JP2005533578A - コンピュータ支援検出アプリケーションをデジタル画像に割り当てるシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

CADアプリケーションをデジタル画像に割り当てるためのコンピュータ支援検出(CAD)システム。このシステムは、事例入力システム(CIS)、画像データ・レポジトリ及びアルゴリズム・サーバーを含む。また、CADアプリケーションをデジタル画像に割り当てる方法も提供され、この方法は、獲得モデル(AM)を選択し、選択されたAMを使用して、CADアプリケーションを選択するステップを含む。

Description

本出願は、本発明に関する最初の出願である。
本発明はデジタル画像における特徴の自動検出に関し、具体的にはコンピュータ支援検出(CAD)アプリケーションをデジタル画像に割り当てるシステム及び方法に関する。

視覚による分析に依存する伝統的な画像診断法を補完することによって医師を助けるために、コンピュータ支援検出(CAD)が幅広く使用されている。

CADアプリケーションは、種々の画像形成モダリティ、例えばＸ線、MRI、及び超音波から得られるデジタル化画像を分析するように構成されている。種々異なるモダリティを用いて獲得された画像の分析を支援するために、通常、種々異なるアプリケーションが必要となる。さらに、画像の特性が異なるため、所与のモダリティを用いて得られた種々異なる画像を適正に分析するには、種々のアプリケーションが必要となることがある。

Ｘ線マンモグラフィは、CAD分析を行い易い診断手順の1タイプである。Ｘ線フィルムのCAD分析は、フィルムのデジタル化、及び1つ又は2つ以上のCADアプリケーションを用いたデジタル化マンモグラムの処理を伴い、これにより、異常を呈する乳房部位を示すCADレポートを生成する。最も一般的なタイプのＸ線マンモグラフィ試験は、無症状患者において行われるスクリーン試験である。典型的には、各乳房の容積全体をカバーする一組の画像を提供するには、（種々異なる視角で撮影された)いくつかのマンモグラムが必要となる。北米における標準的な技法では、各乳房に対してビューを2つずつ、すなわち4つのビューを得る。各乳房の2つのビューは、それぞれ頭-尾(CC)方向平面及び内外側斜(MLO)方向平面に沿って撮られる。しかし特別な状況、例えば以前に乳房切除を受けたことのある患者の場合、標準的な4つのビューとは異なる多数のビューの獲得が必要となる場合がある。特別な状況はまた、症状を伴う患者の試験を含む。この場合、放射線医は標準的なCC及びMLO軸とは異なる軸に沿った1つ又は2つ以上の付加的なビューを要求することがある。

画像のモダリティに加えて、画像を分析するための適切なCADアプリケーションの選択は、実施されるべき分析のタイプ；所望感度；画像又はフィルムの特性；分析される患者の解剖学的構造及び生理学的特性、によって決定される。この点に関して、患者の解剖学的構造及び生理学的特性は、以前の化学療法又は外科的治療によって変えられている場合があり、従って異なるCADアプリケーションの使用が必要となることがある。

公知のCADシステムは典型的には、単一の画像モダリティを支援し、そして全ての画像を分析するために単一のCADアプリケーションを使用する。別のシステムは幾つかの画像形成モダリティを支援し、従って2つ以上のCADアプリケーションを使用することができる。このようなシステムは通常、所与の画像を特定のCADアルゴリズムと関連付けさせるように構成されている。例えば米国特許第5,235,510号明細書(Yamada他)では、あらかじめ決められた属性の組(例えばモダリティ及びサブジェクト)が、各画像と関連するテーブルに保存される。テーブル内に保存された属性データは、適正なCADアプリケーションを識別するための検索パラメータとして使用される。このシステムは、種々の制限を被る。例えば、それぞれの画像に対応して同じ組の属性が保存される。しかし、いくつかの事例においては、いくつかの画像、又はいくつかの画像モダリティに対して、他の場合よりも多くの(又は少なくとも異なる)属性を保存することが望ましい場合がある。従って、CADアプリケーションをデジタル画像に割り当てるためのフレキシブルな技術が、なおも高く望まれる。

本発明の目的は、CADアプリケーションをデジタル画像に割り当てるためのフレキシブルな技術を提供することである。

本発明の1つの形態は、コンピュータ支援検出(CAD)アプリケーションをデジタル画像に割り当てる方法を提供する。この方法は、該デジタル画像の1つ以上の属性に基づいて、複数の獲得モデルから１つの獲得モデルを選択し；そして、該選択された獲得モデルを使用して、複数のCADアプリケーションからCADアプリケーションを選択するステップを含む。

