KR20140130752A - 환자에 특정된 혈류 모델로부터 정보를 제공하는 방법 및 시스템 - Google Patents

환자에 특정된 혈류 모델로부터 정보를 제공하는 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20140130752A
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Abstract

실시형태는 환자의 혈류 정보를 제공하는 시스템을 포함한다. 시스템은 터치스크린을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 환자에 특정된 데이터에 기초하여 환자의 해부학적 구조의 적어도 일부를 나타내는 3차원 모델을 터치스크린에 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 사용자에 의해 제어된 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 터치스크린 상의 제1 위치에 관한 제1 입력을 수신하도록 더 구성될 수 있고, 상기 터치스크린 상의 제1 위치는 디스플레이된 3차원 모델 상의 제1 위치를 나타낼 수 있다. 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 제1 정보를 터치스크린에 디스플레이하도록 더 구성될 수 있고, 제1 정보는 제1 위치에서의 혈류 특성을 나타낼 수 있다.

Description

환자에 특정된 혈류 모델로부터 정보를 제공하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING INFORMATION FROM A PATIENT-SPECIFIC MODEL OF BLOOD FLOW}
관련 출원
본 출원은, 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된, 미국 특허 출원 제13/470,802호(출원일: 2012년 5월 14일)의 우선권의 이익을 주장한다.
기술 분야
실시형태는 유체 흐름 모델을 사용하는 방법 및 시스템을 포함하고, 보다 상세하게는 환자에 특정된 혈류(blood flow) 모델로부터 정보를 제공하는 방법 및 시스템을 포함한다.
관상 동맥(coronary artery) 질병은 심장에 혈액을 제공하는 혈관에 관상 동맥 손상, 예를 들어, 협착(혈관의 이상 협소화(abnormal narrowing))을 일으킬 수 있다. 그 결과, 심장으로의 혈류가 제한될 수 있다. 관상 동맥 질병을 겪는 환자는 격렬한 신체 운동 동안 만성 안정형 협심증(chronic stable angina)이라고 지칭되는 가슴 통증을 경험하거나 또는 환자가 쉬는 동안 불안정 협심증을 경험할 수 있다. 질병이 보다 심각하게 나타나면 심근 경색(myocardial infarction) 또는 심장 마비(attack)로 이어질 수 있다.
가슴 통증을 겪고/겪거나 관상 동맥 질병의 증상을 나타내는 환자는 관상 동맥 손상에 관한 일부 간접 증거를 제공할 수 있는 하나 이상의 테스트를 받을 수 있다. 예를 들어, 비침습적 테스트(noninvasive test)는 심전도(electrocardiogram), 혈액 테스트로부터 바이오마커(biomarker) 평가, 트레드밀(treadmill) 테스트, 심장초음파(echocardiography), 단일 양전자 방출 컴퓨터 단층촬영술(single positron emission computed tomography: SPECT), 및 양전자 방출 단층촬영술(positron emission tomography: PET)을 포함할 수 있다. 비침습적 테스트는 (예를 들어, 심전도 검사(electrocardiography: ECG)를 사용하여) 심장의 전기적 활동, (예를 들어, 스트레스 심장초음파를 사용하여) 심근(myocardium)의 움직임, (예를 들어, PET 또는 SPECT를 사용하여) 심근의 관류(perfusion)의 변화, 또는 (예를 들어, 바이오마커를 사용하여) 대사 변화를 찾는 것에 의해 관상 동맥 손상의 간접 증거를 제공할 수 있다. 그러나, 이 비침습적 테스트는 개입(intervention) 결과를 예측하지 못한다.
예를 들어, 해부학적 데이터(anatomic data)는 관상 동맥 컴퓨터 단층 촬영술(coronary computed tomographic angiography: CCTA)을 사용하여 비침습적으로 획득될 수 있다. CCTA는 가슴 통증이 있는 환자를 이미징하는데 사용될 수 있고 조영제(contrast agent)의 정맥 주입(intravenous infusion) 후에 CT(computed tomography) 기술을 사용하여 심장 및 관상 동맥을 이미징하는 것을 수반한다. 그러나, CCTA는 예를 들어, 손상이 혈류에 영향을 미치는지 여부에 상관없이 관상 동맥 손상의 기능적 중요도에 대한 직접적인 정보를 제공하지 못한다. 나아가, CCTA는 순전히 진단 테스트이기 때문에, 이 CCTA는 개입 결과를 예측하지 못한다.
침습 테스트가 환자에 수행될 수도 있다. 예를 들어, 진단 심장 도관술(diagnostic cardiac catheterization)은 종래의 관상 동맥 조영술(CCA)을 수행하여 동맥의 사이즈와 형상의 이미지를 의사에게 제공하는 것에 의해 관상 동맥 손상에 대한 해부학적 데이터를 수집하는 것을 포함할 수 있다. 그러나, CCA 또한 개입 결과를 예측하지 못한다.
따라서, 관상 동맥 혈류에 의료적, 개입적, 및 수술적 치료의 결과를 예측하는 방법이 요구된다.
전술한 일반적인 설명 및 후속하는 상세한 설명은 단지 예시적인 것일 뿐이므로 본 발명을 제한하는 것이 아닌 것으로 이해된다.
일 실시형태에 따르면, 환자에 대한 혈류 정보를 제공하는 시스템은 터치스크린을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 환자에 특정된 데이터(patient-specific data)에 기초하여 환자의 해부학적 구조(anatomical structure)의 적어도 일부를 나타내는 3차원 모델을 터치스크린에 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 사용자에 의해 제어된 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 터치스크린 상의 제1 위치에 관한 제1 입력을 수신하도록 구성될 수 있고, 터치스크린 상의 제1 위치는 디스플레이된 3차원 모델에서의 제1 위치를 나타낼 수 있다. 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 터치스크린 상의 제1 정보를 디스플레이하도록 더 구성될 수 있고, 제1 정보는 제1 위치에서의 혈류 특성을 나타낼 수 있다.
다른 실시형태에 따르면, 터치스크린을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템을 사용하여 환자에 특정된 혈류 정보를 제공하는 방법은 환자에 특정된 데이터에 기초하여 3차원 모델을 터치스크린에 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다. 3차원 모델은 환자의 해부학적 구조의 적어도 일부를 나타낼 수 있다. 본 방법은 사용자에 의해 제어된 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 터치스크린 상의 제1 위치에 관한 제1 입력을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있고, 터치스크린 상의 제1 위치는 디스플레이된 3차원 모델에서의 제1 위치를 나타낼 수 있다. 본 방법은 제1 정보를 터치스크린에 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있고, 제1 정보는 제1 입력에 의해 지시된 3차원 모델에서의 위치에서의 혈류 특성을 나타낼 수 있다. 본 방법은 3차원 모델의 변형을 나타내는 제2 입력을 수신하는 단계 및 3차원 모델의 변형에 기초하여 해부학적 구조에서 혈류 특성에 관한 제2 정보를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적인 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 컴퓨터 시스템에서 사용하기 위한 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체는 환자에 특정된 혈류 정보를 제공하는 방법을 수행하는 컴퓨터-실행가능한 프로그래밍 명령을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 터치스크린을 포함할 수 있고, 본 방법은 환자에 특정된 데이터에 기초하여 환자의 해부학적 구조의 적어도 일부를 나타내는 3차원 모델을 디스플레이하는 단계 및 사용자에 의해 제어된 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 터치 스크린 상의 제1 위치에 관한 제1 입력을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 입력은 해부학적 구조에 배치되는 스텐트(stent)의 위치를 나타낼 수 있다. 본 방법은 3차원 모델 상의 스텐트를 터치스크린에 디스플레이하는 단계 및 제1 입력에 지시된 위치에서 스텐트의 배치를 반영하는 3차원 모델의 변형에 기초하여 3차원 모델 내 복수의 위치에서 혈류 특성에 관한 제2 정보를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적인 실시형태 및 장점은 이하 상세한 설명에 부분적으로 제시되고, 이 상세한 설명으로부터 부분적으로 명백하거나 또는 본 발명의 실시에 의하여 습득될 수 있을 것이다. 본 실시형태 및 장점은 아래에 구체적으로 적시된 요소와 조합에 의하여 실현되고 달성될 수 있을 것이다.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 여러 실시형태를 도시하며, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 일 실시형태에 따라 특정 환자의 혈류에 관한 여러 정보를 제공하는 시스템의 개략도;
도 2는 일 실시형태에 따라 환자의 대동맥의 일부 및 환자의 대동맥으로부터 나오는 복수의 관상 동맥을 나타내는 3차원 모델 내 계산된 분획 유량 예비력(fractional flow reserve: FFR)을 보여주는 이미지;
도 3은 일 실시형태에 따라 환자의 대동맥의 일부 및 환자의 대동맥으로부터 나오는 복수의 관상 동맥을 나타내는 3차원 모델 내 계산된 압력 구배를 보여주는 이미지;
도 4는 일 실시형태에 따라 환자의 대동맥의 일부 및 환자의 대동맥으로부터 나오는 복수의 관상 동맥을 나타내는 3차원 모델 내 계산된 FFR 및 관상 동맥에 배치된 스텐트를 보여주는 이미지;
도 5는 일 실시형태에 따라 환자의 대동맥의 일부 및 환자의 대동맥으로부터 나오는 복수의 관상 동맥, 및 관상 동맥에 배치된 복수의 스텐트를 나타내는 3차원 모델을 보여주는 이미지;
Figure pct00001

도 6은 일 실시형태에 따라 하나의 스크린 부분에 도 4의 모델 및 스텐트를 구비하고 다른 스크린 부분에 스텐트의 배치에 기초하여 수정된 3차원 모델을 구비하는 분할된 스크린을 보여주는 이미지.
이제 첨부 도면에 도시된 예시적인 실시형태를 보다 상세히 참조한다. 가능한 경우, 동일한 참조 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 나타내는 데 사용된다.
예시적인 실시형태에서, 방법 및 시스템은 환자로부터 검색된 정보를 사용하여 특정 환자에서 혈류에 관한 여러 정보를 결정한다. 결정된 정보는 환자의 관상 동맥 맥관(vasculature)에서의 혈류에 관한 것일 수 있다. 대안적으로, 결정된 정보는 환자의 맥관의 다른 영역, 예를 들어 경동맥, 말초, 복부, 신장(renal) 및 뇌 맥관에서의 혈류에 관한 것일 수 있다.
