JP2020534536A - 高解像度画像生成及び処理のためのリアルタイム再構成ネイティブ画像要素リサンプリング - Google Patents

Abstract

非一時的コンピュータ可読媒体は、表示デバイス２０に動作可能に接続され、画像取得及び再構成方法１０１を実施する少なくとも１つの電子プロセッサ１６を含む、ワークステーション１４によって読み出し可能及び実行可能な命令を記憶する。その方法は、非ボクセル画像要素を含む非ボクセルベース再構成済み画像を画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベース２４からワークステーションに引き出すことと、ワークステーションにおいて、非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することと、少なくとも１つのボクセルベース再構成済み画像を表示デバイス上に表示することとを含む。

Description

以下の内容は包括的には、医療用撮像技術、医療用画像解釈技術、画像再構成技術及び関連技術に関する。

透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）及び単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）の医療用撮像では、線量の低下及び画像解像度の向上という２つの明らかな傾向がある。しかしながら、これらの傾向は、画像の数多くのボクセルに関して計数が疎らになることにつながる可能性がある。線量の低下は、全体として計数が少なくなり、それゆえ、ボクセルごとの計数が平均して少なくなることを意味する。解像度が高くなることは、ボクセルが小さくなり、結果として、再び、ボクセルあたりの計数が平均して少なくなることを意味する。

ノイズ抑制と解像度復元との間のトレードオフを均衡させる際に、その固有の特性を得るための画像再構成に関して、ボクセルの代替物として、ＰＥＴ撮像においてブロブ基底関数及び自然ボクセル（ｎａｔｕｒｅ ｖｏｘｅｌ）のような再構成ネイティブ要素が使用及び研究されてきた。実際には、これらの非ボクセル再構成ネイティブ要素は一般に、自らの特別な格子上で定義され、それらの格子は、ボクセルのデカルト格子に関連しても、しなくてもよい。例えば、球面ブロブ基底関数は一般に、体心立方（ＢＣＣ）格子に基づいて定義される。隣接するブロブ要素は重なり合い、それは、２つ以上のブロブ要素の中で計数を実際に（異なる重み付けで）「共有する」ことによって、計数が疎らになるという問題を阻止するのを助ける。別の例示的な非ボクセル画像要素はポイントクラウドである。

しかしながら、これらの非ボクセル再構成ネイティブ要素によって表される画像は、直接表示するのが難しいか、又はデジタル処理するのが難しい。更に、臨床医はボクセルによって表される画像の概念を使用し、画像強度は離散した重なり合わないボクセルに断定的にグループ化され、それらのボクセルは一般に、従来の冠状方向、矢状方向及び軸方向の解剖学的方向と位置合わせされ、ボクセル解像度のような概念が容易に理解できる。例えば、医師は、小さいボクセルサイズを有する画像の方が、大きいボクセルサイズを有する画像より高い解像度を与えることを容易に理解するが、ブロブの幾何学的中心からの距離とともに変化し、隣接するブロブと重なり合う、統計的又は確率的解釈を有するブロブ要素を取り込むことは、そのように容易には理解されない場合がある。

この問題を解決する一般的なやり方は、ブロブのような非ボクセルネイティブ再構成要素を用いて再構成を実施し、再構成が完了した後に、再構成ネイティブ要素を有する最終的な再構成済み画像に関して、再構成要素／ボクセル変換を実施し、所定のボクセルサイズを有するボクセル画像を生成することである。変換済みボクセル画像は、その後、画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースに記憶され、ユーザの要求に基づいて、画像表示、及び任意選択の更なる画像処理を実施するために、画像ビューワ又はポスト再構成画像プロセッサによって引き出され、使用される。非ボクセル要素における再構成済み画像は一般に破棄され、ポスト再構成画像処理において使用されない。この手法は、低い線量及び／又は高い解像度の画像再構成に起因して計数が疎らになることに対処するための非ボクセルネイティブ再構成要素の利点と、所望の見慣れたボクセルベースフォーマットにおいて画像を臨床医に提供するという利点とを実効的に組み合わせる。しかしながら、非ボクセル要素における再構成済み画像は破棄されるので、後に、異なる定位における、又は異なるボクセルサイズを有するボクセルベース画像を得る必要がある場合には、（ａ）非ボクセルベース画像を再度再構成し、それを所望のボクセルベース画像にリサンプリングしなければならないか、又は（ｂ）保存されたボクセルベース画像を用いて、所望のボクセルサイズにダウンサンプリング又はアップサンプリングするか、若しくは所望の定位に回転させなければならないか、又は（ａ）及び（ｂ）の組み合わせを行わなければならない。第１の選択肢は、臨床治療に適用する場合、効率及びワーク／データフローに関する懸念につながる可能性がある。しかしながら、第２の選択肢は、非ボクセル画像から保存されたボクセルベース画像への初期のリサンプリング中の回転及び情報損失に関する補間と、保存されたボクセルベース画像から異なるボクセルサイズを有する所望のボクセルベース画像へのその後の補間とに起因して、特に平滑化と解像度の損失とに関して画像品質への懸念につながる可能性がある。

