JP2005525863A - 医療用データの統合された視覚化用の医療用視検システム及び画像処理 - Google Patents

Abstract

対象の表面の画像における画像データを獲得するためのデータ獲得手段及び画像データと共に臨床データを統合するための処理手段を含む医療用視検システムであって、画像データを処理するための処理手段を含み、それによって、対象の面を近似する基準面及び前記基準面上の基準点を識別するための医療用視検システムであって、基準面の基準点に一義的に対応する画像点で形成された、基準面からの、一個又は数個の距離が変換された単数又は複数の面を含む、距離マップと呼ばれる、マップを構築し、マップの画像点の場所で、臨床データを見積もり、基準点の場所で臨床データ及び画像データを結合させて、画像データにおける臨床データを統合するための医療用視検システムであって、前記医療用視検システムは、対象の画像及び／又は処理された画像を視覚化するための画像視覚化手段をさらに含む。

Description

本発明は、解剖学的単位に関係する医療用画像データの統合された視覚化用の医療用視検システム及び画像処理方法に関する。本発明は、さらに、このような医療用視検システムを有する医療用検査装置に、及び、その方法のステップを実行するための命令を有するコンピュータプログラム製品に関する。本発明は、医療用の撮像の分野において、より特別には、Ｘ線の医療用の撮像の分野において、その用途を見出す。

医療用の撮像の主要な目標は、臨床家に有用である形態で、医療用画像を与えることである。初期に、この目標は、関心のある解剖学的特徴の正確な表示を臨床家に提供することによって満たされた。医療行為者に関心のある解剖学的特徴を表示する三次元（３Ｄ）医療用画像データを生成させるための現今利用可能な多くの技術がある。その医療用画像データを処理すると共に表示する様々な方法もまた開発されてきた。いよいよ、視覚化装置は、インタラクティブであり、臨床家が、与えられる図形を制御することを可能にする。３Ｄ医療用画像データを描写すると共に視覚化するために現在使用されるほとんど全ての技術は、画像の従来の直角座標（ｘ，ｙ，ｚ）を使用してデータを薄切りにする又は投射することに依存する。画像を、体積を通り抜ける任意の斜平面でさらに“再度薄切りにする”こともある。他のアプローチは、ｘ軸が、体積の他の次元を変化させない一方で、画像の平面の断面に見られる任意の曲線式の経路によって交換される“曲線状の多平面の修正（curved multi-planar reforming）”を使用する。他のシステムは、ユーザーが、３Ｄ医療用画像に要求されるような器官の境界に密接に適合する能動的な面のモデルを抽出することを可能にする。処理及び視覚化の技術が、より洗練されたものになってきたので、関心のある解剖学的特徴それ自体だけでなく、加えて、他の関連した臨床データを表示することが、望ましくなってきた。この関連した臨床データは、
関心のある面と関連した追加の臨床データ（例えば、頭骨の表面の画像だけでなく、様々な点における骨の厚さの画像もまた提供することは、有用で有り得るであろう）又は
関心のある面と関連する、器官、血管などに関係する追加の解剖学的な画像データ（例えば、心臓の表示において、加えて、冠状動脈を表示することは、有用であり得るであろう）であり得るであろう。

関連した臨床データの数値の形態で表示と一緒に解剖学的特徴を視覚化することができるであろう。しかしながら、臨床データが、関心のある解剖学的特徴で作られる可視の表示に統合されるとすれば、医療行為者は、表示された情報をより容易に解釈することができる。関連した解剖学的な画像データの場合には、明らかに、関心のある解剖学的特徴の表示と統合された様式で、これらの追加のデータを、表示することが望ましい。

非特許文献１は、解剖学的な面の視覚化を定量的なデータと統合するためのアプローチを提案する。Ｚｕｉｄｅｒｖｅｌｄ等の提案によれば、関心のある解剖学的な面にわたる多数の点で、与えられた臨床の最大の、最小の、又は中間の値は、その点における解剖学的な面に対する法線に沿ったある一定の距離にわたって測定される。各々の面の点に対して、関心のある臨床データ、中間、最小、最大は、その点における面に対する法線に沿って均等に間隔を空けられると共にその面からある一定の距離内にある試料、例えばボクセルを考慮することによって評価される。計算は、面の法線に沿ってあると言われる、関心のある面の外側における試料、及び／又は、逆の面の法線に沿ってあると言われる、関心のある面の内側における試料を考慮に入れることができる。測定された臨床データは、コード化され、表示された画像における基本的構成としての関心のある解剖学的な面の表示に、この場合には色の使用によって、統合される。

残念ながら、上で引用した刊行物に提案された技術を適用して、湾曲した解剖学的な面の表示に臨床データを統合するとき、その方法は、誤解させるもの、不明瞭なもの、又は解釈することが困難でものである、統合された表示を生成しがちである。それは、特に、関心のある解剖学的な面が、概略球形の形状を有すると共に、関心のある臨床データが、面に対する異なる逆の法線に沿って、球面と前記法線の交点で表示されるために、測定される場合である。面のそれぞれの第一の交点における表示のために、第一の法線上で測定された第一の臨床データの値は、第二の法線上で測定された第二の臨床データの値に、前記第二の臨床データの値が、前記第一の法線に対して前記第二の法線上における特定の場所で測定されるとき、影響されることもあることが、見出されてきた。