いくつかの実施態様の場合、獲得モデルの選択が、該デジタル画像の該1つ以上の属性を得、そして該得られた属性を使用して、該獲得モデルを識別するための検索を実施するステップを含むことができる。CADアプリケーションは、該選択された獲得モデルに従って、該デジタル画像に関する情報を得、そして該得られた1つ以上の情報を使用して、該CADアプリケーションを識別するための検索を実施することにより、選択することができる。

該デジタル画像は、任意の好適な画像形成モダリティを使用して獲得することができる。画像形成モダリティの一例としては、Ｘ線画像形成、超音波画像形成、磁気共鳴画像形成(MRI)、コンピュータ・トモグラフィ(CT)及び核医療が挙げられる。画像のサブジェクトは例えば、患者の身体の一部を含んでいてもよい。

本発明の別の形態は、コンピュータ支援検出(CAD)アプリケーションをデジタル画像に割り当てるシステムを提供する。このシステムは、該デジタル画像の1つ以上の属性に基づいて、複数の獲得モデルから１つの獲得モデルを選択し、そして該選択された獲得モデルを使用して、複数のCADアプリケーションからCADアプリケーションを選択するための事例入力システムを含む。

このシステムはさらに、CAD結果を生成するために、該選択されたCADアプリケーションを検索して該デジタル画像に適用するためのアルゴリズム・サーバーを含むことができる。

本発明の更なる特徴および利点は、添付の図面との組み合わせた下記詳細な説明から明らかになる。

本発明は、CADアプリケーションをデジタル画像に割り当てる方法及びシステムを提供する。

下記説明において、本発明の特徴を、マンモグラフィにとって最適な実施態様によって説明する。ただし言うまでもなく、本発明はこのような実施態様に限定されるのでは決してない。実際、本発明は、任意の好適なモダリティによって得られた画像を利用した、広範囲のサブジェクトの画像分析及びコンピュータ検出に等しく適用することができる。

本発明の方法を実施するのに使用されるシステムの実施態様が、図1に概略的に示されている。このシステムは一般に、事例入力システム(Case Input System)(CIS)2を含む。ケース入力システム(CIS)2は、1つ又は2つ以上の画像形成モダリティ4に直接的又は間接的にリンクされている。画像形成モダリティ4は好適な画像デジタル化装置(図示せず)、例えばＸ線フィルム・デジタル化装置を含むことにより、デジタル化画像を生成することができる。画像形成モダリティの一例としては、Ｘ線画像形成、超音波、磁気共鳴画像形成(MRI)、コンピュータ・トモグラフィ(CT)、及び核医学が挙げられる。CIS2は、デジタル化画像を獲得し、そして品質管理を実施することにより、例えばデジタル画像の或る特性、例えばこれらの配向及び完全性が、CADアプリケーションによって画像を処理するのに十分であるかどうかを見極めることができる。CISは、獲得されたデジタル画像を保存するためのデータ・レポジトリ6；アルゴリズム・サーバー8；及びユーザー・インタフェイス10、例えばキーボード又はタッチスクリーンにリンクすることもできる。ユーザー・インタフェイス10は、使用者(図示せず)がフィルムの識別及び処理に関する指示を記入すること、又はシステムと相互作用することを可能にする。CISはまた、デジタル画像を適正に識別して変換するためのアプリケーション12を含む。

図示した態様の場合、CISからのデジタル化画像はレポジトリ6内に保存される。レポジトリ6はアルゴリズム・サーバー8に対してアクセス可能である。あるいは、画像はアーカイブ、例えばコンベンショナルな医療デジタル画像形成・通信(Digital Imaging and Communication in Medicine)(DICOM)アーカイブ内に保存することもできる。このアーカイブはアルゴリズム・サーバーにアクセス可能である。デジタル化画像はまた、画像レビュー・システムにアクセス可能なレポジトリに保存することもできる。

同じ患者に属し、所定の試験、例えばＸ線マンモグラフィー・スクリーニング試験の一部として獲得された画像を一緒に分類することにより、一事例を形成することができる。CADアプリケーションを割り当てるプロセスは、こうして、個別の画像の代わりに一事例に適用することができる。しかしその事例が2つ以上の画像を含む場合には、CADアプリケーションをその事例内の個別の画像に割り当てることができることは言うまでもない。

