JP2012500991A - 対象のサイズの変更を決定する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、対象のサイズの変更を決定する装置に関する。前記装置は、第１の時間における対象を示す第１の画像データセット内の第１の関心領域と、前記第１の時間とは異なる第２の時間における前記対象を示す第２の画像データセット内の第２の関心領域を互いに対して位置合わせする位置合わせユニット１３を有し、前記位置合わせユニットは、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することによりスケーリング値を生成する。前記装置は、前記生成されたスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す変更値を決定する変更値決定ユニット１４を有する。

Description

本発明は、対象のサイズの変更を決定する装置、方法及びコンピュータプログラムに関する。

一般に、最初のコンピュータ断層撮影画像データセット及びフォローアップコンピュータ断層撮影画像データセットにおける肺結節は、手動で又は自動的に選択され、前記選択された肺結節は、両方のコンピュータ断層撮影画像データセットにおいて別々にセグメント化される。前記最初のコンピュータ断層撮影画像データセットにおけるセグメント化された肺結節の体積及び前記フォローアップコンピュータ断層撮影画像データセットにおけるセグメント化された肺結節の体積が、決定され、前記肺結節の成長又は縮小を決定するために比較される。

セグメント化は、各コンピュータ断層撮影画像データセットに対して別々に実行され、各時点における肺結節に割り当てられた体積数を生じるので、セグメント化された体積は、コンピュータ断層撮影画像データセットの再構成中に生成されることができるノイズ、金属又は他のアーチファクトによる画像データセット内の小さな変化のために、たとえ同じサイズ及び形状を持つ同じ肺結節が両方のコンピュータ断層撮影画像データセット内に存在するとしても、異なる可能性がある。数学的観点から、これは、入力データ、すなわちコンピュータ断層撮影画像データセット値の小さな変化が、出力データ、すなわちセグメント化された体積内の大きな変化を生じ、肺結節のサイズの変更を決定する精度を低減させうるので、不良設定問題として表されることができる。

本発明の目的は、対象のサイズの変更を決定する精度が向上される、対象のサイズの変更を決定する装置、方法及びコンピュータプログラムを提供することである。

本発明の第１の態様において、対象のサイズの変更を決定する装置が提示され、前記装置は、
−第１の時間における前記対象を示す第１の画像データセットを提供し、前記第１の時間とは異なる第２の時間における前記対象を示す第２の画像データセットを提供する画像データセット提供ユニットと、
−前記第１の画像データセットにおいて、前記第１の画像データセットに示される前記対象が配置される、第１の関心領域を提供し、前記第２の画像データセットにおいて、前記第２の画像データセットに示される前記対象が配置される、第２の関心領域を提供する関心領域提供ユニットと、
−前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせする位置合わせ（registration）ユニットであって、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することによりスケーリング値を生成する前記位置合わせユニットと、
−前記生成されたスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す変更値を決定する変更値決定ユニットと、
を有する。

前記変更値は、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセット内の前記対象をセグメント化することなしに決定されることができるので、前記対象のサイズの変更の決定の精度は、セグメント化エラーにより減少され、これにより前記対象のサイズの変更の決定の精度を向上させる。更に、前記変更値は、前記対象のサイズの変更を数量化することを可能にする。

前記画像データセット提供ユニットは、好ましくは、撮像装置、例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴撮像装置又は単光子放出コンピュータ断層撮影装置若しくは陽電子放出断層撮影装置のような核画像装置である。他の実施例において、前記画像データセット提供ユニットは、例えば、第１の画像データセット及び第２の画像データセットが記憶される記憶ユニットである。

前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットは、好ましくは、特に結節を持つ患者の肺を示す三次元データセットである。したがって、サイズの変更が決定されなければならない前記対象は、好ましくは、肺結節である。他の実施例において、前記対象は、他の対象、例えば、前記患者の他の部分における病変若しくは結節又は技術的対象であることもできる。更に、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットは、二次元データセット又は四次元データセットであることもできる。前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットの一次元は、時間であることができる。

前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットが、三次元又は四次元データセットである場合、関心領域は、好ましくは、関心体積である。

好ましいのは、前記位置合わせユニットが、異なる次元において前記スケーリング変換を実行することにより異なる次元に対する複数のスケーリング値を生成することであり、ここで、異なる次元は、好ましくは、異なる直交方向に対応する。特に、前記位置合わせユニットは、三次元に対して３つのスケーリング値を生成する。

前記第２の関心領域が変換される場合、前記スケーリング値は、好ましくは、それぞれの次元における前記変換された第２の関心領域の長さに対する未変換の第２の関心領域の長さの比として規定されるか、又は、前記第１の関心領域が変換される場合、前記スケーリング値は、好ましくは、それぞれの次元における未変換の第１の関心領域の長さに対する前記変換された第１の関心領域の長さの比として規定される。

他の実施例において、前記位置合わせユニットは、少なくとも等方性スケーリング変換を実行することによりスケーリング値を生成することができ、ここで同じスケーリングが各次元において実行される。この実施例において、前記変更値決定ユニットは、好ましくは、前記スケーリング値として前記変更値を決定する。

好適な実施例において、前記装置は、いずれの次元においてスケーリング変換が実行されるべきであるか又は等方性スケーリングが実行されるべきであるかをユーザが選択することを可能にする入力ユニット及び好ましくはグラフィックユーザインタフェースを有する。

