JP2020520701A - Ｘ線画像における改善されたジオメトリ測定 - Google Patents

Abstract

本発明は、オブジェクトのＸ線画像を処理することに関する。双方向幾何学的測定の精度を改善するために、オブジェクト３０のＸ線画像を処理するためのデバイス１０が提供される。デバイスは、入力ユニット１２と処理ユニット１４とを備える。入力ユニットは、照射されるオブジェクト３０からの形状関係情報１６を提供するように構成される。入力ユニットはまた、一般オブジェクトモデル２０を提供し、オブジェクトの実際のＸ線画像１８を提供するように構成される。処理ユニットは、個別オブジェクトモデル２２を生成するために、形状関係情報に基づいて一般オブジェクトモデルを適応させるように構成される。処理ユニットはまた、個別オブジェクトモデルに基づいて、Ｘ線画像の少なくとも一部を処理するための個別画像処理修正器２４を決定し、個別画像処理修正器をＸ線画像のさらなる処理のために適用するように構成される。

Description

本発明は、オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイスと、Ｘ線イメージングシステムと、Ｘ線画像の処理のための方法とに関する。

整形外科医及び他の人々がＸ線画像において幾何学的測定を実施することが、慣例である。２Ｄ Ｘ線画像では、画像オブジェクトの空間情報が、３次元から実際には２Ｄ投影に低減される。３次元が失われることにより、例えば幾何学的意味で、画像コンテンツの定量分析が制限される。例えば、骨長測定などの定量測定が行われる。概略評価の代わりに、改善された定量分析を達成することを可能にするために、さらなるＸ線画像を異なる視点から収集して、３次元画像情報を達成する。しかしながら、追加のＸ線イメージングが、放射線量の増加につながり、また、ワークフローにおいて煩雑であることが、示されている。

米国特許出願公開第２０１６／０１０４２８０（Ａ１）号は、胸部病変位置を撮像研究にわたってリンクするための手段について説明している。特に、女性の胸部の一般３次元表現が使用される。標準的臨床用語への病変位置の自動変換と、胸部モデルを個別患者画像と位置合わせすることとが含まれる。その上、病変を示す画像位置を胸部モデル中の位置にリンクするための機構が、提示される。所望される場合、関心領域が関心領域定義モジュールによって計算され得、関心領域定義モジュールは、知られている病変の関心領域を、新しいイメージング研究における胸部モデル表現に関して予測する。

米国特許出願公開第２００６／０１９８４９９（Ａ１）号は、低線量の放射を用いて３次元パイロットラジオグラフを取得するステップと、患者モデルの助けをかりて又は双方向に、パイロットラジオグラフ中の関心領域と所望の画像品質とを決定するステップと、最適イメージングパラメータを決定するステップと、決定されたイメージングパラメータを使用してＸ線画像を生成するステップとを有する、身体ボリュームのコンピュータ断層撮影ラジオグラフのためにイメージングパラメータを適応させる方法に関する。随意に、Ｘ線画像は、パイロットラジオグラフと組み合わせられる。

改善された画像処理を提供するニーズがある。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態が、従属請求項に組み込まれる。また、本発明の以下の説明される態様は、オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイスのために、Ｘ線イメージングシステムのために、及びＸ線画像の処理のための方法のために適用されることに留意されたい。

一態様では、添付の請求項１において定義されている、オブジェクトのＸ線画像を処理するためのデバイスが提供される。

別の態様では、添付の請求項５において定義されているＸ線イメージングシステムが提供される。

別の態様では、添付の請求項６において定義されている、オブジェクトのＸ線画像の処理のための方法が提供される。

他の態様では、添付の請求項１２及び請求項１３において定義されている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が提供される。

