JP2019171069A - 身体の空洞の開口部の位置の特定 - Google Patents

Abstract

【課題】身体の空洞の開口部の位置を特定すること。【解決手段】方法、装置、及びコンピュータプログラム製品は、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、３Ｄ画像データをセグメント化して、身体組織内の空洞及び空洞を取り囲む壁を識別することと、を含む、本発明の実施形態を実施する。空洞内の複数の点の中の各点について、点から壁までの対応の最小距離が見出され、複数の点の中から、それらの対応の最小距離が複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットが見出される。次に、その対応の最小距離がセット内の１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、セット内の点のうちの１つが、空洞への入口として特定される。【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、本願と同一日に出願され、参照により本明細書に組み込まれる「Ｓｔａｔｉｃ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃａｍｅｒａ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ」と題された米国特許出願に関連する。

（発明の分野）
本発明は、概して、画像提示に関し、具体的には、画像内の選択されたバンテージポイント（vantage point）からの三次元画像を提示する静的仮想カメラの位置決めに使用することができる身体の空洞の開口部の位置を特定することに関する。

いくつかの医療処置は、患者の三次元（３Ｄ）画像を使用して実施される。医療処置に使用される３Ｄ画像の一例は、異なる角度から撮影された複数のＸ線測定値を組み合わせて患者の特定の領域の断面仮想「スライス」を生成し、それによって、医師が手術を必要とせずに患者の内部を見ることを可能にする、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンである。

Ｇｅｉｇｅｒに付与された米国特許出願公開第２００３／０１５２８９７号は、構造の内腔内の仮想内視鏡の視点をナビゲートすることによって、仮想内視鏡検査を行う間に自動でナビゲーションする方法を記載している。この方法は、仮想内視鏡検査の初期視点を決定することと、初期視点から内腔までの最長光線を決定することと、を含む。

Ｇａｕｌｄｉｅらに付与された米国特許出願公開第２００８／０１１８１１７号は、生体構造内の内腔の仮想内視鏡検査画像をレンダリングするために仮想カメラを方向付ける方法を記載している。この方法は、レイキャスティングを使用してカメラ位置から壁までの最長光線を見つけることによって、内腔内の壁を回避する好適な経路を計算することを含む。

Ｇｒａｈａｍらに付与された米国特許出願公開第２００７／００５２７２４号は、三次元ボリュームデータセットによって表される内腔を有する生物学的物体に沿ってナビゲートするための方法を記載している。この方法は、シーケンス内で接続可能な複数のナビゲーションセグメントを生成することと、セグメントの開始点からオブジェクト壁まで外側に向かう光線の群を投射して、各セグメントのそれぞれの方向を決定することと、各群のそれぞれの平均光線長を計算することと、を含む。

上記説明は、当該分野における関連技術の一般的概論として記載したものであって、この説明に含まれる何らの情報が本特許出願に対する先行技術を構成することを容認するものと解釈するべきではない。

参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部とみなすものとする。

本発明の一実施形態によれば、医療用撮像のための方法であって、プロセッサによって、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、３Ｄ画像データをセグメント化して、身体組織内の空洞及び空洞を取り囲む壁を識別することと、空洞内の複数の点における各点について、点から壁までの対応の最小距離を見つけることと、複数の点の中から、対応の最小距離が複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、対応の最小距離がセット内の１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、セット内の点のうちの１つを、空洞への入口として特定することと、を含む、方法、が提供される。

いくつかの実施形態では、当該方法は、特定された点を、空洞内に仮想カメラを位置決めするためのシード位置として使用することを含む。別の実施形態では、当該方法は、各点について最小距離を見つける前に、身体の空洞に点を充填することを含む。

追加の実施形態では、身体の空洞に点を充填することは、空洞内の起点位置及び半径を選択することと、起点及び半径を含む球状領域内に含まれる身体の空洞内の領域に点を充填するために充填アルゴリズムを適用することと、を含む。更なる実施形態では、充填アルゴリズムはフラッドフィルアルゴリズムを含む。

一実施形態では、３Ｄ画像データはコンピュータ断層撮影スキャンを含む。補助的な実施形態では、空洞は、洞通路及び洞腔を含み、開口部は、洞通路から洞腔への開口部を含む。

いくつかの実施形態では、点は、初期直径及びそれぞれの座標を有する球面を含み、各所与の点ごとの局所的最小距離を見つけることは、所与の球面の座標が壁の座標と交差するまで、所与の球面の直径を成長させることを含み、対応の最小距離が複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることは、対応の成長直径が、複数の球面のうちの隣接する成長した球面の対応の成長直径に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の球面の球面セットを見つけることを含み、点のうちの１つを特定することは、対応の成長直径が、球面セット内の１つ又は２つ以上の球面のうちで最小である、球面セット内の球面のうちの１つを特定することを含む。更なる実施形態では、隣接する成長した球面は、所与の球面に最も近くに隣接した成長した球面を含む。