以下は、これらの問題を克服する新規の改善されたシステム及び方法を開示する。

１つの開示される態様では、非一時的コンピュータ可読媒体が、表示デバイスに動作可能に接続され、画像取得及び再構成方法を実施する少なくとも１つの電子プロセッサを含む、ワークステーションによって読み出し可能及び実行可能な命令を記憶する。その方法は、非ボクセル画像要素を含む非ボクセルベース再構成済み画像を画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースからワークステーションに引き出すことと、ワークステーションにおいて、非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することと、少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を表示デバイス上に表示することとを含む。

別の開示される態様では、撮像システムが患者の撮像データを取得するように構成される画像取得デバイスを含む。再構成デバイスが、ブロブ要素、ポイントクラウド要素又は空間的に重なり合う画像要素のうちの少なくとも１つから選択された非ボクセル画像要素を用いて、撮像データから非ボクセルベース再構成済み画像を生成するようにプログラムされる。また、そのシステムは表示デバイスを含む。少なくとも１つの電子プロセッサが、非ボクセル画像要素を含む非ボクセルベース再構成済み画像を画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースからワークステーションに引き出し、ワークステーションにおいて、非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を生成し、少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を表示デバイス上に表示するために表示デバイスを制御するようにプログラムされる。

別の開示される態様では、撮像システムが患者の撮像データを取得するように構成される画像取得デバイスを含む。再構成デバイスが、ブロブ要素、ポイントクラウド要素又は空間的に重なり合う画像要素のうちの少なくとも１つから選択された非ボクセル画像要素を用いて、撮像データから非ボクセルベース再構成済み画像を生成するようにプログラムされる。画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースが、非ボクセルベース再構成済み画像を記憶するように構成される。ワークステーションが、表示デバイス、ユーザ入力デバイス、及び少なくとも１つの電子プロセッサを含み、少なくとも１つの電子プロセッサは、非ボクセル画像要素を含む非ボクセルベース再構成済み画像をＰＡＣＳデータベースからワークステーションに引き出すことと、ワークステーションにおいて、非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することであって、異なるボクセルベースリサンプリング済み画像は異なるボクセルサイズ及び異なるボクセル座標定位のうちの少なくとも一方において異なる、生成することと、少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を表示デバイス上に表示するために表示デバイスを制御することとを行うようにプログラムされる。

１つの利点は、非ボクセルベース要素を用いて、画像リサンプリングにおけるボクセルベース画像補間を回避することにある。

別の利点は、リアルタイム非ネイティブ画像要素を用いて、ボクセル変換を実施し、ピクセルサイズから独立して非ネイティブ要素を再構成できるようにするか、又は非ネイティブ要素パラメータをボクセルベース画像のために望ましいピクセルサイズの範囲に関して最適化できるようにすることにある。非ネイティブ要素を用いて再構成するために、非ネイティブ要素パラメータを変更するのは不要である。

別の利点は、非ネイティブ要素を重ね合わせ、再構成済み画像を表すために必要とされる要素の数を削減することにある。

別の利点は、再構成要素をより効率的にし、記憶及び転送のためのファイルサイズをより小さくすることにある。

所与の実施形態が、上記の利点をいずれも提供しないか、上記の利点のうちの１つ、２つ、３つ以上又は全てを提供する場合があり、及び／又は本開示を読み、理解すると当業者に明らかになるような他の利点を提供する場合がある。

本開示は、種々の構成要素及び構成要素の構成において、並びに種々のステップ及び種々のステップの構成において具現される場合がある。図面は、好ましい実施形態を例示することのみを目的としており、本発明を制限するものと解釈されるべきではない。

一態様による、画像再構成システムを示す概略図である。 図１のシステムの構成要素の例示的なフローチャート動作を示す図である。 図１のシステムの構成要素の例示的なフローチャート動作を示す図である。 図１のシステムの表示を例示的に示す図である。

既存の臨床撮像では、画像再構成が再構成サーバにおいて実施され、その出力はボクセルベース画像であり、その画像は、画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースに記憶される。再構成は、記憶されたボクセルベース画像のボクセルとは異なる画像要素（本明細書において、「再構成ネイティブ画像要素」と呼ばれる）を利用する場合がある。例えば、再構成は、より高い解像度のボクセルを利用する場合がある。更に、ブロブ、ポイントクラウド又はメッシュのような、非ボクセル画像要素が使用される場合がある。再び、画像は、ＰＡＣＳ内に記憶するために臨床標準サイズボクセルに変換される。

その後、臨床医が、ワークステーションビューワを操作し、ボクセルベース再構成済み画像をダウンロードする。画像がズームされる場合には、要求されるより高い解像度を与えるために、ボクセルはアップリサンプリングされる。心臓検査において、別の共通の操作は、心臓の解剖軸と合致するように、撮像座標（例えば、軸方向、矢状方向及び冠状方向）に対して傾斜した方向に沿って画像スライスを抽出することである。