관상 동맥 맥관은 동맥으로부터 세동맥, 모세 혈관, 소정맥(venule), 정맥 등에 이르는 복잡한 혈관 네트워크를 포함한다. 관상 동맥 맥관은 혈액을 심장으로 및 심장 내에서 순환시키고, 혈액을 복수의 주 관상 동맥(4)(도 2)(예를 들어, 좌전하행(left anterior descending: LAD) 동맥, 좌회선(left circumflex: LCX) 동맥, 우 관상 동맥(right coronary: RCA) 동맥 등)으로 공급하는 대동맥(2)(도 2)을 포함하며, 이 대동맥은 대동맥(2) 및 주 관상 동맥(4)으로부터 하류 쪽에 있는 동맥의 분기 또는 다른 유형의 혈관으로 더 분할될 수 있다. 따라서, 예시적인 방법 및 시스템은 대동맥, 주 관상 동맥, 및/또는 주 관상 동맥으로부터 하류 쪽에 있는 다른 관상 동맥 또는 혈관에서의 혈류에 관한 여러 정보를 결정할 수 있다. 아래에서는 대동맥 및 관상 동맥(및 이로부터 연장하는 분기)이 설명되어 있지만, 개시된 방법 및 시스템은 다른 유형의 혈관에도 적용될 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 개시된 방법 및 시스템에 의해 결정된 정보는 대동맥, 주 관상 동맥, 및/또는 주 관상 동맥으로부터 하류 쪽에 있는 다른 관상 동맥 또는 혈관 내 여러 위치에서 여러 혈류 특성 또는 파라미터, 예를 들어 혈류 속도, 압력 구배, 압력(또는 그 비율), 흐름률(flow rate), 및 분획 유량 예비력(FFR)을 포함할 수 있으나 이들로 제한되지 않는다. 이 정보는 손상이 기능적으로 상당한지 및/또는 손상을 치료할 수 있는지, 및/또는 여러 치료 옵션의 결과를 예측할 수 있는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 이 정보는 환자로부터 비침습적으로 획득된 정보를 사용하여 결정될 수 있다. 그 결과, 손상을 치료할지 여부의 결정은 침습 과정과 연관된 비용과 리스크 없이 이루어질 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따라 특정 환자에서 관상 동맥 혈류에 관한 여러 정보를 제공하는 시스템의 측면을 도시한다. 특정 환자에서 혈류 정보를 결정하는 방법 및 시스템의 여러 실시형태에 관한 추가적인 상세는 예를 들어, 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된 미국 특허 출원 공개 제2012/0041739호(발명의 명칭: "Method And System For Patient-Specific Modeling Of Blood Flow")에 개시되어 있다.
환자에 특정된 해부학적 데이터(10), 예를 들어, 환자의 심장, 예를 들어, 환자의 대동맥의 적어도 일부분, 이 대동맥에 연결된 주 관상 동맥(및 이로부터 연장되는 분기)의 근위 부분(proximal portion), 및 심근의 기하학적 형상에 관한 데이터를 획득할 수 있다. 환자에 특정된 해부학적 데이터(10)는 예를 들어, 비침습적 이미징 방법을 사용하여 비침습적으로 획득될 수 있다. 예를 들어, CCTA는 사용자가 구조, 예를 들어, 심근, 대동맥, 주 관상 동맥, 및 이에 연결된 다른 혈관을 보고 그 이미지를 형성하는 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캐너(scanner)를 동작시킬 수 있는 이미징 방법이다. 대안적으로, 다른 비침습적 이미징 방법, 예를 들어 자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging: MRI) 또는 초음파(ultrasound: US), 또는 침습 이미징 방법, 예를 들어 디지털 감산 혈관 조영술(digital subtraction angiography: DSA)은 환자의 해부학적 구조의 이미지를 생성하는데 사용될 수 있다. (예를 들어, CCTA, MRI 등에 의해 제공된) 최종 이미징 데이터는 제3-자 벤더에 의해, 예를 들어 방사선 실험실(radiology lab) 또는 심장병 전문의(cardiologist)에 의해, 환자의 의사 등에 의해 제공될 수 있다. 환자에 특정된 다른 해부학적 데이터(10), 예를 들어, (예를 들어, 압력 커프(cuff)를 사용하여) 환자의 상완(brachial) 동맥에서의 혈압, 예를 들어 최대 압력(수축기 혈압) 및 최소 압력(확장기 혈압)을 비침습적으로 환자로부터 결정될 수 있다.
환자의 해부학적 구조의 3차원 모델(12)(도 2 및 도 3)은 환자에 특정된 해부학적 데이터(10)를 사용하여 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 모델(12)에 의해 나타난 환자의 해부학적 구조의 일부분은 대동맥(2)의 적어도 일부분 및 이 대동맥(2)에 연결된 주 관상 동맥(4)(및 이로부터 연장되거나 이로부터 나오는 분기)의 근위 부분을 포함할 수 있다. 3차원 모델(12)은 환자의 해부학적 구조의 다른 부분, 예를 들어, 좌심실 및/또는 우심실, 관상 동맥(4) 및/또는 분기 내 칼슘 및/또는 플라그(plaque), 이 관상 동맥(4) 및/또는 분기에 연결되거나 및/또는 이를 둘러싸는 다른 조직 등을 더 포함할 수 있다.
관상 동맥 혈류에 관한 여러 생리 법칙 또는 관계(20)는 예를 들어, 실험 데이터로부터 유추될 수 있다. 모델(12) 및 유추된 생리 법칙(20)을 사용하여, 관상 동맥의 혈류에 관한 복수의 수식(30)이 결정될 수 있다. 예를 들어, 수식(30)은 임의의 수치적 방법, 예를 들어, 유한 차이(finite difference), 유한 볼륨(finite volume), 스펙트럼, 격자 볼츠만(lattice Boltzmann), 입자 기반(particle-based), 레벨 세트, 유한 요소(finite element) 방법 등을 사용하여 결정되고 풀릴 수 있다. 수식(30)을 풀어서 모델(12)에 의해 표현된 해부학적 구조 내 여러 점에서 환자의 해부학적 구조에서의 관상 동맥의 혈류에 관한 정보(예를 들어, 압력, 압력 구배, FFR 등)를 결정할 수 있다.
일 실시형태에서, 모델(12)은 분석을 위해 준비될 수 있고, 경계 상태(boundary condition)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 모델(12)은 볼륨 메쉬, 예를 들어, 유한 요소 또는 유한 볼륨 메쉬로 트리밍(trimmed)되고 분리(discretized)될 수 있다. 볼륨 메쉬는 수식(30)을 생성하는데 사용될 수 있다.
경계 상태는 생리 법칙(20)을 사용하여 결정되고 수식(30)에 포함될 수 있다. 경계 상태는 그 경계, 예를 들어, 유입 경계, 유출 경계, 혈관 벽 경계 등에서 모델(12)에 대한 정보를 제공할 수 있다. 유입 경계는 예를 들어 대동맥 기부(aortic root) 부근 대동맥의 단부(end)에서 3차원 모델의 해부학적 구조로 흐름을 보내는 경계를 포함할 수 있다. 각 유입 경계에는, 심장 모델 및/또는 럼프(lumped) 파라미터 모델을 경계 등에 연결하는 것에 의해 예를 들어, 속도, 흐름률, 압력, 또는 다른 특성에 규정된 값이나 필드가 할당될 수 있다. 유출 경계는 예를 들어 대동맥 아치(aortic arch) 부근 대동맥의 단부, 및 주 관상 동맥의 하류 쪽 단부 및 이로부터 연장되는 분기에서 3차원 모델의 해부학적 구조로부터 외부쪽으로 흐름을 보내는 경계를 포함할 수 있다. 각 유출 경계는, 예를 들어, 럼프 파라미터 또는 분배된 (예를 들어, 1차원 파동 전파) 모델을 연결하는 것에 의해 할당될 수 있다. 유입 및/또는 유출 경계 상태에 규정된 값은 예를 들어, 심장 출력(심장으로부터 혈류의 볼륨), 혈압, 심근 질량(myocardial mass) 등을 포함하나 이들로 제한되지 않는, 환자의 생리적 특성을 비침습적으로 측정하는 것에 의해 결정될 수 있다. 혈관 벽 경계는 모델(12)의 대동맥, 주 관상 동맥, 및/또는 다른 관상 동맥 또는 혈관의 물리적 경계를 포함할 수 있다.
수식(30)은 컴퓨터 시스템(40)을 사용하여 풀릴 수 있다. 수식(30)을 푼 것에 기초하여, 컴퓨터 시스템(40)은 수식(30)의 해(solution)에 기초하여 결정된 하나 이상의 혈류 특성, 예를 들어 FFR, 혈압(또는 압력 구배), 혈류, 또는 혈액 속도를 나타내는 정보(50)를 출력할 수 있다. 컴퓨터 시스템(40)은 후술된 바와 같이 모델(12)에 기초하여 생성된 이미지 및 연산 분석의 정보(50) 또는 다른 결과를 출력할 수 있다. 정보(50)는 예를 들어, 종래 방식으로 아데노신(adenosine)을 정맥내에 투여하여 유도된 증가된 관상 동맥 혈류 또는 충혈(hyperemia) 상태를 시뮬레이션한 상태에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 전술한 경계 상태는 구체적으로 증가된 관상 동맥의 혈류 상태, 충혈 상태, 및/또는 아데노신의 효과를 모델링할 수 있다.
