JP2005161053A - 運動する対象の時間系列を走査する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線、断層像密度測定、磁気共鳴等の医療撮像において、呼吸サイクル及び心臓サイクルの影響を蒙らない長時間にわたる立体画像を得る。
【解決手段】スキャナによる検査の時間を長くするために、検査を二つの相で実行する。第一の動態相（１０１）では患者は保息しており、スキャナは領域Ｒｄｙｎを探査し、第二の遅発相（１０２）では患者は自由に呼吸しており、スキャナは領域Ｒｄｅｌを探査する。後者は領域Ｒｄｙｎを含む。遅発相の間に取得された画像は、少なくとも一つの動態相画像に関して位置合わせされる（１０３〜１０７、１０９〜１１３）。この位置合わせによって、領域Ｒｄｙｎについて長時間をカバーする画像系列を得ることが可能になる。この位置合わせによって、呼吸サイクル及び心臓サイクルの影響をなくすことが可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、運動する対象の時間系列を走査する方法及び装置に関する。本発明の実施形態は、生体内器官の領域の立体画像系列を生成する方法及び装置に関する。本発明の分野は、好ましくは人体である生体の体内に位置する器官から画像系列を取得することを可能にする医療撮像及び装置の分野である。具体的には、本発明の分野は断層像密度測定法すなわち従来の撮像法、及び磁気共鳴撮像法である。

従来技術では、Ｘ線、断層像密度測定法又は磁気共鳴を含めた幾つかの技術で、患者が保息している状態で器官検査が行なわれている。これにより、平均して最長で３０秒間にわたる一つの画像系列が得られる。従来技術では、患者が呼吸を再開した状態で検査を続行することは言うまでもなく可能であるが、この検査には僅かな関心しか向けられないか又は全く向けられない。事実、殆どの器官は呼吸サイクル及び心臓サイクルの影響を蒙る。このことは、呼吸サイクルに関しては横隔膜に近い器官についてさらによく当てはまる。このため、従来技術では、患者が正常に呼吸しているときに得られた画像は役に立たない。事実、検査の目的は、器官の特定の領域から画像系列を得ることにある。呼吸の影響は、器官の変位の一因となるものであり、この直接的な結果として、取得された画像が観察したい領域に最早対応しなくなっているか、取得された画像が領域に対応していても器官が変形しているか、画像がボケるかのいずれかとなる。全ての場合において、画像系列は読影不能であるか又は局限検査には適さないかのいずれかであるため役に立たない。このことは、患者が呼吸しているときの画像取得が実施されないほど真実である。

従来技術では、器官及び器官の血流特性を検査することが望ましい。この検査は、血液に造影剤を注入することにより視覚化される。しかしながら、検査時間は患者が保息可能である時間に対応しており、血液サイクルの間に発生する現象の全体像を示すには十分でない。具体的には、血液サイクルの動脈相を検査することは可能であるが静脈相は可能でない。換言すると、従来技術では器官による造影剤の除去のサイクルを画像化することができない。

情報を抽出する多くの方法が存在する。一例は、動態画像と遅発画像との間の位置合わせを用いるものである。従って、画像取得は連続した二つの相すなわち患者が保息している間の動態相及び患者が自由に呼吸している間の遅発相に行なわれる。換言すると、画像が遅発画像と良好に統合されるように動態画像に適用される並進及び回転を決定する。これにより、動態画像系列を完成するために遅発画像からどの情報を抽出すべきかの決定が可能になる。

本発明の実施形態では、これらの問題点は、患者のような対象が呼吸している状態で取得された画像を処理することにより長時間にわたる画像系列を生成する方法及び装置によって解決される。本書では、特に記載のない限り、画像は立体画像を指すものと理解されたい。従って、画像取得は連続した二つの相すなわち患者が保息している間の動態相及び患者が自由に呼吸している間の遅発相に行なうことができる。動態相の間には、測定装置が器官の領域Ｒから画像を形成する。各々の画像は、一定数Ｎ枚の固定された断層（section）を含んでおり、この数はセンサの構造によって固定されている。断層は一つの画像平面と考えることができ、複数の画像平面を並べると立体画像を構成することができる。動態相の間には、患者は一般的には不動である。遅発相の間には、測定装置は領域Ｒを含む領域の画像を生成する。従って、遅発画像はＮ＋２Ｐ枚の断層を含む。これらＮ＋２Ｐ枚の断層は、動態相の間に取得されたＮ枚の断層を空間的中心としている。センサに関して患者を変位させることによりこのことを行なう。このため、患者は可動式テーブルに横臥していてよい。テーブルの変位はセンサの位置に関して対称である。動態相の間に取得された画像を参照するためには動態画像を用い、また遅発画像は遅発相の間に取得された画像を参照する。遅発相では、センサを患者に関して変位させることによっても同じ画像が取得される。