更なる実施形態では、点は、初期を有する球面を含み、各所与の点ごとの局所的最小距離を見つけることは、各所与の球面が空洞内で動きが取れなくなるまで、直径を成長させる、各所与の球面を移動させることを含み、点のうちの１つを特定することは、最も短い成長直径を有する球面セット内の球面のうちの１つを特定することを含む。

本発明の実施形態によれば、医療用撮像のための装置であって、入力／出力（Ｉ／Ｏ）通信インターフェースと、プロセッサであって、Ｉ／Ｏインターフェースを介して、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、３Ｄ画像データをセグメント化して、身体組織内の空洞及び空洞を取り囲む壁を識別することと、空洞内の複数の点のうちの各点について、点から壁までの対応の最小距離を見つけることと、複数の点の中から、対応の最小距離が複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、対応の最小距離がセット内の１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、セット内の点のうちの１つを、空洞への入口として特定することと、を行うように構成されている、プロセッサと、を含む、装置もまた提供される。

本発明の実施形態によれば、プログラム命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品であって、命令が、コンピュータによって読み込まれると、コンピュータに、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、３Ｄ画像データをセグメント化して、身体組織内の空洞及び空洞を取り囲む壁を識別することと、空洞内の複数の点のうちの各点について、点から壁までの対応の最小距離を見つけることと、複数の点の中から、対応の最小距離が複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、対応の最小距離がセット内の１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、セット内の点のうちの１つを、空洞への入口として特定することと、を行わせる、コンピュータソフトウェア製品が更に提供される。

本明細書で、本開示をあくまで一例として添付図面を参照しつつ説明する。
本発明の実施形態による、患者の身体の空洞の開口部の位置を特定するように構成された三次元（３Ｄ）医療用撮像システムの概略絵画図である。 本発明の実施形態による、身体の空洞の開口部の位置を特定する方法を概略的に示すフローチャートである。 本発明の実施形態による、点で充填されている身体の空洞の二次元画像を示す概略絵画図である。 本発明の実施形態による、身体の空洞の壁までのそれぞれの最小距離がそれらのそれぞれの隣接点に対して局所的最大値である点のセットの２次元画像を示す概略絵図である。 本発明の第１の代替実施形態による、成長球面アルゴリズム（growing spheres algorithm）を使用して身体の空洞の開口部の位置を特定する方法を概略的に示すフローチャートである。 本発明の実施形態による、成長球面アルゴリズムによって使用される成長した球面を含む身体の空洞を示す概略絵図である。 本発明の第２の代替実施形態による、成長球面アルゴリズムを使用して身体の空洞の開口部の位置を特定する方法を概略的に示すフローチャートである。

概説
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像などの三次元（３Ｄ）画像を使用して、医療処置前又は医療処置中に患者内の１つ又は２つ以上の身体の空洞を医師が見るのを助けることができる。３Ｄ画像は、身体の空洞を異なるバンテージポイントから見ることを可能にする。これらのバンテージポイントはまた、患者内の異なる位置に配置され得る「仮想カメラ」と呼ばれる場合もある。

いくつかの耳鼻咽喉（ＥＮＴ）処置は、狭い副鼻腔開口部を通してガイドワイヤをナビゲートすることを伴う。これらの処置の前又は処置中に、狭い開口部を観察することができる位置に（すなわち、医師がガイドワイヤを開口部内へと操作している間に医師に視覚的ガイドを提供するために）医師が仮想カメラを正確に配置することは困難であり得る。この困難さの理由としては、以下が挙げられる。
●副鼻腔開口部は、典型的には、小さい及び／又は狭い。
●使用されるＣＴ画像は二次元（２Ｄ）スライス／投影であるが、仮想カメラは３Ｄ座標系に配置される必要がある。
●医師には、通常、カメラの位置及び向きを調整しようとする時間がほとんどない。

本発明の実施形態は、副鼻腔開口部などの身体の空洞の開口部を検出することができる、医療用撮像のための方法及びシステムを提供する。以下に記載されるように、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データが受信される。３Ｄ画像データは、身体組織内の空洞及び空洞を取り囲む壁を識別するためにセグメント化され、空洞内の複数の点のうちの各点について、点から壁までの対応の最小距離が見出される。複数の点の中から、対応の最小距離が複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットが見出され、対応の最小距離がセット内の１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、セット内の点のうちの１つが、空洞への入口として特定される。

