラメータの値を特定するように、及び、少なくとも１つの脈管パラメータの異常値に関連した少なくとも１つの位置を識別するように構成される。さらに、マッピングユニットは、脈管樹の可視化における少なくとも１つの位置の視覚的標示３２を提供するように、及び／又は、位置情報の自動処理における使用のために少なくとも１つの位置に関する情報を提供するように構成される。
2020534925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脈管樹における潜在的な病巣まで、超音波プローブを備える脈管内超音波カテーテルデバイスを案内するためのシステムであって、前記システムが、
位置情報の自動処理のため、前記超音波プローブの前記位置情報を提供する位置特定ユニットと、
前記脈管樹の診断画像を受信すること、前記診断画像に基づいて、前記脈管樹における複数の位置に対する少なくとも１つの脈管パラメータの値を特定すること、及び少なくとも１つの前記脈管パラメータの異常値に関連した前記脈管樹における少なくとも１つの位置を識別すること、を行う、評価ユニットと、
前記位置情報の前記自動処理における使用のために前記少なくとも１つの位置に関する情報を提供するマッピングユニットと、
前記脈管内超音波カテーテルデバイスを自動的に操縦する操縦ユニットと、
を備え、
前記位置情報の前記自動処理が、前記操縦ユニットによる前記位置情報に基づく前記脈管内超音波カテーテルデバイスの自動操縦を含み、
前記操縦ユニットが、前記脈管パラメータの前記異常値に関連した前記少なくとも１つの位置に関する情報に基づいて、自動引き戻しプロシージャにおいて前記脈管内超音波カテーテルデバイスを操縦し、
前記自動引き戻しプロシージャ中に、前記操縦ユニットが、前記超音波プローブの位置を前記少なくとも１つの位置と比較し、第１の速度で前記超音波プローブを動かし、比較の結果に基づいて、前記少なくとも１つの位置において、より低い第２の速度で前記超音波プローブを動かす、
システム。
【請求項２】
少なくとも１つの前記脈管パラメータが、前記脈管樹の脈管の内壁に作用する壁剪断応力、前記脈管樹の前記脈管の壁の壁厚、及び、脈管壁の石灰化を示すパラメータのうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記評価ユニットが、前記脈管パラメータの前記値が所定の低い方の閾値より小さい、又は所定の高い方の閾値より大きい場合、少なくとも１つの前記脈管パラメータの前記異常値を識別する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記位置特定ユニットが、追跡フレームに関して前記超音波プローブの前記位置情報を提供し、
前記評価ユニットが、前記診断画像のイメージングフレームにおける前記少なくとも１つの位置を識別し、
前記マッピングユニットが、前記脈管樹の可視化における前記少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供するように前記少なくとも１つの位置を前記追跡フレームへと変換する、及び／又は、前記位置情報の前記自動処理における使用のために前記少なくとも１つの位置に関する前記情報を提供する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記位置特定ユニットが、前記脈管樹のライブ画像を獲得し、前記ライブ画像が、前記脈管樹の可視化に対応する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記マッピングユニットが、前記ライブ画像における前記少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供する、
請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記評価ユニットが、セグメント分けされた脈管樹を取得するように前記診断画像において前記脈管樹をセグメント分けし、セグメント分けされた前記脈管樹に基づいて少なくとも１つの前記脈管パラメータの前記値を特定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記マッピングユニットが、注釈付けされセグメント分けされた脈管樹を取得するように前記少なくとも１つの位置の標示によりセグメント分けされた前記脈管樹に注釈付けし、注釈付けされセグメント分けされた前記脈管樹を前記ライブ画像に重ね合わせる、
請求項５及び請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記位置特定ユニットが、前記自動処理のため、位置情報を提供するように前記超音波プローブの前記位置を自動的に追跡する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記位置特定ユニットが、前記脈管樹の可視化においてユーザーに表示するための前記超音波プローブの位置情報を提供し、前記マッピングユニットが、前記脈管樹の前記可視化における前記少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記位置情報の前記自動処理が、前記超音波プローブの少なくとも１つの画像獲得パラメータの適応、及び／又は前記超音波プローブの前記位置と前記少なくとも１つの位置との間の距離に基づいて、前記超音波プローブにより獲得された画像を評価するための所定の画像評価プロシージャを選択することを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
脈管樹における潜在的な病巣まで、超音波プローブを備える脈管内超音波カテーテルデバイスを案内する方法であって、前記方法が、
位置情報の自動処理のため、前記超音波プローブの前記位置情報を提供するステップと、
前記脈管樹の診断画像を受信するステップと、
前記診断画像に基づいて、前記脈管樹における複数の位置に対する少なくとも１つの脈管パラメータの値を特定するステップと、
前記脈管パラメータの異常値に関連した前記脈管樹における少なくとも１つの位置を識別するステップと、
前記位置情報の前記自動処理における使用のために前記少なくとも１つの位置に関する情報を提供するステップと、
前記脈管内超音波カテーテルデバイスを自動的に操縦するステップであって、前記位置情報の前記自動処理が、前記位置情報に基づいた操縦ユニットによる前記脈管内超音波カテーテルデバイスの自動操縦を含む、自動的に操縦するステップと、
前記脈管パラメータの前記異常値に関連した前記少なくとも１つの位置に関する情報に基づいて、自動引き戻しプロシージャにおいて前記脈管内超音波カテーテルデバイスを操縦するステップと、
前記自動引き戻しプロシージャ中に、前記超音波プローブの位置を前記少なくとも１つの位置と比較するステップと、第１の速度で前記超音波プローブを動かすステップと、比較の結果に基づいて前記少なくとも１つの位置において、より低い第２の速度で前記超音波プローブを動かすステップと、
を有する、方法。
【請求項１３】
前記脈管樹の可視化においてユーザーに表示するため、前記超音波プローブの前記位置情報を提供するステップと、前記脈管樹の前記可視化における前記少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供するステップとを有する、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
