JP2007501970A - 画像処理のための方法および装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、例えばMRI画像撮影といったような画像処理のための方法および装置を開示するものである。本発明による方法および装置を使用すれば、撮影対象をなす容積(例えば、傷害部位)内における選択されたポイントのコントラスト変化/輝度変化が、対象物の移動の影響であるかどうかを、決定することができる。本発明においては、撮影対象容積の位置合わせ品質(時系列をなす複数の画像に関しての位置合わせ品質)を高速で視覚的に評価し得るような方法および装置が提供される。また、本発明においては、この方法の効果的な使用を可能とし得るよう、対話型のディスプレイツールが提供される。

Description

本発明は、画像処理のための方法および装置に関するものであり、限定するものではないけれども、特に、核磁気共鳴の画像データの処理に関するものである。
例えば磁気共鳴(MR)による画像撮影といったようなある種の画像撮影技術を使用すれば、画像撮影プロセスの対象物を、3次元空間内において、完全に撮影することができる。そのような画像撮影技術であると、3D空間内における様々な角度や視点から対象物の3D『外観』を表現し得るような画像データを取得することができる。これは、一連の所定の複数の『投影』によって取得した画像データとは、異なるものである。投影の場合には、画像データの取得に際して使用された所定数の投影によって、『外観』が制限されてしまう。
例えば動的なMR画像といったような動的な画像撮影においては、時間シリーズをなす一連の画像データセットを取得することができる。各画像データセットは、時間的に一連をなす連続的瞬間においては(あるいは、主要期間にわたって)、3D内における対象物の画像を完全に表現することができる。動的な画像撮影は、多くの場合、静止している対象物の特性に関し、制御された変化誘引によって誘起された内部変化を記録するために使用される。この一例は、造影剤によって増強された医学的MR画像撮影である。この場合、静止している対象物(例えば、人)内へと『造影剤』が導入され、造影剤は、対象物の中の、造影剤が位置している内部部分の画像コントラスト/輝度の増大化によって、検出することができる。
対象物の撮影対象容積内において選択された固定ポイントまたは静止領域に関しての、画像特性(例えば、画像コントラスト/輝度)の時間的な変化を分析することにより、その撮影対象容積内における選択された固定ポイント/領域の特性の評価を行うことができる。しかしながら、この評価は、撮影対象物の選択された固定ポイント/領域が、固定的なもの/静止的なものと見なされてはいたものの、実際には、撮影対象をなす時間中に静的ではなかった場合には、無効なものとなる。結果は、対象物の同じポイント/地域の特性変化に基づくものではなく、撮影時間内において、対象物の同じポイント/地域ではない選択されたポイント/領域に基づくものとなる。したがって、画像変化は、対象物そのものの変化に基づくものではなく、対象物の位置の変動(すなわち、対象物の動き)に基づくものとなる。
例えば、胸部に関する動的な画像解析手法においては、対象物の撮影画像の内部に傷害部位を位置させ、造影剤を導入する。画像解析に際しては、『強度の時間変化』という曲線の形状の分析を行って、対象物画像のうちの選択されたポイント/領域の画素強度の経時変化を検証することができ、また、薬物動力学的モデリングを行うことができる。すべての技術は、時間範囲内において、撮影対象容積が、空間的に適切に位置合わせされていることを仮定している。動的な胸部走査は、時間を要する検査である。検査に要する全時間は、最大で30分となることもあり得る。そのような長い時間中においては、患者は、不快さのためにあるいは緊張のために、動いてしまうことがあり得る。そのような動きは、多くの場合、時系列内において、撮影対象容積の空間の空間的位置合わせを壊してしまい、差引後のコントラスト画像内において、偽りの傷害的外観といったような信頼性の低い結果をもたらしてしまう。また、撮影対象物の同じポイント/領域を表していない場合には、強度の時間変化として取得した曲線に基づく解析は、信頼性のないものとなってしまう。胸部の移動は、必ずしも容易に検出できるわけではない。胸部組織の弾性が大きいことのために、局所的な動きが起こった場合、胸部の一領域の局所的変形を引き起こしたり、容積の残部の小さな変形を引き起こしたり、する。したがって、時系列内においてかつ撮影対象容積内において、興味のある局所的領域内での画像データの位置合わせ品質を評価し得ることが、重要なこととなってくる。なお、本出願人の知る限りにおいては、本出願に関連性を有する先行技術文献は存在しない。
本発明の目的は、従来技術における上記様々な欠点のうちの少なくともいくつかを克服することである。
本発明は、撮影対象をなす容積(例えば、傷害部位)内における選択されたポイントのコントラスト変化/輝度変化が、対象物の移動の影響であるかどうかを、決定し得るような、方法および/または装置を提供する。本発明においては、撮影対象容積の位置合わせ品質(時系列をなす複数の画像に関しての位置合わせ品質)を高速で視覚的に評価し得るような方法および装置が提供される。また、本発明においては、この方法の効果的な使用を可能とし得るよう、対話型のディスプレイツールが提供される。
本発明の第1見地においては、本発明は、時系列をなす複数の個別の画像データセットを処理するための方法であって、各データセットが、複数の画像データ項目を備え、各画像データ項目が、対象物が内部に配置されている空間的な固定参照フレーム内における、対象物の画像画素の位置を表している場合に、
(a)参照フレーム内の複数の個別の画像画素の位置を選択し;
(b)複数の個別の画像データセットの各々の中から、複数の個別の画像画素位置のところに配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し;
(c)選択された画像データ項目に基づいて時間ドメイン画像を生成し、その際、時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画像画素を、これら画像画素だけを含んでいるライン内において時系列的に配置する;
という方法を提供することができる。
したがって、対象物が内部に配置されている参照フレームは、時系列をなすすべての画像データセットのすべての画像データ項目に関して、共通である。参照フレーム内の同じ空間座標を共有している画像画素に集めることによって、対象物が位置する参照フレーム内において、同じ空間ポイント(時系列内において連続的な時間で撮影された)を表している時間的に連続的な画素を収集する。そうする際に、必ずしも、撮影対象物の同じポイントをなす画像画素を収集することはできない。なぜなら、対象物(あるいは、その一部)が、時系列内において、参照フレーム内の位置を移動させ得るからである。しかしながら、そのような対象物の移動が生じた場合でも、多くの場合、時間ドメイン画像中の画素ラインにおいて互いに隣接する画素どうしの間において、画像画素の特性(例えば、輝度、あるいは、色)に関して、視覚的に、不連続性や不規則性が発生する。時間ドメイン画像内におけるそのような不連続性/不規則性の位置によって、対象物の移動が起こった時系列内における2つの画像容積を識別することができる。この方法は、2D(例えば、画像『スライス』)内においてのみ延在する画素位置を表す画像データ項目を備えた画像データセットに対しても、また、空間的3次元(すなわち、画像容積)のすべてに関して延在する画素位置を表す画像データ項目を備えた画像データセットに対しても、適用することができる。
好ましくは、各画像画素は、画像ボクセルとされ、その場合、各画像データ項目は、空間的に固定された3次元参照フレーム内における、対象物の画像ボクセルの位置を表すものとされ、好ましくは、各画像データセットは、参照フレームがなす3次元のすべてにわたっての画像ボクセル位置を表している画像データ項目を含んだものとされる。
参照フレーム内の複数の個別の画像画素位置を表す画像データ項目を選択することによって、共通の画像画素位置を共有する画素だけを各々が含んでいる複数の個別の行を備えた時間ドメイン画像を、得ることができる。複数のそのような個別の行は、好ましくは、共通の画像データセットを共有している隣接した行の画像画素も、また、直線状に位置合わせされているものとして、並置される。この配置は、移動の影響が存在するかどうかに関して、画像データを視覚的に評価することを補助する。それは、そのような移動影響があると、多くの場合、単に1つの位置だけではなく、参照フレーム内の複数の画像画素位置に影響が及ぶからである。したがって、局所的な画像特徴物は、時間ドメイン画像内において互いに並置されたいくつかのものによってまたは各々によって共有される集合的な不連続性や不規則性として、移動の影響を、うまく表すことができる。
時間ドメイン画像は、好ましくは、時間ドメイン画像のうちの、共通の画像データセットから選択された画像データ項目によって表される画像画素が、それら画素だけを含んでいる直線として配置されるようにして、生成される。
多くの場合、撮影対象容積内の小さな領域は、移動の影響を受ける。一方、残りの容積は、影響を受けない。そのような局所的な移動の視覚的な識別を容易なものとし得るよう、ステップ(a)において参照フレームの内部から選択された複数の個別の画像画素位置は、そのような位置において隣接される。したがって、局所的な移動が、そのような隣接した画像画素位置間の空間的離間距離と一致するかあるいはそれを超えるような空間的寸法の小さな領域に影響する場合には、移動の影響が、時間ドメイン画像(ステップ(c)において生成される)内において、近隣をなす並置された直線の同じ領域に影響する集合的な不連続性や不規則性として、現れることとなる。そのような集合的な不連続性は、対象物の移動度合いを示すだけでなく、時間ドメイン画像内において見つけるのが容易なものである。
時間ドメイン画像は、好ましくは、行および列をなすようにして配列された複数の画素からなるマトリクスを備え、その際、各行(あるいは、これに代えて、各列)は、参照フレーム内の共通の画素位置を共有する画像画素だけを含んだものとされ、なおかつ、各列(あるいは、これに代えて、各行)は、共通の画像データセットから選択された画像画素だけを含んだものとされる。
