JP2019528116A - 4dコンピュータ断層撮影から呼吸性血液量変化を決定するシステム及び方法 - Google Patents
4dコンピュータ断層撮影から呼吸性血液量変化を決定するシステム及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本特許出願は、2017年8月18日出願の米国仮特許出願第62/376,511号の継続出願であり、米国特許法第119条(e)の下でこの出願に対する優先権を主張する。先行出願の開示は本出願の開示の一部と見なされ、その全体を参照により本明細書に組み込む。
P(x)=ρ(x,t1)(2A)
及び
Q(x)=ρ(x,t2)(2B)
そこでxは、ボクセルの初期位置である。変換φ(x)は肺の呼吸性運動を表し、密度値P、Qの間、したがって2つの位相、t1、t2の肺領域の総流量の直接比較を可能にする。
その結果、歪んだ参照体積に含有される血液量は以下のように表されることができる。
含まれるすべてのボクセルの密度値P(xi)を合計することによって、密度積分Mass(Ω,t1)に近似する。
ここで関数はr階までの導関数である。式8は、離散化の分解能が上がるにつれて、求積近似値の精度が増加することを示す。式7により定義される近似値について、N=|Ω|、すなわちNは、各サブ体積Ωk、k=1、2...n内のボクセル数に等しい。画像格子の分解能が固定して、改良できないので、式6により定義されるRIBMC積分の近似精度は、サブ体積Ωk、k=1、2...n及びφ(Ωk)(すなわち、歪んだサブ体積Ωk)に含まれるボクセルの数Nに依存する。したがって、それ自身のサブ体積Ωkである各ボクセルを取る方法は、誤汚染されたRIBMC画像234になる場合がある。
として数学的に画定する。そうして各サブ体積Ωkにおける推定血液量変化ΔMass(Ωk,t1,t2)を、以下のように近似する。
例えば、
ここで、BPは、バイナリROI画像222である(実質セグメンテーションを利用したときを図1Dに示し、完全長の体積を利用したときを図1Cに示す)。
実数ui=U(xi)及びbi=ΔMass(Ωi,t1,t2)のk次元ベクトル、並びに下記を示す。
Claims (20)
- 4次元コンピュータ断層撮影から呼吸性血液量変化を決定する方法であって、
体積の第1の3次元コンピュータ断層撮影画像及び前記体積の第2の3次元コンピュータ断層撮影画像を含む、4次元コンピュータ断層撮影画像セットをデータ処理ハードウェアで受信することと、
前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像から前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像への空間変換を前記データ処理ハードウェアで決定することと、
前記空間変換に基づく前記体積内の血液量変化を前記データ処理ハードウェアで決定することと、
前記決定した血液量変化に基づく呼吸性血液量変化の画像を前記データ処理ハードウェアから出力することと、を含む、前記方法。 - 前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像及び前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像の非剛体画像位置合わせ(DIR)機能を前記データ処理ハードウェアで実行すること、を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像及び前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像を前記データ処理ハードウェアでセグメント化することを更に含む、請求項2に記載の方法。
- 変位ベクトル場の形の非剛体画像位置合わせ画像を前記データ処理ハードウェアによって提供することを更に含み、前記変位ベクトル場が患者の呼吸によって生じる肺運動を示す、請求項1に記載の方法。
- 前記変位ベクトル場が複数のベクトルを含み、前記ベクトルのそれぞれが前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像及び前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像内の単点の対応する空間位置を表す、請求項4に記載の方法。
- 第1の複数のサブ体積を前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像内へ前記データ処理ハードウェアによって詳細に描写することと、
第1の複数の前記サブ体積のそれぞれを前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像上に前記データ処理ハードウェアによって歪ませることと、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の複数のサブ体積のそれぞれを歪ませるステップが、前記サブ体積のそれぞれにおける量の変化を推定することを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像が呼吸サイクルの第1位相で取られ、前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像が前記呼吸サイクルの第2位相で取られる、請求項1に記載の方法。
- 前記第1位相が完全吸気位相であり、前記第2位相が完全呼気位相である、請求項8に記載の方法。
- 前記体積中の前記血液量の変化を決定することが、前記体積の複数のサブ体積における血液量の変化の合計を前記データ処理ハードウェアによって決定することを含む、請求項1に記載の方法。
- データ処理ハードウェアと、
前記データ処理ハードウェアと接続するメモリハードウェアであって、前記メモリハードウェアが、前記データ処理ハードウェアで実行されるとき、
体積の第1の3次元コンピュータ断層撮影画像及び前記体積の第2の3次元コンピュータ断層撮影画像を含む、4次元コンピュータ断層撮影画像セットを受信することと、
前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像から前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像への空間変換を決定することと、
前記空間変換に基づく前記体積内の血液量変化の空間分布を決定することと、
血液量変化の前記決定した空間分布に基づき呼吸性血液量変化の画像を出力することと、を含む動作を前記データ処理ハードウェアに実行させる指示を格納している、前記メモリハードウェアと、を含むシステム。 - 前記動作が、前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像及び前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像の非剛体画像位置合わせ(DIR)機能を実行すること、を更に含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記動作が、前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像及び前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像をセグメント化することを更に含む、請求項12に記載のシステム。
- 前記動作が、変位ベクトル場の形の非剛体画像位置合わせ画像を提供することを更に含み、前記変位ベクトル場が患者の呼吸によって生じる肺運動を示す、請求項11に記載のシステム。
- 前記変位ベクトル場が複数のベクトルを含み、前記ベクトルのそれぞれが前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像及び前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像内の単点の対応する空間位置を表す、請求項14に記載のシステム。
- 前記動作が、
第1の複数のサブ体積を前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像上へ詳細に描写することと、
第1の複数の前記サブ体積のそれぞれを前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像上へ歪ませることと、を更に含む、請求項11に記載のシステム。 - 前記第1の複数のサブ体積のそれぞれを歪ませる前記動作が、前記サブ体積のそれぞれにおける量の変化を推定することを含む、請求項16に記載のシステム。
- 前記第1の3次元コンピュータ断層撮影画像が呼吸サイクルの第1位相で取られ、前記第2の3次元コンピュータ断層撮影画像が前記呼吸サイクルの第2位相で取られる、請求項11に記載のシステム。
- 前記第1位相が完全吸気位相であり、前記第2位相が完全呼気位相である、請求項18に記載のシステム。
- 前記体積中の前記血液量の変化を決定する前記動作が、前記体積の複数のサブ体積における血液量の変化の合計を前記データ処理ハードウェアによって決定することを含む、請求項11に記載のシステム。
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