JP2005506140A5

JP2005506140A5 -

Info

Publication number: JP2005506140A5
Application number: JP2003536840A
Authority: JP
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2005-12-22

Claims

目的器官の内面、外面、および関与組織を取り囲む被検査領域を画定する断面画像のセットを処理する方法であって、
目的器官の前記断面画像のセットからスキャンされた全体撮像部位を表すボクセルのセットを取得することと、
目的器官に特有の値を用いて、スキャンされた全体撮像部位を表す前記ボクセルセットをしきい値処理して第１セットの分割ボクセルを生成することと、
前記第１セットの分割ボクセルの内腔分析を実行して、第２セットの分割ボクセルを取得することと、
前記第１セットの分割ボクセルおよび第２セットの分割ボクセルの交差を決定して、目的器官の内面、外面、および関与組織を取り囲む被検査領域を表わすボクセルのセットを取得することと、
を含む方法。
前記取得する工程は、
目的器官の前記断面画像のセットにおいて隣接する画像上で対応するピクセルを決定することと、
前記対応するピクセルを連結して、スキャンされた全体撮像部位を表すボクセルのセットを得ることと、
を含む請求項１に記載の方法。
前記内腔分析を実行する工程は、
空気シードボクセルを選択することと、
所定の条件のセットを満足する場合は、前記第２セットの分割ボクセル内にある前記空気シードボクセルの近辺内の空間的に連結されたボクセルを指定することと、
前記第２セットの分割ボクセル内で指定されたボクセルの数が、前記の指定工程に含まれるボクセルの数を所定のパーセンテージを超えて減少するまで、前記選択および指定工程を繰り返すことと、
を含む請求項１に記載の方法。
前記繰返し工程は、前記第２セットの分割ボクセル内で指定されたボクセルの数が所定数を超えて減少するまで、前記選択および指定工程を繰り返すことを含む請求項３に記載の方法。
前記指定工程は、前記所定条件として、
（１）空間的に連結されたボクセルの領域内の各ボクセルが前記第１セットの分割ボクセル内に存在しないかどうか、および
（２）空間的に連結されたボクセルの領域内の各ボクセルが、関連ボクセル値およびボクセル勾配を有し、各ボクセルの前記値が目的器官の壁に関連する所定の値より低い値であるかどうかを判断することを含む請求項３に記載の方法。
前記第２セットの分割ボクセル内にある表面ボクセルの領域を指定することと、
表面ボクセルの前記領域が前記第１セットの分割ボクセル内のボクセルの層の第１の所定のパーセンテージより多い層と交差するまで、前記指定工程を繰り返すことと、
表面ボクセルの前記領域が前記第１セットの分割ボクセル内のボクセルの層の第２の所定のパーセンテージより少ない層と交差するまで、前記の指定工程を繰り返すことと、
をさらに含む請求項３に記載の方法。
前記空気シードボクセル選択工程は、
（１）前記第１セットの分割ボクセル内に存在しない、（２）所定の値より小さいボクセル値を有する、（３）前記第２セットの分割ボクセル内に存在しない、および（４）前記スキャンされた全体撮像部位の境界に近接しない、ボクセルを選択することを含む請求項３に記載の方法。
被検査領域を表す前記ボクセルのセット内の各ボクセルにおける幾何学的特性値に基づいて候補病変のセットを検出することと、
前記候補病変のセット内の各病変候補の被検査部位特性値および形態特性値の少なくとも１つに基づき、前記病変候補のセットから少なくとも１つの３次元的に拡大された病変を選択することと、
前記選択工程において選択された、前記少なくとも１つの３次元的に拡大された病変を表すボクセルのセットを出力することと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
前記検出工程は、
被検査領域を表す前記ボクセルのセット内の各ボクセルに対して幾何学的特性値を計算することと、
前記計算工程において計算された幾何学的特性値を使用して、初期の病変候補のセットを生成することと、
前記初期の病変候補のセットをクラスタ化して、病変候補のセットを生成することと、
を含む請求項８に記載の方法。
前記計算工程は、
被検査領域を平滑化して、複数のスケールで被検査領域を生成することと、
被検査領域を表す前記ボクセルのセット内の各ボクセルに対して、少なくとも１つのスケールで、撮像部位形状指数を決定することと、
被検査領域を表す前記ボクセルのセット内の各ボクセルに対して、前記少なくとも１つのスケールで、撮像部位湾曲値を決定することと、
を含む請求項８に記載の方法。
初期病変候補のセットを生成する前記工程は、
