JP2009525143A - 医用画像を比較するための改良型ナビゲーションツール - Google Patents

Abstract

【課題】コンピュータを駆使した表示上の２つの時間的に関連する医用画像の比較を容易にするナビゲーションツールを提供する。
【解決手段】患者の同じ領域の２つの時間的に関連した医用画像の並列表示を提供するナビゲーションツール。複数の線が画像間に延びており、少なくとも第１の線は、第１の画像内の第１の位置の特徴部で始まり、第２の画像内の対応する位置の対応する特徴部で終了し、少なくとも第２の線は、画像の一方の第２の位置で見出される特徴部から、対応する特徴部が見出されない他方の画像内の対応する第２の位置に向かって延びている。すなわち、第２の線は、一方の画像に見出されるが他方の画像に見出されない特徴部を示している。有利な態様においては、第１及び第２の線は、異なる外観を有する。例えば、それらは、異なる色である。好ましくは、ナビゲーションツールは、医用画像の表示と共にスクロールバーも含む。スクロールバー上には、一連のマーカがあり、各マーカは、画像間に延びる複数の線の１つに対応し、好ましくは、その線に整列している。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンピュータを駆使した表示上の２つの時間的に関連する医用画像の比較を容易にするナビゲーションツールに関する。医学画像という用語は、Ｘ線、ＣＴ軸断面、ＭＲＩ画像、超音波画像、及び乳房Ｘ線写真などのような実際の画像だけではなく、解剖学的背景マップ上の関心領域の表示の場合におけるような画像の表現及び／又は抽象化も意味するように本明細書では広義に使用される。本発明は、特に、異なる時期に撮られた同じ患者の胸部コンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査の比較において有用であり、その関連で以下に説明する。しかし、本発明の原理は、同じ特徴のいかなる２つの医用画像の比較においても適用することができる。

異なる時期に同じ患者の胸部ＣＴ走査を取得し、それらを比較して小結節構造をモニタすることは、一般的な臨床上の慣例である。これらの走査に存在する潜在的に病的な小結節構造を比較することにより、極めて重要な診断／治療情報を取得することができる。

今日の臨床的慣例では、複数の時間的ＣＴ走査を通して小結節を追跡及び比較することは、非常に面倒な処理である。最新のＣＴ走査は、何百もの軸線方向の画像スライスの画像スタックを生成する。両方のスタックにおいて可視の肺の主要な解剖学的特徴を適合させる多くのツールが存在するが、何百もの軸線方向のスライスから成る２つのスタック内で対応する小結節を捜して適合させることは、極めて時間を消費することである。

米国特許第６、９２５、２００号

本発明は、この適合及び比較視覚化処理を容易にするナビゲーションツールに関する。本発明の例示的な実施形態では、ツールは、患者の同じ領域の２つの時間的に関連した医用画像の並列のコンピュータを駆使した表示を提供する。複数の線が画像間に延びており、少なくとも第１の線は、第１の画像内の第１の位置の特徴部で始まり、第２の画像内の対応する位置の対応する特徴部で終了し、少なくとも第２の線は、画像の一方の第２の位置で見出される特徴部から、対応する特徴部が見出されない他方の画像内の対応する第２の位置に向かって延びている。すなわち、第２の線は、一方の画像に見出されるが他方の画像に見出されない特徴部を示している。特徴部が時間的に第１の画像に見出されるが、第２の画像に見出されない場合、それは消滅しており、特徴部が時間的に第２の画像に見出されるが、第１の画像に見出されない場合、それは、新しいものである。有利な態様においては、第１及び第２の線は、異なる外観を有する。例えば、それらは、異なる色である。

本発明の好ましい実施形態では、ナビゲーションツールは、医用画像の表示と共にスクロールバーも含む。スクロールバー上には、一連のマーカがあり、各マーカは、画像間に延びる複数の線の１つに対応し、好ましくは、その線に整列している。カーソルをマーカまで進めてマウスボタンをクリックすることにより、対応する線に関連した１つ又は複数の軸断面が表示される。