도 2는 컴퓨터 시스템(40)으로부터 출력될 수 있는 연산된 FFR 모델(100)을 도시한다. 연산된 FFR 모델(100)은 모델(12)에 기초하여 해부학적 구조의 기하학적 형상을 포함할 수 있고, 모델(12)에서 3차원을 따라 여러 위치에 FFR의 값과 같은 컴퓨터 시스템(40)으로부터 출력된 정보(50)를 나타낼 수 있다. FFR은 모델(12)에서 (예를 들어, 관상 동맥에서) 특정 위치에서의 혈압을 예를 들어, 증가된 관상 동맥의 혈류 상태 또는 충혈 상태에서 대동맥에서 예를 들어 모델(12)의 유입 경계에서의 혈압으로 나눈 비율로 계산될 수 있다. 대응하는 컬러, 명암(shade), 패턴, 또는 다른 시각적 지시자는 연산된 FFR 모델(100)을 통해 각 FFR 값에 할당되어 연산된 FFR 모델(100)은 모델(100)의 각 점에 대해 개별 수치적 값을 시각적으로 나타냄이 없이 모델(100)을 통해 FFR의 변동을 시각적으로 나타낼 수 있다.
FFR의 어느 수치적 값이 어느 컬러, 명암, 패턴, 또는 다른 시각적 지시자에 대응하는지를 나타내는 스케일 또는 키(110)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 연산된 FFR 모델(100)은 컬러로 제공될 수 있고, 컬러 스펙트럼은 모델(100)을 통해 연산된 FFR의 변동을 나타내는데 사용될 수 있다. 컬러 스펙트럼은 최저 연산된 FFR(기능적으로 상당한 손상을 나타냄)로부터 최고 연산된 FFR의 순서로 적색, 황색, 녹색, 사이안(cyan) 및 청색을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상한(청색)은 1.0의 FFR을 나타낼 수 있고, 하한(적색)은 대략적으로 0.7(또는 0.75 또는 0.8) 이하를 나타낼 수 있고, 녹색은 대략적으로 0.85(또는 상한과 하한 사이의 대략 절반의 다른 값)을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하한은 연산된 FFR이 기능적으로 상당한 손상을 나타내는지 여부 또는 개입을 요구할 수 있는 다른 특징을 결정하는데 사용되는 하한(예를 들어, 0.7, 0.75, 또는 0.8)에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서, 일부 환자에 대한 연산된 FFR 모델(100)은 대동맥의 대다수나 전부를 청색 또는 스펙트럼의 더 높은 단부 쪽 다른 컬러로 도시할 수 있고, 이 컬러는 스펙트럼에 걸쳐 (예를 들어, 스펙트럼의 하부 단부 쪽으로 (적색으로부터 청색 쪽으로 가는 아래쪽 어디엔가)) 관상 동맥의 원위 단부 및 이로부터 연장되는 분기 쪽으로 점진적으로 변화할 수 있다. 특정 환자에서 관상 동맥의 원위 단부는 각 원위 단부에 대해 결정된 연산된 FFR의 국부 값에 따라, 예를 들어, 적색으로부터 청색 쪽으로 어딘가에 상이한 컬러를 구비할 수 있다.
예를 들어, 도 2의 연산된 FFR 모델(100)은, 이 특정 환자에 대해, 시뮬레이션된 충혈 상태 하에서, 연산된 FFR이 일반적으로 균일하고 대동맥에서 대략적으로 1.0인 (예를 들어, 컬러 청색으로 나타나 있음) 것을 도시하고, 및 혈액이 하류 쪽 주 관상 동맥 및 분기로 흐를 때 연산된 FFR이 점진적으로 및 연속적으로 감소하는 것(예를 들어, 거의 1.0에서부터 대략적으로 0.9에 이르는 값으로, 청색으로부터 시안 또는 청색 및 시안의 혼합색으로 컬러가 점진적으로 변하는 것으로 나타나 있음)을 도시할 수 있다. 그러나, 특정 영역, 예를 들어 영역(112 및 114)에서, 연산된 FFR에는 더 샤프(sharp)한 감소가 있을 수 있다. 예를 들어, 관상 동맥 중 하나에 있는 영역(112)과 대동맥 사이에, 연산된 FFR 모델(100)은 일반적으로 일정한 값(예를 들어, 대략적으로 1.0, 컬러 청색으로 나타나 있음) 또는 연산된 FFR에서 점진적으로 감소하는 값(예를 들어, 거의 1.0에서부터 대략적으로 0.9에 이르는 값, 청색으로부터 시안 또는 청색 및 시안의 혼합색에 이르는 점진적으로 변하는 컬러로 나타나 있음)을 나타낼 수 있다. 영역(112)에서, 연산된 FFR 모델(100)은 연산된 FFR에서 대략적으로 0.8(예를 들어, 청색 및/또는 시안으로부터, 녹색 및/또는 황색으로 변하는 컬러로 나타나 있음)로 떨어짐을 나타낼 수 있다. 영역(112) 및 영역(114) 사이에는, 연산된 FFR 모델(100)은 일반적으로 일정한 값(예를 들어, 대략적으로 0.8, 컬러 녹색 및/또는 황색으로 나타나 있음) 또는 연산된 FFR에서 점진적으로 감소하는 값(예를 들어, 0.8 보다 약간 더 작은 값, 녹색보다 더 황색 컬러로 나타나 있음)을 나타낼 수 있다. 영역(114)에서, 연산된 FFR 모델(100)은 연산된 FFR에서 대략적으로 0.7 이하(예를 들어, 녹색 및/또는 황색으로부터 적색으로 변하는 컬러로 나타나 있음)로 떨어짐을 나타낼 수 있다. 영역(114)의 하류 쪽 관상 동맥의 원위 단부에는, 연산된 FFR 모델(100)은 연산된 FFR이 대략적으로 0.7 이하(예를 들어, 컬러 적색으로 나타나 있음)인 것을 나타낼 수 있다.
연산된 FFR 모델(100)에 기초하여, 사용자는 연산된 FFR이 (예를 들어, 연산된 FFR 모델(100)에서 적색 컬러 영역의 위치(들)에 기초하여 또는 하한 미만의 연산된 FFR의 값을 나타내는) 기능적으로 상당한 손상 또는 개입을 요구할 수 있는 다른 특징의 존재를 결정하는데 사용되는 하한 미만으로 떨어진 것을 결정할 수 있고, 사용자는 기능적으로 상당한 손상(들)을 찾을 수 있다. 사용자는 동맥 또는 분기의 기하학적 형상에 기초하여 (예를 들어, 연산된 FFR 모델(100)을 사용하여) 기능적으로 상당한 손상(들)을 찾을 수 있다. 예를 들어, 기능적으로 상당한 손상(들)은 국부 최소 FFR 값을 나타내는 연산된 FFR 모델(100)의 위치(들) 부근에 (예를 들어, 이로부터 상류 쪽에) 위치된 협소한 곳 또는 협착을 발견하는 것에 의해 찾을 수 있다.
도 3은 컴퓨터 시스템(40)으로부터 출력될 수 있는 연산된 압력 구배 모델(200)을 도시한다. 연산된 압력 구배 모델(200)은 모델(12)에 기초하여 해부학적 구조의 기하학적 형상을 포함할 수 있고, 컴퓨터 시스템(40)으로부터 출력된 정보(50), 예를 들어 모델(12)에서 3차원을 따라 여러 위치에서 혈압 구배 값을 나타낼 수 있다. 연산된 압력 구배 모델(200)은 시뮬레이션된 충혈 상태 또는 다른 상태에서 모델(12)을 통해 국부 혈압 구배(예를 들어, ㎜Hg/㎝)를 도시할 수 있다. 대응하는 컬러, 명암, 패턴, 또는 다른 시각적 지시자에는 각 압력 구배가 할당되어 모델(200)이 모델(200) 내 각 점에 대해 개별 압력 구배 수치적 값을 시각적으로 나타내지 않고 모델(200)을 통해 압력 구배의 변동을 시각적으로 나타낼 수 있다.
압력 구배의 어느 수치적 값이 어느 컬러, 명암, 패턴, 또는 다른 시각적 지시자에 대응하는지를 나타내는 스케일 또는 키(210)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 연산된 압력 구배 모델(200)은 컬러로 제공될 수 있고, 컬러 스펙트럼은 모델(200)을 통해 압력의 변동을 나타내는데 사용될 수 있다. 컬러 스펙트럼은, 기능적으로 상당한 손상을 나타낼 수 있는 최고 압력 구배로부터, 최저 압력 구배 순으로 적색, 황색, 녹색, 시안, 및 청색을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상한(적색)은 대략적으로 20 ㎜Hg/㎝ 이상을 나타낼 수 있고, 하한(청색)은 대략적으로 0 ㎜Hg/㎝ 이상을 나타낼 수 있고, 녹색은 대략적으로 10 ㎜Hg/㎝(또는 상한과 하한 사이의 대략 절반값의 다른 값)을 나타낼 수 있다. 따라서, 일부 환자에 대해 연산된 압력 구배 모델(200)은 대동맥의 대다수 또는 전부를 청색 및/또는 시안으로, 또는 스펙트럼의 하부 단부 쪽 다른 컬러로 도시할 수 있고, 이 컬러는 더 높은 압력 구배를 가지는 영역에서 스펙트럼을 통해 (예를 들어, 스펙트럼의 더 높은 단부 쪽으로 (적색 쪽으로)) 점진적으로 변할 수 있다.
예를 들어, 도 3의 연산된 압력 구배 모델(200)은, 이 특정 환자에 대해, 시뮬레이션된 충혈 상태에서, 압력 구배가 일반적으로 균일하고 대동맥에서 및 주 관상 동맥 및 분기의 대부분에서 대략적으로 0 ㎜Hg/㎝ (예를 들어, 컬러 청색 및/또는 시안으로 나타나 있음)일 수 있는 것을 도시할 수 있다. 연산된 압력 구배 모델(200)은 압력 구배의 점진적인 증가를 나타내어, 주 관상 동맥 및 분기에서 일부 영역(212)은 대략적으로 5 ㎜Hg/㎝ 내지 대략적으로 10 ㎜Hg/㎝의 값(예를 들어, 컬러 시안 및/또는 녹색으로 나타나 있음)을 나타내고, 주 관상 동맥 및 분기에서 일부 영역(214)은 대략적으로 10 ㎜Hg/㎝ 내지 대략적으로 15 ㎜Hg/㎝의 값(예를 들어, 컬러 녹색 및/또는 황색으로 나타나 있음)을 나타내고, 및 주 관상 동맥 및 분기에서 일부 영역(216)은 대략적으로 15 ㎜Hg/㎝를 초과하는 값(예를 들어, 컬러 황색 및/또는 적색으로 나타나 있음)을 나타낼 수 있다.