好ましくは、時間ドメイン画像は、共通の画像画素位置を共有している画像画素からなるような各個別ラインが、共通の画像データセットを共有する画素だけを含んでいる一連のラインセグメントを含んでいるようにして、生成される。したがって、そのようなラインセグメントの各々は、同じ画像画素のいくつかのコピーのみから構成される。ライン内の各セグメントは、同数の画像画素(コピー)を含むことができ、これにより、各ラインセグメントを、同じ長さとする。単一の画像画素位置における移動影響は、ラインセグメント全体の視覚的なシフトを引き起こす。これは、単一画素のシフトと比較して、識別することが、はるかに容易である。より好ましくは、時間ドメイン画像内において並置された複数のラインの各々は、連続したそのようなラインセグメントを備えるものであり、好ましくは、そのような並置された各ラインは、長さが同じである(すなわち、同数の画像画素を内部に有している)。
好ましくは、ステップ(a)における複数の画像画素位置の選択に際しては、参照フレーム内におけるターゲット画像画素位置を選択し、その後、ターゲット画像画素位置と交差する所定の第1軌跡に対して交差するすべての画像画素位置を選択する。軌跡は、任意の所定の形状のものとすることができ、参照フレームの座標の点から数学的な表現によって規定することができる、あるいは、単に参照フレームを通して延在する連続的な画像画素位置の所定経路とすることができる。
好ましくは、所定の第1軌跡は、参照フレーム内にわたって延在する直線とされる。この直線は、好ましくは、参照フレームの1次元だけに沿って延在し、参照フレーム内の画素位置の行または列内のすべての画素位置と交差する。このようにして、撮影対象容積を通過する1次元的な断面図(1次元、すなわち、1D)が、得られる。
例えば、本発明による方法においては、複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択するとともに、複数の個別の画像データセットの中から、第1軌跡を含んでいる第1共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し;そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第1空間ドメイン画像を生成することができる。この方法においては、好ましくは、さらに、第1空間ドメイン画像と、時間ドメイン画像と、を備えてなる複合画像を生成し、その際、第1空間ドメイン画像のうちの、および、時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして位置合わせする。
そのような直線状配置により、撮影対象容積の空間的断面図を得ることができるとともに、同時に、対象物の時間ドメイン画像を得ることができる。各図は、第1軌跡によって規定された共通の少なくとも1つの空間的次元を共有している。時間ドメイン画像は、さらに、時間次元内に延在している。一方、第1空間ドメイン画像は、2次元空間内に延在している。2つの画像を直線状に配置することにより、2つの画像によって共有される共通の空間次元に沿って存在している画像特徴物の直接的な目視比較を行うことができる。
好ましくは、第1軌跡は、同時に、複合画像内に視覚的に表示される。第1軌跡を表す画像は、空間ドメイン画像および時間ドメイン画像の一方または双方に対して重ね合わせて表示され、第1軌跡によって交差した参照フレーム内の画素位置を表すそれぞれの画像の画像画素と交差する。これに代えて、そのような画像画素は、強調されるか、あるいはそうでなければ、複合画像内の近隣の画像画素から識別し得るものとされる。
好ましくは、ステップ(a)における複数の画像画素位置の選択に際しては、参照フレーム内におけるターゲット画像画素位置を選択し、その後、ターゲット画像画素位置のところにおいて第1軌跡と交差する所定の第2軌跡に対して交差するすべての画像画素位置を選択する。第2軌跡は、任意の所定の形状のものとすることができ、参照フレームの座標の点から数学的な表現によって規定することができる、あるいは、単に参照フレームを通して延在する連続的な画像画素位置の所定経路とすることができる。
したがって、複合画像は、第1軌跡と交差するとともに第1軌跡と実質的に同一平面的なものとされた第2軌跡を適用することによって上述したいずれかの方法に準じて生成される第2時間ドメイン画像を備えることができる。第1空間ドメイン画像と第2時間ドメイン画像とは、第1空間ドメイン画像のうちの、および、第2時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせされている。好ましくは、第1軌跡を表す画像と同じの式とされたような、第2軌跡を表す画像を、空間ドメイン画像および第2時間ドメイン画像の各々の中に、同時に表示することができる。
所定の第1軌跡は、好ましくは、直線とされ、所定の第2軌跡は、好ましくは、所定の第1軌跡に対して実質的に垂直であるような、直線とされる。これは、第1軌跡画像と第2軌跡画像とを備えてなる軌跡画像に、十字線効果を提供する。十字線は、空間ドメイン画像内のターゲット画素位置を中心とする。
例えば、第1軌跡と第2軌跡とが互いに垂直でありかつ互いに同一平面上に位置するものである場合には、第1空間ドメイン画像と第1および第2時間ドメイン画像とを含む複合画像は、3次元を表す複合画像を提供する。その場合、各時間ドメイン画像は、第1空間ドメイン画像の2つの次元のうちのそれぞれ対応する一方の次元を共有している。各時間ドメイン画像は、時間次元内に延在する。グラフ的には、各時間ドメイン画像の時間次元は、問題の画像の空間的次元に対して垂直に延在することができる。第1空間ドメイン画像内に存在する各空間次元に対して直交するさらなる空間次元を、また、複合画像内において表すことができる。これにより、複合画像は、4次元(すなわち、3つの空間次元、および、1つの時間次元)で表すことができる。
したがって、好ましくは、ステップ(a)における複数の画像画素位置の選択に際しては、参照フレーム内においてターゲット画像画素を選択するとともに、ターゲット画像画素位置のところにおいて第1軌跡および第2軌跡と交差するような所定の第3軌跡によって交差するすべての画像画素位置を選択する。第3軌跡は、任意の所定の形状のものとすることができ、参照フレームの座標の点から数学的な表現によって規定することができる、あるいは、単に参照フレームを通して延在する連続的な画像画素位置の所定経路とすることができる。
したがって、複合画像は、第1および第2軌跡と交差する所定の第3軌跡を適用することによって上述したいずれかの方法に準じて生成される第3時間ドメイン画像を備えることができる。第3軌跡は、好ましくは、第1軌跡および第2軌跡に対して同一平面的ではない(例えば、垂直)。
本発明による方法においては、さらに、複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択するとともに、複数の個別の画像データセットの中から、第1軌跡を含みなおかつ第1平面とは平行ではなくかつ同一平面ではない第2共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し;そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第2空間ドメイン画像を生成することができる。本発明による方法においては、さらに、この第2空間ドメイン画像を備えたものとして複合画像を生成し、その際、第2空間ドメイン画像のうちの、および、時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせする。
このように、第3空間ドメインは、第1空間ドメイン画像および第1時間ドメイン画像の双方に対して1つの共通の空間次元を共有している第2空間ドメイン画像の存在によって、複合画像内に表示される。この共通の空間次元は、第1軌跡によって規定され、好ましくは、第1時間ドメイン画像と第1空間ドメイン画像と第2空間ドメイン画像との各々に関しての共通空間軸は、平行に位置合わせされ、第1時間ドメイン画像の時間軸と、第1空間ドメイン画像および第2空間ドメイン画像の、第1軌跡に対して垂直であるような複数の空間軸とは、順次的に直線状をなして平行となるように、並置される。これにより、3つの空間次元と1つの時間次元との中において、画像データを迅速に視覚的に評価することができる。
本発明による方法においては、さらに、複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択するとともに、複数の個別の画像データセットの中から、第2軌跡を含みなおかつ第1平面とは(好ましくは、第2平面に対しても)平行でもなくかつ同一平面でもない第3共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し;そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第3空間ドメイン画像を生成することができる。好ましくは、本発明による方法においては、さらに、この第3空間ドメイン画像を備えたものとして複合画像を生成し、その際、第3空間ドメイン画像のうちの、および、第2時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせする。この場合にも、最も好ましくは、上述した場合と同様に、共通の空間軸を並置するという平行化位置合わせが行われる。
第1平面と第2平面と第3平面とのすべては、好ましくは、互いに実質的に垂直なものとされる。好ましくは、第2および第3空間ドメイン画像にそれぞれ関連する第2平面および第3平面は、各々が第3軌跡を含んでいるようにして生成される。
