JP5296543B2 - 医療用画像における面内及び面外動き補償方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットを用いて第２画像データセットを登録する登録方法に関する。

本発明は、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットを用いて第２画像データセットを登録する登録システムに更に関する。

本発明は、前記登録システムを有する画像データセットを取得する取得システムに更に関する。

本発明は、前記登録システムを有するワークステーションに更に関する。

本発明は、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットを用いて第２画像データセットを登録する指令を有するコンピュータ構成によりロードされるコンピュータプログラムに更に関する。

冒頭の段落で記載している種類の方法の実施形態については、米国特許出願公開第６０／６４８０３３号明細書に記載され、以下においては、参考文献１として記すことにする。この文献においては、画像診断装置及び方法について記載されている。その記載されている装置は、シネフォーマットにおける３Ｄ画像の観察面を表示する処理手段を有し、その記載されている方法はそれを表示するステップを有し、指定された解剖学的構造は、各々の連続的な観察面内に固定して保たれる。各々の画像において指定された解剖学的構造を固定する方法は画像登録に基づいている。先ず。ｎ個のランドマークのセットＬが選択され、第１画像データセットにおけるランドマークｌ∈Ｌの位置ｐ（ｌ）が求められる。続いて、第２画像データセットにおけるランドマークｌ∈Ｌの位置ｑ（ｌ）が求められる。類似性関数は、次式のようであり、

ここで、ｐ_ｘ（ｌ），ｐ_ｙ（ｌ），ｐ_ｚ（ｌ）及びｑ_ｘ（ｌ），ｑ_ｙ（ｌ），ｑ_ｚ（ｌ）はランドマークの位置ｐ（ｌ）及びｑ（ｌ）のそれぞれの直交座標であり、目的関数を定義するように用いられる。目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）は、次式のように定義され、
Ｆ_Ｌ（ｔ）＝Ｓ_Ｌ（ｐ（ｌ_１），．．．，ｐ（ｌ_ｎ）；ｔｑ（ｌ_１），．．．，ｔｑ（ｌｎ）） 式２
ここで、ｔは第２画像データベースにおけるランドマークの位置の変換であり、ｔｑ（ｌ_ｉ）は、位置ｑ（ｌ_ｉ）に変換ｔを適用することにより得られるｉ番目のランドマークｌ_ｉ（ｉ＝１，．．．，ｎ）の変換された位置を表している。目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）のドメインは、固定された変換のセットからの変換ｔを有する。更に、目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）の最小に対応する変換ｔ_ｍｉｎが演算される。変換された位置ｔ_ｍｉｎｑ（ｌ）は、第２画像データセットにおけるランドマークｌ∈Ｌの最適な位置を規定する。それ故、第１画像データセットにおけるそれぞれのランドマークの位置に対する第２画像データセットにおける全てのランドマークの移動が最適化される。演算された変換ｔ_ｍｉｎは、第２画像データセットからのビューをレンダリングするために有用である。例えば、Ｐが第１画像データセットにおける断面ビューを規定する面である場合、面ｔ^−１ _ｍｉｎ（Ｐ）により規定される断面は第２画像データセットからレンダリングされる。

上記の方法は、単独の固定された体、例えば、ランドマークのセットに固定された指定された解剖学的構造を有する単独の骨の移動が最適化される必要があるときに、有用である。しかしながら、指定された解剖学的構造が筋肉等の弾力性のある本体又は複数の骨のような独立した固定された本体を有する、より一般的なシーンにおいては、そのような最適化は有効でない。これは、指定された解剖学的構造はもはや、固定的でなく、それ故、第２画像データセットにおける指定された解剖学的構造に固定されたランドマークのセットからのランドマークは互いに対して移動されることが可能である、即ち、第２画像データセットにおけるランドマークは第１画像データセットにおける位置から固定されないで移動されることが可能であるということによる。
米国特許出願公開第６０／６４８０３３号明細書

