JP2016522071A5

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Publication number: JP2016522071A5
Application number: JP2016522485A
Authority: JP
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2034-06-26

Description

本発明は、コンピュータ実装型断層画像処理方法、画像処理装置、マンモグラフィ撮像システム、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体に関する。

Ｘ線トモシンセシスでは、異なる角度からの複数のＸ線投影（例えば、マンモグラム）を取得して、３Ｄ断層画像ボリュームに計算して結合する。
典型的には、少なくとも１つの従来の２Ｄマンモグラムが、参照画像としても取得される。しかしながら、この画像取得は、さらに別の放射線量被曝を犠牲にしている。別のオプションは、使用可能な３Ｄ断層画像ボリュームから「合成」マンモグラムの表示を生成するための計算法を使用することである。
合成マンモグラムを計算する方法は、最大強度投影（ＭＩＰ）アプローチに基づいており、この方法は、特許文献１に記載されている。
Arens S. , Domik Gの”A Survey of Transfer Functions Suitable for Volume Rendering”という表題の8th IEEE/EG Synposium on Volume、２０１０年、頁７７〜８３、Eurographics Associationには、ボリュームレンダリング技術の批評が記載されている。
特許文献２には、再構成された３Ｄボリュームの視覚化を向上させるために、ボリュームレンダリング技術を使用することが記載されている。

米国特許第７，７６０，９２４号米国特許出願公開第２０１２／０３０８１０７号明細書

本発明の第１の態様によれば、（Ｎ−ｋ，ｋ≧１）次元投影超平面（又は部分空間）において（Ｎ−ｋ，ｋ≧１，Ｎ＝３又は４）次元投影画像を形成するコンピュータ実装型断層画像処理方法が提供される。この画像処理方法は：
画像要素から構成されるＮ次元画像ボリュームと、このボリュームを横切る少なくとも１つの空間投影方向の規定を受信するステップと；
その空間方向に対して垂直な（又は直交する）（少なくとも１つの）超平面（又は部分空間）における少なくとも第１及び第２の画像要素について、複数の要素の重みを計算するステップであって、第１の画像要素の重みは、第２の画像要素よりも大きく、これら重みは、少なくとも２つの画像要素における各画像情報量についての指標を与える、計算するステップと；
重み付けされた投影演算をＮ次元画像ボリュームに亘って適用するとともに空間方向に沿って適用し、それによって、少なくとも第１及び第２の画像要素を投影超平面のそれぞれの投影画像要素に投影するステップであって、それら重みは、それぞれの要素について重み付けされた投影演算に適用される、投影するステップと；を含み、
重み付けされた投影演算は、ボリュームＴを横切る順方向投影を含む。
他の投影方法（例えば、画像ボリュームが動的な「４Ｄ」ボリューム（Ｎ＝４，ｋ＝２）であるときに、時間的な成分を含む）も本明細書で想定される。

一実施形態によれば、画像ボリュームは、動的な「４Ｄ」ボリューム（Ｎ＝４，ｋ＝２）であり、重みを計算するステップは、時間的及び空間的な勾配成分の両方を計算するステップを含み、投影超平面が、動的な２Ｄ投影図に対応する。
一実施形態によれば、画像要素は、個々のボクセルであるか、又はボリュームの粗いパーティションの要素である。一実施形態では、画像要素のサイズを調整することができ、それによって、解像度の要件、計算時間、及び／又はメモリ制約との間の有用なバランスを取るための手段を提供する。

また、順方向プロジェクタによって使用される投影は、平行投影、又は中心投影、又は他の投影であってもよい。

Claims

（Ｎ−ｋ）次元投影超平面又は部分空間において（Ｎ−ｋ，ｋ≧１及びｋ＝Ｎ−２，Ｎ＝３又は４）次元投影画像を形成するコンピュータ実装型断層画像処理方法を実行するようにプログラムされた少なくとも１つのプロセッサを含むマンモグラフィ撮像システムであって、前記方法は：
ｉ）撮像システムによって取得された個々のボクセルを含む画像要素から構成されるＮ次元画像断層ボリュームと、ｉｉ）該ボリュームを横切り前記（Ｎ−ｋ）次元投影超平面への少なくとも１つの空間投影方向を受信するステップと；
受信した前記断層ボリューム及び前記少なくとも１つの空間投影方向から投影画像を形成するステップと；
前記空間投影方向に対して垂直な（Ｎ−ｋ）次元投影超平面又は部分空間における少なくとも第１及び第２の画像要素について、ｗ（ｒ）＝ｆ［ｅ（ｒ）］に従って複数の要素の重みを計算するステップであって、ここでｆは前記重みの整形を決定するための関数であり、ｅ（ｒ）はボクセルｒについてのエッジ測定であり、第１の画像要素の重みは、第２の画像要素の重みよりも大きく、前記重みは、前記少なくとも２つの画像要素における各画像情報量についての指標を与える、計算するステップと；