有利な態様においては、マーカの外観は、それらが関連付けられている線で異なる。例えば、それらは、線と同じ色を有することができ、この色は、線が２つの画像の特徴部を結合するか、又は特徴部が時間的に第１の画像又は時間的に第２の画像にのみ見出されるのかに依存して変る場合がある。代替的に、マーカは、線の長さが２つの画像間の線で異なる線とすることができる。例えば、マーカ線は、関連する線が２つの医用画像の２つの特徴部を結合する場合に最長とすることができ、マーカ線は、線が１つの特徴部だけに接続される場合は、単にその線の半分とすることができる。更に、短い方のマーカ線の位置は、それが接続する特徴部が第１の画像又は第２の画像内かを示すために変えることができる。

本発明の上記及び他の目的及び特徴は、以下の「発明を実施するための最良の形態」からより容易に明らかになるであろう。

図１は、小結節の位置決め及び比較視覚化を容易にするために構成された肺解剖学的配景マップ上の小結節の表示１００を示している。最先端の画像処理及び分割ツールを用いて、元のＸ線及びＣＴ軸断面などから重要な解剖学的構造を抽出し、いくつかの方法でマップ内に表現することができる。例えば、解剖学的構造を２Ｄ平面上に投影して投影２Ｄマップを作成することができる。別の方法は、ここで示すように、肺生体組織を表現するために線画形式のマップを作成することである。肺の境界は、閉鎖線１１０、１２０により表現されている。気道及び血管構造のような他の解剖学的背景は、暗線１３０により表現されている。線１１０、１２０、１３０により表現された背景構造に対する小結節の大体の位置は、円盤１４０により示されている。有利な態様においては、円盤は、表示内で目立たたせるように明色、例えば、赤色である。代替的に、円盤は、明滅させるか又は他の方法で強調することができる。有利な態様においては、円盤のサイズは、小結節のサイズに比例して変えることができる。

図１の表示は、本出願人の「ＩｍａｇｅＣｈｅｃｋｅｒ（登録商標）」ＣＴソフトウエアのようなコンピュータ支援小結節解析ソフトウエア内で問題なく実施して成功しており、「小結節ナビゲーションマップ」と呼ばれる。このようなマップの表示のための例示的な装置は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている「解剖学的情報の表示のためのグラフィカルユーザインタフェース」という名称の本出願人の米国特許第６、９２５、２００号に詳細に説明されている。背景に示す主要な解剖学的構造により、事例全体の重要な詳細、すなわち、いくつの小結節があるのか、それらがどこにあるのか、それらがどのくらいの大きさか、かつ類似の種類の有用な情報の迅速な全体的な視覚化及び理解を得ることが非常に容易である。更に、各円盤は、有利な態様においては、カーソルのような指示デバイスを小結節に整列させてマウスのような選択デバイスを起動させることにより、レントゲン技師が対応するＣＴ断面にアクセスすることができるように、円盤が表現する小結節の画像を含むＣＴ断面とホットリンクしている。すなわち、マップは、小結節の画像を含む個々のＣＴ断面にレントゲン技師がアクセスする便利な方法を提供する。

上述のように、異なる時期に同じ患者の胸部ＣＴ走査を取得し、これらの走査を比較して小結節構造をモニタすることは、一般的な臨床的慣例である。しかし、このような比較では、レントゲン技師は、何百もの軸線方向の画像スライスの２つのスタックをナビゲートする必要がある。更に、一部の良性小結節は、サイズが減少して最終的にその後の走査から消滅する可能性があり、一方、ある一定の悪性腫瘍は、広がって新しい小結節をその後の走査において出現させる可能性がある。

本発明の一態様は、コンピュータスクリーンなどで２つの時間的に関連付けられた医用画像の比較を容易にするナビゲーションツールである。図２は、２つのこのような画像の並列の表示２００を示している。ここでもまた、画像は、コンピュータシステム上で実行される小結節解析ソフトウエアにより生成された肺解剖学的配景マップ上での小結節を示している。例示的に、右側の画像の方が、時間的に後である。左側に示す画像においては、肺の境界は、閉鎖線２１０、２２０により表現されている。気道及び血管構造のような他の解剖学的背景は、暗線２３０により表現されている。背景構造に対する小結節の大体の位置は、円盤２４０により示されている。右側に示す画像においては、肺の境界は、閉鎖線２５０、２６０により表現されており、他の解剖学的背景は、暗線２７０により表現されている。背景構造に対する小結節の大体の位置は、円盤２８０により示されている。