一旦、取得が完了したら、動態画像から得られる情報を用いて、遅発画像からＮ枚の断層の再構成を可能にする情報を抽出する。換言すると、動態画像からのＮ枚の断層に最も似たＮ枚の断層をＮ＋２Ｐ枚の遅発画像断層から抽出し、これら抽出されたＮ枚の断層が、動態画像と同等の画像の再構成を可能にする。この再構成手順を遅発取得相の間に取得された各々の遅発画像について繰り返す。これにより、動態画像と再構成画像とを含む画像系列が得られる。

本発明は、以下の記載を添付図面と共に参照することによりさらに十分に理解されよう。これらの図面は説明の目的のみのために掲げられており本発明を限定するものではない。

図１は、生体内器官から立体画像の動態取得を行なうステップ１０１を示す。実際には説明の目的のために生体は人体とする。しかしながら、本発明は他の生体に対しても有効であり、事実上、全ての高等生命形態に対して有効である。この場合には、画像取得を行なう装置の取得パラメータを適応構成すれば十分である。

図２（Ａ）は、立体画像取得装置を模式的に示す。説明では、従来のスキャナを考えているが、実際にはこの装置は磁気共鳴装置であってもよい。図２（Ａ）は、アーム２０２を固定させた架台２０１を示している。架台２０１及びアーム２０２は、取得装置２０３及び水平な検査用テーブル２０４を支持することを可能にしている。取得装置２０３は主として円形であり、検査用テーブル２０４は、検査用テーブルに載置されている患者が装置２０３の中心に位置するように配置されている。装置２０３は、放出器２０５とセンサ２０６とを含んでおり、センサ２０６は放出器によって放出された放射線を、該放射線が患者の身体及び画像化したい器官を透過した後に測定する。テーブル２０４は、架台２０１及び装置２０３に関して可動のプラットフォーム２０７を含んでいる。ここで、本装置は画像取得装置の一例に過ぎないことを特記しておく。実際には、テーブルに関して可動なのがセンサであることも可能であるし、またテーブルは垂直型又は傾斜型であることも可能である。

図２（Ｂ）は、対角線上で対向して設けられている放出器２０５及びセンサ２０６を示す。各図面で、同じ要素には同じ参照符号を用いている。検査時には、放出器２０５及びセンサ２０６はプラットフォーム２０７を中心とした円運動を行ない、従ってこのプラットフォームに横臥した患者２０８を中心とした円運動を行なう。画像取得の間には、患者２０８はプラットフォーム２０７上で不動であり、プラットフォーム２０７は画像取得時には画像化したい患者の領域に応じて配置される。

図２（Ｂ）はまた、装置２０３が処理装置２０９に接続されていることを示している。この処理装置２０９は、画像取得以外での本発明の各ステップを具現化する。処理装置２０９は画像取得装置とのインタフェイスであってもよいし、この画像取得装置と一体であってもよい。このように、処理装置は、少なくとも一つのマイクロプロセッサと、装置２０３への接続手段と、プログラム及び作業メモリと、マン・マシン・インタフェイスとを含んでいる。動作が自動である場合には、処理装置が人間の介入を必要とせずに動作を実行することを意味する。マン・マシン・インタフェイスは、本発明による処理の結果を視覚化することを可能にする。ある動作がある装置に帰属している場合に、この動作は当該装置のマイクロプロセッサによって、当該装置のプログラム・メモリに保存されている命令コードの制御下で実行される。

このようにして、図１に示すように、ステップ１０１において患者２０８はプラットフォーム２０７に載るように操作者に指示される。次いで、操作者は画像化されるべき器官に応じてプラットフォームを配置する。この器官は任意の器官であってよく、例えば肝臓、腎臓又は膵臓等である。これにより、プラットフォームは、画像化したい患者の領域Ｒｄｙｎが放出器２０５とセンサ２０６との間に位置するように配置される。一旦、配置が実行されたら、患者は保息するように指示されて、このようにして動態相が開始する。この動態相の持続時間Ｔｄｙｎは、予め決定されているか、又は患者の保息能力に関連して決定される。このように、動態相の持続時間は、予め任意に決定されているか、患者の保息試験を実行することにより予め決定されているか、又は患者の呼吸サイクルの再開を検出する取得装置によって決定される。

動態相では、画像取得装置は、所定の頻度で画像を取得するように設定される。画像構造、具体的には画像を構成する断層数及びこれらの断層の厚みはセンサの構造に結び付いている。図１は、動態相の結果が、各々Ｎ枚の断層を含むＳｄｙｎ枚の画像の系列となることを示している。図１では、Ｎは４に等しく、実用ではＮは１６に等しいが、本発明は取得画像の断層数が如何なるものであれ適用可能である。典型的には、領域Ｒｄｙｎは幅が２ｃｍである。この幅は、用いられるセンサの形式によって変わる。動態相はＴｄｙｎまで続く。実用では、Ｔｄｙｎは３０秒間に等しく、稀に４５秒間を超える。Ｔｄｙｎの間に、装置は、例えば秒当たり１枚画像の頻度で画像を取得する。設備が許すならばさらに高い頻度を用いてよい。検査が然程の精度を要求しない場合には、比較的低い頻度を用いてよい。センサの回転軸に沿った患者の変位は存在しないため、動態相において取得頻度が１秒以下程度の高速であると有用である。

