JP2007222626A - 医用画像データ内の特異部の自動検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者にとって、医用画像データセット内の特異部の自動検出時における時間的費用を明白に低減する。
【解決手段】身体領域の、特異部を検査すべき複数の画像データセット（１，２）が準備され、画像データセット（１，２）内の特異部を検出するために画像データセット（１，２）が画像コンピュータ上の検出アルゴリズムにより自動的に検査され、一方の画像データセット（１，２）内の画像範囲が他方の画像データセット（１，２）内の、身体領域の同じ部位を表す対応する画像範囲に割り付けられる変換を行なうために、画像データセット（１，２）がレジストレーションされ、一方の画像データセット（１，２）内で特異部が検出されると、他方の画像データセット（１，２）内の、身体領域の同じ部位に相当する画像範囲が、変換に基づいて自動的にまたは使用者の入力に基づいて、特異部の存在に関してチェックされるかまたは使用者に対して可視化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、患者の身体領域の医用画像データ内の特異部の自動検出方法および装置において、身体領域の、特異部を検査すべき複数の画像データセットが準備され、画像データセット内の特異部を検出するために画像データセットが画像コンピュータ上の検出アルゴリズムにより自動的に検査される医用画像データ内の特異部の自動検出方法および装置に関する。

医用画像化は、種々の診断上の問題提起の際に患者における診断の支援に使用される。記録された画像データにおいて、確かに診断上重要な特異部は経験豊かな使用者によって認識可能であるが、しかし未だ経験豊かでない使用者の場合、常に最適とは限らない画質のために、この種の特異部が見落とされる危険が存在する。この問題を軽減するために、いわゆるＣＡＤツール（ＣＡＤ＝Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、コンピュータ支援検出）により、記録された画像データにおいて病変を自動検出する方法が知られている。この場合には、画像データセットが先ず画像化方法により作成されて保存される。この種の方法の例はコンピュータ断層撮影、磁気共鳴断層撮影またはマモグラフィである。引続いて、画像データセットは、画像コンピュータにおいて検出アルゴリズムにより、探索される病変にとって特徴的である特定の構造を探索される。結果が使用者に対して表示される。その際に使用者は、医学的知識に基づいて、病変（真陽性）または間違って発見された構造（偽陽性）を判断する。例えば腸、肺および乳房の病変の自動検出のための適切な検出アルゴリズムは知られている。例えば肝臓病変および骨病変ならびに肺塞栓の検出のための他のアルゴリズムは、先の検出アルゴリズムから導き出されるか、または開発段階にある。適切なアルゴリズムの例は専門書に見いだすことができる。

病変の自動検出のための幾つかの用途において、例えば大腸の病変の自動検出において、１つよりも多い画像データセットが処理される。患者の撮影は、腹ばいの姿勢または仰向けの姿勢で行なわれる。再構成された画像データセットは互いに無関係に病変を探索される。存在する病変は、いずれのデータセットにおいても発見されないか、第１のデータセットにおいてのみ発見されるか、第２のデータセットにおいてのみ発見されるか、あるいは両データセットにおいて発見される。使用者は、例えば第１のデータセットから始め、引続いて第２のデータセットにおいて病変を発見したならば、使用者は第１のデータセットに戻って、この病変がそれより前に第１のデータセットにおいて同様に発見されたかどうか検査する。両データセットにおいて病変が検出された場合、使用者は本当に同一の病変であるかどうかチェックしなければならない。いずれの場合にもこれは作業費用を高める。

コンピュータ断層撮影装置による肝臓検査実施時には静脈内造影剤が投与される。コンピュータ断層撮影により異なる走査が異なる時点、すなわち造影剤投与前、肝臓動脈における造影剤増強段階、肝臓静脈における造影剤増強段階、そしていわゆる後静脈段階で行なわれる。この場合に、種々の段階における種々のやり方での血管への造影剤の供給に基づいて特定の病変が強調されることが利用される。従来、病変の自動検出方法は、これらの４つほどの画像データセットが使用されなければならず、しかも前述のチェックが行なわれなければならい。しかしながら、これは同様に使用者にとって望ましくない高い費用を生じる。

