JP6388632B2 - プロセッサ装置の作動方法 - Google Patents
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Description
図4A及び4Bに示すように、多様な処理段階、処理ステップ又は処理ソフトウェアモジュールを一般化して、OCT、IVUS、又は他等の血管内撮像技術を使用して得られる血管造影画像データ及び画像データを重ね合わせ登録するプロセスの高水準の要約を提供する。一実施形態では、血管造影データのフレームは、フレームグラバ又は他のデータキャプチャデバイスを使用して、OCT又はIVUSのサーバ又はワークステーションにおいて取り込まれる。リアルタイムで両方の撮像モダリティから画像を取り込むことは、互いに対する2つのソースの正確なタイムスタンプ刻印を保証する。DICOM血管造影データ取得時間を較正してOCTデータのタイミングに一致させることは本質的にできない。例えば、ビデオソフトウェアモジュールをユーザインタフェースを介して制御して、同様にタイムスタンプ付きの血管造影データの個々のフレームを入手し、記憶できるフレームグラバに血管造影ビデオを提示できる。一実施形態では、OCTデータ及び血管造影データは、同じコンピュータ上で並行して実行し、従って同じ時間基準を共有する2つのそれぞれのプロセスによって日付スタンプを刻印される。
部分的には、図4A及び4Bに示すように、並びに本明細書で説明されるように、本発明は部分的には、血管造影データの収集されたフレームに関して1つ又は複数の前処理段階、前処理ソフトウェアモジュール、及び関係する方法を含む。一実施形態では、画像前処理は、図1のシステム20によって生成されるデータ等、血管造影データのフレームに関してフレーム単位で実行される。前処理段階は、例えばマルチスケールLoG(Laplacian of Gaussian)、解剖学的構造特徴の検出、スケルトン生成、血管造影画像サイズ縮小、バックグラウンド減算、ボトムハットフィルタ等を適用することによって血管画質向上、カテーテル除去、陰影除去、心臓陰影除去、小塊画質向上を実行するのに適した方法、段階及びソフトウェア構成要素、並びに他の構成要素を制限なく含んでよい。
各血管造影画像に対して前処理ステップのセットを適用することにより、どこに造影剤が存在するのかを判断する為に使用されるバイナリマップを作成する。一実施形態では、バイナリマップは、元の血管造影画像と同サイズの画像を指し、ピクセルは黒又は白のどちらかであり、即ち染料を有するピクセルを黒、染料を有さないピクセルを白とするか、又はその逆である。バイナリマップは、バイナリマップの固有の不完全さによって分離される血管ピクセルの領域を有してよい。次いで距離マップをバイナリマップに基づいて計算できる。FMMアルゴリズムを使用して計算された例示的な距離マップを図6Hに示す。
更に、一実施形態では、血管造影画像の前処理の一部として、解剖学的構造特徴検出が実行される。一実施形態では、これは、撮像プローブが血管を通ってとる経路に関係する特定の先験的な情報を生成する為に実行できる。例えばスケルトン生成プロセスを通して等の線分の生成を、特徴検出の為に使用できる。一実施形態では、スケルトンは、撮像されている被験者の血管のトレースに役立てる為に作成される1つ又は複数の線分等の静的なオブジェクトである。
更に、一実施形態では、血管造影画像の前処理の一部として、カテーテル検出が実行される160f。視野内のカテーテルの存在は、コレジストレーション方法の多様なステップ及び処理段階に干渉することがある。カテーテルと血管との交差は、不安定な追跡に繋がることがある偽の分岐と解釈し得る。マーカ及び中心線の追跡は、血管内撮像デバイスを送達するカテーテルの存在によってマイナスの影響を受けることがある。係るカテーテルに関連する別の問題は、血管に沿った2点間の最短経路が、血管の代わりにカテーテルを通過し得るということである。結果として、カテーテルが誤差及び偽の中心線の生成に繋がることがある。
上述されたように、所定の血管造影画像の視野内のカテーテルの存在は、本明細書に記載の多様なステップ及び処理段階と干渉することがある。従って、カテーテルが例えば本明細書に列挙されるソフトウェアベースの方法によって検出されると、カテーテルを除去することが望ましい。図9Aに示す境界のある領域は、斜めに血管と重複するカテーテルを示している。画像の完全性を保つように努めつつ、カテーテルを除去する為の多様なオブジェクト排除アプローチが使用できる。使用されるカテーテル検出プロセスの出力から生成できる、又は使用されるカテーテル検出プロセスの出力としてのカテーテルのマスクに基づいて、ソフトウェアモジュールはカテーテルを除外することによってカテーテルマスクを除去するよう構成できる。