コンピュータデバイスにおいて実行されたときに、前記コンピュータデバイスに請求項１２又は請求項１３に記載の方法を行わせるプログラムコードを含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、脈管内超音波（ＩＶＵＳ）カテーテルの案内に関する。より詳細には、本発明は、潜在的な病巣まで、超音波（ＵＳ）プローブを備えるＩＶＵＳカテーテルを案内するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＶＵＳは、カテーテルデバイスに装着された小型化ＵＳプローブを使用し、カテーテルデバイスは、脈管樹の血管の現場のＵＳ画像を獲得するために患者の脈管樹内に導入される。ＵＳ波は血管の壁に侵入するので、これらの壁の状態について洞察が得られ得る。臨床業務において、ＩＶＵＳは特に血管の壁内におけるプラークの蓄積によりもたらされる、脈管樹における、特に冠動脈における病巣を検査するために適用される。このようなプラークの蓄積は、心臓発作及び狭窄をもたらす病変を結果的にもたらす。ＩＶＵＳは、プラークの蓄積量及びプラーク組成、並びに、狭窄の程度を特定するために特に有用である。これは、病巣の重症度を査定することにおいて、及び、例えばステントの寸法決め及び配置といった治療計画において役立つ。
【０００３】
ＩＶＵＳ検査を補助するために、Ｘ線蛍光透視法が従来使用されている。したがって、ＩＶＵＳカテーテルデバイスが脈管樹を通してナビゲートされるときに、ＩＶＵＳカテーテルデバイスを示す脈管系のライブＸ線画像が獲得される。Ｘ線画像における血管の視認性を改善するために、造影剤が脈管樹にさらに注入される。結果として得られる画像を使用して、操作者が、ＩＶＵＳカテーテルデバイス及び含まれるＵＳプローブの位置を追跡し、位置情報に基づいてＩＶＵＳカテーテルを操縦し得る。
【０００４】
このプロシージャにおいて、ＵＳプローブが脈管樹の血管を通して動かされる間に、脈管樹の領域がＵＳプローブによりイメージングされる。この工程において、ＵＳカテーテルデバイスは手動で操縦され、特に、潜在的な病巣を含む脈管樹の位置又は、より小さな領域までナビゲートされる。このような潜在的な病巣は、Ｘ線蛍光透視画像に基づいて識別される。しかし、Ｘ線蛍光透視画像において潜在的な病巣を識別することが困難な場合があるので、潜在的な病巣がＩＶＵＳ検査において検査されないという特定のリスクが存在する。これは、アウトワードリモデリングを使用した脈管に対して特に当てはまる。これらの脈管は、プラーク負荷が高い可能性があるが、蛍光透視画像において脈管の視認可能な狭窄を示さない可能性がある。それにもかかわらず、大きなプラークボリュームに起因してこれらの脈管はプラーク破裂のリスクが高い可能性があり、したがって、急性心筋イベントをもたらす高いリスクがある。
【０００５】
さらに、例えばいわゆる引き戻しプロシージャにより、脈管樹の血管のより大きいセクションの画像を獲得することも可能である。このようなプロシージャにおいて、操作者は、ＵＳプローブを脈管樹における特定の位置までナビゲートする。この位置から始まり、次に、ＩＶＵＳカテーテルデバイスが引き戻され、ＩＶＵＳカテーテルデバイスのこの動き中にＵＳ画像が獲得される。引き戻しプロシージャ中に、ＩＶＵＳカテーテルデバイスは、手動で、又は自動的に操縦される。両方の場合において、ＩＶＵＳカテーテルデバイスは、通常、特定の（概ね）一定の速度で引き戻される。しかし、場合によっては、この速度は、詳細深さをこのような病巣の注意深い検査のために十分としながらも、引き戻し経路に沿って位置する病巣をイメージングするには速すぎである。
【０００６】
ＷＯ２０１１／１４５０９４Ａ２は、周期的な運動を経験している対象者の身体の一部に挿入されるツールとともに使用するための装置及び方法を説明している。周期的な運動のそれぞれの段階において、身体の一部の内側におけるツールの複数のネイティブ画像が獲得される。ネイティブ画像は、身体の一部の特徴に対して固定される。ネイティブ画像を固定することに応答して、身体の一部に対するツールの動きの程度を示す出力が生成される。
【０００７】
ＷＯ２００６／０７６４０９（Ａ２）は、１つの複合表示が脈管造影画像を含む患者の第１のビューと、可撓性長尺部材の遠位端に搭載されたイメージングプローブにより提供される情報からレンダリングされた脈管内画像を含む第２のビューとを同時に提供する、脈管画像を提供するためのシステム及び方法を説明している。イメージングプローブに近接した放射線不透過性マーカーにより提供される画像情報から導出された位置にあるカーソルが、イメージングプローブの位置を現在表示されている脈管内画像に相関させるように、脈管造影画像内に表示され、結果として、現在表示されている脈管内画像に対応した患者内における簡単に認識可能な位置の一意的な識別を提供する。結果として得られる複合表示は、脈管造影図から入手不能な脈管に関する情報を含む脈管内画像と、脈管内画像データであって、その脈管内画像データから脈管内画像がレンダリングされるその脈管内画像データの源の脈管内における現在位置とを同時に提供する。
【０００８】
米国特許第５４９２１３１号（Ａ）は、典型的には誤り検出アルゴリズムを使用してプログラムされたマイクロプロセッサに位置、配向、又は速度情報を送信するセンサーを含むサーボ式システム、及び運動制御システムによる身体の通路の内部における方向制御によりカテーテルが案内されることを説明している。運動制御システムは、規定された移動経路に沿ってカテーテルを案内するために、又は、概して対象物に対してその位置を連続的に調節するために必要な、位置、配向、又は速度の変化を表す信号を生成し、この信号は、変化を実現するために、方向操縦システム、フォワード駆動システム、又はその両方に送信される。その結果、治療行為が必要とされる、又は診断情報が要求される対象のサイトまでの、分岐した、及び入り組んだ通路を通した遠位カテーテルリップの自動化された事前にプログラムされた進行及び／又は配置が可能な閉ループサーボシステムが得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の観点から、潜在的な病巣が、より信頼可能に、及び詳細に位置特定され、検査され得るように、脈管系のＩＶＵＳ検査を改善することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様において、添付の請求項１において規定される超音波プローブを備える脈管内超音波カテーテルを案内するためのシステムが提供される。第２の態様において、添付の請求項１２において規定される超音波プローブを備える脈管内超音波カテーテルを案内するための方法が提供される。第３の態様において、添付の請求項１４において規定されるプログラムコードを備えるコンピュータプログラムが提供される。
【００１１】
一態様によると、本発明は、脈管樹における潜在的な病巣まで、ＵＳプローブを備えるＩＶＵＳカテーテルデバイスを案内するためのシステムを提供する。本システムは、脈管樹の可視化においてユーザーに表示するために、及び／又は、位置情報の自動処理のために、ＵＳプローブの位置情報を提供するように構成された位置特定ユニットを備える。さらに、本システムは、脈管樹の診断画像を受信するように、診断画像に基づいて脈管樹における複数の位置に対する少なくとも１つの脈管パラメータの値を特定するように、及び、少なくとも１つの脈管パラメータの異常値に関連した脈管樹における少なくとも１つの位置を識別するように構成された評価ユニットを備える。さらに、本システムは、脈管樹の可視化における少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供するように、及び／又は、位置情報の自動処理における使用のために少なくとも１つの位置に関する情報を提供するように構成されたマッピングユニットを備える。
【００１２】
提供されるシステムにおいて、少なくとも１つの脈管パラメータの異常値に関連した位置は、潜在的な病巣に対応する。有益には、これらの位置は診断画像の評価に基づいて識別される。これは、患者の脈管系における潜在的な病巣の、より信頼可能な識別を可能にする。次に、イメージングシステムの操作者が関連する位置を検査するためにＵＳ画像を獲得するために関連する位置までＵＳプローブをナビゲートし得るように、関連する位置が視覚的標示により脈管樹の可視化においてマーキングされる。加えて、又は代替的に、位置に関する情報が、位置情報の自動処理における使用のために提供される。この自動処理は、ＩＶＵＳカテーテルデバイスの自動操縦を特に含む。
【００１３】