本明細書において認識されるように、これを実施するのに伴って問題が生じる可能性がある。ユーザは多くの場合に、ポスト再構成画像処理を実施することを望む。既存の手法を使用するとき、ＲＯＩズーム処理、画像融合のための画像リサンプリング、特殊な臨床治療に適用するための画像リスライシング又は再定位、画像比較、及び画像強調のような、ポスト再構成画像処理方法は、変換済みボクセルベース画像に作用するボクセル格子補間に頼らなければならない。ボクセル格子補間は、画像ぶれ及び特徴定量化の損失を導入する可能性がある。より根本的には、ブロブ又はポイントクラウドのような、非ボクセル再構成ネイティブ画像要素において表される再構成済み画像が、ＰＡＣＳに記憶するためのボクセルベース画像に変換されるとき、この結果として、画像情報内容が失われるか、又は劣化し、ボクセルベース画像に関して実施される任意のポスト再構成処理が、画像情報内容を更に減少させるか、又は劣化させる場合がある。

例えば、アップサンプリングは、実際には、記憶されたボクセルベース画像のボクセルサイズにおいて取り込まれた解像度を超えて解像度を復元することはできない。同様に、傾斜した画像スライスの抽出は、補間誤差を導入する可能性がある。

以下は、再構成ネイティブ画像要素を用いて表される「生の」再構成済み画像をＰＡＣＳに記憶することと、このフォーマットにおける画像を臨床医によって要求されるボクセルベース画像に変換する処理能力をワークステーションビューワに追加することとを伴う手法を開示する。

いくつかの実施形態において、画像再構成を実施する撮像技術者が、予想されるポスト再構成処理（例えば、ズーム、傾斜スライス抽出など）をサポートするために、再構成ネイティブ画像要素を選択することができる。ズームに関して、これは、再構成ネイティブ画像要素が、臨床医によって確実に所望の最大解像度を有するべきであることを意味する。傾斜スライス抽出の場合、再構成ネイティブ画像要素は等方性であることが好ましいか、又は少なくとも、より小角の回転対称を有し、例えば、体心立方（ＢＣＣ）ブロブが、軸面、矢状面及び冠状面に対して４５度の角度に沿った基本平面（ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｐｌａｎｅ）を有し、一方、ポイントクラウドが球対称を有する。

本明細書において説明される再構成ネイティブ要素は、限定はしないが、球面ブロブ基底関数を含む。カイザー−ベッセル関数を利用する球面ブロブ基底関数（すなわち、ブロブ再構成要素）の非限定的な例示が記述される（例えば、Ｇａｇｎｏｎら、米国特許出願公開第２００９／０１２３０４２（Ａ２）号を参照されたい）。
ここで、Ｉ_ｍはｍ次のベッセル関数であり、ａはブロブ半径であり、αはテーパリングパラメータである。いくつかの手法において、ブロブは面心立方（ＦＣＣ）格子の格子点に位置決めされ、ブロブ半径が格子点間の間隔より大きい場合には、隣接するブロブ要素が空間的に重なり合うことになる。これは単なる例示にすぎず、例示のベッセル関数以外の異なる減衰関数（ｄｅｃａｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有するブロブ要素、又はポイントクラウド若しくは自然ピクセル／ボクセルのような他の要素が使用されてもよい。そのような要素を用いて画像を表すために、加重和が使用される（例えば、Ｇａｇｎｏｎら、米国特許出願公開第２００９／０１２３０４２（Ａ２）号を参照されたい）。
ここで、Ｌは格子（例えば、一実施形態では、再構成済み画像のボリュームにわたるＢＢＣ格子）を表し、ｌは空間座標（ｘ_ｌ，ｙ_ｌ，ｚ_ｌ）を有する格子Ｌの点であり、ｃ_ｌは、格子点ｌにおいてブロブに割り当てられる重みであり、総和は格子Ｌの全ての格子点にわたる。通常、ブロブパラメータ（半径ａ及びテーパリングα）は全てのブロブの場合に同じである（すなわち、全てのｌ∈Ｌの場合に同じである）が、臨界領域においてより高い解像度を与えるために、特定の空間領域に関して異なるブロブパラメータ、例えば、より小さい半径及び／又はより鋭いテーパリングを使用することが考えられる。重みｃ_ｌの最適化は、例えば、最尤−期待値最大化（ＭＬ−ＥＭ）、順序化サブセット期待値最大化（ＯＳＥＭ）又は他の反復画像再構成手法のような反復最適化を用いて行われる。再構成済みブロブ画像は、画像再構成の終了時に再構成ネイティブ要素によって表される画像から変換された立体ボクセル画像の代わりに、ポスト再構成画像表示及び画像処理のための「ベース」画像として使用することができる。ブロブ／ボクセル変換は、画像処理ジョブの必要に応じてリアルタイムに実施される。ブロブ基底関数が重なり合い、球対称性であることから、ブロブ画像は、活性分布の半連続表現を保持し、それは、立体ボクセルベースアップサンプリングより、画像再処理に関して現実的であり、画像特徴細部を良好に保存する。

いくつかの実施形態では、大きい／小さいボクセルサイズを有する画像を、小さい／大きいボクセルサイズを有する画像に変更すること、及び選択されたＲＯＩに関するズーム処理のような、任意の画像リサンプリングのためのボクセルベース画像補間を回避することができる。同様に、ＣＴ操作において一般的であるように、何度もの画像スライスが抽出され、（心臓への適用例の場合のように）再定位が必要とされるとき、中間的なボクセル画像変換ステップを経由するのではなく、新たにリスライス又は再定位された画像をブロブ画像から直接作成することができる。