更に好ましいのは、前記変更値決定ユニットが、異なる次元に対して生成された複数のスケーリング値に依存して、変更値を決定することである。好ましくは、前記位置合わせユニットは、三次元に対して３つのスケーリング値を生成し、前記変更値決定ユニットは、前記３つのスケーリング値に基づいて前記変更値を決定する。更に好ましいのは、前記変更値決定ユニットが、前記複数のスケーリング値の積に依存して、変更値を決定することである。特に、前記変更値は、前記複数のスケーリング値の積である。１つのスケーリング値のみが生成されている場合、前記変更値は、好ましくは、この生成されたスケーリング値である。これは、変更係数と見なされることができる変更値を決定することを可能にし、１．０の変更値は、前記対象のサイズが変更されないことを示し、１．０より小さい変更値は、縮小を示し、１．０より大きい変更値は、成長を示す。

更に好ましいのは、前記位置合わせユニットが、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするために、前記スケーリング変換を含む、アフィン変換を実行することである。前記アフィン変換は、好ましくは、スケーリングに加えて、平行移動、回転及びせん断の少なくとも１つ、特に全てを含み、すなわち変換は、１２までの自由度で実行され、前記アフィン変換により得られる１又は複数のスケーリング値は、前記変更値を決定するのに使用される。

一実施例において、前記関心領域提供ユニットは、前記第１の画像データセット及び／又は前記第２の画像データセット内の前記対象を選択する。この関心領域提供ユニットは、好ましくは、前記第１の画像データセット及び／又は前記第２の画像データセットにおいて対象を人が手動で選択及び／又は自動的に認識及び選択することを可能にする。前記関心領域提供ユニットは、好ましくは、前記第１の関心領域及び／又は前記第２の関心領域を手動で及び／又は自動的に規定することを可能にし、これらの関心領域の各々は、それぞれ、前記第１の画像データセットにおいて及び／又は前記第２の画像データセットにおいて、前記対象を含む。

前記関心領域提供ユニットは、
−前記第１の画像データセット内の前記対象の第１の位置を提供する第１の位置提供ユニットと、
−前記第１の画像データセットに示される前記対象及び前記対象の第１の位置を含む位置決め領域（positioning region）を提供する位置決め領域提供ユニットと、
−前記位置決め領域を前記第２の画像データセットと位置調整する位置調整（aligning）ユニットであって、前記位置調整された位置決め領域の中心が、前記第２の画像データセット内の前記対象の第２の位置を規定する、前記位置調整ユニットと、
を有し、
前記関心領域提供ユニットが、前記対象の前記第１の位置の周りの前記第１の関心領域を提供し、前記対象の前記第２の位置の周りの前記第２の関心領域を提供する。

前記第１の位置提供ユニット及び前記位置決め領域提供ユニットは、好ましくは、前記第１の画像データセット内の前記対象の前記第１の位置を手動で又は自動的に選択し、前記第１の画像データセットにおいて、前記対象の前記第１の位置及び前記第１の画像データセットに示される前記対象を含む前記位置決め領域を手動で又は自動的に規定する。前記対象の前記第２の位置、すなわち、前記第１の画像データセット内の前記対象の前記第１の位置に対応する前記第２の画像データセット内の位置は、この場合、前記第２の画像データセット、特に前記第２の画像データセット全体に対する前記位置決め領域の位置合わせを実行することにより前記位置調整ユニットにより決定される。この位置合わせは、前記第１の画像データセット内の対象位置及び前記第２の画像データセット内の対象位置の粗い位置調整を生じる。前記関心領域提供ユニットは、好ましくは、前記対象の前記第１の位置の周りの前記第１の関心領域を提供し、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域が前記位置決め領域より小さいように前記対象の前記第２の位置の周りの前記第２の関心領域を提供する。更に好ましいのは、前記第１及び第２の関心領域の形状を考慮すると、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域のサイズが、これらが実質的に前記対象のみを含むように選択されることである。例えば、前記第１及び第２の関心領域が長方形である場合、前記長方形の関心領域の辺長は、前記対象がちょうど前記関心領域に含まれるように選択される。前記対象が肺結節の場合、前記位置決め領域は、好ましくは、１０ｃｍの辺長を持つ立方形であり、前記関心領域は、より小さな辺長を持つ立方形である。前記位置調整ユニットは、好ましくは、平行移動動作及び回転動作のみの少なくとも一方を実行する。

前記対象位置及び対応する第１及び第２の関心領域のこの粗い位置調整は、前記対象が一般的には実質的に中心に位置する２つの明確に定義された関心領域を生じる。これは、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域が多量の共通の情報を持つので、前記位置合わせユニットにより実行される位置合わせの品質を向上させる。

更に好ましいのは、前記位置調整ユニットが、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットに共通する座標系に対する前記対象の前記第１の位置の幾何学的位置を決定し、前記座標系を使用することにより前記第２の画像データセット内の前記幾何学的位置を決定することにより前記対象の中間の第２の位置を決定し、前記位置決め領域の中心が前記対象の前記中間の第２の位置であるように前記第２の画像データセット内の前記位置決め領域を位置決めすることにより前記第２の画像データセットに対して前記位置決め領域を位置調整することを開始、すなわち初期化することである。これは、前記位置調整ユニットに、前記第２の画像データセットに対する前記位置決め領域の位置調整に対する初期位置を与え、これは、位置調整プロシージャに対する計算コストを減少させる。

共通座標系は、好ましくは、構造に対して規定される座標系であり、前記構造と前記第１の画像データセットの各画像値位置との間の幾何学的関係及び同じ構造と前記第２の画像データセットの各画像値位置との間の幾何学的関係が既知である。この構造は、例えば、コンピュータ断層撮影装置のフィーチャ又は肺全体又は血管のような両方の画像データセットにおいて識別されることができるフィーチャである。