標準的なヘシアンベースのフィルタは前処理の一部であり、画像のヘシアンの固有値に基づいている。一実施形態では、ヘシアンは幾つかの離散スケールで計算され、次いでそれらの間の最大応答が採取される。陰影除去プロセスの一実施形態では、1〜5のスケールが使用される。スケール5は、使用可能なデータで典型的な最大観察血管幅を表すスケールとして選ぶことができる。元の画像、並びに陰影及び他の特徴を除去する為に次いで処理される例を図6I〜6Nに示す。
2つのアンカポイント、つまり遠位点及び近位点は、血管中心線のエンドポイント及び開始点を記す。別の点が血管スケルトン上で反映され、ダイクストラアルゴリズムが円滑さの観点から最短経路を見つける為に適用される。輝度の観点から最短経路を見つける為にFMMも適用される(FMMは画質向上したヘシアン画像上で実行する)。FMMの結果はダイクストラ結果と結合されて2つのアンカポイント間の最良の血管中心線(トレース)を生じさせる。他の血管造影フレームでの血管中心線は、FMMと結合された等角写像を最初に生成されたトレースに適用することによって生成される。
図5Cは、マーカ検出及びコレジストレーションに関係するプロセスフロー180を示す。本明細書に使用されるように、用語トレースは中心線と置き換え可能である。当初、入力として、引き戻しフレームからの中心線(トレース)がサンプリング向きの為の入力として提供される180a。更にLoGが引き戻しフレームから画像に適用される180c。トレースに垂直なLoG画像をサンプリングすることが実行される180e。一実施形態では、全てのフレームでマーカ位置を見つける為に異なる開始点又は終了点で動的プログラミング又は反復が実行される180g。一実施形態では、動的プログラミング又は反復プロセスはビタビアルゴリズムを使用して実装できる。次に、フレーム単位でのマーカにとって最も可能性のある解の選択が実行される180h。全てのフレームにおいて、血管中心線に沿ったマーカ正規化アーク長位置と共にマーカ位置の計算が実行される180l。
プローブマーカの検出毎に、FOMとも呼ばれる信頼スコアが検出された各プローブマーカに割り当てられる。スコアは小塊輝度、マーカの予測領域の近傍での暗い小塊の数、トレースに沿ったマーカアーク長、小塊移動及びトレースの安定性のうちの1つ又は複数に基づく。FOM/スコアは返される結果の信頼基準を反映する。一実施形態では、スコアは範囲[0,1]にあり、0は最低信頼を反映し、1は最高信頼を反映する。
図14に示すような血管造影テーブルは、取得された各血管造影フレームだけではなく、血管造影引き戻しを説明する情報を含む。血管造影テーブルは、取得時に血管造影ソフトウェアモジュールによって作成され、タイムスタンプデータを部分的に追加される。このテーブルは取得の完了時にOCTモジュールによって抽出され、記憶される。テーブルは次いで、コレジストレーション依存フィールドが追加されるとき、コレジストレーション時に血管造影ソフトウェアモジュールに提供される。
コレジストレーションテーブルは、図15に示すように、成功したコレジストレーションの結果を含む。コレジストレーションテーブルは、コレジストレーションGUIツールセットを駆動する為に必要なOCT/血管造影相互参照情報の全てを含む。このテーブルは、そのフレームの取得タイムスタンプ及びOCTマーカ位置情報を含む血管造影フレーム毎のエントリ付きのリストを含む、OCTフレーム毎のエントリを含む。一実施形態では、コレジストレーションテーブルはOCTフレームインデックスを登録された血管造影フレームインデックスと関連付ける。更に、テーブルは、OCTフレーム及び血管造影フレームを関連付けるエントリを含んでよい。
一実施形態では、コレジストレーションは、2つ以上のデータ収集モダリティからのフレームを同期すること、又は2つ以上のデータ収集モダリティから情報を結合することを指す。例えば、OCT画像で検出される分岐は、血管造影画像で検出される分岐に関してアンカとして使用できる。ここで列挙されるコレジストレーション特徴はOCTに制限されない。代わりに、血管系及び個々の血管に関係する撮像データ収集モダリティ又は他のデータ収集モダリティに関係するここで説明される特徴は、他の血管内撮像モダリティに拡張できる。本発明の一実施形態では、血管の中心線は、血管を通るガイドワイヤ又はカテーテルの前進の間にMediguideのMedical Position System等の追跡システムによって追跡されるガイドワイヤ又はカテーテルの経路から決定される。