연산된 압력 구배 모델(200)에 기초하여, 사용자는 연산된 압력 구배가 기능적으로 상당한 손상의 존재 또는 개입을 요구할 수 있는 다른 특징을 나타낼 수 있는 특정 레벨(예를 들어, 대략적으로 20 ㎜Hg/㎝)을 초과하여 증가하였는지를 결정할 수 있고, 사용자는 기능적으로 상당한 손상(들)을 찾아낼 수 있다. 사용자는 (예를 들어, 연산된 압력 구배 모델(200)을 사용하여) 동맥 또는 분기의 기하학적 형상에 기초하여 기능적으로 상당한 손상(들)을 찾을 수 있다. 예를 들어, 기능적으로 상당한 손상(들)은 대략적으로 20 ㎜Hg/㎝ 이상의 값을 나타내는 연산된 압력 구배 모델(200)의 위치(들) 부근에 위치된 협소한 곳 또는 협착을 발견하는 것에 의해 찾을 수 있다.
컴퓨터 FFR 모델(100), 연산된 혈압 구배 모델(200), 또는 다른 모델은 모델(100 또는 200)을 통해 기하학적 정보(예를 들어, 혈관 내부 직경, 두께 등의 수치적 값)와 같은 다른 정보를 더 포함할 수 있다. 모델에서 특정 위치에 관한 정보는 후술된 바와 같이 모델의 위치를 선택할 때 사용자에 디스플레이될 수 있다.
컴퓨터 시스템(40)을 통해 사용자는 연산된 FFR 모델(100), 연산된 혈압 구배 모델(200), 또는 다른 모델을 출력할지 여부를 선택하고, 및/또는 다른 컬러 맵핑 또는 렌더링 스타일(예를 들어, x-선 렌더링)을 지정할지 여부를 선택할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 컴퓨터 시스템(40)은 프로세서, 컴퓨터 시스템 등에 의해 실행될 때, 환자의 혈류에 관한 여러 정보를 제공하도록 본 명세서에 설명된 동작을 수행할 수 있는 명령을 저장한 하나 이상의 비일시적인 컴퓨터-판독가능한 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(40)은 데스크탑 또는 휴대용 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA(personal digital assistant), 또는 임의의 다른 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(40)은 프로세서, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 주변 디바이스(예를 들어, 입력 디바이스, 출력 디바이스, 저장 디바이스 등)를 연결하는 입력/출력(110) 어댑터, 입력 디바이스, 예를 들어, 키보드, 마우스, 터치 스크린, 음성 입력, 및/또는 다른 디바이스를 연결하는 사용자 인터페이스 어댑터, 컴퓨터 시스템(40)을 네트워크에 연결하는 통신 어댑터, 컴퓨터 시스템(40)을 디스플레이에 연결하는 디스플레이 어댑터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 모델(12), 및/또는 수식(30)(예를 들어, 연산된 FFR 모델(100), 연산된 혈압 구배 모델(200), 및/또는 후술된 다른 모델)을 푸는 것에 의해 생성된 임의의 이미지를 디스플레이하는데 사용될 수 있다.
환자에 특정된 해부학적 데이터(10)는 보안 통신선을 통해 (예를 들어, 무선 또는 유선 네트워크를 통해) 컴퓨터 시스템(40)으로 전달될 수 있고, 이 시스템은 모델(12)을 생성하고 수식(30)을 풀 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 데이터(10)는 환자에 특정된 해부학적 데이터(10)를 획득하는 제3-자 벤더로부터 환자의 의사 또는 다른 사용자에 의해 동작되는 컴퓨터 시스템(40)으로 전달될 수 있다.
일 실시형태에서, 컴퓨터 시스템(40)은 하나 이상의 혈류 특성을 나타내는 정보(50), 연산된 FFR 모델(100), 연산된 혈압 구배 모델(200), 및/또는 수식(30)의 해에 기초하여 컴퓨터 시스템(40)으로부터 태블릿 컴퓨터(70)(또는 다른 모바일 또는 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스), 예를 들어 보안 통신선을 통해 (예를 들어, 웹 기반 서비스 등을 사용하여 무선 또는 유선 네트워크를 통해) 애플사(Apple Inc.)의 아이패드(iPad)(등록상표)로의 다른 출력을 출력할 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)는 환자의 의사 또는 환자와 같은 다른 사용자에 의해 동작될 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)는 터치스크린을 포함할 수 있다. 터치스크린의 여러 스크린샷이 도 2 내지 도 6에 도시되고 후술된다. 터치스크린은 후술된 바와 같이 터치스크린의 표면에 사용자의 디지트(digit) 중 적어도 하나(예를 들어, 사용자의 손가락 또는 엄지 손가락 중 적어도 하나)와 접촉하는 것에 기초하여 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 이하 설명은 터치스크린이 터치스크린의 표면에 사용자의 손가락(들)이 접촉한 것으로부터 입력을 수신하도록 구성된 실시형태에 관한 것이다. 그러나, 터치스크린은 사용자의 손가락(들), 사용자의 엄지 손가락(들), 스타일러스, 다른 포인팅 객체 또는 기구(instrument), 또는 이들의 조합으로 터치스크린과 접촉하거나 이에 근접한 것을 센싱하는 것에 기초하여 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있다.
따라서, 일 실시형태에서, 컴퓨터 시스템(40)은 수식(30)을 푸는 것과 같은 보다 복잡한 동작을 수행할 수 있는 반면, 태블릿 컴퓨터(70)는 컴퓨터 시스템(40)에 의해 수식(30)의 해의 결과를 디스플레이하고 덜 복잡한 연산을 수행하는 휴대용 시스템일 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)를 통해 환자의 의사, 환자, 또는 다른 사용자는 모델(12, 100, 또는 200)로부터 정보에 액세스할 수 있고, 후술된 바와 같이 모델(12, 100, 또는 200)을 조작할 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자가 태블릿 컴퓨터(70)를 사용하여 치료 옵션을 선택할 수 있도록 구성될 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)는 후술된 바와 같이 선택된 치료 옵션에 기초하여 환자의 해부학적 구조에서 혈류 특성(들)(예를 들어, FFR, 혈압(또는 압력 구배) 등)을 결정하거나 예측할 수 있다.
예를 들어, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자가 2개의 모드들 사이를 스위칭할 수 있게 하는 2개의 모드 선택 버튼(310 및 320)을 제공할 수 있다. 제1 버튼(310)을 터치하여 사용자는 제1 동작 모드(예를 들어, 검사 모드)를 선택할 수 있고, 제2 버튼(320)을 터치하여 사용자는 제2 동작 모드(예를 들어, 경피적인 관상 동맥 개입(percutaneous coronary intervention: PCI) 모드)를 선택할 수 있다.
도 2 및 도 3은 제1 동작 모드에서 동작하는 태블릿 컴퓨터(70)의 스크린샷을 도시하는 이미지이다. 제1 동작 모드에서, 태블릿 컴퓨터(70)는 환자의 현재 상태에서 환자의 하나 이상의 혈류 특성을 나타내는 정보, 예를 들어, 연산된 FFR 모델(100)(도 2), 연산된 압력 구배 모델(200)(도 3), 또는 컴퓨터 시스템(40)으로부터 출력된 정보(50)를 제공하는 다른 모델을 디스플레이할 수 있다. 제1 동작 모드에서 태블릿 컴퓨터(70)를 사용하여 사용자로부터 수신된 입력을 통해 사용자는 환자의 현재 상태에 관한 디스플레이된 정보와 상호 작용하고 이를 조작할 수 있다.
태블릿 컴퓨터(70)는 사용자의 손가락(들)이 디스플레이된 모델(100 또는 200)의 위치에 대응하는 위치(및 환자의 해부학적 구조에 대응하는 위치)에서 터치스크린의 표면과 접촉할 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 이 입력에 기초하여, 태블릿 컴퓨터(70)는 디스플레이된 모델(100 또는 200) 상에 지시된 위치에서 혈류 특성(예를 들어, FFR, 혈압(또는 압력 구배), 및/또는 사용자에 의해 선택된 다른 혈류 특성)의 수치적 값을 결정할 수 있고, 결정된 수치적 값을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이된 수치적 값은 사용자가 터치스크린의 표면을 따라 및 디스플레이된 모델(100 또는 200)을 따라 손가락(들)을 드래그(drag)할 때 동적으로 업데이트될 수 있다. 따라서, 사용자는 모델(12, 100, 또는 200) 상의 한 점을 터치하여 이 점에서 전술한 혈류 특성, 예를 들어, FFR, 혈압(또는 압력 구배), 및/또는 다른 혈류 특성 중 어느 것의 수치적 값을 결정할 수 있다. 모델(12, 100, 또는 200) 상의 지시된 점에 관한 추가적인 정보, 예를 들어 기하학적 정보(예를 들어, 혈관 내부 직경의 수치적 값 등)가 사용자에 디스플레이될 수 있다.
예를 들어, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자의 손가락(들)이 디스플레이된 모델(100 또는 200) 상의 위치에 대응하는 위치에서 미리 결정된 시간(예를 들어, 터치앤홀드) 동안 터치스크린의 표면을 접촉할 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 이 입력에 기초하여, 태블릿 컴퓨터(70)는 디스플레이된 모델(100 또는 200) 내에 지시된 위치를 나타내는 태그 또는 핀(330)을 생성할 수 있다. 사용자는 디스플레이된 모델(100 또는 200) 내 어딘가로 핀(330)을 드래그하거나 이동시켜 디스플레이된 모델(100 또는 200)에서 핀(330)이 드래그된 지시된 위치에서의 혈류 특성의 수치적 값을 결정할 수 있다. 수치적 값은 핀(330)이 드래그될 때 동적으로 업데이트될 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)는 결정된 수치적 값을 핀(330) 내에 또는 부근에 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에서, 핀(330)은 FFR 값이 0.58인 모델(100)에 도시된 관상 동맥 중 하나에서의 위치를 나타낸다. 핀(330)은 지시된 위치에 관한 다른 정보, 지시된 위치에서 혈관의 크기(dimension)(예를 들어, 직경)를 나타낼 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)을 통해 사용자는 2개 이상의 핀(330)을 생성하여 모델(100 또는 200) 주위에 별개로 드래그하고, 원하는 대로 핀(들) 330을 제거할 수 있다.