に従って、重み付けされた投影演算を前記Ｎ次元画像ボリュームに亘って適用するとともに前記空間投影方向に沿って適用し、ここでｘ及びｙは前記断層ボリュームの画像スライスの面内の座標であり、ｚは前記画像スライスの貫通面の座標であり、Ｎは前記断層ボリューム内で再構成されたスライスの数であり、ｗ’は重み付け関数であり、Ｔは前記断層ボリュームであり、それによって、少なくとも第１及び第２の画像要素を前記投影超平面の対応する投影画像要素に投影するするステップであって、前記重みは、それぞれの要素について前記重み付けされた投影演算に適用される、投影するステップと；を含み、
前記重み付けされた投影演算は、前記ボリュームを横切る順方向投影を含む、
マンモグラフィ撮像システム。
前記重みを計算するステップは、前記少なくとも２つの画像要素での勾配の大きさを計算する、又は前記少なくとも２つの画像要素込みの５〜１０ボクセルを含むそれぞれの近傍における画像要素の勾配の大きさを計算するステップを含む、
請求項１に記載のマンモグラフィ撮像システム。
前記勾配の大きさの測定は、エッジ測定を確立することを含む、
請求項２に記載のマンモグラフィ撮像システム。
前記勾配の大きさの測定は、ソーベルフィルタを適用することを含む、
請求項３に記載のマンモグラフィ撮像システム。
前記重みを計算するステップは、前記少なくとも２つの画像要素のそれぞれの近傍におけるコンピュータ支援設計のテンプレートマッチングを含む、
請求項１に記載のマンモグラフィ撮像システム。
前記重みを計算するステップは、前記重み付けされた投影演算の開始前に全画像ボリュームＴに亘って実質的に実行される、
請求項１に記載のマンモグラフィ撮像システム。
前記重みを計算するステップは、前記重み付けされた投影演算が前記投影方向に前記ボリュームを横切って進む際に、実行される、
請求項１に記載のマンモグラフィ撮像システム。
前記画像ボリュームは、トモシンセシス・ボリュームであり、前記投影画像は、合成マンモグラムである、
請求項１に記載のマンモグラフィ撮像システム。
前記画像ボリュームは、動的４Ｄボリュームであり、前記重みを計算するステップは、時間的及び空間的な勾配成分の両方を計算するステップを含み、前記投影超平面は、動的な２Ｄ投影図に対応する、
請求項１に記載のマンモグラフィ撮像システム。
処理装置によって実行されたときに、（Ｎ−ｋ）次元投影超平面又は部分空間において（Ｎ−ｋ，ｋ≧１及びｋ＝Ｎ−２，Ｎ＝３又は４）次元投影画像を形成するコンピュータ実装型断層画像処理方法を実行するように構成された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は：
ｉ）撮像システムによって取得された個々のボクセルを含む画像要素から構成されるＮ次元画像断層ボリュームと、ｉｉ）該ボリュームを横切り前記（Ｎ−ｋ）次元投影超平面への少なくとも１つの空間投影方向を受信するステップと；
受信した前記断層ボリューム及び前記少なくとも１つの空間投影方向から投影画像を形成するステップと；
前記空間投影方向に対して垂直な（Ｎ−ｋ）次元投影超平面又は部分空間における少なくとも第１及び第２の画像要素について、ｗ（ｒ）＝ｆ［ｅ（ｒ）］に従って複数の要素の重みを計算するステップであって、ここでｆは前記重みの整形を決定するための関数であり、ｅ（ｒ）はボクセルｒについてのエッジ測定であり、第１の画像要素の重みは、第２の画像要素の重みよりも大きく、前記重みは、少なくとも２つの画像要素における各画像情報量についての指標を与える、計算するステップと；