第3時間ドメイン画像と、第3および第2空間ドメイン画像の一方とは、好ましくは、第3時間ドメイン画像のうちの、および、第2空間ドメイン画像および第3空間ドメイン画像のうちの一方のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせされる。第3時間ドメイン画像の空間軸は、第3時間ドメイン画像が第3空間ドメイン画像と位置合わせされているときには、第1時間ドメイン画像の空間軸と平行なものとされ一直線状に配置することができる(すなわち、2つの画像が並置される)。これに代えて、第3時間ドメイン画像の空間軸は、第3時間ドメイン画像が第2空間ドメイン画像と位置合わせされているときには、第2時間ドメイン画像の空間軸と平行なものとされ一直線状に配置することができる(すなわち、2つの画像が並置される)。好ましくは、第1または第2軌跡画像と同じ形態とされた第3軌跡画像を、第2または第3空間ドメイン画像と第3時間ドメイン画像との各々の中に同時に表示することができる。
好ましくは、軌跡によって交差する複合画像内に含まれる各画像内のすべての画像画素は、近隣の画像画素から識別可能とし得るよう強調される、あるいは、画像内において軌跡の位置を表す軌跡画像が重ね合わせ表示される。
1つの平面から延在する法線が、他の『非平行な』平面から延在する法線に対して平行でない場合、平面どうしは、互いに平行ではない。
本発明の第2見地においては、本発明は、時系列をなす複数の個別の画像データセットを処理するための装置であって、各データセットが、複数の画像データ項目を備え、各画像データ項目が、対象物が内部に配置されている空間的な固定参照フレーム内における、対象物の画像画素の位置を表している場合に、
(a)参照フレーム内の複数の個別の画像画素の位置を選択する第1選択手段と;
(b)複数の個別の画像データセットの各々の中から、複数の個別の画像画素位置のところに配置された画像画素を表している画像データ項目を選択する第2選択手段と;
(c)選択された画像データ項目に基づいて時間ドメイン画像を生成し、その際、時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画像画素を、これら画像画素だけを含んでいるライン内において時系列的に配置するような、画像生成手段と;
を具備するような、装置を提供することができる。
各画像画素は、好ましくは、画像ボクセルとされ、各画像データ項目は、空間的に固定された3次元参照フレーム内における、対象物の画像ボクセルの位置を表すものとされる。好ましくは、各画像データセットは、参照フレームがなす3次元のすべてにわたっての画像ボクセル位置を表している画像データ項目を含んだものとされている。
第1選択手段は、好ましくは、参照フレーム内におけるターゲット画像画素位置を選択し得るよう構成され、ターゲット画像画素位置と交差する所定の第1軌跡を規定するための軌跡手段を具備し、第1選択手段は、第1軌跡に対して交差するすべての画像画素位置を選択し得るよう構成されている。
第1軌跡は、好ましくは、参照フレーム内にわたって延在する直線とされる。直線は、好ましくは、参照フレームの1つの次元だけを通って延在するとともに、参照フレーム内において複数の画像位置がなす行または列の中のすべての画素位置と交差する。
画像生成手段は、好ましくは、時間ドメイン画像を生成し得るよう構成され、その場合、時間ドメイン画像のうちの、共通の画像データセットから選択された画像データ項目によって表される画像画素は、これら画素だけを含んだラインとして配置される。
画像生成手段は、好ましくは、行および列をなすようにして配列された複数の画素からなるマトリクスとして時間ドメイン画像を生成し得るよう構成され、その際、各行(あるいは、これに代えて、各列)は、参照フレーム内の共通の画素位置を共有する画像画素だけを含んだものとされ、なおかつ、各列(あるいは、これに代えて、各行)は、共通の画像データセットから選択された画像画素だけを含んだものとされる。
好ましくは、第2選択手段は、複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択し得るとともに、複数の個別の画像データセットの中から、第1軌跡を含んでいる第1共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し得るよう、構成され;画像生成手段は、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第1空間ドメイン画像を生成し得るよう構成される。好ましくは、画像生成手段は、さらに、第1空間ドメイン画像と、時間ドメイン画像と、を備えてなる複合画像を生成し得るよう構成され、その際、第1空間ドメイン画像のうちの、および、時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしは、直線状に配置される。
軌跡手段は、好ましくは、ターゲット画像画素位置のところにおいて第1軌跡と交差するものとして、なおかつ、第1軌跡と好ましくは実質的に同一平面的なものとして、第2軌跡を規定し得るよう構成される。第2選択手段は、好ましくは、第2軌跡と交差している画素位置のところにおけるすべての画像データ項目を選択し得るよう構成される。画像生成手段は、好ましくは、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第2時間ドメイン画像を生成し得るよう構成される。好ましくは、画像生成手段は、第2時間ドメイン画像を備えている複合画像を生成し得るよう構成され、その際、第1空間ドメイン画像のうちの、および、第2時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしは、直線状に配置される。
軌跡手段は、好ましくは、直線として第1軌跡を規定し得るよう構成され、第2軌跡は、所定の第1軌跡に対して実質的に垂直であるような、直線とされる。
軌跡手段は、好ましくは、ターゲット画像画素位置のところにおいて第1軌跡および第2軌跡と交差するものとして、なおかつ、第2平面および第3平面のいずれかの中に含まれるものとして、第3軌跡を規定し得るよう構成される。第2選択手段は、好ましくは、第3軌跡と交差している画素位置のところにおけるすべての画像データ項目を選択し得るよう構成される。画像生成手段は、好ましくは、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第3時間ドメイン画像を生成し得るよう構成される。好ましくは、画像生成手段は、第3時間ドメイン画像を備えている複合画像を生成し得るよう構成され、その際、第3時間ドメイン画像と、第2空間ドメイン画像および第3空間ドメイン画像のうちの一方とは、第3時間ドメイン画像のうちの、および、第2空間ドメイン画像および第3空間ドメイン画像のうちの一方のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしは、直線状に配置されているようにして、位置合わせされる。
第2選択手段は、好ましくは、複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択し得るとともに、複数の個別の画像データセットの中から、第1軌跡を含みなおかつ第1平面とは平行でもなくかつ同一平面的でもない第2共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し得るよう構成され;画像生成手段は、好ましくは、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第2空間ドメイン画像を生成し得るよう構成される。画像生成手段は、好ましくは、第2空間ドメイン画像を備えたものとして複合画像を生成し得るよう構成され、その際、第2空間ドメイン画像のうちの、および、時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしは、直線状に配置される。
第2選択手段は、好ましくは、複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択し得るとともに、複数の個別の画像データセットの中から、第2軌跡を含みなおかつ第1平面とは(好ましくは、第2平面に対しても)平行でもなくかつ同一平面的でもない第3共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し得るよう構成され、画像生成手段は、好ましくは、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第3空間ドメイン画像を生成し得るよう構成される。好ましくは、画像生成手段は、さらに、第3空間ドメイン画像を備えたものとして複合画像を生成し得るよう構成され、その際、第3空間ドメイン画像のうちの、および、第2時間ドメイン画像のうちの、参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしは、直線状に配置される。
画像生成手段は、好ましくは、第3時間ドメイン画像が第3空間ドメイン画像と位置合わせされているときには、第3時間ドメイン画像の空間軸が、第1時間ドメイン画像の空間軸に対して平行でありかつ一直線状とされたようにして(すなわち、2つの画像は、並置されている)、複合画像を生成することができる。これに代えて、第3時間ドメイン画像の空間軸が第2空間ドメイン画像と位置合わせされているときには、第3時間ドメイン画像の空間軸が、第2時間ドメイン画像の空間軸に対して平行でありかつ一直線状とされたようにして(すなわち、2つの画像は、並置されている)、複合画像を生成することができる。好ましくは、軌跡手段は、第1または第2軌跡画像と同じ形態とされた第3軌跡画像を形成し得るとともに、第2または第3空間ドメイン画像と第3時間ドメイン画像との各々の中に同時に表示し得るよう、構成される。
第2選択手段は、好ましくは、第1平面と第2平面と第3平面とを互いに実質的に垂直なものとして選択し得るよう、構成されている。
複数の項目のすべてが、共通の単一の直線状に沿って配置されているばあいには、それら複数の項目は、『直線状』である。
本発明は、さらに、コンピュータ手段を提供するものであり、このコンピュータ手段は、上述した様々な好ましい特徴点やそれらの変形例の中の任意のものを含む本発明の第2見地をなす方法を実施し得るようなものである。