本発明の目的は、画像データセットの系列における弾力性のある本体及び複数の独立している固定された本体を有する指定された解剖学的構造の選択された移動を最適化するための冒頭の段落に記載している種類の登録方法を提供することである。

この目的は、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットをレンダリングする登録方法が：
− ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てステップ；及び
− 各々の座標に割り当てられた重みに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録ステップ；
を有することにおいて、達成される。

ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てステップは、一部のランドマークの座標への後続の登録ステップの依存性を限定する又は排除することを可能にする。このことはそのステップがどのように作用するかであり、本発明の目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）は式２において規定される。類似性関数Ｓ_Ｌ（ｐ（ｌ_１），．．．，ｐ（ｌ_ｎ）；ｔｑ（ｌ_１），．．．，ｔｑ（ｌ_ｎ））は、第１画像データセットにおけるランドマークｌ∈Ｌの位置ｐ（ｌ）の及び第２画像データセットにおけるランドマークｌ∈Ｌの位置ｑ（ｌ）の何れかの有用な関数であることが可能である。位置ｐ（ｌ_１），．．．，ｐ（ｌ_ｎ）及びｑ（ｌ_１），．．．，ｑ（ｌ_ｎ）の座標は目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）のパラメータである。先ず、重み割り当てステップにおいて、各々のランドマークｌ∈Ｌは重みベクトルｗ（ｌ）を割り当てられる。位置ｐ（ｌ）、ｑ（ｌ）及び重みベクトルｗ（ｌ）は、画像データセットの次元に等しい同じ数の成分を有する。ベクトルｗ（ｌ）のｉ番目の成分ｗ_ｉ（ｌ）が第１画像データセット及び第２画像データセットにおけるランドマークの位置のｉ番目の座標に割り当てられる。それぞれのステップにおいて、各々の重みｗ_ｉ（ｌ）が変換された位置ｔｑ（ｌ）のそれぞれの座標（ｔｑ）_ｉ（ｌ）に適用される。このことは、例えば、成分（ｔｑ）_ｉ（ｌ）を有する目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）の表現の所定の項が重みｗ_ｉ（ｌ）により乗算されるような様式で実施されることが可能である。それ故、ランドマークλ∈Ｌの座標（ｔｑ）_ｊ（λ）の重みｗ_ｊ（λ）が実質的に０に等しいとき、目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）は座標（ｔｑ）_ｊ（λ）に依存しない。それ故、座標（ｔｑ）_ｊ（λ）は、登録方法の登録ステップにおける目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）を最適化することにより得られる変換ｔ_ｍｉｎに依存しない。それ故、目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）を最適化することは、座標（ｔｑ）_ｊ（λ）を調整することを含まない。他方、座標（ｔｑ）_ｊ（λ）の重みｗ_ｊ（λ）が実質的に０に等しくないとき、目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）は座標（ｔｑ）_ｊ（λ）に依存する。それ故、座標（ｔｑ）_ｊ（λ）は、登録方法の登録ステップにおける目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）を最適化することにより得られる変換ｔ_ｍｉｎに依存する。それ故、目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）を最適化することは、座標（ｔｑ）_ｊ（λ）を調整することを含む。例えば、第１画像データセットにおけるランドマークλの位置に対して第２画像データセットにおけるランドマークλの移動のｊ番目の成分について表している、座標（ｔｑ）_ｊ（λ）と座標ｐ_ｊ（λ）との間の差分が最適化される。それ故、本発明の登録方法においては、弾力性のある本体及び／又は画像の系列における複数の独立している固定された本体を有する、ランドマークのセットＬに固定された、指定された解剖学的構造の移動の選択された移動を最適化するために有用であることが判明している。

本発明にしたがった登録方法の実施形態においては、その登録方法は、第１画像データセットにおいて座標系を選択する座標選択ステップを有する。座標系の一般的な選択は直交座標である。有利であることに、その座標選択ステップは、直交系の原点及び軸の選択を可能にする。直交座標系の軸の選択は、重みの選択と組み合わせて、第２画像データセットにおけるランドマークのどの移動が最適化されるようになっているかを判定する。

