JP2004518472A - 診断用イメージ収集 - Google Patents

Abstract

【解決手段】新規な診断用イメージング・システム、方法、及び装置が開示される。１つの実施形態において、基準イメージ（４８）をイメージストリーム（２４）の各イメージ（４２、４４、４６）と比較し、両者間の類似度を表すために類似値を計算する。類似値が十分高ければ、そのイメージ（４２、４４、４６）を後で診断医が使用するために保存する。他の実施形態において、ビデオストリーム（２４）からα個の最良一致フレームについて実行リストを維持する（１０９〜１１９）。リストからのイメージをオペレータに表示する（１２１）。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、診断用イメージング・システム、方法及び装置に関する。詳細には、イメージストリームを診断対象の基準イメージと比較し、基準イメージに対して類似レベルを有するイメージフレームを記憶し診断医による基準イメージとの比較に用いる。
【０００２】
【従来の技術】
イメージングは様々な医療分野において診断と分析に用いられる。多くのこの種の応用において、診断対象（例えば、歯、骨、腫瘍、胸）の一連のイメージは、代表的に初期のベースラインすなわち「基準」イメージと後続のイメージを含み、特定の構造の変化を示す。ベースラインイメージと後のイメージとの間の共通点と相違点を調べ、解釈して診断や研究に役立てる。
【０００３】
この種の診断用ツールの主たる困難は、ベースラインイメージと後で取り込むイメージとを、（少なくとも近似的に）同一の角度、回転及び同一の光源状態と（特に柔らかい組織が含まれる場合に）診断対象の同一の構造位置でのズーム／距離のもとで獲得することにある。ラーメンを用いてカメラと診断対象を同じ相対位置に固定して各イメージ取込を行ってきた。しかしながら、このようなフレームはしばしば患者にかなりの苦痛を与え、しかもベースラインイメージと十分に一致したイメージを得ることができない。勿論、一致していないイメージは良く一致したイメージに比べ診断や研究に適さない。
【０００４】
したがって、診断や研究に使用するイメージ獲得の改良システム、方法及び装置に対するニーズがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は診断用イメージングのための新規なイメージング・システム、方法又は装置を提供することである。もう一つの目的は所定の利用可能なシステムより使いやすい診断用イメージング・システム、方法又は装置を提供することである。更なる目的は診断や研究用としての適合性を改善した時系列のイメージを与えるシステム、方法又は装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態は独自の診断用イメージングである。
本発明のもう一つの形態において、基準イメージをイメージストリームからの一連の取込イメージと比較する。基準イメージと取込イメージ間の類似レベルを求め、これを用いて診断用の取込イメージとして記憶すべきか決定する。この形態の実施形態において、相関レベルが所定レベルを超えているイメージを全て記憶する。もう一つの実施形態において、最良のｎ個の取込イメージを診断用として記憶する。幾つかの実施形態において、類似レベルは数値、すなわち類似値で表される。幾つかの実施形態において、取込イメージと基準イメージ間の類似の評価はアナログ技術を用いて達成され、他の実施形態ではデジタル技術を用いて類似レベルが決定される。
【０００７】
本発明のもう一つの形態は診断用のイメージを収集する方法であり、基準イメージをイメージストリームからの取込イメージと比較し、両イメージ間の類似レベルを決定する。類似レベルに基づき、取込イメージを保持すべきか捨てるべきか決定する。幾つかの実施形態において、イメージストリームを取り込む際、基準イメージとイメージストリームを共に表示し、例えば、コンピュータモニタ上のウィンドウに並べて表示する。他の実施形態では基準イメージとイメージストリームを同じウィンドウに表示し、両イメージの走査線をインターレースする。更に他の実施形態では一方のイメージの影を他方のイメージに重ね、取込の間表示する。
【０００８】
本発明のもう一つの形態において、システムは（診断対象の基準イメージを収めた）データ記憶装置、診断対象を示す取込イメージのイメージストリーム、上記データ記憶装置に接続され上記イメージストリームを受け取るプロセッサ、及びプログラム命令を符号化したコンピュータ読取可能な媒体を備え、上記プログラム命令はプロセッサにより実行されて、（１）各取込イメージについて類似値を計算し、（２）取込イメージをその類似値に基づき記憶するかを決定する。