一実施形態では、OCT/血管造影コレジストレーションに続いて、ガイドワイヤが別のカテーテルを介してステント粒子の為に引き戻し後に保持される。引き戻しの対象であった血管を撮像するプロセスは、OCTに重ね合わせ登録される、継続蛍光透視鏡撮像を介して続行する。OCTフレーム又は血管造影フレームに沿って移動すると、側枝及び他の情報を見ることができる。一実施形態では、多様な処理ステップが、事前ステント、3‐D重ね合わせ登録済み仮想組織構造、内腔検出、ガイドワイヤ検出、ステント不完全密着、プラーク検出等のOCTデータに関して実行される。OCTフレーム及び血管造影フレームが登録されるため、OCTフレームで検出される情報は、オペレータがステントを留置する為に使用する血管造影画像にオーバレイできる。側枝をユーザインタフェース上の血管造影図に示すことができる場合、これはステント配備中の側枝の望ましくない閉じ込めを回避するのに役立つことがある。
以下の説明は、本明細書に記載の本発明の方法を実行する為に適したデバイスハードウェア及び他の動作構成要素の概要を提供することを目的としている。この説明は本発明の適用可能な実施形態又は範囲を制限することを目的としていない。同様に、ハードウェア及び他の動作構成要素は、本明細書に記載の機器の部分として適切であってよい。本発明は、パーソナルコンピュータ、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースの電子デバイス又はプログラマブル電子デバイス、ネットワークPC、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等で実践できる。
Claims (14)
- 血管の血管造影表現及び血管内表現を表示する、プロセッサ装置の作動方法であって:
光コヒーレンストモグラフィシステムを使用した前記血管を通るプローブの引き戻し中に得られた前記血管の距離測定に応答して、光コヒーレンストモグラフィ画像データのセットを生成することであって、前記光コヒーレンストモグラフィ画像データのセットは前記血管に沿った複数の位置における複数の断面画像を含む、生成すること;
前記光コヒーレンストモグラフィシステムを使用した前記血管を通る前記プローブの前記引き戻し中に血管造影システムを用いて生成された血管造影画像データであって、記引き戻し中の異なる複数の時点において得られた複数の二次元画像を含む前記血管造影画像データと、前記光コヒーレンストモグラフィデータとの検出、並びに前記血管造影データと前記光コヒーレンストモグラフィデータとの間の重ね合わせ登録それぞれに関する信頼スコアを生成すること;
前記OCT画像データを用いて生成された前記血管の第1の長手方向ビューを含む第1のパネルを表示すること;並びに
前記血管を識別する前記血管造影画像データのフレームを含む第2のパネルを、前記フレーム内の1つ又は複数の点及び前記1つ又は複数の点を通過する血管中心線を用いて、表示すること
を含む、方法。 - 追跡されるマーカの連続的な位置合わせを生成するために、前記血管中心線を用いて前記OCT画像データと前記血管造影データとを重ね合わせ登録することを更に含み、
前記追跡されるマーカは、OCTデータ収集プローブ上に配置される、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のパネルにおいて前記血管造影データに示された前記血管中心線に沿ったユーザ選択ポイントを移動させることにより、前記第1の長手方向ビューにおけるフレーム識別子が移動して表示されるように、前記OCT画像データと前記血管造影データとを重ね合わせ登録することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記OCT画像データと前記血管造影データとを重ね合わせ登録することが、前記OCTデータ収集プローブのマーカの候補の位置を検出すること、及び、検出されたマーカの候補を引き戻し速度及び又は引き戻し長さに基づいて排除するために前記引き戻し長さ又は前記引き戻し速度を用いることを更に含む、請求項2に記載の方法。
- 前記血管中心線は、最短経路技術及びダイクストラアルゴリズムからの複数の処理ステップを用いて生成される、請求項1に記載の方法。
- 血管の血管造影表現及び血管内表現を表示する、プロセッサ装置の作動方法であって:
光コヒーレンストモグラフィシステムを使用した前記血管を通るプローブの引き戻し中に得られた前記血管の距離測定に応答して、光コヒーレンストモグラフィ画像データのセットを生成することであって、前記光コヒーレンストモグラフィ画像データのセットは前記血管に沿った複数の位置における複数の断面画像を含む、生成すること;
前記OCT画像データを用いて生成された前記血管の第1の長手方向ビューを含む第1のパネルを表示すること