本発明によれば、オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイスが提供される。本デバイスは、入力ユニットと処理ユニットとを備える。入力ユニットは、照射されるオブジェクトからの形状関係情報と、一般オブジェクトモデルと、オブジェクトの実際のＸ線画像とを提供するように構成される。処理ユニットは、個別オブジェクトモデルを生成するために、形状関係情報に基づいて一般オブジェクトモデルを適応させるように構成される。本デバイスは、個別オブジェクトモデルに基づいて、Ｘ線画像の少なくとも一部を処理するための個別画像処理修正器を決定し、個別画像処理修正器をＸ線画像のさらなる処理のために適用する。

その結果、画像データの改善されたさらなる処理を可能にする、Ｘ線イメージングにおける改善されたジオメトリ測定が、提供される。

「形状関係情報」という用語は、「深度関係情報」と呼ばれることもある。

「Ｘ線画像」という用語は、「Ｘ線画像データ」と呼ばれることもある。

「個別オブジェクトモデル」という用語は、「適応されたオブジェクトモデル」又は「個別に適応されたオブジェクトモデル」と呼ばれることもある。

「一般オブジェクトモデル」という用語は、「一般オブジェクトモデルデータ」と呼ばれることもある。

例えば、骨長測定の精度は、Ｘ線ビームのコーンビームジオメトリと検出器平面までの骨の知られていない距離とに起因する、拡大係数に関する不確実性の影響を受ける。

Ｘ線画像に基づいて、人工数値オブジェクトの記憶された３Ｄデータを、このモデルがＸ線画像データに近づくように、スケーリングすることができる。

このモデルに基づいて、オブジェクトが検出器までどのくらいの距離にあったかを推定することができる。

高コントラストオブジェクト（例えば骨）の形状が、局所的に推定され得、この情報は、画像（後）処理、又は画像修正、例えば、画像強調、又は形状適応散乱カーネルを用いた高度散乱推定のために使用される。

一例によれば、処理ユニットは、実際に適用されたＸ線放射パラメータに基づいて、Ｘ線画像の所定のエリア中のＸ線画像データを特定の透過値に変換し、特定の透過値に基づいて形状関係情報を決定する。

「Ｘ線放射パラメータ」という用語は、例えば、電圧、電流、及び時間など、Ｘ線放射を生成するために適用された設定に関係する。

例えば、所定のエリアは、いわゆる水等価厚を計算するのに好適なオブジェクトエリアを提供するために、経験的データに基づいて選択される。

一態様によれば、形状情報データは、検出器までのオブジェクトの実際の距離を決定するレンジ測定ユニットを介して決定される。

一例では、レンジ測定ユニットは、定規として提供される。

レンジ測定ユニットは、レーザーレンジファインダーとしても提供される。

一例では、レンジ測定ユニットは、レンジカメラとしても提供される。

一例によれば、オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイスは、出力ユニットをさらに備える。出力ユニットは、Ｘ線画像を処理するための適用された個別画像処理修正器に基づいて、さらなる処理の結果を表示するように構成される。

本発明によれば、Ｘ線イメージングシステムも提供される。Ｘ線イメージングシステムは、Ｘ線源とＸ線検出器とをもつＸ線イメージング構成部と、上記の例のうちの１つによる、オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイスとを備える。Ｘ線イメージング構成部は、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置されたオブジェクトの実際のＸ線画像を生成するために提供される。

一例では、オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイスは、実際のＸ線画像を解釈するように構成される。

「Ｘ線イメージングシステム」という用語は、「ピクチャアーカイビング通信システム（ＰＡＣＳ）」と呼ばれることもある。

本発明によれば、オブジェクトのＸ線画像の処理のための方法も提供される。本方法は、
ａ１） 照射されるオブジェクトからの形状関係情報を提供するステップ、
ａ２） 一般オブジェクトモデルデータを提供するステップ、
ｂ） 個別オブジェクトモデルを生成するために、形状関係情報に基づいて一般オブジェクトモデルデータを適応させるステップ、
ｃ） 個別オブジェクトモデルに基づいて、Ｘ線画像の少なくとも一部を処理するための個別画像処理修正器を決定するステップ、
ｄ） オブジェクトの実際のＸ線画像を提供するステップ、及び
ｅ） 個別画像処理修正器をさらなる処理のために適用するステップを有する。

