JP7314183B2 - 定量的血行動態フロー分析のための方法および装置 - Google Patents
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Description
患者固有の画像データを読出すステップ;
前記患者固有の画像データから対象血管の3D再構成を作成するステップ;
前記3D再構成からジオメトリ情報を抽出するステップ;
病変の位置を決定するステップ;
患者固有のデータを取得するステップ;
前記ジオメトリ情報、病変の位置、および患者固有のデータに基づいて血行動態結果を計算するステップ、
を備える、定量的血行動態フロー分析のためのコンピュータ実装方法が提供される。
前記患者固有の画像データから画像シーケンス、アンギュレーションおよび回転を選択するステップ;
前記患者固有の画像データから第1および第2の選択画像フレームを決定するステップ;
前記第1および第2の選択画像フレームにおける管腔境界を検出するステップ;
第1および第2の選択画像投影を決定するステップ;そして
前記第1および第2の選択画像投影から前記3D再構成を作成するステップ
を備える。
前記3D再構成内の前記対象血管の中心線に沿った圧力降下の仮想プルバックを計算するステップであって、前記中心線が、第1および第2の場所の間の多数の中心線ポイントを備え、前記中心線ポイントが、3D再構成された前記対象血管の前記ジオメトリ情報の少なくとも一部を表す、ステップ;
仮想プルバック曲線を計算するステップ;
セグメントの前記ジオメトリ情報を利用して、前記第1の場所と第2の場所の間の圧力降下と血管FFR値を計算するステップ;および
前記第2の場所に対応するプルバック曲線データに前記圧力降下と血管FFR値を追加するステップ、
を備えることができる。
前記対象血管に沿った直径または面積のデータポイントを通る線を自動的にフィットさせるステップであって、前記対象血管が、前記病変の位置での血管狭窄セグメントと、前記病変の位置の遠位および/または近位の少なくとも1つである健康な血管セグメントとを含む、ステップ;
前記対象血管に沿った血管の狭窄セグメントを除く直径または面積のデータポイントを通る線をフィットさせることによって、前記対象血管に沿った健康な血管の直径または面積の推定値を取得するステップ;
前記血管狭窄セグメントに沿った血管狭窄直径または面積の推定値を取得するステップ;および
ii)前記健康な血管の直径または面積に対する、i)前記血管狭窄の直径または面積の直径または面積比を計算するステップ、
を備える。
患者固有の画像データを読出すステップ;
前記患者固有の画像データから対象血管の3D再構成を作成するステップ;
前記3D再構成に基づいて、前記対象血管の少なくとも一部に沿った面積または直径の少なくとも1つを決定するステップであって、前記対象血管が、病変に関連する病変セグメントを含む、ステップ;
前記病変セグメントの少なくとも一部に沿った健康な参照面積または健康な参照直径の少なくとも1つを推定するステップ;
前記健康な参照面積または直径の少なくとも1つに基づいて前記病変セグメント内の前記病変の除去から生じる予測圧力変化または予測FFRの少なくとも1つを計算するステップ、
を、さらに、備える
前記ステントを通る血液フローが経験する摩擦推定値を計算するステップ;および
前記摩擦推定値に部分的に基づいて前記予測圧力の変化を計算するステップ、
を備えることができる。
前記病変セグメントの少なくとも一部に沿ったものを含む、前記対象血管の少なくとも一部に沿った面積または直径の少なくとも1つを決定するステップ;および
前記面積または直径の少なくとも1つに基づいて前記病変セグメント内の前記病変に起因する初期圧力を計算するステップであって、前記予測される圧力変化が、部分的に前記初期圧力に基づいている、ステップを
備えることができる。
前記対象血管に沿った面積または直径の変化を示す面積曲線または直径曲線の少なくとも1つを決定するステップ;
前記面積曲線または前記直径曲線の少なくとも1つに基づいて初期圧力を計算するステップ;