多くの用途において、定められた期間後に逐次検査が行なわれる。この逐次検査の場合、存在する病変の大きさが変化したかどうか、または他の病変が更に加わっているかどうかがチェックされる。これは、その都度の新たな画像データセットにおける病変の自動検出後に、同様にこの画像データセットと先行する１つ又は複数の画像データセットとの費用のかかる比較を必要とする。

本発明の課題は、この従来技術から出発して、使用者にとって結果の比較を容易にする医用画像データセット内の特異部の自動検出方法および装置を提供することにある。

医用画像データセット内の特異部の自動検出方法に関する課題は、患者の身体領域の医用画像データ内の特異部の自動検出方法において、身体領域の、特異部を検査すべき複数の画像データセットが準備され、画像データセット内の特異部を検出するために画像データセットが画像コンピュータ上の検出アルゴリズムにより自動的に検査され、一方の画像データセット内の画像範囲が他方の画像データセット内の、身体領域の同じ部位を表す対応する画像範囲に割り付けられる変換を行なうために、画像データセットがレジストレーションされ、一方の画像データセット内で特異部が検出されると、他方の画像データセット内の、身体領域の同じ部位に相当する画像範囲が、変換に基づいて自動的にまたは使用者の入力に基づいて、特異部の存在に関してチェックされるかまたは使用者に対して可視化されることによって解決される。

医用画像データセット内の特異部の自動検出装置に関する課題は、患者の身体領域の医用画像データ内の特異部の自動検出装置において、身体領域の複数の画像データセットを記憶するためのメモリユニットと、画像データセットのレジストレーションのために、一方の画像データセット内の画像範囲が他方の画像データセット内の、身体領域の同じ部位を表す対応する画像範囲に割り付けられる変換を行なうレジストレーションモジュールと、画像データセット内の特異部を検出するために、画像データセットを検出アルゴリズムにより自動的に検査する少なくとも１つの検査モジュールと、一方の画像データセット内で特異部が検出されると、他方の画像データセット内の、身体領域の同じ部位に相当する画像範囲を、変換に基づいて自動的にまたは使用者の入力に基づいて、特異部の存在に関してチェックするかまたは使用者に対して可視化する制御モジュールと、チェックの結果および／または可視化を表示可能である出力ユニットとを備えていることによって解決される。

本発明による方法および装置の有利な実施態様は従属請求項に記載され、あるいは以下の説明並びに実施例から引き出すことができる。

本発明による方法においては、身体領域の、特異部を検査すべき複数の画像データセットが準備され、画像データセット内の特異部を検出するために画像コンピュータ上の検出アルゴリズムにより自動的に検査される。適切な検出アルゴリズムは専門家には専門書から知られている。本発明による方法は、一方の画像データセット内の画像範囲に１つまたは複数の他方の画像データセット内の、身体領域の同じ部位を表す対応する画像範囲が割り付けられる変換を行なうために、画像データセットが互いにレジストレーションされる。ボリュームデータセットの場合、この変換によって一方の画像データセットの各ボクセルが他方の画像データセットの対応するボクセルに写像される。２つの画像データセットだけが使用される場合には１つの変換しか必要としない。２つよりも多い画像データセットが使用される場合には多数の変換が行われ、これらの変換によりこれらの任意の画像データセット間の画像範囲の割り付けが可能にされる。

このレジストレーションによって、複数の画像データセットからのＣＡＤ結果が互いに相関させられ、使用者によって個別にチェックされる必要がない。本発明による方法においては、一方の画像データセット内で特異部が検出されると、他方の画像データセット内の、身体領域の同じ部位に相当する画像範囲が、変換または使用者の入力に基づいて、特異部の存在に関してチェックされるかまたは使用者に対して可視化される。これは、一方の画像データセット内で発見された病変が、１つまたは複数の他方の画像データセット内に、特に対応する画像位置に存在するかどうかのチェックを可能にする。これは、例えば、造影剤強調の種々の段階から得られた病変情報が診断のために重要であり、それゆえ発見され共通に表示されなければならない肝臓検査の場合に、大きな役割を果たす。これらの情報により、例えば腫瘍種類に関する証明が可能である。

画像データセットのレジストレーションは、本発明による方法および装置においては、公知のレジストレーション方法を用いて行なわれる。例えば、レジストレーションは、個々の画像データセットにおいて認識可能な人工的なまたは自然のランドマークにより行なわれる。同じ装置により直接的に連続して画像化撮影を行なう場合、この種のレジストレーションを既知の撮影パラメータに基づいて行なうこともできる。もちろん、画像データセットに適用可能な他の既知のレジストレーション方法も可能である。

