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JP7348916B2 - 画像データを使用した流量測定 - Google Patents

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Description

関連出願
本出願は、2018年5月23日に出願された米国仮特許出願第62/675,348号の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、医療技術の分野に関し、より具体的には、画像データを使用して、血管内の血流測定値を決定することを含む、解剖学的関心領域での流れを評価するためのデバイス、システム、および方法に関する。
患者の解剖学的領域での特定状態の重症度をよりよく理解するために、生理学的データは、治療の決定を導くように、収集され、使用されることができる。このような状態の一実施例は、しばしば狭窄と称されている、血管の収縮、または狭化である。収縮の程度を計測することによって、適切な治療オプションが、決定されることができる。
狭窄が血管を通る流れを妨害する度合いを評価するための1つの技術は、血流予備量比測定(FFR)と呼ばれている。所与の狭窄のFFRを計算するために、2つの血圧読取値が、取られ、1つは、狭窄の遠位側にあり、他の1つは、狭窄の近位、または大動脈側にある。FFRは、狭窄の遠位側で取られた、狭窄動脈の最大血流と通常の最大血流の比率として定義され、典型的には、測定された遠位圧力から近位圧力への圧力勾配に基づいて計算される。狭窄を横切る圧力勾配は、狭窄の重症度の指標である。狭窄がより制限的であるほど、圧力降下が大きくなり、結果として生じるFFRが低下する。FFR測定は、有用な診断ツールであり得る。医師は、例えば、所与の狭窄のFFRが臨床閾値(例えば、0.8)を下回ったときに、介入処置(例えば、血管形成術またはステント留置術)を実行することを決定し得、FFRが臨床閾値を超えている場合、所与の狭窄に対してそのような治療を控えることを決定し得る。したがって、FFR測定は、治療を導くための決定点となることができる。
伝統的に、FFR測定は、侵襲的な圧力測定デバイスを使用して取られてきた。しかしながら、侵襲的な測定デバイスの使用を回避するために、FFR推定値は、血管造影画像を使用して導出されることができる。そのために、血管の3次元描写は、2つ以上の血管造影画像から作成され、血流は、その画像を使用して推定される。概して、血流速度は、造影剤の前縁が冠状動脈を通って移動するのにかかる、既知の時間に対応する、画像フレームの数を計数することによって推定されている。その後、冠状動脈の長さは、血流速度を推定するために、この時間によって除算される。血流速度および血管描写は、推定圧力降下を出力するように、流体フローモデルの入力として使用される。
血管造影導出FFR測定は、侵襲的な測定デバイスの使用を排除することができる一方、従前の血管造影導出FFR測定技術の精度は、特定の固有で、かつ可変のバイアスに悩まされている。例えば、従前の血管造影導出FFR測定方法は、高圧で大容量の造影剤注入を利用して、強制的な流れを作り出し、人工的に流れを増加させ、それによって流れの推定値にバイアスをかける。加えて、血流は、心周期全体にわたって変化することができるため、血流推定値における診断上の有意な変動は、心周期に対する注入のタイミングに応じて、発生することができる。これらの従前の血管造影導出FFR測定に関連するそのような精度の問題は、低侵襲であるというそれらの利点を上回る傾向があり得る。これらの精度の問題は、従前の血管造影導出FFR測定の価値を妨げてきた。
例示的な実施形態は、解剖学的関心領域での流れを測定するために、本明細書に記載されている。本明細書に記載の様々な実施形態は、画像データから導出された、信頼性が高く、正確で、低侵襲の流量測定を提供することができる。特に、本明細書に開示される様々な実施形態は、従前の血管造影導出FFR技術に有害な影響を与える、固有で、かつ可変のバイアスを低減または排除することによって、低侵襲の血管造影導出FFR測定の精度を高めることができる。例えば、本明細書に開示される特定の実施形態は、関心領域内の強制的な流れが、人為的に増加する流れおよび/または心周期の異なる段階によって引き起こされる変動性に及ぼす影響を低減または排除することができる。いくつかの実施形態は、流速を推定するためのフレームカウント技術の一貫性および精度を改善するように、パルス、時限、および既知の造影剤注入を利用することができる。加えて、特定のさらなる実施形態は、注入のタイミングを心周期の特定の段階と同期させることができるので、流れの推定に使用されるデータは、関心領域での本来の血流(例えば、注入が行われていないときの血流)によりよく近似する。
1つの例示的な実施形態は、血管内の血流速度を決定するための方法を含む。この方法の実施形態は、第1の時間にわたって、造影剤の第1のボーラスを血管に注入し、第1の時間の後である第2の時間にわたって、造影剤の注入を中止し、第2の時間の後である第3の時間にわたって、造影剤の第2のボーラスを血管に注入することによって、既知の周波数でパルス造影ボーラスを血管に注入するステップを含む。この方法の実施形態は、血管内の造影剤の第1のボーラスと造影剤の第2のボーラスとの間の距離を決定するように、血管の第1の領域を表す画像データを分析するステップをさらに含む。そして、この方法の実施形態は、造影剤の第1のボーラスと造影剤の第2のボーラスとの間の決定された距離に既知の周波数を乗算することによって、血管の第1の領域の血流速度を計算するステップを含むことができる。
別の例示的な実施形態は、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、血管の第1の領域を表す画像データを分析させて、血管内の造影剤の第1のボーラスと造影剤の第2のボーラスとの間の距離を決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含む。この物品の実施形態はまた、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、少なくとも造影剤の第1のボーラスおよび造影剤の第2のボーラスを含む、パルス造影ボーラスが第1の時間にわたって血管に注入されるときに、造影剤の第1のボーラスと造影剤の第2のボーラスとの間の決定された距離に既知の周波数を乗算することによって、血管の第1の領域のための血流速度を計算させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。
追加の例示的な実施形態は、血管内の血流量を決定するための方法を含む。この方法の実施形態は、第1の造影剤注入流量で造影剤を血管に注入するステップを含む。この方法の実施形態は、第1の取得時間に取得された第1の関心領域を表す第1の画像データを分析して、第1の造影剤注入流量が第1の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップをさらに含む。この方法の実施形態はまた、第1の造影剤注入流量よりも大きい第2の造影剤注入流量で、造影剤を血管に注入するステップを含む。さらに、この方法の実施形態は、第2の取得時間に取得された第1の関心領域を表す第2の画像データを分析して、第2の造影剤注入流量が第2の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップを含む。そして、所定の状態が第2の画像データ内に存在することを決定すると、この方法の実施形態は、血管内の血流量を決定するように、第2の造影剤注入流量を使用するステップを含む。
さらなる例示的な実施形態は、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、第1の取得時間に取得された第1の関心領域を表す第1の画像データを分析させて、造影剤が血管に注入されたときに、第1の造影剤注入流量が第1の画像データ内に所定の状態を存在させるかどうかを決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含む。この物品の実施形態はまた、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、第2取得時間に取得された第1の関心領域を表す第2の画像データを分析させて、造影剤が血管に注入され、第1の造影剤注入流量よりも大きいときに、第2の造影剤注入流量が第2の画像データ内に所定の状態を存在させるかどうかを決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。そして、この物品の実施形態はまた、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、所定の状態が第2の画像データ内に存在すると決定したら、血管内の血流量を決定するように第2の造影剤注入流量を使用させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。
別の例示的な実施形態は、血管内の血流測定値を決定するための方法を含む。この方法の実施形態は、心周期の収縮期および拡張期の何れかの間に、血管への造影剤の第1の注入を実行するステップを含む。この方法の実施形態は、造影剤の第1の注入を中止するステップをさらに含む。第1の注入を中止した後、この方法の実施形態は、血管の第1の領域での造影剤を表す画像データに基づいて、第1の領域のための血流測定値を計算するステップを含む。特定の実施形態において、造影剤の第1の注入は、心周期の収縮期および拡張期の他方の開始の前に中止される。他の実施形態において、造影剤の第1の注入は、心周期の1つ以上の後続の段階の後に中止される。
追加の例示的な実施形態は、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、血管の第1の領域で注入された造影剤を表す画像データに基づいて、第1の領域ための血流測定値を計算させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含む。この物品の実施形態において、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令は、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間で血管に注入され、特定の時点で中止された、造影剤を表す画像データ上の血流測定計算に基づかせる。いくつかの実施形態において、その中止点は、心周期の収縮期および拡張期の他方の開始の前であり得る。いくつかの実施形態において、その中止点は、心周期の1つ以上の後続の段階の後にあり得る。
1つ以上の実施例の詳細は、添付の図面および以下の記載において記載する。他の特徴、目的、および利点は、記載および図面から明らかになるであろう。
以下の図面は、本発明の特定の実施形態を図示するものであり、したがって、本発明の範囲を限定するものではない。図面は、以下の記載における説明と併せて使用することが意図されている。本発明の実施形態は、添付された図面と併せて、これ以降に記載され、同じ数字は、同じ要素を示す。
動力付き流体注入器の実施形態の斜視図である。 解剖学的関心領域を表す画像データを生成および分析するように構成されたシステムの実施形態のブロック図である。 パルス造影ボーラスを含む血管の領域を表す概略図である。第1の画像データ取得時間での血管の領域を示す。 パルス造影ボーラスを含む血管の領域を表す概略図である。第2の画像データ取得時間での血管の領域を示す。 パルス造影ボーラスを使用して関心領域における血流速度を決定するための方法の実施形態の流れ図である。 血管の領域を表し、注入された造影剤の流れと血管の領域での血流との相対的な比較を示す、シーケンスを示す概略図である。 血管の領域を表し、注入された造影剤の流れと血管の領域での血流との相対的な比較を示す、シーケンスを示す概略図である。 血管の領域を表し、注入された造影剤の流れと血管の領域での血流との相対的な比較を示す、シーケンスを示す概略図である。 血管の領域を表し、注入された造影剤の流れと血管の領域での血流との相対的な比較を示す、シーケンスを示す概略図である。 関連する造影剤注入流量とともに関心領域の画像データのピクセル密度値の概略図である。 造影剤注入流量を使用して、関心領域における血流量を決定するための方法の実施形態の流れ図である。 心周期の特定の段階中に実行される造影剤注入を使用して、関心領域における血流測定値を決定するための方法の実施形態の流れ図である。 心電図および造影剤注入を示す概略タイミング図である。 心電図および造影剤注入を示す概略タイミング図である。
以下の詳細な記載は、本質的に例示的なものであり、いくつかの実際的な図および実施例を提供する。当業者は、記載された実施例の多くが様々な好適な代替形態を有することを認識するであろう。
多数の様々な例示的な流量測定技術は、添付の図面に加えて以下に提供される記載を使用して、本明細書に開示されている。本明細書に開示される技術のそれぞれは、いくつかの実施例において、独立して、または本明細書に開示される他の技術の1つ以上(例えば、すべて)と組み合わせて採用されることができる。