前記病変セグメントに対応する前記面積曲線または直径曲線の一部を、前記健康な参照面積または健康な参照直径の少なくとも1つで自動的に置き換えるステップ;
前記健康な参照面積または健康な参照直径の少なくとも1つで置き換えられた前記部分に基づいて更新された圧力を計算するステップ;および
前記対象血管の前記3D再構成を変更せずに、前記初期圧力と更新された圧力に基づいて前記予測圧力変化を決定するステップ
を備える。
患者固有の大動脈圧を決定するステップ;
前記対象血管を通る最大冠拡張時血液フローを決定するステップ;
前記最大冠拡張時血液フローに基づいて、前記対象血管の近位の場所に対応する初速度を取得するステップ;および
前記初速度、患者固有の大動脈安静時圧、および前記対象血管の少なくとも前記部分に沿った前記面積または直径の少なくとも1つに基づいて、前記対象血管に沿った患者固有の一定速度を決定するステップ
を備える。
患者固有の画像データを読出すステップ;
前記患者固有の画像データから対象血管の3D再構成を作成するステップ;
前記3D再構成からジオメトリ情報を抽出するステップ;
病変の位置を決定するステップ;
患者固有のデータを取得するステップ:
前記ジオメトリ情報、病変の位置、および患者固有のデータに基づいて血行動態結果を計算するステップ
を備える定量的血行動態フロー分析のためのシステムに関する。
前記患者固有の画像データから画像シーケンス、アンギュレーションおよび回転を選択するステップ;
前記患者固有の画像データから第1および第2の選択画像フレームを決定するステップ;
前記第1および第2の選択画像フレームにおける管腔境界を検出するステップ;
前記第1および第2の選択画像投影を決定するステップ;および
前記第1および第2の選択画像投影から前記3D再構成を作成するステップ
を備えることができる。
前記3D再構成内の前記対象血管の中心線に沿った圧力降下の仮想プルバックを計算するステップであって、前記中心線が、第1および第2の場所の間の多数の中心線ポイントを含み、前記中心線ポイントが、前記3D再構成された関心血管の前記ジオメトリ情報の少なくとも一部を表す、ステップ;
仮想プルバック曲線を計算するステップ;
セグメントの前記ジオメトリ情報を利用して、前記第1および第2の場所の間の圧力降下と血管FFR値を計算するステップ;および
前記第2の場所に対応するプルバック曲線データに前記圧力降下と血管FFR値を追加するステップ
を備える。
前記3D再構成に基づいて、前記対象血管の少なくとも一部に沿って面積または直径の少なくとも1つを決定するステップであって、前記対象血管が、病変に関連する病変セグメントを含む、ステップ;
前記病変セグメントの位置を決定するステップ;
前記病変セグメントの少なくとも一部に沿って、健康な参照面積または健康な参照直径の少なくとも1つを推定するステップ;
前記健康な参照面積または直径の少なくとも1つに基づいて、前記病変セグメント内の前記病変の除去から生じる予測圧力変化または予測FFRの少なくとも1つを計算するステップ
を実行するプログラム命令を実行するように構成されている1つ以上のプロセッサを、備える。
前記病変セグメントの少なくとも一部に沿ったものを含む、前記対象血管の少なくとも一部に沿って面積または直径の少なくとも1つを決定するステップ;および
前記面積または直径の少なくとも1つに基づいて前記病変セグメントの前記病変に起因する初期圧力を計算するステップであって、前記予測される圧力変化が、部分的に初期圧力に基づいている、ステップ、
を実行するように構成させることができる。
-2D冠動脈ジオメトリに代えて3D冠動脈ジオメトリ情報を使用すること
-冠動脈フローではなく、冠動脈速度に基づいて計算すること
-患者固有の血行動態パラメータを計算すること
を備える、圧力降下およびFFRのような血行動態パラメータを定量化するための方法が、開示される。