診断画像は、脈管樹の三次元画像である。特に、診断画像は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像であり、評価ユニットにおけるＣＴ画像の評価が、コンピュータ断層撮影脈管造影（ＣＴＡ）評価に対応する。しかし、診断画像は、別のイメージングモダリティ、例えば例として磁気共鳴（ＭＲ）イメージングを使用して同様に獲得されてよい。さらに、本発明は、三次元診断画像に限定されない。むしろ、診断画像は、二次元画像であってもよい。
【００１４】
潜在的な病巣を表す少なくとも１つのパラメータの異常値が、少なくとも１つのパラメータの異常に高い又は低い値に特に対応する。したがって、評価ユニットは、パラメータの値が所定の低い方の閾値より小さい、又は、所定の高い方の閾値より大きい場合、少なくとも１つのパラメータの異常値を識別するように構成される。
【００１５】
少なくとも１つの脈管パラメータは、脈管樹の脈管の内壁に作用する壁剪断応力、脈管樹の脈管の壁の壁厚、及び、脈管壁の石灰化を示すパラメータのうちの少なくとも１つを含む。これらのパラメータの異常値が、特に多くの場合Ｘ線蛍光透視画像において検出されることができない病巣といった、潜在的な病巣を示すことが見出された。したがって、これらのパラメータは、ＩＶＵＳを使用してさらに検査される脈管樹における潜在的な病巣を識別することに特に適している。壁剪断応力は、この実施形態において特に三次元画像である脈管樹の診断画像を使用して特定された脈管樹の形状に基づいて実施される脈管樹を通る血流のシミュレーションに基づいて特定される。壁厚は診断画像に示されるように脈管形状から直接導出され、さらに、特にＣＴ画像が使用される場合、脈管壁の石灰化が診断画像において視認可能である。
【００１６】
本発明の一実施形態において、位置特定ユニットは、追跡フレームに関してＵＳプローブの位置情報を提供するように構成され、評価ユニットは、診断画像のイメージングフレームにおける少なくとも１つの位置を識別するように構成される。したがって、マッピングユニットは、脈管樹の可視化における少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供するように、及び／又は、位置情報の自動処理における使用のために少なくとも１つの位置に関する情報を提供するように、少なくとも１つの位置を追跡フレームへと変換するように構成される。この文脈において、「フレーム」という用語は、空間における特定の位置及び配向をもつ基準のフレームを特に表す。各フレームにおいて、特定の位置は、それぞれのフレームに関連した座標又は他のパラメータにより特に示される。
【００１７】
本発明のさらなる一実施形態において、位置特定ユニットは、脈管樹のライブ画像を獲得するように構成され、ライブ画像は、脈管樹の可視化に対応する。この実施形態において、前述の追跡フレームは、ライブ画像に関連したイメージングフレームに対応する。関連する実施形態において、マッピングユニットは、ライブ画像における少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供するように構成される。ライブ画像は、特にＸ線蛍光透視画像であってよい。しかし、ライブ画像は、別のイメージングモダリティを使用して同様に獲得されてよい。
【００１８】
さらに、本発明の一実施形態は、評価ユニットが、セグメント分けされた脈管樹を取得するように診断画像において脈管樹をセグメント分けするように、及び、セグメント分けされた脈管樹に基づいて少なくとも１つの脈管パラメータの値を特定するように構成されることを有する。セグメント分けされた脈管樹は、特に脈管樹の形状を示し、脈管樹の形状に基づいて、少なくとも１つの脈管パラメータの値が推定される。上述のように参照される脈管パラメータの場合、セグメント分けされた脈管樹に含まれる脈管の壁厚は、セグメント分けされた脈管樹により表された脈管系の形状に基づいて特に特定され、及び／又は、脈管樹における血流は、脈管壁に作用する壁剪断応力を特定するために、この形状に基づいてシミュレーションされる。この評価を行うために、三次元診断画像が特に使用される。
【００１９】
位置ユニットが脈管樹のライブ画像を獲得するとき、マッピングユニットは、少なくとも１つの位置を強調表示する１つ又は複数のマーカーを画像に重ね合わせることにより、これらの画像における少なくとも１つの脈管パラメータの異常値に関連した少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供するように構成される。さらなる一実施形態において、マッピングユニットは、少なくとも１つの位置の標示により、セグメント分けされた脈管樹に注釈付けして、注釈付けされセグメント分けされた脈管樹を取得し、注釈付けされセグメント分けされた脈管樹をライブ画像に重ね合わせるように構成される。このような重ね合わせにより、異常パラメータ値に関連した位置を強調表示することが可能なだけでなくさらに、ライブ画像における脈管樹の視認性が、セグメント分けされた脈管樹の重ね合わされた注釈付けされたバージョンにより改善され得る。
【００２０】
本発明の一実施形態において、位置特定ユニットは、自動処理のため、位置情報を提供するようにＵＳプローブの位置を自動的に追跡するように構成される。ＵＳプローブの自動追跡は、ライブ画像に基づいて同様に行われる。同様に、例えば例として、電磁（ＥＭ）追跡、インピーダンス追跡、光学的形状検出、及び衛星ベース追跡といった、非画像ベース追跡技術が適用される。さらに、引き戻しプロシージャの場合、ＵＳプローブは、引き戻しプロシージャ中にＵＳプローブによりカバーされた距離に基づいて、引き戻し経路に沿って自動的に追跡され、距離が引き戻しプロシージャ中にＵＳプローブの速度に基づいて計算される。さらに、ＵＳプローブは、ＵＳプローブにより獲得されたＵＳ画像に基づいて、及び診断画像に基づいて、脈管樹を通るＵＳプローブの経路に沿って追跡される。ＵＳ画像において、特定の標識特徴、例えばプラークボリュームが識別され、ＵＳプローブが標識特徴を含む画像を獲得するとき、脈管樹におけるＵＳプローブの位置を特定するために、同じ特徴が診断画像において識別される。
【００２１】
本発明の一実施形態において、システムは、脈管内超音波カテーテルデバイスを自動的に操縦するように構成された操縦ユニットをさらに備え、位置情報の自動処理は、操縦ユニットによる位置情報に基づく脈管内超音波カテーテルデバイスの自動操縦を含む。この実施形態において、少なくとも１つの位置に関する情報が、カテーテルデバイスの自動操縦において使用され得る。１つの関連する実施形態において、操縦ユニットは、少なくとも１つの位置までＵＳプローブを自動的に操縦する。さらなる関連する実施形態において、操縦ユニットは、特に、脈管パラメータの異常値に関連した少なくとも１つの位置に関する情報に基づいて自動引き戻しプロシージャにおいてＩＶＵＳカテーテルデバイスを操縦するように構成される。特に、操縦ユニットは、自動引き戻しプロシージャ中のＵＳプローブの位置を少なくとも１つの位置と比較するように、及び、比較の結果に基づいて、自動引き戻しプロシージャ中にＵＳプローブの速度を制御するように構成される。
【００２２】
一実施態様において、操縦ユニットは、その位置と少なくとも１つの位置との間の距離が既定の距離より大きい場合、第１の速度でＵＳプローブを動かすように、及び、その位置と少なくとも１つの位置との間の距離が既定の距離未満である場合、第２の速度でＵＳプローブを動かすように構成され、第２の速度が第１の速度より小さい。したがって、ＵＳプローブは、より大きい詳細深さにより少なくとも１つの位置をイメージングすることを可能にする、より低い速度で少なくとも１つの位置を通る。特に、フレームレートが引き戻しプロシージャ中に固定値に維持される場合、これは、引き戻し方向に沿って、より高い空間分解能により少なくとも１つの位置をイメージングすることを可能にする。
【００２３】
さらなる一実施形態において、位置情報の自動処理は、ＵＳプローブの少なくとも１つの画像獲得パラメータの適応、及び／又は、ＵＳプローブの位置と少なくとも１つの位置との間の距離に基づいて超音波プローブにより獲得された画像を評価するための所定の画像評価プロシージャを選択することを有する。