他の実施形態では、リアルタイムの必要に応じたブロブ／ボクセル変換によって、ピクセルサイズから独立してブロブを再構成できるようになる。ブロブ基底関数は、スキャニングシステムのデータの統計値及び幾何学的応答に基づいて選択することができ、必要とされる出力画像ボクセルサイズには依存しない。このようにして、ブロブは、特定の出力ボクセル格子の使用に限定されることなく、最良の特徴保存及びノイズ抑制結果を最適化するように設計することができる。

更なる実施形態では、ブロブの拡張性のある空間的サポート、重ね合わせられる特性、及び体心立方格子への効率的な配置が、画像を表すために使用される要素の全数を著しく削減することができ、それは、ブロブ画像がＩ／Ｏハンドリングにおいてより効率的であり、保存するために必要とされるディスク空間が少ないことを意味する。

以下の例示的なシステム及び方法は、ブロブ基底関数を用いて３次元（３Ｄ）画像を再構成する任意の反復再構成アルゴリズムを実行することができる。デジタル画像表示／処理システムが、入力ブロブ画像のオンザフライのリアルタイムブロブ／ボクセル変換を実施することができ、その後、結果として生じる画像のデジタル処理（例えば、ズーム処理、フィルタリング、再定位など）を適用することができる。

図１を参照すると、例示的な医療用撮像システム１０が示される。図１に示されるように、システム１０は、画像取得デバイス１２を含む。一例において、画像取得デバイス１２は、放出撮像デバイス（例えば、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）デバイス、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）デバイスなど）を備えることができる。しかしながら、任意の他の適切な撮像モダリティ（例えば、磁気共鳴、透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、超音波、Ｘ線など、及びＰＥＴ／ＣＴのようなハイブリッドシステム）が使用されてもよいことは理解されよう。

また、システム１０は、少なくとも１つの電子プロセッサ１６、少なくとも１つのユーザ入力デバイス（例えば、マウス１８、キーボード１９、トラックボールなど）及び表示デバイス２０のような通常の構成要素を備える、コンピュータ若しくはワークステーション又は他の電子データ処理デバイス１４を含む。いくつかの実施形態において、表示デバイス２０は、コンピュータ１４とは別の構成要素とすることができる。また、ワークステーション１４は、（ＲＯＭ、磁気ディスク、ＲＡＩＤディスクアレイなどの非一時的記憶媒体内に記憶される）１つ以上のデータベース（例えば、電子医療記録（ＥＭＲ）データベース、例示的な画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベース２４など）を含むことができるか、又はそれらのデータベースに動作可能にアクセスすることができる。本明細書において使用されるとき、データベース２４は、ＰＡＣＳデータベースを指す。本明細書において使用されるとき、「ＰＡＣＳ」という用語及び類似の用語は包括的には、例えば、ＰＡＣＳデータベースと呼ばれる、任意の臨床撮像データベース、又は放射線科情報システム（ＲＩＳ）、又は心血管情報システム（ＣＶＩＳ）のような領域特化データベースなどを指す。また、ワークステーション１４は、再構成済み画像の非ネイティブ画像要素（すなわち、非ボクセルベース）において表される画像を、ボクセル要素によって表される画像に変換する要素／ボクセル変換器２６を実行し、臨床医がボクセルベース画像を視認し、操作する能力を与える画像ビューワ２７を実行するために、非一時的記憶媒体（例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブなど）上に記憶される命令を読み出し、実施するように構成される。また、システム１０は、ワークステーション１４とは異なる再構成デバイス２８（例えば、サーバコンピュータ、クラウドコンピューティングリソース、又は画像取得デバイス１２に通常関連付けられる他の電子プロセッサ２９）を含む。再構成デバイス２８は、画像取得デバイス１２から撮像データを受信し、画像再構成プロセスを実施し、再構成済み画像をＰＡＣＳ２４に保存するように構成される。

電子プロセッサ２９は、画像取得再構成方法又はプロセス１００を実施することを含む、開示される動作を実施するために電子プロセッサ２９によって読み出し可能及び実行可能である命令を記憶する非一時的記憶媒体（図示せず）と動作可能に接続される。非一時的記憶媒体は、例えば、ハードディスクドライブ、ＲＡＩＤ若しくは他の磁気記憶媒体、ソリッドステートドライブ、フラッシュドライブ、電子的消去可能読み出し専用メモリ（ＥＥＲＯＭ）若しくは他の電子メモリ、光ディスク若しくは他の光学記憶装置、又はその種々の組み合わせなどを備えることができる。いくつかの例において、画像再構成方法又はプロセス１００は、クラウド処理によって実施される。

ワークステーション１４の電子プロセッサ１６は、画像変換器方法又はプロセス２６を実施することと、画像ビューワ２７を実行することとを含む、開示される動作を実施するために電子プロセッサ１６によって読み出し可能及び実行可能である命令を記憶する非一時的記憶媒体（図示せず）と動作可能に接続される。非一時的記憶媒体は、例えば、ハードディスクドライブ、ＲＡＩＤ若しくは他の磁気記憶媒体、ソリッドステートドライブ、フラッシュドライブ、電子的消去可能読み出し専用メモリ（ＥＥＲＯＭ）若しくは他の電子メモリ、光ディスク若しくは他の光学記憶装置、又はその種々の組み合わせなどを備えることができる。