本出願の実施形態では、3D QCAに基づくジオメトリ情報を使用して、FFRを計算する方法が、提供される。2D QCAは、a)面外倍率エラー、およびb)遠近短縮エラーを原因とするジオメトリの不正確さを有すると言う問題を持つ。遠近短縮とは、特定の視点から見たときにオブジェクトが圧縮されているように見え、これにより冠動脈の長さの過小評価のような不正確なジオメトリ情報が発生するイベントである。ジオメトリ情報は流体方程式の重要な部分であるので、正確かつ信頼性の高い冠動脈のジオメトリ情報は、不可欠である。
前述したように、CFRは、冠動脈を通る最大冠動脈血液フローとその安静時冠動脈血液フローとの比率として規定される。
図11を参照すると、健康な状況における最大血管拡張(1101)下の冠動脈圧勾配は、フローに線形に依存する。健康な状況では、冠動脈の圧力勾配は無視し得、そしてこの線形の圧力勾配の要因は微小血管系である。これは、微小血管系による圧力勾配、つまり、図13Aにおける、
再び図13Aを参照すると、心外膜冠動脈病変(1303)内の圧力勾配は、
図13Bは、式4から組み込まれた知識および圧力とフローの関係と共に、冠動脈速度と冠動脈圧との関係を示す。図13Bでは、x軸は冠動脈速度を表し、そしてy軸は図13Aの場所1306での冠動脈圧を表す。「(微小循環による圧力勾配
(段落0102)の説明で述べたように、1316は、心外膜冠動脈が健康な場合に、微小血管床(図13A、1302)で観察される圧力勾配を表す。この関係は、冠動脈速度の増加に対し線形である。最大冠動脈速度1314は、最大運動中の速度を反映する。最大冠動脈速度での静脈圧
は1310により表される。
Claims (25)
- 定量的血行動態フロー分析のための方法であって:
i) 患者固有の画像データを読出すステップ;
ii) 前記患者固有の画像データから冠動脈ツリーのサブセットを表す対象血管の3D再構成を作成するステップ;
iii) 前記3D再構成から、ジオメトリ情報を抽出するステップ;
iv) 前記対象血管内の病変の位置を決定するステップ;
v) 大動脈圧の患者固有のデータを取得するステップ;
vi) 前記3D再構成内の前記対象血管の中心線に沿った圧力降下の仮想プルバックを計算するステップであって、前記中心線が、第1および第2の場所の間の多数の中心線ポイントを含み、前記中心線ポイントが、前記3D再構成された対象血管のジオメトリ情報の少なくとも一部を表す、ステップ;
vii) 仮想プルバック曲線を計算するステップ;
viii) セグメントの前記ジオメトリ情報、前記病変の位置、および前記大動脈圧の患者固有のデータを使用して、前記第1および第2の場所の間の圧力降下と血管FFR値を計算するステップ;および
ix) 前記第2の場所に対応するプルバック曲線データに前記圧力降下と血管FFR値を追加するステップ
を備える方法。 - 前記病変の位置を決定する前記ステップが、フローが層流であるか乱流であるかを示すフローパターンパラメータの計算に少なくとも基づいていて、前記フローパターンパラメータが、前記3D再構成から抽出された前記ジオメトリ情報に基づいて計算される、請求項1に記載の方法。
- 前記フローパターンパラメータが、レイノルズ数である、請求項2に記載の方法。
- 前記フローパターンパラメータが、前記対象血管に沿った健康なジオメトリの推定値に基づいて計算される、請求項2または3に記載の方法。
- 前記健康なジオメトリの前記推定値が、前記病変の位置に近接する、前記対象血管のセグメントにおける直径または面積の少なくとも1つの推定値である、請求項4に記載の方法。
- 前記病変の位置を決定する前記ステップが、前記対象血管に沿った血液速度の変動を特定するステップを含み、前記変動が、血管狭窄の存在に起因する、請求項1~5の何れか1項に記載の方法。
- 前記血液速度の前記変動が、前記3D再構成から抽出された前記ジオメトリ情報に基づいて計算される、請求項6に記載の方法。
- 前記血液速度の前記変動が、前記対象血管に沿った健康なジオメトリの推定値に基づいて計算される、請求項6または7に記載の方法。
- 前記健康なジオメトリの前記推定値が、直径または面積のうちの少なくとも1つの推定値である、請求項8に記載の方法。
- 前記対象血管の近位端および遠位端に沿った高度の相違による重力圧力勾配を計算するステップを、さらに、備える、請求項1~9の何れか1項に記載の方法。