以下の説明ではＴｄｙｎが３０秒間に等しく、画像取得頻度が秒当たり１枚画像であるものとする。このようにして、ステップ１０１が終了すると、装置２０３はＳｄｙｎ＝３０枚の動態画像を取得している。これらの画像は処理装置２０９に記録される。

ステップ１０１からステップ１０２に進んで、遅発画像取得を行なう。この遅発相では、プラットフォーム２０７は装置２０３の回転軸に沿って並進移動を行う。この並進方向は、装置２０３の撮像の方向にも直交している。この方向は周期的であって、１回のサイクルに領域Ｒｄｙｎを含めた領域Ｒｄｅｌが画像化されるようになっている。図３は、領域Ｒｄｙｎ３０１が領域Ｒｄｅｌ３０２に含まれていることを示す。実用では、領域Ｒｄｅｌは領域Ｒｄｙｎを中心に置く。領域ＲｄｅｌはＭ枚の断層を含んでおり、ＭはＮよりも大きく、Ｍ＝Ｎ＋２Ｐである。この場合には、領域Ｒｄｅｌは、領域Ｒｄｙｎの両側にＰ枚の断層を加えたものに空間的に対応している。例えば、ＰはＮ／２に等しい。例えば、領域Ｒｄｅｌは４ｃｍにわたって延在する。このことから、本実施形態の仮定ではＰが８に等しく、すなわちＮが１６に等しくなる。この拡張は、画像化される器官の横隔膜に関する位置に応じて他の値の間で可変である。領域Ｒｄｙｎに関する領域Ｒｄｅｌの対称性は必須ではないが、領域Ｒｄｙｎは領域Ｒｄｅｌに含まれていなければならない。

患者のセンサに関する変位が存在する範囲では、動態相ほど高い画像取得頻度を保証することは不可能である。遅発相については、画像取得頻度は５秒毎に約１枚画像である。遅発相はＴｄｅｌまで続く。Ｔｄｅｌは、所望に応じて長くても短くてもよい。実用では、Ｔｄｅｌは約２分３０秒間に等しい。従って、遅発相の間に、装置２０３は、各々Ｍ枚の断層を含むＳｄｅｌ＝３０枚の画像を取得する。

このように、ステップ１０２の終了時には、処理装置２０９はＳ＝Ｓｄｅｌ＋Ｓｄｙｎ枚の画像を記録している。本記載からの例では、Ｓは６０に等しく、Ｔｄｅｌ＋Ｔｄｙｎ＝３分間の検査に対応している。このように、時間Ｔｄｅｌは時間Ｔｄｙｎに隣接している。このことは、時間Ｔｄｅｌが時間Ｔｄｙｎに直ちに後続していることを意味する。繰り返しになるが、遅発相の時間を制限するものはなく、従って、この時間によって当該相で取得することのできる画像の数は制限されない。

ステップ１０２からステップ１０３に進んで、参照画像すなわち選択画像を選択する。この参照画像から始めて、装置２０９は遅発画像において関連情報の検索を実行する。動態画像の特徴は、画像が全て位置として参照される（geo-referenced）ことである。すなわち、１枚の動態画像のボクセルを考える場合に、複数の動態画像において同じ座標を有する全ボクセルが、画像化されている器官の同じ領域に対応する。このため、全ての動態画像は、選択される参照の観点から見ると等価である。実用では、最初に取得された動態画像を用いるが、任意の取得動態画像で処理を行なうことが可能である。

ステップ１０３からステップ１０４に進んで、参照曲線を画定する。このステップは各々の参照画像断層について実行される。参照曲線は、例えばある断層内で画像化されている器官の輪郭を描く曲線である。参照曲線はまた、断層内の任意の曲線であってもよい。好ましくは、参照曲線の各点は画像化されている器官の内部又は近傍に位置する。この参照曲線は、装置２０９のマン・マシン・インタフェイスを用いて操作者によって描かれてもよいし、形態認識アルゴリズムを具現化した装置２０９によって自動的に決定されてもよい。参照曲線は断層間で同一であってよい。