一例によれば、ステップｅ）において、個別画像処理修正器は、画像修正、例えば改善された散乱補正を有する。

一例では、本方法は、画像修正のための方法、例えばＸ線画像の散乱補正のための方法と呼ばれる。

一例によれば、ステップｅ）において、さらなる処理は、画像解釈、例えば特徴分析を有する。

一例では、本方法は、画像解釈のための方法、例えばＸ線画像の特徴分析のための方法と呼ばれる。

一例では、個別画像処理修正器は、Ｘ線画像を修正するように適応される。

別の例では、個別画像処理修正器は、補正係数、拡大係数、調整係数、又は適応係数と呼ばれることもある。

一例によれば、形状関係情報を提供するために、実際に適用されたＸ線放射パラメータに基づいて、所定のエリア中で、Ｘ線画像データを特定の透過値に変換するステップと、形状関係情報を決定するステップとが与えられる。

形状関係情報は、特定の透過値に基づいて決定される。

一実施形態では、オブジェクトのＸ線画像の処理のための方法のステップは、
− ｋＶ及びｍＡｓのような曝露データをも使用して、画像を透過値に変換するステップと、
− 透過から体厚を計算するステップと、
− 画像中の骨又は肺のような器官をセグメント化するステップと、
− データに適合する３Ｄ身体を推定するステップであって、この人工患者は、透過と、セグメント化された器官のｘ次元及びｙ次元とに関して、画像と整合する、推定するステップと、
− セグメント化された器官について一般的な拡大係数を計算するステップであって、元の画像における距離を測定するとき、整合する人工患者からの拡大係数を使用する、計算するステップとを、参照する。

追加の特徴において、適合した人工器官のボリューム、重量又は寸法が、表示され得る。

本発明のこれら及び他の態様は、以下で説明される実施形態から明らかになり、これらを参照して明らかになるであろう。

本発明の例示的な実施形態が、以下の図面を参照しながら以下で説明される。

オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイスの一例の概略セットアップを示す図である。 痩せた患者及び肥満の患者と検出器との側面図の２つの概略図である。 Ｘ線イメージングシステムの一例の概略セットアップを示す図である。 オブジェクトのＸ線画像の処理の一例のフローチャートである。 オブジェクトのＸ線画像の処理のための方法の一例を示す図である。

図１は、オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイス１０を示す。デバイスは、入力ユニット１２と処理ユニット１４とを備える。あるオプションでは、デバイス１０は、（破線の区切り線によって示されているように）出力ユニット２８をさらに備える。

また、随意の例と関係があるフローチャートを示す図４を参照すると、入力ユニット１２は、照射されるオブジェクト３０からの形状関係情報１６と一般オブジェクトモデル２０とを提供し、オブジェクトの実際のＸ線画像１８を提供するように構成される。処理ユニット１４は、個別オブジェクトモデル２２を生成するために、形状関係情報１６に基づいて一般オブジェクトモデルを適応させるように構成される。処理ユニット１４は、個別オブジェクトモデル２２に基づいて、Ｘ線画像の少なくとも一部を処理するための個別画像処理修正器２４を決定し、個別画像処理修正器２４を、特徴分析２６のためにＸ線画像を処理するために適用するように構成される。

あるオプションでは、デバイス１０は、出力ユニット２８をさらに備える。出力ユニット２８は、特徴分析のために、修正されたＸ線画像を表示するように構成される。

図示されていない一例では、処理ユニット１４は、実際に適用されたＸ線放射パラメータに基づいて、Ｘ線画像１８の所定のエリア中の画像データを特定の透過値に変換するように構成される。処理ユニット１４はまた、特定の透過値に基づいて形状関係情報１６を決定するように構成される。