- 前記3D再構成を作成するステップが、さらに、
前記患者固有の画像データから画像シーケンス、アンギュレーションおよび回転を選択するステップ;
前記患者固有の画像データから第1および第2の選択画像フレームを決定するステップ;
前記第1および第2の選択画像フレームにおける管腔境界を検出するステップ;
前記第1および第2の選択画像投影を決定するステップ;および
前記第1および第2の選択画像投影から前記3D再構成を作成するステップ
を備える請求項1~10の何れか1項に記載の方法。 - 前記ジオメトリ情報を抽出する前記ステップが、a)面外倍率エラーおよびb)遠近短縮エラーの少なくとも1つに起因するジオメトリの不正確さを回避する、請求項1~11の何れか1項に記載の方法。
- 前記病変の位置を決定する前記ステップが、さらに、
前記対象血管に沿った直径または面積のデータポイントを通る線を自動的にフィットさせるステップであって、前記対象血管が、前記病変の位置での血管狭窄セグメントと、前記病変の位置の遠位および/または近位の少なくとも1つである健康な血管セグメントとを含む、ステップ;
前記対象血管に沿った血管の狭窄セグメントを除く直径または面積のデータポイントを通る線をフィットさせることによって、前記対象血管に沿った健康な血管の直径または面積の推定値を取得するステップ;
前記血管狭窄セグメントに沿った血管狭窄直径または面積の推定値を取得するステップ;および
ii)前記健康な血管の直径または面積に対する、i)前記血管狭窄の直径または面積の直径または面積比を計算するステップ、
を、さらに、備える、請求項1~12の何れか1項に記載の方法。 - 前記病変の位置が、直径比または面積に基づいて決定される、請求項13に記載の方法。
- 前記3D再構成に基づいて、前記対象血管の少なくとも一部に沿った面積または直径の少なくとも1つを決定するステップであって、前記対象血管が、前記対象血管内の病変に関連する病変セグメントを含む、ステップ;
前記病変セグメントの少なくとも一部に沿った健康な参照面積または健康な参照直径の少なくとも1つを推定するステップ;
前記健康な参照面積または直径の少なくとも1つに基づいて前記病変セグメント内の前記病変の除去から生じる予測圧力変化または予測FFRの少なくとも1つを計算するステップ
を、さらに、備える、請求項1~14の何れか1項に記載の方法。 - 前記病変セグメントがステントを含み、計算する前記ステップが、さらに
前記ステントを通る血液フローが経験する摩擦推定値を計算するステップ;および
少なくとも前記摩擦推定値に基づいて前記予測圧力変化を計算するステップ、
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記対象血管が、冠動脈ツリーのサブセットを表し、そして計算する前記ステップが、前記冠動脈ツリーが、全体を通して一定の健康な速度を示すという仮定に基づいている、請求項15または16に記載の方法。
- 前記対象血管内の病変に関連する病変セグメントの少なくとも一部を含む、前記対象血管の少なくとも一部に沿った面積または直径の少なくとも1つを決定するステップ;および
前記面積または直径の少なくとも1つに基づいて前記病変セグメント内の前記病変に起因する初期圧力を計算するステップであって、予測される圧力変化が、少なくとも前記初期圧力に基づいている、ステップ、
を、さらに、備える、請求項1~17の何れか1項に記載の方法。 - 計算する前記ステップが、さらに、
前記対象血管に沿った面積または直径の変化を示す面積曲線または直径曲線の少なくとも1つを決定するステップ;
前記面積曲線または前記直径曲線の少なくとも1つに基づいて初期圧力を計算するステップ;
前記病変セグメントに対応する前記面積曲線または直径曲線の一部を、前記健康な参照面積または健康な参照直径の少なくとも1つにより自動的に置き換えるステップ;
前記健康な参照面積または健康な参照直径の少なくとも1つにより置き換えられた前記一部に基づいて更新された圧力を計算するステップ;
前記対象血管の前記3D再構成を変更せずに、前記初期圧力と更新された圧力に基づいて予測圧力変化を決定するステップ