本発明による装置は、身体領域の複数の画像データセットを記憶するためのメモリユニットのほかに、レジストレーションモジュールと、少なくとも１つの検査モジュールと、制御モジュールと、表示ユニットとを含む。レジストレーションモジュールは、画像データセットのレジストレーションを行なうように構成され、一方の画像データセット内の画像範囲に、その都度の他方の画像データセット内の、身体領域の同じ部位を表す対応する画像範囲が割り付けられる変換を行なう。これらの画像範囲は個別のピクセルまたはボクセル、またはこれらのピクセルまたはボクセルのグループである。検査モジュールは少なくとも１つの検出アルゴリズムを含み、画像データセット内の特異部を検出するために、検出アルゴリズムにより画像データセットが自動的に探索される。制御ユニットは、一方の画像データセット内で特異部が検出されると、１つまたは複数の他方の画像データセット内の、身体領域の同じ部位に相当する画像範囲を、変換に基づいて自動的にまたは使用者の入力に基づいて、特異部の存在に関してチェックするか、１つまたは複数の他方の画像データセットの対応する画像範囲を使用者に対して出力ユニット上で可視化する。

本発明による方法および装置によれば、使用者にとってもはや、検出アルゴリズムによる病変の自動検出後に、既に探索された画像データセットを、その病変がその画像データセットで認識されたかどうかについて更にチェックすることは必要でない。本発明による方法および装置の場合、むしろこれは自動的に画像コンピュータによって行なわれる。本発明による方法および装置の場合、使用者には比較結果が伝達されるか、または画面に１つ又は複数の画像データセットの相応の画像範囲が表示される。それにより医用画像データ内の特異部の検出が使用者にとって明らかに容易にされ、関連する時間が著しく短縮される。

他の顕著な利点は逐次検査を実施する際に得られる。この種の検査の際、以前の検査から既に存在する結果およびレジストレーションから得られた変換に基づいて、１つまたは複数の新たな画像データセット内の、既知の病変を認識可能である画像範囲に、即座にナビゲートすることができる。使用者は、この画像範囲自体を探さなければならないことなしに、自動的にこの画像範囲を表示させることができる。このようにして病変の大きさ変化が迅速かつ確実に決定される。病変が新たに発見された場合、該当する病変が以前に行なわれた検査の画像データセット内に既に存在し、例えば見落とされただけであるかどうかが、同様に自動的にチェック可能である。この場合にも、この方法は画像データセットの該当範囲の直接的な可視化を容易にする。

本発明による方法において準備される検査すべき画像データセットは、原理的には種々の画像化方法、とりわけ断層画像化方法に由来するとよい。本発明による方法ならびに装置の有利な実施態様において、これらの画像データセットはコンピュータ断層撮影装置によりボリュームデータセットとして記録される。この場合に、異なる画像データセットのための取得は、例えば造影剤注入前および／または造影剤注入後の異なる時点で行なわれるとよい。これは、医療用途に依存し、特に検出すべき特異部の種類に依存する。これらの特異部は、例えば病変部、塞栓部、狭窄部、肺実質疾患部、骨粗しょう症部、動脈瘤部、腸ポリープまたは解剖学的欠陥組織である。

以下において、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明による方法および装置をもう一度簡潔に説明する。
図１は本発明による方法における方法経過の例を概略的に示し、
図２は本発明による装置の概略図を示す。

以下において、本発明による方法を、造影剤注入後の異なる時点で患者の身体領域から記録された２つのＣＴ画像データセットの例で説明する。コンピュータ断層撮影装置１０による生データ記録後に、これらの生データから、２つの画像データセット１，２が再構成され、本発明による装置として構成された画像コンピュータ１１のメモリユニット１２内に記憶される（図２参照）。引続いて、両画像データセット１，２が記録された既知の撮影ジオメトリに基づいて、画像コンピュータ１１のレジストレーションモジュール１３において、両画像データセット１，２がレジストレーションされる。

このレジストレーションによって変換マトリックスが得られ、この変換マトリックスによって一方の画像データセットの各ボクセルに、患者の記録された身体領域内の同じ部位を表す他方の画像データセットのボクセルを割り付けることができる。したがって、一方の画像データセットの、病変に属するとして識別された各ボクセルから、他方の画像データセットの対応するボクセルを、変換マトリックスに基づいて自動的に発見することができる。