図示されていない別の例では、形状関係情報１６は、検出器までのオブジェクトの実際の距離を決定するレンジ測定ユニットを介して決定される。

図２は、患者、すなわちオブジェクト３０とＸ線検出器５６の一例との２つの側面図を示す。矢印は、どちらの場合でも同様の厚さの軟組織層を通過するＸ線ビームを示し、同様の減衰値を生じる。しかしながら、左側の患者の肺ボリューム（ｌｕｎｇ ｖｏｌｕｍｅ）が、右側の患者の肺ボリュームよりも小さい。

図３は、オブジェクト、例えば（数字３０で示される）患者をイメージングするためのＸ線イメージングシステム５０を示す。このシステムは、イメージング目的で患者がその中に配置される空間又は領域又はエリアを提供する。この空間は、オブジェクト受容空間（ｏｂｊｅｃｔ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｓｐａｃｅ）５２と呼ばれる。このシステムは、Ｘ線源５４とＸ線検出器５６とをもつＸ線イメージング構成部と、オブジェクトのＸ線画像の処理のためのデバイス１０の一例とをさらに備える。

オブジェクト受容空間５２は、照射されるオブジェクトを受容するために、Ｘ線源５４とＸ線検出器５６との間に配置される。

Ｘ線イメージング構成部は、オブジェクト３０の実際のＸ線画像１８を作成するために提供され、オブジェクト３０のＸ線画像の処理のためのデバイス１０は、実際のＸ線画像１８を扱うように構成される。

Ｘ線源ユニット５４は、Ｘ線検出器５６を介してＸ線画像１８を収集するために、オブジェクト３０を照射するためのＸ線ビームを生成する。

処理ユニット１４は、照射されるオブジェクトの形状情報１６を生成するために、オブジェクト当接面までのオブジェクトの源側の実際の距離を考慮に入れる、個別一般解剖学的モデルを作成する。

図４は、オブジェクトのＸ線画像１８の処理のためのさらなる例のフローチャートを示す。一実施形態では、オブジェクトセンサーからの形状関係情報１６が、器官モデルを含む一般オブジェクトモデル２０及び収集されたＸ線画像１８と組み合わせられる。オブジェクトモデリングステップが、個別オブジェクトモデル２２と、Ｘ線画像１８とを使用して、個別処理修正器２４を適応させる。個別処理修正器２４は、高度後処理又は修正タスク及び／又は解釈、例えば特徴分析２６のために使用され得る３Ｄ情報を提供する。

図５は、以下のステップを有するオブジェクトのＸ線画像の処理のための方法１００を示す。ステップａ１）及びａ２）とも呼ばれる、ステップ１０２、１０３の第１のセットにおいて、照射されるオブジェクト３０からの形状関係情報１６（ａ１）と、一般オブジェクトモデルデータ２０（ａ２）とを提供する。ステップｂ）とも呼ばれる、第２のステップ１０４において、個別オブジェクトモデル２２を生成するために、形状関係情報に基づいて一般オブジェクトモデルデータ２０を適応させる。ステップｃ）とも呼ばれる、第３のステップ１０６において、個別オブジェクトモデル２２に基づいて、Ｘ線画像１８の少なくとも一部を処理するための個別画像処理修正器２４を決定する。ステップｄ）とも呼ばれる、第４のステップ１０８において、オブジェクトの実際のＸ線画像１８を提供する。ステップｅ）とも呼ばれる、第５のステップ１１０において、特徴分析のためにＸ線画像データを処理するための個別画像処理修正器を提供する。

図示されていない一例では、形状関係情報１６を提供するために、本方法は、
− 実際に適用されたＸ線放射パラメータに基づいて、所定のエリア中で、Ｘ線画像１８を特定の透過値に変換するステップ、及び
− 形状関係情報１６を決定するステップを、有する。