いくつかの実施形態では、空洞への入口として特定された点は、空洞内の仮想カメラのための位置を特定するときに、シード位置として使用することができる。

システムの説明
図１は、本発明の実施形態による、患者の身体の空洞の開口部の位置を特定するように構成された医療用撮像システム２０の概略絵画図である。医療用撮像システム２０は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナ２２と制御コンソール２４とを含む。本明細書に記載される実施形態では、医療用撮像システム２０は、診断又は治療処置のために使用されることが想定される。

患者２６に対して侵襲性医療処置を実施する前に、コンピュータ断層撮影スキャナ２２は、患者の内腔（例えば、鼻腔又は副鼻腔）に関する画像データを含む電気信号を発生し、生成された画像データを制御コンソール２４に搬送する。コンピュータ断層撮影スキャナ２２は、Ｘ軸３０、Ｙ軸３２及びＺ軸３４を含む画像座標系２８に画像データを生成する。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、典型的には、患者２６の中央面、冠状面、及び軸方向平面の交点に平行である。

制御コンソール２４は、プロセッサ３６と、メモリ３８と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）通信インターフェース４０とを備える。動作中、プロセッサ３６は、受信した画像データを使用して、表示画面４４上に画像４２（本明細書では画像スライス４２とも呼ばれる）を提示する。メモリ３８は画像データを記憶し、Ｉ／Ｏ通信インターフェース４０は、制御コンソールが有線接続４６を介してＣＴスキャナ２２から信号を転送すること、及び／又はＣＴスキャナ２２に信号を転送することを可能にする。

ディスプレイ４４は、一例として、液晶ディスプレイ、発光ダイオードディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ又はプラズマディスプレイのような、平面パネルディスプレイを含むと想定される。しかしながら、他の表示装置もまた、本発明の実施形態の実施に使用することができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ４４は、画像４２を提示することに加えて、操作者（図示せず）からの入力を受け付けるように構成することができるタッチスクリーンを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、操作者（本明細書では医療専門家とも呼ばれる）は、典型的には、１つ又は２つ以上の入力装置４８を使用して、ディスプレイ４４上のＸ軸、Ｙ軸、又はＺ軸に直交するスライス内に画像を提示することによって、画像データを操作することができる。ディスプレイ４４がタッチスクリーンディスプレイを含む実施形態では、操作者は、タッチスクリーンディスプレイを介して画像データ及び所与の画像スライスを操作することができる。

プロセッサ３６は、典型的には、ＣＴスキャナ２２からの信号を受信しかつ制御コンソール２４のその他の構成要素を制御するのに適したフロントエンド回路及び追加のインターフェース回路を有する、汎用コンピュータを含む。プロセッサ３６は、本明細書に記載される機能を実施するようにソフトウェアでプログラムされていてもよい。このソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子的形態で制御コンソール２４にダウンロードされてもよく、又は光学的、磁気的、若しくは電子的記録媒体など、非一時的な有形媒体上に提供されてもよい。代替的に、プロセッサ３６の機能の一部又は全ては、専用の又はプログラム可能なデジタルハードウェア構成要素によって実行されてもよい。

身体の空洞開口検出
図２は、本発明の実施形態による、患者２６の身体の空洞内の開口部を検出する方法を概略的に示すフローチャートであり、図３及び図４は、患者２６の３Ｄ領域８０の所与の画像スライス４２の概略絵画図である。受信ステップ５０において、プロセッサ３６は、ＣＴスキャナから、身体組織８２を含む３Ｄ領域８０の３Ｄ画像データを受信し、第１の特定ステップ５２において、プロセッサは、身体組織８２内の空洞８４及び空洞を取り囲む壁８６を識別するために、３Ｄ画像データをセグメント化する。図３に示される例では、空洞８４は、洞腔９０に開口する洞通路８８を含む。

充填ステップ５４において、プロセッサ３６は、空洞８４（すなわち、所与の画像スライス４２内の）に、座標系２８内に対応の座標を有する複数の点９２（図３）を充填する。一実施形態では、プロセッサ３６は、起点９４の初期座標を選択し、半径９６を指定し、かつ、フラッドフィルアルゴリズムなどの充填アルゴリズムを使用して身体の空洞の３Ｄ部分（すなわち、原点から発出する半径内の領域）に点９２を充填することによって、空洞７４に点９２を充填することができる。図５〜図７を参照した説明において以下で述べるように、点９２は、本明細書では球面９２と呼ぶ場合もある。