本発明によれば、ソフトウエアは、一方の画像内のどの小結節が他方の画像の小結節に対応するかを判断して、画像間に延びる複数の線２９０を生成する。図２に示すように、一部の線２９１から２９３は、第１の画像内の円盤２４０で開始され、第２の画像内の対応する位置での円盤２８０で終了する。従って、これらの線は、両方の画像において見出される特徴部に関連するものである。別の線２９４は、第１の画像内の円盤２４０から第２の画像内の対応する位置に向かって延びるが、第２の画像内のいかなる円盤でも終了していない。この線は、第１の画像内で見出されるが、消滅しているために第２の画像では見出されない特徴部に関連するものである。別の線２９５は、第２の画像内の円盤２８０から第１の画像内の対応する位置に向かって延びるが、第１の画像内のいかなる円盤からも開始されていない。この線は、第２の画像内で見出されるが、新しいものであるために第１の画像内では見出されない特徴部に関連するものである。

有利な態様においては、様々な線２９０は、異なる色又は他の独特の特性を有することができる。例えば、両方の画像における円盤を結び付ける線２９１から２９３は、青色とすることができ、第２の画像内では見出されない円盤に関連する線２９４は、緑色とすることができ、第２の画像内の新たに見出される円盤に関連する線２９５は、赤色とすることができるであろう。

図２内の情報はまた、両方の時間的な画像内に出現する小結節を第１の画像のみ又は第２の画像のみに出現する小結節と区別するために異なるマーカが使用される肺の単一画像での表示に濃縮することもできる。図３は、肺解剖学的配景マップ上のこのような小結節の表示３０である。ここでもまた、肺の境界は、閉鎖線３１０、３２０により表現されており、気道及び血管構造は、線３３０により表現されている。両方の組の時間的な画像内で見出される小結節は、黒く塗り潰された円盤３４１、３４２、３４３により表現されている。第１の画像内で見出されるが第２の画像内では見出されない小結節は、緑色のような別の色の円盤３４４により表現されており、第２の画像内では見出されるが第１の画像内では見出されない小結節は、赤色のような更に別の色の円盤３４５により表現されている。他の視覚的に独特な特性を用いて、異なる種類の小結節を区別することができる。図３においては、例示上、円盤３４４は、小さな円により表現されており、円盤３４５は、大きな円により表現されている。

ここでもまた、上述の構成と共に又は上述の構成の代わりに、他のマーク付け構成を使用することができる。例えば、円盤のサイズは、小結節のサイズに比例したものとすることができる。新たな小結節は、明滅する円盤により示すことができるであろう。更に、色コード又は他の構成により小結節のサイズの変化を示すことも有利であると考えられる。例えば、第１の画像に対する第２の画像における小結節のサイズのパーセント変化を示す数字を円盤と平行して表示することができるであろう。＋符号及び−符号を使用して、赤色及び緑色のような色の変化の方向を示すことができると考えられる。

本発明の好ましい実施形態では、ナビゲーションツールはまた、医用画像の表示の一方の側又は他方の側にスクロールバーを含む。図４は、右側に沿ったスクロールバー４０１を備えた２つの時間的に関連する画像の表示４００を示している。時間的に関連する画像は、図２のものと同じものである。従って、時間的に関連する画像は、同様に付番されているので、更なる説明を割愛する。スクロールバー４０１は、第１の組の上下スクロールボタン４０２と、表示バー４０３と、１組の左右のスクロールボタン４０４と、カーソル４０５とを含む。スクロールバー上には、一連の水平線又はマーカ４０６から４１０があり、その各々は、１対の医用画像の間でスクロールバーの左まで延びる複数の線の１つに対応する。各マーカは、１対の画像の間にある対応する線に整列していることが好ましい。画像内の各小結節は、ＣＴ断面の１つにおいても見出されるので、表示バー４０３上のマーカは、小結節を含むＣＴ軸線方向スライス番号のベクトルの視覚的表示でもある。