図２を参照すると、画像取得及び再構成方法１０１がフローチャートとして図式的に示される。１０２において、非ボクセルベース再構成済み画像が生成される。そのため、画像取得デバイス１２は患者の撮像データを取得する。撮像データは再構成デバイス２８に送信され、再構成デバイスは、撮像データ内の非ボクセル画像要素を最適化し、非ボクセルベース再構成（すなわち、ネイティブフォーマット）画像を生成する画像再構成プロセス１００を実施する。いくつかの実施形態では、非ボクセル画像要素は、ブロブ要素、ポイントクラウド要素、又は空間的に重なり合う画像要素から選択される。空間的に重なり合う要素は、少なくとも隣接する非ボクセル画像要素が非ボクセルベース再構成済み画像内で空間的に重なり合うように構成される。１つの手法では、画像は、式（１）のブロブ要素に関する式（２）の加重和として生成され、各ブロブ要素は重みを割り当てられ、画像再構成は、例えば、最尤−期待値最大化（ＭＬ−ＥＭ）、順序化サブセット期待値最大化（ＯＳＥＭ）又は他の反復画像再構成手法を用いて、ブロブ要素の重みを反復的に最適化する。

いくつかの実施形態において、再構成デバイス２８は、選択された非ボクセル画像要素の最大ボクセル解像度値を得るために非ボクセル画像要素を最適化するように更に構成される。例えば、式（１）のブロブ基底関数のブロブ半径及びテーパリングパラメータが、ブロブの空間的な広がりを制御する。ブロブが狭い（半径が小さい及び／又はテーパリングが鋭い）ほど、与えられる空間解像度は改善されるが、ブロブが狭いほど（平均して）撮像データ計数からの寄与が少なくなるので、場合により、より疎らになることを犠牲にする。特定のタイプの臨床撮像の場合、他のタイプの臨床撮像と比べて、解像度が高いほど望ましい。１つの手法では、異なる撮像タイプごと（例えば、撮像される異なる解剖学的領域ごと、及び／又は心臓病学対腫瘍学のような異なる臨床科からの撮像検査指示ごと）にブロブパラメータの表が記憶され、特定の撮像検査タイプのためのブロブパラメータが、画像再構成プロセス１００において引き出され、使用される。

１０４において、非ボクセルベース再構成済み画像が、再構成デバイス２８からＰＡＣＳデータベース２４に転送される。非ボクセルベース再構成済み画像は、そのネイティブ非ボクセルフォーマットにおいて、ＰＡＣＳデータベース２４に記憶される。式（１）のブロブ要素を用いて再構成された画像の例を引き続き使用するとき、これは、画像再構成によって最適化された重みを有する１組のブロブを記憶することを伴う。１つの適切な手法では、これは、ブロブ半径及びテーパリングパラメータ（通常、それらのパラメータは画像の全てのブロブ要素に関して必ずしも同じであるとは限らない）を記憶することと、ブロブごとに最適化された重みを記憶することとを伴う。場合によっては、この情報量が豊富な非ボクセル再構成ネイティブ要素フォーマットにおいて画像を記憶する方が、（従来の手法の場合のように）ボクセルに変換された画像を記憶するよりコンパクトである。

図３を参照すると、ワークステーション１４において（すなわち、電子プロセッサ１６によって）実施される画像視認及び操作動作が説明される。

１０６において、少なくとも１つの電子プロセッサ１６が、非ボクセルベース再構成済み画像をＰＡＣＳデータベース２４からワークステーション１４に引き出すようにプログラムされる。

１０８において、少なくとも１つの電子プロセッサ１６が、ワークステーション１４において、非ボクセルベース再構成済み画像から第１のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するようにプログラムされる。これが、図１の画像変換器２６の機能である。そのため、要素／ボクセル変換器２６は、第１のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するために、非ボクセルベース再構成済み画像のブロブ要素をボクセルに変換するようにプログラムされる。そのための１つの手法では、ブロブに関するリサンプリング済み−最適化済み重みとともに式（２）が適用される。１つの具体的な手法では、そのボクセルに関する値を得るために、式（２）がボクセル中心の（ｘ，ｙ，ｚ）座標において数値計算される。より粗いボクセルの場合に特に、ボクセル内のいくつかのそのような座標において式（２）を数値計算し、平均をとることによって、より厳密な値が得られる。式（２）の和を数値計算する際に、その場所が、ブロブ半径ａより、数値計算点（ｘ，ｙ，ｚ）から更に離れているブロブは、式（１）によって、数値計算点（ｘ，ｙ，ｚ）へのその寄与が同等にゼロであるので省いてもよいことに留意され得る。いくつかの例において、第１のボクセルベースリサンプリング済み画像の対応するボクセルを特定するために、非ボクセルベース再構成済み画像の非ボクセル画像要素の１つ以上の関心領域パラメータ（例えば、最大又は最小標準取込値（ＳＵＶｍａｘ、ＳＵＶｍｉｎ）、標準取込値平均（ＳＵＶｍｅａｎ）、標準取込値標準偏差（ＳＵＶｓｔｄｅｖ）など）が求められる。