更に好ましいのは、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットの両方が同じ撮像装置により取得される場合に、前記共通座標系が、既知のスキャナ座標系であることである。患者配置が、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットに対して等しい又は非常に類似している場合、前記患者は、両方の画像データセットにおいて前記スキャナ座標系に対して同じ位置を持ち、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットにおける対応する位置は、前記共通座標系に対する前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセット内の同じ幾何学的位置を決定することにより決定されることができる。

更に好ましいのは、
−前記位置合わせユニットが、前記第１の関心領域を前記第２の関心領域に対して位置合わせする第１の位置合わせを実行し、ここで前記位置合わせユニットが、前記第１の関心領域を前記第２の関心領域に対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより第１のスケーリング値を生成し、
−前記変更値決定ユニットが、前記生成された第１のスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す第１の変更値を決定し、
−前記位置合わせユニットが、前記第２の関心領域を前記第１の関心領域に対して位置合わせする第２の位置合わせを実行し、ここで前記位置合わせユニットが、前記第２の関心領域を前記第１の関心領域に対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより第２のスケーリング値を生成し、
−前記変更値決定ユニットが、前記生成された第２のスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す第２の変更値を決定することである。前記位置合わせユニットが、複数のスケーリング値を生成する場合、第１のスケーリング値は、前記第１の関心領域を前記第２の関心領域に対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより生成され、第１の変更値は、これらの生成された第１のスケーリング値に依存して決定され、第２のスケーリング値は、前記第２の関心領域を前記第１の関心領域に対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより生成され、第２の変更値は、前記生成された第２のスケーリング値に依存して決定される。これは、前記第１の変更値及び前記第２の変更値が互いに逆数であるかどうかを確認することにより前記対象のサイズの変更の決定の精度をモニタリングすることを可能にする。

更に好ましいのは、前記装置が、
−前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似性尺度に対して類似しているかどうかを決定する類似性決定ユニットと、
−前記類似性決定ユニットが、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似性尺度に対して類似していないと決定した場合に信号を出力する出力ユニットと、
を有することである。

前記出力ユニットは、例えば、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数との間の差を表示するディスプレイである。ディスプレイの代わりに又は加えて、前記出力ユニットは、前記類似性決定ユニットが、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似性尺度に対して類似していないと決定した場合に音響信号を出力することもできる。

前記類似性尺度は、好ましくは、事前に決定される。前記類似性決定ユニットは、好ましくは、絶対差が所定の閾値より大きい場合に前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似していないと決定する。好ましくは、前記閾値は、変更値に対して２０％以下であり、より好ましくは、１５％以下であり、更に好ましくは１０％以下であり、最も好ましくは５％以下であり、これは、前記対象のサイズの変更が無いことを示す。

本発明の他の態様において、対象のサイズの変更を決定する方法が提示され、前記方法は、以下のステップ、すなわち、
−第１の時間における前記対象を示す第１の画像データセットを提供し、前記第１の時間とは異なる第２の時間における前記対象を示す第２の画像データセットを提供するステップと、
−前記第１の画像データセットにおいて前記第１の画像データセットに示される前記対象が配置される第１の関心領域を提供し、前記第２の画像データセットにおいて前記第２の画像データセットに示される前記対象が配置される第２の関心領域を提供するステップと、
−前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするステップであって、スケーリング値が、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより生成される、前記位置合わせするステップと、
−前記生成されたスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す変更値を決定するステップと、
を有する。

本発明の他の態様において、対象のサイズの変更を決定するコンピュータプログラムが提示され、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータプログラムが、請求項１に規定される装置を制御するコンピュータ上で実行される場合に、前記装置に請求項１０に規定される方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する。

請求項１の装置、請求項１０の方法及び請求項１１のコンピュータプログラムは、従属請求項に規定される同様の及び／又は同一の好適な実施例を持つと理解されるべきである。

本発明の好適な実施例は、独立請求項に対する従属請求項の如何なる組み合わせであることもできると理解されるべきである。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになる。

対象のサイズの変更を決定する装置の実施例を概略的にかつ例示的に示す。 対象のサイズの変更を決定する方法の実施例を示すフローチャートを例示的に示す。 第１の画像データセット、第２の画像データセット、これらの画像データセット内の対象及び位置決め領域を概略的にかつ例示的に示す。 第１の画像データセット、第２の画像データセット、これらの画像データセット内の対象、第１の関心領域及び第２の関心領域を概略的にかつ例示的に示す。

図１は、対象のサイズの変更を決定する装置１７を概略的にかつ例示的に示す。この実施例において、前記対象のサイズの変更を決定する装置は、コンピュータ断層撮影システムである。前記コンピュータ断層撮影システムは、ｚ方向に平行に延在する回転軸Ｒの周りで回転することができるガントリ１を含む。この実施例においてＸ線管である放射線源２は、ガントリ１に取り付けられる。放射線源２は、この実施例において、放射線源２により生成された放射線から円錐放射線ビーム４を形成するコリメータ３を備える。前記放射線は、この実施例において、円筒形であり、この実施例において、患者又は技術的要素を含む検査ゾーン５を横切る。検査ゾーン５を横切った後に、放射線ビーム４は、二次元検出表面を有する検出装置６に入射する。検出装置６は、ガントリ１に取り付けられる。

前記コンピュータ断層撮影システムは、２つのモータ７、８を有する。前記ガントリは、好ましくは、モータ７により一定であるが調節可能な角速度で駆動される。モータ８は、この実施例において、検査ゾーン５内の患者台の上に配置された患者を回転軸Ｒ又はｚ軸の方向に平行に移動するために設けられる。これらのモータ７、８は、例えば、放射線源２及び検査ゾーン５が互いに対してらせん軌道に沿って移動するように制御ユニット９により制御される。しかしながら、この実施例において、前記患者を含む検査ゾーン５が移動されないが、放射線源２のみが回転され、すなわち、前記放射線源が、検査ゾーン５に対して、特に、この実施例において、前記患者に対して円軌道に沿って移動することも可能である。更に、他の実施例において、コリメータ３は、他のビーム形状、特に扇ビームを形成することができ、検出装置６は、前記他のビーム形状、特に扇ビームに対応するように成形された検出表面を有することができる。