図1は、動力付き流体注入器100の例示的な実施形態の斜視図を示している。動作中、動力付き流体注入器100は、ある量の流体を患者に、例えば、カテーテルを介して患者の血管に注入することができる。動力付き流体注入器100によって注入される流体は、例えば、造影流体、非造影流体(例えば、生理食塩水)、またはそれらの組み合わせであることができる。ある量の流体を患者に注入することによって、動力付き流体注入器100は、解剖学的関心領域を表す画像データの収集を含む、様々な医学的診断および/または介入処置を容易にすることができる。これらの処置は、例えば、光干渉断層撮影(OCT)画像化、血管内超音波(IVUS)画像化、コンピュータ断層撮影(CT)画像化、磁気共鳴(MRI)画像化、血管造影処置、および介入デバイス処置/配置を含む。
図示の動力付き流体注入器100は、駆動アセンブリハウジング102およびスリーブ104を含む。スリーブ104は、駆動アセンブリハウジング102に固定されることができる。例えば、駆動アセンブリハウジング102は、開口部を含むことができ、スリーブ104は、そのような開口部で、または近くで駆動アセンブリハウジング102に固定されることができる。スリーブ104は、駆動アセンブリハウジング102から延在されることができ、リザーバ106を受容して、保持するように構成されることができる。リザーバ106は、流体を含有する内部リザーバ容量を有することができ、内部リザーバ容量内にプランジャ108を含むことができる。駆動アセンブリの少なくとも一部は、駆動アセンブリハウジング102内に収容されることができる。駆動アセンブリは、内部リザーバボリューム容量内の流体を加圧するように構成されることができる。例えば、駆動アセンブリは、駆動アセンブリハウジング102内の開口部などで、プランジャ108に結合し得、内部リザーバ容量内でプランジャ108を駆動し得る。プランジャ108がリザーバ106内で漸進的に駆動されると、内部リザーバ容量内の流体は、加圧されることができ、チューブ109に沿ってリザーバ106から患者につながることができる。動力付き流体注入器100の特定の用途において、造影剤などの出力流体は、1000~1500psi(例えば、1200psi)の何れかから加圧されることができる。
動力付き流体注入器100の図示された実施形態は、動作中に流体を加圧および送達するのに有用であることができる、様々な特徴を含む。動力付き流体注入器100は、制御パネル110を含むことができる。制御パネル110は、様々な動作態様のためのユーザーインターフェースを提供することができる。例えば、制御パネル110は、所与の流体注入処置に使用される様々なパラメータおよび/またはプロトコルを設定するために操作者によって利用されることができる。一実施例において、操作者は、流量、注入容量(例えば、最大)、注入圧力(例えば、最大)、流体注入持続時間、立ち上がり時間、および/または他の注入パラメータのような、流体注入パラメータを入力するように、制御パネル110と対話することができる。一実施形態において、制御パネル110は、操作者が注入パラメータを表示および変更することを可能にする、タッチスクリーンパネルディスプレイを含む。制御パネル110はまた、動力付き流体注入器100を初期化するために(例えば、患者の流体注入のためにそれを準備するために)、または特定の特徴または動作のシーケンスをアクティブにするために使用され得る。制御パネル110はまた、過去または現在進行中の注入処置に関連する情報、ならびに任意の適切なアラートを含む、ステータス情報を提供し得る。制御パネル110は、動力付き流体注入器100の動作を制御する、1つ以上のプロセッサを有する画像化エンジンを含むことができる。そのようなプロセッサはまた、駆動アセンブリが、存在する場は蠕動ポンプ112、および/または動力付き流体注入器100に含まれる任意のセンサおよび検出器などの、他のコンポーネントを制御することができる。
制御パネル110に加えて、図示の動力付き流体注入器100は、操作者入力のための手動制御デバイス113を含む。手動制御デバイス113は、無線で、または有線接続の何れかを介して、制御パネル110に結合されることができる。しかしながら、他の実施形態において、手動制御デバイス113は、駆動アセンブリハウジング102などの、制御パネル110以外の動力付き流体注入器100のコンポーネントに接続されることができる。手動制御デバイス113は、注入処置に関連する様々な信号を生成し、制御パネル110または他の接続されたコンポーネントに送信することができる。操作者は、注入処置を制御するように、手動制御デバイス113で1つ以上のインターフェースコンポーネントを作動させることができる。例えば、操作者は、動力付き流体注入器100から出力される流体流量を変更する可変速度制御デバイスとして、および/または流体注入を開始または停止するための機構として、手動制御デバイス113を使用することができる。
動力付き流体注入器100はまた、注入処置で使用される、流体を供給するのに有用な1つ以上のコンポーネントを含むことができる。容器114は、造影剤などの、流体の供給を含むことができ、動力付き流体注入器100でホルダー116に固定されることができる。容器114からの流体は、注入処置中に使用するためにリザーバ106に供給されることができる。例えば、容器114からの流体は、プランジャ108が引っ込められているとき(例えば、駆動アセンブリハウジング102に向かう方向に移動されている)、リザーバ106内に引き込まれ、それによって内部リザーバ容量を補充することができる。類似して、動力付き流体注入器100が蠕動ポンプ112を含むときに、第2の容器118は、フラッシング媒体(例えば、生理食塩水)などの、流体の供給を含むことができ、動力付き流体注入器100でホルダー120に固定されることができる。存在するときに、蠕動ポンプ112は、第2の容器118から流体を受容し、そのような流体を患者に送達することができる。多くの場合、蠕動ポンプ112は、駆動アセンブリがリザーバ106から造影流体を送達する圧力よりも低い圧力で、生理食塩水などの、非造影流体を送達するように使用され得る。バルブシステム124は、リザーバ106または蠕動ポンプ112を患者と通信して選択的に配置するように含まれることができる。
図2は、解剖学的関心領域を表す画像データを生成および分析するように構成された例示的なシステム200を示すブロック図である。この実施例に示されるように、システム200は、画像化エンジン210、動力付き流体注入器220、および画像化デバイス230を含むことができる。
この実施形態では、画像化エンジン210は、動力付き流体注入器220および画像化デバイス230と通信されていることが示されている。このようにして、画像化エンジン210は、動力付き流体注入器220および画像化デバイス230と通信することができる。例えば、画像化エンジン210は、流量、注入持続時間(例えば、注入開始時間、注入終了時間)、注入周波数、および注入容量を含む流体注入パラメータなどの、動力付き流体注入器220からデータを受信することができる。画像化エンジン210はまた、解剖学的関心領域を表す画像データの1つ以上のフレームなど、画像化デバイス230からデータを受信することができる。
画像化エンジン210は、動力付き流体注入器220および/または画像化デバイス230から受信したデータを分析することができる。図示の実施例において、画像化エンジン210は、1つ以上のプログラム可能なプロセッサ212、1つ以上のプログラム可能なプロセッサ212と通信することができる、メモリ/データストレージコンポーネント214、および1つ以上のプログラム可能なプロセッサ212および/またはメモリ/データストレージコンポーネント214通信することができる、ユーザーインターフェース216を含む。動力付き流体注入器220および/または画像化デバイス230から受信されたデータは、画像化エンジン210で分析され、ユーザーインターフェース216に出力されることができる。例えば、メモリ/データストレージコンポーネント214は、そこに格納されたコンピュータ実行可能命令を有し、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサ212によって実行可能であり、画像データに基づいて、および場合によっては、1つ以上の注入パラメータに基づいて本明細書でさらに記載される1つ以上の分析を実行する、非一時的なコンピュータ可読格納物品を含むことができる。ユーザーインターフェース216は、コンピュータ実行可能命令に従って計算された測定値を出力するためのディスプレイを含むことができる。
動力付き流体注入器220は、図1を参照して開示された動力付き流体注入器と同じ、または類似にされることができ、前述のように、画像化エンジン210と通信されることができる。いくつかの実施例において、動力付き流体注入器220は、画像化エンジン210によって制御されることができる。例えば、画像化エンジン210は、1つ以上の注入器パラメータに関連する動力付き流体注入器220に、1つ以上の信号を提供することができる。一実施例において、画像化エンジン210は、指定された流量で第1の流体(例えば、造影)注入を開始し、所定の注入期間後に第1の流体注入を停止するように、1つ以上の信号を動力付き流体注入器220に送信することができる。さらなる実施例において、画像化エンジン210から動力付き流体注入器220への1つ以上の信号は、第1の流体注入の中止後、所定の期間、特定の流量(例えば、第1の注入と同じ流量、第1の注入から増加した流量、第1の注入からの減少した流量)で、(例えば、第1の注入と同じまたは異なる流体の)第2の流体注入を開始するように、動力付き流体注入器220にさらに命令することができる。このようにして、動力付き流体注入器220は、1つ以上の指定された流量で、および/または特定の周波数で複数の流体注入を実行することができる。
画像化デバイス230は、特定の用途に適切な画像データを収集するのに適した任意の1つ以上のタイプの画像化装置であり得る。例えば、画像化デバイス230は、光干渉断層撮影(OCT)画像化モジュール、血管内超音波(IVUS)画像化モジュール、コンピュータ断層撮影(CT)画像化モジュール、磁気共鳴(MRI)画像化モジュール、またはX線画像化モジュールであることができる。一用途において、画像化デバイス230は、患者の血管造影画像データの1つ以上のフレームを生成するのに適した、X線などの画像化モジュールを含むことができる。そのような用途において、血管造影画像データは、血管系の1つ以上の血管、および患者の1つ以上の器官を表すことができる。このような画像データは、患者の血管内腔を通る血流を評価するのに役立つことができる。造影剤が血管に注入されると、血液は、この注入された造影剤によって血管内腔の一部から一時的に移動させられ、注入された造影剤は、1つ以上の血管および/または他の関心領域を表す画像データの収集を容易にすることができる。
本明細書でさらに記載されるように、血管の1つ以上の領域、および/または他の解剖学的関心領域を表す画像データは、血流を評価するように使用されることができる。例えば、本明細書に開示される様々な実施形態は、血管および/または他の解剖学的関心領域に関係する、血流速度または血液容量流量などの、信頼性が高く、正確で、低侵襲の血流測定値を導出するように、そのような画像データを使用することができる。いくつかの実施形態において、血流速度は、測定されることができ、測定値は、血液容量流量に変換されることができる。いくつかの実施形態において、血液容量流量は、測定されることができ、測定値は、血流速度に変換されることができる。以下の残りの開示は、画像データを使用して関心領域での流れを測定するための多数の特定の例示的な実施形態を記載する。
いくつかの実施形態は、既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって血流速度を決定することができる。概して、造影剤注入周波数は、設定されることができ(例えば、動力付き流体注入器で)、その関心領域の流速を導出するように、既知の周波数で注入された造影剤を有する関心領域を表す画像データと組み合わせて使用する。このように、既知の造影剤注入周波数は、最終的に流速を導出する手段として用いることができる。さらに、造影剤注入周波数が、関心領域に、短い注入期間にわたって比較的小さな造影剤ボーラスを導入するように設定される実施形態において、そうでなければ比較的より長い造影剤注入から生じ可能性がある強制的な流れの影響は、最小限に抑えられることができる。そして、このように、周波数変調された造影剤注入を利用するそのような流量測定技術は、より正確な流量測定を容易にすることができ得る。
図3A、図3B、および図4を参照すると、いくつかの実施形態は、前述のように、既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって血流速度を決定することができる。特に、図3Aおよび図3Bは、パルス造影ボーラスを含む血管の領域を表す概略図である。図3Aは、第1の画像データ取得時間での血管の領域を示し、図3Bは、第2の画像データ取得時間での血管の領域を示す。図4は、関心領域で多数のそのようなパルス造影ボーラスを表す画像データを使用して、関心領域における血流速度を決定するための方法400の実施形態の流れ図を示す。
図3Aは、血管300の領域を示している。ここでの実施例は、血管300の一部を含むものとして関心領域を示しているが、他の実施例において、関心領域は、特定の用途に応じて、複数の血管および/または1つ以上の他の解剖学的領域を含むことができる。例えば、本明細書に記載の詳細は、多種多様な解剖学的領域に適用可能であるが、一実施例において、血管300は、冠状動脈であることができる。血管300は、管腔302を画定する。造影剤の多数のボーラスは、ここに示されるように、造影剤の第1のボーラス305、造影剤の第2のボーラス310、および造影剤の第3のボーラス315を含む、管腔302内に存在することができる。