第１の選択ステップ５６において、プロセッサ３６は、未選択点９２を選択し、見つけるステップ５８において、プロセッサは、選択された点に対して、選択された点から壁８６までの最小距離１００を見つける（図４）。換言すれば、プロセッサ３６は、選択された点に最も近い壁８６上の位置１０２（本明細書では壁位置１０２とも呼ばれる）を見つけ、選択された点と見つけた位置との間の最小距離１００を、選択された点の最小距離として特定する。図４に示される例では、視覚的に簡潔にする目的で、４つの選択された最小距離１００Ａ〜１００Ｄのみが、４つの選択された点９２Ａ〜９２Ｄに関して示されている。９２Ａ〜９２Ｄなどの点の選択及び１００〜１００Ｄなどの最小距離については以下で説明する。

第１の比較ステップ６０において、追加の未選択点９２が存在する場合には、プロセッサ３６はステップ５６に戻る。プロセッサ３６が全ての点９２に対して全ての最小距離１００を見つけたら（すなわち、全ての点が選択されている）、次に、初期化ステップ６２において、プロセッサは、局所的最大値のセット（すなわち、最小距離の）を初期化する。第２の選択ステップ６４において、局所的最大値のセットを初期化すると、プロセッサ３６は、所与の点９２を選択することによって新しい選択プロセスを開始する。

第２の比較ステップ６６において、プロセッサ３６は、選択された点の最小距離を隣接点９２（すなわち、選択された点を取り囲む点）の最小距離と比較し、選択された点の最小距離が隣接点の最小距離に対して局所的最大値である場合には、プロセッサは、追加ステップ６８において、選択された点をセットに追加する。

第３の比較ステップ７０において、未選択点９２が存在する場合には、方法はステップ６４を続ける。ステップ６６戻って、選択された点の最小距離が隣接点の最小距離に対して局所的最大値でない場合には、この方法は、ステップ７０を続ける。ステップ７０に戻って、未選択点９２が存在しない場合には、第２の特定ステップ７２において、プロセッサ３６は、そのセットにおいて、最も短い、すなわち最小の最小距離を有する所与の点９２を、空洞８４への入口１０４として特定し、方法は終了する。

図４に示される例では、点９２Ａ〜９２Ｄは、対応の最小距離１００が、それらのそれぞれの隣接する接点９２の最小距離に対して局所的最大値である点を含む。点９２Ａ〜９２Ｄに対応する最小距離及び壁位置は、識別番号に文字を付加することによって区別することができ、そのため、最小距離は最小距離１００Ａ〜１００Ｄを含み、壁位置は壁位置１０２Ａ〜１０２Ｄを含む。

図４に示す例では、プロセッサ３６は、点９２Ｂを最短最小距離を有するとして特定する。したがって、図４に示される例では、入口１０４は点９２Ｂの座標を含む。

いくつかの実施形態では、入口１０４は、洞通路８８から洞腔９０への入口（又はその逆）を含み、空洞内の仮想カメラのカメラ位置を特定するときに、この入口をシード位置として使用することができる。

図５は、本発明の第１の代替実施形態による、入口１０４を見つけるために成長球面アルゴリズムを使用する方法を概略的に示すフローチャートであり、図６は、患者２６内の３Ｄ領域８０の所与の画像スライス４２の概略絵画図である。図５において、受信ステップ１１０及び特定ステップ１１２は、上述した図２のステップ５０及び５２と実質的に同じである。

充填ステップ１１４では、プロセッサ３６は、３Ｄ画像データにおいて、空洞８４に複数の球面９２を充填する。上述したように、点９２は、本明細書では球面９２とも呼ばれる場合がある。図６に示すように、各球面９２は、対応の直径１３０及び座標系２８内の対応の座標を有する。プロセッサが空洞８４を複数の球面で充填する際に、球面のそれぞれは、小さい初期直径１３０（例えば、０．５ｍｍ）を有する。

成長ステップ１１６において、プロセッサ３６は、成長した球面の任意の座標が壁８６の座標のいずれかと交差するまで所与の球面９２のそれぞれの直径を漸増的に増加させることによって、各球面９２ごとの「成長」直径１３０を決定する。いくつかの実施形態では、プロセッサは、各所与の球面の直径を一定量（例えば、初期直径）だけ漸増的に増加させることができる。

初期化ステップ１１８において、プロセッサ３６は、局所的最大値のセット（すなわち、上述した最小距離のもの）を初期化し、選択ステップ１２０において、プロセッサは、未選択の成長した球面９２を選択する。第１の比較ステップ１２２において、選択された球面の成長した球面の成長直径が、隣接する球面の成長直径に対して局所的最大値である場合（換言すれば、選択された球面の成長直径は、選択された球面を直接取り囲む球面の全ての成長直径以上である）、次いで、追加ステップ１２４において、プロセッサ３６は、選択された球面（その座標及びその成長直径を含む）をセットに加える。いくつかの実施形態では、隣接する球面は、選択された球面に最も近くに隣接した球面を含むので、選択された球面の成長直径は、選択された球面を直接取り囲む球面の全ての成長直径以上である。