放射線源２及び検査ゾーン５の相対的な移動中に、検出装置６は、検出装置６の前記検出表面に入射した放射線に依存して、測定データを生成する。この実施例において投影データである前記測定データは、前記測定データ、すなわち前記投影データから画像データセットを生成する画像生成装置１０に提供される。この実施例において、画像生成装置１０は、逆投影アルゴリズムを使用することにより前記測定データから画像データセットを再構成する。しかしながら、他の実施例において、他のアルゴリズム、例えばラドン逆変換が、前記測定データから画像データセットを再構成するのに使用されることができる。

放射線源２、検査ゾーン５に対して放射線源２を移動する素子、具体的にはモータ７、８及びガントリ１、検出装置６並びに画像生成装置１０は、第１の時間における対象を示す第１の画像データセットを提供し、前記第１の時間とは異なる第２の時間における前記対象を示す第２の画像データセットを提供する画像データセット提供ユニット１８を形成する。他の実施例において、前記画像データセット提供ユニットは、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットが既に記憶されている記憶ユニットであることができる。この場合、前記対象のサイズの変更を決定する装置は、前記放射線源、前記検出装置、前記検査ゾーンに対して前記放射線源を移動させる前記素子及び前記画像生成装置、又は測定データを取得し、前記測定データから画像データセットを生成する他のシステムを必要としない。前記対象のサイズの変更を決定する装置は、この実施例において、前記第１及び第２の画像データセットを記憶する前記記憶ユニットと、関心領域提供ユニットと、位置合わせユニットと、変更値決定ユニットとを少なくとも有するワークステーションであり、これは、以下に更に記載される。

画像生成装置１０をも有する処理ユニット１６は、前記第１の画像データセットにおいて、前記対象が配置される第１の関心領域を提供し、前記第２の画像データセットにおいて、前記対象が配置される第２の関心領域を提供する関心領域提供ユニット１２を有する。この実施例において、関心領域提供ユニット１２は、前記第１の画像データセット内の前記対象の第１の位置を提供する第１の位置提供ユニット３０と、前記対象及び前記対象の第１の位置を含む位置決め領域を提供する位置決め領域提供ユニット３２と、前記第２の画像データセットに対して前記位置決め領域を位置調整する位置調整ユニット３１とを有し、前記位置調整された位置決め領域の中心は、前記第２の画像データセット内の前記対象の第２の位置を規定し、前記関心領域提供ユニットは、前記対象の前記第１の位置の周りの前記第１の関心領域を提供し、前記対象の前記第２の位置の周りの前記第２の関心領域を提供する。第１の位置提供ユニット３０及び位置決め領域提供ユニット３２は、前記第１の画像データセット内の対象位置、すなわち前記対象の第１の位置を選択し、前記対象の第１の位置及び前記選択された対象を含むように前記第１の画像データセットにおいて前記位置決め領域を規定する選択ユニットを有する。第１の位置提供ユニット３０及び位置決め領域提供ユニット３２は、好ましくは、前記対象の第１の位置及び前記位置決め領域を提供する同じ選択ユニットを有し、又はからなり、図１において破線ボックスにより示される。例えば、前記選択ユニットは、グラフィックユーザインタフェースと、ディスプレイ１１に示される前記第１の画像データセットにおいて対象を選択するキーボード又はマウスのような入力ユニットとを有する。前記選択ユニットは、前記第１の画像データセット内の前記対象、例えば、患者の肺を示す第１の画像データセット内の肺結節の第１の位置を自動的に検出及び選択することもできる。前記対象、特に肺結節の第１の位置の自動検出及び選択に対して、好ましくは、参照によりここに組み込まれる、M. S. Brown, M. F. McNitt-Gray, J. G. Goldin, R. D. Suh, J. W. Sayre, and D. R. Aberle, "Patient-specific models for lung nodule detection and surveillance in CT images," IEEE Trans. Med. Imag., vol. 20, no. 12, pp. 1242-1250, Dec. 2001; J. P. Ko and M. Betke, "Chest CT: automated nodule detection and assessment of change over time-preliminary experience," Radiology, vol. 218, no. 1, pp. 267-273, 2001; R.Wiemker, P. Rogalla, A. Zwartkruis, and T. Blaffert, "Computer aided lung nodule detection on high resolution CT data," Proc. SPIE, vol. 4684, pp. 677-688, 2002; C. I. Fetita, F. Preteux, C. Beigelman-Aubry, and P. Grenier, "3-D automated lung nodule segmentation in HRCT," in Lecture Notes in Computer Science. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 2003, vol. 2878, Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention, pp. 626-634; or R. Wiemker, A. Speck, D. Kulbach, H. Spitzer and J. Beinlein (1997): "Unsupervised robust change detection on multispectral imagery using spectral and spatial features", in Proceedings from the Third International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition, Copenhagen, Denmark, vol. I, pp. 640-647に規定されるアルゴリズムが使用される。

前記選択ユニットは、好ましくは、前記位置決め領域及び／又は前記第１の関心領域をユーザが手動で規定する、又は前記選択された対象を含む前記第１の関心領域及び／又は前記位置決め領域を自動的に規定することを可能にする。好ましくは関心体積である前記関心領域及び／又は前記位置決め領域の形状は、任意に選択されることができ、長方形であることができる。前記位置決め領域及び／又は前記関心領域のサイズは、例えば、前記対象をクリックし、所望の半径が到達されるまでドラッグすることによりユーザにより指示されることができ、これは、前記選択された対象、特に肺結節の典型的なサイズ、特に体積によって定数として実施されることができる。