形状関係情報１６は、特定の透過値に基づいて決定される。

図示されていない別の例では、形状関係情報１６を提供するために、
− レンジ測定ユニットを用いてＸ線源５４と照射されるオブジェクト３０との実際の距離を決定するステップが与えられる。

レンジ測定ユニットが、Ｘ線源５４とオブジェクト３０との間の距離を決定するように構成される。

図示されていない別の例では、レンジ測定ユニットは、ステレオカメラとして構成される。

本発明の別の例示的な実施形態では、適切なシステム上で、前述の実施形態のうちの１つによる方法の方法のステップを実行するように適応されることによって特徴づけられる、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の一実施形態の一部でもあるコンピュータユニットに記憶される。このコンピューティングユニットは、上記で説明された方法のステップを実施するか又はステップの実施を誘起するように適応される。さらに、コンピューティングユニットは、上記で説明された装置の構成要素を動作させるように適応される。コンピューティングユニットは、自動的に動作し、及び／又はユーザの命令を実行するように適応され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされる。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を行うように装備される。

本発明のこの例示的な実施形態は、まったく始めから本発明を使用するコンピュータプログラムと、更新によって、既存のプログラムを、本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方をカバーする。

さらに、コンピュータプログラム要素は、上記で説明された方法の例示的な実施形態の手順を果たすためのすべての必要なステップを提供することが可能である。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ＣＤ−ＲＯＭなど、コンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体はコンピュータプログラム要素を記憶し、コンピュータプログラム要素は前述のセクションによって説明された。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体など、好適な媒体上に記憶及び／又は配信されるが、インターネット或いは他のワイヤード又はワイヤレス電気通信システムを介してなど、他の形態でも配信される。

しかしながら、コンピュータプログラムはまた、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して提示され、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされ得る。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素を、ダウンロードのために利用可能にするための媒体が提供され、コンピュータプログラム要素は、本発明の前に説明された実施形態のうちの１つによる方法を実施するように構成される。

本発明の実施形態は異なる主題に関して説明されたことに留意されなければならない。特に、いくつかの実施形態は方法タイプ請求項に関して説明されたが、他の実施形態はデバイスタイプ請求項に関して説明された。ただし、当業者は、上記及び以下の説明から、別段に通知されていない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関係する特徴間の任意の組合せも、本出願によって開示されたと見なされることがわかる。ただし、すべての特徴は、組み合わせられ、特徴の単純な加算を超える相乗効果を提供することができる。

本発明は、図面及び上記の説明において、詳細に示され、説明されてきたが、そのような例示及び説明は、例証的又は例示的と見なされるべきであり、限定的でない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形形態が、請求される本発明を実施する際に当業者によって、図面、本開示、及び従属請求項の検討により理解され、実施され得る。

特許請求の範囲において、「備える／有する／含む」という単語は他の要素又はステップを除外せず、単数形は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載されているいくつかの項目の機能を果たす。いくつかの方策が、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、これらの方策の組合せが有利に使用され得ないことを示さない。特許請求の範囲中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (13)