前記光コヒーレンストモグラフィシステムを使用した前記血管を通る前記プローブの前記引き戻し中に血管造影システムを用いて生成された血管造影画像データであって、前記引き戻し中の異なる複数の時点において得られた複数の二次元画像を含む前記血管造影画像データのフレームであり、前記血管を識別する前記血管造影画像データのフレームを含む第2のパネルを、前記フレーム内の1つ又は複数の点及び前記1つ又は複数の点を通過する血管中心線を用いて、表示すること;並びに
輝度プロファイルの重畳を用いて、前記血管造影データの1つ又は複数のフレームから、ガイドカテーテル画像を除去すること
を含む、方法。 - 血管の血管造影表現及び血管内表現を表示する、プロセッサ装置の作動方法であって:
光コヒーレンストモグラフィシステムを使用した前記血管を通るプローブの引き戻し中に得られた前記血管の距離測定に応答して、光コヒーレンストモグラフィ画像データのセットを生成することであって、前記光コヒーレンストモグラフィ画像データのセットは前記血管に沿った複数の位置における複数の断面画像を含む、生成すること;
前記OCT画像データを用いて生成された前記血管の第1の長手方向ビューを含む第1のパネルを表示すること;並びに
前記光コヒーレンストモグラフィシステムを使用した前記血管を通る前記プローブの前記引き戻し中に血管造影システムを用いて生成された血管造影画像データであって、前記引き戻し中の異なる複数の時点において得られた複数の二次元画像を含む前記血管造影画像データのフレームであり、前記血管を識別する前記血管造影画像データのフレームを含む第2のパネルを、前記フレーム内の1つ又は複数の点及び前記1つ又は複数の点を通過する血管中心線を用いて、表示すること、を含み、
前記血管中心線は、造影剤液の実質的な不在下において、1つ又は複数の血管造影フレームから生成された経路情報を用いて生成される、
方法。 - 血管造影画像データと、血管を通る引き戻し中に得られる血管内画像データとを重ね合わせ登録する、プロセッサ装置の作動方法であって:
光コヒーレンストモグラフィデータの複数のフレームをメモリに記憶すること;
前記血管造影画像データの複数のフレームをメモリに記憶すること;
1つ又は複数の陰影が実質的に削減されるように、前記血管造影画像データの前記複数のフレームを処理すること;
前記血管造影画像データの前記複数のフレームにおいてカテーテルを検出すること;
前記血管造影画像データの前記複数のフレーム内の検出された前記カテーテルを除去すること;
前記血管造影画像データの前記複数のフレームに関して血管中心線を生成すること;
前記血管造影画像データの前記複数のフレームにおいてプローブマーカを検出すること;
1つ又は複数の前記血管中心線に沿って、前記プローブマーカの位置を追跡すること;及び
前記血管造影画像データの前記複数のフレームと、前記光コヒーレンストモグラフィデータの前記複数のフレームとを、追跡された前記位置を用いて重ね合わせ登録すること
を含む、方法。 - 前記血管造影画像データのあるフレームと前記光コヒーレンストモグラフィデータのあるフレームとの間の重ね合わせ登録における信頼のレベルを示すスコアを生成するステップを更に含む、請求項8に記載の方法。
- 前記検出されたカテーテルを除去するステップは、前記検出されたカテーテルの領域のサンプリングに基づいて生成された輝度プロファイルの重畳を用いて実行される、請求項8に記載の方法。
- 前記血管造影画像データの前記複数のフレームと、前記光コヒーレンストモグラフィデータの前記複数のフレームとを重ね合わせ登録するステップは、コンピューティングデバイスを用いてコレジストレーションテーブルを生成することを含み、
前記コレジストレーションテーブルは、血管造影画像フレーム、フレーム毎の複数のOCTタイムスタンプ、フレーム毎の複数の血管造影タイムスタンプ、及び光コヒーレンストモグラフィ画像フレームを含む、請求項8に記載の方法。 - 前記コレジストレーションテーブル及びコンピューティングデバイスを用いて、ユーザインタフェース内のOCT画像及び血管造影画像にステント表現を表示することを更に含む、請求項11に記載の方法。
- 前記コレジストレーションテーブルと、側枝を表示するよう構成されたユーザインタフェースとを用いて、前記側枝を1つ又は複数の前記OCT画像及び前記血管造影画像において識別することを更に含む、請求項11に記載の方法。
- 前記コレジストレーションテーブルに基づいてOCTデータのフレームの間隔を設定することにより、引き戻し速度変化を調整し、前記間隔に基づいてユーザインタフェースに長手方向ビューを表示することを更に含む、請求項11に記載の方法。
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