好適な実施例において、前記位置決め領域は、前記第１の関心領域より大きい。更に、前記関心領域提供ユニットは、前記第１の関心領域、特にサイズ及び特に形状が、ユーザにより選択可能であるように構成されるのに対し、前記位置決め領域のサイズ及び形状は、前記位置決め領域内に含まれるべき対象の種類が確実に前記位置決め領域内にあるように事前に規定される。例えば、前記対象が肺結節である場合、前記位置決め領域は、好ましくは、中心が前記対象の第１の位置にあり、辺長が１０ｃｍである立方形である。

第１の位置提供ユニット３０は、前記第１の画像データセット内の前記対象の第１の位置を提供し、位置決め領域提供ユニット３２は、前記対象及び前記対象の第１の位置を含む位置決め領域を提供する。この場合、位置調整ユニット３１は、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットに共通する座標系に対して前記対象の第１の位置の幾何学的位置を決定し、前記座標系を使用することにより前記第２の画像データセット内の前記幾何学的位置を決定することにより前記対象の中間の第２の位置を決定する。したがって、前記位置調整ユニットは、共通座標系に対して前記第２の画像データセットにおいて、前記第１の画像データセットにおいて決定された前記幾何学的位置を見つけることにより、前記第１の画像データセット内の前記対象の第１の位置に対応すべき前記第２の画像データセット内の前記対象の中間の第２の位置を決定する。この共通座標系は、前記第１及び第２の画像データセットを生成するのに使用された前記コンピュータ断層撮影装置の幾何構成により規定されることができる。更に、前記第１及び第２の画像データセットに示される肺全体又は血管のような構造は、前記対象の第１の位置に対応する前記対象の中間の第２の位置を決定するのに使用されることができる。共通座標系及び／又は両方の画像データセットに示される構造を使用することによる前記対象の中間の第２の位置のこの決定は、特に、前記対象が前記第１の画像データセットの生成と前記第２の画像データセットの生成との間で移動する場合、特に、前記対象が患者の肺結節である場合、概して、粗い決定だけである。

位置調整ユニット３１は、前記位置決め領域の中心が前記対象の前記中間の第２の位置であるように前記第２の画像データセットにおいて前記位置決め領域を位置決めすることにより前記第２の画像データセットに対する前記位置決め領域の位置調整を開始する。前記位置決め領域は、ここで、前記第１の画像データセット内の前記位置決め領域と前記第２の画像データセット内の変換された位置決め領域との間の類似性を記述する類似性尺度が最適化されるように前記第２の画像データセットにおいて変換、特に平行移動及び／又は回転される。最適化された類似性尺度に対応する前記第２の画像データセット内の前記変換された位置決め領域の中心は、前記第２の関心領域を規定するのに使用される前記対象の前記第２の位置である。前記類似性尺度は、好ましくは、差の二乗和である。他の実施例において、相関タイプ、画像勾配ベース又は相互情報のような尺度のような他の類似性尺度が使用されることができる。

この場合、関心領域提供ユニット１２は、前記対象の前記第１の位置の周りの前記第１の関心領域を提供し、前記対象の前記第２の位置の周りの前記第２の関心領域を提供する。これは、好ましくは、ユーザが前記選択ユニットを使用することにより選択された第１の関心領域を使用することにより、及び前記第２の画像データセット内の前記対象の前記決定された第２の位置の周りの前記第１の関心領域の幾何学的次元を持つ第２の関心領域を中心にすることにより実行される。

他の実施例において、前記関心領域提供ユニットは、前記第１の関心領域及び／又は前記第２の関心領域の形状及び場所が既に記憶されている記憶ユニットである。

処理ユニット１６は、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせする位置合わせユニット１３を有し、位置合わせユニット１３は、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより、スケーリング係数ともみなされることができるスケーリング値を生成する。この実施例において、前記位置合わせユニットは、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせする、スケーリング情報を含むアフィン変換を実行する。前記アフィン変換は、この実施例において、スケーリング、平行移動、回転及びせん断を含み、すなわち、前記変換は、１２の自由度で実行される。

位置合わせユニット１３内の位置合わせスキームは、以下のデータ、すなわち、前記第１の関心領域、前記第２の関心領域、及び前記第１の関心領域又は前記第２の関心領域の変換を記述する変換ベクトルを入力として取る。前記変換ベクトルは、平行移動、回転又はせん断に対する０値及びスケーリングに対する１の値で初期化され、すなわち、最初に、前記スケーリング値は１である。前記第２の関心領域に対する前記第１の関心領域の位置合わせは、最適化スキームで実行され、前記変換は、前記第２の関心領域に適用され、前記変換ベクトルは、前記第１の関心領域及び前記変換された第２の関心領域に適用される類似性尺度が最適化されるように変更される。他の実施例において、前記変換は、前記第１の関心領域を変換するように前記第１の関心領域に適用されることができ、前記変換ベクトルは、前記変換された第１の関心領域及び前記第２の関心領域に適用される類似性尺度が最適化されるように変更される。前記類似性尺度は、好ましくは、差の二乗和である。他の実施例において、相関タイプ、画像勾配ベース又は相互情報のような尺度のような他の類似性尺度が、類似性尺度として使用されることができる。位置合わせユニット１３により実行される前記位置合わせの結果は、少なくとも１つの最適化されたスケーリング値を持つ最適化された変換ベクトルである。

