JP2010512908A - 医用撮像データ内で可能性あるコンピュータ検出偽陽性を指し示す装置及び方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者（８）の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を処理するコンピュータシステム（５）によって使用されるデータ構造が開示される。当該データ構造は、それぞれの第１の領域内に含まれる少なくとも１つの第２の領域を表す第１のデータを検出することを実行可能な第１のコンピュータコードを有する。第２の領域内の少なくとも１つの関心物は、コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する。第２のコンピュータコードは、コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する関心物を含まない第１の領域の部分とは異なるように少なくとも１つの第２の領域が表示装置上に表示されるように、少なくとも１つの第１の領域が表示装置上に表示されることを可能にする第２のデータを提供することを実行可能である。

Description

本発明は、コンピュータを用いた検出システム及び方法に関し、具体的には、他を排するものではないが、コンピュータにより検出される偽陽性を含んでいるかなりの可能性を有する解剖学的領域内で、コンピュータが検出した関心物を抑圧すること、及び指し示すことを行う装置及び方法に関する。

例えば肺結節などの解剖学的な関心物の検出及び診断は、放射線診療における標準的な手順である。最新のコンピュータ関連システムのスピード及び洗練性は、より高速で、より洗練された医用撮像システムの開発を支援している。処理及び後処理すべく生成されるデータ量の結果的な増大により、医用画像データを自動的に分析する数多くのアプリケーションプログラムが創作されるに至っている。故に、様々なデータ処理ソフトウェア及びシステムが、医用画像の識別、及び／又は診断、及び評価を行うために医用画像を評価することにおいて、臨床医や放射線医などを支援するために開発されてきた。例えば、コンピュータ支援検出（computer aided detection；ＣＡＤ）システムが、肺癌の指標となり得る、あるいはその他の種類の癌からの転移であり得る、病変又は肺結節などの“疑いのある”領域を自動的に特定するために開発されている。

形態学的に関心ある領域（例えば、病変、結節、石灰化）、及び臨床的に関連性があり得るその他の構造的に検出可能な領域、を自動的に検出する（特定し輪郭を描く）ＣＡＤシステムが知られている。ＣＡＤソフトウェアが、例えばコンピュータ断層撮影、磁気共鳴、超音波又はｘ線などのスキャナから提供される医用画像内で、医学的な異常に対して、自動的に印を付し（マーキングし）、あるいは強調（ハイライト）する。例えば、可能性ある癌性結節を探索する肺画像の分析において、ＣＡＤシステムは検出された結節にマーキングする。

しかしながら、鼓動する心臓の近傍では、心運動により引き起こされる画像アーチファクトのため、偽陽性マーキングがしばしば発生する。心臓の鼓動は、画像断面の誤った変位を生じさせ、このような誤った変位は、例えば血管構造、気管、及びその他の解剖学的な造形物内に明らかな不連続性を生じさせる。これは、ＣＡＤソフトウェアによって誤った解釈をされ得るものであり、故に、コンピュータ支援検出処理において偽陽性マーキングがもたらされる。

偽陽性マーキングはまた、呼吸運動により引き起こされるアーチファクト、光子若しくはエネルギーの欠乏、又は例えば金属の人工器官、手術用クリップ若しくは歯科充填材などの高密度物体により引き起こされるアーチファクトによっても発生する。このことは、放射線医、医師又は臨床医が、検出された関心物の分類及び解釈を行うことを一層困難にし得る。このため、ＣＡＤの結果を調査するのに必要な時間が増大すること、及び集中力の低下により医師が誤った判断をすることがもたらされ得る。

本発明の好適実施形態は、従来技術の上述の欠点の１つ以上を解決することを目的とする。

本発明の一態様に従って、少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を処理するコンピュータシステムによって使用されるデータ構造が提供される。当該データ構造は：
− それぞれの第１の領域内に含まれる少なくとも１つの第２の領域を表す第１のデータを検出することを実行可能な第１のコンピュータコードであり、第２の領域内の少なくとも１つの関心物は、コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する、第１のコンピュータコード；及び
− コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する関心物を含まない第１の領域の部分とは異なるように少なくとも１つの第２の領域が表示装置上に表示されるように、少なくとも１つの第１の領域が表示装置上に表示されることを可能にする第２のデータを提供することを実行可能な第２のコンピュータコード；
を有する。

コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する領域を、全てのコンピュータ検出関心物を含む画像データと異ならせることにより、コンピュータにより検出された関心物を含む医用画像データを評価する放射線医の処理が単純化され、ひいては加速されるという利点がもたらされる。例えば、肺の医用画像の場合、心臓の動きによるアーチファクトのため、心臓の近傍で偽陽性マーキングが非常に発生しやすい。放射線医の評価プロセスを単純化するため、それらの領域が自動的に検出され、例えば視覚的合図によって、放射線医に指し示される。それにより、それらの領域ではコンピュータ支援検出は限られた感度を有し、追加の努力による目視検査を要するということへの放射線医の認識が高められる。

第１のコンピュータコードは、少なくとも１つの第２の領域を表すデータを、該第２の領域の動き、ストリークアーチファクト、及び／又は光子欠乏に基づいて検出することを実行可能であってもよい。

これにより、コンピュータ検出偽陽性マーキングが発生しやすい生理学的領域が医用画像内で特定されるという利点がもたらされる。

第２のコンピュータコードは、第２の領域を、例えば異なる色を付けられた境界線など、第１の組のグラフィカルマーカによって表示させるよう適応されてもよい。

これにより、偽陽性マーキングを表すかなりの可能性を有する領域が放射線医によって一層容易に識別され、医用画像を評価するための時間が削減され、ひいては放射線医による判断の質が向上されるという利点がもたらされる。

第２のコンピュータコードは、少なくとも１つの第２の領域内の関心物の少なくとも幾つかを、例えば関心物を囲む異なる色を付けられた境界線など、第２の組のグラフィカルマーカによって表示させるよう適応されてもよい。第２のコンピュータコードは、少なくとも１つの第２の領域内の少なくとも１つの関心物の表示を抑圧させるよう適応されてもよい。

これにより、第１の領域内で検出された関心物と第２の領域内で検出された関心物との区別化が一層容易にされるという利点がもたらされる。

本発明の他の一態様に従って、上述のデータ構造を担持するコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。

本発明の更なる一態様に従って、少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を処理する医用画像データ処理装置が提供される。当該装置は、上述のデータ構造を処理するように適応された少なくとも１つのプロセッサを有する。

これにより、関心物が偽陽性マーキングのかなりの可能性を有する領域で検出されたか否かに応じて異なるグラフィカルマーカによって指し示されたコンピュータ検出関心物、を含む医用画像データが提供され、それにより、放射線医による医用画像評価の有効性及び品質が向上されるという利点がもたらされる。

本発明の更なる一態様に従って、医用撮像装置が提供される。当該装置は：
− 少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を形成する少なくとも１つの撮像装置；
− 上述の医用画像データ処理装置；及び
− 少なくとも１つの第１の領域及び少なくとも１つの第２の領域を表示する少なくとも１つの表示装置；
を有する。

本発明の更なる一態様に従って、少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を処理する方法が提供される。当該方法は：
− それぞれの第１の領域内に含まれる少なくとも１つの第２の領域を表す第１のデータを提供する段階であり、第２の領域内の少なくとも１つの関心物は、コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する、段階；及び
− コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する関心物を含まない第１の領域の部分とは異なるように少なくとも１つの第２の領域が表示装置上に表示されるように、少なくとも１つの第１の領域が表示装置上に表示されることを可能にする第２のデータを提供する段階；
を有する。

続いて、添付の図面を参照して、限定的な意味ではなく単なる例として、本発明の好適な一実施形態を説明する。
本発明を具現化する医用撮像データ処理装置の構成要素を示す図である。 本発明を具現化する医用画像データ処理方法を示すフロー図である。

図１を参照するに、医用撮像データ処理装置は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像装置１、ｘ線源２、及び検出器３を有する。ｘ線源２及び検出器３は、円形フレーム４の周りで対向する対として配置されている。プロセッサ５は、少なくとも、医用撮像データ７ａ、７ｂ及び７ｃを作り出す第１のコンピュータコード６ａ及び第２のコンピュータコード６ｂを実行するように適応されている。医用撮像データは、医師又は放射線医が関心物の特定及び／又は分類を行うことを支援するため、表示装置（図示せず）上に表示される。