これらの造影ボーラス305、310、315は、控えめな数のパルス造影ボーラスを作成するように、既知の周波数で血管300に注入されることができる。例えば、動力付き流体注入器は、造影ボーラス305、310、315を既知の周波数で血管300に注入するように、使用されることができる。すなわち、造影ボーラス305、310、315が血管300に注入される周波数は、造影剤が所定の時間間隔ごとに所定の期間注入されるように、動力付き流体注入器で設定されることができる。既知の周波数は、造影剤注入間の所定の時間間隔(例えば、造影剤注入が中止される時間)を定義することができる。例えば、造影剤の第1のボーラス305は、第1の時間にわたって血管300内に注入されることができる。その後、造影剤の注入は、第1の時間の後である、第2の時間にわたって中止されることができる。造影剤の第2のボーラス310は、その後、第2の時間の後である、第3の時間にわたって血管300内に注入されることができる。その後、造影剤の注入は、第3の時間の後である、第4の時間にわたって中止されることができる。いくつかの実施形態において、このプロセスは、血管300内に追加のパルス造影ボーラスを作成するように、繰り返されることができる。例えば、ここに示されるように、造影剤の第3のボーラス315は、その後、第4の時間の後である、第5時間にわたって血管300内に注入されることができる。多くの場合において、各造影剤注入の持続時間(例えば、第1の時間、第3の時間、および第5の時間)は、等しいかまたは実質的に等しくなることができ、造影剤注入間の時間(例えば、第2の時間および第4の時間)は、等しいか実質的に等しくなることができる。
注入器は、様々なパラメータに従って、造影ボーラス305、310、315を血管300に注入することができる。いくつかの実施形態において、注入器は、特定の周波数で造影ボーラス305、310、315を血管300に注入することができる。いくつかの実施例において、周波数は、1Hz(各注入の開始は、最後の1つが開始されてから1秒後に発生する)~50Hzであり得る。いくつかの例において、周波数は、5Hz~20Hzであり得る。いくつかの実施形態において、注入器は、デューティサイクルに従って、造影ボーラス305、310、315を血管300に注入することができる。注入器は、第1の時間の間、造影剤を注入することができ、その後、第2の時間の間に造影剤を注入することはできない。デューティサイクルは、第1の時間と第2の時間の合計と比較した第1の時間の割合にすることができる。いくつかの実施例において、デューティサイクルは、5%(ある注入の開始から次の注入の開始まで、造影剤が5%の時間注入される)~75%であり得る。いくつかの実施形態において、デューティサイクルは、10%~50%であり得る。1Hzの周波数および10%のデューティサイクルの実施例において、注入器は、繰り返しパターンで、100ミリ秒の間、造影剤を注入することができ、900ミリ秒の間、造影剤を注入しない。
ある場合において、パルス造影ボーラスは、造影剤および生理食塩水の交互のパケットが血管300に導入されるように、造影剤の注入と生理食塩水の注入とを交互に行うことによって作成されることができる。例えば、上で記載の注入シーケンスの実施例において、塩分を含む流体(saline fluid)は、塩分を含む流体が造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の血管300内に存在するように、造影剤注入が中止されたときに、第2の時間にわたって血管300内に注入されることができる。同様に、上で記載の注入シーケンスの実施例において、塩分を含む流体は、塩分を含む流体が造影剤の第2のボーラス310と造影剤の第3のボーラス315との間の血管300内に存在するように、造影剤注入が中止されたときに、第4の時間にわたって血管300に注入されることができる。
別の場合において、パルス造影ボーラスは、造影剤ボーラスと血液の交互のパケットが血管300内に作成されるように、造影剤の注入を交互に開始および停止することによって作成されることができる。例えば、上で記載の注入シーケンスの実施例において、流体は、血液が造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の血管300内に存在するように造影剤注入が中止されるときに、第2の時間にわたって血管300に導入され得ない。同様に、上で記載の注入シーケンスの実施例において、流体は、血液が造影剤の第2のボーラス310と造影剤の第3のボーラス315との間の血管300内に存在するように造影剤注入が中止されるときに、第4の時間にわたって血管300に導入され得ない。
2つ以上の造影剤ボーラス305、310、315が、既知の注入周波数を使用して作成されているので、画像データは、生成され、および分析されることができる。図3Aは、第1の画像データ取得時間での血管300を示している。第1の取得時間に、血管300の1つ以上の領域を含む画像データは、適切な画像化デバイスによって生成されることができる。例えば、一実施例において、画像データは、血管造影画像データであることができる。特定の実施形態において、血管の1つ以上の領域を表す画像データは、画像データの単一フレームであることができる。例えば、血管300を表す画像データが、第1の画像データ取得時間とその後の第2の画像データ取得時間の両方で取得されると、各時間に取得される画像データは、血管300の画像データの単一フレームであることができる。いくつかの場合において、第1の画像データ取得時間は、造影剤の第2のボーラス310が血管300に注入された後であることができる。第2の画像データ取得時間は、いくつかの場合において、造影剤の第3のボーラス315が血管300に注入された後を含む、第1の画像データ取得時間の後であることができる。
血管300を表す画像データは、血管300内の2つ以上の造影剤ボーラス305、310、315の位置を確認するように、分析されることができる。いくつかの実施形態において、血管300を表す画像データは、血管300内の2つ以上の造影剤ボーラス305、310、315の位置を決定するように、ピークピクセル密度のために分析されることができる。これは、画像データで表される血管300内の特定の位置が造影剤ボーラスを含むかどうかを決定するために、1つ以上の所定のピークピクセル密度値を使用することを含むことができる。
例えば、図3Aに示される、第1の画像取得時間での血管300の第1の領域317を表す画像データは、造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の距離325を決定するように、分析されることができる。前述のように、いくつかの実施形態において、この分析は、第1の領域317における造影剤の第1のボーラス305の位置および第1の領域317における造影剤の第2のボーラス310の位置を決定するように、血管300の第1の領域317を表す画像データのピークピクセル密度を分析することを含むことができる。2つの造影ボーラス305、310間の距離325は、各造影ボーラス305、310に関連する様々な基準点を使用して測定されることができる。例えば、図3Aに示される実施例は、造影剤の第1のボーラス305の後端部分(例えば、流体の流れ方向に対する上流部分)から造影剤の第2のボーラス310の先頭部分(例えば、流体の流れ方向に対する下流部分)まで測定された距離325を示す。別の実施例において、各ボーラス305、310の中心点は、距離325を測定するための基準点として使用されることができる。
造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の距離325が決定されると、血管300の第1の領域317の流速は、計算されることができる。第1の領域317の流速を計算するために、造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の決定された距離325は、造影ボーラスが血管300に注入された、既知の周波数によって乗算されることができる。この計算された流速は、血管300の第1の領域317での血流速度の尺度として使用されることができる。
いくつかの実施形態において、2つ以上の異なる解剖学的領域の流速を計算することが有用であり得る。一実施例として、血管300の第2の領域318の流速は、血管300の第1の領域317の流速に加えて計算されることができる。図示の実施例に示されるように、第2の領域318は、血管300内の第1の領域317の上流にあることができる。他の実施例において、異なる血管および/または他の異なる解剖学的領域の流速は、本明細書に開示される技術を使用して計算されることができる。
第1の領域317に関して記載されたものと類似して、図3Aに示される、第1の画像取得時間での血管300の第2の領域318を表す画像データは、造影剤の第2のボーラス310と造影剤の第3のボーラス315との間の距離320を決定するように、分析されることができる。前述のように、いくつかの実施形態において、この分析は、第2の領域318における造影剤の第2のボーラス310の位置、および第2の領域318における造影剤の第3のボーラス315の位置を決定するように、血管300の第2の領域318を表す画像データのピークピクセル密度を分析することを含むことができる。第1の領域317の距離325のように、2つの造影ボーラス310、315間の距離320は、各造影ボーラス310、315に関連する様々な基準点を使用して測定されることができる。いくつかの場合において、各ボーラス305、310、315に関連する同じ基準点を使用して距離325および距離320を測定することが有益であり得る。
造影剤の第2のボーラス310と造影剤の第3のボーラス315との間の距離320が決定されると、血管300の第2の領域318の流速は、計算されることができる。第2の領域318の流速を計算するために、造影剤の第2のボーラス310と造影剤の第3のボーラス315との間の決定された距離320は、造影ボーラスが血管300に注入された、既知の周波数によって乗算されることができる。この計算された流速は、血管300の第2の領域318での血流速度の尺度として使用されることができる。
2つ以上の異なる解剖学的領域の血流速度を計算することは、特定の解剖学的位置での相対的な流れの評価を提供するのに役立つことができる。例えば、ある領域の計算された血流速度は、特定の解剖学的位置で診断的に有意な血流差が存在するかどうかを決定するように、別の領域の計算された血流速度と比較されることができる。例えば、血管300に関して、第1の領域317の計算された血流速度は、第1の領域317の計算された血流速度と第2の領域318の計算された血流速度との差が所定の流速差の閾値を超えるかどうかを決定するように、第2の領域318の計算された血流速度と比較されることができる。いくつかの用途において、所定の流速差閾値を超える、第1の領域317の計算された血流速度と第2の領域318について計算された血流速度との間の差は、診断的に有用な情報を示すことができる。一実施例として、これは、血管300が収縮(例えば、狭窄)を含むことを示し得る。
いくつかのさらなる実施形態において、異なる取得時間で取得された画像データを分析することは、流速計算の精度を高めるのに有用であり得る。例えば、造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の距離は、異なる画像データ取得時間で取得された画像データで表される、造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の距離を使用することによって、より正確に決定され得る。同じことは、造影剤の第2のボーラス310と造影剤の第3のボーラス315との間の距離を決定するために当てはめられることができる。
図3Bは、再び血管300を示しているが、図3Aに表されている第1の画像データ取得時間の後である、第2の画像データ取得時間である。図3Bに見られるように、各ボーラス305、310、315は、第1の画像データ取得時間に、血管300内のそれぞれの位置から血管300内で下流に移動している。
一実施例において、第1の領域317を表す画像データは、(例えば、図3Aに示されるように)第1の取得時間に取得された第1の領域317を表す画像データの第1のフレーム、および(例えば、図3Bに示されるように)第2の取得時間で取得された第1の領域317を表す画像データの第2のフレームを含む。この実施例において、図3Aに示される、第1の画像取得時間での血管300の第1の領域317を表す画像データの第1のフレームは、画像データの第1のフレームにおける造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の距離325を決定するように、分析されることができる。加えて、図3Bに示される、第2の画像取得時間での血管300の第1の領域317を表す画像データの第2のフレームは、画像データの第1のフレームにおける造影剤の第1のボーラス305と造影剤の第2のボーラス310との間の距離335を決定するように、分析されることができる。距離325および距離335は、組み合わされることができ、その後、血管300の第1の領域317の流速を計算するように、造影ボーラスが血管300に注入された既知の周波数によって乗算されることができる。例えば、距離325および距離335は、距離325および距離335を平均することによって組み合わされることができる。解剖学的領域の流速を計算することにおける複数の距離測定を使用することは、計算が行われる、より大きなデータセットを提供するのに有用であり得、それによって計算の精度を高めるように作用する。