ステップ１０４からステップ１０５に進んで、類似性関数を決定する。ここまでに、ステップ１０４では、装置２０９は１枚の遅発画像を選択しており、この画像が処理中の遅発画像となる。ステップ１０５では、装置２０９は参照画像のある断層を選択して、処理中の遅発画像断層の各々に対するこの断層の類似性値を算出する。類似性値は、二つの断層の間の相似性の尺度となる。この計算の結果は、ｙ軸を類似性値とし、ｘ軸を処理中の遅発画像断層番号とする曲線によって表わすことができる。各々の参照画像断層についてこれらの曲線を算出する。このようにして、Ｎ本の類似性曲線が得られる。

ステップ１０６では、参照画像断層との類似性が最大となる処理中の遅発画像の断層を判定する。類似性曲線から、各々の参照画像断層について、参照画像断層に関連する類似性曲線を最大にする処理中の遅発画像の断層が選択される。このようにして、選択工程の終了時には、Ｎ枚の遅発画像断層が得られ、再構成画像と呼ばれるＮ枚の断層の画像を再構成することが可能になる。再構成は、選択された断層が対応している参照画像断層の順序で選択された断層を並べることにより行なわれる。

実用では、類似性曲線は必ずしも算出されず、各々の参照画像断層について、どの遅発画像断層が最大の類似性を有するか、すなわちどの断層が参照画像断層に最も類似しているかを単に決定する。類似性曲線の導入は、選択工程を明瞭に視覚化することを可能にする変形形態である。

例えば、第一の断層内で参照曲線によって画定される関心領域（ＲＯＩ）の各点と、第二の断層内の類似のＲＯＩとの間に存在する相互情報量を算出することにより、二つの断層の間の類似性値が得られる。二つの断層の間の類似性値を得るもう一つの手段は、第一の断層内で参照曲線によって画定されるＲＯＩボクセルの値と、第二の断層内の類似のＲＯＩボクセルの値との間の平均偏差を算出するものである。後者の例では、算出される値が小さいほど類似性は大きくなる。これらの値を参照曲線について算出してもよいし、任意の点について算出してもよいし、全ての断層点について算出してもよい。

変形形態では、参照画像断層に関して遅発画像断層を変位させて、参照画像断層との類似性値を改善することも可能である。この場合には、変位は断層平面において実行される。この変位は、遅発相の間のプラットフォーム２０７の変位方向に対して同一直線方向でない方向に沿った器官の変位を考慮に入れることを可能にする。すると、この処理は位置合わせとなる。この変形形態では、処理中の遅発画像断層に関して参照画像断層に対する幾つかの相対位置を考察して、最高の類似性値を与える位置を保存する。

ステップ１０６からステップ１０７に進んで、未処理の遅発画像の数を決定する。ステップ１０７では、装置２０９は、遅発相の間に取得された全ての画像が十分に処理されたか否かを判定する。処理されていない場合には、まだ処理されていない画像の中から次の画像を処理する。すなわち、処理中の遅発画像を変更して、ステップ１０７からステップ１０５に戻る。この処理は実際には、取得された各々の遅発画像について再構成画像が得られるような従来と同じ遅発画像の繰り返し処理である。遅発画像は例えば取得順に処理される。この場合には取得された最初の遅発画像の処理は遅発取得相の終了前に開始してよい。

全ての遅発画像が処理されたら、ステップ１０８で、画像化されている器官の領域ＲｄｙｎからＳｄｙｎ＋Ｓｄｅｌ枚の画像の系列を生成する。この系列は、動態画像を取得順に並べ、次いで再構成画像が対応する遅発画像の取得順に並べることにより生成される。一旦、系列を生成したら、装置２０９のマン・マシン・インタフェイス及び／又は処理アルゴリズムを介して系列を視覚化し、処理して、読影することができる。

装置２０９はステップ１０３〜ステップ１０７を具現化することができる。

変形形態では、操作者によってステップ１０３〜ステップ１０７の手順が実行される。この操作者が、断層の間での類似性を視覚的に評価することにより類似性の計算を行なう。

もう一つの変形形態では、ステップ１０３からステップ１０９へ進んで、参照曲面を画定する。この参照曲面は参照画像空間内で画定され、可能性としてはこの画像の幾つかの断層内で画定される。この面は、各々座標を有する点によって表わされる。この面は好ましくは、検査対象である器官に含まれる。

ステップ１０９からステップ１１０に進んで、類似性を算出する。ここまでに、ステップ１０９では、装置２０９は遅発画像を選択しており、この遅発画像は次いで処理中の遅発画像であると見做される。ここまでの工程で、装置２０９はまた、参照画像を処理中の遅発画像の開始位置に配置している。実際に、領域Ｒｄｙｎが領域Ｒｄｅｌに含まれていることは既知である。このため、遅発画像内に動態画像を配置することが可能である。好ましくは、ここまでの工程において、参照画像は処理中の画像の中心に配置される。