有利な態様においては、マーカの外観は、関連する線と共に変る。例えば、線と同じ色を有することができ、その色は、その線が２つの画像内の特徴部を結合するか否か、又は特徴部が時間的に第１の画像又は時間的に第２の画像内のみで見出されるのかにより変えることができる。代替的に、マーカは、その長さが２つの画像間の線と共に変る線とすることができる。例えば、マーカ４０６、４０７、４０９の場合におけるように、マーカ線は、関連の線が２つの医用画像内の２つの特徴部を結合する場合に最長とすることができ、かつマーカ４０８、４１０の場合におけるように、マーカ線は、線が１つの特徴部だけに接続される場合は、単にその線の半分とすることができる。更に、短い方のマーカ線の位置は、マーカ４０８の場合におけるように、マーカを左調整することによってそれが接続する特徴部が第１の画像内にあるか否か、又はマーカ４１０の場合におけるように、マーカを右調整することによって第２の画像内のあるのかを示すように変えることができる。

カーソル４０５をマーカまで進めてマウスボタンをクリックするか又は何らかの他の選択デバイスを起動させることにより、対応する線に関連した一方又は両方の断面が表示される。図５は、左の画像が肺解剖学的マップ上で小結節の位置を定めるマップ５２０であり、右の画像は、カーソル４０５により選択された小結節の画像を表示するＣＴ断面である。マップ５２０は、ユーザ選択可能であることが好ましい。それは、ＣＴ断面の時間的に新しい方のスタック内の小結節のマップ、又は古い方のスタック内の小結節のマップ、又は図３に示すもののような２つのマップの複合物とすることができる。

上下スクロールボタン４０２により、ユーザは、小結節を含む１つの断面から異なる小結節を含む次の断面へディスプレイ５３０内のＣＴ断面の表示を段階的に変えることができる。具体的には、上又は下スクロールボタン４０２をクリックする度に、ディスプレイ５３０は、１つの小結節を含むＣＴ断面の表示から次の小結節を含むＣＴ断面の表示に移る。

左右のスクロールボタン４０４により、ユーザは、一度に一回、ＣＴ軸断面のスタック全体をナビゲートすることができる。左又は右のボタンをクリックする度に、スタック内で次の断面を下に又は上に表示するためにディスプレイ５３０が変る。このようにして、ユーザは、小結節の画像が出現する断面の間近のＣＴ断面を見ることができる。代替的に、左右の制御ボタンを使用して、表示される軸断面がＣＴ断面の古い方のスタックのものか又は新しい方のスタックのものかを選択することができる。

ユーザがスクロールバーと共に出現する画像を選択することを可能にする付加的な制御（図示せず）を提供することもできる。例えば、一部のユーザは、図５におけるような断面の代わりに、マップがスクロールバーの間近に表示される方を好むであろう。ユーザはまた、時間的に新しい方の画像スタック内の断面を先の画像スタック内の対応する断面と比較することを望む場合もあり、また、２つの断面の並列の表示を可能にするためにマップの表示を消したいと思う場合もある。

図６は、図２から図６の表示を生成するソフトウエアプログラムの流れ図である。ソフトウエアプログラムは、これらの表示を生成するコンピュータが利用可能であるコンピュータ可読媒体に記憶された１組のコンピュータ命令を含む。プログラムは、段階６１０で、１対の時間的に関連付けられた医用画像を表現するデータで開始される。上述のように、画像は、Ｘ線のような実画像、又は投影マップ又は解剖学的マップのような画像から導出された抽象画像とすることができる。段階６２０で、プログラムは、第１及び第２の画像の各々において関連の特徴部又は領域の位置を定める。例えば、医用画像が肺の領域のものである場合、特徴部は、小結節とすることができる。段階６３０で、プログラムは、各画像において実質的に同じ位置での対応する特徴部を識別するために２つの画像を比較する。段階６４０で、医用画像のうちの少なくとも１つを図２又は図３に示すように表示する。段階６５０で、両方の画像において見出される対応する特徴部を識別し、段階６６０で一方の医用画像だけにおいて見出される特徴部を識別する。例示的に、図２に示すように、対応する特徴部は、両方の画像内の対応する特徴部を結ぶ線により識別することができ、一方の画像だけにおいて見出される特徴部は、特徴部が見出される画像内の特徴部から他方の特徴部に向かって延びる線により識別することができる。図３に示すように、一方の画像のみが表示される場合、両方の画像内で見出される特徴部は、表示された画像上に１つの方式でマーク付けすることができ、一方、一方の画像だけにおいて見出される特徴部は、異なる方式でマーク付けすることができる。