を備える、請求項18に記載の方法。 - 計算する前記ステップが、さらに、
患者固有の大動脈圧を決定するステップ;
前記対象血管を通る最大冠拡張時血液フローを決定するステップ;
前記最大冠拡張時血液フローに基づいて、前記対象血管の近位の場所に対応する初速度を取得するステップ;および
前記初速度、患者固有の大動脈安静時圧、および前記対象血管の少なくとも一部に沿った前記面積または直径の少なくとも1つに基づいて、前記対象血管に沿った患者固有の一定速度を決定するステップ
を備える、請求項15~19の何れか1項に記載の方法。 - 定量的血行動態フロー分析のためのシステムであって、
i) 患者固有の画像データを読出すステップ;
ii) 前記患者固有の画像データから対象血管の3D再構成を作成するステップ;
iii) 前記3D再構成からジオメトリ情報を抽出するステップ;
iv) 前記対象血管内の病変の位置を決定するステップ;
v) 大動脈圧の患者固有のデータを取得するステップ、
vi) 3D再構成内の前記対象血管の中心線に沿った圧力降下の仮想プルバックを計算するステップであって、前記中心線が、第1および第2の場所の間の多数の中心線ポイントを含み、前記中心線ポイントが、前記3D再構成された関心血管の前記ジオメトリ情報の少なくとも一部を表す、ステップ;
vii) 仮想プルバック曲線を計算するステップ;
viii) セグメントの前記ジオメトリ情報、前記病変の位置、および前記大動脈圧の患者固有のデータを使用して、前記第1および第2の場所の間の圧力降下と血管FFR値を計算するステップ;および
ix) 前記第2の場所に対応するプルバック曲線データに前記圧力降下と血管FFR値を追加するステップ
を実行するためのプログラム命令を実行するように構成されている少なくとも1つのプロセッサ、
を備える、システム。 - 前記3D再構成を作成する前記ステップが、さらに、
前記患者固有の画像データから画像シーケンス、アンギュレーションおよび回転を選択するステップ;
前記患者固有の画像データから第1および第2の選択画像フレームを決定するステップ;
前記第1および第2の選択画像フレームにおける管腔境界を検出するステップ;
前記第1および第2の選択画像投影を決定するステップ;および
前記第1および第2の選択画像投影から前記3D再構成を作成するステップ
を備える、請求項21に記載のシステム。 - 前記ジオメトリ情報を抽出する前記ステップが、a)面外倍率エラーおよびb)遠近短縮エラーのうちの少なくとも1つに起因するジオメトリの不正確さを回避する、請求項21または22に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記3D再構成に基づいて、前記対象血管の少なくとも一部に沿って面積または直径の少なくとも1つを決定するステップであって、前記対象血管が、病変に関連する病変セグメントを含む、ステップ;
前記病変セグメントの位置を決定するステップ;
前記病変セグメントの少なくとも一部に沿って、健康な参照面積または健康な参照直径の少なくとも1つを推定するステップ;
前記健康な参照面積または直径の少なくとも1つに基づいて、前記病変セグメント内の前記病変の除去から生じる予測圧力変化または予測FFRの少なくとも1つを計算するステップ、
を実行するように構成されている、請求項21~23の何れか1項に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサが、さらに、
前記病変セグメントの少なくとも一部に沿ったものを含む、前記対象血管の少なくとも一部に沿って、面積または直径の少なくとも1つを決定するステップ;および
前記面積または直径の少なくとも1つに基づいて前記病変セグメントの前記病変に起因する初期圧力を計算するステップであって、前記予測される圧力変化が、少なくとも前記初期圧力に基づいている、ステップ、
を実行するように構成されている、請求項24に記載のシステム。
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