本発明の第3見地においては、本発明は、コンピュータ手段を提供するものであり、このコンピュータ手段は、上述した様々な好ましい特徴点やそれらの変形例の中の任意のものを含む本発明の第1見地をなす方法を実施し得るようなものである。
本発明の第4見地においては、本発明は、コンピュータプログラム製品を提供するものであり、このコンピュータプログラム製品は、上述した様々な好ましい特徴点やそれらの変形例の中の任意のものを含む本発明の第1見地をなす方法を実施し得るようなコンピュータプログラムを具備している。
本発明は、さらに、コンピュータプログラムを提供するものであり、このコンピュータプログラムは、実行した際には、上述した様々な好ましい特徴点やそれらの変形例の中の任意のものを含む本発明の第1見地をなす方法を実施し得るようなコンピュータコードを具備している。
本発明は、さらに、画像を提供するものであり、この画像は、上述した様々な好ましい特徴点やそれらの変形例の中の任意のものを含む本発明の第1見地をなす方法に基づいて生成されたものである。
以下、本発明につき、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関して説明する。
図4には、参照フレームRが図示されている。参照フレームRは、互いに直交する3つの軸(x,y,z)を備えている。これら軸(x,y,z)は、空間的に固定された座標系を規定している。この座標系の内部に、対象物Oが配置されている。この対象物Oは、3D内において対象物を完全に表現する画像データの様々な項目を取得するためのものである。取得した3D画像データの様々な項目は、各々が、対象物が配置されている空間的固定参照フレームRに応じた画像対象物Oの画像ボクセルの位置を表している。複数のそのような画像データ項目を有してなるデータセットは、したがって、参照フレームR内の複数の位置を表していて、所定容積をなす空間Vにわたって広がっている。与えられたそのようなデータセットは、データセットをなすすべての画像データ項目を取得するのに十分な所定主要時間にわたって、取得される。そのような画像データセットの取得は、所定回数(例えば、M回)にわたって、繰り返すことができる。これにより、参照フレームR内における同じ固定画像ボクセル位置において同じ固定容積Vを各々が表しているような、時系列をなす一連の個別の画像データセットを規定することができる。
そのような時系列をなすすなわち一連をなすM個の動的データセット(容積)が与えられると、時系列内において所定データセットによって規定された各画像容積は、複数のフレームからなる積層体として表現され、その場合、各フレームは、画像ボクセルの2D格子から構成されている。結果的に得られる画像容積は、 N×N×N(ここで、N は、フレームの行の数であり、N は、フレームの列の数であり、N は、積層長さである)という寸法の画像ボクセルからなる格子を備えている。
本発明による方法においては、参照フレーム(R)の複数の個別の画像ボクセル位置を選択するという第1ステップを行う。このステップにおいては、容積格子Vからターゲットボクセル(以下においては、『シードボクセル』と称する)を選択し;容積Vの中から、シードボクセルを含んでいるフレーム(P)を選択し;選択されたフレームから、シードボクセルを含んでいる列(L)を選択する。選択された列は、画像ボクセル位置を選択するに際して使用した(シードボクセルを認識した後に)所定の直線状の軌跡を表している。軌跡は、直線状である必要はない。
M個の個別の画像データセットの各々から、軌跡Lによって規定された複数の選択された画像ボクセル位置のところに配置された画像ボクセルを表している画像データ項目を選択することによって、時間ドメイン画像を生成するに際して使用するための画像データ項目が得られる。このデータ選択ステップは、軌跡Lを介しての画像ボクセル位置の選択の後に行うことができる、あるいは、例えばシードボクセルの選択後に、M個のデータセットの各々の中から、選択されたフレーム(P)内に含まれている画像データ項目を選択し、その後、選択された各データフレーム内において軌跡Lと交差している画像データ項目を選択することによって、並行的に行うことができる。
ボクセル位置の選択プロセスは、本発明に基づくソフトウェアを実行し得るようなコンピュータおよび視覚的表示ユニットを使用して、実施することができる。それにより、シードボクセル(S)と、フレーム(P)と、列または他の軌跡(L)とを、M個の画像データセットのうちの1つのまたはいくつかのまたはすべてのデータセットに由来する対象物に関する1つまたは複数の画像の視覚的表示の中から、対話形式で選択することができる。
データ選択に続いて、選択された画像データ項目から、時間ドメイン画像が生成される。その場合、参照フレーム内において共通の画像ボクセル位置を共有している時間ドメイン画像からなるそれら画像ボクセルが、それらボクセルだけを含んでいるラインで内において、時系列に基づいて配置される。
これは、列の順序が、データの列を選択したM個のデータセット(容積)の取得の順序に従っているような画像内へと、選択された列(R)を組み合わせることによって、行うことができる。結果的に得られる時間ドメイン画像は、N×Mという寸法を有している。
時間ドメイン画像上のすべてのポイントは、容積Vを表している画像データセットによって表されたような参照フレームR内のポイントに対応する。シードボクセルSの座標を、(x,y,z) とすれば、時間ドメイン画像によって表された容積V内のポイントPTD(u,v)は、オリジナルデータ内の4次元ポイントに対応する。
4D(x,y,z,t)=P4D(u,y,z,v) (1)
ここで、x,y,zは、参照フレームR内における容積格子の座標であり、第4座標tは、時間座標である、すなわち、時系列内における動的容積のインデックスである。
同じ原理を使用することにより、列Lに代えてシードボクセルSを通過する行L2を選択する時間ドメイン画像を作成することができる。すなわち、画像ボクセル位置を選択する際に使用する軌跡を、列Lではなく(あるいは、列Lに加えて)、行L2とすることができる。そのような場合には、時間ドメイン画像によって表される興味ポイントは、次式によって規定されることとなる。
4D(x,y,z,t)=P4D(x,v,z,u) (2)
さらに、列Lおよび行L2に対して垂直にシードボクセルSを通過する『深さ』行L3を選択する時間ドメイン画像を作成することができる。すなわち、画像ボクセル位置を選択する際に使用する軌跡を、列Lや行L2ではなく(あるいは、これらに加えて)、行L3とすることができる。そのような場合には、時間ドメイン画像によって表される興味ポイントは、次式によって規定されることとなる。
4D(x,y,z,t)=P4D(x,y,u,v) (3)
この式は、共通のデータセットから選択された画素が、列を形成していることを仮定している。この第3軌跡L3を選択することとなる画像平面の選択は、参照フレームRのz軸およびx軸を含んでいる平面に対して平行な平面とすることができる、あるいは、参照フレームのz軸およびy軸を含んでいる平面に対して垂直な平面とすることができる。
図5は、所定の軌跡Lに基づいて生成された時間ドメイン画像内における移動の影響を概略的に図示している。時間ドメイン画像は、複数の個別の鉛直方向ライン1,2,3等(画像行)を備えている。各行は、共通の画像ボクセル位置を共有しているボクセルだけを含んでいる。複数のそのような個別の鉛直方向ラインは、それら画像ボクセルが、位置合わせされた共通の画像データセットを共有しているおり、これにより、水平方向ライン(画像列)を形成し得るようにして、並置して配置されている。この配置は、移動の影響の存在に関して、画像データを視覚的に評価することを補助する。というのは、そのような影響が、多くの場合、参照フレーム内において、ただ1つの位置だけではなく、複数の画像ボクセル位置に影響を与えるからである。したがって、局所的な画像特徴物は、移動の影響を、時間ドメイン画像内において並置された鉛直方向ライン1,2,3など(画像カラム)の各々によってあるいはいくつかによって共有された集合的な不連続性または不規則性として、うまく表示することができる。
図5における時間ドメイン画像は、共通の画像データセット(例えば、時系列をなすM個のセットのうちの、第Mセット、あるいは、第M+1セット)から選択された画像データ項目によって表される時間ドメイン画像の画像ボクセルが、それらのボクセルだけを含んでいる画像列の中に配置されるようにして、生成される。その結果、時間ドメイン画像は、行および列を形成するようにして配置された複数のボクセルからなるマトリクスを備えている。その場合、各行は、参照フレームR内において共通のボクセル位置を共有する画像ボクセルだけを含んでおり、各列は、共通の画像データセット(例えば、第Mセット)から選択された画像ボクセルだけを含んでいる。
局所的な対象物の移動を視覚的に容易に識別し得るよう、参照フレームRの内部から選択された複数の個別の画像ボクセル位置は、互いに隣接している。その結果、局所的な移動が、そのような隣接した画像ボクセル位置どうしの間の空間的離間距離と一致するかあるいはそれを超えるような小さな空間的寸法領域に影響を及ぼすものである場合には、移動の影響は、時間ドメイン画像内において、互いに隣接している画像行1,2,3等と同じ領域に対して影響を及ぼすような集合的な不連続性/不規則性として、現れることとなる。そのような集合的な不連続性は、対象物の移動の度合いを示すだけでなく、時間ドメイン画像内において見つけることがより容易である。
ボクセルの各個別の画像行1,2,3等は、共通の画像データセットを共有するボクセルだけを含んでいる連続的な行セグメント(例えば、行1におけるセグメント1Aおよびセグメント1B)を含有している。各々のそのようなラインセグメントは、同じ画像ボクセルの3つのコピーのみから構成されている(実際には、任意の数のコピーを、使用することができる)。単一の画像ボクセル位置内における移動の影響は、ラインセグメント全体の視覚的なシフトを引き起こす。これは、単一のボクセルだけがシフトする場合と比較して、格段に識別を容易なものとする。したがって、第Mデータセットに起因する画像行1のセグメント1Aは、図5においては、三角形によって示された画像特徴物として表示されている。一方、第M+1データセットに起因する画像行1のセグメント1Bは、丸印によって示された画像特徴物として表示されている。しかしながら、第Mデータセットに関連した画像行2のセグメントも、また、丸印によって示された画像特徴物として表示されている。このことは、第Mデータセットの取得時と第M+1データセットの取得時との間に、丸印によって表されている画像特徴物に関係する対象物の特徴物が、時間ドメイン画像の行1および2によって表されている画像ボクセル位置どうしの間の離間と同じ分だけ移動したことを、示している。したがって、時間ドメイン画像の行1および2(および3)の視覚的な不連続性は、移動の影響であって、対象物そのものの特性ではない。