処理ユニット１６は、前記生成されたスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す変更値を決定する変更値決定ユニット１４を有する。この実施例において、位置合わせユニット１３は、３つのスケーリング値を生成し、前記変更値決定ユニットは、前記変更値を決定するために、３つの次元に対応する前記３つのスケーリング値を乗算する。

前記対象のサイズの変更を決定する装置は、どの次元でスケーリング値が計算されるべきであるか又は等方性スケーリング値が決定されるべきであるかをユーザが選択することを可能にするキーボード又はマウスのような入力ユニット１７を有する。前記装置は、好ましくは、ディスプレイ１１に示され、メニューを有するグラフィックユーザインタフェースを有し、ユーザは、前記メニュー内の対応するマークをクリックすることにより選択を行うことができる。変更値決定ユニット１４は、好ましくは、前記ユーザにより行われた前記スケーリング値の選択に基づいて、前記変更値を決定する。

前記決定された変更値及び好ましくは１以上の生成されたスケーリング値は、ディスプレイ１１上に示される。

一実施例において、位置合わせユニット１３は、前記第２の関心領域に対して前記第１の関心領域を位置合わせする第１の位置合わせを実行し、位置合わせユニット１３は、前記第２の関心領域に対して前記第１の関心領域を位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより第１のスケーリング値を生成し、前記変更値決定ユニットは、前記生成された第１のスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す第１の変更値を決定する。更に、位置合わせユニット１３は、好ましくは、前記第１の関心領域に対して前記第２の関心領域を位置合わせする第２の位置合わせを実行し、位置合わせユニット１３は、前記第１の関心領域に対して前記第２の関心領域を位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより第２のスケーリング値を生成し、前記変更値決定ユニットは、前記生成された第２のスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す第２の変更値を決定する。

前記第１の変更値及び前記第２の変更値は、一貫しており、すなわち、前記第１の変更値は、前記第２の変更値の逆数と類似しているべきであり、逆も同様である。

類似性決定ユニット１５は、上述の類似性が与えられるかどうか、すなわち前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似性尺度に対して類似しているかどうかを決定する。類似性決定ユニット１５は、好ましくは、絶対差が所定の閾値より大きい場合に、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似していないと決定する。好ましくは、前記閾値は、変更値に対して２０％以下であり、より好ましくは１５％以下であり、更に好ましくは１０％以下であり、最も好ましくは５％以下であり、これは、前記対象のサイズの変更が無い、すなわち成長も縮小も無いことを示す。

類似性決定ユニット１５は、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似性尺度に対して類似していないと決定した場合、これは、ディスプレイ１１上で示される。例えば、赤の指示は、前記第１の変更値及び前記第２の変更値が一貫していない場合に表示されることができ、緑の指示は、一貫している場合に表示されることができる。

他の実施例において、ディスプレイ１１の代わりに又は加えて、他の出力ユニット、例えば、音響出力ユニットは、類似性決定ユニットが、前記第１の変更値及び前記第２の変更値が一貫していない、すなわち、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の少なくとも一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが前記類似性尺度に対して類似していないことを決定した場合に、信号を出力するのに使用されることができる。

以下、対象のサイズの変更を決定する方法が、図２に示されるフローチャートを参照して説明される。

ステップ１０１において、第１の画像データセット及び第２の画像データセットが、画像データセット提供ユニット１８により提供される。この実施例において、第１のコンピュータ断層撮影胸部スキャンが、患者の肺を示す第１の画像データセットを生成するように実行され、この後、フォローアップコンピュータ断層撮影胸部スキャンが、後の時間における前記患者の肺を示す第２の画像データセットを生成するように実行される。

ステップ１０２において、関心領域提供ユニット１２は、第１の画像データセット２０において、対象２３が配置される第１の関心領域２２を提供し、第２の画像データセット２１において、変更されたサイズを持つ対象２４が配置される第２の関心領域を提供する。関心領域提供ユニット１２は、第１の画像データセット２０内の前記対象の第１の位置３５を提供する第１の位置提供ユニット３０と、対象２３及び前記対象の第１の位置３５を含む位置決め領域３６を提供する位置決め領域提供ユニット３２と、位置調整ユニット３１とを有する。位置調整ユニット３１は、第１の画像データセット２０及び第２の画像データセット２１に共通する座標系に対する前記対象の第１の位置３５の幾何学的位置を決定し、前記座標系を使用することにより第２の画像データセット２１内の前記幾何学的位置を決定することにより前記対象の中間の第２の位置を決定する。この場合、位置調整ユニット３１は、前記位置決め領域の中心が前記対象の前記中間の第２の位置であるように前記第２の画像データセット２１において前記位置決め領域３６を位置決めすることにより第２の画像データセット２１に対する位置決め領域３６の位置調整を開始する。この位置調整が完了した後に、前記位置調整された位置決め領域の中心は、第２の画像データセット２１内の前記対象の第２の位置３７を規定する。関心領域提供ユニット１２は、この場合、前記対象の第１の位置３５の周りの第１の関心領域及び前記対象の第２の位置３７の周りの第２の関心領域２５を提供する。