同様に、特定のさらなる実施形態において、第2の領域318を表す画像データは、(例えば、図3Aに示されるように)第1の取得時間に取得された第2の領域318を表す画像データの第1のフレーム、および(例えば、図3Bに示されるように)第2の取得時間で取得された第2の領域318を表す画像データの第2のフレームを含む。この実施例において、図3Aに示される、第1の画像取得時間での血管300の第2の領域318を表す画像データの第1のフレームは、画像データの第1のフレームにおける造影剤の第2のボーラス310と造影剤の第3のボーラス315との間の距離320を決定するように、分析されることができる。加えて、図3Bに示される、第2の画像取得時間での血管300の第2の領域318を表す画像データの第2のフレームは、画像データの第2のフレームにおける造影剤の第2のボーラス310と造影剤の第3のボーラス315との間の距離330を決定するように、分析されることができる。距離320および距離330は、組み合わされることができ、その後、血管300の第1の領域317の流速を計算するように、造影ボーラスが血管300に注入された既知の周波数によって乗算されることができる。上記のように、例えば、距離320および距離330は、距離320および距離330を平均することによって組み合わされることができる。
既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって血流速度を決定する実施形態は、正確で低侵襲の測定を提供するのに有用であることができる。例えば、造影剤の比較的短くて、密度の高いパケットを注入することによって、関心領域における自然の血流への影響は、最小限に抑えられることができ、流速は、関心領域に沿った任意の点(例えば、冠状動脈)で推定されることができる。この推定された流速を用いて、冠状動脈樹の全部、または一部の流れマップは、1つ以上の(例えば、単一の)血管造影画像を使用して作成されることができる。冠状動脈用途で使用されるときに、この技術は、冠状動脈側枝の流れを決定するときの仮定に依存する、以前の技術を改善することができる。このようにして、各画像フレームは、完全な心周期中の詳細な流れプロファイルを提供するように、個別に処理されることができる。さらに、いくつかの実施形態において、精度をさらに高めるために、複数の画像フレームは、平均化されることができ、その後、フレーム全体の平均は、流速を導出するように、使用されることができる。
前述のように、図4は、既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって、関心領域における血流速度を決定するための方法400の実施形態の流れ図を示す。方法400の様々な実施形態では、図3Aおよび図3Bを参照して上記で提供された詳細のうちの1つ以上は、方法400の対応するステップで実施することができる。
方法400におけるステップ410で、パルス造影ボーラスは、既知の周波数で血管内に注入される。パルス造影ボーラスは、第1の時間にわたって、造影剤の第1のボーラスを血管に注入し、第1の時間の後である第2の時間にわたって、造影剤の注入を中止し、第2の時間の後である第3の時間にわたって、造影剤の第2のボーラスを血管に注入することによって、既知の周波数で血管に注入されることができる。
方法400におけるステップ420で、血管の第1の領域を表す画像データは、分析される。血管の第1の領域を表す画像データは、血管内の造影剤の第1のボーラスと造影剤の第2のボーラスとの間の距離を決定するように、分析されることができる。血管の第1の領域を表す画像データの分析は、血管の第1の領域における造影剤の第1のボーラスの位置および血管の第1の領域における造影剤の第2のボーラスの位置を決定するように、血管の第1の領域を表す画像データのピークピクセル密度を分析することを含むことができる。いくつかのさらなる実施形態において、血管の第2の異なる領域を表す画像データはまた、分析されることができる。血管の第2の領域を表す画像データは、血管内の造影剤の第2のボーラスと造影剤の第3のボーラスとの間の距離を決定するように、分析されることができる。
方法400におけるステップ430で、血管の第1の領域の血流速度は、計算される。この血流速度は、造影剤の第1のボーラスと造影剤の第2のボーラスとの間の決定された距離に、既知の造影剤注入周波数を乗算することによって計算されることができる。そして、いくつかのさらなる実施形態において、血管の第2の領域の血流速度はまた、計算される。この血流速度は、造影剤の第2のボーラスと造影剤の第3のボーラスとの間の決定された距離に、既知の造影剤注入周波数を乗算することによって計算されることができる。
非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態はまた、既知の周波数で注入された多数のパルス造影ボーラスを有する関心領域を表す画像データを分析することによって、関心領域における血流速度を決定するために使用されることができる。そのような非一時的なコンピュータ可読格納物品の様々な実施形態において、図3Aおよび図3Bを参照して上記で提供された1つ以上の詳細は、非一時的なコンピュータ可読格納物品に格納されたコンピュータ実行可能命令に実装されることができる。
例えば、そのような一実施形態は、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、血管の第1の領域を表す画像データを分析させて、血管内の造影剤の第1のボーラスと造影剤の第2のボーラスとの間の距離を決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含むことができる。例えば、いくつかの場合において、コンピュータ実行可能命令は、1つ以上の造影ボーラスの位置に対応するピークピクセル密度値を決定するように、画像データを処理することができる。この実施形態はまた、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、少なくとも造影剤の第1のボーラスおよび造影剤の第2のボーラスを含む、パルス造影ボーラスが第1の時間にわたって血管に注入されるときに、造影剤の第1のボーラスと造影剤の第2のボーラスとの間の決定された距離に既知の周波数を乗算することによって、血管の第1の領域のための血流速度を計算させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有することができる。図3Aおよび図3Bを参照して上で開示された1つ以上の他の特徴はまた、この特定の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態、または他の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態に組み込まれることができる。
他の実施形態は、造影剤注入流量が関心領域で所定の状態をいつ引き起こしたのかを決定するように、画像データを分析することによって、関心領域の血流量を決定することができる。概して、造影剤注入流量は(例えば、動力付き流体注入器で)設定されることができ、画像データは、設定された造影剤注入流量で取得されることができる。この画像データは、所定の状態が関心領域で存在するかどうかを決定するように、分析されることができる。所定の状態が存在しないと判断された場合、その後、造影剤注入流量は、調整(例えば、増加)されることができ、画像データは、調整された造影剤注入流量で取得されることができる。再び、この画像データは、所定の状態が関心領域に存在するかどうかを決定するように、分析されることができる。所定の状態が存在すると決定されると、調整された造影剤注入流量は、血管内の血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、血流量は、既知の造影剤注入流量と等しい、近似する、所定の量より少ない、または所定の量より多いと決定されることができる。
このようにして、既知の造影剤注入流量は、最終的に血管の流量を導出する手段として用いることができる。いくつかの場合において、血管内の血流量を決定するためのそのような手段は、既知の造影剤注入流量を血管内の血流量に一致させるとみなされ得る。そして、このように、そのような流量測定は、低侵襲で、かつ正確な流量測定を容易にすることができ得る。
図5A~図7を参照すると、実施形態は、既知の造影剤注入流量が関心領域で所定の状態をいつ引き起こしたのかを決定するように、画像データを分析することによって関心領域での血流量を決定するために示されている。特に、図5A~図5Dは、関心領域を表す概略図であり、1つの例示的なタイプの所定の状態の発生を決定するように、注入された造影剤の流れと関心領域での血流との相対比較を示す、シーケンスを示す。図6は、別の例示的なタイプの所定の状態の発生を決定するように、関連する造影剤注入流量とともに関心領域の画像データピクセル密度値の概略図を示す。また、図7は、造影剤注入流量を使用して関心領域における血流量を決定するための方法の実施形態の流れ図を示す。
図5A~図5Dは、血管から流出する造影剤の存在が、既知の造影剤注入流量から生じる関心領域での1つのタイプの所定の状態として使用される、実施形態を示す。すなわち、図5A~図5Dは、血管から流出する造影剤の存在を決定するように、注入された造影剤の流れと関心領域での血流との相対的な比較を示すシーケンスを示す。図5A~図5Dの例示的な実施形態において、造影剤注入カテーテル500は、患者の冠状動脈506内に配置されたカテーテル出口504で、患者の大動脈502を通って延在し得る。いくつかの実施形態において、図5A~図5Dに示される構造および技術は、他の解剖学的領域を含む、1つ以上の他の血管内で使用され得る。
図5A~図5Dのシーケンスにおいて、造影剤508は、流速が高くなりすぎるまで増加する流量で冠状動脈506内に注入され、造影剤508を冠状動脈506から大動脈502内に逆流を引き起こす。各ステップで、造影剤注入流量は、既知であり得、記録され得る。例えば、動力付き流体注入器は、造影剤508を注入するように使用されることができ、その結果、造影剤注入流量は、既知の造影剤注入流量で設定されることができ、必要に応じて他の既知の造影剤注入流量に制御可能に調整されることができる。図5Aにおいて、造影剤注入は、まだ開始されていないので、造影剤注入流量は、ゼロである。図5Bにおいて、造影剤注入は、開始され、造影剤508は、第1の造影剤注入流量で注入されている。第1の造影剤注入流量は、造影剤508の追加の容量が注入され得、冠状動脈506内を自由に流れることができることを意味している、血流量よりも少ない。図5Cにおいて、造影剤注入流量は、血流量に等しい、第2の造影剤注入流量に増加されている。造影剤508の注入された容量全体は、第2の造影剤注入流量で冠状動脈506内を自由に流れることができる。造影剤508は、冠状動脈506内の血液と同じ速度で流れている。図5Dにおいて、造影剤注入流量は、第3の造影剤注入流量に増加されている。第3の造影剤注入流量は、血流量よりも大きい。造影剤510の限界容量が、流れるための冠状動脈506内のどこにも存在しないので、そのような造影剤510は、大動脈502に逆流しなければならない。
画像データは、各造影剤注入流量で取得され、および分析され得る。各造影剤注入流量で、画像データは、所定の状態が存在するかどうかを決定するように、分析され得る。所定の状態は、冠状動脈506から大動脈502に逆流する造影剤510の存在であり得る。画像データは、各造影剤注入流量で分析され得る。造影剤510が冠状動脈506から大動脈502に逆流するのが見られる、第1のフレームにおいて、対応する造影剤注入流量は、記録され得る。その後、直前の造影剤注入流量が血流量にほぼ等しいと、決定され得る。このようにして、冠状動脈506内の血流量は、推定され得る。いくつかの場合において、冠状動脈506内の血流量は、造影剤510の逆流が検出される、造影剤注入流量の直前の造影剤注入流量に等しいか、またはそれに近似し得る。いくつかの場合において、冠状動脈506内の血流量は、造影剤510の逆流が検出される、造影剤注入流量と直前の造影剤注入流量との間であり得る。
したがって、図5A~図5Dに示される例示的なシーケンスが示すように、血液の本来の流量は、既知の造影剤注入流量を血液の本来の流量に一致させることによって決定されることができる。動力付き注入器は、造影剤508が既知の容量流量特性で送達されることを可能にするので、造影剤注入流量は、取得された対応する画像データで、造影剤注入流量が冠状動脈506および/または大動脈502内の血流に及ぼす結果として生じる影響を観察するように、動力付き注入器で調整(例えば、順次増加)されることができる。例えば、記載されたように、流れの一致は、画像データが冠状動脈506から大動脈502に逆流する造影剤の存在を示すまで、造影剤注入流量を漸進的に増加させることによって達成されることができる。これは、血液の本来の流量が、この状態を引き起こしている既知の造影剤注入流量よりも少ないことを示し得る。例えば、本来の血流量は、直前の、より低い造影剤注入流量に等しいか、または近似するものとして決定されることができる。または、本来の血流量は、状態を引き起こしている造影剤注入流量と、直前の、より低い造影剤注入流量との間の別の流量であるとして決定されることができる。