患者８は台（プラットフォーム）９上に支持される。プラットフォーム９は、制御ユニット（図示せず）の制御下でモータ（図示せず）によって、プラットフォーム９の長手方向軸方向に、フレーム４に対して移動されることが可能である。検出器３によって検出されたデータはプロセッサ５に入力される。プロセッサ５は、受信したデータを第１のコンピュータコード６ａ及び第２のコンピュータコード６ｂを用いて処理し、撮像データ出力７ａ、７ｂ又は７ｃを提供する。画像データ出力７ａ、７ｂ又は７ｃは、医師の支援のために表示装置（図示せず）によって表示される。

第１のコンピュータコード６ａは、強い心臓の動きを伴う画像領域を特定することが可能な画像処理アルゴリズムを含み得る。これらの領域は、以下の例において示すように特定され得る。

例えば−４００ＨＵといった閾値を用いた肺のセグメント化及び閾値振り分けの後、画像は断層（スライス）的２次元（２Ｄ）距離変換（前面のボクセルの各々に、そのボクセルの、最も近い背面ボクセルまでのユークリッド距離を割り当てる変換）にかけられる。距離の値がＤ（ｘ，ｙ，ｚ）＜２５ｍｍである位置（ｘ，ｙ，ｚ）の各ボクセルに対して、距離マップ値Ｄのｚ方向（すなわち、スライスを貫通する方向）の二次導関数Ｌ（ｘ，ｙ，ｚ）が、Ｌ（ｘ，ｙ，ｚ）＝２×Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）−Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ−１）−Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ＋１）として計算される。この値は、不連続なスライス間変位の量を指し示す。

ノイズと誤ったスライス間変位の不連続性Ｌ（ｘ，ｙ，ｚ）とに対する堅牢性を達成するため、各ボクセルの周りでｋ＝±１０スライスの範囲が考慮される。この範囲内で、発生している変位不連続性の値が大きさによって順序付けられ、３番目に大きい値がこのボクセルの堅牢な変位不連続性の値Ｌ’として取られる。この値Ｌ’が７ｍｍより大きい場合、そのボクセルは、心臓の動きのアーチファクトにより影響を受けている画像領域の部分であると見なされる。このボクセルの影響領域は、上限を７５ｍｍとして、Ｌ’に範囲影響係数ｆ＝５を掛け合わせたものであると仮定される。そして、この半径Ｒ＝ｆ×Ｌ’の影響領域内にある各結節候補が抑圧される。

図２を参照するに、プロセッサ５が、段階Ｓ１０にて患者８の関心領域を表すデータを取得し、段階Ｓ２０にて関心領域内の肺結節を検出する。段階Ｓ３０にて、第１のコンピュータコード６ａを用いて、偽陽性を表すかなりの可能性が存在する領域が検出される。偽陽性のかなりの可能性は、例えば、呼吸又は心臓運動などの生理的な動き、金属の人工器官、手術用クリップ若しくは歯科充填材などの高密度物体により引き起こされる既存のストリークアーチファクト、又は、光子若しくはエネルギーの欠乏領域によって引き起こされ得る。

段階Ｓ４０にて、偽陽性を表すかなりの可能性が存在する領域を、例えば、該領域の境界を色付きの線でマーキングしたり、あるいは、偽陽性を表すかなりの可能性を有する領域を表示撮像データ内で区別するように薄い色で色付けしたりする等により図形的合図（グラフィカルキュー）を用いて指し示すため、第２のコンピュータコード６ｂがプロセッサ５によって使用される。

さらに、段階Ｓ５０にて、偽陽性を表すかなりの可能性を有するとして特定された領域内で検出された肺結節が、偽陽性を表すかなりの可能性を有しない領域内で検出された肺結節とは異なる組のマーカを用いて表示される。例えば、相異なる組の検出肺結節は、相異なる色で表示され、あるいは相異なる形状のグラフィカルキューを有する。

心臓の動き、呼吸運動、ストリークアーチファクト、又は光子欠乏の検出領域は、より多くの偽陽性を含み、限られた検出感度しか有しないことがあり得ることを医師に一層認識させるため、検出された肺結節は撮像データ内に表示されず、医師はその領域を格別の注意を払って検査することを強いられる。

