JP6717514B2 - 冠状血管3次元再構築の方法、装置、設備及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
入力された冠状動脈造影画像を前処理し、前記前処理後の冠状動脈造影画像から血管辺縁輪郭及び2次元ガイドワイヤを抽出し、また入力された関連の血管内超音波画像に対し内膜、外膜を分割するステップと、
各々あらかじめ設定された第1造影平面、第2造影平面に位置する前記冠状動脈造影画像内の前記2次元ガイドワイヤを同一の始点に平行移動し、平行移動後の前記2次元ガイドワイヤに基づき、互いに直交する曲面を構築し、前記互いに直交する曲面の交線を3次元ガイドワイヤとしてセットするステップと、
前記各フレーム血管内超音波画像を前記3次元ガイドワイヤに沿って等間隔で配列し、前記3次元ガイドワイヤ上の前記血管内超音波画像が所在する位置の接ベクトルに基づいて、前記血管内超音波画像を前記接ベクトルに垂直となる位置まで回転させるステップと、
前記接ベクトルの垂直平面上において、前記接ベクトルの対応位置にある前記血管内超音波画像を異なる角度に回転させ、また回転後の前記血管内超音波画像を前記冠状動脈造影画像上に逆投影し、前記血管内超音波画像の逆投影及び前記血管辺縁輪郭から前記3次元ガイドワイヤまでそれぞれ距離に基づいて、前記各フレーム血管内超音波画像の最適オリエンテーション角度を確定するステップと、
前記各フレーム血管内超音波画像を対応する前記最適オリエンテーション角度に回転させ、前記3次元ガイドワイヤ上の前記各フレーム血管内超音波画像内の内膜間距離、外膜間距離に基づいて、前記冠状動脈造影画像及び血管内超音波画像の血管に対し表面を再構築するステップと、
を含む。
入力された冠状動脈造影画像を前処理し、前記前処理後の冠状動脈造影画像から血管辺縁輪郭及び2次元ガイドワイヤを抽出し、また入力された関連の血管内超音波画像に対し内膜、外膜を分割するための画像処理手段と、
各々あらかじめ設定された第1造影平面、第2造影平面に位置する前記冠状動脈造影画像内の前記2次元ガイドワイヤを同一の始点に平行移動し、平行移動後の前記2次元ガイドワイヤに基づき、互いに直交する曲面を構築し、前記互いに直交する曲面の交線を3次元ガイドワイヤとしてセットするためのガイドワイヤ再構築手段と、
前記各フレーム血管内超音波画像を前記3次元ガイドワイヤに沿って等間隔で配列し、前記3次元ガイドワイヤ上の前記血管内超音波画像が所在する位置の接ベクトルに基づいて、前記血管内超音波画像を前記接ベクトルに垂直となる位置まで回転させるための超音波画像位置決め手段と、
前記接ベクトルの垂直平面上において、前記接ベクトルの対応位置にある前記血管内超音波画像を異なる角度に回転させ、また回転後の前記血管内超音波画像を前記冠状動脈造影画像上に逆投影し、前記血管内超音波画像の逆投影及び前記血管辺縁輪郭から前記3次元ガイドワイヤまでそれぞれ距離に基づいて、前記各フレーム血管内超音波画像の最適オリエンテーション角度を確定するための超音波画像オリエンテーション手段と、
前記各フレーム血管内超音波画像を対応する前記最適オリエンテーション角度に回転させ、前記3次元ガイドワイヤ上の前記各フレーム血管内超音波画像内の内膜間距離、外膜間距離に基づいて、前記冠状動脈造影画像及び血管内超音波画像の血管に対し表面を再構築するための表面再構築手段と、
を含む。
の曲率が比較的大きな強度及び方向を表わし、絶対値が比較的小さい特徴値及び対応する特徴ベクトルは点
の曲率が比較的小さな強度及び方向を表わし、冠状動脈造影画像のヘッセ行列の絶対値が比較的大きな特徴値に対応する特徴ベクトルは、局部血管のスケルトンに垂直となり、絶対値が比較的小さい特徴値に対応する特徴ベクトルは局部血管のスケルトンに平行となることが分かり、絶対値が比較的小さい特徴値に対応する特徴ベクトルは局部血管のスケルトンに平行となる特性を利用して、2次元ガイドワイヤを抽出できる。抽出した後、抽出された2次元ガイドワイヤの画像について収縮、細線化、血管走向に垂直となる干渉を除去し、面積が比較的小さい連通分枝を除去してから補間を当てはめ、2次元血管のガイドワイヤ曲線、すなわち、2次元ガイドワイヤを得ることで、血管の変異が生じた時、やはり2次元ガイドワイヤの正確な位置を見つけ出すことができる。