【０００９】
他の実施形態、変形例、目的、特徴及び応用は図面及び本書の記載から当業者にとって明らかであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の諸原理の理解を進めるために、図面に示す実施形態について以下参照し、その説明のために特定の言語を用いる。しかしながら、これによって本発明の範囲を限定する意図はなく、記載し又は図示した実施形態に対する代替形態、変更形態及び本発明の原理の更なる応用例は、本発明に係る当業者にとって通常、想到されるものであると解される。
【００１１】
本発明は、同じ構造に係る前のイメージと容易に比較できる診断用イメージを得るシステムに関する。以下では例えば歯等の口腔構造について説明するが、本発明の原理は他の診断シナリオ、例えば乳房造影法や内視鏡検査にも容易に適用できる。
【００１２】
更に、図示の実施形態は新しいイメージストリームを獲得するためにビデオを使用するが、当業者には理解されるように、イメージストリームを獲得するその他の手段（例えば、固定カメラ、内蔵型フレームグラバー）を格別の実験なしに使用できる。
【００１３】
更に、図示の実施形態と関連説明において２つのイメージ間の類似尺度として用語「相関」を（量的表現として「相関値」を）使用しているが、この比較のために当業者が想到する任意の測定基準や方法を使用できる。本書における用語「類似」、「類似計算」及び「類似値」は本発明の意味において、当業者が使用可能な測定基準及び方法の全範囲を指すものである。例えば、米国特許５９０７６４１号、５９８７１６２号及び８９８２９１５号（その全内容をリファレンスとして本書に組み込む）に示される様々な相関計算を使用できる。
【００１４】
一般に、図１に示すシステム２０はオペレータ（図示せず）により使用され、（ここでは歯として示す）診断対象３０の１以上の新たなイメージを取り込み、その際、新たなイメージは診断対象３０を基準イメージ４８とほぼ同一の角度と位置から、かつ同様の光源と拡大率（及び／又は診断対象３０からの距離）の条件下で示す。
【００１５】
オペレータはカメラ２２をほぼ診断対象３０の方向に向け、カメラ２２で診断対象３０のビデオ２４を取り込む。ビデオストリーム２４は基準イメージ４８と共にモニタ５１上に表示される。オペレータはこのビデオをカメラ２２の位置調整と制御のためにフィードバックして利用して、ビデオ信号のフレームをほぼ基準イメージに一致させる。カメラ２２から出力されるビデオ信号２４はイメージフレーム４２、４４、４６を有し、これらは論理及び記憶ユニット５０により処理される。基準イメージとの類似度に基づき、１以上のビデオフレーム４２、４４、４６が選択されて記憶装置５２に記憶される。その後、選択したフレームを使用して診断対象３０について診断又は研究をする。
【００１６】
以下、引き続き図１を参照してシステム２０について詳述する。診断対象３０のビデオストリーム２４はカメラ２２により取り込まれ、この例においてカメラ２２はソニーエレクトロニクスの製造に係るモデルＬＳＩのような口腔内カメラである。勿論、他のモデルや製造者を使用でき、本発明は当業者の想到するその他の診断用途にも容易に適用できる。
【００１７】
ビデオストリーム２４はここにフレーム４２、４４及び４６で図示する一連のビデオフレームから構成される。動作において、医者、看護婦又は医療技術者（一般にここではオペレータという）はカメラ２２を診断対象３０に向け、ビデオストリーム２４の殆どのフレーム４２、４４、４６が診断対象３０の全部又は一部を示すようにする。ビデオフィードバック技術（後で詳述する）の助けによりオペレータはカメラ２２の位置、ズーム、回転、フォーカスその他の属性を調整して新たに取り込んだイメージの質が基準イメージに合致し、可能な限り最良の結果が得られるようにする。
【００１８】
ビデオストリーム２４はカメラから論理及び記憶ユニット５０に送られ、ユニット５０はこの例では汎用コンピュータである。相関器５４はビデオストリーム２４を受け取り、各フレーム４２、４４、４６を記憶装置５２に記憶される基準イメージ４８と比較する。フレームと基準イメージ間の相関レベルは数値、すなわち相関値で表現される。相関値４８はプロセッサ５６に渡され、プロセッサ５６はスイッチ５８を後述するように操作して基準イメージと最良に相関するビデオフレーム４２、４４、４６を記憶装置５２に記憶する。
【００１９】