ステップ１１０では、装置２０９は、処理中の画像に配置されている参照画像と、処理中の画像との間の類似性値を算出する。この計算は、参照曲面を描く各点について実行される。各々の参照曲面の点について、装置２０９はまた、類似性値を改善するために点をどの方向に変位させるべきかを判定する。この方向は、参照曲面を画定する各々の点の隣接点を考察することにより判定される。かかる点を定義点とする。

このようにして、各々の定義点について、処理中の画像における全ての隣接点に対する類似性値が算出される。隣接点によって最良の類似性値を得、次いで、処理中の画像に配置される参照画像の算出された類似性値を改善するために定義点を変位させるべき方向を画定することができる。

ステップ１１０での類似性計算の終了時には、装置２０９は、処理中の画像に配置されている参照画像についての類似性値の完全な知見を得ている。装置２０９はまた、各々の定義点について前述の類似性値を改善するためにこの点を変位させるべき方向についても完全な知見を得ている。

類似性の算出は、各点の値の間の相互情報量、平均偏差、又は２枚の画像の間の類似性の評価を可能にするその他任意の方法を算出することにより行なわれる。方向は例えば、単位ベクトルとなる。ベクトルの原点が定義点となり、ベクトルは、類似性値の最大の改善を可能にする定義点の隣接点の方向に伸びる。変形形態では、この方向は非単位ノルムを有し、このノルムは前記隣接点によって生ずる改善に比例する。

ステップ１１０からステップ１１１に進んで、閾値を評価する。閾値を評価する可能な規準は少なくとも二つ存在する。第一の規準は予め決定された類似性値である。一旦、この値に達したら、処理中の画像との類似性を最大にする参照画像の位置が決定されたと考える。第二の閾値規準は、遅発画像を処理する最大の繰り返し数である。繰り返しは、ステップ１１２による変位に対応する。この繰り返し閾値に達したら、参照画像と処理中の画像との間の類似性はこれ以上改善され得ないと考える。これら二つの閾値規準を併用してもよいし、別個に用いてもよい。

閾値に達したら、ステップ１１１からステップ１１３に進んで、情報を抽出して、処理すべき次の遅発画像を決定する。

閾値に達していなければ、ステップ１１１からステップ１１２に進んで、変換すなわち並進及び回転を決定する。

ステップ１１２では、装置２０９はステップ１１０で算出された方向を用いて、類似性値を高めるために得られた設計変換の何れを現在の位置にある参照画像に適用すべきかを判定する。一旦判定されたら、得られた設計変換を参照画像に適用し、すると参照画像は処理中の画像において新たな位置に達する。

この得られた設計変換は、定義点に関連付けされた全方向の結果である。このようにして、処理中の画像内で画像を変位させるために参照画像に適用される並進及び回転が得られる。この変位は、処理中の画像とこのように変位された参照画像との間の類似性値を改善する効果を有する。このことを図４（Ｂ）に示す。同図は、定義点によって画定された参照曲面を含む参照画像を示す。各々の定義点において、ベクトルによって表わされる方向が関連付けられ、各々のベクトルはその付属定義点に対して相対的な方向を有し、また各々のベクトルはノルムを有する。ステップ１１２からステップ１１０に戻る。

ステップ１１０からステップ１１２までを閾値に達するまで繰り返すことができる。このことは、類似性値すなわち処理中の画像と上述のように配置されている参照画像との間の相似性を最大にする参照画像の位置が見つかるまで、参照画像を画像内で少しずつ変位させて処理することに帰着する。

得られる設計変換を決定する動作は、変位の決定に帰着する。この変位はまた、繰り返し終了の規準として役立てることもできる。この変位が所定の値よりも小さくなったら、繰り返しを中断する。

ステップ１１３では、装置２０９が参照画像の位置を知る。装置２０９はまた、参照画像をこの位置に配置した全体的な設計変換を知る。全体的な設計変換とは、処理中の画像についてステップ１１２において決定された全ての得られた設計変換の結合である。次いで、装置２０９は処理中の画像から、閾値に達したときの参照画像の位置に対応する点を抽出する。このようにして、再構成画像を得るために装置２０９が全体的な設計変換の回転の反転を適用する対象となる抽出された画像が得られる。かかる再構成画像は、断層数について同じ次元を有し、また画像化されている器官の同じ領域に対応しているため、参照画像に匹敵する。このことを図４（Ａ）に示す。同図は、遅発画像４０２における参照画像４０１の位置を示す。この位置は傾斜している。この位置から、全体的な設計変換と反対の回転を適用することにより、遅発画像４０２情報から再構成画像４０３が得られ、再構成画像４０３は参照画像４０１と同数の断層を含んでいる。

ステップ１１３では、装置２０９は少なくとも１枚の未処理の遅発画像が残っているか否かを判定する。残っていなければ、ステップ１１３からステップ１０８に進む。残っていれば、装置２０９は処理中の画像の取得順で次の遅発画像を取り上げる。この画像が新たな処理中の画像となり、ステップ１１０に戻る。