第１の位置提供ユニット３０は、好ましくは、第１の画像データセット２０において、好ましくは肺結節である前記対象の第１の位置３５を選択する選択ユニットを有する。前記選択ユニットは、第１の画像データセット２０において第１の関心領域２２を規定することもできる。前記選択ユニットは、例えば、第１の画像データセット２０内の前記対象の第１の位置３５をユーザが選択することを可能にするグラフィックユーザインタフェースを有することができる。この場合、前記ユーザにより手動で又は自動的に、前記対象の選択された第１の位置３５及び好ましくは対象２３を含む第１の関心領域２２が規定される。好ましくは関心体積である第１の関心領域２２の形状は、任意に選択されることができ、長方形であることができる。第１の関心領域２２のサイズは、例えば、対象２３をクリックし、所望の半径が達成されるまでドラッグすることによりユーザにより指示されることができ、又は選択された対象２３、特に肺結節の典型的なサイズ、特に体積によって定数として実施されることができる。前記位置決め領域は、好ましくは、前記第１の関心領域より大きく、好ましくは、例えば、前記位置決め領域の所定のサイズを使用することにより、前記対象の第１の位置の辺りを中心とするように自動的に選択され、又は前記ユーザが前記選択ユニットを使用することにより選択される。所定の領域３６に含まれる対象２３及び前記対象の第１の位置３５を持つ第１の画像データセット２０、及び他の時点における対象２４及び前記対象の第２の位置３７を持つ第２の画像データセット２１は、図３に例示的かつ概略的に示されている。図４は、第１の関心領域２２に含まれる対象２３を持つ第１の画像データセット２０及び第２の関心領域２５内の対象２４を持つ第２の画像データセット２１を概略的かつ例示的に示す。

ステップ１０３において、位置合わせユニット１３は、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせし、前記位置合わせユニットは、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することによりスケーリング値を生成する。この実施例において、前記位置合わせユニットは、好ましくは３つの直交する空間方向に対応する三次元に対する３つのスケーリング値を生成する。他の実施例において、ユーザは、どの次元に対してスケーリング値が決定されるべきであるか又は等方性スケーリング値が決定されるべきであるかを選択することができ、位置合わせユニット１３は、この選択によって１以上のスケーリング値を生成する。

ステップ１０４において、前記生成されたスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す変更値を決定する。この実施例において、位置合わせユニット１３は、三次元に対応する３つのスケーリング値を生成し、変更値決定ユニット１４は、前記変更値を決定するためにこれらの３つのスケーリング値を乗算する。

前記決定された変更値及び好ましくは前記生成されたスケーリング値は、ディスプレイ１１に表示される。

ステップ１０５において、位置合わせユニット１３及び変更値決定ユニット１４は、第２の変更値を決定する。前記第２の変更値の決定に対して、前記位置合わせは、ステップ１３において実行された位置合わせに対して反対方向に実行される。例えば、ステップ１０３において、前記第１の関心領域が前記第２の関心領域に対して位置合わせされた場合、ステップ１０５において、前記第２の関心領域が、前記第１の関心領域に対して位置合わせされる。ステップ１０５は、ステップ１０４において決定された前記第１の変更値に対する逆数であるべきである第２の変更値を生じる。

前記第２の変更値も、好ましくは、ディスプレイ１１に表示される。

ステップ１０６において、類似性決定ユニット１５は、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の逆数が上述の類似性尺度に対して類似しているかどうかを決定し、出力ユニット１１、この場合にはディスプレイは、類似性決定ユニット１５が、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の逆数が前記類似性尺度に対して類似していないと決定した場合に信号を出力する。

前記対象のサイズの変更を決定する装置、方法及びコンピュータプログラムは、悪性の結節を良性の結節から区別するのに重要なパラメータである肺結節に対する成長評価を可能にする。成長の評価は、通常は、典型的には３ないし６か月の間隔で患者のフォローアップコンピュータ断層撮影検査を比較することにより行われる。この評価に対して、前記結節は、ａ）第１の画像データセット及びｂ）フォローアップ画像データセットにセグメント化され、前記セグメント化された結節の体積が決定される。上述のように、前記セグメント化は、一般に、エラーがあり、これにより結節の成長又は縮小を決定する精度を減少させる。対照的に、本発明の上述の装置及び方法は、セグメント化なしで結節成長又は縮小を推定することを可能にする。セグメント化ステップは、２つの検査からの局所領域の特別なアフィン位置合わせにより置き換えられる。

前記対象のサイズの変更を決定する装置は、コンピュータ断層撮影スキャナコンソール、撮像ワークステーション及びＰＡＣＳワークステーションに一体化されることができる。特に、前記装置及び前記方法は、肺結節のような悪性及び良性腫瘍を決定するコンピュータ援助診断（ＣＡＤ）システムの一部として使用されることができる。

前記スケーリング値及び前記変更値は、好ましくは、ｘ≧１であるｘの変更値が１００（ｘ−１）％による対象成長に等しく、ｙ≦１であるｙの変更値が１００ｙ％への対象縮小に等しいように決定される。

前記対象のサイズの変更を決定する装置は、前記変更値及び好ましくは少なくとも１つの前記スケーリング値に加えて、前記第１の関心領域内の前記対象、前記第２の関心領域内の前記対象及び前記位置合わせされた第１の関心領域及び前記第２の関心領域が互いから減算される減算画像をディスプレイ１１上で示すことができる。

上記実施例において、前記画像データセット提供ユニットは、好ましくは、コンピュータ断層撮影投影データを取得し、これらの投影データからコンピュータ断層撮影画像データセットを生成し、特にコンピュータ断層撮影胸部画像データセットを生成するユニットであり、他の実施例において、前記画像データセット提供ユニットは、同じ対象を示す第１の画像データセット及び第２の画像データセットを提供する如何なるユニットであることもできる。前記画像データセット提供ユニットは、それぞれの画像データセットが記憶された記憶ユニット、又は例えばインターネット接続を介して他のユニットから前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットを受信する受信ユニットであることができ、又は前記画像データセット提供ユニットは、磁気共鳴撮像システム、核医学撮像システム、光学撮像システム又は超音波撮像システム等のような他の撮像システムであることができる。

開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。

請求項において、単語"有する"は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"１つの"（"a"又は"an"）は、複数を除外しない。