ビデオプロセッサ５３は記憶装置５２から基準イメージ４８とビデオフレーム４２、４４、４６から前に選択したイメージを検索し、当業者の想到する多くの技術のうちから任意のものを使用してモニタ５１に表示する。例えば、図示の実施形態では３×３のイメージ配列の中央に基準イメージ（基準イメージ４８Ａとして示す）を表示する。配列の他の枠内に前に取り込んだイメージ４１、４３、４５、４７を表示し、現在のイメージを強調表示枠に表示し、すなわちモニタ５１上に図示するように太い縁取りで囲んだ現在のイメージ４９を他のイメージ４１、４３、４５、４７と比較して表示する。この例では、基準イメージ４８Ａからの走査線とビデオストリーム２４の現ビデオフレームからの走査線を交互にインターレースすることによりイメージ４９を形成している。したがって、オペレータはイメージ４９を介したフィードバックを受け、これを案内としてカメラ２２について適切な位置決め、向き等の調整、制御を行うことにより基準イメージと良く一致する、診断対象の新たなイメージ４９を得る。
【００２０】
他の実施形態において、イメージ４９はビデオストリーム２４の現フレーム４８の上に基準イメージ４８の影を付けることにより形成される。更に他の実施形態において、オペレータは（ビデオストリーム２４のみから成る）イメージ４９を観察し、手動でモニタ５１上の基準イメージ４８Ａと比較し、ついでカメラ２２を移動、制御してビデオストリーム２４からの現ビデオフレームと基準イメージ４８Ａとが良く一致するように調整する。
【００２１】
図示の実施形態において、論理及び記憶ユニット５０の各要素はプログラム記憶装置５５から成るコンピュータ読取可能な媒体上に符号化したプログラム命令に従ってプロセッサ５６により制御される。カメラ２２以外に、他の入力装置５７（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、マイク、携帯用データ記憶ユニット）を用いて、システム２０にオペレータからの入力を与えてもよい。モニタ５１以外に、その他の出力装置５９（例えば音源、スピーカ、プリンタ、追加のモニタ）を用いてシステム２０とオペレータが対話してもよい。
【００２２】
図１のシステム２０が行う選択処理について以下、図２Ａと２Ｂ及び図１の要素を参照して説明する。処理１００は開始点１０１から始まり、診断対象３０の基準イメージ４８が何らかの適当な手段により獲得、又は選択される（入力ブロック１０３）。相関器５４を初期化し（ブロック１０５）、イメージ（及び対応する相関値）の空のリストを生成し、後にリストは処理１００の進行につれ記入される。このリストは、好ましくはリスト中の各ビデオフレームの相関値による優先待ち行列によって実現される。
【００２３】
処理１００はユーザーがビデオ取込ルーチンを開始するのを待機する（決定ブロック１０７）。ユーザーが処理を開始すべきことを指示すると（決定ブロック１０７の肯定結果）、ビデオストリーム２４からフレームを取り込む（ブロック１０９）。取り込んだフレームと基準イメージ４８Ａ間の相関レベルを表す相関値を計算する（ブロック１１１）。この計算は当業者の想到する任意の測定基準を使用できる。（ブロック１１１における相関計算後、処理１００は図２Ｂの点Ａを通る）。
【００２４】
次に、現フレームの（ブロック１１１で計算した）相関値がフレームを保存するに値するほど良い（高い）か決定する（決定ブロック１１３）。決定ブロック１１３の１形態では、現フレームの相関値をリスト中最悪の不一致フレームに係る相関値と比較する。現フレームの相関値の方が高ければ（決定ブロック１１３の肯定結果）、ブロック１１５〜１１９について以下述べるように現フレームを保存する。
【００２５】
先ず、許容される最大数のイメージが既にリストにあるか決定する（決定ブロック１１５）。そうであれば（決定ブロック１１５の肯定結果）、リストの最悪のイメージを削除する（ブロック１１７）。ついで（又は決定ブロック１１５の否定結果の後）、現フレームをリストに挿入する（ブロック１１９）。
【００２６】
挿入（ブロック１１９）後、又は相関値が低すぎてイメージを保存するに値しないとする決定（決定ブロック１１３の否定結果）の後、モニタ５１上のイメージ／フレーム表示を更新して「最良」イメージの現リストを表示する（ブロック１２１）。処理１００はオペレータがイメージ取込の終了を合図したか検査する（決定ブロック１２３）。そうであれば（決定ブロック１２３の肯定結果）、処理１００は終了点１９９で終了する。そうでなければ（決定ブロック１２３の否定結果）、処理１００は（点Ｂを介して図２Ａに戻って）継続し、ビデオストリーム２４から別のイメージを取り込む（ブロック１０９）。
【００２７】
本発明に関して多くの代替的表示方式を使用できる。１つの構成例では、単一のイメージをモニタ５１上に表示する。他の構成では、２以上のイメージを同時に（併置してあるいは配列して）あるいは交互走査で表示する。これらの構成のいずれにおいても、表示されるイメージは、基準イメージ、ビデオストリーム２４、前に選択した１以上のイメージ（例えば４１、４３、４５、４７）、あるいはこれらの組合せであり、その形成はインターレース走査線、あるいはイメージの重ね合わせによりなされ、当業者の想到する任意の手段、構成、フォーマット及び技術を用いて表示される。