【００２４】
ＵＳプローブの特定された位置と少なくとも１つの位置との間の距離が所定の閾値より小さいとき、少なくとも１つの画像獲得パラメータが適応される。これは、脈管樹の他の領域をイメージングするために使用される画像獲得パラメータと異なる修正された画像獲得パラメータを使用して、少なくとも１つの位置の超音波画像を獲得することを可能にする。これにより、画像獲得パラメータは、少なくとも１つの位置において潜在的な病巣をイメージングするために最適化される。関連する画像獲得パラメータの例として、イメージングのために使用されるＵＳ周波数、及び／又は、画像を獲得するためにＵＳプローブにより使用されるフレームレートが挙げられる。さらなる一例において、ＵＳプローブは、イメージングモードにおいて、及び、血流を測定及び可視化するための流量計モードにおいて動作可能であり、ＵＳプローブは、少なくとも１つの位置において流量計モードに切り替えるように制御される。所定の画像評価プロシージャは、ＵＳプローブの位置と少なくとも１つの位置との間の距離が所定の閾値より小さいときに獲得された画像を評価するために選択される。これにより、この位置における潜在的な病巣の画像を評価するための特別な画像評価プロシージャを適用することが可能である。
【００２５】
さらなる態様によると、本発明は、脈管樹における潜在的な病巣まで、ＵＳプローブを備えるＩＶＵＳカテーテルデバイスを案内する方法を提供する。本方法は、以下のステップ、すなわち、（ｉ）脈管樹の可視化においてユーザーに表示するための、及び／又は、位置情報の自動処理のため、ＵＳプローブの位置情報を提供することと、（ｉｉ）脈管樹の診断画像を受信することと、（ｉｉｉ）診断画像に基づいて脈管樹における複数の位置に対する少なくとも１つの脈管パラメータの値を特定することと、（ｉｖ）脈管パラメータの異常値に関連した脈管樹における少なくとも１つの位置を識別することと、（ｖ）脈管樹の可視化における少なくとも１つの位置の視覚的標示を提供すること、及び／又は、少なくとも位置情報の自動処理における使用のために位置に関する情報を提供することとを有する。
【００２６】
さらなる態様によると、本発明は、コンピュータプログラムがコンピュータデバイスにおいて実行されたときにコンピュータデバイスに方法を実施させるためのプログラムコードを含むコンピュータプログラムを提供する。
【００２７】
請求項１に記載のシステム、請求項１４に記載の方法、及び、請求項１５に記載のコンピュータプログラムが、特に、従属請求項において規定されているような、同様の、及び／又は同一の好ましい実施形態を含むことが理解されなければならない。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態が、従属請求項又は上述の実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組合せであってもよいことが理解されなければならない。
【００２９】
本発明のこれらの態様及び他の態様が、以下で説明される実施形態から明らかとなり、以下で説明される実施形態を参照しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態による、ＩＶＵＳイメージングシステムのコンポーネントを概略的に、及び例示的に示す図である。
【図２】脈管パラメータの異常値に関連した位置を強調表示する脈管樹の注釈付けされセグメント分けされたバージョンにより重ね合わされた脈管樹のライブ画像を概略的に、及び例示的に示す図である。
【図３】さらなる注釈付けされたバージョンにおける注釈付けされセグメント分けされた脈管樹を概略的に、及び例示的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、一実施形態によるＩＶＵＳイメージングシステムのコンポーネントを概略的に、及び例示的に示す。ＩＶＵＳイメージングシステムは、ＵＳデータを獲得するためのＵＳプローブ３を備える脈管内カテーテルデバイス２を備える。カテーテルデバイス２は、ＵＳユニット４に電子的に結合されており、ＵＳユニット４はＵＳデータを受信し、ＵＳデータに基づいてＵＳ画像を生成する。ＵＳ画像は、ディスプレイデバイス５においてイメージングシステムの操作者に対して表示され得、ディスプレイデバイス５はＵＳユニット４に電子的に結合され、例えばモニターデバイスとして構成される。
【００３２】
脈管内カテーテルデバイス２は、患者１の脈管系への経皮的導入のための遠位端を含む長尺本体を含む。カテーテルデバイス２が患者の脈管系に導入されるとき、カテーテルデバイス２は、カテーテルデバイス２の近位端セクションを動かすことにより患者の身体１の外部から操縦される。これは、イメージングシステムの操作者により手動で、及び／又は、カテーテルデバイス２の近位端セクションに機械的に結合される操縦ユニット６により自動的に実行される。操縦ユニット６は、カテーテルデバイス２の自動的なモーター駆動式の引き戻しを実施するために特に使用される。このプロシージャにおいて、カテーテルデバイス２は、患者の脈管系を通して特定の位置まで手動でナビゲートされる。したがって、カテーテルデバイス２は、操縦ユニット６により脈管を通して後方に自動的に引かれ、カテーテルデバイス２の後方への移動中、ＵＳ画像が獲得される。
【００３３】
ＵＳプローブ３は、脈管内カテーテルデバイス２の遠位端セクションに配置されている。ＵＳプローブ３は、１つの小型トランスデューサー要素、又は、いくつかの小型トランスデューサー要素の配置体を含む。ＵＳプローブ３はＵＳ信号を出射するように、及び、当業者に知られている手法により、出射されたＵＳ信号のエコーを検出するように構成されており、検出されたエコー信号はＵＳ画像の生成のためにＵＳユニット４に送信される。トランスデューサー要素は、例えば米国特許第６，６４１，５４０号に開示されている、ポリマー圧電材料を使用して微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）基材上に組み上げられた圧電微細加工ＵＳトランスデューサー（ＰＭＵＴ）として構成される。代替的な実施形態において、トランスデューサー要素は、圧電性ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）トランスデューサーとして、容量性微細加工超音波トランスデューサー（ＣＭＵＴ（ｓ））として、又は、超音波送信器及び受信器配置体を製造するための別の適切な技術に従って構成される。
【００３４】
さらに、イメージングシステムは、カテーテルデバイス２の動作中に、すなわち患者１の脈管系内において、カテーテルデバイス２、及び特にカテーテルデバイス２に含まれたＵＳプローブ３の手動及び／又は自動追跡を提供する追跡ユニット７を備える。追跡ユニット７は、特に患者１の検査中に患者の身体１に対する規定された位置及び配向をとる基準フレームに対応した特定の固定の追跡フレームに関してＵＳプローブ３の位置を追跡することを可能にする。特に、カテーテルデバイス２の手動追跡を可能にするために、追跡ユニット７は、カテーテルデバイス２、及び／又はカテーテルデバイス２の位置の標示を含む患者１の脈管系の可視化を提供する。可視化が操作者により視認され得るように、及び、カテーテルデバイス２を操縦するときに使用され得るように可視化がディスプレイユニット５に出力される。
【００３５】
一実施形態において、ＵＳプローブ３は、画像ベース追跡技術を使用して追跡される。この実施形態において、追跡ユニット７は、ＵＳトランスデューサー３が動作させられる脈管系のエリアを含む患者の身体１の内部の二次元又は三次元ライブ追跡画像を獲得するように構成される。この目的において、追跡ユニット７は、患者の脈管系、及び患者の脈管系内において動くカテーテルデバイス２を示す画像を獲得することを可能にする適切なイメージングモダリティを適用する。この実施形態において、獲得されたライブ画像はディスプレイユニット５に出力される脈管系の前述の可視化として直接使用され得る。さらに、ライブ画像は、追跡フレームを規定するイメージング平面（二次元画像の場合）又はボリューム（三次元画像の場合）を含み、患者の身体１に対する追跡フレームの位置及び配向はイメージング形状により結果的にもたらされる。