사용자의 손가락(들)이 (예를 들어, 핀(330)을 생성하는 것과 연관된 시간 기간 미만 동안) 디스플레이된 모델(100 또는 200) 상의 위치에 대응하는 위치에서 터치스크린의 표면과 접촉할 때, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자가 특정 관상 동맥(및/또는 이에 연결된 분기)을 선택하였는지를 결정하고 다른 관상 동맥 및 분기를 페이드(fade)할 수 있다(예를 들어, 밝기를 감소시킬 수 있다).
대안적으로 또는 추가적으로, 선택된 위치는 디스플레이된 모델(100 또는 200)에 새로운 시야 초점, 및/또는 회전 및 줌(zoom)과 같은 변환을 위한 새로운 국부적 원점이 될 수 있다. 이를 통해 사용자는 잠재적인 협착에 초점을 맞추고, 임의의 사용자-한정된 점에 대해 회전하거나 이 점으로 줌 인(또는 줌 아웃)을 할 수 있다.
태블릿 컴퓨터(70)는 사용자의 손가락(들)이 터치스크린의 표면에서 (예를 들어, 핀(330)으로부터 먼 위치에) 스와이프(swipe) 또는 드래그할 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 이 입력에 기초하여, 태블릿 컴퓨터(70)는 디스플레이된 모델(100 또는 200)을 회전시킬 수 있다. 회전 양이나 회전 방향은 손가락(들)이 스와이프 동안 터치스크린의 표면과 접촉하며 이동한 거리 및 터치스크린의 표면을 따라 스와이프한 방향에 종속될 수 있다.
태블릿 컴퓨터(70)는 사용자의 손가락이 터치스크린의 표면을 핀치(pinch)할 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 사용자의 손가락이 서로 가까이 이동하면, 태블릿 컴퓨터(70)는 디스플레이된 모델(100 또는 200)로부터 줌 아웃될 수 있다. 사용자의 손가락이 서로 멀어지면, 태블릿 컴퓨터(70)는 디스플레이된 모델(100 또는 200)에서 줌 인될 수 있다. 줌의 양은 손가락(들)이 터치스크린의 표면을 따라 핀치하며 이동한 거리에 종속될 수 있다.
사용자가 디스플레이된 모델(100 또는 200)의 화면을 (예를 들어, 회전, 줌 인 또는 줌 아웃, 초점 변경 등에 의해) 조작할 때, 해부학적 구조를 보는 방향을 특징으로 하는 튜브 각도 또는 다른 정보를 사용자에 디스플레이하여 동적으로 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 이 정보는 이 기술 분야에 알려진 바와 같이 좌전사위(left anterior oblique: LAO), 우전사위(right anterior oblique: RAO), 미측(caudal)(GAUD), 및/또는 두개골(cranial)(GRAN) 각도, 예를 들어, LAO 20° 및 GRAN 0°의 형태로 제공될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 사용자에 의해 제2 버튼(320)과 터치하는 것에 의해 선택된 제2 동작 모드(예를 들어, PGI 모드)에서 동작하는 태블릿 컴퓨터(70)의 스크린샷을 도시하는 이미지이다. 제2 동작 모드에서 태블릿 컴퓨터(70)를 사용하여 사용자로부터 수신된 입력을 통해 사용자는, 모델(12)에 기초하여 생성될 수 있는 디스플레이된 모델(400)(예를 들어, 혈류 특성(들)을 나타내는 추가적인 정보 없이 환자의 해부학적 구조의 기하학적 형상을 반영하는 모델), 연산된 FFR 모델(100)(도 2), 연산된 압력 구배 모델(200)(도 3), 또는 환자의 현재 상태에서 환자의 혈류 특성을 나타내는 정보(50)를 제공하는 다른 모델을 사용하여 치료 옵션을 계획할 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)는 선택된 치료 옵션에 기초하여 혈류 특성(들)(예를 들어, FFR, 혈압(또는 압력 구배) 등)에 관한 예측된 정보를 디스플레이할 수 있다.
도 4는 사용자가 모델(400)을 사용하여 치료 옵션을 선택할 수 있는 제2 동작 모드에서 동작하는 태블릿 컴퓨터(70)의 스크린샷을 도시한다. 도 4에 도시된 실시형태에서, 모델(400)은 연산된 FFR 모델(100)에 기초하여 생성된다. 대안적으로, 모델(400)은 모델(12), 연산된 압력 구배 모델(200), 및/또는 다른 모델에 기초하여 생성될 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자의 손가락(들)이 (예를 들어, 미리 결정된 시간(예를 들어, 터치앤홀드) 동안) 디스플레이된 모델(400) 상의 위치에 대응하는 위치(및 환자의 해부학적 구조에 대응하는 위치)에 터치스크린의 표면과 접촉할 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 이 입력에 기초하여, 태블릿 컴퓨터(70)는 환자의 해부학적 구조(예를 들어, 관상 동맥)에 계획적으로 삽입되는 스텐트(410)를 디스플레이할 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)를 통해 사용자는 도 5에 도시된 바와 같이 모델(400)에 2개 이상의 스텐트(410)를 배치하고, 원하는 대로 스텐트(들)(410)를 제거할 수 있다.
모델(400)에 초기에 배치할 때, 스텐트(410)는 미리 결정된 사이즈 또는 크기, 또는 다른 특성(예를 들어, 직경, 길이, 물질, 와이어 두께, 와이어 구성 등)을 구비할 수 있다. 스텐트(410)는 스텐트(410)가 사용자에 의해 선택된 위치에 대해 길이방향으로 센터링되도록 초기에 배치될 수 있다.
사용자는 스텐트(410)를 한정 및/또는 조절하는 추가적인 입력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자의 손가락(들)이 터치스크린의 표면에서 스와이프하거나 드래그할 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 이 입력에 기초하여, 태블릿 컴퓨터(70)는 모델(400)을 따라 스텐트(410)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 스텐트(410)는 관상 동맥 또는 동맥(또는 이에 연결된 분기)의 중심선(들)과 평행하게 이동할 수 있다. 또한, 스텐트(410)의 형상은 스텐트(410)가 중심선(들)을 따라 드래그하거나 이동할 때 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 중심선(들)에서 벤드와 곡선에 순응할 수 있다. (예를 들어, 중심선(들)을 따라 상류 쪽이나 하류 쪽으로) 스텐트(410)의 이동 양과 방향은 손가락(들)이 스와이프 동안 터치스크린의 표면과 접촉하며 이동한 거리 및 터치스크린의 표면을 따라 스와이프한 방향에 종속할 수 있다.
태블릿 컴퓨터(70)는 사용자의 손가락이 터치스크린의 표면을 핀치할 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 사용자의 손가락이 서로 가까이 이동하면, 태블릿 컴퓨터(70)는 (예를 들어, 길이방향으로 및/또는 중심선(들)의 방향으로) 스텐트(410)를 단축시킬 수 있다. 사용자의 손가락이 서로 멀어지면, 태블릿 컴퓨터(70)는 (예를 들어, 길이방향으로 및/또는 중심선(들)의 방향으로) 스텐트(410)를 신장시킬 수 있다. 길이의 변화량은 손가락(들)이 터치스크린의 표면을 따라 이동하며 핀치를 형성한 거리에 종속할 수 있다. 또한, 길이의 변화는 연속적이거나 또는 증분(예를 들어, 대략적으로 4 밀리미터(millimeter) 증분 또는 다른 증분)으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 스텐트(410)가 순차 링 구성(예를 들어, 서로 결합되어 관형 구조물을 형성하는 일련의 순차 링)을 구비하면, 길이의 변화는 일반적으로 하나의 링의 길이와 같은 증분으로 제공될 수 있고, 터치스크린은 링(들)이 스텐트(410)에 추가되거나 이로부터 제거되어 스텐트(410)를 단축시키거나 신장시키는 것을 도시할 수 있다.
사용자가 스텐트(410)를 조절하고 조작할 수 있게 하는 다른 특징이 제공될 수 있다. 도 5는 사용자가 다른 실시형태에 따라 모델(400)을 사용하여 스텐트(410)의 배치와 연관된 치료 옵션을 계획할 수 있는 제2 동작 모드에서 동작하는 태블릿 컴퓨터(70)의 스크린샷을 도시한다.
환자의 해부학적 구조(예를 들어, 관상 동맥 내)에 계획적으로 삽입되는 스텐트(410)를 디스플레이할 때, 태블릿 컴퓨터(70)는 제1 핸들(420), 제2 핸들(430), 및/또는 제3 핸들(440)과 같은 하나 이상의 핸들을 생성할 수 있다. 제1 핸들(420)은 길이방향을 따라 스텐트(410)의 중심에 또는 중심 부근에 위치될 수 있다. 사용자는 제1 핸들(420)을 눌러서 제1 핸들(420)을 모델(400)의 원하는 위치로 드래그하는 것에 의해 모델(400)을 따라 스텐트(410)을 드래그하거나 이동시킬 수 있다. 제1 핸들(420)을 이동시키면 스텐트(410)가 이동하게 된다. 사용자가 모델(400)을 따라 제1 핸들(420)을 드래그할 때, 스텐트(410)는 사용자가 제1 핸들(420)로부터 손가락(들)을 제거할 때까지 관상 동맥 또는 동맥(또는 이에 연결된 분기)의 중심선(들)과 평행하게 이동할 수 있다. 또한, 스텐트(410)의 형상은 스텐트(410)가 제1 핸들(420)과 중심선(들)을 따라 드래그하거나 이동할 때 중심선(들)에서 벤드와 곡선에 순응할 수 있다.