ステップ１０９〜ステップ１１３の変形形態は剛体型位置合わせを具現化しており、すなわち参照曲面は変形されない。実用では、参照曲面の変形を許す非剛体型位置合わせを用いることが可能である。この処理は、変位に加えて変形を受ける器官に用いられる。

装置２０９はステップ１０９〜ステップ１１３を具現化する。変形形態では、操作者が、参照画像と処理中の画像との間の類似性を最大にする位置を評価することができる。

上に記載した剛体型位置合わせの原理はまた、ステップ１０５〜ステップ１０７の変形形態に適用されてもよい。この場合には、空間（画像）を考える代わりに画像（断層）を考える。すると、この処理はもう一つの変形形態を構成する。

剛体型位置合わせを用いた変形形態では、参照曲線は処理される全ての遅発画像について同一であってもよいし、又は各々の遅発画像について再定義されてもよい。

本発明の実施形態は、画像系列を生成する目的での長時間を有する検査を実行することを可能にする。「長時間」とは、３０秒間を上回るか、又は人間の正常な保息能力よりも長い時間を指すものと理解されたい。

長時間を扱う検査は、管外溢出現象をより鮮明に視覚化し、より適切な灌流マップを確定し、さらに一般的には、長い生理学的サイクルを有する全ての事象をより鮮明に視覚化することを可能にする。

本方法の全てのステップ１０１〜ステップ１１３は装置２０９によって自動的にすなわち操作者の介入なしに行なうことができる。

従って、本発明の実施形態は、生体内器官の領域Ｒｄｙｎから、各々Ｎ枚の断層を含むＳ枚の立体画像の系列を形成する方法及び装置を提供する。この方法は、Ｓｄｙｎ枚の立体画像の動態取得ステップを含んでおり、このステップは、生体が保息している過程で時間区間Ｔｄｙｎにわたる。動態取得相の間に、生体はセンサの回転軸に関してそれ自体不動である面上で不動であってよい。

この方法は、次のステップを含んでいる。すなわち、生体内器官の領域Ｒｄｅｌからの各々Ｍ枚の断層を含むＳｄｅｌ枚の立体画像の遅発取得のステップであって、遅発取得は、区間Ｔｄｙｎに隣接する時間区間Ｔｄｅｌにわたり、領域Ｒｄｅｌは領域Ｒｄｙｎを含んでいる。そして、遅発取得の間に取得されたＭ枚の断層の各々の立体画像についてＮ枚の断層の再構成を可能にする情報要素の抽出のステップであって、これら再構成されるＮ枚の断層は動態取得相からの立体画像のＮ枚の断層に対する最大類似性標準に対応しており、これら再構成されるＮ枚の断層は領域Ｒｄｙｎの立体画像を形成する。そして、Ｓ枚の立体画像の系列の生成のステップであって、ＳはＳｄｙｎ＋Ｓｄｅｌに等しく、このステップはＳｄｙｎ枚の取得された立体画像とＳｄｅｌ枚の再構成された立体画像とを取得順に並べることにより行なわれる。

本発明の実施形態は、多数の画像を含む画像系列を生成することができる。本発明の実施形態は、検査の対象の最大保息能力又は一時的呼吸停止よりも長い時間をカバーする画像系列を生成することができる。本発明の実施形態は、器官の血流の動脈相及び静脈相の両方をカバーする画像系列を生成することができる。本発明の実施形態は、器官の管外溢出現象の視覚化を可能にすることができる。本発明の実施形態は、ガン型疾患の診断を容易にすることができる。本発明のもう一つの目的は、器官の非侵襲的検査を可能にすることにある。

この方法の実施形態では、ＭはＮよりも大きく、Ｍ枚の断層によって探査される領域は、Ｎ枚の断層によって探査される領域に関して対称である。この方法の実施形態では、遅発取得ステップの間に、生体は、センサの回転軸に平行な方向に沿った可動並進面上で不動である。この方法の実施形態では、生体は動態取得ステップの間には保息しており、遅発取得ステップの間には自由に呼吸している。この方法の実施形態では、時間区間Ｔｄｅｌに取得された立体画像からの情報の抽出は、操作者によって行なわれる。この方法の実施形態では、時間区間Ｔｄｅｌに取得された立体画像からの情報の抽出は、自動的に行なわれることもできる。

この方法の実施形態では、立体画像を再構成するために、時間Ｔｄｅｌに取得される少なくとも１枚の画像について以下のステップが具現化される。すなわち、動態取得ステップからのＳｄｙｎ枚の画像の中からの参照立体画像の選択のステップ、各々の選択された画像断層についての参照曲線の画定のステップ、Ｔｄｅｌ時間に取得された立体画像のＭ枚の断層について、選択された画像断層との比較時の類似性値を決定するように、Ｍ枚の断層に対する各々の選択された画像断層の比較のステップであって、比較は参照曲線に対応する座標点を参照して行なわれる、比較のステップ、並びに各々の選択された画像断層について、Ｔｄｅｌ時間に取得されて類似性値を最大にする立体画像断層の選択のステップであって、選択の結果はＮ枚の断層を含む立体画像となる、選択のステップである。