【００３６】
画像ベース追跡の１つの特定の実施態様において、ライブ画像は、（二次元）Ｘ線蛍光透視画像であり、これらの画像を獲得するために、追跡ユニット７はＸ線蛍光透視デバイスを備える。さらに、患者の脈管系の視認性を改善するために、適切な造影剤が、患者の血管に注入される。これは、従来の脈管造影において適用されるプロシージャに対応する。したがって、言い換えると、追跡ユニット７は従来のＸ線（蛍光透視）脈管造影画像を獲得する。
【００３７】
上述のように、画像ベース追跡技術が適用される場合、獲得されたライブ画像は、患者の脈管系、及び患者の脈管系内に配置されたカテーテルデバイスを可視化するために、ディスプレイユニット５においてイメージングシステムの操作者に対して表示される。画像を見ることにより、操作者はライブ画像においてカテーテルデバイス２及びＵＳプローブ３を直接識別し得、結果として、画像にさらに示される脈管系に対してカテーテルデバイス２及びＵＳプローブ３を追跡し得る。
【００３８】
ＵＳプローブ３の追跡を改善するためにＵＳプローブ３は、追跡デバイスを使用して獲得された画像における視認性の改善されたマーカーを含む。さらに、追跡ユニット７を使用して獲得された画像は、ＵＳプローブ３の位置を特定するために、及び、この位置を本明細書において以下で説明されるさらなる自動処理に利用可能にするために、自動的に評価される。
【００３９】
画像ベース追跡に加えて、又は、代えて、追跡ユニット７は、非画像ベース追跡技術により追跡フレームに関してＵＳプローブ３を追跡する。この実施形態において使用される対応する技術の例として、ＥＭ追跡、インピーダンス追跡、光学的形状検出、及び衛星ベース追跡が挙げられる。非画像ベース追跡技術を使用して、追跡ユニット７は、特定の固定の追跡フレームにおけるＵＳプローブ３の位置を特定し得る。特定された位置は、したがって、そのさらなる自動処理に既に利用可能となっている。
【００４０】
ライブ追跡画像が獲得されない場合患者の脈管系に対するＵＳプローブ３の位置を可視化するために、特定された位置が、患者の脈管系のモデルにおいて示され、モデルは、この場合、モデル、及びＵＳプローブ３の位置を示すマーカーを含む前述の可視化を生成するために、追跡フレーム内に位置する。モデルは、例えばイメージングシステムを使用して行われる検査の前に決定される患者の脈管系の画像に基づいて特に生成される。特に、モデルは、本明細書において以下でさらに詳細に説明されるようにＣＴ脈管造影画像に基づいて生成される。
【００４１】
脈管樹のモデルベースの可視化に代えて、非画像ベース追跡により特定されたＵＳプローブ３の位置が、ライブ蛍光透視画像又は、追跡ユニット７により獲得された他のライブ画像内にマーキングされる。
【００４２】
さらに、自動的なモーター駆動式の引き戻しプロシージャの場合、ＵＳプローブ３は、通常知られた引き戻し経路に沿って自動的に追跡される。この実施態様において、経路におけるＵＳプローブ３の位置は、さらに知られているものである特定の開始位置において引き戻しプロシージャを開始したとき、ＵＳプローブ３によりカバーされた距離に基づいてパラメータ的に規定される。距離は、引き戻しプロシージャ中にＵＳプローブ３の速度に基づいて計算される。追跡フレームは、この実施態様において引き戻し経路に対応する。
【００４３】
前述のコンポーネントに加えて、イメージングシステムは、カテーテルデバイス２及びカテーテルデバイス２内に含まれるＵＳプローブ３を備える患者１の脈管系の三次元画像を獲得するように構成されたＣＴデバイス８を備えるか、又は、ＣＴデバイス８と連携する。画像における脈管樹の識別を簡単にするために、画像が獲得されるとき、脈管系の関連する領域に造影剤が注入される。画像が特定の基準イメージングフレームに対して獲得される。このイメージングフレームは、上述の追跡フレームに関して知られた相対位置及び配向をとる。したがって、互いに対応したイメージングフレーム内の、及び、追跡フレーム内の位置を識別することが可能であり、イメージングフレームから追跡フレームへと物体を移すことが可能である。
【００４４】
ＣＴ画像の受信時に、患者の脈管系の血管に対する１つ又は複数の脈管パラメータの値を特定するために、評価ユニット９において画像が自動的に評価される。このような評価は、ＣＴ脈管造影（ＣＴＡ）としても知られ、したがって、関連する画像は、本明細書においてＣＴＡ画像とも呼ばれる。特定された値に基づいて、評価ユニット９は、特に、本明細書において以下でより詳細に説明されるように、患者の脈管樹における潜在的な病巣を識別する。これらの病巣は、上述のように追跡ユニット７により生成された患者の脈管系の可視化に示される。加えて、又は代替的に、カテーテルは、例えばモーター駆動式の引き戻しプロシージャ中に、脈管系における潜在的な病巣の位置に基づいて、自動的に操縦される。操縦は、特に、潜在的な病巣の位置が、ＵＳプローブ３及びＵＳユニット４により獲得されたＵＳ画像において特に注意深く精査され得るように実施される。
【００４５】
さらに、ＵＳプローブ３を追跡するための前述の追跡技術に加えて、又は前述の追跡技術の代替例として、ＵＳプローブ３により獲得されたＵＳ画像に基づいて、及び、脈管樹のＣＴ画像に基づいて、脈管樹を通るＵＳプローブ３の経路に沿って、ＵＳプローブ３が追跡されてよい。ＵＳ画像において特定の標識特徴が識別され、ＵＳプローブ３が標識特徴を含む画像を獲得するとき、脈管樹におけるＵＳプローブ３の位置を特定するために、同じ特徴がＣＴ画像において識別される。このような標識特徴の例として、例えば標識特徴が脈管樹における位置の一意的な識別を可能にするように構成された、プラークボリューム又は狭窄が挙げられる。本明細書において以下でさらに説明されるように、ＵＳプローブ３のこの追跡は、ＵＳプローブ３の１つ又は複数の画像獲得パラメータがＵＳプローブ３の位置に基づいて適応される場合に特に有用である。特に、この実施形態では、ＵＳプローブ３の追加的な追跡は省略される。
【００４６】
評価ユニット９におけるＣＴＡ画像の評価に戻ると、評価ユニット９において行われる最初のステップは、患者の脈管系のモデルを生成するための、ＣＴＡ画像に示される脈管系のセグメント分けを含む。この工程において、評価ユニット９は、患者の脈管系の表現又は、言い換えるとモデルを特定する。セグメント分けは、当業者に知られている任意の適切なセグメント分けアプローチに従って実施される。関連するアプローチは、ＣＴＡ画像における管状様構造物を識別する、及び、これらの構造物に基づいて脈管樹をセグメント分けするベッセルネスフィルタ処理を含む。さらなる関連するアプローチは、関連する構造物内の位置、例えば、血管の内部又は壁が手動で、及び自動的に識別され、次に、構造物のさらなるボクセルが既定の均一性基準に基づいて特定される領域拡張を使用する。患者の脈管樹をセグメント分けするために使用される例示的なセグメント分け方法が、Ｕ．Ｊａｎｄｔら、「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ３Ｄ  ｃｏｒｏｎａｒｙ  ａｒｔｅｒｙ  ｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  Ｘ−ｒａｙ  ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ」、Ｍｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌ．２００９年１２月、１３（６）：８４６−５８、ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｍｅｄｉａ．２００９．０７．０１０において説明されている。
【００４７】
ＣＴＡ画像における患者の脈管系のセグメント分け時にセグメント分けされた脈管樹は、基礎となるモデルとしてセグメント分けされた脈管樹を使用してカテーテルデバイス２を追跡するための前述のモデルベースの可視化を生成するために、任意選択的に追跡フレームへと変換される。