本発明にしたがった登録方法の更なる実施形態においては、固定された変換が、登録ステップにおいて第２画像データセットを登録するために用いられる。画像データセットの系列からレンダリングされた画像の系列における種々の移動を最適化するために用いられることが可能である複数の変換のファミリーが存在する。しかしながら、固定された変換はしばしば、それらの変換は画像データセットにおける構造を変形しない一方、第１画像データセットにおける指定された解剖学的構造に対して第２画像データセットにおける指定された解剖学的構造の多くの一般的移動、即ち、並進移動、回転及びそれらの組み合わせを補償するには十分である。

本発明にしたがった登録方法の更なる実施形態においては、重み割り当てステップは、ランドマークのセットの特定のランドマークの第１座標に対して実質的に０に等しい第１ゼロ重みを割り当てること、それ故、第１画像データセットにおける特定のランドマークに対する第２画像データセットにおける特定のランドマークの移動を最適化することを更に有し、前記移動は、座標系の第１座標軸に対して実質的に垂直である。この実施形態は、指定された解剖学的構造の面内移動を補償するために、特に有用である。

本発明にしたがった登録方法の更なる実施形態においては、重み割り当てステップは、特定のランドマークの第２座標に対して実質的に０に等しい第２ゼロ重みを割り当て、それ故、第１画像データセットにおける特定のランドマークに対する第２画像データセットにおける特定のランドマークの移動を最適化することを更に有し、前記移動は、座標系の第２座標軸に対して実質的に垂直である。この実施形態は、指定された解剖学的構造の面外移動を補償するために、特に有用である。

本発明にしたがった登録方法の更なる実施形態においては、登録方法は、第１画像データセットにより第２画像データセットの登録に基づいて第２画像データセットからのビューをレンダリングするレンダリングステップを有する。それ故、開業医は、異なる幾何学的構成、生理学的状態又は動きの位相において、関節のような指定された解剖学的構造の２つの対応するビューを視覚的に比較することができる。

本発明にしたがった登録方法の更なる実施形態においては、登録方法は、第１画像データセットが画像データセットの系列から選択され、第２画像データセットが画像データセットの系列から反復的に選択されるシネフォーマットにおいて画像データセットの系列からビューの系列をレンダリングする反復ステップを有する。それ故、開業医は、シネフォーマットにおいて、異なる構成、状態又は位相において、関節のような指定された解剖学的構造の対応するビューの系列を視覚的に追跡することができる。

本発明の更なる目的は、画像データセットの系列における弾力性のある本体及び／又は複数の独立した固定された本体を有する指定された解剖学的構造の選択された移動を最適化するために用いられる冒頭の段落に記載している種類の登録システムを提供することである。この目的は、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録システムが：
− ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てユニット；及び
− 各々の座標に割り当てられた重みに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録ユニット；
を有することにおいて達成される。

本発明の更なる目的は、画像データセットの系列における弾力性のある本体及び／又は複数の独立した固定された本体を有する指定された解剖学的構造の選択された移動を最適化するために用いられる冒頭の段落に記載している種類の画像取得システムを提供することである。この目的は、画像取得システムが、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットをレンダリングするレンダリングシステムであって：
− ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てユニット；及び
− 各々の座標に割り当てられた重みに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録ユニット；
を有する、レンダリングシステムを有することにおいて達成される。

本発明の更なる目的は、画像データセットの系列における弾力性のある本体及び／又は複数の独立した固定された本体を有する指定された解剖学的構造の選択された移動を最適化するために用いられる冒頭の段落に記載している種類のワークステーションを提供することである。この目的は、ワークステーションが、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットをレンダリングするレンダリングシステムであって：
− ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てユニット；及び
− 各々の座標に割り当てられた重みに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録ユニット；
を有する、レンダリングシステムを有することにおいて、達成される。