角度に回転させた後、
は血管内超音波画像の逆投影と3次元ガイドワイヤの距離であり、
が血管辺縁輪郭と3次元ガイドワイヤの距離である。
は、上層の標的輪郭線上の頂点シーケンスであり、
が下層の標的輪郭線上の頂点シーケンスであり、それらデータは選択された2層の内膜上の離散的な点である。同様に、全ての血管内超音波画像の外膜から2層の外膜を選択する。
まで最も近い距離が
の場合、スパン
をベースに上下層の標的輪郭線をつながる三角ファセットを構築し、すなわち、
を三角ファセットの2つの頂点に設定してから最短スパン基準に基づいてその三角ファセットの3番目の頂点を確定する。スパン
の長さがスパン
の長さより短い場合、三角ファセットの3番目の頂点が
となり、3つの頂点をつながると、三角ファセット
を構成し、さもなければ三角ファセットの3番目の頂点が
となり、3つの頂点をつながると、三角ファセット
を構成する。全ての輪郭頂点を一周回るまで、三角ファセットのつながりを繰り返す。内膜或いは外膜の階層順、及び外膜から内膜の順序により上記を操作することで、最後に血管表面の再構築を完成できる。
入力された冠状動脈造影画像を前処理し、前処理後の冠状動脈造影画像から血管辺縁輪郭及び2次元ガイドワイヤを抽出し、また入力された関連の血管内超音波画像に対し内膜、外膜を分割するための画像処理手段61と、
各々あらかじめ設定された第1造影平面、第2造影平面に位置する冠状動脈造影画像内の2次元ガイドワイヤを同一の始点に平行移動し、平行移動後の2次元ガイドワイヤに基づき、互いに直交する曲面を構築し、互いに直交する曲面の交線を3次元ガイドワイヤとしてセットするためのガイドワイヤ再構築手段62と
各フレーム血管内超音波画像を3次元ガイドワイヤに沿って等間隔で配列し、3次元ガイドワイヤ上の血管内超音波画像が所在する位置の接ベクトルに基づいて、血管内超音波画像を接ベクトルに垂直となる位置まで回転させるための超音波画像位置決め手段63と、
接ベクトルの垂直平面上において、接ベクトルの対応位置にある血管内超音波画像を異なる角度に回転させ、また回転後の血管内超音波画像を冠状動脈造影画像上に逆投影し、血管内超音波画像の逆投影及び血管辺縁輪郭から3次元ガイドワイヤまでそれぞれ距離に基づいて、各フレーム血管内超音波画像の最適オリエンテーション角度を確定するための超音波画像オリエンテーション手段64と、
各フレーム血管内超音波画像を対応する最適オリエンテーション角度に回転させ、3次元ガイドワイヤ上の各フレーム血管内超音波画像内の内膜間距離、外膜間距離に基づいて、冠状動脈造影画像及び血管内超音波画像の血管に対し表面を再構築するための表面再構築手段65と、
を含む。
冠状動脈造影画像に対しコントラストを増強すると共に冠状動脈造影画像上のノイズに対し平滑化処理を行うための画像増強ノイズ除去手段711と、
冠状動脈造影画像上の血管辺縁輪郭を抽出すると共にあらかじめ設定されたヘッセ行列抽出方式により、冠状動脈造影画像内の血管の2次元ガイドワイヤを抽出するための画像抽出手段712と、
を含む。
平行移動後の2次元ガイドワイヤに基づいて第1造影平面と直交する第1曲面、第2造影平面と直交する第2曲面を各々構築するための曲面構築手段721と、
各々第1曲面と第2曲面を直交して交線を生成することで、交線を3次元ガイドワイヤとしてセットするための交線生成手段722と、
を含む。
Claims (10)
- 冠状血管3次元再構築方法であって、
入力された冠状動脈造影画像を前処理し、前記前処理後の冠状動脈造影画像から血管辺縁輪郭及び2次元ガイドワイヤを抽出し、また入力された関連の血管内超音波画像に対し内膜、外膜を分割するステップと、