デジタル画像は好ましくは固有の識別子で識別されるので、任意のデジタル化画像を、同じ事例に属する画像を含む他のいかなるデジタル化画像からも区別することができる。さらに一事例内の画像は、所与の事例に属する全ての画像に共通の識別子で識別されることが好ましい。

一般に、デジタル画像の1つ又は2つ以上の属性に基づいて獲得モデル(AM)を選択し；そして選択されたAM内に入っている情報を用いて、最適なCADアプリケーションを選択することにより、CADアプリケーションがデジタル画像に割り当てられる。AMを選択するのに使用される画像属性は、好ましくは広範囲の画像に共通の属性、例えばモダリティである。しかし、所望の場合には、他の画像属性を使用することもできる。好ましくは、2つ以上のAMが、システムによって支援された各モダリティのために提供される。2つ以上のAMが特定のモダリティのために提供される場合、付加的な属性、例えばサブジェクトを使用することにより、適切なAMを選択することができる。

一般に、AMは、1つ又は2つ以上の関連画像から成る集合に関する当該情報を保存するためのデータ・テーブルである。このようなものとして、それぞれのAMは通常、それぞれ異なる数のフィールド、及びフィールド内容を含むことになる。例えば、図2a及び図2bはそれぞれ、Ｘ線14及び超音波マンモグラフィ16に対応する獲得モデル例を示す。図2aのAMにおいて、ヘッダ・フィールド18はあらかじめ決められた獲得モデル識別子のために用意され、事例識別子20はCISシステムによって割り当てられる。さらに、事例パラメーター・フィールド集合22が、患者の状態(例えば症状の有無)；試験のタイプ(スクリーニング/診断)；画像識別子及びビュー、及び画像を発生させるために使用されるＸ線機械電圧に関するユーザー入力データを保存するために提供される。最後に、デフォルト事例パラメータの組24(例えば画像タイプ及び解像度)を含むこともできる。これらのデフォルト・パラメーターは、画像形成モダリティ及び画像デジタル化システムの既知の特性に基づいて、予め選択することができ、従ってそれぞれの事例に関して使用者によって入力される必要がない。図2bに示すように、超音波マンモグラフィの場合は、適切なCADを選択するために、より少ない異なる事例パラメータ26が必要となることがあり、これはAMのフォーマットにおいて反映される。言うまでもなく、所望の場合には、それぞれの事例に関する当該情報を含み、こうして適切なCADアプリケーションの選択を容易にするように、それぞれのAMのフォーマットを選ぶことができる。こうしてそれぞれのAMにはより多くの又はより少ないフィールドを含むことができ、そしてこれらのフィールドは、所望の場合には図2に示すようなものと同じであるか、又は異なっていてよい。

図3は、AMを選択するためのプロセス例における主要なステップを示す。上述のように、AMは、1つ又は2つ以上の画像属性（例えばモダリティ及び/又はサブジェクト）の予め決められた組に基づいて選択される。この情報は予め知られているか、又は画像獲得時に使用者によって入力することができる。AMの選択を実施するために、種々の方法を採用することができる。図3の例の場合、ユーザー・インタフェイスを介して得られた画像属性28を使用することにより、AM参照テーブル30にアクセスして適切なAMのモデルIDを得る。モデルIDを使用して、CISアプリケーションは、選択されたAM14を例示することができ、そしてそれを画像と関連付けさせることができる。この方法でのAMの具体的な例示は、好適なユーザー・プロンプトを生成して、所要の事例パラメータの入力及びデフォルト・パラメーター値の確認を得ることができる。所望の場合には、初期事例パラメータの入力に基づいて、更なる情報のために使用者にプロンプト表示することができる。例えば、使用者が、そのAMが2つ以上の画像にあてはまると指示する場合には、事例パラメータのリストを自動的に増大させることにより、それぞれの画像に対応する好適なパラメーター・フィールドを提供することができる。こうして本発明のAMは静的に定義されるのではなく、使用者の入力に基づいて動的に拡大(又はコンタクト)することができる。選択されたAMと画像との関連付けは、モデルIDと画像IDとを保存するための一次デジタル・ラベル32を例示することにより、都合よく達成することができる。この配列の利点は、AM及び関連する画像を、モデル及び画像双方に関する情報をばらばらにしないで別個に保存できることである。