段階Ｓ６０にて、プロセッサ５によって生成された撮像データ出力が表示装置（図示せず）に表示される。

上述の例にて言及したアルゴリズムは、ＣＴ画像において心臓の動きアーチファクトを見出す一手法を述べるに過ぎない。アーチファクトを被っている画像領域をマーキングする他の実施形態に係る画像処理アルゴリズムは、例えばＭＲ胸部画像内の心臓運動の影響を受けている領域など、ＭＲ画像において心臓の動きアーチファクト（すなわち、心臓の鼓動）を見出すアルゴリズム、ＣＴ画像において金属アーチファクト（ストリークアーチファクト）を見出すアルゴリズム、及びＣＴ画像において光子欠乏領域（典型的に肩付近及び寛骨の領域）を見出すアルゴリズムであってもよい。

なお、上述の実施形態は限定的な意味ではなく単なる例として説明されたものであり、添付の請求項により規定される本発明の範囲を逸脱することなく、様々な代替及び改変が可能である。

Claims (13)

1. 少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を処理するコンピュータシステムによって使用されるデータ構造であって：
   − それぞれの前記第１の領域内に含まれる少なくとも１つの第２の領域を表す第１のデータを検出することを実行可能な第１のコンピュータコードであり、前記第２の領域内の少なくとも１つの前記関心物は、コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する、第１のコンピュータコード；及び
   − コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する関心物を含まない前記第１の領域の部分とは異なるように少なくとも１つの前記第２の領域が表示装置上に表示されるように、少なくとも１つの前記第１の領域が前記表示装置上に表示されることを可能にする第２のデータを提供することを実行可能な第２のコンピュータコード；
   を有するデータ構造。
2. 前記第１のコンピュータコードは、少なくとも１つの前記第２の領域を表すデータを、該第２の領域の動きに基づいて検出することを実行可能である、請求項１に記載のデータ構造。
3. 前記第１のコンピュータコードは、少なくとも１つの前記第２の領域を表すデータを、該第２の領域のストリークアーチファクトに基づいて検出することを実行可能である、請求項１に記載のデータ構造。
4. 前記第１のコンピュータコードは、少なくとも１つの前記第２の領域を表すデータを、該第２の領域の光子欠乏に基づいて検出することを実行可能である、請求項１に記載のデータ構造。
5. 前記第２のコンピュータコードは、前記第２の領域を第１の組のグラフィカルマーカによって表示させるよう適応されている、請求項１に記載のデータ構造。
6. 前記第１の組のグラフィカルマーカは、異なる色を付けられた前記第２の領域の境界線を含む、請求項５に記載のデータ構造。
7. 前記第２のコンピュータコードは、少なくとも１つの前記第２の領域内の前記関心物の少なくとも幾つかを第２の組のグラフィカルマーカによって表示させるよう適応されている、請求項１に記載のデータ構造。
8. 前記第２の組のグラフィカルマーカは、前記関心物を囲む異なる色を付けられた境界線を含む、請求項７に記載のデータ構造。
9. 前記第２のデータは、少なくとも１つの前記第２の領域内の少なくとも１つの前記関心物の表示を抑圧させるよう適応されている、請求項１に記載のデータ構造。
10. 請求項１に記載のデータ構造を担持するコンピュータ読み取り可能媒体。
11. 少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を処理する医用画像データ処理装置であって、請求項１に記載のデータ構造を処理するように適応された少なくとも１つのプロセッサを有する装置。
12. − 少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を形成する少なくとも１つの撮像装置；
    − 請求項１１に記載の医用画像データ処理装置；及び
    − 少なくとも１つの前記第１の領域及び少なくとも１つの前記第２の領域を表示する少なくとも１つの表示装置；
    を有する医用撮像装置。
13. 少なくとも１つのコンピュータ検出関心物を含む、患者の少なくとも１つの第１の領域を表す医用画像データ、を処理する方法であって：
    − それぞれの前記第１の領域内に含まれる少なくとも１つの第２の領域を表す第１のデータを提供する段階であり、前記第２の領域内の少なくとも１つの前記関心物は、コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する、段階；及び
    − コンピュータ検出偽陽性を表すかなりの可能性を有する関心物を含まない前記第１の領域の部分とは異なるように少なくとも１つの前記第２の領域が表示装置上に表示されるように、少なくとも１つの前記第１の領域が前記表示装置上に表示されることを可能にする第２のデータを提供する段階；
    を有する方法。

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