図1(a)〜図1(i)は、MRを使用して取得したデータに関し、本発明に基づいて画像化した胸部に対しての一連の時間ドメイン画像を示している。図1は、7個の個別の胸部測定(すなわち、M=7)を行った場合に、時系列的な水平方向の時間ドメイン画像の9個の個別の例(図1(a)〜図1(i))を示している。動的なシリーズは、7個の画像容積に由来する。すなわち、2つの造影剤投与前と、5つの造影剤投与後と、に由来する。すなわち、画像データの取得は、Gd−DTPAという造影剤の投与の前(2回)と後(5回)とにわたって、行なわれた。連続的なデータセットの取得に関しての時間インターバルは、90秒であった。データセットは、3D式のT1重み付け高速スポイルドグラジエントエコーシーケンスを使用して、取得した。より良好な視覚的表示のために、時間ドメイン画像の行は、2つの同一画像ボクセルを含んでいる行セグメントを各々が有しているようにして、生成した(図5およびそれに関連する記載を参照されたい)。
例を挙げるならば、図1(a)〜図1(c)が移動を示していないこと、図1(d)〜図1(g)においては、明瞭に移動していること、および、図1(h)および図1(i)においては、局所的に移動していること(画像中における丸印)を、容易に判断することができる。
時間ドメイン画像撮影アプローチは、造影剤を使用しての対象物のコントラスト増強の4次元的可視化に際して、使用することができる。時間ドメイン画像のこの応用においては、好ましくは、『差引』画像を使用する。その場合、それぞれ『差し引きされた』画像データ項目のボクセル値が、造影剤を投与していない対象物に関する画像を第1画像としかつ造影剤を投与した後の対象物に関する画像を第2画像とした場合の、2つの異なる画像の同じボクセル位置の間におけるボクセル強度の相違(すなわち、コントラスト)を表す。この場合、差引後の画像に関し、傷害部位の内部で選択されたシードボクセルSに対して作成された時間ドメイン画像は、コントラスト増強の時間的パターンを示すこととなる。
図2は、胸部MRに関する水平方向の時間的ドメイン画像の一部を示している。画像は、ボクセル増強の異なるパターンでもって、2つの傷害部位(図2(a)および図2(b))を表示している。双方の場合において、シードボクセル(S)は、傷害部位の中心近傍に選択された。時間軸は、画像の上から下へと向いている。このことは、各画像の頂部の列が、造影剤の投与後の第1画像データセットから選択されたこと、および、第2のものへと、さらに次なるものへと、繰り返されたこと、を意味している。図2(a)により、傷害部位の中央部分が、第1画像上において増強されていないこと(図2(a)の頂部ライン、矢印によって示されている)が、理解されるであろう。しかしながら、画像の底部においては(すなわち、時系列内における後方の時間領域においては)、増強されていることが、理解されるであろう。同時に、傷害部位の周辺領域は、図2(a)の画像の頂部においては、増強されている。図2(b)は、反対の振る舞いを示している。すなわち、傷害部位をなす中央領域の最大の増強が、頂部において得られており、周辺領域の最大の増強が、中央から造影剤が既に洗い流された場合に相当する底部において、得られている(図2(b)において矢印によって示されている)。
時間ドメイン画像は、選択された同じフレーム/平面(P)内に存在する垂直な直線状軌跡が交差する画像ボクセルの時間的進展を表すものとして、生成することができる。例えば、列軌跡(L)に由来する時間ドメイン画像は、容積Vの水平方向を表すことができる。一方、行軌跡(L2)に由来する画像は、鉛直方向を表すことができる。第3の相補的な時間ドメイン画像は、フレーム/平面(P)に対して直交する方向においてシードボクセルSを貫通する第3軌跡L3によって、同様の手法を使用して、作成することができる。このような画像は、深さ方向を表すものとなる。
式1,2,3は、動的なシリーズをなす複数の画像の4Dナビゲーションの方法を示唆している。3D画像データセットの時系列的な4D可視化やナビゲーションや位置合わせ品質管理のための4次元直交ディスプレイおよび対話表示ツールが、本発明によって、提供される。ツールは、一度にM個の画像データセット容積のうちの1つを使用して、興味のあるポイントすなわちシードボクセルを選択するために、直交ディスプレイを使用する。シードボクセルSが選択された後に、上述したようにして、水平方向に関しておよび鉛直方向に関して深さ方向に関して、時間ドメイン画像が作成され表示される。時間ドメイン画像のうちの任意のものに関して興味のある新たなポイント(すなわち、シード)を選択するということは、画像内の焦点(すなわち、シード)の空間のポイントの一致した変化と一緒に、時系列をなす画像データセットのの中から、再選択されたシードボクセルを含んでいる画像平面(P)の同時表示のために使用し得る適切な画像データセットを再選択することである。
図3は、対話型の複合的な画像表示30を示している。この表示30は、第1軌跡45を含んでいる共通第1平面(P)内に配置された画像ボクセルを表している単一の画像データセット(例えば、第1Mセット)から選択された画像データ項目から生成された第1空間ドメイン画像31を備えている。対話型の表示は、複合画像を生成する。この複合画像は、第1空間ドメイン画像31と、水平方向の時間ドメイン画像33と、を備えている。これら画像は、参照フレーム内における共通画像ボクセル位置を互いに共有している第1空間ドメイン画像のボクセルと時間ドメイン画像33のボクセルとが、互いに位置合わせして配置されている。
第1軌跡は、複合画像内において、空間ドメイン画像31(項目45)および時間ドメイン画像33(項目43)の各々上へと重ね合わせて表示されるような第1軌跡として、また、参照フレーム内において第1軌跡と交差する各画像の画像ボクセルと交差する第1軌跡として、同時に、視覚的に表示される。
複合画像は、第2軌跡44に関連した鉛直方向の時間ドメイン画像35を備えている。ここで、第2軌跡44は、シードボクセルのところにおいて第1軌跡45と交差するものであるとともに、第1軌跡と実質的に同一平面上に位置するものである。第1空間ドメイン画像31および第2時間ドメイン画像35は、参照フレーム内の共通の画像ボクセル位置を互いに共有する第1空間ドメイン画像のボクセルと第2時間ドメイン画像のボクセルとが、位置合わせされるようにして、配置されている。第1軌跡画像という形態とされた第2軌跡画像(44,39)が、空間ドメイン画像31内において、および、第2時間ドメイン画像35内において、同時に表示される。
第1軌跡は、第1空間ドメイン画像31内の画像列である。また、第2軌跡は、事前に決定された第1軌跡に対して垂直な画像行である。これは、第1軌跡画像と第2軌跡画像とを備えてなる軌跡画像に対して、十字線効果を提供する。十字線は、第1空間ドメイン画像31内のシードボクセル位置を中心とする。
複合画像30は、さらに、第2空間ドメイン画像32と、第3空間ドメイン画像36と、を備えている。これら画像は、第1空間ドメイン画像のために使用されたのと同じ画像データセットから選択された画像データ項目から、個別的に生成される。第2空間ドメイン画像を生成するのに使用された画像データ項目は、第1軌跡45(画像32の項目37を参照されたい)を含んでいる共通第2平面内に位置した画像ボクセルを表している。第3空間ドメイン画像を生成するのに使用された画像データ項目は、第2軌跡(項目38,36を参照されたい)を含んでいる共通第3平面内に位置したる画像ボクセルを表している。第2平面および第3平面の各々は、第1平面Pに対して平行なものではなく、かつ、第1平面Pに対して同一平面的なものではなく、かつ、互いに平行なものではなく、かつ、互いに同一平面的なものではない。
複合画像は、第2空間ドメイン画像32と、第3空間ドメイン画像36と、を備えている。これら画像はは、参照フレーム内の共通のボクセル位置を互いに共有している第1空間ドメイン画像のボクセルと第2空間ドメイン画像のボクセルと第1時間ドメイン画像のボクセルとが、位置合わせされるようにして、配置される。同様に、参照フレーム内の共通ボクセル位置を互いに共有している第1空間ドメイン画像のボクセルと第3空間ドメイン画像のボクセルと第2時間ドメイン画像のボクセルとが、位置合わせされる。
その結果、第3空間ドメイン(すなわち、深さ)は、第2および/または第3空間ドメイン画像の存在によって、複合画像内に表示される。第2空間ドメイン画像は、第1空間ドメイン画像31および第1時間ドメイン画像33の双方に対して、1つの共通の空間的次元(すなわち、水平方向次元)を共有している。同様に、第3空間ドメイン画像は、第1空間ドメイン画像31および第2時間ドメイン画像35の双方に対して、1つの共通の空間的次元(すなわち、鉛直方向次元)を共有している。第3時間ドメイン画像34は、第3空間ドメイン画像36の水平方向軸に位置合わせされつつ、複合画像30内に提供される。
複合画像内の各画像は、軌跡によって交差する画像内のボクセルを表している軌跡画像(項目37,38,39,40,41,42,43,44,45)を含んでいる。
図3は、本発明による4次元直交表示を全体的に示している。この表示は、造影剤の投与後のかつ差引後の胸部画像のコロナルスタックを直交的に再構成した3つの平面を備えている。鉛直方向の時間ドメイン画像35は、矢状断面フレーム36の隣りに表示されており、水平方向の時間ドメイン画像33は、軸方向フレーム32の下に表示されている。『深さ方向の』時間ドメイン画像34は、複合画像30の右下角に表示され、水平方向軸と、矢状断面フレーム36および軌跡画像38に対して位置合わせされた軌跡画像40と、を有している。同様に、『深さ方向の』時間ドメイン画像34の鉛直方向軸は、水平方向の時間ドメイン画像33の鉛直方向軸に対して位置合わせされている。