1つ又は2つ以上の異なるCADアプリケーションを使用することにより、所与の画像形成モダリティを使用して得られた画像を分析することができる。従って、選択されたAMは、2つ以上のCADアプリケーションと頻繁に関連付けさせられることになる。その結果、AMの選択により、システムによって支援されたCADアプリケーション35の中から候補CADアプリケーションの組34が特定されることになる。これらの候補は、使用者によって提供された属性を有する画像を分析するために潜在的に使用することができる。AMの選択に続いて、使用者により入力された事例パラメータを使用して、候補アプリケーションの中から適切なCADアプリケーションが選択される。

図4は、CADアプリケーションを選択するプロセス例における主要ステップを示す。図4の例において、それぞれのCADアプリケーションはCAD IDによって識別され(CAD ID 37は図1に示すように、CIS内に保存されている)、予め決められた選択基準の組と関連付けられている。選択基準は好ましくはAMの事例パラメーター・フィールドに従う。こうして、使用者によって入力された(そしてAM内に保存された)事例パラメータ値を、それぞれの候補CADアプリケーションの選択基準と比較することができる。次いで、AM内に保存された事例パラメータ値と最も密接にマッチする選択基準を有するCADアプリケーションが、画像を分析するために選択される。この場合、選択されたCADアプリケーションを識別するCAD IDが、一次デジタル・ラベル32内に挿入される。

上記例において、属性及び事例パラメータは、ユーザー・インタフェイス10を通して使用者によって入力される。あるいは、情報の自動読み出しを利用して、これらの値のいくつか又は全てを自動的に入力することができる。例えばＸ線フィルムの場合、必要な情報を含むバーコード・ラベルをフィルムに取り付け、そしてフィルムがデジタル化されるときに走査することができる。さらに別の実施態様では、元の画像、例えばＸ線フィルム、又は対応するデジタル化画像の選択された特徴を分析することができるアルゴリズムを用いて、1つ又は2つ以上の属性又は事例パラメータを自動的に決定することもできる。

CADアプリケーションIDがデジタル画像に割り当てられると、選択されたAM、CADアプリケーション及び関連する画像を識別する一次デジタル・ラベルを、CADアルゴリズム・サーバー入力キュー(queue)36内に挿入することができる。次いで、アルゴリズム・サーバー8はキューからラベルを読み、そして適切なCADアプリケーションを実行することにより、画像を処理することができる。

CADアプリケーションによる画像の処理は、典型的には、画像内の目的領域(ROI)の識別を可能にする。マンモグラムの場合、これらのROIは、異常を示す乳房部位を含む。CAD処理の実際の結果は、異常の場所及び性状を示す。CAD処理の結果は、レポジトリ38、及び二次デジタル・ラベル内に保存することができ、この二次デジタル・ラベルは、CAD結果を特定し、画像と関連付けられ、そしてCADアルゴリズム・サーバー出力キュー40内に挿入される。アルゴリズム・サーバーはキューから二次ラベルを読み、これにより、適切なCAD結果レポート・アプリケーションを実行することができる。CAD結果レポート・アプリケーションは、CADレポートを生成することになる。CADレポートは、CADレポート・レビュー・システム42で表示又は印刷することができる。

必要ならば、AMはCADレポートのための適切なフォーマットを特定する指示を含んでもよい。なぜなら、CADレポートの好ましいフォーマットは、特にビューの数、分析のために使用されるCADアルゴリズムのタイプに従い、また使用者によって要求される情報に従って変えてもよいからである。

本発明を好ましい実施態様に関して説明してきたが、本明細書に記載したような本発明の範囲から逸脱することなしに、多数の改良形及び変更形を作ることができることは当業者には明らかである。従って本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ定められる。

図1は、本発明のシステムの1つの実施態様を示すダイヤグラムである。 図2aは、Ｘ線及び超音波マンモグラフィのための獲得モデルのそれぞれのフォーマットを示す概略図である。 図2bは、Ｘ線及び超音波マンモグラフィのための獲得モデルのそれぞれのフォーマットを示す概略図である。 図3は、獲得モデル選択プロセスを示す概略図である。 図4は、CADアプリケーション選択プロセスを示す概略図である。

Claims (21)