図6は、既知の造影剤注入流量が関心領域における所定の状態をいつ引き起こしたのかを決定するように、画像データを分析することによって、関心領域の血流量を決定するための別の実施形態を示す。特に、図6は、取得された画像データにおける定常状態のピクセル密度の開始に関連する造影剤注入流量を決定するように、関連する造影剤注入流量とともに関心領域の例示的な画像データピクセル密度値の概略図を示す。
図6は、関心領域600を示している。関心領域600は、特定の用途に応じて、様々な解剖学的位置のうちの1つ以上であることができ、いくつかの実施例において、患者の心筋または冠状血管領域を含むことができる。例えば、1つの用途において、関心領域600は、冠状動脈によって与えられる心筋の領域であり得る。造影剤は、例えば、造影剤注入流量を既知の流量で設定し、経時的に調整されることができるように、動力付き流体注入器を使用して、関心領域600内に注入されることができる。
関心領域600を表す画像データ605は、取得されて、分析されることができる。概して、画像データ605は、ある期間にわたって複数の異なる時間で取得されることができ、この画像データ605は、造影剤注入流量がその同じ期間にわたって漸進的に変化される(例えば、増加される)ので、分析されることができる。より具体的には、この例示的な実施形態において、画像データ605は、画像データ605内の定常状態のピクセル密度が、いつ到達したかを決定するように、ある期間にわたって分析されることができる。その後、画像データ605における定常状態のピクセル密度の開始に関連する造影剤注入流量は、関心領域600での血流量を決定するように、使用されることができる。いくつかのそのような場合において、これは、既知の造影剤注入流量を、画像データ605における定常状態のピクセル密度の開始に一致させる結果となり得る。
図6は、関心領域600を表す画像データ605の造影剤注入流量対ピクセル密度を示す、プロット610を示している。前述のように、この実施形態において、画像データ605の平均ピクセル密度は、造影剤注入流量がこの同じ時間にわたって漸進的に変化されるので、時間とともに分析される。例えば、多くの場合において、画像データ605は、各造影剤注入流量に対して少なくとも1回を含む、多数回で取得されることができる。画像データ605が定常状態のピクセル密度を含むときに、関連する造影剤注入流量は、関心領域600の血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、図6に示される実施例において、造影剤注入流量615は、その造影剤注入流量が関心領域600に造影剤を注入するために使用されたときに取得された画像データ605の定常状態のピクセル密度の開始と関連することができる。その後、この造影剤注入流量615は、関心領域600での血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、関心領域600での血流量を決定するように、造影剤注入流量615を使用することは、血流量が、造影剤注入流量615と等しいか、または実質的に等しいことを決定すること、血流量が、造影剤注入流量615よりも小さいか、または大きいプリセット値であると決定すること、血流量が、造影剤注入流量615よりも小さいか、またはより大きい、以前に使用された造影剤注入流量に等しい(または実質的に等しい)ことを決定すること、を含むことができる。
画像データ605における定常状態のピクセル密度の発生は、多数の適切な方法のうちの任意の1つ以上において決定されることができる。例えば、特定の造影剤注入流量で取られた画像データ605の各セット、またはフレームは、ピクセル密度値のために分析されることができる。この分析は、例えば、画像データ605の各セットに対して1つのピクセル密度値を提供するように、画像データ605の各セットの多数の個々のセグメントを平均することを含むことができる。その後、特定の造影剤注入流量で取られた画像データ605の各セットのピクセル密度値は、比較されることができる。定常状態のピクセル密度の開始は、それぞれの異なる造影剤注入流量に関連する画像データ605の2つ以上のセットのピクセル密度値が、所定のピクセル密度閾値を超えるときに、発生するとみなされ得る。例えば、定常状態のピクセル密度は、それぞれの異なる造影剤注入流量に関連する画像データ605の2つ以上(例えば、3つ、4つ、5つなど)のセットのピクセル密度値が、互いに1%、2%、3%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、または50%以内であるときに、発生するとみなされ得る。したがって、定常状態のピクセル密度の発生は、画像データ605の2つ以上のセットのピクセル密度値が等しいときに、発生するとみなされことができるが、定常状態のピクセル密度の発生はまた、画像データ605の2つ以上のセットのピクセル密度値が等しくなく、代わりに互いの所定の範囲内にあるときに、発生するとみなされることもできる。第2の造影剤注入流量に関連するピクセル密度値が、所定の定常状態閾値を超えることによって、第1の造影剤注入流量に関連するピクセル密度値と異なり、第3の造影剤注入流量に関連するピクセル密度値が、所定の定常状態閾値よりも小さいことによって、第2の造影剤注入流量に関連するピクセル密度値と異なるときに、定常状態のピクセル密度の開始は、第2の造影剤注入流量で発生されたと判断され得る。いくつかの場合において、そのような決定は、1つ以上の後続のピクセル密度差値が、所定の定常状態閾値を下回ることによって確認され得る。
プロット610は、関心領域600における関連する造影剤注入流量とともに関心領域600の画像データピクセル密度値を使用して、関心領域600の血流量を決定する1つの特定の実施例の説明において、参照されることができる。造影剤は、第1の造影剤注入流量620で関心領域600に注入されることができる。関心領域600を表す第1の画像データ605は、造影剤が第1の造影剤注入流量620で注入されているときに、第1の取得時間で取得されることができる。第1の取得時間で取得された第1の画像データ605は、第1の画像データ605に関連する第1のピクセル密度値621を決定するように、分析されることができる。その後、この第1のピクセル密度値621は、定常状態のピクセル密度が発生したかどうかを決定するように、使用されることができる。この実施例において、プロット610に示されているように、定常状態のピクセル密度は、第1の造影剤注入流量620では発生していない。
その後、造影剤は、第2の造影剤注入流量625で関心領域600内に注入されることができる。この実施例において、第2の造影剤注入流量625は、第1の造影剤注入流量620よりも大きい。関心領域600を表す第2の画像データ605は、造影剤が第2の造影剤注入流量625で注入されているときに、第2の取得時間で取得されることができる。第2の取得時間で取得された第2の画像データ605は、第2の画像データ605に関連する第2のピクセル密度値626を決定するように、分析されることができる。その後、この第2のピクセル密度値626は、定常状態のピクセル密度が発生したかどうかを決定するように、使用しされることができる。この実施例において、プロット610に示されるように、第2のピクセル密度値626と第1のピクセル密度値621との間の差が、所定の定常状態閾値を超えているので、定常状態のピクセル密度は、発生されたと決定されることができない。
その後、造影剤は、第3の造影剤注入流量615で関心領域600内に注入されることができる。この実施例において、第3の造影剤注入流量615は、第2の造影剤注入流量625よりも大きい。関心領域600を表す第3の画像データ605は、造影剤が第3の造影剤注入流量615で注入されているときに、第3の取得時間で取得されることができる。第3の取得時間で取得された第3の画像データ605は、第3の画像データ605に関連する第3のピクセル密度値616を決定するように、分析されることができる。その後、この第3のピクセル密度値616は、定常状態のピクセル密度が発生したかどうかを決定するように、使用されることができる。この実施例において、プロット610に示されるように、第3のピクセル密度値616と第2のピクセル密度値626との間の差が、依然として所定の定常状態閾値を超えているので、定常状態のピクセル密度は、発生されたと決定されることができない。
その後、造影剤は、第4の造影剤注入流量630で関心領域600内に注入されることができる。この実施例において、第4の造影剤注入流量630は、第3の造影剤注入流量615よりも大きい。関心領域600を表す第4の画像データ605は、造影剤が第4の造影剤注入流量630で注入されているときに、第4の取得時間で取得されることができる。第4の取得時間で取得された第4の画像データ605は、第4の画像データ605に関連する第4のピクセル密度値631を決定するように、分析されることができる。その後、この第4のピクセル密度値631は、定常状態のピクセル密度が発生したかどうかを決定するように、使用されることができる。この実施例において、プロット610に示されるように、定常状態のピクセル密度は、発生されたと判断されることができる。第4のピクセル密度値631と第3のピクセル密度値616との間の差は、所定の定常状態閾値を下回っている。所定の定常状態閾値は、第2の造影剤注入流量625と第3の造影剤注入流量615との間で交差された。
したがって、この実施形態によれば、第3の造影剤注入流量615は、定常状態のピクセル密度の開始に関連しているので、第3の造影剤注入流量615は、関心領域600の血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、定常状態のピクセル密度が、第4の画像データ内に存在し、第3の画像データが、定常状態のピクセル密度の開始を表すと決定すると、関心領域600での血流量は、第3の造影剤注入流量615に近似するように、決定されることができる。この特定の実施例が示すように、いくつかの場合において、定常状態のピクセル密度の開始が発生する、造影剤注入流量は、より大きな造影剤注入流量を参照して決定される必要があり得、これにより、定常状態のピクセル密度が、以前の、より低い造影剤の注入流量に関連するピクセル密度値との相対的な比較によって、確認可能であることを可能にする。
図6を参照して記載された血流測定の実施形態を使用して、血流の本来の流量は、例えば、動力付き流体注入器で設定された、1つ以上の造影剤注入流量を、関心領域での血流の本来の流量に、一致させることによって測定されることができる。動力付き注入器は、造影剤が既知の容量流量特性で送達されることを可能にするので、造影剤注入流量は、関心領域を表す、取得された画像データにおいて観察するように、動力付き流体注入器で変調(例えば、順次増加)されることができ、結果として生じる造影剤注入流量は、取得された画像データのピクセル密度に影響を与える。特定の用途において、実際のワークフローは、冠状動脈から与えられた心筋などの、関心領域を選択すること、造影剤注入流量増分シーケンスを開始すること、およびシネを記録することを含むことができる。その後、異なる造影剤注入流量のそれぞれで取得された画像データは、定常状態のピクセル密度がいつ発生したかを決定するように、処理されることができる。その後、ピクセル密度が最初に定常状態のピクセル密度に到達する、造影剤注入流量は、冠状動脈内の血流量の測定値を決定するように、使用されることができる。
前述のように、図7は、1つ以上の造影剤注入流量を使用して、関心領域における血流量を決定するための方法700の実施形態の流れ図を示している。
ステップ710で、造影剤は、第1の造影剤注入流量で、血管などの関心領域内に注入される。造影剤は、造影剤注入流量が既知の造影剤注入流量値に従って設定され、および調整されることを可能にする、動力付き流体注入器を使用して血管内に注入されることができる。1つの特定の場合において、図5A~図5Dに示される実施例に関して記載されるように、造影剤は、大動脈から冠状動脈内に注入され得る。
ステップ720で、第1の造影剤注入流量が第1の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するように、第1の取得時間に取得された、血管などの関心領域を表す第1の画像データは、分析される。1つの場合において、所定の状態は、例えば、図5A~図5Dに示される実施例を参照して記載されるように、冠状動脈から大動脈に逆流する造影剤の存在であることができる。別の場合において、所定の状態は、例えば、図6に示される実施例を参照して記載されるような定常状態のピクセル密度の開始であることができる。この場合において、第1の画像データは、異なる造影剤注入流量で取得された画像データに対応する他のピクセル密度値との相対比較のための第1のピクセル密度値を決定するように、分析されることができる。
ステップ730で、造影剤は、第1の造影剤注入流量とは異なる(例えば、より大きい)、第2の造影剤注入流量で、血管などの、関心領域内に注入される。