제2 및 제3 핸들(430, 440)은 스텐트(410)의 근위 단부와 원위 단부에 또는 이 부근에 각각 위치될 수 있다. 사용자는 제2 및/또는 제3 핸들(430, 440)을 눌러서 모델(400)을 따라 각 제2 및/또는 제3 핸들(430, 440)을 드래그하여, 스텐트(410)의 각 근위 단부 및 원위 단부의 위치를 조절하는 것에 의해 스텐트(410)의 길이를 조절할 수 있다. 제2 및/또는 제3 핸들(430, 440)을 이동시키면 스텐트(410)를 신장시키거나 단축시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자가 제3 핸들(440)과는 먼 근위 방향으로 모델(400)을 따라 제2 핸들(430)을 드래그하면, 스텐트(410)는 근위 방향을 따라 신장하거나 연장할 수 있다. 유사하게, 사용자가 제2 핸들(430)으로부터 먼 원위 방향으로 모델(400)을 따라 제3 핸들(440)을 드래그하면, 스텐트(410)는 원위 방향을 따라 신장하거나 연장할 수 있다. 신장으로 인해 추가되는 스텐트(410)의 새로운 부분은 관상 동맥 또는 동맥(또는 이에 연결된 분기)의 중심선(들)과 평행하게 형성될 수 있고, 중심선(들)에서 벤드와 곡선에 순응할 수 있다. 대안적으로, 스텐트(410)는 사용자가 제3 핸들(440) 쪽 원위 방향으로 모델(400)을 따라 제2 핸들(430)을 드래그할 때 또는 사용자가 제2 핸들(430) 쪽 근위 방향으로 모델(400)을 따라 제3 핸들(440)을 드래그할 때 단축될 수 있다. 스텐트(410)의 길이가 변경되면, 제1 핸들(420)의 배치는 자동적으로 조절되어 제1 핸들(420)이 스텐트(410)의 중심에 또는 중심 부근에 체류하도록 할 수 있다. 그 결과, 핸들(420, 430, 440)은 사용자-친화적으로 되고, 사용자로 하여금 원하는 대로 스텐트(410)를 조작하고 조절할 수 있게 한다.
스텐트(410)의 여러 특성은 터치스크린에 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 스텐트(410)의 길이, 근위 직경, 및/또는 원위 직경의 수치적 값은 터치스크린에서, 예를 들어, 스텐트 범례(legend)에 디스플레이될 수 있다. 수치적 값은 사용자가 스텐트(410)를 조절할 때 동적으로 업데이트될 수 있다.
스텐트(410)의 다른 특성, 예를 들어, 물질, 와이어 두께, 와이어 구성 등은 사용자에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, 태블릿 컴퓨터(70)는 환자에 배치하는데 이용가능한 스텐트 모델의 선택을 제공할 수 있고 이 스텐트 모델의 특성을 저장할 수 있다. 사용자는 스텐트 모델 중에서 선택할 수 있고, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자에 의해 선택된 스텐트 모델에 대응하는 저장된 특성을 검색하여 스텐트(410)의 여러 특성, 예를 들어 스텐트(410)의 크기를 결정할 수 있다. 나아가, 스텐트(410)의 다른 특성, 전술한 길이의 증분 변화의 크기(예를 들어, 링 구성에서 링의 사이즈) 및/또는 스텐트(410)의 유연성(예를 들어, 관상 동맥 및 분기의 중심선에서 벤드와 곡선에 순응하는 능력)은 선택된 스텐트 모델에 기초하여 결정될 수 있다.
대안적으로, 스텐트(410) 및/또는 스텐트 모델의 여러 특성은 여러 팩터, 예를 들어 0.75 미만의 임의의 FFR 값의 위치 및 이들 위치에서 혈관의 크기, 혈관에서 상당한 협소한 곳의 위치 및 크기 등에 기초하여 태블릿 컴퓨터(70)에 의해 자동적으로 결정되어 추천될 수 있다.
태블릿 컴퓨터(70)는 모델링된 해부학적 구조에서 다른 유형의 수술과 같은 사용자에 의해 선택하기 위한 다른 치료 옵션을 더 제공하여 모델링된 해부학적 구조의 기하학적 형상의 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 태블릿 컴퓨터(70)는 관상 동맥 바이패스 이식 절차(grafting procedure)를 계획하는데 사용될 수 있다. 관상 동맥 바이패스 이식은 모델(400)에서 새로운 루멘(lumen) 또는 통로를 생성하는 것을 수반할 수 있다. 이런 유형의 치료 옵션을 선택한 후, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자의 손가락(들)이 (예를 들어, 미리 결정된 시간(예를 들어, 터치앤홀드) 동안) 디스플레이된 모델(400)의 위치에 대응하는 위치에서 터치스크린의 표면과 접촉할 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 이 제1 입력에 기초하여, 태블릿 컴퓨터(70)는 제1 입력으로 지시된 위치에서 모델(400)에 연결된 일 단부를 구비하는, 환자의 해부학적 구조(예를 들어, 관상 동맥 내)에 계획적으로 연결되는 바이패스 세그먼트(미도시)를 디스플레이할 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)는 바이패스 세그먼트의 반대 단부를 환자의 해부학적 구조에 연결하는 제2 위치를 식별하는 제2 입력을 제공할 것을 사용자에 프롬프트할 수 있다. 대안적으로, 태블릿 컴퓨터(70)는 바이패스 세그먼트의 하나 또는 2개의 단부에 바이패스 세그먼트를 연결할 곳을 추천할 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)를 통해 사용자는 모델에서 2개 이상의 바이패스 세그먼트를 배치할 수 있고, 원하는 대로 바이패스 세그먼트(들)를 제거할 수 있다. 태블릿 컴퓨터(70)를 통해 사용자는 (예를 들어, 스와이프 및 핀치와 같은 전술한 입력과 유사한) 입력을 제공하여 바이패스 세그먼트의 위치 또는 크기(예를 들어, 직경, 길이 등)를 변화시킬 수 있다.
치료 옵션(들)이 사용자에 의해 선택된 경우, 사용자는 도 4에 도시된 바와 같이 계산 버튼(340)을 터치할 수 있다. 사용자가 계산 버튼(340)을 선택한 경우, 태블릿 컴퓨터(70)는 혈류 특성(들)을 재계산한다.
예를 들어, 도 1을 다시 참조하면, 컴퓨터 시스템(40)이 전술한 바와 같이 수식(30)을 푼 후, 컴퓨터 시스템(40)은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2012/0041739호(발명의 명칭: "Method And System For Patient-Specific Modeling Of Blood Flow")에 개시된 바와 같이, 환자의 현재 상태에서 혈류 특성을 나타내는 정보(50)에 더하여(또는 이 대신에), 여러 치료 옵션을 모델링하는 감소된 차원(예를 들어, 0차원 또는 1차원) 모델(60)을 형성하고 이를 태블릿 컴퓨터(70)에 송신할 수 있다. 예를 들어, 감소된 차원 모델(60)은 전술한 수식(30)의 보다 복잡한 시스템을 풀지 않고 환자의 관상 동맥의 혈류에 대한 정보를 결정하는데 사용될 수 있는 환자의 해부학적 구조의 럼프 파라미터 모델 또는 다른 간략화된 모델일 수 있다. 감소된 차원 모델(60)은 연산된 모델(100 및 200)로부터 추출된 정보(예를 들어, 전술한 수식(30)을 풀어서 결정된 혈압, 흐름(flow), 또는 속도 정보)를 사용하여 생성될 수 있다.
사용자가 계산 버튼(340)을 터치한 후, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자에 의해 선택된 치료 옵션에 기초하여 감소된 차원 모델(60)을 조절할 수 있고, 감소된 차원 모델(60)에 기초하여 간략화된 수식 세트를 풀어서 환자의 하나 이상의 예측된 혈류 특성(예를 들어, FFR, 혈압(또는 압력 구배) 등)을 나타내는 정보를 출력할 수 있다. 이 정보는 환자의 해부학적 구조의 3차원 모델(12)로 맵핑되거나 외삽되어서, 도 6에 도시된 바와 같이 예를 들어, 개입후 모델(500)에서 환자의 해부학적 구조에서 관상 동맥의 혈류에 선택된 치료 옵션의 효과를 디스플레이할 수 있다.
감소된 차원 모델(60)이 (수식(30)에 비해) 간략화된 수식 세트로 풀릴 수 있으므로, 감소된 차원 모델(60)은 태블릿 컴퓨터(70)를 사용하여 (예를 들어, 완전한 3차원 모델에 비해) 상대적으로 신속한 연산을 할 수 있고, 흐름률 및 압력에 대해 풀어서 완전한 3차원 연산 해의 결과에 근접하여 근사화하는데 사용될 수 있다. 따라서, 감소된 차원 모델(60)은 상대적으로 신속한 반복을 수행하여 여러 상이한 치료 옵션을 모델링할 수 있다.
대안적으로, 감소된 차원 모델(60)을 생성하고 감소된 차원 모델(60)을 태블릿 컴퓨터(70)에 송신하는 대신에, 치료 옵션을 선택하도록 사용자에 의해 제공된 입력은 태블릿 컴퓨터(70)를 통해 (예를 들어, 유선 또는 무선 연결을 통해) 컴퓨터 시스템(40)에 송신될 수 있다. 사용자가 계산 버튼(340)을 터치한 후, 컴퓨터 시스템(40)은 예를 들어, 치료 옵션을 선택하도록 사용자에 의해 제공된 입력을 사용하여 수식(30)을 다시 푸는 것에 의해 혈류 특성(들)을 나타내는 정보를 재계산할 수 있다. 컴퓨터 시스템(40)은 수식(30)의 해에 기초하여 혈류 특성(들)을 나타내는 정보를 태블릿 컴퓨터(70)에 송신할 수 있고, 모델 2에 기초하여 생성된 이미지 및 결정된 정보, 예를 들어 도 6에 도시된 개입후 모델(500)을 태블릿 컴퓨터(70)에 출력할 수 있다.
도 6은 일 실시형태에 따라 선택된 치료 옵션에 기초하여 환자의 혈류 특성(들)을 나타내는 정보를 결정한 후 제2 동작 모드에서 동작하는 태블릿 컴퓨터(70)의 스크린샷을 도시한다. 구체적으로, 스크린 샷은 터치스크린에 의해 제공된 분할된 스크린을 도시하며, 분할된 스크린은 스크린을 2개 이상의 부분으로 분할할 수 있다. 도 6에 도시된 실시형태에서, 2개의 부분이 제공될 수 있다. 분할된 스크린의 제1 부분(도 6에 도시된 좌측 부분)은 사용자에 의해 선택된 치료 옵션(도 4와 관련하여 전술한 바와 같은 스텐트(410)의 배치)을 갖는 개입전 모델(400)(도 4)을 도시할 수 있다.