各々あらかじめ設定された第1造影平面、第2造影平面に位置する前記冠状動脈造影画像内の前記2次元ガイドワイヤを同一の始点に平行移動し、平行移動後の前記2次元ガイドワイヤに基づき、互いに直交する曲面を構築し、前記互いに直交する曲面の交線を3次元ガイドワイヤとしてセットするステップと、
前記各フレーム血管内超音波画像を前記3次元ガイドワイヤに沿って等間隔で配列し、前記3次元ガイドワイヤ上の前記血管内超音波画像が所在する位置の接ベクトルに基づいて、前記血管内超音波画像を前記接ベクトルに垂直となる位置まで回転させるステップと、
前記接ベクトルの垂直平面上において、前記接ベクトルの対応位置にある前記血管内超音波画像を異なる角度に回転させ、また回転後の前記血管内超音波画像を前記冠状動脈造影画像上に逆投影し、前記血管内超音波画像の逆投影及び前記血管辺縁輪郭から前記3次元ガイドワイヤまでそれぞれ距離に基づいて、前記各フレーム血管内超音波画像の最適オリエンテーション角度を確定するステップと、
前記各フレーム血管内超音波画像を対応する前記最適オリエンテーション角度に回転させ、前記3次元ガイドワイヤ上の前記各フレーム血管内超音波画像内の内膜間距離、外膜間距離に基づいて、前記冠状動脈造影画像及び血管内超音波画像の血管に対し表面を再構築するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。 - 入力された冠状動脈造影画像を前処理し、前記前処理後の冠状動脈造影画像から血管辺縁輪郭及び2次元ガイドワイヤを抽出するステップは、
前記冠状動脈造影画像に対しコントラストを増強すると共に前記冠状動脈造影画像上のノイズに対し平滑化処理を行うことと、
前記冠状動脈造影画像上の血管辺縁輪郭を抽出すると共にあらかじめ設定されたヘッセ行列抽出方式により、前記冠状動脈造影画像内の血管の2次元ガイドワイヤを抽出することと、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 平行移動後の前記2次元ガイドワイヤに基づき、互いに直交する曲面を構築し、前記互いに直交する曲面の交線を3次元ガイドワイヤとしてセットするステップは、
平行移動後の2次元ガイドワイヤに基づいて前記第1造影平面と直交する第1曲面、前記第2造影平面と直交する第2曲面を各々構築することと、
各々前記第1曲面と第2曲面を直交して前記交線を生成することで、前記交線を前記3次元ガイドワイヤとしてセットすることと、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記各フレーム血管内超音波画像を前記3次元ガイドワイヤに沿って等間隔で配列し、前記3次元ガイドワイヤ上の前記血管内超音波画像が所在する位置の接ベクトルに基づいて、前記血管内超音波画像を前記接ベクトルに垂直となる位置まで回転させるステップは、
前記各フレーム血管内超音波画像の前記3次元ガイドワイヤにおける対応の位置を計算し、前記対応の位置に基づいて前記各フレーム血管内超音波画像を前記3次元ガイドワイヤに沿って等間隔で配列することと、
將前記各フレーム血管内超音波画像をあらかじめ設定されたワールド座標系内に平行移動し、前記血管内超音波画像に対応する前記接ベクトルの前記ワールド座標系における方向により、前記各フレーム血管内超音波画像を回転することで、前記各フレーム血管内超音波画像が所在する平面を対応する前記接ベクトルに垂直となると共に前記各フレーム血管内超音波画像を前記3次元ガイドワイヤが所在する座標系に移動することと、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記血管内超音波画像の逆投影及び前記血管辺縁輪郭から前記3次元ガイドワイヤまでそれぞれ距離に基づいて、前記各フレーム血管内超音波画像の最適オリエンテーション角度を確定するステップは、
前記血管内超音波画像の逆投影及び前記血管辺縁輪郭から前記3次元ガイドワイヤまでの各々距離に基づいて、あらかじめ設定され、下式で表される誤差累積式により、前記各フレーム血管内超音波画像を前記垂直平面において異なる角度に回転させた後で対応する再構築誤差を計算することと、