本発明の実施形態では、時間区間Ｔｄｅｌの間に取得された各々の立体画像について、少なくとも比較ステップ及び選択ステップが繰り返される。

この方法の実施形態では、遅発相の間に取得された少なくとも１枚の画像について以下のステップが具現化される。すなわち、動態取得ステップからのＴｄｙｎ枚の画像の中からの参照画像の選択、参照画像での参照曲面の決定のステップ、参照画像と遅発相の間に取得された画像との間の類似性値の計算のステップ、遅発相の間に取得された画像についての処理終了閾値の評価のステップ、Ｔｄｅｌ時間に取得された画像と、回転並進によって変換された参照画像との間の類似性関数を最大にする回転／並進の決定のステップ、並びに選択された回転／並進が適用された参照画像の空間に対応する情報のＴｄｅｌ時間に取得された立体画像からの抽出のステップ。

この方法の実施形態では、時間区間Ｔｄｅｌに取得された各々の立体画像について、少なくとも計算ステップ、評価ステップ及び決定ステップが繰り返される。

当業者は、本発明の範囲から逸脱せずに開示された実施形態及びその均等構成の作用及び／又は方法及び／又は結果及び／又はステップ及び／又は構造に対して様々な改変を施し又は提案することができる。

本発明の実施形態による方法のステップの図である。 本発明の実施形態による方法の具現化のための装置の模式図である。 本発明の実施形態による方法の具現化のための装置の模式図である。 異なる取得相での探査領域の図である。 剛体型位置合わせの原理を示す図である。 剛体型位置合わせの原理を示す図である。

符号の説明

２０１ 架台
２０２ アーム
２０３ 取得装置
２０４ 検査用テーブル
２０５ 放出器
２０６ センサ
２０７ プラットフォーム
２０８ 患者
２０９ 処理装置
３０１ 動態取得領域Ｒｄｙｎ
３０２ 遅発取得領域Ｒｄｅｌ
４０１ 参照画像
４０２ 遅発画像
４０３ 再構成画像

Claims (15)