第２の比較ステップ１２６において、残っている未選択の球面が存在する場合には、当該方法はステップ１２０を続ける。ステップ１２２に戻って、選択された球面の成長した球面の成長した直径が、隣接する球面の成長直径に対して局所的最大値でない場合には、方法はステップ１２６を続ける。

ステップ１２６に戻って、未選択の球面が存在しない場合には、第２の特定ステップ１２８において、プロセッサ３６は、そのセットにおいて、最も短い、すなわち、最小の成長直径を有する球面の座標を特定し、当該方法は終了する。図５に示す例では、特定された球面は、球面９２Ｂ（図４の点９２Ｂに対応する）を含む。

図２を参照した説明において上述したように、本発明の実施形態は、（ａ）空洞８４内の複数の点のうちの各点９２について、その点から壁８６までのまでの対応の最小距離１００を見つけることによって、（ｂ）複数の点の中から、対応の最小距離が複数の点のうちの隣接点９２に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることによって（図２のステップ６４〜７０）、及び（ｃ）対応の最小距離がセット内の１つ又は２つ以上の点のうちの最小である、セット内の点のうちの１つを、空洞への入口であると特定することによって（図２のステップ７２）、入口１０４を特定する。

図５及び図６に示される実施形態では、図５のステップ１１６は、図２のステップ５６〜６０に対応し、図５のステップ１２０〜１２６は、図２のステップ６４〜７０に対応し、図５のステップ１２８は、図２のステップ７２に対応する。換言すれば、図５に記載されている実施形態では、プロセッサ３６は、（ａ）ステップ１１６を実行することによって、対応の最小距離を見つけることができ、（ｂ）ステップ１２０〜１２６を実行することによって、１つ又は２つ以上の点のセット（すなわち、局所的最大値）を見つけることができ、（ｃ）ステップ１２８を実行することによって入口を識別することができる。

本発明のこの第１の代替実施形態では、ステップ１２８で特定された座標は、洞通路８８から洞腔９０への開口部を示す。セットが、同一の成長直径を有する複数の球面９２を含む場合がある。これらの球面（すなわち、同一の最も短い成長直径を有する）は、典型的には互いに隣接しているため、プロセッサ３６は、これらの球面のうちの１つの座標を洞腔９０への入口として選択することができる。例えば、同じ成長直径を有する球面のうち、プロセッサ３６は、起点９４に最も近い球面の座標を選択することができる。あるいは、プロセッサ３６は、画像スライス上に球面を重ね合わせることによってディスプレイ４４上に球面を提示することができ、ユーザ（図示せず）は、提示された球面のうちの１つを選択するために入力装置４８を使用することができる。

図７は、本発明の第２の代替実施形態による、成長球面アルゴリズムを使用して入口１０４を見つける方法を概略的に示すフローチャートである。図７において、受信ステップ１４０及び第１の特定ステップ１４２は、上記に述べた図２のステップ５０及び５２（図５のステップ１１０及び１１２）と実質的に同じである。加えて、充填ステップ１４４は、上述した図５のステップ１１４と実質的に同じである。

選択ステップ１４６において、プロセッサ３６は、未選択の球面９２を選択し、成長ステップ１４８において、プロセッサは、選択された球面の直径を特定の長さ（例えば、選択された球面の初期直径１３０）だけ増加させることによって、選択された球面を成長させることを試みる。本発明の実施形態では、ステップ１４８は、成長した球面の座標のどれもが壁８６の座標のいずれにも一致しない場合に成功となる。

第１の比較ステップ１５０において、ステップ１４８で選択された球面を成長させる試みが成功した場合には、方法はステップ１４８を続ける。しかしながら、ステップ１４８で選択された球面を成長させる試みが成功しなかった場合には、移動ステップ１５２において、プロセッサ３６は、選択された球面を、任意の方向に特定の距離（例えば、選択された球面の初期直径１３０）だけ移動させようと試みる。本発明の実施形態では、ステップ１５２は、移動された球面の座標のどれもが壁８６の座標のいずれにも一致しない場合に成功となる。

第２の比較ステップ１５４において、ステップ１５２で球面を移動させる試みが成功した場合には、方法はステップ１４８を続ける。しかしながら、ステップ１４２で球面を移動させる試みが成功しなかった場合には、選択された球面は「動きが取れなくなり」（すなわち、選択された球面は成長又は移動することができない）、第３の比較ステップ１５６において、プロセッサ３６は、残っている未選択の球面９２が存在するかどうかを確認する。任意の未選択の球面９２が存在する場合には、方法はステップ１４６を続ける。残っている未選択の球面９２が存在しない場合には、第２の特定ステップ１５８において、プロセッサ３６は、最も短い、すなわち最小の直径を有する成長した球面の初期座標を入口１０４の座標として特定し、この方法を終了する。