ステップ740で、第2の造影剤注入流量が第2の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するように、第2の取得時間で取得された血管などの、関心領域を表す第2の画像データは、分析される。所定の状態が冠状動脈から大動脈に逆流する造影剤の存在である場合において、第2の画像データは、大動脈内に逆流する造影剤の第1の発生を示すように、分析されることができる。所定の状態が定常状態のピクセル密度の開始である場合において、第2の画像データは、異なる造影剤注入流量で取得された画像データに対応する、第1のピクセル密度値を含む、他のピクセル密度値との相対比較のための第2のピクセル密度値を決定するように、分析されることができる。この場合において、第2のピクセル密度値は、第1のピクセル密度値とは異なり得る。また、この場合において、定常状態のピクセル密度の開始は、第2のピクセル密度値が定常状態のピクセル密度に等しいときに、第2の画像データ内に存在するように決定され得る。例えば、これは、第2のピクセル密度値が、異なる造影剤注入流量が使用されたときに、取得された画像データに対応する1つ以上の他のピクセル密度値の所定の範囲内にあるときに、決定されることができる。この定常状態のピクセル密度は、第1のピクセル密度値が第2のピクセル密度値の所定の範囲内にないように、第1のピクセル密度値よりも大きくなり得る。
ステップ750で、所定の状態が第2の画像データ内に存在することを決定すると、第2の造影剤注入流量は、血管などの、関心領域における血流量を決定するように、使用され得る。
所定の状態が冠状動脈から大動脈に逆流する造影剤の存在である場合において、第2の造影剤注入流量は、関心領域内の血流量を決定するように、様々な方法で使用されることができる。一実施例として、第2の造影剤注入流量は、血管内の血流量が第2の造影剤注入流量よりも少ないことを決定することによって、関心領域内の血流量を決定するように、使用されることができる。例えば、これは、関心領域の血流量が第1の造影剤注入流量に近似するか、または第1の造影剤注入流量の所定量内にあるかを決定することを含むことができる。代わりに、これは、関心領域内の血流量が第2の造影剤注入流量よりも少なく、第1の造影剤注入流量よりも大きい、例えば、それが第1および第2の造影剤注入流量の平均または他の組み合わせであると決定することを含むことができる。
所定の状態が定常状態のピクセル密度の開始である場合において、第2の造影剤注入流量はまた、関心領域内の血流量を決定するように、様々な方法である、使用されることができる。一実施例として、第2の造影剤注入流量は、血管内の血流量が第2の造影剤注入流量に近似することを決定することによって、関心領域内の血流量を決定するように、使用されることができる。別の実施例として、第2の造影剤注入流量は、血管内の血流量が第2の造影剤注入流量よりも大きいが、第2の造影剤注入流量よりも大きい第3の造影剤注入流量よりも小さいことを決定することによって、関心領域内の血流量を決定するように、使用されることができる。
非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態はまた、1つ以上の造影剤注入流量を使用して、関心領域における血流量を決定するために使用されることができる。そのような非一時的なコンピュータ可読格納物品の様々な実施形態において、図5A~図7を参照して上記で提供された1つ以上の詳細は、非一時的なコンピュータ可読格納物品に格納されたコンピュータ実行可能命令に実装されることができる。
例えば、そのような一実施形態は、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、第1の取得時間に取得された第1の関心領域を表す第1の画像データを分析させて、造影剤が血管に注入されたときに、第1の造影剤注入流量が第1の画像データ内に所定の状態を存在させるかどうかを決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含むことができる。少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、第2取得時間に取得された第1の関心領域を表す第2の画像データを分析させて、造影剤が血管に注入され、第1の造影剤注入流量よりも大きいときに、第2の造影剤注入流量が第2の画像データ内に所定の状態を存在させるかどうかを決定させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。そして、この物品の実施形態はまた、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、所定の状態が第2の画像データ内に存在すると決定したら、血管内の血流量を決定するように第2の造影剤注入流量を使用させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する。図5A~図7を参照して上で開示された1つ以上の他の特徴はまた、この特定の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態、または他の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態に組み込まれることができる。例えば、冠状動脈から大動脈に逆流する造影剤の存在、または定常状態のピクセル密度の開始である、所定の状態に関して開示される特徴は、含まれることができる。
図8は、心周期に同期された、1つ以上の造影剤注入に関連する画像データを分析することによって、関心領域における血流測定値を決定するための方法800の実施形態の流れ図を示す。例えば、方法800は、心周期の特定の段階の間に実行される、1つ以上の造影剤注入に関連する画像データを分析することによって、関心領域における血流測定値を決定することができる。
ステップ810で、血管への造影剤の第1の注入は、心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間で実行される。一実施例として、血管への造影剤の1回目の注入は、心周期の収縮期の間に実行されることができる。別の実施例において、血管への造影剤の第1の注入は、心周期の拡張期の間に実行されることができる。
ステップ820で、造影剤の第1の注入は、特定の時点で中止する(例えば、心周期の収縮期および拡張期の他方の開始前(図9A)、心周期の1つ以上の後続の期の後(図9B)など)。血管への造影剤の第1の注入がステップ810で心周期の収縮期中に行われる実施例において、ステップ820は、心周期の拡張期の開始前に造影剤の第1の注入を中止することを含むことができる。この実施例において、それは、心周期の拡張期全体にわたって造影剤が注入されない場合、および心周期の拡張期全体にわたって流体が注入されない場合でさえあることができる。代わりに、そうなることもあるが、血管への造影剤の第1の注入が、収縮期に実行され、拡張期の開始前に中止されたときに、方法800は、第1の注射を中止した後、心周期の拡張期中に、血管への造影剤の第2の注射を実行する別のステップを含むことができる。
ステップ830で、ステップ820で第1の注入を中止した後、血管の第1の領域の血流測定値は、第1の領域で造影剤を表す画像データに基づいて計算される。例えば、第1の注入を中止した後、血管の領域の血流測定値を計算することは、血管の領域の本来の血流での血管の血流測定値を計算することを含むことができる。本来の血流は、いくつかの場合において、血管で流体注入が実行されていないときに、血管内に存在する、血流であるとみなされることができる。したがって、ステップ830で計算された本来の血流は、血管での流れを人為的に増加させるように作用する、血管での流体注入によって引き起こされる、強制的な流れバイアスなしで計算された血流測定値であることができる。以下でさらに詳細に記載するように、本明細書で提供される実施例は、本来の血流計算を提供するように、行うことができる。
一実施例において、ステップ830で、第1の注入が収縮期中に実行され、拡張期の開始前に中止される場合、血流測定値を計算するように使用される画像データは、第1の注入を中止した後、および拡張期中に取得された画像データであることができる。そのような実施例において、方法800は、拡張期に対応する血管の領域の血流測定値を計算するように、収縮期同期造影剤注入を使用することができる。この実施例において、画像データは、拡張期中に取得された複数の画像フレームを含み得る。その後、この画像データに基づいて血管の領域の血流測定値を計算するように、収縮期に注入された造影剤が拡張期中に血管内で既知の長さを移動するのにかかる画像フレームの数をカウントする、フレームカウントプロセスが、実装されることができる。例えば、多数の画像フレームは、造影剤が血管の領域内の第1の所定の位置から血管の領域内の第2の所定の位置までの距離を移動する、複数の画像フレーム内で、測定される(例えば、カウントされる)ことができる。測定された画像フレームの数に対応する時間は、決定されることができ、血管の領域の血流速度は、距離を決定された時間で除算することによって計算されることができる。用途に応じて、画像フレームの測定数に対応する時間は、造影剤が距離を移動する、各画像フレームに対応する既知の時間間隔に、画像フレームの測定数を乗算することによって決定されることができる。各画像フレームに対応する既知の時間間隔は、画像データを取得するように使用される画像化デバイスに応じて変えることができる。
したがって、この実施例において、造影剤は、1つ以上の造影ボーラスが、心周期の収縮期の比較的低流量の段階中に、血管の近位領域に事前に装填されるように、心周期の収縮期に注入されることができる。これは、例えば、造影剤注入が拡張期中に行われないように、収縮期内で開始および終了するように、同期された造影剤注入を使用して、行われることができる。造影剤が事前に装填され、収縮期が終了すると、注入は、停止されることができ、その後、この時点で、拡張期中に増加した血流は、本来の血流で血管(例えば、冠状動脈)を通して造影ボーラスを運ぶことができる。上記のように、拡張期の造影ボーラスの流れは、血管の血流速度を測定するように、血管造影画像データのフレームカウント分析で使用されることができる。特に、収縮期と同期した造影剤注入は、高圧での非同期造影剤注入で発生する可能性があるように、本来の血流に強制的な流れバイアスを与えることを回避できるので、血流速度を測定するときに行うように、より正確なフレームカウント分析を可能にし得る。
拡張期に対応する計算された血流測定値は、多数の様々な診断指標を決定するように使用されることができる。例えば、拡張期に対応する計算された血流測定値は、血管の収縮の重症度を含む、血管の流れに関連する診断目的に有用な圧力比をモデル化するように、使用されることができる。そのような一用途において、拡張期に対応する計算された血流測定値は、瞬時血流予備量比(「iFR」)を決定するように、使用されることができる。そのような別の用途において、拡張期に対応する計算された血流測定値は、拡張期血圧比(「dPR」)を決定するように、使用されることができる。
別の実施例において、造影剤注入は、拡張期および収縮期のそれぞれの間の離散的な流れ分析を可能にするように、拡張期および収縮期の両方と同期されることができる。血管への造影剤の第1の注入が収縮期中に実行され、拡張期の開始前に中止されるときに、方法800は、第1の注入を中止した後で、心周期の拡張期の間に、血管への造影剤の第2の注入を実行する別のステップを含むことができる。血管への造影剤のこの第2の注入は、心周期の次の収縮期の開始前に中止されることができる。そして、第2の注入を中止した後に、血管の領域の血流測定値は、血管の領域で造影剤を表す画像データに基づいて計算されることができる。
特に、そのような実施例において、前述のように、血管の領域での血流測定値は、拡張期および収縮期の各々について計算されることができる。各々の期の流速を計算するように使用される画像データは、複数の画像フレームを含むことができ、複数の画像フレームは、収縮期中に取得された画像フレームの第1のセット、および拡張期中に取得された画像フレームの第2のセットを含むことができる。その後、血管の領域の血流速度は、収縮期中に取得された画像フレームの第1のセットに基づいて、血管の領域の第1の血流速度を計算すること、および拡張期中に取得された画像フレームの第2のセットに基づいて、血管の領域の第2の血流速度を計算することによって、この画像データに基づいて、計算されることができる。
したがって、図8の実施形態を参照して提供される実施例において、造影剤注入は、拡張期および収縮期のうちの1つまたはそれぞれの間の流れの離散分析を可能にするように、心周期の拡張期および収縮期のうちの1つまたはそれぞれと同期されることができる。すなわち、これらの実施例において、造影剤注入は、収縮期内で開始および終了するように、および/または拡張期内で開始および終了するように同期されることができる。流動特性は、拡張期および収縮期において著しく変わり得るため、造影剤注入が、拡張期から収縮期に、またはその逆に及ばないように、1つ以上の造影剤注入を同期させることは、拡張期または収縮期のうちの一方の状態に制限された注入造影剤を使用して流れ分析を可能にすることができる。これは、これら2つの期の1つまたはそれぞれに個別化された、より正確な流量推定を可能にし得、これにより、経験的な流量モデルは、冠状動脈の狭窄を特徴付けるように使用されて、改善され得る。