本発明の更なる目的は、画像データセットの系列における弾力性のある本体及び／又は複数の独立した固定された本体を有する指定された解剖学的構造の選択された移動を最適化するために用いられる冒頭の段落に記載している種類のコンピュータプログラムを提供することである。この目的は、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットをレンダリングする指令を有するコンピュータ構成によりロードされるようになっているコンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムは、ロードされた後に、次のようなタスク、即ち：
− ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てるタスク；及び
− 各々の座標に割り当てられた重みに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録するタスク；
を実行する能力を有する前記処理ユニットを備えていることにおいて達成される。

登録システム、画像取得システム、ワークステーション及び／又はコンピュータプログラムの修正及び変形は、登録方法及び多様な登録方法の修正に対応し、本明細書に基づいて当業者により実行されることが可能である。

本発明の登録方法は、多次元画像データセット、特に、３Ｄ画像データセットを登録するために特に有用である。画像データセットは、磁気共鳴撮影（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、超音波、ポジトロン放射断層撮影（ＰＥＴ）及び単光子放出コンピュータ断層撮像装置（ＳＰＥＣＴ）等の多くの撮影方法の何れかから得られる。

本発明にしたがった登録方法、登録システム、画像取得システム、ワークステーション及びコンピュータプログラムの上記の及び他の特徴については、以下に、添付図に関連付けて詳述する実施形態から明らかになり、理解することができる。

図１は、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録方法１００の実施形態の簡略化されたフロー図であり、前記登録方法１００は：
− ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てステップ１２５；及び
− それらの各々の座標に関連付けられる重みに基づいて、第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録ステップ１４５；
を有する。

任意に、登録方法１００は：
− 第１画像データセットにおける座標のシステムを選択する座標選択ステップ１１５；
− 第１画像データセットにより第２画像データセットの登録に基づいて第２画像データセットからビューをレンダリングするレンダリングステップ１５０；及び
− シネフォーマットにおいて画像データセットの系列からビューの系列をレンダリングする反復ステップであって、第１画像データセットは画像データセットの系列から選択され、第２画像データセットは、画像データセットの系列から反復して選択される、反復ステップ；
を更に有する。

図１を参照するに、“開始”と示している開始ステップ１０１は初期化タスクを有する。 “Ｄ１を読み出す”と示している最初の読み出しステップ１１０においては、第１画像データセットＤ１が得られる。任意に、好ましい座標系、例えば、座標の直交系が、“Ｄ１においてＯｘｙｚを選択する”と示している座標選択ステップ１１５において選択される。次に、ランドマークのセットＬが選択され、“Ｄ１においてＬを選択し、Ｌをマッピングする”と示しているランドマーク選択ステップ１２０において、第１画像データセットにおけるランドマークの位置が求められる。次いで、重みが、“重みＷを割り当てる”と示されている重み割り当てステップ１２５において各々のランドマークの各々の座標が割り当てられる。“Ｄ１からビューをレンダリングする”と示されている任意の最初のレンダリングステップ１３０においては、観察面が選択され、断面ビューが第１画像データベースＤ１からレンダリングされる。“Ｄ２を読み出す”と示されている読み出しステップ１３５においては、第２画像データセットが得られる。次に、ランドマークＬのセットからのランドマークの位置が、“Ｄ２にＬをマッピングする”と示されているランドマークマッピングステップ１４０において第２画像データセットＤ２にマッピングされる。それらのランドマークは、“ｔ_ｍｉｎを演算する”と示されている登録ステップ１４５において目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）を最適化することにより割り当てられた重みに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットＤ２を登録する最適変換ｔ_ｍｉｎを演算するように用いられる。最適変換ｔ_ｍｉｎの演算は、目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）の最適の探索を演算することが可能である。最適変換ｔ_ｍｉｎは、最初のレンダリングステップ１３０における第１画像データセットからレンダリングされた断面ビューに応じて、画像データセットＤ２からの断面ビューをレンダリングするように“Ｄ２からのビューをレンダリングする”と示されている任意のレンダリングステップ１５０において用いられることが可能である。“次のデータセットは？”と示されている任意の反復ステップ１５５は、反復条件の調査を実行するように備えられている。反復ステップ１５５で実行される条件の調査の結果が肯定的な場合、新しい反復サイクルが読み出しステップ１３５から開始される。反復ステップ１５５で実行される条件の調査の結果が否定的な場合、終了タスクを有する“終了”と示されている終了ステップ１９９が実行され、この方法は終了される。