第１の所定範囲内の撮像部位形状指数と第２の所定範囲内の撮像部位湾曲値とを有するシードボクセルのセットを識別することと、
前記シードボクセルのセット内のシードボクセルに近接する空間的に連結しているボクセルの拡張領域を決定することと、
前記拡張領域に対して条件付きの形態的拡大を適用して拡大された拡張領域を取得することと、
前記拡大された拡張領域を前記初期病変候補のセット内の初期病変候補として指定することと、
前記シードボクセルのセット内の各シードボクセルに対して、前記の決定、適用、および指定工程を繰り返すことと、
を含む請求項９に記載の方法。
条件付き形態拡大を適用する前記工程は、
拡大された領域が目的器官の境界に達するまで、形態拡大により前記拡張領域を拡大することと、
前記拡大工程の間に前記拡張領域の拡張率を測定することと、
最少拡張率の拡張領域を前記拡大された拡張領域として指定することと、
を含む請求項１１に記載の方法。
前記クラスタ化の工程は、
前記初期病変候補のセット内の、相互に所定距離以内にある初期病変候補を一体化して、減少した病変候補のセットを取得することと、
前記減少した病変候補のセットをグループ化して、病変クラスタのセットを取得することと、
前記病変クラスタのセットから、所定の最少撮像部位より小さい全体撮像部位を有する病変クラスタを削除して、候補病変のセットを取得することと、
を含む請求項９に記載の方法。
前記選択工程は、
前記病変候補のセット内の真陽性病変のセットを選択することと、
前記真陽性病変のセットを前記少なくとも１つの３次元的に拡大された拡大病変として出力することと、
を含む請求項８に記載の方法。
真陽性病変のセットを選択する前記工程は、
前記病変候補のセットを表わすボクセルセット内の各ボクセルに対して少なくとも１つの特性値を計算することと、
前記病変候補のセット内の各病変に対して前記少なくとも１つの特性値の統計値を計算することと、
前記の計算工程で計算された前記少なくとも１つの特性値の統計値の分析に基づいて、前記病変候補のセットを偽陽性病変のセットおよび真陽性病変のセットに区分することと、
を含む請求項１４に記載の方法。
少なくとも１つの特性値を計算する前記工程は、
病変候補のセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して勾配集中度特性値を計算することと、
病変候補のセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して、撮像部位形状指数、撮像部位湾曲値、およびボクセル値の勾配の内の少なくとも１つを計算することと、
所定の範囲内に特性値を有するボクセルのセットを識別して、病変候補の限定されたセットを生成することと、
病変候補の前記限定されたセットを表わすボクセルセットに対して、勾配集中度特性値、撮像部位形状指数、撮像部位湾曲値、およびボクセル値の勾配の内の少なくとも１つを計算することと、
を含む請求項１５に記載の方法。
少なくとも１つの特性値の統計値を計算する前記工程は、
前記拡大された病変候補のセット中の各病変候補内の全ボクセルの特性値を使用して、平均、最小、最大、分散、標準偏差、ひずみ、尖度、および最小と最大の比の内の少なくとも１つを決定することを含む請求項１５に記載の方法。
前記区分工程は、
線形識別選別器、２次識別選別器、ニューラルネットワーク、およびサポートベクトルマシンの内の少なくとも１つを使用して、前記病変候補のセットを区別することを含む請求項１５に記載の方法。
勾配集中度特性を計算する前記工程は、
病変候補の拡大されたセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して、ボクセル値の勾配ベクトルを決定することと、
病変候補の拡大されたセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して、前記勾配ベクトルの集中度を計算することと、
を含む請求項１６に記載の方法。
前記取得する工程は、
結腸の断面コンピュータトモグラフ画像のセットからスキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットを取得することを含む請求項１に記載の方法。
分割を実行する前記工程は、
結腸に特有の値を用いて、スキャンされた全体撮像部位を表す前記ボクセルセットをしきい値処理することにより第１セットの分割ボクセルを生成することと、
前記第１セットの分割ボクセルに結腸に基づく分析を実行して、第２セットの分割ボクセルを取得することと、
前記第１セットの分割ボクセルおよび第２セットの分割ボクセルの交差を決定して、結腸の内面、外面、および関与組織を取り囲む被検査領域を表わすボクセルのセットを取得することと、