ところで、正反対なことが、文脈から明白でなければ、本文献においては、表現“解剖学的な特徴”及び“解剖学的な面”は、広く読み取られて、人間であろうと動物であろうと、血管であろうと、器官であろうと、血管又は器官の一部であろうと、他の何物であろうと、身体における任意の特徴又は面を示し、身体に移植された又は取り付けられた人工の要素を含むことが意図される。表現“臨床パラメータのデータ”及び“臨床データ”は、両方とも、関心のある臨床の一つ以上のパラメータの値、例えば、血流の速さ、表面の厚さ、温度、局所的な血液の潅流などを表示するデータを示す。表現“解剖学的な画像データ”及び“画像データ”は、両方とも、解剖学的な特徴の全体又は一部を表示する画像データを示す。表現“面の法線”は、逆の面の法線を含む。
Ｚｕｉｄｅｒｖｅｌｄ等によるＳｐｒｉｎｇｅｒ、Ｋａｒｅｌの１９９５年６月２１日〜２４日のベルリンにおけるＣＡＲ’９５の"Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｅｒａｐｙ"のｐ１９５−２００に"Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ Ｓｕｒｆａｃｅｓ"と題された発表

本発明は、様々な望まれない人為的結果を回避する一方で、関連した臨床データと統合された様式で、関心のある解剖学的な面を視覚化するための手段を有する医療用視検システムを提供する目的を有する。特に、本発明は、医療用画像データを処理して、関心のある湾曲した関心のある面及びその面と関連した臨床データの改善された統合された視覚化を可能とし、Ｚｕｉｄｅｒｖｅｌｄ等によるアプローチに固有の問題を回避する手段を提供する目的を有する。

このような医療用視検システムの技術的な特徴は、請求項１に記載される。

医療用視検システムを、特別にプログラムされた汎用のコンピュータとして実施することができる。医療用視検システムは、ワークステーションであり得る。本発明は、画像処理方法をさらに提供し、その方法は、医療用視検システムの処理手段によって行われるステップを有する。この方法は、望まれない人為的結果無しに、関連した臨床データと統合された様式で、関心のある解剖学的な面を視覚化するために医療用画像データを処理するステップを含む。また、本発明は、汎用のコンピュータでの使用の際に、コンピュータに上述の方法のステップを行わせるための、一組みの命令を有するコンピュータプログラム製品をさらに提供する。また、本発明は、医療用撮像装置、上述の方法を実践して撮像装置によって得られた医療用画像データを処理するデータシステムを組み込む医療用検査装置、及びその方法によって生成した画像データを視覚化するための手段をさらに提供する。視覚化手段は、典型的には、データ処理装置に接続されたモニターからなる。都合良くは、本発明のワークステーション及び医療用撮像システムは、インタラクティブであり、ユーザーが、評価される医療用データ及び／又は評価されたデータが視覚化される様式に影響を及ぼすことを可能にする。

本発明及び追加の特徴は、それらの特徴を、本発明を都合よく実施するために自由選択で使用してもよいが、概略図を参照して以下に記載される。

本発明は、関連した臨床データと統合された様式における関心のある解剖学的な面の視覚化のための医療用視検システムに関する。本発明を、他の医学的な特徴と又は臨床データと一緒に、器官の湾曲した面の統合された視覚化に適用された実施形態を参照して、以下に詳細に記載することにする。以下の詳細な説明において、関心のある解剖学的な特徴が、心臓であり、それが、視覚化される主要な解剖学的な面である心膜（心筋）の面の全体又は一部である、本発明の好適な実施形態を記載することにする。しかしながら、本発明を、次の湾曲した面、右心室の内部表面、血管の外面、結腸の内面などのような、他の湾曲した解剖学的な面に適用することができる。視覚化される解剖学的な面が、心膜である場合において、冠状動脈と一緒に、又は臨床パラメータのデータ、例えばそれらの動脈に関係する血流の速さと一緒に、この面の統合された視覚化を生成させることは、望ましいものであり得る。心筋の外面を、粗い様式においてさえ、既知の技術を使用して抽出することができ、そして、発生したそれの表示及び冠状動脈に関係する臨床データを、粗い表示に投射することができる。統合された表示は、容易な様式で解釈することができる形態で、医療行為者に有用なデータを提供する。