本発明にしたがった登録方法１００の実施形態においては、登録方法１００は、第１画像データセットにおける座標系を選択する座標選択ステップ１１５を有する。このステップは、重み割り当てステップ１２５においてそれらのデータセットに割り当てられる重みと共に、どの変位が最適であり、どの変位が依然として最適でないままであるかを判定する。それ故、最適な座標系の選択は、登録方法１００の重要なステップである。

ランドマーク選択ステップ１２０においては、ランドマークのセットＬが指定される。第１画像データセットに基づいてセットＬを規定することは一般的な操作である。任意に、第１画像データセットにおけるセットＬのマップが、第１画像データセットに関連付けられた第１データセットから得られる。セットＬからのランドマークｌは、第１画像データセットにおける指定された解剖学的構造に属すことが可能であり、又は指定された解剖学的構造の外部から選択されることが可能である。任意に、取得された画像データセットにおいて検出することが容易である物理的マーカーを用いることが可能である。この場合、物理的マーカーの位置は、それぞれのランドマークの位置として直接用いられることが可能である。

重み割り当てステップ１２５においては、各々のランドマークの各々の座標は、それ自体の重みを割り当てられる。各々のランドマークの各々の座標は、第１が画像データセットにより第２画像データセットを登録する最適な変換ｔ_ｍｉｎに寄与することが可能である。重み割り当てステップ１２５は、各々のランドマークの各々の座標の寄与の制御を可能にする。このステップはまた、登録ステップにおいて最適化されるようになっている第２画像データセットにおけるランドマークの座標の選択も可能にする。各々の重みは目的関数の式の所定の項に適用され、その項は、第２画像データセットにおいて変換されたランドマークのそれぞれの座標に依存する。重みの値の範囲は予め規定されることが可能である。それらの重みは、所定の範囲内の任意の数値を前提とすることが可能である。任意に、重み割り当てステップは、特定の重みにより乗算されるようになっている目的関数の式の項を選択することを有することが可能である。好適には、重みはデフォルト値であることを前提とし、それらのデフォルト値は、修正されない場合に、目的関数の式のそれぞれの項に対して適用される。任意に、一部の重みは予め規定されることが可能である。主に割り当てステップの重要性は、登録ステップ１４５の説明から及び本発明の実施形態から明らかになる。

本発明にしたがった登録方法１００の実施形態においては、重みは２つの値のみ、即ち、０及び１のみを前提とすることが可能である。デフォルトの重みの値は１である。この値は、何れのランドマークの何れの座標について０に変えられることが可能である。

本発明にしたがった登録方法１００の実施形態においては、重み割り当てステップ１２５は、ランドマークのセットの特定のランドマークの第１座標に対して実質的に０に等しい第１ゼロ重みを割り当てること、それ故、第１画像データセットにおける特定のランドマークに対する第２画像データセットにおける特定のランドマークの移動を最適化することを有し、前記移動は、座標系の第１座標軸に対して実質的に垂直方向である。この実施形態は、指定された解剖学的構造の面内移動を最適化するために、特に有用である。例えば、３Ｄ画像データセットについては、各々のランドマークのｚ座標に対応する重みが０に設定される場合、最適な変換は、ｘｙ平面に対して実質的に平行な面内移動を最適化する傾向にある一方、ｚ軸に対して実質的に平行な面外移動は最適化されない。