複合画像30内における各画像の相対的配置は、位置合わせされている軸どうしが4D空間内において一致し得るように、選択されている。図3の表示における画像は、対象物に関しての、造影剤の投与後の第1画像を表す画像データセットに由来するものである。この表示は、傷害部位の中央領域を中心としている。時間ドメイン画像は、中心の増強パターン(すなわち、傷害部位の中央部分は、造影剤投与後の第1画像では増強されていないけれども、その後に、増強されるようになる)を示している。
差引画像は、通常、傷害部位を局在化させて傷害部位のモルフォロジーを視覚的に分析するに際して、胸部組織の動的画像撮影において使用される。その場合、画像データの正確な解釈にとって、差引画像の品質が、重要である。
本発明は、患者の移動を効果的に検出し得るものである。患者の移動が未検出のままであれば、画像診断法の信頼性が損なわれることとなる。
本発明は、3D撮影対象容積の位置合わせを評価するための方法および装置であって、撮影容積内における局所的領域の移動/変形に基づくようなまた全体的な移動に基づくような移動影響を適切に検出し得るような方法および装置を提供する。このような方法および装置は、胸部撮影に際しては、特に重要である。なぜなら、胸部組織の弾性が大きいことのために、変形に基づいて局所的な(非全体的な)動きが起こりやすいからである。
さらに、本発明は、対象物内における造影剤による動的な増強の可視化を行うという方法を提供する。造影剤投与後の差引画像(あるいは、造影剤投与後の他の処理済み画像)からなる時間ドメイン画像は、増強パターンの動力学を示すこととなる。これにより、一度に1つの容積に注目している放射線技師は、動的容積のすべての範囲からの追加的な情報を使用することができる。4D直交表示は、4D動的なデータ内における効果的な『ナビゲーション』を行うためのインターフェースをもたらす。ツールを使用することによって、移動検出と可視化との双方を行うことができる。差引画像と、傷害部位を中心とした差引画像の全範囲の時間ドメイン画像と、を同時に閲覧し得ることにより、解釈プロセスにおいて付加的な能力をもたらすことができる。
以下においては、図6および図7を参照して、さらなる例示を行う。提案する方法は、時間的なドメインリノグラムと称されるような、補助的2D画像の使用をベースとした方法である。時間的なドメインリノグラム(temporal domain linogram,TDL)は、興味のある領域を通過する自由形式ラインの時間変化を示す。このラインは、以下においては、TDLの空間的軌跡と称される。軌跡によって規定された特定の空間的位置において取得された一連をなす複数のボクセルは、連続的に取得された各容積から抽出される。抽出された軌跡は、取得の順序に従って配置される。これにより、1つの時間的な軸と1つの空間的な軸とを有した2D画像が形成される。容積が適切に位置合わせされたときには、抽出された軌跡は、患者に関しての同じ空間的位置に対応する。相関することとなる。したがって、TDLは、時間的な軸に対して平行であるような複数のバーからなるパターンを表示する。(それらバーは、解剖学的詳細をトレースしたものである。)このパターンに対する擾乱は、容積の空間的な位置ズレを示す。例えば、軌跡が血管を妨害した場合には、TDL上における血管のトレースは、その空間的軸に対して直交した成分を有した移動によって妨害される。TDL上で検出された位置ズレ領域は、オリジナルの画像データ上へと投影することによって、位置決めすることができる。
時間的なドメインリノグラム(TDL)の生成と使用とは、好ましくは、L(左側)とP(後部側)とH(頭側)とという軸を有した空間的参照フレームRによって画像容積を規定するという手法に従う。空間的軌跡(S)は、興味のある領域(region of interest,ROI)を通過する自由形式ラインである。軌跡によって規定された空間的位置において取得された一連をなす複数のボクセルは、連続的に取得された各容積から抽出される。抽出された軌跡は、容積の取得順序に従って位置合わせされる。軌跡によって規定された位置に、位置ズレが存在していない場合には、画像は、時間的な軸に対して平行な複数のラインからなるパターンを示す。上述したパターンの局所的擾乱は、移動(すなわち、容積の位置ズレ)を示す。
図6は、提案された4D直交表示を全体的に示している。この表示は、3つのTDLと一緒に、造影剤の投与後のかつ差引後の胸部動的画像を直交的に再構成した3つの平面を示している。TDLは、直線という形態のかつ直交表示の中心点において互いに交差する3つの軌跡を使用して、作成される。軌跡は、互いに直交しているとともに、各軌跡は、容積の複数の主要軸のうちの1つに対して平行である。TDLは、それらの軌跡が、表示された再フォーマット画像の対応する空間的軸と位置合わせされるようにして、表示される。インターフェースは、3D直交表示のうちの1つに関して同様である。興味のあるポイントは、再フォーマットされた任意の画像上においてあるいは任意のTDL上において、選択することができる。TDL上において興味のあるポイントを選択することによって、実際に、TDLの軌跡上において、時間的なポイント(すなわち、シーケンス内における特定の容積)と、空間的ポイントと、を選択する。その結果、表示のために使用される3D容積は、空間的中心点の変更につれて、変更される。このようにして、表示は、
第4の時間的な次元を追加することによって、古典的な3D直交表示に関して、拡張される。
4D直交表示を使用することにより、傷害部位の領域へ案内し得るとともに、TDLを観測している移動に関して、局所的領域をチェックすることができる。また、この表示により、オリジナルの容積データに対して、TDL上で検出された位置ズレを遡及させることができる。3D容積から選択された平面を変えることによって、画像撮影フィールド内における任意の領域を、検索することができる。
興味のある領域において移動が検出されなかった場合には、TDLは、また、造影剤によって増強したパターンの4D可視化を行うために使用することができる。これは、差引を行ったTDLを作成することにより、可能となる。すなわち、造影剤の投与前のでセットから抽出された軌跡を、造影剤の投与後のデータセットから抽出した軌跡から、差し引いたような、TDLを作製することにより、可能となる。
図6は、4D直交表示ツールを全体的に示している。この表示は、差し引かれた胸部容積に関して直交するものとして再構成された3つの平面と、3つのTDLと、を備えている。オリジナルの容積は、前頭面という向きを有している。TDLの軌跡は、相互に直交した直線である。各軌跡は、容積の複数の主要軸のうちの1つと平行である。再フォーマット画像および軌跡は、時空間内において1つの共通点を共有している。その共通点は、表示の中心点である(すべての図示において矢印によって示されている)。TDLの空間的軸は、再フォーマットされた画像の対応軸を有した表示上において位置合わせされる。すなわち、左/右(LR)TDL(3)は、前頭図示(1)および軸方向図示(2)のLR軸と位置合わせされ;前方/後方(AP)TDL(5)は、矢状断面図示(4)のAP軸と位置合わせされ;頭側/尾側TDL(6)は、前頭図示および矢状断面図示の頭側/尾側軸と位置合わせされる。
時間的なドメインリノグラム方法は、ハイリスクの乳癌を有し女性に関し、81個の動的な研究例として、適用された。研究目的で匿名画像として使用するに際しては、患者に対するインフォームドコンセントが必要とされた。各研究に際しては、造影剤を投与する前における2回のデータセットの取得と、3DのT1によって重み付けした高速スポイルドグラジエントエコーシーケンスを使用したGd−DTPAの投与後における少なくとも4回のデータセットの取得と、を行う。時間的な解像度は、ほとんどの場合、90秒であった。16人に関しては、移動を行わなかったことが、34人に関しては、顕著な移動を行ったことが、さらに、31人に関しては、局所的な移動を行っていたことが、判明した。
図7は、移動に関して分析された測定を示しており、この場合、移動が行われなかったことが判明した。示された画像は、シーメンス社の1.5Tビジョンスキャナを使用した場合に、Gd−DTPAの投与から90秒後に取得した造影剤投与後の差引画像である。この画像は、右胸内における傷害部位を示している。傷害部位は、組織学的に、悪性のもの(侵略的な混合された小葉であり、特定できないタイプ(NST)癌であって、グレードIIである)ものとして、識別された。この場合の差引TDLは、悪性の傷害部位を特徴づける中心パターンの増強(すなわち、傷害部位の中央領域は、周辺領域よりも遅く増強される)を実証している。
図7は、移動が検出されなかった場合に関して、差し引きされた時間的なドメインリノグラムを示している。差引画像(A)は、右胸内の傷害部位を示している。傷害部位の中央領域(矢印によって示されている)は、周囲領域と比較して、少しだけ増強されている。差引TDL(B,C)は、造影材料が周辺領域において部分的に消費される場合には、造影剤の投与後において遅く増強される。TDLの軌跡は、傷害部位の中央領域を通過する直線である。
視覚的な表現を改良し得るよう、すべての示されたTDLは、線形補間を使用して、時間ドメイン内において、4倍だけ拡大される。この表現により、最適の視覚的な検出をもたらすことができる。最も近隣の補間が、位置ズレの詳細を強調するように思われるけれども、線形補間は、容積どうしの間の強度格差を平滑化する。このことは、位置ズレに対する注目を濃縮することを補助する。