上記に述べたように、本発明の実施形態は、最初に、空洞８４内の複数の点のうちの各点９２について、点から壁８６までの対応の最小距離１００を見つけることによって（図２のステップ５６〜６０）、複数の点の中から、対応の最小距離が複数の点のうちの隣接点９２に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることによって（図２のステップ６４〜７０）、及び、対応の最小距離がセット内の１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、セット内の点のうちの１つを、空洞への入口としてとして特定することによって（図２のステップ７２）、入口１０４を特定する。図７に示す実施形態では、プロセッサ３６は、対応の最小距離を見つけることができ（すなわち、ステップ５６〜６０）、ステップ１４６〜１５６を実行することによって１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることができ（すなわち、ステップ６４〜７０）、プロセッサは、ステップ１５８を実行することによって入口を特定することができる（図２のステップ７２）。

上述の図５を参照した説明において記載したように、セットが同一の成長直径を有する複数の球面９２を含む場合がある場合がある。これらの例では、プロセッサ３６は、上記の実施形態を使用して入口１０４の座標を特定することができる。

上に述べた実施形態は例として挙げたものであり、本発明は上記に具体的に示し、説明したものに限定されない点は理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、本明細書の上文に記載された様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせの両方、並びに前述の説明を一読すると当業者が想起すると思われる、先行技術に開示されていないそれらの変形及び改変を含む。

〔実施の態様〕
（１） 医療用撮像のための方法であって、
プロセッサによって、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、
前記３Ｄ画像データをセグメント化して、前記身体組織内の空洞及び前記空洞を取り囲む壁を識別することと、
前記空洞内の複数の点のうちの各点ごとに、前記点から前記壁までの対応の最小距離を見つけることと、
前記複数の点の中から、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、
前記対応の最小距離が前記セット内の前記１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、前記セット内の前記点のうちの１つを、前記空洞への入口として特定することと、を含む、方法。
（２） 前記特定された点を、前記空洞内に仮想カメラを位置決めするためのシード位置として使用することを含む、実施態様１に記載の方法。
（３） 各点ごとの前記最小距離を見つける前に、前記身体の空洞に前記点を充填することを含む、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記身体の空洞に前記点を充填することは、前記空洞内の起点位置及び半径を選択することと、前記起点及び前記半径を含む球状領域内に含まれる前記身体の空洞内の領域に前記点を充填するために充填アルゴリズムを適用することと、を含む、実施態様３に記載の方法。
（５） 前記充填アルゴリズムは、フラッドフィルアルゴリズムを含む、実施態様４に記載の方法。

（６） 前記３Ｄ画像データはコンピュータ断層撮影スキャンを含む、実施態様１に記載の方法。
（７） 前記空洞は、洞通路と洞腔とを備え、前記開口部は、前記洞通路から前記洞腔への前記開口部を含む、実施態様１に記載の方法。
（８） 前記点は、初期直径及びそれぞれの座標を有する球面を含み、各所与の点ごとの前記局所的最小距離を見つけることは、前記所与の球面の前記座標が前記壁の座標と交差するまで、前記所与の球面の前記直径を成長させることを含み、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して前記局所的最大値である、前記１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることは、前記対応の成長直径が前記複数の球面のうちの隣接する成長した球面の前記対応の成長直径に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の球面の球面セットを見つけることを含み、前記点のうちの１つを特定することは、前記対応の成長直径が前記球面セット内の前記１つ又は２つ以上の球面のうちで最小である、前記球面セット内の前記球面のうちの１つを特定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（９） 前記隣接する成長した球面は、前記所与の球面に最も近くに隣接した成長した球面を含む、実施態様８に記載の方法。
（１０） 前記点は、初期を有する球面を含み、各所与の点ごとの前記局所的最小距離を見つけることは、各所与の球面が前記空洞内で動きが取れなくなるまで、前記直径を成長させ、各所与の球面を移動させることを含み、前記点のうちの１つを特定することは、最も短い成長直径を有する前記球面セット内の前記球面のうちの１つを特定することを含む、実施態様１に記載の方法。