医療用撮像技術は、よく開発されるが、現在の技術は、“臨床データと一緒の湾曲した面の視覚化”に適用するときには、不適切である。その問題は、関連した臨床データと統合された様式で処理される湾曲した解剖学的な面を表す図１の考察からよく理解され得る。関心のあるこの解剖学的な面ＲＳは、円形の断面を与える、概略球形の形状を示す。Ｚｕｉｄｅｒｖｅｌｄ等のアプローチに教示されるように、関心のある臨床データが、その面における二つの点Ａ及びＢで表示されるために、逆の面の法線Ｎ_Ａ及びＮ_Ｂに沿って測定されることを仮定する。Ｚｕｉｄｅｒｖｅｌｄ等のアプローチを使用するとすれば、両方の点Ａ、Ｂの計算は、面の法線が交差する、円の中心における点Ｏでの値によって影響され得る。このように、与えられた点において、問題の臨床データによって取得された値は、二つの異なる場所における最終的な表示に影響を及ぼし、その表示を不明瞭にする。問題は、それが、測定されている臨床データの最大又は最小である場合に、及び前記最大又は最小の値が点Ｏで生じる場合に、特に深刻である。さらに、関心のある臨床データが、円の半径を超える距離まで逆の面の法線Ｎ_Ａ及びＮ_Ｂに沿って内向きに評価されるとすれば、データ点Ｐにおける値は、点Ｂにおける面の表示に寄与し得るし、データ点Ｑにおける値は、点Ａにおける面の表示に寄与し得る。このような場合に、点Ｐ、Ｑの相対的な順序を、それらが、関心のある面に写像されるときには、逆にしておく。このように、Ｚｕｉｄｅｒｖｅｌｄ等のアプローチを使用するとき、臨床データと一緒の面の結果として生じる統合された視覚化は、誤解させるものであることになる。

本発明の医療用視検システム及び画像処理方法は、Ｚｕｉｄｅｒｖｅｌｄ等のアプローチによって生成した人為的結果を回避することを許容する。ここで、本発明の好適な実施形態を、図２から４までを参照して記載することにする。

図２は、医療用検査装置に組み込まれた、本発明による医療用視検システムの実施形態の基本的な構成要素を示す。図２に概略的に示すように、医療用検査装置は、典型的には、患者が横たわる台１０又は撮像装置に対して患者を局所的に配置するための別の要素を含む。医療用撮像装置は、ＣＴスキャナー２０であってもよい。ＣＴスキャナー２０によって生成した画像データは、汎用のコンピュータのような、データ処理手段３０へ供給される。データ処理手段３０は、典型的には、モニター４０のような視覚化デバイス、及びユーザーによってそのユーザーがそのシステムと情報交換するように稼動するキーボード、ポインティングデバイスなどのような入力デバイス５０と関連させられる。要素１０−５０は、本発明による医療用検査装置を構成する。要素３０−５０は、本発明による医療用視検システムを構成する。データ処理デバイス３０は、本発明の好適な実施形態による医療用画像データを解析する方法を実施するためにプログラムされる。

図４Ａは、湾曲した解剖学的な面及び関連した臨床データの改善された統合された視覚化を可能とするために、医療用画像データを処理する好適な方法におけるステップを示すフロー図である。

その方法に対する画像データの入力は、この例では、主体の心臓に関して得られた３Ｄコンピュータ断層撮影法の画像データが、その方法に対する画像データの入力である。医療用画像データは、点（ボクセル）に関係する多数のデータからなり、各々の点は、患者の身体内におけるそれぞれの位置に対応する。好適な方法は、
画像データを表示するためのＳ０（ステップＳ０において、入力画像データは、例えば雑音を除去するための、従来の前処理を受けてもよい）、
区分された対象の面を算出するためのＳ１（ステップＳ１において、心筋の外部表面は、図３Ａから３Ｃまでにおいて区分された湾曲した面ＲＳによって図説されるような区分処理を介して画像データ内から識別される）
のステップをさらに含む。

区分処理において、３Ｄの面は、定義され、その面は、心筋の外部表面をモデル化する。この３Ｄの区分された面は、医療用画像データにおける点を互いに結び付けることによって定義された面であってもよく、それらの点は、同じ強度の値、典型的には同じ灰色レベルを有し、よって等価面と呼ばれる。これは、異なる灰色レベルを有する背景に対して、又は別の器官に対して、対象を区分することを許容する。あるいは、この区分された面を、区分の判断基準に応ずる点を互いに結び付けることによって、得てもよい。別の技術においては、３Ｄの面を、心筋に最高の適合を提供する能動的なモデル又は考慮中の他の解剖学的な対象として得てもよい。またさらに、この３Ｄの面を、典型的には、図２に示すポインティングデバイス又は他のユーザーの入力デバイス５０の操作によって、ユーザーが定義することができる。等価面によって面をモデル化するための技術は、例えば、Ａｃａｄｅｍｉｃ ＰｒｅｓｓのＩｓａａｃ Ｎ．Ｂａｎｋｍａｎによって編集された“Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｎｇ”のＪａｄｗｉｇａ Ｒｏｇｏｗｓｋａによる第５章の“Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ａｎｄ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ”に記載されている。また、解剖学的な対象の能動的なモデルを生成させるための技術は、例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ，３２，１１１−１４２，１９９９におけるＨｅｒｖｅ Ｄｅｌｉｎｇｅｔｔｅによる“Ｇｅｎｅｒａｌ Ｏｂｊｅｃｔ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｉｍｐｌｅｘ ｍｅｓｈｅｓ”と題された発表における記載によって、周知である。