1. 対象の第一の領域Ｒｄｙｎ（３０１）から、各々Ｎ枚の断層を含むＳ枚の立体画像の系列を生成する方法であって、
   Ｓｄｙｎ枚の立体画像の動態取得のステップ（１０１）であって、第一の時間区間Ｔｄｙｎにわたる動態取得のステップ（１０１）と、
   前記対象の第二の領域（３０２）Ｒｄｅｌからの各々Ｍ枚の断層を含むＳｄｅｌ枚の立体画像の遅発取得のステップ（１０２）であって、該遅発取得は、前記第一の区間Ｔｄｙｎに隣接する第二の時間区間Ｔｄｅｌにわたり、前記第一の領域Ｒｄｅｌは前記第二の領域Ｒｄｙｎを含んでいる、遅発取得のステップ（１０２）と、
   該遅発取得の間に取得されたＭ枚の断層を有する各々の立体画像についてＮ枚の断層の再構成を可能にする情報要素の抽出のステップ（１０３〜１０７、１０３〜１１３）であって、前記再構成されるＮ枚の断層は前記動態取得相からの立体画像のＮ枚の断層に対する最大類似性の規準に対応しており、前記再構成されるＮ枚の断層は前記第一の領域Ｒｄｙｎの立体画像を形成する、抽出のステップ（１０３〜１０７、１０３〜１１３）と、
   前記取得された動態立体画像（Ｓｄｙｎ枚）と前記再構成された立体画像（Ｓｄｅｌ枚）とを取得順に並べることによる前記Ｓ枚の立体画像の系列の生成のステップ（１０８）であって、Ｓは前記動態画像と遅発取得画像との和（Ｓｄｙｎ＋Ｓｄｅｌ）に等しい、生成のステップ（１０８）と、
   を備えた方法。
2. ＭはＮよりも大きく、前記Ｍ枚の断層により探査される前記領域は、前記Ｎ枚の断層により探査される前記領域に関して対称である、請求項１に記載の方法。
3. 前記遅発取得の間に、前記対象は、センサの回転軸に平行な方向に沿った可動並進面上で不動である、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記対象は前記動態取得の間には保息しており、前記遅発取得の間には自由に呼吸している、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第二の時間区間Ｔｄｅｌに取得される立体画像からの情報の前記抽出は、操作者により実行される、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第二の時間区間Ｔｄｅｌに取得される立体画像からの情報の前記抽出は、自動的に実行される、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 立体画像の再構成は、前記第二の時間Ｔｄｅｌに取得された少なくとも１枚の画像について具現化され、
   前記動態取得の前記Ｓｄｙｎ枚の画像の中から参照立体画像を選択するステップ（１０３）と、
   該選択された画像の各々の断層について参照曲線を画定するステップ（１０４）
   前記選択された画像からの前記断層に関して前記第二の時間Ｔｄｅｌに取得された前記立体画像からのＭ枚の断層の類似性値を決定するように、前記Ｍ枚の断層に対する各々の選択された画像断層の比較のステップ（１０５）であって、該比較は前記参照曲線に対応する前記座標点に対して行なわれる、比較のステップ（１０５）と、
   各々の選択された画像断層について、前記類似性値を最大にする前記第二の時間Ｔｄｅｌに取得された前記立体画像断層の選択のステップ（１０６）であって、該選択の結果はＮ枚の断層を有する立体画像である、選択するステップ（１０６）と、
   を含んでいる請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第二の時間区間Ｔｄｅｌに取得された各々の立体画像について少なくとも前記比較ステップ及び選択ステップが繰り返される（１０７）、請求項７に記載の方法。
9. 前記遅発相の間に取得された少なくとも１枚の画像について具現化され、
   前記動態取得からの前記Ｔｄｙｎ枚の画像の中からの参照画像の選択のステップ（１０３）と、
   前記参照画像での参照曲面の決定のステップ（１０９）と、
   前記参照画像と、前記遅発相の間に取得された前記画像との間の類似性値の計算のステップ（１１０）と、
   前記遅発相の間に取得された前記画像についての処理終了閾値の評価のステップ（１１１）と、
   前記時間Ｔｄｅｌに取得された画像と、当該回転並進により変換された前記参照画像との間の類似性関数を最大にする回転／並進の決定のステップ（１１２）と、
   前記選択された回転／並進が適用された前記参照画像の前記空間に対応する情報の前記時間Ｔｄｅｌに取得された前記立体画像からの抽出のステップ（１１３）と、
   を含んでいる請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記時間区間Ｔｄｅｌに取得された各々の立体画像について、少なくとも前記計算ステップ、評価ステップ及び決定ステップが繰り返される、請求項９に記載の方法。
11. 対象の第一の領域Ｒｄｙｎ（３０１）から各々Ｎ枚の断層を含むＳ枚の立体画像の系列を生成する装置であって、
    放出される放射線の発生源を提供する手段（２０５）と、
    該放出される放射線の発生源を提供する手段と、放出された放射線を受光する当該手段との間に配置されている対象を透過した後の前記放出された放射線を受光する手段（２０６）と、
    対象を透過した後の放出された放射線を処理する手段（２０９）と、
    前記対象を透過した放出された放射線に基づいて対象の画像を取得する手段（２０３）と、
    第一の時間区間ＴｄｙｎにわたるＳｄｙｎ枚の立体画像の動態取得（１０１）の手段と、
    前記対象の第二の領域（３０２）ＲｄｅｌからのＳｄｅｌ枚の立体画像の遅発取得（１０２）の手段であって、各々の立体画像はＭ枚の断層を含んでおり、当該遅発取得は前記第一の区間Ｔｄｙｎに隣接する第二の時間区間Ｔｄｅｌにわたり、前記第一の領域Ｒｄｅｌは前記第二の領域Ｒｄｙｎを含んでいる、遅発取得（１０２）の手段と、
    前記遅発取得の間に取得されたＭ枚の断層の各々の立体画像についてＮ枚の断層の再構成を可能にする情報要素の抽出（１０３〜１０７、１０３〜１１３）の手段であって、前記再構成されるＮ枚の断層は、前記動態取得相からの立体画像のＮ枚の断層に対する最大類似性の規準に対応しており、前記再構成されるＮ枚の断層は前記第一の領域Ｒｄｙｎの立体画像を形成している、抽出（１０３〜１０７、１０３〜１１３）の手段と、
    前記取得された動態立体画像（Ｓｄｙｎ枚）及び前記再構成された立体画像（Ｓｄｅｌ枚）を取得順に並べることによる前記Ｓ枚の立体画像の系列の生成（１０８）の手段であって、Ｓは前記動態画像及び遅発取得画像の和（Ｓｄｙｎ＋Ｓｄｅｌ）に等しい、生成（１０８）の手段と、
    を備えた装置。
12. 前記遅発取得の間に、前記対象は、センサの回転軸に平行な方向に沿った可動並進面上で不動である、請求項１１に記載の装置。
13. 請求項１の各ステップを実行する手段を備えたコンピュータ装置。
14. コンピュータ上で実行された場合に請求項１の各ステップを実行するコード手段を備えたコンピュータ・プログラム。
15. コンピュータ上で実行された場合に請求項１の各ステップを実行するコードを担持した担体上のコンピュータ・プログラム。

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