【００４８】
さらに、評価ユニット９は、潜在的な病巣を識別することを可能にする１つ又は複数のパラメータに対する値を特定する。１つの関連する例示的なパラメータが、冠動脈系の血管の壁厚である。特に、より大きい壁厚はプラークを表す。より小さい壁厚をもつ血管は、破裂の危険性の高まりを抑制する。したがって、評価ユニット９は、セグメント分けされた脈管樹に含まれる血管のうちの少なくともいくつかに対する壁厚を推定する。そのようにするにあたり、例えば規則的な既定の距離をおいた一定間隔の脈管に対して、壁厚の推定値が推定される。推定値は、次に、異常壁厚値をもつ位置すなわち、推定値が高い方の閾値より大きい、又は、低い方の閾値より小さい位置を識別するために、既定の高い方の、及び／又は低い方の閾値と比較される。これらの位置は、潜在的な病巣を含む脈管樹における位置に対応する。すなわち、本位置は、（壁厚が低い方の閾値より小さい場合の）破裂又は（壁厚が高い方の閾値より大きい場合の）プラーク堆積に関してより高いリスクを伴う。
【００４９】
さらに、評価ユニット９は、石灰化脈管壁を含む位置を検出するように構成され、脈管壁の石灰化を示すパラメータを特定する。石灰化位置は、概してさらに、より高い破裂のリスクを抱えるので、さらに検査されなければならない。ＣＴ画像において、石灰化領域は、関連するＣＴ番号又はハウンズフィールド単位（ＨＵ）値に基づいて識別され得る。脈管壁の石灰化部位を特定するために、評価ユニット９が、したがって、石灰化部位を含有する脈管壁のエリアにおける領域を特定するために、ＣＴ画像においてＨＵ値を評価する。この評価に基づいて、評価ユニット９は、脈管壁の石灰化を示すパラメータを特定する。これは、石灰化部位が検出されたか否かを示す二進値パラメータである。石灰化部位が検出されたケースはパラメータの異常値に対応する。さらなる変形例において、パラメータは、石灰化量を示し、評価ユニット９は、このパラメータを所定の閾値とさらに比較して、パラメータが閾値より大きい場合、パラメータの異常値を検出する。
【００５０】
評価ユニット９において推定されるさらなる例示的な脈管パラメータは、追加的に、又は代替的に壁剪断応力である。このパラメータは、血流により結果的にもたらされる接線力が血管の内面に、すなわち内皮に作用するときに生成される単位面積当たりの力を定量化する。研究が、壁剪断応力が病巣の成長及び動脈の再モデル化に対する指標として機能し得ることを示している。したがって、異常な（例えば異常に高い又は低い）壁剪断応力を伴う領域が、粥状硬化の易罹患性、プラークの成長及び不安定さ、及び血栓症について、より高いリスクを抱えていることがわかっている。壁剪断応力の異常に低い値は、特に、例えばプラークの成長に起因した血管腔の急速な縮小という傾向を示す位置を示す。壁剪断応力の異常に高い値は、動脈の再モデル化及びプラーク破裂についてより高いリスクを抱えている位置を示す。
【００５１】
評価ユニット９は、セグメント分けされた脈管樹に含まれる血管のうちの少なくともいくつかに対する壁剪断応力（当技術分野において内皮剪断応力とも呼ばれる）を推定する。この目的において、評価ユニット９は、セグメント分けされた脈管樹から導出されたこれらの血管の形状に基づいて、関連する血管における血流の流体力学シミュレーションを実施する。流体力学シミュレーションを実施するために、特定の既定の仮定が、血流速度及び血流の他の関連するパラメータに関連して使用される。これらの推定に基づいて、血流は、当業者に知られている手法そのものにより有限要素法を使用して関連する血管の個々の要素に対して解かれるナビエ・ストークス方程式を使用してモデル化される。シミュレーションによる血流に基づいて、評価ユニット９は、次に、例えば既定の規則的な距離をおいた、関連する血管における位置に対する壁剪断応力の値を推定する。
【００５２】
評価ユニット９により適用される関連する例示的なプロシージャが、Ｈ．Ｈｅｔｔｅｒｉｃｈら、「Ｃｏｒｏｎａｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ  ｂａｓｅｄ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ  ｓｈｅａｒ  ｓｔｒｅｓｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｔｉｃ  ｐｌａｑｕｅ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｉｎ−ｖｉｖｏ」、ＰＬｏＳ  ＯＮＥ  １０（１）：ｅ０１１５４０８．ｄｏｉ：１０．１３７１／ｊｏｕｒｎａｌ．ｐｏｎｅ．０１１５４０８に開示されている。しかし、当業者に知られている壁剪断応力を計算するための任意の他の適切なアルゴリズムを適用することが同様に可能である。
【００５３】
上述の壁剪断応力の値を推定した後、評価ユニット９は、潜在的な病巣の位置に対応した異常な壁剪断応力値を使用して位置を識別するために、これらの値を既定の高い方の、及び／又は低い方の閾値と比較する。特に、評価ユニットは、壁剪断応力が低い方の閾値より小さい、又は、高い方の閾値より大きい位置（すなわち異常に高い壁剪断応力をもつ位置）を識別する。適切に選択された閾値を使用して、この手法により識別された位置は、前述のリスク因子が適用される異常に低い又は高い壁剪断応力をもつ位置に対応する。
【００５４】
ＣＴＡ評価の前述の結果に基づいて、すなわち、特に、壁剪断応力及び／又は壁厚の異常パラメータ値に関連した識別された位置に基づいて、マッピングユニット１０は、カテーテルデバイス２を追跡するための可視化を修正する。特に、マッピングユニット１０は、識別された位置が可視化において強調表示されるように、可視化を修正する。
【００５５】
この目的において、マッピングユニット１０は、追跡フレーム内の対応する位置を識別するために、異常パラメータ値に関連したセグメント分けされた脈管系の位置をイメージングフレームから追跡フレームへと変換する。次に、マッピングユニット１０は、例えば、既定の色を使用してこれらの位置をカラーリングすることにより、及び／又は、可視化においてこれらの位置を指し示す矢印を重ね合わせることにより、追跡フレームに関連して生成された脈管系の可視化においてこれらの位置を視覚的に強調表示する。これは、異常パラメータ値をもつ位置が前述の可視化を形成するＸ線蛍光透視画像において、又は、脈管系のモデルベースの可視化において強調表示されることを意味する。
【００５６】
この実施形態の変形例において、マッピングユニット１０は、ライブ追跡画像にセグメント分けされた脈管樹を重ね合わせ、及び、結果として得られる可視化において、異常パラメータ値に関連した位置を強調表示する。この変形例において、マッピングユニット１０は、マーキング、例えば特定のカラーリング又は上述の矢印を使用して異常パラメータに関連した位置を提供することにより、セグメント分けされた脈管樹に注釈付けする。次に、マッピングユニット１０は、注釈付けされセグメント分けされた脈管樹を追跡フレームへと変換し、注釈付けされセグメント分けされた脈管樹の変換されたバージョンをライブ追跡画像に重ね合わせて、ディスプレイユニット５により出力された可視化を生成する。対応する可視化は、セグメント分けされた脈管樹２２により重ね合わせをされた脈管樹のライブ画像２１を示す図２に概略的に、及び例示的に示される。脈管パラメータの異常値に関連した脈管樹における位置は、矢印２３ａ、２３ｂによりマーキングされる。
【００５７】
モデルベースの可視化が上述のように使用される場合、マッピングユニット９は、イメージングフレーム内の評価されセグメント分けされた脈管樹における異常パラメータ値に関連した位置を同様にマーキングし、マーキングを含むセグメント分けされた脈管樹を追跡フレームへと変換する。関連する位置は、特定のカラーリング及び／又は矢印を使用して再度マーキングされる。（変換された）マーキングに基づいて、マッピングユニット１０は、次に、関連する位置に対して強調表示を生成する。