基準面を算出するためのＳ２。ステップＳ２において、区分された対象の面を、３Ｄの単純化された面をもたらすように、処理し、その単純化された面は、区分された対象の面を近似する。好ましくは、区分された３Ｄの面を、既知の技術を使用して平滑化して、角又は高度に湾曲した面を取り除く。平滑化された区分された面は、“基準面”と呼ばれ、以下ではＲＳによって示される。

前記単純化された面を、打ち切りの操作に提出してもよいが、必須ではない。ある実施形態において、この操作は、“基準多面体”と呼ばれる多面体によってしっかりと近似された３Ｄの面を得ることを許容するが、ここで３Ｄの単純化された面は、“断片”又は“小面”と呼ばれる、小さい要素に分解されるが、それらの要素は、必ずしも平面ではない。他の実施形態において、基準面ＲＳは、心臓に対して球面又は楕円面、結腸に対して柱面などのような器官の形状の単なる近似でさえあり得る。

基準多面体を基準面として使用し、平面の小面を示すとすれば、それらの小面に対する法線を算出する。基準多面体を基準面として使用し、断片を示すとすれば、それらの断片に対する法線は、平均の法線によって近似される。基準面ＲＳが、断片も小面もいずれも示さないとすれば、多くの又は全てのボクセルに対する法線が見積もられる。この見積もりは、各々の考慮されたボクセルで接平面を算出することによって、そして、この接平面に対する法線を算出することによって、行われる。３Ｄの区分された面を近似する、基準多面体における各々の小面又は各々の断片を、それの質量中心の（ｘ，ｙ，ｚ）のデカルト座標によって、小面又は断片に対する外向きの法線ベクトルの成分（ｕ，ｖ，ｗ）によって、及び一組みの隣接した、隣り合う質量中心によって、特徴付けることができる。また、他の実施形態において、単純化された基準面ＲＳの各々のボクセルは、それの（ｘ，ｙ，ｚ）のデカルト座標によって、その点における外向きの近似された法線ベクトルの成分（ｕ，ｖ，ｗ）によって、及び、前記単純化された基準面ＲＳにおける一組みの隣接した点によって、特徴付けられる。基準の選ばれた面の質量中心、節、又は考慮されたボクセルは、以下では、“基準点”と呼ばれる。

三次元の面の区分の技術、及びその面を打ち切るための技術は、周知であり、よって、ここでは詳細に記載しないことにする。区分に関するさらなる情報を、編集長Ｎ．Ｂａｎｋｍａｎ、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓの“Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ”のＪａｄｗｉｇａ Ｒｏｇｏｗｓｋａによる第５章の“Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ａｎｄ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ”に見出すことができる。

距離変換マップを構築するためのＳ３。ステップＳ３において、ＤＴによって示される“距離変換面”と呼ばれる面を算出する。これらの面は、基準面ＲＳの距離の変換である。基準面の基準点は、それらの標識のみならず、拡張の操作によって外向きに又は縮小の操作によって内向きに、いずれかに伝達され、一個又は数個の距離変換面ＤＴをもたらし、各々は、基準面ＲＳから与えられた距離内にある。図３Ａによって図説するように、外向きの距離変換面ＤＴ１１及びＤＴ１２、並びに、内向きの距離変換面ＤＴ２１及びＤＴ２２は、基準面ＲＳに対応する。各々の距離変換面ＤＴにおける唯一の画像点は、基準面ＲＳの各々の基準点（Ａ、Ｂなど）に対応する。さらに、各々の距離変換面ＤＴにおける各々の点には、基準面におけるそれの対応する基準点の標識が割り当てられる。図３Ｂによって図説するように、距離変換面ＤＴ１１、ＤＴ１２、ＤＴ１３における画像点Ａ’、Ａ’’、Ａ’’’は、基準面ＲＳの基準点Ａに対応する。これらの画像点Ａ’、Ａ’’、Ａ’’’は、基準点Ａにおける基準面ＲＳに対する法線Ｎ_Ａ上に、及び距離変換面ＤＴ１１、ＤＴ１２、ＤＴ１３に、位置付けられるので、これらの画像点Ａ’、Ａ’’、Ａ’’’が、前記基準面ＲＳからの与えられた所定の距離に位置付けられること、及びこれらの画像点Ａ’、Ａ’’、Ａ’’’が、それぞれ、前記距離変換面ＤＴ１１、ＤＴ１２、ＤＴ１３などにおける前記基準点Ａの唯一の対応するものであることが、結果として生じる。

同様に、基準点Ｂにおける法線Ｎ_Ｂは、同じ性質を備えた、距離変換面ＤＴ１１、ＤＴ１２における画像点Ｂ’、Ｂ’’を示す。

本発明において、臨床データは、基準点Ａ又はＢなどと関連して表示されるものである。これらの臨床データは、上述した及び図３Ａによって図説したように、異なる距離変換面ＤＴとの交差点における基準面ＲＳに対する法線Ｎ_Ａ又はＮ_Ｂなどに沿って位置付けられた画像点Ａ’又はＢ’、Ａ’’又はＢ’’などの場所で、評価される。よって、本発明は、画像点が、面の法線に沿って位置付けられるだけでなく、異なる距離変換面において、前記距離変換面の構築によって予め決定される基準面ＲＳからの異なる与えられた距離で、位置付けられるので、Ｚｕｉｄｅｒｖｅｌｄ等のアプローチから外れている。