（１１） 医療用撮像のための装置であって、
入力／出力（Ｉ／Ｏ）通信インターフェースと、
プロセッサであって、
前記Ｉ／Ｏインターフェースを介して、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、
前記３Ｄ画像データをセグメント化して、前記身体組織内の空洞及び前記空洞を取り囲む壁を識別することと、
前記空洞内の複数の点のうちの各点について、前記点から前記壁までの対応の最小距離を見つけることと、
前記複数の点の中から、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、
前記対応の最小距離が前記セット内の前記１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、前記セット内の前記点のうちの１つを、前記空洞への入口として特定することと、を行うように構成されている、プロセッサと、を含む、装置。
（１２） 前記プロセッサは、前記特定された点を前記空洞内に仮想カメラを位置決めするためのシード位置として使用するように構成されている、実施態様１１に記載の装置。
（１３） 各点についての前記最小距離を見つける前に、前記プロセッサは、前記身体の空洞に前記点を充填するように構成されている、実施態様１１に記載の装置。
（１４） 前記プロセッサは、前記空洞内の起点位置及び半径を選択し、充填アルゴリズムを適用して、前記起点及び前記半径を含む球状領域内に含まれる前記身体の空洞内の領域に前記点を充填することによって、前記身体の空洞に前記点を充填するように構成されている、実施態様１３に記載の装置。
（１５） 前記充填アルゴリズムは、フラッドフィルアルゴリズムを含む、実施態様１４に記載の装置。

（１６） 前記３Ｄ画像データはコンピュータ断層撮影スキャンを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１７） 前記空洞は、洞通路と洞腔とを備え、前記開口部は、前記洞通路から前記洞腔への前記開口部を含む、実施態様１１に記載の装置。
（１８） 前記点は、初期直径及びそれぞれの座標を有する球面を含み、前記プロセッサは、前記所与の球面の前記座標が前記壁の座標と交差するまで、前記所与の球面の前記直径を成長させることによって、各所与の点ごとの前記局所的最小距離を見つけるように構成されており、前記プロセッサは、前記対応の成長直径が、前記複数の球面のうちの隣接する成長した球面の前記対応の成長直径に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の球面の球面セットを見つけることによって、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して前記局所的最大値である、前記１つ又は２つ以上の点のセットを見つけるように構成されており、前記プロセッサは、前記対応の成長直径が前記球面セット内の前記１つ又は２つ以上の球面のうちで最小である、前記球面セット内の前記球面のうちの１つを特定することによって、前記点のうちの１つを特定するように構成されている、実施態様１１に記載の装置。
（１９） 前記隣接する成長した球面は、前記所与の球面に最も近くに隣接した成長した球面を含む、実施態様１８に記載の装置。
（２０） 前記点は、初期直径を有する球面を含み、前記プロセッサは、各所与の球面が前記空洞内で動きが取れなくなるまで、前記直径を成長させ、各所与の球面を移動させることによって、各所与の点ごとの前記局所的最小距離を見つけるように構成されており、前記プロセッサは、最も短い成長直径を有する前記球面セット内の前記球面のうちの１つを特定することによって、前記点のうちの１つを特定するように構成されている、実施態様１１に記載の装置。

（２１） プログラム命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品であって、前記命令が、コンピュータによって読み込まれると、前記コンピュータに、
生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、
前記３Ｄ画像データをセグメント化して、前記身体組織内の空洞及び前記空洞を取り囲む壁を識別することと、
前記空洞内の複数の点のうちの各点について、前記点から前記壁までの対応の最小距離を見つけることと、
前記複数の点の中から、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、
前記対応の最小距離が前記セット内の前記１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、前記セット内の前記点のうちの１つを、前記空洞への入口として特定することと、を行わせる、コンピュータソフトウェア製品。

Claims (21)