を含む請求項１に記載の方法。
分割を実行する前記工程は、
スキャンされた全体撮像部位を表わす前記ボクセルセットから目的器官以外の器官を表わすボクセルを削除することを含む請求項１に記載の方法。
目的器官の内面、外面、および関与組織を取り囲む被検査領域を表わすボクセルセットから少なくとも１つの３次元的に拡大された病変を識別する方法であって、
被検査領域を平滑化して、複数のスケールで被検査領域を生成することと、
生成された被検査領域に基づいた被検査領域を表すボクセルのセット内の各ボクセルについて幾何学的特徴値を計算することと、
被検査領域を表す前記ボクセルのセット内の各ボクセルにおける計算された幾何学的特性値に基づいて候補病変のセットを検出することと、
前記候補病変のセット内の各病変候補の被検査部位特性値および形態特性値の少なくとも１つに基づき、前記病変候補のセットから前記少なくとも１つの３次元的に拡大された病変を選択することと、
前記選択工程において選択された、前記少なくとも１つの３次元的に拡大された病変を表わすボクセルのセットを出力することと、
を含む方法。
前記検出工程は、
前記計算工程において計算された前記幾何学的特性値を使用して、初期の病変候補のセットを生成することと、
前記初期の病変候補のセットをクラスタ化して、病変候補のセットを生成することと、を含む請求項２３に記載の方法。
前記計算工程は、
被検査領域を表す前記ボクセルのセット内の各ボクセルに対して、少なくとも１つのスケールで、撮像部位形状指数を決定することと、
被検査領域を表す前記ボクセルのセット内の各ボクセルに対して、前記少なくとも１つのスケールで、撮像部位湾曲値を決定することと、
を含む請求項２４に記載の方法。
初期病変候補のセットを生成する前記工程は、
第１の所定範囲内の撮像部位形状指数と第２の所定範囲内の撮像部位湾曲値とを有するシードボクセルのセットを識別することと、
前記シードボクセルのセット内のシードボクセルに近接する空間的に連結しているボクセルの拡張領域を決定することと、
前記拡張領域に対して条件付きの形態的拡大を適用して、拡大された拡張領域を取得することと、
前記拡大された拡張領域を前記初期病変候補のセット内の初期病変候補として指定することと、
前記シードボクセル内の各シードボクセルに対して、前記の決定、適用、および指定工程を繰り返すことと、
を含む請求項２４に記載の方法。
条件付き形態拡大を適用する前記工程は、
拡大された領域が目的器官の境界に達するまで、形態拡大により前記拡張領域を拡大することと、
前記拡大工程の間に拡張領域の拡張率を測定することと、
最少拡張率の拡張領域を前記拡大された拡張領域として指定することと、
を含む請求項２６に記載の方法。
前記クラスタ化の工程は、
前記初期病変候補のセット内の、相互に所定距離以内にある初期病変候補を一体化して、減少した病変候補のセットを取得することと、
前記減少した病変候補のセットをグループ化して、病変クラスタのセットを取得することと、
前記病変クラスタのセットから、所定の最少撮像部位より小さい全体撮像部位を有する病変クラスタを削除して、病変候補のセットを取得することと、
を含む請求項２４に記載の方法。
前記選択工程は、
前記病変候補のセットから真陽性病変のセットを選択することと、
前記真陽性病変のセットを前記少なくとも１つの３次元的に拡大された拡大病変として出力することと、
を含む請求項２３に記載の方法。
真陽性病変のセットを選択する前記工程は、
病変候補のセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して少なくとも１つの特性値を計算することと、
前記病変候補のセット内の各病変に対して少なくとも１つの特性値の統計値を計算することと、
前記計算工程で計算された前記少なくとも１つの特性値の統計値の分析に基づいて、前記病変候補のセットを偽陽性病変のセットおよび真陽性病変のセットに区分することと、を含む請求項２９に記載の方法。
少なくとも１つの特性値を計算する前記工程は、
病変候補のセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して勾配集中度特性値を計算することと、
病変候補のセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して、撮像部位形状指数、撮像部位湾曲値、およびボクセル値の勾配の内の少なくとも１つを計算することと、
所定の範囲内に特性値を有するボクセルのセットを識別して、病変候補の限定されたセットを生成することと、
病変候補の前記限定されたセットを表わすボクセルセットに対して、勾配集中度特性値、撮像部位形状指数、撮像部位湾曲値、およびボクセル値の勾配の内の少なくとも１つを計算することと、
を含む請求項３０に記載の方法。