분할된 스크린의 제2 부분(도 6에 도시된 우측 부분)은 선택된 치료 옵션에 기초하여 환자의 혈류 특성(들)을 나타내는 정보를 반영하는 개입후 모델(500)을 도시할 수 있다. 개입후 모델(500)은 선택된 치료 옵션으로 인해 해부학적 구조의 기하학적 형상의 변화를 도시할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 실시형태에서, 개입후 모델(500)은 시뮬레이션된 스텐트(410)가 배치된 루멘의 확장부(widening)(510)를 도시한다. 개입후 모델(500)은 스텐트(410)의 시작과 종료점을 디스플레이할 수 있다.
도 6에 도시된 실시형태에서, 개입전 및 개입후 모델(400, 500)은 연산된 FFR을 나타낸다. 분할된 스크린을 통해 사용자는 모델(400)과 같이 치료되지 않은 환자에 관한 정보(예를 들어, 스텐트(들) 없는 것)를, 모델(500)과 같이 환자에 대한 시뮬레이션된 치료에 관한 정보와 나란히 보며 비교할 수 있다. 예를 들어, 모델(400)과 동일한 컬러, 명암, 패턴, 또는 다른 시각적 지시자는 모델(500)에서 각 FFR 값에 할당될 수 있다. 따라서, 모델(500)은 모델(500)에 있는 각 점에 대한 개별 값을 지정함이 없이 모델(500)을 통해 FFR의 변동을 시각적으로 나타낼 수 있다. 도 6에 도시된 모델(500)은, 이 특정 환자에 대해, 사용자에 의해 선택된 치료 계획 하에서, FFR이 일반적으로 균일하고 대동맥에서 대략적으로 1.0인 것(예를 들어, 컬러 청색으로 나타나 있음)을 도시하고, 및 FFR이 주 관상 동맥 및 분기에서 점진적으로 및 연속적으로 감소하는 값(예를 들어, 1.0으로부터 대략적으로 0.9에 이르는 값, 청색으로부터 시안 쪽으로 또는 청색 및 시안의 혼합색으로 점진적으로 변하는 컬러로 나타나 있음)인 것을 도시한다. 이 실시형태에서, 개입후 모델(500)은 개입전 모델(400)에 도시된 FFR에서 더 샤프한 감소를 갖는 영역(112) 및 영역(114)을 포함하지 않는다. 따라서, 분할된 스크린은 치료되지 않은 환자의 개입전 모델(400)(현재 상태의 환자를 도시하는 것) 및 제안된 치료를 위한 개입후 모델(500)을 비교할 수 있게 하여 의사 또는 다른 사용자가 여러 치료 옵션의 결과를 평가할 수 있게 한다.
분할된 스크린의 한 부분은 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있고, 제1 동작 모드와 관련하여 전술한 바와 같이 입력에 응답할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 모델(들)(400 및/또는 500) 상의 임의의 위치를 터치하여 예를 들어, 모델(들)(400 및/또는 500) 주위를 이동하기 위한 하나 이상의 핀(330)을 생성하는 것에 의해 이 위치에서의 혈류 특성(들) 및/또는 기하학적 정보 중 어느 것의 수치적 값을 결정할 수 있다. 일 실시형태에서, 사용자가 모델(400 또는 500) 중 하나의 모델 상의 위치를 터치하여(또는 핀(330)을 생성하여) 지시된 위치에서의 혈류 특성(들) 및/또는 기하학적 정보의 수치적 값을 결정할 때, 다른 모델(400 또는 500)에서의 동일한 위치에서의 혈류 특성(들) 및/또는 기하학적 정보의 수치적 값이 비교를 위해 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 다른 핀(330)은 다른 모델(400 또는 500)에서와 동일한 위치에 자동적으로 생성될 수 있다. 그 결과, 분할된 스크린은 2개의 디스플레이된 모델에 미러링된 핀(330)을 제공하여 사용자 입력으로 인해 하나의 모델에서 하나의 핀(330)이 이동하면 다른 모델에 있는 핀(330)이 자동적으로 미러링되어 이동하고, 각 위치에서의 혈류 특성(들) 및/또는 기하학적 정보의 수치적 값은 비교되고 핀(330)이 이동할 때 동적으로 업데이트될 수 있다.
또한, 사용자는 모델(들)(400 및/또는 500)에서 회전, 줌, 및/또는 초점을 조절할 수 있다. 일 실시형태에서, 사용자가 모델(400 또는 500) 중 하나에서 회전, 줌, 및/또는 초점을 조절할 때, 다른 모델(400 또는 500)에서도 회전, 줌, 및/또는 초점이 유사하게 조절된다.
분할된 스크린의 제1 부분(개입전 모델(400)을 도시하는 것)은 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있고, 제2 동작 모드와 관련하여 전술한 바와 같이 입력에 응답할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 개입전 모델(400)을 사용하여 치료 옵션을 선택하거나 조절할 수 있다. 원하는 변화를 한 후, 사용자가 계산 버튼(340)을 터치하면, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자에 의해 선택된 새로운 치료 옵션에 기초하여 감소된 차원 모델(60)을 수정할 수 있다. 수정된 감소된 차원 모델(60)과 연관된 수식을 푼 후, 태블릿 컴퓨터(70)는 사용자에 의해 선택된 새로운 치료 옵션을 반영하는 수정된 개입후 모델(500)을 출력할 수 있다. 대안적으로, 태블릿 컴퓨터(70)는 새로운 치료 옵션을 컴퓨터 시스템(40)에 송신하고 이 컴퓨터 시스템은 새로운 선택된 치료 옵션에 기초하여 수식(30)을 다시 풀어서, 수정된 개입후 모델(500)을 태블릿 컴퓨터(70)에 송신하여 사용자에 디스플레이할 수 있다.
대안적으로, 분할된 스크린은 상이한 치료 옵션 결과를 비교하는 2개의 부분을 제공할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 분할된 스크린의 각 부분은 전술한 바와 같이 개입전 모델(400)을 사용하여 치료 옵션을 선택하는 것과 연관된 입력을 수신하도록 구성될 수 있고, 선택된 상이한 치료 옵션에 기초하여 상이한 개입후 모델(500)을 디스플레이할 수 있다.
따라서, 분할된 스크린을 통해 사용자는 새로운 치료 옵션을 반복적으로 선택하고 태블릿 컴퓨터(70)를 사용하여 여러 치료 옵션의 효과를 예측하고 서로 비교하거나 및/또는 치료되지 않은 환자에 관한 정보와 비교할 수 있다. 감소된 차원 모델(60)을 통해 상이한 치료 옵션이 선택될 때마다 수식(30)을 풀지 않고도 사용자는 보다 용이하고 신속하게 상이한 치료 옵션을 분석 및 비교할 수 있다.
시스템은 최적의 개입 전략을 선택하기 위해 관상 동맥의 혈류에서 경피적인 관상 동맥 개입의 잠재적인 이익을 예측하거나, 및/또는 최적의 수술 전략을 선택하기 위해 관상 동맥의 혈류에서 관상 동맥의 바이패스 이식의 잠재적인 이익을 예측하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 의사 및 다른 사용자에 의해 액세스된 휴대용 소프트웨어 도구에 포함되어 환자에 특정된 혈류 정보를 제공하고 치료 옵션을 계획할 수 있다. 나아가, 의사 및 다른 사용자는 휴대용 소프트웨어 도구를 사용하여 관상 동맥의 혈류에 의료적, 개입적, 및/또는 수술적 치료의 효과를 예측할 수 있다. 휴대용 소프트웨어 도구는 목부의 동맥(예를 들어, 경동맥), 머리의 동맥(예를 들어, 뇌 동맥), 흉부 내 동맥, 복부 내 동맥(예를 들어, 복부 대동맥 및 분기), 팔의 동맥, 또는 다리의 동맥(예를 들어, 대퇴부 및 오금(popliteal) 동맥)을 포함하는 심혈관계에서 다른 부분의 질병을 방지, 진단, 관리, 및/또는 치료하는데 사용할 수 있다. 휴대용 소프트웨어 도구는 대화식이어서 의사 및 다른 사용자로 하여금 환자에 최적화된 개인화된 치료법을 개발할 수 있게 한다.
혈류를 지배하는 수식(30)을 푸는 컴퓨터 시스템(40)은 웹 기반 서비스 또는 다른 서비스, 예를 들어, 의사와는 별개의 개체에 의해 제공되는 서비스의 일부로 제공될 수 있다. 서비스 제공자는, 예를 들어, 웹 기반 서비스를 동작시킬 수 있고, 컴퓨터 시스템들 간에 데이터를 통신하는 네트워크 또는 다른 방법을 통해 의사 또는 다른 사용자에 액세스가능한 웹 포털 또는 다른 웹 기반 애플리케이션(예를 들어, 서비스 제공자에 의해 동작되는 서버 또는 다른 컴퓨터 시스템에서 실행됨)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 환자로부터 비침습적으로 획득된 환자에 특정된 해부학적 데이터(10)는 서비스 제공자에 제공될 수 있고, 서비스 제공자는 데이터를 사용하여 도 1과 관련하여 전술한 수식(30)을 푸는 것에 의해 감소된 차원 모델(60), 연산된 FFR 모델(100) 및/또는 연산된 혈압 구배 모델(200)과 같은 결정된 3차원 모델(12) 또는 다른 모델/메쉬 및/또는 임의의 시뮬레이션 또는 다른 결과를 생성할 수 있다. 이후, 웹 기반 서비스는 모델(60, 100, 및/또는 200)을 의사의 태블릿 컴퓨터(70)(또는 다른 휴대용 디바이스)에 송신할 수 있다. 의사는 태블릿 컴퓨터(70)를 사용하여 모델(100 또는 200)과 상호작용하며, 선택된 가능한 치료 옵션에 기초하여 입력을 제공하여 예를 들어, 가능한 치료 옵션을 선택하고 혈류 정보를 결정할 수 있다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 개시된 시스템 및 공정에 여러 변형과 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 실시형태는 본 명세서에 개시된 본 발명의 상세한 설명과 실무로부터 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 본 상세한 설명과 예시들은 단지 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 진정한 사상과 범위는 이하 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것임은 명백하다.