非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態はまた、心周期の収縮期または拡張期の一方または両方と同期する、1つ以上の造影剤注入に関連する画像データを分析することによって、関心領域における血流測定値を決定するために使用されることができる。そのような非一時的なコンピュータ可読格納物品の様々な実施形態において、図8を参照して上記で提供された1つ以上の詳細は、非一時的なコンピュータ可読格納物品に格納されたコンピュータ実行可能命令に実装されることができる。
例えば、そのような一実施形態は、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、第1の領域で注入された造影剤を表す画像データに基づいて、血管の第1の領域ための血流測定値を計算させる、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令を有する非一時的なコンピュータ可読格納物品を含むことができる。この物品の実施形態において、その上に格納されたコンピュータ実行可能命令は、少なくとも1つのプログラム可能なプロセッサに、心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間で血管に注入され、特定の時点で中止された、造影剤を表す画像データ上の血流測定計算に基づかせる(例えば、心周期の収縮期および拡張期の他方の開始前(図9A)、心周期の1つ以上の後続段階の後(図9B)など)。図8を参照して上で開示された1つ以上の他の特徴はまた、この特定の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態、または他の非一時的なコンピュータ可読格納物品の実施形態に組み込まれることができる。例えば、心周期の拡張期および収縮期のうちの1つまたはそれぞれと同期した造影剤注入に対応する画像データ、ならびに拡張期および収縮期のうちの1つまたはそれぞれの間の流れの離散分析に関して開示された特徴は、含まれることができる。
本明細書で使用される「非一時的」という用語は、データストレージの永続性(例えば、RAM対ROM)の制限とは対照的に、媒体自体の制限(例えば、有形、信号ではない)であることを理解されたい。
ある特定の開示された実施形態を参照して様々な実施例が記載されてきた。実施形態は、限定ではなく図示する目的で提示されている。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、適合、および修正を行うことができることを理解するであろう。
上述の実施形態は下記のように記載され得るが、下記に限定されるものではない。
[構成1]
血管内の血流速度を決定するための方法であって、前記方法は、
第1の時間にわたって、造影剤の第1のボーラスを前記血管に注入し、前記第1の時間の後である第2の時間にわたって、造影剤の注入を中止し、前記第2の時間の後である第3の時間にわたって、造影剤の第2のボーラスを前記血管に注入することによって、既知の周波数でパルス造影ボーラスを前記血管に注入するステップと、
前記血管内の造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の距離を決定するように、前記血管の第1の領域を表す画像データを分析するステップと、
造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の前記決定された距離に前記既知の周波数を乗算することによって、前記血管の前記第1の領域の血流速度を計算するステップと、を含む、方法。
[構成2]
前記血管の前記第1の領域を表す画像データを分析するステップは、前記血管の前記第1の領域における造影剤の前記第1のボーラスの位置、および前記血管の前記第1の領域における造影剤の前記第2のボーラスの位置を決定するように、前記血管の前記第1の領域を表す前記画像データのピークピクセル密度を分析することを含む、構成1に記載の方法。
[構成3]
前記血管の前記第1の領域を表す前記画像データは、前記血管の前記第1の領域の画像データの単一フレームである、構成1に記載の方法。
[構成4]
前記血管の前記第1の領域を表す前記画像データは、第1の取得時間に取得された前記血管の前記第1の領域を表す画像データの第1のフレームと、第2の取得時間に取得された前記血管の前記第1の領域を表す画像データの第2のフレームとを含み、
造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の前記距離を決定するステップは、
画像データの前記第1のフレームにおける造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の第1の距離を決定するように、画像データの前記第1のフレームを分析することと、
画像データの前記第2のフレームにおける造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の第2の距離を決定するように、画像データの前記第2のフレームを分析することと、
造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の前記距離を決定するように、前記第1の距離と前記第2の距離の平均をとることと、を含む、構成1に記載の方法。
[構成5]
既知の周波数でパルス造影ボーラスを前記血管に注入するステップは、前記第3の時間の後である第4の時間に、造影剤の注入を中止することと、前記第4の時間の後である第5の時間にわたって、造影剤の第3のボーラスを前記血管に注入することと、をさらに含み、
前記血管内の造影剤の前記第2のボーラスと造影剤の前記第3のボーラスとの間の距離を決定するように、前記血管の第2の領域を表す画像データを分析するステップと、
造影剤の前記第2のボーラスと造影剤の前記第3のボーラスとの間の前記決定された距離に前記既知の周波数を乗算することによって、前記血管の前記第2の領域の血流速度を計算するステップと、をさらに含む、構成1に記載の方法。
[構成6]
前記血管の前記第1の領域の前記計算された血流速度と、前記血管の前記第2の領域の前記計算された血流速度との差が所定の流速差閾値を超えるかどうかを決定するために、前記血管の前記第1の領域の前記計算された血流速度を、前記血管の前記第2の領域の前記計算された血流速度と比較するステップ、をさらに含む、構成5に記載の方法。
[構成7]
塩分を含む流体が造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間、前記血管内に存在するように、塩分を含む流体を前記第2の時間にわたって、前記血管に注入することをさらに含む、構成1に記載の方法。
[構成8]
前記既知の周波数は、5Hz~20Hzであり、前記第1の時間は、前記第1の時間と前記第2の時間の合計の10%~50%を含む、構成1に記載の方法。
[構成9]
血管内の血流量を決定するための方法であって、前記方法は、
第1の造影剤注入流量で造影剤を前記血管に注入するステップと、
第1の取得時間に取得された第1の関心領域を表す第1の画像データを分析して、前記第1の造影剤注入流量が前記第1の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
前記第1の造影剤注入流量よりも大きい第2の造影剤注入流量で、造影剤を前記血管に注入するステップと、
第2の取得時間に取得された前記第1の関心領域を表す第2の画像データを分析して、前記第2の造影剤注入流量が前記第2の画像データ内に前記所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
前記所定の状態が前記第2の画像データ内に存在することを決定すると、前記血管内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップと、を含む、方法。
[構成10]
前記血管は、冠状動脈を含み、前記造影剤は、大動脈から前記冠状動脈に注入され、前記所定の状態が、前記冠状動脈から前記大動脈に逆流する造影剤の存在である、構成9に記載の方法。
[構成11]
前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第2の造影剤注入流量よりも少ないことを決定することを含む、構成10に記載の方法。
[構成12]
前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第1の造影剤注入流量に近似することを決定することを含む、構成11に記載の方法。
[構成13]
前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第2の造影剤注入流量よりも少なく、かつ前記第1の造影剤注入流量よりも大きいことを決定することを含む、構成11に記載の方法。
[構成14]
前記血管内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップは、前記血管内の前記血流量が前記第2の造影剤注入流量に近似することを決定することを含む、構成9に記載の方法。
[構成15]
前記第2の造影剤注入流量よりも大きい、第3の造影剤注入流量で造影剤を前記血管に注入するステップと、
第3の取得時間に取得された前記第1の関心領域を表す第3の画像データを分析して、前記第3の造影剤注入流量が前記第3の画像データ内に前記所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
前記所定の状態が前記第3の画像データ内に存在することを決定すると、前記血管内の前記血流量が前記第2の造影剤注入流量に近似することを決定するステップと、をさらに含む、構成9に記載の方法。
[構成16]
前記第1の画像データを分析するステップは、前記第1の画像データに関連する第1のピクセル密度値を決定することを含み、前記第2の画像データを分析するステップは、前記第2の画像データに関連する第2のピクセル密度値を決定することを含み、前記第3の画像データを分析するステップは、前記第3の画像データに関連する第3のピクセル密度値を決定することを含み、前記所定の状態は、定常状態のピクセル密度の開始であり、前記所定の状態が前記第3の画像データ内に存在することを決定するステップは、前記第2のピクセル密度値が、前記第1のピクセル密度値とは所定の定常状態閾値よりも大きく異なるが、前記第3のピクセル密度値が、前記第2のピクセル密度値とは前記所定の定常状態閾値よりも小さく異なることを決定することを含む、構成15に記載の方法。
[構成17]
前記第1の関心領域は、前記冠状動脈によって供給された心筋の領域である、構成16に記載の方法。
[構成18]
血管内の血流測定値を決定するための方法であって、前記方法は、
心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間に、前記血管への造影剤の第1の注入を実行するステップと、
前記造影剤の前記第1の注入を中止するステップと、
前記第1の注入を中止した後、前記血管の領域での前記造影剤を表す画像データに基づいて、前記領域のための前記血流測定値を計算するステップと、を含む、方法。
[構成19]
前記造影剤の前記第1の注入を中止するステップは、前記心周期の前記収縮期および前記拡張期の他方の開始の前に発生する、構成18に記載の方法。
[構成20]
前記造影剤の前記第1の注入は、前記収縮期の間に実行され、前記造影剤の前記第1の注入は、前記拡張期の前記開始の前に中止される、構成19に記載の方法。
[構成21]
前記画像データは、前記第1の注入を中止した後、かつ前記拡張期の間に取得される、構成20に記載の方法。
[構成22]
前記画像データは、複数の画像フレームを含み、
前記画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、
前記複数の画像フレーム内で、前記造影剤が前記血管の前記領域内の第1の所定の位置から前記血管の前記領域内の第2の所定の位置までの距離を移動する、多数の画像フレームを測定することと、
画像フレームの前記測定数に対応する時間を決定することと、
前記距離を前記決定された時間で除算することによって、前記血管の前記領域の血流速度を計算することと、を含む、構成21に記載の方法。
[構成23]
前記計算された血流速度は、前記拡張期に対応し、前記方法は、瞬時血流予備量比を決定するように、前記計算された血流速度を使用することをさらに含む、構成22に記載の方法。
[構成24]
前記計算された血流速度は、前記拡張期に対応し、前記方法は、拡張期血圧比を決定するように、前記計算された血流速度を使用することをさらに含む、構成22に記載の方法。
[構成25]
前記心周期の前記拡張期の間に、前記血管への前記造影剤の第2の注入を実行するステップと、
前記心周期の前記収縮期の前記開始の前に、前記造影剤の前記第2の注入を中止するステップと、
前記第2の注入を中止した後、前記領域での前記造影剤を表す画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップと、をさらに含む、構成20に記載の方法。
[構成26]
前記画像データは、前記収縮期中に取得された画像フレームの第1のセットおよび前記拡張期中に取得された画像フレームの第2のセットを含む、複数の画像フレームを含み、
前記画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、
前記収縮期中に取得された画像フレームの前記第1のセットに基づいて、前記血管の前記領域のための第1の血流速度を計算することと、