各フレーム血管内超音波画像に対応する最小再構築誤差を取得し、前記最小再構築誤差に対応する回転角度を前記各フレーム血管内超音波画像に対応する最適オリエンテーション角度としてセットすることと、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 冠状血管3次元再構築装置であって、
入力された冠状動脈造影画像を前処理し、前記前処理後の冠状動脈造影画像から血管辺縁輪郭及び2次元ガイドワイヤを抽出し、また入力された関連の血管内超音波画像に対し内膜、外膜を分割するための画像処理手段と、
各々あらかじめ設定された第1造影平面、第2造影平面に位置する前記冠状動脈造影画像内の前記2次元ガイドワイヤを同一の始点に平行移動し、平行移動後の前記2次元ガイドワイヤに基づき、互いに直交する曲面を構築し、前記互いに直交する曲面の交線を3次元ガイドワイヤとしてセットするためのガイドワイヤ再構築手段と、
前記各フレーム血管内超音波画像を前記3次元ガイドワイヤに沿って等間隔で配列し、前記3次元ガイドワイヤ上の前記血管内超音波画像が所在する位置の接ベクトルに基づいて、前記血管内超音波画像を前記接ベクトルに垂直となる位置まで回転させるための超音波画像位置決め手段と、
前記接ベクトルの垂直平面上において、前記接ベクトルの対応位置にある前記血管内超音波画像を異なる角度に回転させ、また回転後の前記血管内超音波画像を前記冠状動脈造影画像上に逆投影し、前記血管内超音波画像の逆投影及び前記血管辺縁輪郭から前記3次元ガイドワイヤまでそれぞれ距離に基づいて、前記各フレーム血管内超音波画像の最適オリエンテーション角度を確定するための超音波画像オリエンテーション手段と、
前記各フレーム血管内超音波画像を対応する前記最適オリエンテーション角度に回転させ、前記3次元ガイドワイヤ上の前記各フレーム血管内超音波画像内の内膜間距離、外膜間距離に基づいて、前記冠状動脈造影画像及び血管内超音波画像の血管に対し表面を再構築するための表面再構築手段と、
を含むことを特徴とする、冠状血管3次元再構築装置。 - 前記画像処理手段は、
前記冠状動脈造影画像に対しコントラストを増強すると共に前記冠状動脈造影画像上のノイズに対し平滑化処理を行うための画像増強ノイズ除去手段と、
前記冠状動脈造影画像上の血管辺縁輪郭を抽出すると共にあらかじめ設定されたヘッセ行列抽出方式により、前記冠状動脈造影画像内の血管の2次元ガイドワイヤを抽出するための画像抽出手段と、
を含むことを特徴とする、請求項6に記載の冠状血管3次元再構築装置。 - ガイドワイヤ再構築手段は、
前記平行移動後の2次元ガイドワイヤに基づいて前記第1造影平面と直交する第1曲面、前記第2造影平面と直交する第2曲面を各々構築するための曲面構築手段と、
前記第1曲面と前記第2曲面を直交して前記交線を生成することで、前記交線を前記3次元ガイドワイヤとしてセットするための交線生成手段と、
を含むことを特徴とする、請求項6に記載の冠状血管3次元再構築装置。 - メモリと、プロセッサと、前記メモリ内に保存され、前記プロセッサ上で実行できるコンピュータプログラムとを含む医療設備であって、前記プロセッサは、前記コンピュータプログラムを実行した時、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法のステップを実行することを特徴とする、医療設備。
- コンピュータプログラムを保存するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータプログラムがプロセッサで実行された時、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法のステップを実行することを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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