本発明の好適な実施形態によれば、画像点は、距離変換面との交差点における基準点毎に対応する面の法線に沿って決定される。よって、距離変換面の画像点は、一義的に、基準面の基準点に対応する。関心のある面に最も近い画像点は、最初に識別され、次に異なる距離変換面における、より遠い及びさらにより遠い画像点が、基準面からできるだけ遠くまで、識別される。好ましくは、画像点は、面の法線及び逆の面の法線の両方に沿って、選択される。前記距離変換面に位置付けられた、関心のある臨床的な面をモデル化する基準面ＲＳの基準点に対応する、異なる識別された画像点は、“データ距離マップ”と呼ばれる点のマップを構成することになり、そのマップは、外向きに及び内向きに基準面を囲む画像点で形成される。

本発明の主要な利点は、前記“距離マップ”の作成に由来する。マップの性質は、以下のようなものである。マップは、各々の距離変換面において、単一の画像データ点が、基準面の一つの基準点に対応するという事実により、対応する基準点に関する画像点の“一意性”を保証する。マップは、任意の与えられた距離変換面における第一及び第二の画像データの点の相対的な位置が、基準面における対応する第一及び第二の基準点の相対的な位置と同じであるという事実により、“順序の保存”を保証する。

しかしながら、上述の撮像技術をさらに改善するために、さらなる試験を行なってマップの点をより良好に選択してもよい。基準点と関連した臨床データの評価を作るときに好ましくは考慮されることになる画像点を選択するための試験を以下に提案する。提案した試験の中には、
倍率試験（図３Ｃによって図説される倍率試験と呼ばれる第一の試験を、基準面の基準点と関連した臨床データを評価するときに考慮に入れられる画像データ点の間における（関心のある面に平行な方向における）距離が、ユーザーに定義された比率内に保たれることを保証するために、行なってもよい。例えば、Ａ、Ｂに対応する、点Ａ’、Ｂ’に関して、倍率試験は、Ａ’Ｂ’／ＡＢの値をコンピュータで算出すると共に前記値が値の所定の範囲内にあるか否かを見積もるための手段及び試験の役に立たない点を除去するための手段を有する。）、
距離試験（図３Ｂによって図説される距離試験と呼ばれる第二の試験を、臨床データを評価するときに考慮に入れられる＊各々の画像データ点が、基準面の最も近い基準点と関連することを保証するために、行なってもよい。この距離試験は、距離変換面ＤＴが、上述した点を標識する技術のような点を標識する技術なしに作成されるときにのみ、必要とされる。一般に、本発明によれば、それは、基準面からできるだけ遠くに位置決めされた距離変換面にある、基準面に対する法線の点を選択するために、要求される。しかしながら、基準面の与えられた基準点に対応する、最も遠くに見出された画像点を、それ自体の対応する基準点に対するよりも別の基準点に対して近くに位置付けてはならない。例えば、基準点Ａに対応する、ＤＴ１３における画像点Ａ’’’は、それ自体の対応する基準点Ａよりも基準点Ｂに対して近くにあるであろう。距離試験は、このような画像点Ａ’’’を、マップを構築するとき、Ｂと結合させることができないことを保証する。よって、Ａ’’’は、棄てられる。この試験は、与えられた法線上に選択される最終的な画像点を与える。）
がある。

距離マップの多くの画像点が、撮像技術を改善するために、棄却されることが必要であると考えられることは、これらの試験の適用から結果として生じる。よって、前記“距離マップ”は、均一な厚さを有しなくてもよいか、又は基準の面の各々の側で同じ厚さを有さなくてもよい。

第一の三つの性質は、距離マップの構築に対して、前記構築には拡張又は縮小によって構築された距離変換面の各々の点が単一の元来の基準点に対応するので、固有であり、それは、画像点の一意性、画像点の相対的な位置の保存、及び画像点で形成された特徴の形状の保存を保証する。距離マップの使用のおかげで、本発明は、単一のデータ点が、関心のある解剖学的な面における二つの異なる所で視覚化されたデータを生じさせることができないことを保証する。よって、本発明は、関心のある解剖学的な面及び関連した臨床データの統合された表示における不明確さを減少させる。距離マップの使用のおかげで、本発明は、関心のある解剖学的な面と関連して視覚化される、異なる臨床データの項目が、患者の身体におけるこれらのデータ点の真の相対的な位置を反映する、相対的な位置にあることを保証する。提案した倍率試験の役に立たない及び／又は距離試験の役に立たない画像データ点を棄却することによって、本発明の好適な実施形態は、臨床データを視覚化するとき、任意の特徴（例えば、増加した厚さの領域）のみかけの大きさが、過度に誇張されることがない又は過度に最小にされることがないことを保証する。本発明によれば、データ点のマップの使用は、視覚化された画像を不明瞭にする人為的結果を回避することを許容する。