少なくとも１つの特性値の統計値を計算する前記工程は、
前記拡大された病変候補のセット中の各病変候補内の全ボクセルの特性値を使用して、平均、最小、最大、分散、標準偏差、ひずみ、尖度、および最小と最大の比の内の少なくとも１つを決定することを含む請求項３０に記載の方法。
前記区分工程は、
線形識別選別器、２次識別選別器、ニューラルネットワーク、およびサポートベクトルマシンの内の少なくとも１つを使用して、前記病変候補のセットを区別することを含む請求項３０に記載の方法。
勾配集中度特性を計算する前記工程は、
病変候補の拡大されたセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して、ボクセル値の勾配ベクトルを決定することと、
病変候補の拡大されたセットを表わす前記ボクセルセット内の各ボクセルに対して、前記勾配ベクトルの集中度を計算することと、
を含む請求項３１に記載の方法。
複数のコンピュータプログラム命令を格納し、この命令をコンピュータが実行することにより、コンピュータが請求項１乃至３４のいずれか１項に記載の工程を実行するように構成された、コンピュータプログラム製品。
請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の工程を実行することにより、目的器官の内面、外面、および関与組織を取り囲む被検査領域を画定する断面画像のセットを処理するように構成されたシステム。
請求項２３乃至３４のいずれか１項に記載の工程を実行することにより、目的器官の内面、外面、および関与組織を取り囲む厚い被検査領域内の少なくとも１つの３次元的に拡大された病変を識別するように構成されたシステム。
器官の断面画像のセットから導き出される、この器官の３次元分割を表わす信号であって、
前記器官の内面を表わす第１信号部分と、
前記器官の外面を表わす第２信号部分と、
前記器官の前記内面と前記外面との間にある組織を表わす第３信号部分と、
を含む信号。
前記第１信号部分は、
前記断面画像のセット内の近接画像上の対応するピクセルを決定する工程と、
前記対応するピクセルを連結して、スキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットを取得する工程と、
前記スキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットから前記器官以外の器官を表わすボクセルを削除して、減少した撮像部位を表わすボクセルのセットを取得する工程と、
前記減少した撮像部位を表わすボクセルのセットに対して内腔分析を実行して、第１信号部分を取得する工程と、
を実行することにより得られる、請求項３８に記載の信号。
前記第２信号部分は、
前記断面画像のセット内の近接画像上の対応するピクセルを決定する工程と、
前記対応するピクセルを連結して、スキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットを取得する工程と、
前記スキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットから前記器官以外の器官を表わすボクセルを削除して、減少した撮像部位を表わすボクセルのセットを取得する工程と、
前記器官の外面に特有の値を用いて減少した撮像部位を表わす前記ボクセルのセットをしきい値処理することにより第２信号部分を生成する工程と、
を実行することにより得られる、請求項３８に記載の信号。
前記第３信号部分は、
断面画像のセット内の近接画像上の対応するピクセルを決定する工程と、
前記対応するピクセルを連結して、スキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットを取得する工程と、
前記スキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットから前記器官以外の器官を表わすボクセルを削除して、減少した撮像部位を表わすボクセルのセットを取得する工程と、
前記減少した撮像部位を表わすボクセルのセットに対して内腔分析を実行して、第３信号部分を取得する工程と、
を実行することにより得られる、請求項３８に記載の信号。
器官の３次元分割を表わす信号であって、
前記器官の断面画像のセットを取得する工程と、
前記断面画像のセット内の近接画像上の対応するピクセルを決定する工程と、
前記対応するピクセルを連結して、スキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットを取得する工程と、
前記スキャンされた全体撮像部位を表わすボクセルのセットから、前記器官の３次元分割を表わす信号を抽出する工程と、
を実行することにより生成される信号。