前記拡張期に取得された画像フレームの前記第2のセットに基づいて、前記血管の前記領域のための第2の血流速度を計算することと、を含む、構成25に記載の方法。
[構成27]
前記第1の注入を中止した後、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、前記血管の前記領域のための本来の血流での前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算することを含み、前記本来の血流は、前記血管で前記注入が実行されていないときに、存在する、構成18に記載の方法。
[構成28]
前記造影剤の前記第1の注入を中止するステップは、前記心周期の前記収縮期および前記拡張期の前記他方の前記開始の後に発生する、構成18に記載の方法。

Claims (20)

  1. 血管内の血流速度を決定するための流体注入器の制御方法であって、前記制御方法は、プロセッサによって実行されて、
    第1の時間にわたって、造影剤の第1のボーラスを前記血管に注入し、前記第1の時間の後である第2の時間にわたって、造影剤の注入を中止し、前記第2の時間の後である第3の時間にわたって、造影剤の第2のボーラスを前記血管に注入し、前記第3の時間の後である第4の時間に、造影剤の注入を中止し、前記第4の時間の後である第5の時間にわたって、造影剤の第3のボーラスを前記血管に注入することによって、既知の周波数でパルス造影ボーラスを前記血管に注入するステップと、
    前記血管内の造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の距離を決定するように、前記血管の第1の領域を表す画像データを分析するステップと、
    造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の前記決定された距離に前記既知の周波数を乗算することによって、前記血管の前記第1の領域の血流速度を計算するステップと、
    前記血管内の造影剤の前記第2のボーラスと造影剤の前記第3のボーラスとの間の距離を決定するように、前記血管の第2の領域を表す画像データを分析するステップと、
    造影剤の前記第2のボーラスと造影剤の前記第3のボーラスとの間の前記決定された距離に前記既知の周波数を乗算することによって、前記血管の前記第2の領域の血流速度を計算するステップと、
    前記血管の前記第1の領域の前記計算された血流速度と、前記血管の前記第2の領域の前記計算された血流速度との差が所定の流速差閾値を超えるかどうかを決定するために、前記血管の前記第1の領域の前記計算された血流速度を、前記血管の前記第2の領域の前記計算された血流速度と比較するステップと、前記流体注入器に実行させる制御方法
  2. 前記血管の前記第1の領域を表す画像データを分析するステップは、前記血管の前記第1の領域における造影剤の前記第1のボーラスの位置、および前記血管の前記第1の領域における造影剤の前記第2のボーラスの位置を決定するように、前記血管の前記第1の領域を表す前記画像データのピークピクセル密度を分析することを含む、請求項1に記載の制御方法
  3. 前記血管の前記第1の領域を表す前記画像データは、前記血管の前記第1の領域の画像データの単一フレームである、請求項1に記載の制御方法
  4. 前記血管の前記第1の領域を表す前記画像データは、第1の取得時間に取得された前記血管の前記第1の領域を表す画像データの第1のフレームと、第2の取得時間に取得された前記血管の前記第1の領域を表す画像データの第2のフレームとを含み、
    造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の前記距離を決定するステップは、
    画像データの前記第1のフレームにおける造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の第1の距離を決定するように、画像データの前記第1のフレームを分析することと、
    画像データの前記第2のフレームにおける造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の第2の距離を決定するように、画像データの前記第2のフレームを分析することと、
    造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間の前記距離を決定するように、前記第1の距離と前記第2の距離の平均をとることと、を含む、請求項1に記載の制御方法
  5. 塩分を含む流体が造影剤の前記第1のボーラスと造影剤の前記第2のボーラスとの間、前記血管内に存在するように、塩分を含む流体を前記第2の時間にわたって、前記血管に注入することをさらに含む、請求項1に記載の制御方法
  6. 前記既知の周波数は、5Hz~20Hzであり、前記第1の時間は、前記第1の時間と前記第2の時間の合計の10%~50%を含む、請求項1に記載の制御方法
  7. 血管内の血流量を決定するための流体注入器の制御方法であって、前記制御方法は、プロセッサによって実行されて、
    第1の造影剤注入流量で造影剤を前記血管に注入するステップと、
    第1の取得時間に取得された第1の関心領域を表す第1の画像データを分析して、前記第1の造影剤注入流量が前記第1の画像データ内に所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
    前記第1の造影剤注入流量よりも大きい第2の造影剤注入流量で、造影剤を前記血管に注入するステップと、
    第2の取得時間に取得された前記第1の関心領域を表す第2の画像データを分析して、前記第2の造影剤注入流量が前記第2の画像データ内に前記所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
    前記所定の状態が前記第2の画像データ内に存在することを決定すると、前記血管内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップと、
    前記第2の造影剤注入流量よりも大きい、第3の造影剤注入流量で造影剤を前記血管に注入するステップと、
    第3の取得時間に取得された前記第1の関心領域を表す第3の画像データを分析して、前記第3の造影剤注入流量が前記第3の画像データ内に前記所定の状態を存在させたかどうかを決定するステップと、
    前記所定の状態が前記第3の画像データ内に存在することを決定すると、前記血管内の前記血流量が前記第2の造影剤注入流量に近似することを決定するステップと、前記流体注入器に実行させる制御方法
  8. 前記血管は、冠状動脈を含み、前記造影剤は、大動脈から前記冠状動脈に注入され、前記所定の状態が、前記冠状動脈から前記大動脈に逆流する造影剤の存在である、請求項に記載の制御方法
  9. 前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第2の造影剤注入流量よりも少ないことを決定することを含む、請求項に記載の制御方法
  10. 前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第1の造影剤注入流量に近似することを決定することを含む、請求項に記載の制御方法
  11. 前記冠状動脈内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップは、前記冠状動脈内の前記血流量が前記第2の造影剤注入流量よりも少なく、かつ前記第1の造影剤注入流量よりも大きいことを決定することを含む、請求項に記載の制御方法
  12. 前記血管内の前記血流量を決定するように、前記第2の造影剤注入流量を使用するステップは、前記血管内の前記血流量が前記第2の造影剤注入流量に近似することを決定することを含む、請求項に記載の制御方法
  13. 前記第1の画像データを分析するステップは、前記第1の画像データに関連する第1のピクセル密度値を決定することを含み、前記第2の画像データを分析するステップは、前記第2の画像データに関連する第2のピクセル密度値を決定することを含み、前記第3の画像データを分析するステップは、前記第3の画像データに関連する第3のピクセル密度値を決定することを含み、前記所定の状態は、定常状態のピクセル密度の開始であり、前記所定の状態が前記第3の画像データ内に存在することを決定するステップは、前記第2のピクセル密度値前記第1のピクセル密度値との差異が所定の定常状態閾値よりも大きく前記第3のピクセル密度値前記第2のピクセル密度値との差異が前記所定の定常状態閾値よりも小さことを決定することを含む、請求項に記載の制御方法
  14. 前記第1の関心領域は、状動脈によって供給された心筋の領域である、請求項13に記載の制御方法
  15. 血管内の血流測定値を決定するための流体注入器の制御方法であって、前記制御方法は、プロセッサによって実行されて、
    心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間に、前記血管への造影剤の第1の注入を実行するステップと、
    前記造影剤の前記第1の注入を中止するステップと、
    前記第1の注入を中止した後、前記血管の領域での前記造影剤を表す画像データに基づいて、前記領域のための前記血流測定値を計算するステップと、を前記流体注入器に実行させ
    前記造影剤の前記第1の注入を中止するステップは、前記心周期の前記収縮期および前記拡張期の他方の開始の前に発生し、
    前記造影剤の前記第1の注入は、前記収縮期の間に実行され、前記造影剤の前記第1の注入は、前記拡張期の開始の前に中止され、
    前記画像データは、前記第1の注入を中止した後、かつ前記拡張期の間に取得され、
    前記画像データは、複数の画像フレームを含み、
    前記画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、
    前記複数の画像フレーム内で、前記造影剤が前記血管の前記領域内の第1の所定の位置から前記血管の前記領域内の第2の所定の位置までの距離を移動する、画像フレーム数を測定することと、
    前記測定した画像フレーム数に対応する時間を決定することと、
    前記距離を前記決定された時間で除算することによって、前記血管の前記領域の血流速度を計算することと、を含む、制御方法
  16. 前記計算された血流速度は、前記拡張期に対応し、前記制御方法は、瞬時血流予備量比を決定するように、前記計算された血流速度を使用することをさらに含む、請求項15に記載の制御方法
  17. 前記計算された血流速度は、前記拡張期に対応し、前記制御方法は、拡張期血圧比を決定するように、前記計算された血流速度を使用することをさらに含む、請求項15に記載の制御方法
  18. 血管内の血流測定値を決定するための流体注入器の制御方法であって、前記制御方法は、プロセッサによって実行されて、
    心周期の収縮期および拡張期のうちの一方の間に、前記血管への造影剤の第1の注入を実行するステップと、
    前記造影剤の前記第1の注入を中止するステップと、
    前記第1の注入を中止した後、前記血管の領域での前記造影剤を表す画像データに基づいて、前記領域のための前記血流測定値を計算するステップと、
    前記心周期の前記拡張期の間に、前記血管への前記造影剤の第2の注入を実行するステップと、
    前記心周期の前記収縮期の開始の前に、前記造影剤の前記第2の注入を中止するステップと、
    前記第2の注入を中止した後、前記領域での前記造影剤を表す画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップと、を前記流体注入器に実行させ、
    前記造影剤の前記第1の注入を中止するステップは、前記心周期の前記収縮期および前記拡張期の他方の開始の前に発生し、
    前記造影剤の前記第1の注入は、前記収縮期の間に実行され、前記造影剤の前記第1の注入は、前記拡張期の開始の前に中止され、
    前記画像データは、前記収縮期中に取得された画像フレームの第1のセットおよび前記拡張期中に取得された画像フレームの第2のセットを含む、複数の画像フレームを含み、
    前記画像データに基づいて、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、
    前記収縮期中に取得された画像フレームの前記第1のセットに基づいて、前記血管の前記領域のための第1の血流速度を計算することと、
    前記拡張期に取得された画像フレームの前記第2のセットに基づいて、前記血管の前記領域のための第2の血流速度を計算することと、を含む制御方法
  19. 前記第1の注入を中止した後、前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算するステップは、前記血管の前記領域のための本来の血流での前記血管の前記領域のための前記血流測定値を計算することを含み、前記本来の血流は、前記血管で前記注入が実行されていないときに、存在する、請求項15に記載の制御方法
  20. 前記造影剤の前記第1の注入を中止するステップは、前記心周期の前記収縮期および前記拡張期の前記他方の前記開始の後に発生する、請求項15に記載の制御方法
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