差引画像は、多くの場合、胸部の動的な画像撮影に際して、脂肪組織を抑制するために使用され、これにより、傷害部位を局在化させ得るとともに、傷害部位のモルフォロジーの視覚的分析を補助することができる。顕著な移動は、差引画像の観察により、容易に認識することができる。しかしながら、胸部の局所的な移動は、観察者に誤差をもたらし得るような悪影響を引き起こす。対象物の評価に際して通常的に本発明による方法を使用すれば、移動影響と傷害部位とを識別することができる。本発明による方法は、容積に関して、高速でかつ簡便にかつ客観的に、比較を行うことができる。本発明による方法は、対象物の検証手段としてまた『擬似傷害部位』の検出手段として、放射線応用に関して、推奨される。TDLは、容易に解釈し得るものであって、患者データと一緒に格納することができ、報告に際して利用することができる。TDLを使用することにより、容積全体の移動を評価することができ、全体的に明らかな移動が認められなかった場合でも、移動に関する修正が必要であるかどうかを決定することができる。これは、画像容積の中から、複数のランダムに選択された局所領域を検査することにより、行うことができる。
当業者には自明であるような、上記実施形態に対しての修正や変形は、本発明の範囲内に包含される。
図1(a)〜図1(i)は、時間ドメイン画像であって、対象物の移動に基づく画像の不連続さ/不規則さに関する様々な度合い(すなわち、移動による影響)を示している。 図2(a)および図2(b)は、時間ドメイン画像であって、撮影対象物の選択された領域のところにおける撮影対象物内への造影剤の取込に関する時間的進展の様子を示している。 3つの時間ドメイン画像と、互いに垂直な3つの軌跡によって規定された3つの空間ドメイン画像と、を備えてなる複合画像を示す図である。 対象物が内部に配置される参照フレームを概略的に示す図であって、この参照フレームに基づき、撮影対象物の画像データの様々な項目が、参照フレームによって規定された空間内における位置を示している画像ボクセルの位置を、表すこととなる。 所定の軌跡Lによって形成された時間ドメイン画像内における移動影響を概略的に示す図である。 4D直交ディスプレイツールを一般的に示す図である。 2つの時間ドメインリノグラム画像と、これに関連した単一の空間ドメイン画像と、を備えてなる複合画像を示す図である。
符号の説明
31 第1空間ドメイン画像
32 第2空間ドメイン画像
33 水平方向の時間ドメイン画像
35 鉛直方向の時間ドメイン画像
36 第3空間ドメイン画像
44 第2軌跡
45 第1軌跡
O 対象物
R 参照フレーム

Claims (35)

  1. 時系列をなす複数の個別の画像データセットを処理するための方法であって、
    各データセットが、複数の画像データ項目を備え、各画像データ項目が、対象物が内部に配置されている空間的な固定参照フレーム内における、対象物の画像画素の位置を表している場合に、
    (a)前記参照フレーム内の複数の個別の画像画素の位置を選択し;
    (b)前記複数の個別の画像データセットの各々の中から、前記複数の個別の画像画素位置のところに配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し;
    (c)前記選択された画像データ項目に基づいて時間ドメイン画像を生成し、その際、前記時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画像画素を、これら画像画素だけを含んでいるライン内において時系列的に配置する;
    ことを特徴とする方法。
  2. 請求項1記載の方法において、
    各画像画素を、画像ボクセルとし、
    その場合、各画像データ項目を、空間的に固定された3次元参照フレーム内における、対象物の画像ボクセルの位置を表すものとし、
    各画像データセットを、前記参照フレームがなす3次元のすべてにわたっての画像ボクセル位置を表している画像データ項目を含んだものとすることを特徴とする方法。
  3. 請求項1または2記載の方法において、
    前記ステップ(a)における前記複数の画像画素位置の前記選択に際しては、
    前記参照フレーム内におけるターゲット画像画素位置を選択し、
    その後、前記ターゲット画像画素位置と交差する所定の第1軌跡に対して交差するすべての画像画素位置を選択することを特徴とする方法。
  4. 請求項3記載の方法において、
    前記所定の第1軌跡を、前記参照フレーム内にわたって延在する直線とすることを特徴とする方法。
  5. 請求項4記載の方法において、
    前記直線を、前記参照フレームの1つの次元だけを通って延在するものとし、さらに、前記参照フレーム内において複数の画像位置がなす行または列の中のすべての画素位置と交差するものとすることを特徴とする方法。
  6. 請求項3〜5のいずれか1項に記載の方法において、
    前記時間ドメイン画像を、前記時間ドメイン画像のうちの、共通の画像データセットから選択された画像データ項目によって表される画像画素が、これら画素だけを含んだラインとして配置されるようにして、生成することを特徴とする方法。
  7. 請求項6記載の方法において、
    前記時間ドメイン画像を、行および列をなすようにして配列された複数の画素からなるマトリクスとし、
    その際、各行を、前記参照フレーム内の共通の画素位置を共有する画像画素だけを含んだものとし、なおかつ、各列を、共通の画像データセットから選択された画像画素だけを含んだものとする、
    あるいは、逆に、各行を、共通の画像データセットから選択された画像画素だけを含んだものとし、なおかつ、各列を、前記参照フレーム内の共通の画素位置を共有する画像画素だけを含んだものとする、
    ことを特徴とする方法。
  8. 請求項3〜7のいずれか1項に記載の方法において、
    前記複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択するとともに、前記複数の個別の画像データセットの中から、前記第1軌跡を含んでいる第1共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し;
    そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第1空間ドメイン画像を生成し;
    この第1空間ドメイン画像と、前記時間ドメイン画像と、を備えてなる複合画像を生成し、その際、前記第1空間ドメイン画像のうちの、および、前記時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして位置合わせする;
    ことを特徴とする方法。
  9. 請求項8記載の方法において、
    前記複合画像を、前記ステップ(a)において選択された前記ターゲット画像画素位置のところにおいて前記第1軌跡と交差するとともに前記第1軌跡と実質的に同一平面的なものとされた第2軌跡を適用することによって請求項3〜7のいずれか1項に記載の方法に準じて生成される第2時間ドメイン画像を備えたものとし、
    前記第1空間ドメイン画像と前記第2時間ドメイン画像とを、前記第1空間ドメイン画像のうちの、および、前記第2時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせすることを特徴とする方法。
  10. 請求項9記載の方法において、
    前記所定の第1軌跡を、直線とし、
    前記所定の第2軌跡を、前記所定の第1軌跡に対して実質的に垂直であるような、直線とすることを特徴とする方法。
  11. 請求項8〜10のいずれか1項に記載の方法において、
    前記複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択するとともに、前記複数の個別の画像データセットの中から、前記第1軌跡を含みなおかつ前記第1平面とは同一平面ではない第2共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し;
    そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第2空間ドメイン画像を生成し;
    この第2空間ドメイン画像を備えたものとして前記複合画像を生成し、その際、前記第2空間ドメイン画像のうちの、および、前記時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせする;
    ことを特徴とする方法。
  12. 請求項8〜11のいずれか1項に記載の方法において、
    前記複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択するとともに、前記複数の個別の画像データセットの中から、前記第2軌跡を含みなおかつ前記第1平面とは同一平面ではない第3共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し;
    そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第3空間ドメイン画像を生成し;
    この第3空間ドメイン画像を備えたものとして前記複合画像を生成し、その際、前記第3空間ドメイン画像のうちの、および、前記第2時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせする;
    ことを特徴とする方法。
  13. 請求項12記載の方法において、
    前記複合画像を、前記ターゲット画像画素位置のところにおいて前記第1軌跡および前記第2軌跡と交差するとともに前記第2平面および前記第3平面の中に含まれるものとされた第3軌跡を適用することによって請求項3〜7のいずれか1項に記載の方法に準じて生成される第3時間ドメイン画像を備えたものとし、
    前記第3時間ドメイン画像と、前記第2空間ドメイン画像および前記第3空間ドメイン画像のうちの一方とを、前記第3時間ドメイン画像のうちの、および、前記第2空間ドメイン画像および前記第3空間ドメイン画像のうちの一方のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせすることを特徴とする方法。
  14. 請求項12または13記載の方法において、
    前記第1平面と前記第2平面と前記第3平面とのすべてを、互いに実質的に垂直なものとすることを特徴とする方法。
  15. 時系列をなす複数の個別の画像データセットを処理するための装置であって、