“距離マップ”の画像点に結び付けられた臨床データを評価するためのＳ４。本発明いよれば、関心のある面に関係する画像データは、関連した臨床データと統合された様式において表示されるものである。このように、どの臨床データが、関心のある面を近似する、基準面ＲＳのそれぞれの基準点Ａ、ＢＢなどと関連して視覚化されるものであるかを決定することは、必要である。

表示用の臨床データは、統合された様式で前記データを表示するための支持として選ばれるために、及び上述した技術の一つを使用することによって構築されるために、前記具体的な基準面ＲＳ（基準多面体、単純化された面、又は関心のある面を表す任意の他の種類の平滑化された若しくは打ち切られた面）を提供するために描写する面の操作を行う前又は後で、異なって決定される。

図４によって図説されるステップ４において、基準面と統合された様式で視覚化される臨床データは、ステップＳ３で定義された“距離マップ”の選択された画像点の場所で評価される。この評価は、様々な異なる臨床データ、例えば、最小の強度の投射、最大の強度の投射、中間の強度の投射、又は法線に沿った強度の和に対する値を算出することができる。与えられた基準点に対する“最小の強度の投射”の値は、基準点で法線に沿って位置付けられると共にステップＳ３で定義される“距離マップ”内にある画像点の間における最低の強度の値である。“最大の強度の投射”、“中間の強度の投射”、及び“強度の和”は、説明を要しない。

“距離マップ”の画像点の場所で評価される臨床データは、外向きに及び／又は内向きに基準面を包む“関連したデータの距離マップ”をさらに形成する。

臨床データのコード化のためのＳ５。ステップＳ５において、一度臨床データを“距離マップ”の様々な画像点に対して評価しておくと、算出された値は、関心のある臨床的な面を表示する基準面ＲＳの画像データと統合された様式で視覚化されるために、例えば色のコード値に、コード化される。臨床データを、例えば関心のある面の表示に関する異なる模様、色、又はきめを生成させるコード値を使用して、多種多様な方法でコード化することができる。色のコード化を使用するとすれば、これは、様々なアプローチ、例えば赤色−緑色−青色（ＲＧＢ）アプローチ又は色相−彩度−明度（ＨＳＶ）アプローチに追随することができる。本発明は、臨床データを基準面と関連してコード化すると共に視覚化する様式に関わらず、適用可能である。

データを組み合わせるためのＳ６。次に、ステップＳ６において、関連したデータの距離マップのコード化された臨床データ及び関心のある解剖学的な面を表示する基準の面の描写された面のデータを組み合わせて、出力される。よって、与えられた法線上の画像点で評価されたコード化された臨床データを、基準面における対応する基準点の場所で画像データと組み合わせる。

視覚化のための画像データの出力
一般的に、組み合わせられた出力データは、図２の医療用視検システムのモニター４０のような表示デバイスに表示される。評価された臨床データは、時間変動するデータであり得る。例えば、心筋への造影剤の製品の潅流の速さは、臨床的な関心のあるものである。これを、造影剤の製品が心筋に入ると、時間にわたって画像データを集めること、異なる瞬間に心筋を近似する基準面の異なる基準点における法線に沿って最大／最小の強度の投射を評価すること、及び算出された値を色のコード化することによって、表示することができる。ユーザーは、造影剤の製品の潅流を示す色の変化する模様と共に心筋の表示を得ることになる。

図４Ｂを参照してさらに記載する好適な実施形態において、その方法は、上で引用したステップ２のサブステップを含む。サブステップＳ２１において、基準面ＲＳが構築される。サブステップＳ２２において、基準点が標識される。サブステップＳ２３において、基準点が、確認される。所定の距離は、関心のある解剖学的な面と関連して視覚化されるデータの分解能を制御する。関心のある臨床データ及び解剖学的な考察（距離が大き過ぎるとすれば、データは、それらが、関心のあるものより他の器官又は解剖学的な特徴に関係するのに対して、過度に考慮されるであろう。）を考慮に入れて限界値を設定してもよい。そして、基準面の各々の基準点は、順々に処理され、基準面に対する法線は、各々の基準点で算出される。

次に、ステップＳ３は、先に記載したように行われる。“距離変換面”ＤＴが構築される。マップを形成する画像点の選択の試験が行われる。上述した試験をする手順の終わりには、妥当な画像データ点の距離マップが、関心のある解剖学的な面をモデル化する基準面に対応して構築されてしまっている。