【００５８】
パラメータの異常値もつ位置を強調表示するとき、マッピングユニット１０は、（差別化が行われる場合−これは特に壁剪断応力及び壁厚に関連する場合に当てはまる）パラメータの値が低い方の閾値より小さい位置とパラメータの値が高い方の閾値より大きい位置との間を区別し得る。これは、パラメータの値が高い方の閾値より大きい位置を強調表示するために使用される色とは別の色を使用して、パラメータの値が低い方の閾値より小さい位置を強調表示することにより達成される。
【００５９】
さらに、２つ以上の脈管パラメータの異常値が評価ユニット９において特定された場合、マッピングユニット１０は、これらのパラメータのすべての異常値に関連した位置を強調表示してよいが、他のパラメータの異常値に関連した位置とは別の手法によりパラメータの各々の異常値に関連した位置を強調表示してもよい。例えば、これは、他のパラメータの異常値に関連した位置を強調表示するために使用される色とは異なる色を使用して、あるパラメータの異常値に関連した位置を強調表示することにより達成される。
【００６０】
さらなる一実施形態において、マッピングユニット１０は、脈管樹の可視化における異常パラメータ値に関連した位置を強調表示するだけではない。むしろ、特定されたパラメータ値は、ＣＴＡ評価において検査された血管のすべての位置に対して示される。これは、特に、例えば壁剪断応力及び壁厚といった２つより多い値を含むパラメータに関連して行われる。二進値パラメータ、例えば検出された石灰化部位を示すパラメータの場合、これが必須とは限らない。
【００６１】
すべての検査された位置に対して特定されたパラメータ値を示すために、評価ユニット９は、既定の量子化レベルに従って、特定されたパラメータ値を量子化し、例えば、各量子化レベルに対して１色を使用して、セグメント分けされた脈管樹をカラーリングすることにより、量子化された値を使用して、セグメント分けされた脈管樹に注釈付けする。異常パラメータ値に関連した位置がそういうものとして強調表示されることが確実なものとされるように、ある量子化レベルが、パラメータに対する低い方の閾値より小さいパラメータ値をもち、別の量子化レベルは、パラメータに対する高い方の閾値より大きい値をもつ。したがって、異常パラメータ値に関連した位置は、注釈付けされセグメント分けされた脈管樹に示される。加えて、これらの位置は、さらなる手段により、例えば矢印を使用してさらに強調表示される。相応に注釈付けされセグメント分けされた脈管樹３１が、図３に概略的に、及び例示的に示される。この図に示されるように、脈管樹３１の領域が、これらの領域における位置に対して特定され量子化されたパラメータ値に従ってカラーリングされる。さらに、異常パラメータ値に関連した位置が、矢印３２によりさらにマーキングされる。
【００６２】
マッピングユニット１０は、注釈付けされセグメント分けされた脈管樹を追跡フレームへと変換し、画像ベース追跡の場合、変換された注釈付けされセグメント分けされた脈管樹を例えばその半透過性バージョンを使用することによりライブ追跡画像に重ね合わせる。非画像ベース追跡の場合、マッピングユニット１０は、注釈付けされセグメント分けされた脈管樹を、カテーテルデバイス２を追跡するために使用される脈管樹のモデル上に重ね合わせ、又は、−このモデルがセグメント分けされた脈管樹に対応する場合−追跡ユニット７は、セグメント分けされた脈管樹の注釈付けされたバージョンに基づいて、モデルベースの可視化を生成する。
【００６３】
２つ以上の脈管パラメータの値が評価ユニット９において特定された場合、セグメント分けされた脈管系の注釈付けされたバージョンが前述の手法によりパラメータの各々に関連して生成される。さらに、マッピングユニット１０は、一時点における脈管系の１つの選択された注釈付けされたバージョンを使用して、カテーテルデバイスを追跡するための可視化を生成する。バージョンの選択は、イメージングシステムの操作者により手動で行われる。したがって、操作者はパラメータを選択し得、そのパラメータに対する値が可視化に示される。代替的に、選択が自動的に行われ、マッピングユニットは、例えば規則的なインターバルをおいて、使用されるバージョンを変える。
【００６４】
前述の実施形態において、脈管パラメータの値−特に異常値−が、カテーテルデバイス２及び含まれるＵＳプローブ３を追跡するために、操作者により使用される脈管樹の可視化に示される。これらの標示に基づいて、操作者は潜在的な病巣の位置を検査すること、及び／又は、介入型工程を計画することを目的として、潜在的な病巣の位置を精査するために、ＵＳプローブ３を潜在的な病巣の位置まで手動で操縦し得る。
【００６５】
さらなる実施形態において、カテーテルデバイス２は、評価ユニット９において特定されたパラメータ値に基づいて自動的に操縦される。特に、異常パラメータ値に関連した位置が、より大きい詳細深さによりイメージングされるように、カテーテルデバイス２が異常パラメータ値に基づいて自動的に操縦される。
【００６６】
１つの関連する実施態様において、操縦ユニット６は、異常パラメータ値に関連した位置に関する情報に基づいて、自動的なモーター駆動式の引き戻しプロシージャを制御する。この実施態様において、引き戻しは、カテーテルデバイス２及び含まれるＵＳプローブ３の第１の既定の速度により実行され、ＵＳプローブ３が異常パラメータ値に関連した位置を通るとき、速度は第２の既定の値まで低くされる。これにより、より大きい詳細深さによりこれらの位置をイメージングすることが可能である。
【００６７】
操縦ユニット６がこのようなプロシージャを実施するために、操縦ユニット６は、異常パラメータ値に関連した位置に関する情報、及び、ＵＳプローブ３がこれらの位置を通るとき、引き戻しプロシージャの段階を特定するための情報を提供される。１つの実現例において、制御ユニット７は、引き戻しプロシージャの関連する段階を特定するために、上述のようにＵＳプローブ３の自動追跡に依存する。したがって、操縦ユニット６は、追跡フレームを表す異常パラメータ値に関連した位置に関する情報を提供され、操縦ユニット６は、追跡ユニット７により特定されたＵＳプローブ３の位置を提供される。引き戻しプロシージャ中に、操縦ユニット６はＵＳプローブ３の位置を異常パラメータ値に関連した位置と比較し、ＵＳプローブ３の位置とこれらの位置のうちの１つとの間の距離が所定の距離値より小さいとき、引き戻し速度を下げる。
【００６８】
代替的な実現例において、操縦ユニット６は、処置中のＵＳプローブの速度に基づいて、引き戻しプロシージャ中にＵＳプローブ３がカバーした距離を特定し、異常パラメータ値に関連した位置に対応した距離を提供される。
【００６９】
この実現例において、引き戻しは、例えばイメージングシステムの操作者により手動で示されるＵＳプローブ３の知られた位置において始まる。開始位置を示すために、操作者は、例えばカテーテルデバイスを追跡するために使用される可視化においてＵＳプローブ３の初期位置をマーキングする。次に、例えばセグメント分けされた脈管樹に基づいて、引き戻しプロシージャ中に脈管樹を通るＵＳプローブ３の経路が特定される。これは、マッピングユニット１０において実行される。経路を特定した後、マッピングユニット１０は、特定された経路に沿った、開始位置から異常パラメータ値に関連した位置までの経路セグメントの長さを特定し、これらの長さは、操縦ユニット６に提供される。
【００７０】
引き戻しプロシージャ中に、操縦ユニット６は、プローブ速度に基づいて特定されたＵＳプローブ３によりカバーされた距離を受信された長さと比較し、ＵＳプローブ３によりカバーされた距離が受信された長さのうちの１つに対応している場合、ＵＳプローブ３が異常パラメータ値に関連した位置を通ると判定する。この場合、操縦ユニット６はより大きい詳細深さによるＵＳ画像の獲得を円滑化するために、ＵＳプローブ３の速度を下げる。速度の低下は、特に、より高いフレームレートにより関連する位置をイメージングすることを可能にする。引き戻しプロシージャ中にフレームレートが一定に維持されるので、速度の低下が単位長さ当たり、より多くの画像を獲得することを可能にし、このことが、獲得の引き戻し方向に沿った画像解像度の上昇に対応する。この実施形態の変形例において、異常パラメータ値に関連した位置は、ＵＳ画像と、ＵＳプローブ３を使用して獲得されたＣＴ画像との両方において識別され得る標識特徴に対応し、又は、本位置は引き戻し経路における位置より前にあるこのような標識特徴に近接する。この場合、ＵＳ画像は（実質的に）リアルタイムで評価され、標識プルーブが１つ又は複数の獲得されたＵＳ画像において検出された場合、操縦ユニット６はＵＳプローブ３の速度を下げる。異常パラメータ値に関連した位置がこの手法により識別され得る場合、ＵＳプローブ３の追加的な追跡が省略される。