１１０において、少なくとも１つの電子プロセッサ１６が、第１のボクセルベースリサンプリング済み画像を表示するために、ワークステーション１４の表示デバイス２０を制御するようにプログラムされる。これは、図１の画像ビューワ２７によって適切に実施される。通常、画像ビューワ２７は、単に画像を表示するだけでなく、ユーザが画像に関する種々の操作を実施できるようにする。いくつかの実施形態において、画像ビューワ２７は、複数のウィンドウを設けることを含む放射線学的判読環境（ｒａｄｉｏｌｏｇｙ ｒｅａｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）と、放射線学的報告を入力し（例えば、キーボード１９及び／又は口述マイクロフォンを使用する）、マウス１８を介して動かされるカーソルを用いて病変又は他の画像特徴の寸法を測定するなどの画像処理動作を実施するなどのためのユーザインターフェースとを提供する。

１１２において、少なくとも１つの電子プロセッサ１６が、第１のボクセルベースリサンプリング済み画像に関して実施されるユーザ操作によって規定される第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するようにプログラムされる。これらの操作は、画像ビューワ２７によって適切に実施され、例えば、画像の特定の領域にズームインすること（それゆえ、より高い解像度のボクセルへのサイズ変更を必要とする）、心臓又は他の臓器を貫通する傾斜スライスを選択すること（それゆえ、異なる座標定位の場合のボクセルを画定する必要がある）などを伴うことができる。異なる第１及び第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は、異なるボクセルサイズ及び異なるボクセル座標定位のうちの少なくとも一方だけ異なる。いくつかの実施形態において、最大ボクセル解像度値に関して非ボクセル画像要素が最適化される場合、複数のリサンプリング済み画像は、最大ボクセル解像度で生成されたボクセルベースリサンプリング済み画像と、最大解像度より粗いボクセル解像度で生成されたボクセルベースリサンプリング済み画像とを含む。少なくとも１つの電子プロセッサ１６が、少なくとも１つの非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像をリアルタイムに生成するようにプログラムされる。

第２のボクセルベース画像を生成するために、少なくとも１つの電子プロセッサ１６が、ワークステーション１４のユーザ入力デバイス１８を介して１つ以上のユーザ入力を受信するようにプログラムされる。ユーザ入力は、表示デバイス２０上に表示される第１のボクセルベースリサンプリング済み画像の領域に関する臨床医による選択を示す。電子プロセッサ１６は、第１のボクセルベース再構成済み画像とは異なるボクセルサイズを用いて再構成された第１のボクセルベース再構成済み画像の選択された領域のリサンプリングとして、第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するようにプログラムされる。そのため、要素／ボクセル変換器２６が、第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するために、非ボクセルベース再構成済み画像のブロブ要素をボクセルに変換するようにプログラムされる。領域の選択及び第２のボクセルベース再構成済み画像の生成は、ユーザ入力デバイス１８を介して受信されるユーザ入力を示すズーム動作を実施する。

別の例では、第２のボクセルベース画像を生成するために、少なくとも１つの電子プロセッサ１６が、ワークステーション１４のユーザ入力デバイス１８を介して１つ以上のユーザ入力を受信するようにプログラムされる。ユーザ入力は、表示された第１のボクセルベース再構成済み画像におけるボクセル座標定位に関する臨床医による選択を示す。選択されたボクセル座標定位は、第１のボクセルベースリサンプリング済み画像のボクセル座標定位とは異なる。いくつかの例では、電子プロセッサ１６は、第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するようにプログラムされ、第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は、選択されたボクセル座標定位を有する。そのため、要素／ボクセル変換器２６は、第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するために、ＰＡＣＳ２４から１０６において引き出された非ボクセルベース再構成済み画像のブロブ要素をボクセルに変換するようにプログラムされる。言い換えると、第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は、第１のボクセルベースリサンプリング済み画像をリサンプリングすることによって生成されるのではなく、第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は、第１のボクセルベース再構成済み画像を生成するために以前に変換された同じ非ボクセルベース再構成済み画像から独立して生成される。その変換が、再構成サーバ２８において行われるのではなく、画像ビューワ２７を実行する同じワークステーション１４上で実施される画像変換器２６によって実施されるので、これが実現可能である。また、非ボクセルベース再構成済み画像が、記憶された変換済みボクセルベース画像ではなく、ＰＡＣＳ２４に記憶されるので、これが実現可能になる。１つの例示では、第１のボクセルベース再構成済み画像は、軸方向、矢状方向、冠状方向の解剖学的方向に沿って再構成される患者の心臓とすることができる。第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は、軸面、矢状面及び冠状面に対して傾斜している心臓の長軸及び短軸に沿って再構成される。他の例では、ボクセル座標定位の選択及び第２のボクセルベース再構成済み画像の生成は、スライス抽出動作を実行する。第２のボクセルベース再構成済み画像は、選択されたボクセル座標定位と位置合わせされる画像スライスである。