当業者に明らかなように、本発明の精神及び範囲内で上述のナビゲーションツールの多くの変形を実施することができる。特に注目すべき点として、本発明は、肺解剖学的配景マップ上の小結節の２つの表示の比較という関連において説明したが、生体組織の他の領域内の特徴部を比較する際に、かつ他の形式の医用画像を比較する際に本発明を実施することができることが理解されるであろう。特に、本発明は、実際のＸ線画像、超音波画像、乳房Ｘ線写真、ＭＲＩ走査、及びＣＴ画像などの特徴部を比較する際にも実施することができる。更に、本発明は、２つよりも多い医用画像を比較するために実施することができる。

肺解剖学的背景マップ上の小結節の表示の概略図である。 本発明の第１の実施形態における表示の概略図である。 本発明の第２の実施形態における表示の概略図である。 本発明の第３の実施形態における第１の表示の概略図である。 本発明の第３の実施形態における第２の表示の概略図である。 本発明の例示的な方法を示す流れ図である。

符号の説明

１００ 肺解剖学的配景マップ上の小結節の表示
１１０、１２０ 肺の境界を示す閉鎖線
１４０ 小結節の大体の位置を示す円盤

Claims (28)

1. ２つの時間的に関連した医用画像の比較を容易にするナビゲーションツールであって、
   同じ物の異なる時期の画像である互いに並んだ第１及び第２の医用画像の表示と、
   少なくとも第１の線が、前記第１の画像内の第１の位置の特徴部で始まり、かつ前記第２の画像内の対応する位置の対応する特徴部で終了し、少なくとも第２の線が、該画像の一方の第２の位置で見出される特徴部から、対応する特徴部が見出されない他方の画像内の対応する第２の位置に向かって延びている該画像間に延びる複数の線と、
   を含むことを特徴とするツール。
2. 前記画像は、一方又は両方の肺の画像であり、前記特徴部は、小結節であることを特徴とする請求項１に記載のツール。
3. 前記第１の線は、一方の画像の小結節から第２の画像の小結節まで延びていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
4. 前記第２の線は、前記第１の画像内の第２の位置の小結節から、該小結節が出現しない前記第２の画像内の対応する第２の位置に向かって延びていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
5. 前記第２の線は、前記第２の画像内の第２の位置の小結節から、該小結節が出現しない前記第１の画像内の対応する第２の位置に向かって延びていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
6. 前記第１の画像内の第３の位置の小結節から、該小結節が出現しない前記第２の画像内の対応する第３の位置に向かって延びる第３の線を更に含むことを特徴とする請求項５に記載のツール。
7. 前記第１、第２、及び第３の線は、異なる外観を有することを特徴とする請求項６に記載のツール。
8. 前記第１、第２、及び第３の線は、異なる色を有することを特徴とする請求項７に記載のツール。
9. 前記第１及び第２の線は、異なる外観を有することを特徴とする請求項１に記載のツール。
10. 前記第１及び第２の線は、異なる色を有することを特徴とする請求項１に記載のツール。
11. 前記第１及び第２の線に整列したマーカを有する前記第１及び第２の画像に並んだスクロールバーを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のツール。
12. 前記第１の線に整列した前記マーカは、前記第２の線に整列した前記マーカと異なる外観を有することを特徴とする請求項１１に記載のツール。
13. 前記マーカは、異なる長さの線であることを特徴とする請求項１２に記載のツール。
14. 前記マーカは、異なる色を有することを特徴とする請求項１２に記載のツール。
15. ２つの時間的に関連した医用画像の比較を容易にするナビゲーションツールであって、
    同じ物の異なる時期の画像である互いに並んだ第１及び第２の医用画像の表示と、