図４Ｂを参照して記載した好適な実施形態において、その方法は、上で引用したステップ４のサブステップを含む。サブステップＳ４１において、妥当な画像点の列挙が支給される。サブステップＳ４２において、臨床データが評価される。元来の医療用画像データは、妥当なデータ点の各々で標本抽出される。一般的に、元来の画像データにおけるボクセルの間で内挿を行うことは、画像点の場所が、元来の医療用画像データにおけるボクセルの場所と必ずしも一致しないので、必要である。サブステップＳ４３において、臨床データが位置決めされる。標本抽出されたデータの組みは、関心のある解剖学的な面と統合された様式で視覚化される臨床データを評価するために、基準の３Ｄの面のそれぞれの点と関連して解析することができる妥当なデータを表す。サブステップＳ４４において、“関連したデータの距離マップ”が形成される。関連したデータの距離マップは、元来の医療用画像データの再フォーマット、例えば画像データの再フォーマットされた体積を表す。

上記の説明において、臨床データ及び関心のある関連した解剖学的な面を、３Ｄの形態における統合された様式で視覚化することになることを仮定する。しかしながら、自由選択で、基準の３Ｄの面を平坦化することができ、対象の界面を、数学的に単純な形態の正則関数ｗ＝ｆ（ｕ，ｖ）（例えばＢ−スプライン）として再フォーマットされた体積にそれを表示することによって、見積もることができ、ここで、ｗは、基準の３Ｄ面までの符号付きの垂直の距離であり、（ｕ，ｖ）は、基準の３Ｄ面における座標である。この単純化された表示と連携するとき、標準的なベストフィットの手順を使用することができる。あるいは、又は加えて、平坦化された基準の３Ｄの面の表示に投射された画像の強度は、それ自体の正面で有用な情報を提供することができる２Ｄの画像を形成する。例えば、２Ｄ画像を、血管の幅若しくは血管の狭窄を解析するために、又は、血管の中心線を決定するために、既知の２Ｄ取り扱い技術を使用して処理することができる。

上述の好適な実施形態において、３Ｄの医療用画像データは、コンピュータ断層撮影装置を介して得られた。本発明が、初期データを発生させるために使用される医療用撮像技術に関わらず、適用可能であることは、理解されることである。例えば、心臓を視覚化しようと努めるとき、磁気共鳴（ＭＲ）冠状血管撮影法を使用して、非侵襲性の様式で３Ｄの医療用画像データを発生させてもよい。例えば、Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ，２１，３２３−３３０，１９８におけるＡｃｈｅｎｂａｃｈ等による“Ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｃｏｒｏｎａｒｙ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ ｂｙ Ｃｏｎｔｒａｓｔ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”を参照のこと。Ａｃｈｅｎｂａｃｈ等の論文は、医療用画像データに適用することができる自由選択のデータ処理ステップに関する有用な情報、例えば、他から孤立して、ある一定の解剖学的な特徴の表示を可能とする区分、表示された画像を生成させるために使用されるシェーディング技術の詳細などを含む。これらのステップを、本発明の方法において適用することができる。

本発明は、関心のある解剖学的な面をモデル化する方法に関わらず、基準多面体の使用、基準の単体の網目の使用を介したであろうとなかろうと、又はいくつかの他の方法で、適用可能である。好ましくは、関心のある解剖学的な面は、基準面ＲＳを提供する、平滑化のステップが後に続く区分のステップを介して画像データにおいて単に識別されるだけであり、識別された面の具体的なモデル化はない。

処理ステップが上述の具体的な実施形態で行われる命令に様々な変更をなすことができる。医療用画像データに適用された上述の処理ステップを、都合よくは、様々な他の既知の処理／視覚化の技術と組み合わせることができる。例えば、画像解析及び視覚化用の基準多面体又は網目によって面をモデル化するとき、小面の大きさを適切に、典型的には小面の大きさが大き過ぎない（大きいものは、不十分な空間分解能を与えるであろう）ように、設定することは、知られている。各々の小面が、対応するボクセルをほとんど又は全く有さない場合を回避することのみならず、同じ理由のために、本発明において小面の大きさのこの適応可能な設定を適用することは、有利であり得る。

以上の図面及びそれらの説明は、本発明を限定するというよりもむしろ図説する。添付した請求項の範囲内に属する多数の代わりがあることは、明白であると思われる。この点において以下の結びの言葉がなされる。

さらに、本発明を、表示用の画像データを発生させることに関して記載してきたが、本発明は、表示デバイスにおける表示及び印刷を含むが、それらに限定されない、画像データの実質的に任意の形態の視覚化を包含することが意図されている。請求項におけるいずれの符号も請求項を限定するものと解釈するべきではない。

関心のある湾曲した面及び前記面の二つの点における法線の図である。 医療用検査装置に組み込まれた、医療用視検システムの実施形態の基本的な構成要素を図説する図である。 基準面からの距離変換面の構築を図説する図である。 基準面からの距離変換面の構築を図説する図である。 本発明によって解決される倍率の問題を図説する。 本発明の好適な実施形態による医療用画像データ処理方法の主要なステップを示すフロー図である。 図４Ａのステップ２から５までを詳細に図説するフロー図である。

Claims (14)