【００２８】
図３に示す代替的実施形態（同様の要素には図１、２Ａ、２Ｂからの参照番号を再使用している）において、（図１の）論理及び記憶ユニット５０について図示し、説明した処理、及び処理１００（図２Ａと２Ｂにおけるブロック１２１の表示は除く）は独立サービスベンダー（ＩＳＶ）２０１により、診断対象３０から遠隔地で行われる。ビデオストリーム２４と基準イメージ４８は患者の場所からネットワーク２０５（例えばインターネット）を介してＩＳＶ２０１に送られる。ＩＳＶ２０１は、図１、２Ａ、２Ｂに関して上述したように（特に図２Ａ、２Ｂのブロック１１１、１１３、１１５、１１７、１１９参照）して、ビデオストリーム２４から最良のイメージ２０７を選択する。ついでＩＳＶ２０１はこれらの最良のイメージ２０７をネットワーク２０５を介して患者の場所２０３に送り返す。
【００２９】
追加的相互接続、プロセッサ、及びネットワーク要素を本書に記載した要素に追加又は代用できる。更に、論理及び記憶ユニット５０の要素（例えば、相関器５４、スイッチ５８）の全部又は一部についてプロセッサ５６により実行されるソフトウェアで実現できる。
【００３０】
本発明の幾つかの実施形態において、追加の入力装置５７（図１参照）を用いて、オペレータからの無効又は取消入力を受け付けることができる。例えば、オペレータが、「最良」イメージの現リスト中の１イメージが許容されない（あるいは単に他のに比べて好ましくない）と判断したような場合に、そのイメージに係る無効入力信号により、プロセッサ５６は記憶されているイメージの現リストからそのイメージを削除する。その他のオペレータ無効信号についても当業者には格別の実験なしに実施可能である。
【００３１】
本発明の様々な実施形態において、本書に開示した要素、構造及びタスクの全部又は一部は、例えばデル、コンパック又はＩＢＭ製造の、１以上の汎用コンピュータにより実現される。一部の実施形態において、本書に開示した要素、構造及び処理の全部又は一部は１以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）により実現される。更に、多くの実施形態において、相関計算は１以上のアナログ素子で実現できる。
【００３２】
その他の有線、ネットワーク、記憶構造は、本発明に係る特定の実現のために適宜使用でき、当業者の想到するところである。
本開示及び請求に関する変形であって当業者の想到するものは本発明の範囲内で行うことができる。以上、好ましい実施形態について説明したが、本発明の範囲は特許請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の１つの実施形態に基づく、診断用イメージング・システムのブロック図である。
【図２】
図２Ａは、本発明の１つの実施形態に基づく、自動選択処理のフローチャートの相補的な一部である。
図２Ｂは、本発明の１つの実施形態に基づく、自動選択処理のフローチャートの相補的な一部である。
【図３】
本発明の１つの実施形態と共に使用される、遠隔アクセスされる記憶装置と分析システムの部分ブロック図である。

Claims (22)

1. 第１の時点における診断対象の基準イメージと、
   各イメージが上記第１の時点より後の時点における上記診断対象を示す複数のイメージを有するイメージストリームを出力するイメージ取込装置と、
   上記イメージ取込装置と通信し、上記基準イメージと上記イメージストリームを入力として受け取り、上記基準イメージと各取込イメージ間の類似レベルに基づき類似信号を出力する評価装置と、
   上記類似信号に応答し、上記イメージストリームからの取込イメージを記憶するイメージ・リポジトリと、
   を備える診断用イメージング・システム。
2. 上記イメージストリームの少なくとも一部を表示する表示装置を更に備える、請求項１に記載の診断用イメージング・システム。
3. 上記表示装置は上記基準イメージも表示することを特徴とする、請求項２に記載の診断用イメージング・システム。
4. 上記表示装置は上記イメージ・リポジトリに記憶される取込イメージのうちｐ個を表示し、ｐは少なくとも１であることを特徴とする、請求項３に記載の診断用イメージング・システム。
5. ｐは少なくとも２であることを特徴とする、請求項４に記載の診断用イメージング・システム。
6. 上記類似信号は類似値を表し、
   上記イメージ・リポジトリは取込イメージの評価値に対応する上記類似値が所定のしきい値を超えるときに当該取込イメージを記憶することを特徴とする、請求項１に記載の診断用イメージング・システム。