【００７１】
さらなる一実施形態において、操縦ユニット６は、ＵＳプローブ３が脈管パラメータの異常値に関連した位置を通るとき、ＵＳプローブ３の１つ又は複数の画像獲得パラメータを適応させる。これは、脈管樹の他の領域をイメージングするために使用される画像獲得設定と異なる適応された画像獲得設定を使用してこの位置をイメージングすることを可能にする。画像獲得設定は、識別された位置における潜在的な病巣の検査が円滑化されるように選択される。
【００７２】
この実施形態において、ＵＳプローブ３が脈管樹を通って動く間、操縦ユニット６は、ＵＳプローブ３の位置を異常パラメータ値に関連した識別された位置と比較する。動きは、例えば上述のように手動で、又は自動的に操縦される。ＵＳプローブ３の位置は、本場合も、ライブ蛍光透視画像に基づいて、非画像ベース追跡方法に基づいて、又は、ＵＳ画像及び上述のＣＴ画像に基づいて特定される。
【００７３】
操縦ユニット６が、ＵＳプローブ３と識別された位置との間の距離が所定の閾値より小さいこと、及び／又は、識別された位置に対応した、又は識別された位置に近接して位置する標識特徴がＵＳプローブ３により獲得された１つ又は複数の画像に含まれることを特定したとき、操縦ユニットは、ＵＳプローブ３の画像獲得設定を変えるように画像獲得パラメータを適応させる。ＵＳプローブ３が本位置を通り、及び、操縦ユニット６がＵＳプローブ３と本位置との間の距離が本場合にも閾値より大きいと判定した場合、操縦ユニット３は、画像獲得設定が本位置を通る前に使用されていた設定に戻るように、画像獲得パラメータの適応を反転する。さらに、画像獲得パラメータは、特定の位置において異常値をもつ脈管パラメータに基づいて適応される。したがって、操縦ユニット６は、どの画像獲得パラメータが適応されるか、及び、適応がどのように行われるかを、脈管パラメータに基づいて特定する。脈管パラメータは本位置における潜在的な病巣の種類を示すので、これは、ＵＳプローブの画像獲得設定を特定の潜在的な病巣に適応させることを可能にする。
【００７４】
操縦ユニット６により適応される画像獲得パラメータは、イメージングのためにＵＳプローブ３により適用されるＵＳ周波数、及び／又は、画像を獲得するためにＵＳプローブにより使用されるフレームレートを含む。例えば、異常値に関連した脈管パラメータが特定の位置における脈管壁の石灰化を示す場合、より低いＵＳ周波数が石灰化脈管壁のより適切な可視化を可能にするので、この位置をイメージングするときＵＳ周波数は小さくされる。さらなる例において、イメージング深さを大きくするために、脈管壁の厚さのより大きい位置において、フレームレートが小さくされる。さらに、ＵＳプローブ３は、イメージングモードにおいて、及び血流を測定及び可視化するための流量計モードにおいて動作可能であり、操縦ユニット６は、異常パラメータ値に関連した位置において流量計モードに切り替えるようにＵＳプローブ３を制御する。これは、この位置における血流を検査することを可能にし、このことが、潜在的な病巣の重症度に関するさらなる洞察を提供し、その処置に関する判断を円滑化する。
【００７５】
さらに、ＵＳユニット５における、又は、別のデバイスにおける脈管パラメータの異常値に関連した位置において獲得されたＵＳ画像を評価するために特別な画像評価プロシージャを適用することが可能である。このような評価プロシージャの一例は、ＩＶＵＳ由来ラジオ周波データのスペクトル分析に基づいた仮想組織構造評価を含む。ＵＳユニット５において適用される例示的な仮想組織構造評価プロシージャが、Ａ．Ｋｏｎｉｇ、Ｖ．Ｋｌａｕｓｓ、「Ｖｉｒｔｕａｌ  ｈｉｓｔｏｌｏｇｙ」、Ｈｅａｒｔ、２００７年８月、９３（８）：９７７−９８２、ｄｏｉ：１０．１１３６／ｈｒｔ．２００７．１１６３８４において説明されている。
【００７６】
所定の画像評価プロシージャは、ＵＳプローブの位置と少なくとも１つの位置との間の距離が所定の閾値より小さいときに獲得された画像を評価するために選択される。これを達成するために、操縦ユニット６は、上述のようにＵＳプローブ３が脈管樹を通って動く間に、ＵＳプローブ３の位置を異常パラメータ値に関連した識別された位置と比較する。操縦ユニット６は、ＵＳプローブ３と識別された位置との間の距離が所定の閾値より小さいと判定した場合、操縦ユニット６は、それらが所定の画像評価プロシージャに提供されるように、獲得された画像をマーキングする。
【００７７】
上述の実施形態において、脈管内ＵＳカテーテルデバイス１の手動又は自動操縦のための案内が、ＣＴ脈管造影評価により診断ＣＴ画像に基づいて特定された脈管パラメータ値に基づいて提供される。しかし、本発明は、ＣＴ画像の脈管造影評価に限定されない。むしろ、別のイメージングモダリティ、例えばＭＲイメージングを使用して獲得された診断画像が、脈管パラメータを特定するために分析されてよい。さらに、本発明は、三次元診断画像に限定されない。同様に、特定の脈管パラメータを特定するために二次元診断画像を獲得することも可能である。例えば、脈管の異常な狭窄も、二次元診断Ｘ線画像において検出される。
【００７８】
さらに、壁剪断応力の値、壁厚の値、及び、石灰化部位を示すパラメータの値が脈管パラメータ値の例として上述のように参照され、これらの脈管パラメータ値に基づいて、脈管内ＵＳカテーテルデバイス２が操縦される。しかし、他の脈管パラメータの値に基づいて、特にこのような脈管パラメータの異常値に基づいて、脈管内ＵＳカテーテルデバイス２を操縦するための案内を提供することが同様に可能である。関連する例として、総脈管ボリュームと管腔ボリュームとの間の比をパラメータ的に規定するプラーク負荷、及び、血流速度及び／又は血流の種類（例えば層状又は乱流）を示す血流パラメータが挙げられる。
【００７９】
開示される実施形態の変形例が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の考察により、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解及び実現され得る。
【００８０】
特許請求の範囲において、「備える（含む、有する、もつ）」という用語は、他の要素もステップも排除せず、単数形は、複数を排除しない。
【００８１】
１つのユニット又はデバイスが、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実現してよい。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているということが、利点を得るためにこれらの手段の組合せが使用不可能なことを示すわけではない。
【００８２】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一体的に、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の適切な媒体に記憶されてよい／適切な媒体にのせて配布されてよいが、例えばインターネット又は他の有線又は無線電気通信システムを介して、他の形態で配布されてもよい。
【００８３】
特許請求の範囲における参照符号は、いずれも特許請求の範囲を限定するように解釈されてはならない。
【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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