に従って、重み付けされた投影演算を前記Ｎ次元画像ボリュームに亘って適用するとともに前記空間投影方向に沿って適用し、ここでｘ及びｙは前記断層ボリュームの画像スライスの面内の座標であり、ｚは前記画像スライスの貫通面の座標であり、Ｎは前記断層ボリューム内で再構成されたスライスの数であり、ｗ’は重み付け関数であり、Ｔは前記断層ボリュームであり、それによって、少なくとも第１及び第２の画像要素を前記投影超平面の投影画像要素のそれぞれに投影するするステップであって、前記重みは、各対応する要素について前記重み付けされた投影演算に適用される、投影するステップと；を含み、
前記重み付けされた投影演算は、前記ボリュームを横切る順方向投影を含む、
非一次的なコンピュータ可読媒体。
前記重みを計算するステップは、前記少なくとも２つの画像要素での勾配の大きさを計算する、又は前記少なくとも２つの画像要素込みの５〜１０ボクセルを含むそれぞれの近傍における画像要素の勾配の大きさを計算するステップを含む、
請求項１０に記載の非一次的なコンピュータ可読媒体。
前記勾配の大きさの測定は、エッジ測定を確立することを含む、
請求項１１に記載の非一次的なコンピュータ可読媒体。
前記勾配の大きさの測定は、ソーベルフィルタを適用することを含む、
請求項１２に記載の非一次的なコンピュータ可読媒体。
前記重みを計算するステップは、前記少なくとも２つの画像要素のそれぞれの近傍におけるコンピュータ支援設計のテンプレートマッチングを含む、
請求項１０に記載の非一次的なコンピュータ可読媒体。
前記重みを計算するステップは、前記重み付けされた投影演算の開始前に全画像ボリュームに亘って実質的に実行される、
請求項１０に記載の非一次的なコンピュータ可読媒体。
前記重みを計算するステップは、前記重み付けされた投影演算が前記投影方向に前記ボリュームを横切って進む際に、実行される、
請求項１０に記載の非一次的なコンピュータ可読媒体。
前記画像ボリュームは、トモシンセシス・ボリュームであり、前記投影画像は、合成マンモグラムである、
請求項１０に記載の非一次的なコンピュータ可読媒体。
前記画像ボリュームは、動的４Ｄボリュームであり、前記重みを計算するステップは、時間的及び空間的な勾配成分の両方を計算するステップを含み、前記投影超平面は、動的な２Ｄ投影図に対応する、
請求項１０に記載の非一次的なコンピュータ可読媒体。
（Ｎ−ｋ）次元投影超平面又は部分空間において（Ｎ−ｋ，ｋ≧１及びｋ＝Ｎ−２，Ｎ＝３又は４）次元投影画像を形成するコンピュータ実装型断層画像処理方法を実行するようにプログラムされた少なくとも１つのコンピュータプロセッサを含むマンモグラフィ撮像システムであって、前記方法は：
ｉ）撮像システムによって取得された個々のボクセルを含む画像要素から構成されるＮ次元画像断層ボリュームと、ｉｉ）該ボリュームを横切り前記（Ｎ−ｋ）次元投影超平面への少なくとも１つの空間投影方向を受信するステップと；
受信した前記断層ボリューム及び前記少なくとも１つの空間投影方向から投影画像を形成するステップと；
前記空間投影方向に対して垂直な（Ｎ−ｋ）次元投影超平面又は部分空間における少なくとも第１及び第２の画像要素について、ｗ（ｒ）＝ｆ［ｅ（ｒ）］に従って複数の要素の重みを計算するステップであって、ここでｆは前記重みの整形を決定するための関数であり、ｅ（ｒ）はボクセルｒについてのエッジ測定であり、第１の画像要素の重みは、第２の画像要素の重みよりも大きく、前記重みは、前記少なくとも２つの画像要素における各画像情報量についての指標を与える、計算するステップと；

に従って、重み付けされた投影演算を前記Ｎ次元画像ボリュームに亘って適用するとともに前記空間投影方向に沿って適用し、ここでｘ及びｙは前記断層ボリュームの画像スライスの面内の座標であり、ｚは前記画像スライスの貫通面の座標であり、Ｎは前記断層ボリューム内で再構成されたスライスの数であり、ｗ’は重み付け関数であり、Ｔは前記断層ボリュームであり、それによって、少なくとも第１及び第２の画像要素を前記投影超平面の対応する投影画像要素に投影するするステップであって、前記重みは、それぞれの要素について前記重み付けされた投影演算に適用される、投影するステップと；を含み、
前記重み付けされた投影演算は、前記ボリュームを横切る順方向投影を含み、
前記重みを計算するステップは、前記少なくとも２つの画像要素での勾配の大きさを計算する、又は前記少なくとも２つの画像要素込みの５〜１０ボクセルを含むそれぞれの近傍における画像要素の勾配の大きさを計算するステップを含み、
前記勾配の大きさの測定は、エッジ測定を確立することを含む、
マンモグラフィ撮像システム。
前記画像ボリュームは、動的４Ｄボリュームであり、前記重みを計算するステップは、時間的及び空間的な勾配成分の両方を計算するステップを含み、前記投影超平面は、動的な２Ｄ投影図に対応する、
請求項１９に記載のマンモグラフィ撮像システム。