1. オブジェクトの２Ｄ Ｘ線画像の処理のためのデバイスであって、前記デバイスは、
   入力ユニットと、
   処理ユニットと
   を備え、
   前記入力ユニットが、照射されるオブジェクトからの形状関係情報を提供し、一般オブジェクトモデルを提供し、前記オブジェクトの実際の２Ｄ Ｘ線画像を提供し、
   前記処理ユニットが、個別オブジェクトモデルを生成するために、前記形状関係情報に基づいて前記一般オブジェクトモデルを適応させ、
   前記処理ユニットは、前記２Ｄ Ｘ線画像の少なくとも一部を処理するために前記オブジェクトに関係する３Ｄ情報を提供する、適応された個別画像処理修正器を、前記個別オブジェクトモデルに基づいて決定することであって、前記適応は、人工数値オブジェクトの３Ｄデータが前記２Ｄ Ｘ線画像のＸ線画像データのほうへ適応されるように、前記３Ｄデータをスケーリングすることを有する、決定することと、適応された前記個別画像処理修正器を、前記Ｘ線画像のさらなる処理のために適用することとを行う、
   デバイス。
2. 前記処理ユニットが、実際に適用されたＸ線放射パラメータに基づいて、前記２Ｄ Ｘ線画像の所定のエリア中の画像データを特定の透過値に変換し、前記特定の透過値に基づいて前記形状関係情報を決定する、
   請求項１に記載のデバイス。
3. 前記形状関係情報が、検出器までの前記オブジェクトの実際の距離を決定するレンジ測定ユニットを介して決定される、
   請求項１に記載のデバイス。
4. 出力ユニットをさらに備え、
   前記出力ユニットが、前記Ｘ線画像の処理のための適用された前記個別画像処理修正器に基づいて、前記さらなる処理の結果を表示する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. Ｘ線源とＸ線検出器とをもつＸ線イメージング構成部と、
   オブジェクトの２Ｄ Ｘ線画像を処理するための請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイスと
   を備える、Ｘ線イメージングシステムであって、
   前記Ｘ線イメージング構成部が、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置された前記オブジェクトの実際のＸ線画像を生成するために提供される、
   Ｘ線イメージングシステム。
6. オブジェクトの２Ｄ Ｘ線画像の処理のための方法であって、前記方法は、
   ａ１） 照射されるオブジェクトからの形状関係情報を提供するステップと、
   ａ２） 一般オブジェクトモデルデータを提供するステップと、
   ｂ） 個別オブジェクトモデルを生成するために、前記形状関係情報に基づいて前記一般オブジェクトモデルデータを適応させるステップと、
   ｃ） Ｘ線画像の少なくとも一部を処理するために前記オブジェクトに関係する３Ｄ情報を提供する、適応された個別画像処理修正器を、前記個別オブジェクトモデルに基づいて決定するステップであって、前記適応は、人工数値オブジェクトの３Ｄデータが前記２Ｄ Ｘ線画像のＸ線画像データのほうへ適応されるように、前記３Ｄデータをスケーリングすることを有する、決定するステップと、
   ｄ） ステップｃ）の前に、前記オブジェクトの実際の２Ｄ Ｘ線画像を提供するステップと、
   ｅ） 適応された前記個別画像処理修正器を、前記Ｘ線画像のさらなる処理のために適用するステップと
   を有する、方法。
7. ステップｅ）において、前記さらなる処理が画像修正を有し、
   前記画像修正が、改善された散乱補正を有する、
   請求項６に記載の方法。
8. ステップｅ）において、前記さらなる処理が画像解釈を有し、
   前記画像解釈が特徴分析を有する、
   請求項６に記載の方法。
9. 前記形状関係情報を提供するために、
   実際に適用されたＸ線放射パラメータに基づいて、所定のエリア中で、前記Ｘ線画像を特定の透過値に変換するステップと、
   前記形状関係情報を決定するステップと
   が提供され、
   前記形状関係情報が、前記特定の透過値に基づいて決定される、
   請求項６、７又は８に記載の方法。
10. 前記形状関係情報を提供するために、
    レンジ測定ユニットを用いて源と照射される前記オブジェクトとの実際の距離を決定するステップが提供され、
    レンジ測定ユニットが、前記源と照射される前記オブジェクトとの間の前記実際の距離を決定する、
    請求項６、７又は８に記載の方法。
11. 前記レンジ測定ユニットが、ステレオカメラとして構成される、請求項１０に記載の方法。
12. 処理ユニットによって実行されるとき、請求項６から１１のいずれか一項に記載の方法のステップを実施する、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置を制御するためのコンピュータプログラム。
13. 請求項１２に記載のコンピュータプログラムを記憶した、コンピュータ可読媒体。

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