1. コンピュータ支援検出(CAD)アプリケーションをデジタル画像に割り当てる方法であって、該方法は：
   a) 該デジタル画像の1つ又は2つ以上の属性に基づいて、複数の獲得モデルから１つの獲得モデルを選択し；そして、
   b) 該選択された獲得モデルを使用して、複数のCADアプリケーションからCADアプリケーションを選択する
   各ステップを含んで成る。
2. 獲得モデルを選択する該ステップが：
   a) 該デジタル画像の該属性を得；そして
   b) 該デジタル画像の該得られた属性と最も密接にマッチする該獲得モデルを識別するための検索を実施する
   ステップを含む、請求項1に記載の方法。
3. 該属性が、該画像獲得のモダリティ及び該画像のサブジェクトのうちの任意の1つ又は2つ以上を含む、請求項2に記載の方法。
4. 画像獲得の該モダリティが、Ｘ線画像形成、超音波画像形成、磁気共鳴画像形成(MRI)、コンピュータ・トモグラフィ(CT)のうちのいずれか1つ又は2つ以上を含む、請求項3に記載の方法。
5. 該画像の該サブジェクトが、乳房、胸、心臓、頭、肺及び骨のうちのいずれか1つ又は2つ以上を含む、請求項3に記載の方法。
6. 該CADアプリケーションを選択する該ステップが：
   a) 該選択された獲得モデルに従って、該デジタル画像に関する情報を得；
   b) 該得られた情報と最も密接にマッチする該CADアプリケーションを識別するための検索を実施する
   ことを含む、請求項1に記載の方法。
7. 該情報が事例パラメーターを含む、請求項6に記載の方法。
8. 該事例パラメーターが、Ｘ線フィルム獲得電圧、超音波周波数、画像の数及び試験のタイプのうちのいずれか1つ又は2つ以上を含む、請求項7に記載の方法。
9. 該試験のタイプが、スクリーニング試験及び診断試験のうちのいずれか1つ又は2つ以上を含む、請求項8に記載の方法。
10. 該選択された獲得モデル及び/又はCADアプリケーションを識別する情報を含有する一次デジタル・ラベルを、該デジタル画像と関連付けさせるステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
11. 該一次デジタル・ラベルをCADアルゴリズム・サーバー入力キュー内に挿入するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
12. a) 該CADアルゴリズム・サーバー入力キュー内の該デジタル・ラベルを読み；
    b) 該選択されたCADアプリケーションを得；そして
    c) 該デジタル画像を該選択されたCADアルゴリズムで処理することにより、CAD結果を生成する
    ステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
13. 該CAD結果を識別する情報を含有する二次デジタル・ラベルを、該デジタル画像と関連付けさせるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
14. 該二次デジタル・ラベルをCADアルゴリズム・サーバー出力キュー内に挿入するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
15. コンピュータ支援検出(CAD)アプリケーションをデジタル画像に割り当てるシステムであって、該デジタル画像の1つ以上の属性に基づいて、複数の獲得モデルから１つの獲得モデルを選択し、そして該選択された獲得モデルを使用して、複数のCADアプリケーションからCADアプリケーションを選択するための事例入力システムを含むことを特徴とする、コンピュータ支援検出(CAD)アプリケーションをデジタル画像に割り当てるシステム。
16. 該事例入力システムが：
    a) 該デジタル画像の該1つ以上の属性を得、そして該選択された獲得モデルに従って、該デジタル画像に関する情報を得るためのユーザー・インタフェイスと；
    b) 該デジタル画像の該1つ以上の属性を使用して、該獲得モデルを識別し、そして該デジタル画像に関する1つ以上の該得られた情報を使用して、該CADアプリケーションを識別するための検索アプリケーションと
    を含む、請求項15に記載のシステム。
17. 該選択されたCADアルゴリズムを検索して該デジタル画像に適用することにより、CAD結果を生成するためのアルゴリズム・サーバーをさらに含む、請求項15に記載のシステム。
18. 一次及び二次デジタル・ラベルを該デジタル画像と関連付けさせるためのデジタル・ラベル識別子をさらに含む、請求項17に記載のシステム。
19. 該一次デジタル・ラベルを保存するためのCADアルゴリズム・サーバー入力キューと、該二次デジタル・ラベルを保存するためのCADアルゴリズム・サーバー出力キューとをさらに含む、請求項18に記載のシステム。
20. 該デジタル画像及び該CAD結果を保存するためのレポジトリをさらに含む、請求項15に記載のシステム。
21. CAD結果を表示するためのCADレポート・ジェネレータをさらに含む、請求項20に記載のシステム。

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