単一のユニット又は装置が、請求項に記載された複数のアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。

１以上のユニット又は装置により実行される位置調整、位置合わせ、変更値決定及び類似性決定プロシージャのような計算及び決定は、他の数のユニット又は装置により実行されることができる。例えば、前記位置調整、位置合わせ、変更値決定及び類似性決定プロシージャは、単一のユニットにより、又は他の数の異なるユニットにより実行されることができる。前記計算及び決定及び／又は前記対象のサイズの変更を決定する方法による前記対象のサイズの変更を決定する装置の制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用ハードウェアとして実施されることができる。

コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に記憶／配信されることができ、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介するような他の形式で配信されることもできる。

請求項内の参照符号は、請求の範囲を限定すると解釈されるべきでない。

Claims (11)

1. 対象のサイズの変更を決定する装置において、
   第１の時間における前記対象を示す第１の画像データセットを提供し、前記第１の時間とは異なる第２の時間における前記対象を示す第２の画像データセットを提供する画像データセット提供ユニットと、
   前記第１の画像データセットにおいて、前記第１の画像データセットに示される前記対象が配置される第１の関心領域を提供し、前記第２の画像データセットにおいて、前記第２の画像データセットに示される前記対象が配置される第２の関心領域を提供する関心領域提供ユニットと、
   前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせする位置合わせユニットであって、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することによりスケーリング値を生成する前記位置合わせユニットと、
   前記生成されたスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す変更値を決定する変更値決定ユニットと、
   を有する装置。
2. 前記位置合わせユニットが、異なる次元における前記スケーリング変換を実行することにより異なる次元に対する複数のスケーリング値を生成する、請求項１に記載の装置。
3. 前記変更値決定ユニットが、異なる次元に対して生成された複数のスケーリング値に依存して変更値を決定するように構成される、請求項２に記載の装置。
4. 前記変更値決定ユニットが、前記複数のスケーリング値の積に依存して変更値を決定する、請求項３に記載の装置。
5. 前記位置合わせユニットが、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするように、前記スケーリング変換を含むアフィン変換を実行する、請求項１に記載の装置。
6. 前記関心領域提供ユニットが、
   前記第１の画像データセット内の前記対象の第１の位置を提供する第１の位置提供ユニットと、
   前記第１の画像データセットに示される前記対象及び前記対象の前記第１の位置を含む位置決め領域を提供する位置決め領域提供ユニットと、
   前記位置決め領域を前記第２の画像データセットに対して位置調整する位置調整ユニットであって、前記位置調整された位置決め領域の中心が前記第２の画像データセット内の前記対象の第２の位置を規定する、前記位置調整ユニットと、
   を有し、
   前記関心領域提供ユニットが、前記対象の前記第１の位置の周りの前記第１の関心領域を提供し、前記対象の前記第２の位置の周りの前記第２の関心領域を提供する、
   請求項１に記載の装置。
7. 前記位置調整ユニットが、前記第１の画像データセット及び前記第２の画像データセットに共通する座標系に対する前記対象の前記第１の位置の幾何学的位置を決定し、前記座標系を使用することにより前記第２の画像データセット内の前記幾何学的位置を決定することにより前記対象の中間の第２の位置を決定し、前記位置決め領域の中心が前記対象の前記中間の第２の位置であるように前記第１の画像データセットにおいて前記位置決め領域を位置決めすることにより前記第２の画像データセットに対する前記位置決め領域の位置調整を開始する、請求項６に記載の装置。
8. 前記位置合わせユニットが、前記第２の関心領域に対して前記第１の関心領域を位置合わせする第１の位置合わせを実行し、前記位置合わせユニットが、前記第２の関心領域に対して前記第１の関心領域を位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより第１のスケーリング値を生成し、
   前記変更値決定ユニットが、前記生成された第１のスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す第１の変更値を決定し、
   前記位置合わせユニットが、前記第１の関心領域に対して前記第２の関心領域を位置合わせする第２の位置合わせを実行し、前記位置合わせユニットが、前記第１の関心領域に対して前記第２の関心領域を位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより第２のスケーリング値を生成し、
   前記変更値決定ユニットが、前記生成された第２のスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す第２の変更値を決定する、
   請求項１に記載の装置。
9. 前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似性尺度に対して類似しているかどうかを決定する類似性決定ユニットと、
   前記類似性決定ユニットが、前記第１の変更値及び前記第２の変更値の一方と前記第１の変更値及び前記第２の変更値の他方の逆数とが類似性尺度に対して類似していないと決定した場合に、信号を出力する出力ユニットと、
   を有する、請求項８に記載の装置。
10. 対象のサイズの変更を決定する方法において、
    第１の時間における前記対象を示す第１の画像データセットを提供し、前記第１の時間とは異なる第２の時間における前記対象を示す第２の画像データセットを提供するステップと、
    前記第１の画像データセットにおいて、前記第１の画像データセットに示される前記対象が配置される第１の関心領域を提供し、前記第２の画像データセットにおいて、前記第２の画像データセットに示される前記対象が配置される第２の関心領域を提供するステップと、
    前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするステップであって、スケーリング値が、前記第１の関心領域及び前記第２の関心領域を互いに対して位置合わせするために少なくともスケーリング変換を実行することにより生成される、前記位置合わせするステップと、
    前記生成されたスケーリング値に依存して、前記対象のサイズの変更を示す変更値を決定するステップと、
    を有する方法。
11. 対象のサイズの変更を決定するコンピュータプログラムにおいて、前記コンピュータプログラムが請求項１に記載の装置を制御するコンピュータ上で実行される場合に、前記装置に請求項１０に記載の方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。

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