1. 医療用撮像のための方法であって、
   プロセッサによって、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、
   前記３Ｄ画像データをセグメント化して、前記身体組織内の空洞及び前記空洞を取り囲む壁を識別することと、
   前記空洞内の複数の点のうちの各点ごとに、前記点から前記壁までの対応の最小距離を見つけることと、
   前記複数の点の中から、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、
   前記対応の最小距離が前記セット内の前記１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、前記セット内の前記点のうちの１つを、前記空洞への入口として特定することと、を含む、方法。
2. 前記特定された点を、前記空洞内に仮想カメラを位置決めするためのシード位置として使用することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 各点ごとの前記最小距離を見つける前に、前記身体の空洞に前記点を充填することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記身体の空洞に前記点を充填することは、前記空洞内の起点位置及び半径を選択することと、前記起点及び前記半径を含む球状領域内に含まれる前記身体の空洞内の領域に前記点を充填するために充填アルゴリズムを適用することと、を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記充填アルゴリズムは、フラッドフィルアルゴリズムを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記３Ｄ画像データはコンピュータ断層撮影スキャンを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記空洞は、洞通路と洞腔とを備え、前記開口部は、前記洞通路から前記洞腔への前記開口部を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記点は、初期直径及びそれぞれの座標を有する球面を含み、各所与の点ごとの前記局所的最小距離を見つけることは、前記所与の球面の前記座標が前記壁の座標と交差するまで、前記所与の球面の前記直径を成長させることを含み、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して前記局所的最大値である、前記１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることは、前記対応の成長直径が前記複数の球面のうちの隣接する成長した球面の前記対応の成長直径に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の球面の球面セットを見つけることを含み、前記点のうちの１つを特定することは、前記対応の成長直径が前記球面セット内の前記１つ又は２つ以上の球面のうちで最小である、前記球面セット内の前記球面のうちの１つを特定することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記隣接する成長した球面は、前記所与の球面に最も近くに隣接した成長した球面を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記点は、初期を有する球面を含み、各所与の点ごとの前記局所的最小距離を見つけることは、各所与の球面が前記空洞内で動きが取れなくなるまで、前記直径を成長させ、各所与の球面を移動させることを含み、前記点のうちの１つを特定することは、最も短い成長直径を有する前記球面セット内の前記球面のうちの１つを特定することを含む、請求項１に記載の方法。
11. 医療用撮像のための装置であって、
    入力／出力（Ｉ／Ｏ）通信インターフェースと、
    プロセッサであって、
    前記Ｉ／Ｏインターフェースを介して、生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、
    前記３Ｄ画像データをセグメント化して、前記身体組織内の空洞及び前記空洞を取り囲む壁を識別することと、
    前記空洞内の複数の点のうちの各点について、前記点から前記壁までの対応の最小距離を見つけることと、
    前記複数の点の中から、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、
    前記対応の最小距離が前記セット内の前記１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、前記セット内の前記点のうちの１つを、前記空洞への入口として特定することと、を行うように構成されている、プロセッサと、を含む、装置。
12. 前記プロセッサは、前記特定された点を前記空洞内に仮想カメラを位置決めするためのシード位置として使用するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
13. 各点についての前記最小距離を見つける前に、前記プロセッサは、前記身体の空洞に前記点を充填するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
14. 前記プロセッサは、前記空洞内の起点位置及び半径を選択し、充填アルゴリズムを適用して、前記起点及び前記半径を含む球状領域内に含まれる前記身体の空洞内の領域に前記点を充填することによって、前記身体の空洞に前記点を充填するように構成されている、請求項１３に記載の装置。
15. 前記充填アルゴリズムは、フラッドフィルアルゴリズムを含む、請求項１４に記載の装置。
16. 前記３Ｄ画像データはコンピュータ断層撮影スキャンを含む、請求項１１に記載の装置。
17. 前記空洞は、洞通路と洞腔とを備え、前記開口部は、前記洞通路から前記洞腔への前記開口部を含む、請求項１１に記載の装置。
18. 前記点は、初期直径及びそれぞれの座標を有する球面を含み、前記プロセッサは、前記所与の球面の前記座標が前記壁の座標と交差するまで、前記所与の球面の前記直径を成長させることによって、各所与の点ごとの前記局所的最小距離を見つけるように構成されており、前記プロセッサは、前記対応の成長直径が、前記複数の球面のうちの隣接する成長した球面の前記対応の成長直径に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の球面の球面セットを見つけることによって、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して前記局所的最大値である、前記１つ又は２つ以上の点のセットを見つけるように構成されており、前記プロセッサは、前記対応の成長直径が前記球面セット内の前記１つ又は２つ以上の球面のうちで最小である、前記球面セット内の前記球面のうちの１つを特定することによって、前記点のうちの１つを特定するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
19. 前記隣接する成長した球面は、前記所与の球面に最も近くに隣接した成長した球面を含む、請求項１８に記載の装置。
20. 前記点は、初期直径を有する球面を含み、前記プロセッサは、各所与の球面が前記空洞内で動きが取れなくなるまで、前記直径を成長させ、各所与の球面を移動させることによって、各所与の点ごとの前記局所的最小距離を見つけるように構成されており、前記プロセッサは、最も短い成長直径を有する前記球面セット内の前記球面のうちの１つを特定することによって、前記点のうちの１つを特定するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
21. プログラム命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品であって、前記命令が、コンピュータによって読み込まれると、前記コンピュータに、
    生体内の身体組織を含む三次元（３Ｄ）領域についての３Ｄ画像データを受信することと、
    前記３Ｄ画像データをセグメント化して、前記身体組織内の空洞及び前記空洞を取り囲む壁を識別することと、
    前記空洞内の複数の点のうちの各点について、前記点から前記壁までの対応の最小距離を見つけることと、
    前記複数の点の中から、前記対応の最小距離が前記複数の点のうちの隣接点に対して局所的最大値である、１つ又は２つ以上の点のセットを見つけることと、
    前記対応の最小距離が前記セット内の前記１つ又は２つ以上の点のうちで最小である、前記セット内の前記点のうちの１つを、前記空洞への入口として特定することと、を行わせる、コンピュータソフトウェア製品。

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