任意選択の動作１１４において、第１及び第２のボクセルベースリサンプリング済み画像がＰＡＣＳデータベース２４に記憶される。代替的には、非ボクセルベース再構成済み画像のみがＰＡＣＳ２４に記憶されたままであり、ボクセルベース画像は、画像変換器２６を用いて、要求に応じて作成（又は再作成）される。

図４は、ブロブリサンプリング対ボクセルリサンプリングの利点を評価する比較調査を示す。直接ブロブリサンプリングを用いて、高解像度画像を生成することにより、ボクセルベースアップサンプリングを用いて、低解像度画像から高解像度画像にアップサンプリングするより良好に特徴が保存されることが分かる。図４に示されるように、ブロブサンプリングパラメータのサイズが小さくなるにつれて、再構成済み画像の解像度が向上する。

本開示は、好ましい実施形態を参照しながら説明されてきた。これまでの詳細な説明を読み、理解すると、読者は変更及び修正を思いつくことができる。そのような変更及び修正が添付の特許請求の範囲又はその均等物内に入る限りにおいて、本発明はそれら全ての変更及び修正を含むものと解釈されることを意図している。

Claims (20)

1. 表示デバイスに動作可能に接続され、画像取得及び再構成方法を実施する少なくとも１つの電子プロセッサを含む、ワークステーションによって読み出し可能及び実行可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
   非ボクセル画像要素を含む非ボクセルベース再構成済み画像を画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースから前記ワークステーションに引き出すことと、
   前記ワークステーションにおいて、前記非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することと、
   前記少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を前記表示デバイス上に表示することとを有する、非一時的コンピュータ可読媒体。
2. 前記生成する動作は、
   前記ワークステーションにおいて、前記非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することを含み、前記異なるボクセルベースリサンプリング済み画像は、異なるボクセルサイズ及び異なるボクセル座標定位のうちの少なくとも一方だけ異なり、
   前記少なくとも１つの非ボクセルベース再構成済み画像から前記少なくとも２つのボクセルベースリサンプリング済み画像を前記生成することはリアルタイムに実施される、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
3. 前記方法は、
   前記表示デバイス上に、前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第１のボクセルベースリサンプリング済み画像を表示することと、
   前記ワークステーションのユーザ入力デバイスを介して、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像の領域の選択を示す１つ以上のユーザ入力を受信することと、
   前記非ボクセルベース再構成済み画像から前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することとを更に有し、
   前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は、前記非ボクセルベース再構成済み画像からの前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像とは異なるボクセルサイズを用いてリサンプリングされた前記第１のボクセルベース再構成済み画像の選択された前記領域のリサンプリングである、請求項２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
4. 前記領域の前記選択及び前記第２のボクセルベース再構成済み画像の前記生成はズーム動作を実行する、請求項３に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
5. 前記方法は、
   前記表示デバイス上に、前記少なくとも２つの異なるボクセルベース再構成済み画像のうちの第１のボクセルベース再構成済み画像を表示することと、
   前記ワークステーションのユーザ入力デバイスを介して、表示された前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像内のボクセル座標定位の選択を示す１つ以上のユーザ入力を受信することであって、選択された前記ボクセル座標定位は、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像のボクセル座標定位とは異なる、受信することと、
   前記非ボクセルベース再構成済み画像から前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することであって、前記第２のボクセルベース再構成済み画像は選択された前記ボクセル座標定位を有する、生成することとを更に有する、請求項２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
6. 前記ボクセル座標定位の前記選択及び前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像の前記生成は、スライス抽出動作を実行し、前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は選択された前記ボクセル座標定位と位置合わせされる画像スライスである、請求項５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
7. 前記非ボクセル画像要素はブロブ要素、ポイントクラウド要素又は空間的に重なり合う画像要素である、請求項１から６のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
8. 前記非ボクセル画像要素は空間的に重なり合う画像要素であり、前記非ボクセルベース再構成済み画像において少なくとも隣接する非ボクセル画像要素が空間的に重なり合う、請求項１から７のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
9. 前記非一時的コンピュータ可読媒体は、（ｉ）前記非ボクセル画像要素を最適化する画像再構成を実施して、前記非ボクセルベース再構成済み画像を生成するために、及び（ｉｉ）前記非ボクセルベース再構成済み画像を前記ＰＡＣＳに記憶するために、前記ワークステーションとは異なる画像再構成デバイスによって実行可能な画像再構成動作を更に記憶する、請求項１から８のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
10. 選択された前記非ボクセル画像要素の最大ボクセル解像度値を得るために、前記非ボクセル画像要素が最適化され、
    前記少なくとも１つのボクセルベース再構成済み画像を前記生成することは、前記最大ボクセル解像度で少なくとも１つのボクセルベース再構成済み画像を生成し、前記最大解像度より粗い前記ボクセル解像度で少なくとも１つのボクセルベース再構成済み画像を生成することを含む、請求項９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
11. 患者の撮像データを取得する画像取得デバイスと、
    ブロブ要素、ポイントクラウド要素又は空間的に重なり合う画像要素のうちの少なくとも１つから選択される非ボクセル画像要素を用いて、前記撮像データから非ボクセルベース再構成済み画像を生成するようにプログラムされる再構成デバイスと、
    表示デバイスと、
    少なくとも１つの電子プロセッサとを備える、撮像システムであって、
    前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
    非ボクセル画像要素を含む前記非ボクセルベース再構成済み画像を画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースからワークステーションに引き出し、
    前記ワークステーションにおいて、前記非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を生成し、