1. 対象の面の画像における画像データを獲得するデータ獲得手段及び前記画像データと臨床データを統合する処理手段を含む医療用視検システムであって、
   前記画像データを処理し、それによって、前記対象の面を近似する基準面及び前記基準面における基準点を識別し、
   前記基準面の基準点に一義的に対応する画像点で形成された、前記基準面から、一個又は数個の距離変換面を含む、距離マップと呼ばれるマップを構築し、
   前記マップの前記画像点の場所で臨床データを見積もり、
   前記画像データに前記臨床データを統合するように、前記基準点の場所で前記臨床データ及び前記画像データを組み合わせる
   処理手段を含み、
   当該医療用視検システムは、前記対象の画像及び／又は前記処理された画像を視覚化する画像視覚化手段をさらに含む医療用視検システム。
2. 前記臨床データをコード化して、他のデータからそれらを視覚的に差別化する処理手段を含む請求項１に記載の医療用視検システム。
3. 前記距離変換面の前記画像点は、基準点における前記基準面に対する法線及び前記距離変換面の交差点に各々位置付けられ、それによって、前記変換は、前記基準面の前記基準点に関する前記距離変換面の対応する点の一意性、解剖学的な特徴の点の相対的な位置の保存を保証する請求項１又は２に記載の医療用視検システム。
4. 前記距離マップの前記画像点を試験する試験手段、前記画像点の間で、前記基準面に平行な方向において、距離変換面の二つの画像点の間における距離の、前記基準面の対応する点の間における距離に対する比が、所定の範囲内に保たれるかどうかを見積もる倍率試験、及び
   前記倍率試験の役に立たない前記距離変換面の点を棄てる選択手段
   を含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の医療用視検システム。
5. 前記距離マップの前記画像点を試験する試験手段、前記画像点の間で、前記基準面に直交する方向において、距離変換面に位置付けられた、前記基準面に対する法線上の画像点が、前記基準面における前記対応する基準点に最も近いかどうか、又は前記基準面における別の基準点に対してよりも近いかどうかを見積もる距離試験、及び
   前記距離試験の役に立たない前記面の法線の点を棄てる選択手段
   を含む請求項１乃至４のいずれか一項に記載の医療用視検システム。
6. 前記距離マップの前記画像点の場所で臨床データをコンピュータで算出して、“関連したデータの距離マップ”を形成し、
   前記基準面に対する与えられた法線上の画像点の臨床データを、前記与えられた法線に対応する前記基準点の前記画像データと組み合わせるように、前記基準面の前記対応する基準点の前記画像データと前記関連した距離マップの前記コンピュータで算出された臨床データを組み合わせ、
   前記対応する基準点の場所で前記基準面における前記組み合わせられたデータをそれぞれ表示する
   処理手段を含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の医療用視検システム。
7. 前記画像データを区分し、それによって、元来の画像の前記対象の面を識別し、
   折り曲がった部分が全くない前記対象の面の近似された面を表示する、前記基準面を決定するために前記区分された対象の面のデータを近似し、
   前記基準面における基準点を決定し、
   前記基準点における前記基準面に対する法線を算出する
   処理手段を含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の医療用視検システム。
8. 前記基準面の拡張及び／又は縮小によって、前記基準面から距離変換面を構築して、距離マップであると共に外向きに及び／又は内向きに前記基準面を包む画像点のマップを形成する処理手段を含み、
   前記距離変換面の各々の画像点は、基準点に一義的に対応し、前記基準面に対する法線及び距離変換面の交差点に位置付けられる請求項１乃至７のいずれか一項に記載の医療用視検システム。
9. 前記区分された面から、平滑化された単純化された面として前記基準面を構築し、
   前記平滑化された単純化された面の点として前記基準点を識別する
   処理手段を含む請求項１乃至８のいずれか一項に記載の医療用視検システム。
10. 前記平滑化された単純化された面から打ち切られた面として前記基準面を構築する処理手段を含み、
    前記基準面は、複数の小面又は断片を示す請求項９に記載の医療用視検システム。
11. 前記３Ｄの基準面の平坦化された２Ｄ表示を発生させる処理手段を含む請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の医療用視検システム。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の前記医療用視検システムの前記データ処理手段に対象の対象画像の画像データを、前記画像データと臨床データを統合するために、獲得すると共に処理するステップを行わせる画像処理方法であって、
    処理は、
    前記画像データを処理し、それによって、前記対象の面を近似する基準面及び前記基準面における基準点を識別すること、
    前記基準面の基準点に一義的に対応する画像点で形成された、前記基準面から、一個又は数個の距離変換面を含む、距離マップと呼ばれるマップを構築すること、
    前記マップの前記画像点の場所で臨床データを見積もること、
    前記画像データに前記臨床データを統合するように、前記基準点の場所で前記臨床データ及び前記画像データを組み合わせること、
    前記対象の画像及び／又は前記処理された画像を視覚化すること
    を含む画像処理方法。
13. 医療用画像データを獲得するための獲得手段、前記医療用画像を表示するための撮像手段、及び請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の前記医療用視検システムを含む医療用検査装置。
14. 汎用のコンピュータで使用するとき、前記コンピュータに、請求項１２に記載の方法の前記ステップを行わせる、一組みの命令を有するコンピュータプログラム製品。

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