    各データセットが、複数の画像データ項目を備え、各画像データ項目が、対象物が内部に配置されている空間的な固定参照フレーム内における、対象物の画像画素の位置を表している場合に、
    (a)前記参照フレーム内の複数の個別の画像画素の位置を選択する第1選択手段と;
    (b)前記複数の個別の画像データセットの各々の中から、前記複数の個別の画像画素位置のところに配置された画像画素を表している画像データ項目を選択する第2選択手段と;
    (c)前記選択された画像データ項目に基づいて時間ドメイン画像を生成し、その際、前記時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画像画素を、これら画像画素だけを含んでいるライン内において時系列的に配置するような、画像生成手段と;
    を具備することを特徴とする装置。
  16. 請求項15記載の装置において、
    各画像画素が、画像ボクセルとされ、
    各画像データ項目が、空間的に固定された3次元参照フレーム内における、対象物の画像ボクセルの位置を表すものとされ、
    各画像データセットが、前記参照フレームがなす3次元のすべてにわたっての画像ボクセル位置を表している画像データ項目を含んだものとされていることを特徴とする装置。
  17. 請求項15または16記載の装置において、
    前記第1選択手段が、前記参照フレーム内におけるターゲット画像画素位置を選択し得るよう構成され、
    前記ターゲット画像画素位置と交差する所定の第1軌跡を規定するための軌跡手段を具備し、
    前記第1選択手段が、前記第1軌跡に対して交差するすべての画像画素位置を選択し得るよう構成されていることを特徴とする装置。
  18. 請求項17記載の装置において、
    前記所定の第1軌跡が、前記参照フレーム内にわたって延在する直線とされていることを特徴とする装置。
  19. 請求項18記載の装置において、
    前記直線が、前記参照フレームの1つの次元だけを通って延在するとともに、前記参照フレーム内において複数の画像位置がなす行または列の中のすべての画素位置と交差することを特徴とする装置。
  20. 請求項17〜19のいずれか1項に記載の装置において、
    前記画像生成手段が、前記時間ドメイン画像を生成し得るよう構成され、
    その場合、前記時間ドメイン画像のうちの、共通の画像データセットから選択された画像データ項目によって表される画像画素が、これら画素だけを含んだラインとして配置されることを特徴とする装置。
  21. 請求項20記載の装置において、
    前記画像生成手段が、行および列をなすようにして配列された複数の画素からなるマトリクスとして前記時間ドメイン画像を生成し得るよう構成され、
    その際、各行が、前記参照フレーム内の共通の画素位置を共有する画像画素だけを含んだものとされ、なおかつ、各列が、共通の画像データセットから選択された画像画素だけを含んだものとされる、
    あるいは、逆に、各行が、共通の画像データセットから選択された画像画素だけを含んだものとされ、なおかつ、各列が、前記参照フレーム内の共通の画素位置を共有する画像画素だけを含んだものとされる、
    ことを特徴とする装置。
  22. 請求項17〜21のいずれか1項に記載の装置において、
    前記選択手段が、前記複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択し得るとともに、前記複数の個別の画像データセットの中から、前記第1軌跡を含んでいる第1共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し得るよう、構成され;
    前記画像生成手段が、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第1空間ドメイン画像を生成し得るよう構成されるとともに、この第1空間ドメイン画像と、前記時間ドメイン画像と、を備えてなる複合画像を生成し得るよう構成され、その際、前記第1空間ドメイン画像のうちの、および、前記時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されている;
    ことを特徴とする装置。
  23. 請求項22記載の装置において、
    前記軌跡手段が、前記ターゲット画像画素位置のところにおいて前記第1軌跡と交差するものとして、なおかつ、前記第1軌跡と実質的に同一平面的なものとして、第2軌跡を規定し得るよう構成され;
    前記第2選択手段が、前記第2軌跡と交差している画素位置のところにおけるすべての画像データ項目を選択し得るよう構成され;
    前記画像生成手段が、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第2時間ドメイン画像を生成し得るよう構成されるとともに、この第2時間ドメイン画像を備えている複合画像を生成し得るよう構成され、その際、前記第1空間ドメイン画像のうちの、および、前記第2時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されている;
    ことを特徴とする装置。
  24. 請求項23記載の装置において、
    前記軌跡手段が、直線として前記所定の第1軌跡を規定し得るよう構成され、
    前記所定の第2軌跡が、前記所定の第1軌跡に対して実質的に垂直であるような、直線とされていることを特徴とする装置。
  25. 請求項22〜24のいずれか1項に記載の装置において、
    前記第2選択手段が、前記複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択し得るとともに、前記複数の個別の画像データセットの中から、前記第1軌跡を含みなおかつ前記第1平面とは同一平面ではない第2共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し得るよう構成され;
    前記画像生成手段が、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第2空間ドメイン画像を生成し得るとともに、この第2空間ドメイン画像を備えたものとして前記複合画像を生成し得るよう構成され、その際、前記第2空間ドメイン画像のうちの、および、前記時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されている;
    ことを特徴とする装置。
  26. 請求項22〜25のいずれか1項に記載の装置において、
    前記第2選択手段が、前記複数の個別の画像データセットの中からターゲットを選択し得るとともに、前記複数の個別の画像データセットの中から、前記第2軌跡を含みなおかつ前記第1平面とは同一平面ではない第3共通平面内に配置された画像画素を表している画像データ項目を選択し得るよう構成され;
    前記画像生成手段が、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第3空間ドメイン画像を生成し得るとともに、この第3空間ドメイン画像を備えたものとして前記複合画像を生成し得るよう構成され、その際、前記第3空間ドメイン画像のうちの、および、前記第2時間ドメイン画像のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されている;
    ことを特徴とする装置。
  27. 請求項26記載の装置において、
    前記軌跡手段が、前記ターゲット画像画素位置のところにおいて前記第1軌跡および前記第2軌跡と交差するものとして、なおかつ、前記第2平面および前記第3平面のいずれかの中に含まれるものとして、第3軌跡を規定し得るよう構成され;
    前記第2選択手段が、前記第3軌跡と交差している画素位置のところにおけるすべての画像データ項目を選択し得るよう構成され;
    前記画像生成手段が、そのようにして選択されたデータ項目に基づいて第3時間ドメイン画像を生成し得るとともに、この第3時間ドメイン画像を備えている複合画像を生成し得るよう構成され、その際、前記第3時間ドメイン画像と、前記第2空間ドメイン画像および前記第3空間ドメイン画像のうちの一方とが、前記第3時間ドメイン画像のうちの、および、前記第2空間ドメイン画像および前記第3空間ドメイン画像のうちの一方のうちの、前記参照フレーム内の共通の画像画素位置を共有している画素どうしが、直線状に配置されているようにして、位置合わせされている;
    ことを特徴とする装置。
  28. 請求項26または27記載の装置において、
    前記第2選択手段が、前記第1平面と前記第2平面と前記第3平面とを互いに実質的に垂直なものとして選択し得るよう、構成されていることを特徴とする装置。
  29. 請求項15〜27のいずれか1項に記載の装置において、
    請求項1〜13のいずれか1項に記載された方法を実行し得るようプログラムされたコンピュータ手段を具備していることを特徴とする装置。
  30. コンピュータ手段であって、
    請求項1〜13のいずれか1項に記載された方法を実行し得るようプログラムされていることを特徴とするコンピュータ手段。
  31. コンピュータプログラム製品であって、
    請求項1〜14のいずれか1項に記載された方法を実行し得るようコンピュータプログラムを備えていることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
  32. コンピュータプログラムであって、
    請求項1〜14のいずれか1項に記載された方法を実行し得るようことを特徴とするコンピュータプログラム。
  33. 画像であって、
    請求項1〜14のいずれか1項に記載された方法によって生成されたことを特徴とする画像。
  34. 方法であって、
    添付図面を参照して説明されたいずれかの実施形態に実質的に記載されていることを特徴とする方法。
  35. 装置であって、
    添付図面を参照して説明されたいずれかの実施形態に実質的に記載されていることを特徴とする装置。
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