    少なくとも第１の線が、前記第１の画像内の第１の位置の特徴部で始まり、かつ前記第２の画像内の対応する位置の対応する特徴部で終了し、少なくとも第２の線が、該画像の一方の第２の位置で見出される特徴部から、対応する特徴部が見出されない他方の画像内の対応する第２の位置に向かって延びている該画像間に延びる複数の線と、
    前記第１及び第２の線に整列したマーカを有する前記第１及び第２の画像に並んだスクロールバーと、
    を含むことを特徴とするツール。
16. 前記画像は、一方又は両方の肺の画像であり、前記特徴部は、小結節であることを特徴とする請求項１５に記載のツール。
17. 前記第１及び第２の線は、異なる外観を有することを特徴とする請求項１５に記載のツール。
18. 前記第１及び第２の線は、異なる色を有することを特徴とする請求項１５に記載のツール。
19. 前記第１の線に整列した前記マーカは、前記第２の線に整列した前記マーカとは異なる外観を有することを特徴とする請求項１５に記載のツール。
20. 前記マーカは、異なる長さの線であることを特徴とする請求項１９に記載のツール。
21. 前記マーカは、異なる色を有することを特徴とする請求項１９に記載のツール。
22. 第１及び第２の時間的に関連した医用画像の比較を容易にするナビゲーションツールであって、
    第１の医用画像の表示と、
    同じ特徴部が前記第１の医用画像及び第２の医用画像の両方に見出される該第１の医用画像内の第１の位置に位置する少なくとも第１のマーカと、
    特徴部が前記第１及び第２の医用画像の一方だけに見出される該第１の医用画像内の第２の位置に位置して、前記第１のマーカとは視覚的に異なる少なくとも第２のマーカと、
    を含むことを特徴とするツール。
23. 前記第２のマーカは、前記第１の医用画像に見出されるが前記第２の医用画像に見出されない特徴部の位置を識別し、
    特徴部が前記第２の医用画像に見出されるが前記第１の医用画像に見出されない該第１の医用画像上の第３の位置に位置して、前記第１及び第２のマーカとは視覚的に異なる少なくとも第３のマーカ、
    を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のナビゲーションツール。
24. 前記第１及び第２のマーカに整列した付加的なマーカを有する前記第１の画像に並んだスクロールバーを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載のナビゲーションツール。
25. 前記第１のマーカに整列した前記付加的なマーカは、前記第２のマーカに整列した前記付加的なマーカとは異なる外観を有することを特徴とする請求項２４に記載のナビゲーションツール。
26. 第１及び第２の時間的に関連した医用画像の比較を容易にするナビゲーションツールであって、
    第１及び第２の医用画像の表示と、
    前記第１及び第２の医用画像の両方に見出される同じ特徴部を識別する少なくとも第１のマーカと、
    前記医用画像の他方にはない特徴部が見出される該医用画像の一方における位置に位置して、前記第１のマーカとは視覚的に異なる少なくとも第２のマーカと、
    を含むことを特徴とするツール。
27. 第１及び第２の時間的に関連した医用画像を比較する方法であって、
    第１及び第２の医用画像の各々における対応する特徴部の位置を定める段階と、
    前記医用画像の少なくとも一方を表示する段階と、
    前記表示した医用画像上で前記対応する特徴部を識別する段階と、
    表示した医用画像上で前記第１及び第２の医用画像の一方に見出されるが他方に見出されない少なくとも１つの特徴部を識別する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
28. 前記第１及び第２の医用画像の両方が表示され、少なくとも第１の線が、該第１の画像内の第１の位置の特徴部と、前記第２の画像内の対応する第１の位置の対応する特徴部との間に延び、第２の線が、該画像の一方における第２の位置の特徴部から、対応する特徴部が見出されない他方の画像における対応する第２の位置に向かって延びていることを特徴とする請求項２７に記載の方法。

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