本発明による方法においては、図１に示されているように、レジストレーション後に、先ず第１の画像データセット１が、検査モジュール１４の検出アルゴリズムによって自動的に病変を調べられる。場合によっては検出された病変が、使用者のために直接的に画像コンピュータ１１のモニタ１６に表示されるか、または先ず病変の位置に関する情報と共に記憶される。引続いて第２の画像データセット２の自動検査が同じように行なわれる。第２の画像データセット２内で病変が発見された場合、制御モジュール１５が、変換マトリックスを用いて、画像データセット１内の同じ部位で既に病変がレジストレーションされたかどうかをチェックし、結果をモニタ１６を介して使用者に伝達する。変換マトリックスに基づいて、第１の画像データセット１の既知の対応する画像範囲が使用者に同時に監視のためにモニタ１６で表示される。

本発明による方法における方法経過の例を概略的に示すフローチャート 本発明による装置の概略図

符号の説明

１ 画像データセット
２ 画像データセット
１０ コンピュータ断層撮影装置
１１ 画像コンピュータ
１２ メモリユニット
１３ レジストレーションモジュール
１４ 検査モジュール
１５ 制御モジュール
１６ モニタ

Claims (7)

1. 患者の身体領域の医用画像データ内の特異部の自動検出方法において、
   身体領域の、特異部を検査すべき複数の画像データセット（１，２）が準備され、
   画像データセット（１，２）内の特異部を検出するために画像データセット（１，２）が画像コンピュータ上の検出アルゴリズムにより自動的に検査され、
   一方の画像データセット（１，２）内の画像範囲が他方の画像データセット（１，２）内の、身体領域の同じ部位を表す対応する画像範囲に割り付けられる変換を行なうために、画像データセット（１，２）がレジストレーションされ、
   一方の画像データセット（１，２）内で特異部が検出されると、他方の画像データセット（１，２）内の、身体領域の同じ部位に相当する画像範囲が、変換に基づいて自動的にまたは使用者の入力に基づいて、特異部の存在に関してチェックされるかまたは使用者に対して可視化される
   ことを特徴とする医用画像データ内の特異部の自動検出方法。
2. 身体領域の画像データセット（１，２）として、造影剤注入前および／または造影剤注入後の異なる時点で記録されたコンピュータ断層撮影画像が準備されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 身体領域の画像データセット（１，２）として、時間的に離れた患者検査により作成されたコンピュータ断層撮影画像が準備されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 身体領域の画像データセット（１，２）として、患者の異なる位置または姿勢で記録されたコンピュータ断層撮影画像が準備されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. 画像データセット（１，２）は、特異部として、病変部、塞栓部、狭窄部、肺実質疾患部、骨粗しょう症部、動脈瘤部および解剖学的欠陥組織のうちの１つを自動的に検査されることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
6. 患者の身体領域の医用画像データ内の特異部の自動検出装置において、
   身体領域の複数の画像データセット（１，２）を記憶するためのメモリユニット（１２）と、
   画像データセット（１，２）のレジストレーションのために、一方の画像データセット（１，２）内の画像範囲が他方の画像データセット（１，２）内の、身体領域の同じ部位を表す対応する画像範囲に割り付けられる変換を行なうレジストレーションモジュール（１３）と、
   画像データセット（１，２）内の特異部を検出するために、画像データセットを検出アルゴリズムにより自動的に検査する少なくとも１つの検査モジュール（１４）と、
   一方の画像データセット（１，２）内で特異部が検出されると、他方の画像データセット（１，２）内の、身体領域の同じ部位に相当する画像範囲を、変換に基づいて自動的にまたは使用者の入力に基づいて、特異部の存在に関してチェックするかまたは使用者に対して可視化する制御モジュール（１５）と、
   チェックの結果および／または可視化を表示可能である出力ユニット（１６）と
   を備えていることを特徴とする医用画像データ内の特異部の自動検出装置。
7. 検査モジュール（１４）は、特異部として、病変部、塞栓部、狭窄部、肺実質疾患部、骨粗しょう症部、動脈瘤部および解剖学的欠陥組織のうちの１つを自動的に検出するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の装置。

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