    前記少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を前記表示デバイス上に表示するために、前記表示デバイスを制御するようにプログラムされる、撮像システム。
12. 前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
    前記非ボクセルベース再構成済み画像の前記非ボクセル画像要素の少なくとも最大又は最小標準取込値を求めることによって、前記非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するように更にプログラムされ、前記異なるボクセルベースリサンプリング済み画像は、異なるボクセルサイズ及び異なるボクセル座標定位のうちの少なくとも一方だけ異なり、
    前記少なくとも１つの非ボクセルベース再構成済み画像から前記少なくとも２つのボクセルベースリサンプリング済み画像を前記生成することはリアルタイムに実施される、請求項１１に記載の撮像システム。
13. 前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
    前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第１のボクセルベースリサンプリング済み画像を表示するために、前記表示デバイスを制御し、
    前記ワークステーションのユーザ入力デバイスを介して、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像の領域の選択を示す１つ以上のユーザ入力を受信し、
    前記非ボクセルベース再構成済み画像から、前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するように更にプログラムされ、
    前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像とは異なるボクセルサイズを使用する、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像の選択された前記領域のリサンプリングである、請求項１２に記載の撮像システム。
14. 前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
    前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第１のボクセルベースリサンプリング済み画像を表示するために、前記表示デバイスを制御することと、
    前記ワークステーションのユーザ入力デバイスを介して、表示された前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像内のボクセル座標定位の選択を示す１つ以上のユーザ入力を受信することであって、選択された前記ボクセル座標定位は、前記第１のボクセルベース再構成済み画像のボクセル座標定位とは異なる、受信することと、
    前記非ボクセルベース再構成済み画像から前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することであって、前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は選択された前記ボクセル座標定位を有する、生成することとを行うように更にプログラムされる、請求項１２に記載の撮像システム。
15. 前記ボクセル座標定位の前記選択及び前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像の前記生成は、スライス抽出動作を実行し、前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は選択された前記ボクセル座標定位と位置合わせされる画像スライスである、請求項１４に記載の撮像システム。
16. 前記再構成デバイスは、前記ワークステーションによって引き出すために前記ＰＡＣＳに前記非ボクセルベース再構成済み画像を記憶するようにプログラムされる、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の撮像システム。
17. 患者の撮像データを取得する画像取得デバイスと、
    ブロブ要素、ポイントクラウド要素又は空間的に重なり合う画像要素のうちの少なくとも１つから選択される非ボクセル画像要素を用いて、前記撮像データから非ボクセルベース再構成済み画像を生成するようにプログラムされる再構成デバイスと、
    前記非ボクセルベース再構成済み画像を記憶する画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースと、
    表示デバイス、ユーザ入力デバイス及び少なくとも１つの電子プロセッサを含むワークステーションとを備える、撮像システムであって、
    前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
    非ボクセル画像要素を含む前記非ボクセルベース再構成済み画像を前記ＰＡＣＳデータベースからワークステーションに引き出すことと、
    前記ワークステーションにおいて、前記非ボクセルベース再構成済み画像から少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することであって、前記異なるボクセルベースリサンプリング済み画像は、異なるボクセルサイズ及び異なるボクセル座標定位のうちの少なくとも一方だけ異なる、生成することと、
    前記少なくとも１つのボクセルベースリサンプリング済み画像を前記表示デバイス上に表示するために、前記表示デバイスを制御することとを行うようにプログラムされる、撮像システム。
18. 前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
    前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第１のボクセルベースリサンプリング済み画像を表示するために、前記表示デバイスを制御し、
    前記ユーザ入力デバイスを介して、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像の領域の選択を示す１つ以上のユーザ入力を受信し、
    前記非ボクセルベース再構成済み画像から、前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成するように更にプログラムされ、
    前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像とは異なるボクセルサイズを用いて再構成される、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像の選択された前記領域のリサンプリングである、請求項１７に記載の撮像システム。
19. 前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
    前記少なくとも２つの異なるボクセルベース再構成済み画像のうちの第１のボクセルベースリサンプリング済み画像を表示するために、前記表示デバイスを制御することと、
    前記ワークステーションの前記ユーザ入力デバイスを介して、表示された前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像内のボクセル座標定位の選択を示す１つ以上のユーザ入力を受信することであって、選択された前記ボクセル座標定位は、前記第１のボクセルベースリサンプリング済み画像のボクセル座標定位とは異なる、受信することと、
    前記非ボクセルベース再構成済み画像から前記少なくとも２つの異なるボクセルベースリサンプリング済み画像のうちの第２のボクセルベースリサンプリング済み画像を生成することであって、前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は選択された前記ボクセル座標定位を有する、生成することとを行うように更にプログラムされる、請求項１７に記載の撮像システム。
20. 前記ボクセル座標定位の前記選択及び前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像の前記生成は、スライス抽出動作を実行し、前記第２のボクセルベースリサンプリング済み画像は選択された前記ボクセル座標定位と位置合わせされる画像スライスである、請求項１９に記載の撮像システム。