Claims (30)

  1. 환자의 혈류 정보(blood flow information)를 제공하는 시스템으로서, 상기 시스템은,
    터치스크린을 구비하는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템을 포함하되, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은,
    상기 터치스크린에, 환자에 특정된 데이터(patient-specific data)에 기초하여 상기 환자의 해부학적 구조의 적어도 일부를 나타내는 3차원 모델을 디스플레이하는 동작; 및
    사용자에 의해 제어된 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 상기 터치 스크린 상의 제1 위치에 관한 제1 입력을 수신하는 동작으로서, 상기 터치스크린 상의 제1 위치는 상기 디스플레이된 3차원 모델 상의 제1 위치를 나타내는 것인, 상기 수신하는 동작, 및
    상기 터치스크린에 제1 정보를 디스플레이하는 동작을 수행하도록 구성되고, 상기 제1 정보는 상기 제1 위치에서의 혈류 특성을 나타내는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자가 상기 터치스크린의 표면을 따라 상기 디스플레이된 3차원 모델에서 상기 적어도 하나의 포인팅 객체를 드래그할 때 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 디스플레이된 제1 정보를 업데이트하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은,
    상기 3차원 모델에서 상기 사용자에 의해 이동가능한 핀을 상기 제1 위치에 형성하는 동작; 및
    상기 터치스크린에서, 상기 핀이 상기 사용자에 의해 이동될 때 상기 해부학적 구조에서 상기 혈류 특성에 관한 상기 제1 정보를 업데이트하는 동작을 수행하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 3차원 모델에서 복수의 위치에서 상기 해부학적 구조의 상기 혈류 특성에 관한 제1 정보를 결정하는 동작, 및 명암, 패턴, 또는 컬러링 중 적어도 하나를 사용하여 상기 디스플레이된 3차원 모델에 상기 제1 정보를 나타내는 동작을 수행하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 사용자가 상기 터치스크린의 표면에 대해 상기 적어도 하나의 포인팅 객체를 스와이프(swipe)하는 것에 응답하여 상기 디스플레이된 3차원 모델을 회전시키도록 더 구성되고, 회전의 양과 방향은 상기 스와이프의 특성에 종속하는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 사용자가 상기 터치스크린에 대하여 별개의 위치에 위치된 상기 적어도 하나의 포인팅 객체 중 2개의 포인팅 객체를 핀치(pinch)하는 것에 응답하여 상기 디스플레이된 3차원 모델에 줌을 조절하도록 더 구성되고, 상기 줌의 양은 상기 핀치의 특성에 종속하는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은,
    상기 제1 입력을 수신하고 제1 모드에서 상기 제1 정보를 디스플레이하는 동작;
    제2 모드에서 상기 3차원 모델의 변형을 나타내는 제2 입력을 수신하는 동작; 및
    상기 3차원 모델의 변형에 기초하여 상기 해부학적 구조의 상기 혈류 특성에 관한 제2 정보를 결정하는 동작을 수행하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 입력은 상기 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 상기 터치스크린 상의 제2 위치에 관한 것이고, 상기 터치스크린 상의 제2 위치는 상기 변형을 위한 3차원 모델에서의 제2 위치를 나타내는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 변형은 스텐트(stent)의 배치에 대응하고, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 스텐트를 디스플레이하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 스텐트의 사이즈를 나타내는 제3 입력을 수신하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 스텐트의 위치의 변화 또는 사이즈의 변화를 나타내는 제3 입력을 수신하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2 모드에서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 분할된 스크린을 제공하도록 더 구성되고, 상기 제1 부분은 상기 해부학적 구조의 적어도 일부 및 상기 스텐트를 나타내는 상기 3차원 모델을 디스플레이하며, 상기 제2 부분은 상기 스텐트의 배치 후 상기 3차원 모델을 디스플레이하는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  13. 제7항에 있어서, 상기 변형은 바이패스의 형성에 대응하고, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 바이패스를 디스플레이하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 바이패스를 상기 디스플레이된 3차원 모델에 연결하는 적어도 하나의 위치를 나타내는 적어도 하나의 제3 입력을 수신하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 상기 바이패스의 위치의 변화 또는 사이즈의 변화를 나타내는 제3 입력을 수신하도록 더 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  16. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 분할된 스크린을 제공하도록 더 구성되고, 상기 2개의 부분은 상기 각 디스플레이된 3차원 모델의 상이한 변형을 나타내는 상이한 제2 입력을 수신하도록 구성된 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 포인팅 객체는 상기 사용자 또는 스타일러스의 적어도 하나의 디지트(digit)를 포함하는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1 정보는 압력 구배, 분획 유량 예비력(fractional flow reserve), 압력, 흐름률(flow rate), 및 속도 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 환자의 해부학적 구조는 대동맥의 적어도 일부 및 상기 대동맥의 일부로부터 나오는 복수의 관상 동맥의 적어도 일부를 포함하는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 정보는 상기 복수의 관상 동맥 내 위치에서의 압력 및 상기 복수의 관상 동맥 내 위치로부터 상류 쪽 위치에서의 압력 사이의 비율을 나타내는 분획 유량 예비력을 포함하는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  21. 제1항에 있어서, 상기 환자의 해부학적 구조는 상기 환자의 심장, 목, 머리, 흉부, 복부, 팔 또는 다리에 있는 복수의 동맥의 일부 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 환자의 혈류 정보 제공 시스템.
  22. 적어도 하나의 컴퓨터 시스템을 사용하여 환자에 특정된 혈류 정보를 제공하는 방법으로서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 터치스크린을 포함하며, 상기 방법은,
    상기 터치스크린에, 환자에 특정된 데이터에 기초하여 3차원 모델을 디스플레이하는 단계로서, 상기 3차원 모델은 상기 환자의 해부학적 구조의 적어도 일부를 나타내는 것인, 상기 3차원 모델을 디스플레이하는 단계;
    사용자에 의해 제어된 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 상기 터치스크린 상의 제1 위치에 관한 제1 입력을 수신하는 단계로서, 상기 터치스크린 상의 제1 위치는 상기 디스플레이된 3차원 모델에서의 제1 위치를 나타내는 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 터치스크린에 제1 정보를 디스플레이하는 단계로서, 상기 제1 정보는 상기 제1 입력에 의해 지시된 상기 3차원 모델에서의 제1 위치에서의 혈류 특성을 나타내는 것인, 상기 제1 정보를 디스플레이하는 단계;
    상기 3차원 모델의 변형을 나타내는 제2 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 3차원 모델의 변형에 기초하여 상기 해부학적 구조에서 상기 혈류 특성에 관한 제2 정보를 결정하는 단계를 포함하는, 환자에 특정된 혈류 정보의 제공 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    검사 모드의 선택 또는 치료 계획 모드의 선택에 대응하는 모드 선택 입력을 수신하는 단계를 더 포함하되;
    상기 제1 입력은 상기 검사 모드에서 수신되고 상기 제2 입력은 상기 치료 계획 모드에서 수신되는 것인, 환자에 특정된 혈류 정보의 제공 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 제2 입력은 상기 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 상기 터치스크린 상의 제2 위치에 관한 것이고, 상기 터치스크린 상의 제2 위치는 변형을 위한 상기 3차원 모델에서의 제2 위치를 나타내는 것인, 환자에 특정된 혈류 정보의 제공 방법.
  25. 환자에 특정된 혈류 정보를 제공하는 방법을 수행하는 컴퓨터-실행가능한 프로그래밍 명령을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 시스템에 사용하기 위한 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체로서, 상기 적어도 하나의 컴퓨터 시스템은 터치스크린을 포함하고, 상기 방법은,
    환자에 특정된 데이터에 기초하여 상기 환자의 해부학적 구조의 적어도 일부를 나타내는 3차원 모델을 디스플레이하는 단계;
    사용자에 의해 제어된 적어도 하나의 포인팅 객체에 의해 지시된 상기 터치스크린 상의 제1 위치에 관한 제1 입력을 수신하는 단계로서, 상기 제1 입력은 상기 해부학적 구조에 배치되는 스텐트의 위치를 나타내는 것인, 상기 수신하는 단계;
    상기 3차원 모델 상의 상기 스텐트를 상기 터치스크린에 디스플레이하는 단계; 및
    상기 제1 입력에 지시된 위치에 상기 스텐트의 배치를 반영한 상기 3차원 모델의 변형에 기초하여 상기 3차원 모델 내 복수의 위치에서의 혈류 특성에 관한 제2 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체.
  26. 제25항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 스텐트의 사이즈를 나타내는 제2 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 스텐트의 지시된 사이즈를 반영하는 상기 3차원 모델의 변형에 기초하여 상기 3차원 모델 내 복수의 위치에서의 혈류 특성에 관한 제3 정보를 결정하는 단계를 더 포함하는 것인, 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제2 입력을 수신하는 단계는,
    상기 터치스크린에 대하여 별개의 위치에 위치된 상기 적어도 하나의 포인팅 객체 중 2개의 포인팅 객체를 핀치하는 단계, 및
    상기 핀치의 특성에 기초하여 상기 스텐트의 사이즈의 변화를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체.
  28. 제26항에 있어서, 상기 스텐트의 사이즈는 길이, 근위 직경 또는 원위 직경을 포함하는 것인, 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체.
  29. 제25항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 스텐트의 위치 변화를 나타내는 제2 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 스텐트의 지시된 위치 변화를 반영하는 상기 3차원 모델의 변형에 기초하여 상기 3차원 모델 내 복수의 위치에서의 혈류 특성에 관한 제3 정보를 결정하는 단계를 더 포함하는 것인, 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제2 입력을 수신하는 단계는,
    상기 디스플레이된 3차원 모델을 따라 상기 적어도 하나의 포인팅 객체를 드래그하는 단계, 및
    상기 드래그의 특성에 기초하여 상기 스텐트의 위치 변화를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체.
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