7. 上記診断対象は口腔構造であることを特徴とする、請求項１に記載の診断用イメージング・システム。
8. 上記ビデオ取込装置はハンドヘルド式レンズコンポーネントであることを特徴とする請求項１記載の診断用イメージング・システム。
9. 診断対象を示すｍ個の複数の取込イメージを有するイメージストリームを取り込むステップと、
   上記複数の取込イメージのそれぞれを上記診断対象の基準イメージと比較し各取込イメージについて比較結果値を与える、比較するステップと、
   上記ｍ個の取込イメージのそれぞれに係る上記比較結果値に基づきｍ個の取込イメージのうち、ｎ＜ｍを満たすｎ個を選択し記憶する、選択及び記憶するステップと、
   上記基準イメージと共に上記ｎ個の選択、記憶したイメージの少なくとも一部を同時に表示するステップと、
   上記基準イメージと上記ｎ個の選択、記憶したイメージのうち少なくとも１つを用いて医学的状態を診断するステップと、
   を有する診断用イメージ方法。
10. 上記表示するステップは上記ｎ個の取込イメージの１つを基準イメージに重ねることを特徴とする、請求項９に記載の診断用イメージ方法。
11. 上記表示するステップは上記ｎ個の取込イメージの上記１つと上記基準イメージとの差異を表示することを特徴とする、請求項１０記載の診断用イメージ方法。
12. 上記表示するステップは上記基準イメージと上記ｎ個の取込イメージの１つとをインターレースすることを特徴とする、請求項１０に記載の診断用イメージ方法。
13. 上記表示するステップは上記基準イメージのｎ個の写しのそれぞれを上記ｎ個の取込イメージのそれぞれと並べて表示することを特徴とする、請求項９に記載の診断用イメージ方法。
14. 上記比較するステップは更に上記基準イメージと現在の取込イメージ間の類似レベルを表す類似信号を発生し、
    上記選択するステップは上記類似信号の関数として動作することを特徴とする、請求項９に記載の診断用イメージ方法。
15. 上記記憶するステップは上記類似信号が上記基準イメージに対し所定の基準レベル以上の類似レベルを表す場合に現在のイメージを受け入れることを特徴とする、請求項１４記載の診断用イメージ方法。
16. 上記ｎ個の取込イメージの少なくとも１つと上記基準イメージとを主観的に比較するステップを更に有する、請求項９に記載の診断用イメージ方法。
17. 上記選択及び記憶するステップはオペレータからの無効信号を受け入れて前に選択したイメージを削除することを特徴とする、請求項９記載の診断用イメージ方法。
18. 診断対象の基準イメージを記憶するデータ記憶装置と、
    上記診断対象を示す複数の取込イメージを有するイメージストリームと、
    上記データ記憶装置と通信し、上記イメージストリームを受け取るプロセッサと、
    プログラム命令が符号化され、上記プロセッサと通信するコンピュータ読取可能な媒体とを備え、上記プログラム命令は、
    上記複数の取込イメージのそれぞれについて、上記基準イメージと上記取込イメージ間の類似度を表す類似値を計算し、
    上記複数の取込イメージのそれぞれについてその類似度に基づき取込イメージを選択し記憶する、ことを上記プロセッサを介して実行可能でことを特徴とする、
    診断用イメージング・システム。
19. 上記プログラム命令は、更に上記プロセッサを介して実行可能であって、
    同時に上記基準イメージと１以上の記憶イメージとを表示することを特徴とする、請求項１８に記載の診断用イメージング・システム。
20. 上記イメージストリームはｍ個の取込イメージを有し、
    上記プログラム命令は上記プロセッサを介して実行可能であって、ｎ＜ｍを満たすｎ個の最良のイメージを選択し記憶することを特徴とする、請求項１８に記載の診断用イメージング・システム。
21. 診断対象を示すｍ個の複数の取込イメージを有するイメージストリームを受け取るステップと、
    上記複数の取込イメージのそれぞれを上記診断対象の基準イメージと比較し各取込イメージについて比較結果値を与える、比較するステップと、
    上記ｍ個の取込イメージのそれぞれに係る上記比較結果値に基づきｍ個の取込イメージのうち、ｎ＜ｍを満たすｎ個を選択し、記憶する選択及び記憶するステップと、
    上記ｎ個の選択し記憶したイメージのうち少なくとも１つを診断のために送信するステップと、
    を有する診断用イメージ方法。
22. 高い結果値は上記基準イメージに対する高い類似度を表し、
    上記選択及び記憶するステップは最も高い結果値を有するｎ個のイメージを記憶するように動作することを特徴とする、請求項２１記載の診断用イメージ方法。

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