本発明にしたがった登録方法１００の実施形態においては、重み割り当てステップ１２５は、特定のランドマークの第２座標に対して０に実質的に等しい第２ゼロ重みを割り当てること、それ故、第１画像データセットにおける特定のランドマークに対して第２画像データセットにおける特定のランドマークの移動を最適化することを更に有し、前記移動は、座標系の第２座標軸に対して実質的に垂直である。この実施形態は、指定された解剖学的構造の面外移動を補償するために、特に有用である。例えば、３Ｄ画像データセットについては、各々のランドマークのｘ座標及びｙ座標に対応する重みが０に設定される場合、最適な変換は、ｚ軸に対して実質的に平行な移動を最適化する傾向にある一方、ｘｙ平面に対して実質的に平行な面内移動は最適化されない。

ランドマークマッピングステップ１４０においては、ランドマークのセットＬは第２画像データセットにマッピングされる。好適には、そのマッピングは、例えば、第２画像データセットにより第１画像データセットを融通性があるように登録する融通性画像登録方法を用いることにより自動的に行われる。画像の融通性登録方法については、文献“Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｒｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｉｍａｇｅｓ ｗｉｔｈ Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄｔ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ”，ｂｙ Ｓ．Ｋａｂｕｓ ｅｔ ａｌ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ ２００４， Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ，Ｊ．Ｍ．ａｎｄ Ｓｏｎｋａ Ｍ．（ｅｄｓ），５３７０，３０４−３１３，２００４に記載されている。物理的マーカーは、融通性画像登録を改善するように用いられることが可能である。代替として、物理的マーカーがランドマークとして用いられる場合、第２画像データセットにおけるマーカーの位置は第２画像データセットにおけるランドマーク位置を規定する。任意に、第２画像データセットにおけるセットＬのマッピングは、第２画像データセットに関連付けられている第２ランドマークデータセットから得られる。

関連ステップ１４５においては、第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する最適な変換は、目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）を最適化することにより演算される。最適移動ｔ_ｍｉｎの演算は、目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）の最小の探索を有する。式２により規定される３Ｄ画像データセットについて有用な目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）は、次の類似性関数を用いて得られる。

ここで、ｗ_ｘ（ｌ），ｗ_ｙ（ｌ），ｗ_ｚ（ｌ）は３つの重みである、重みベクトルｗ（ｌ）の成分はランドマークｌ∈Ｌの直交座標に相当する。全ての３つの重みｗ_ｘ（ｌ），ｗ_ｙ（ｌ），ｗ_ｚ（ｌ）が非ゼロである場合、角括弧内の表現は、第１画像データセットにおけるランドマークｌの位置ｐ＝（ｐ_ｘ（ｌ），ｐ_ｙ（ｌ），ｐ_ｚ（ｌ））と第２画像データセットにおけるランドマークｌの変換位置ｔｑ＝（（ｔｑ）_ｘ（ｌ），（ｔｑ）_ｙ（ｌ），（ｔｑ）_ｚ（ｌ））との間の距離を規定する。それらの重みの何れかが０である場合、各括弧内の表現は擬似距離である。全ての３つの重みｗ_ｘ（ｌ），ｗ_ｙ（ｌ），ｗ_ｚ（ｌ）が１に等しい場合、各括弧内の表現はユークリッド距離である。目的関数のドメインＴは所定の変換ｔを有する。ドメインＴの実施例は、並進のセット、直交変換のセット及びアフィン変換のセットを有するが、それらに限定されるものではない。磁気３の類似性関数により規定される第１目的関数における特定のランドマークの特定の座標の特定の重みは、式３の類似性関数により規定される第２目的関数における特定のランドマークの特定の座標の特定の重みより小さい場合、最適な変換ｔ_ｍｉｎは、第２目的関数におけるより第１目的関数における特定のランドマークの特定の座標における変化に対する感度が低いという結果が式３から得られる。特に、特定の重みが０である場合、最適な変換ｔ_ｍｉｎは特定のランドマークの特定の座標に依存しない。この特徴は、指定された解剖学的構造の面内移動及び／又は面外移動を補償するために、特に有用である。

本発明にしたがった登録方法の実施形態においては、目的関数のドメインは固定された変換を有する。固定された変換は、並進、回転及びそれらの組み合わせを有する。固定された変換はしばしば、画像データセットに含まれる構造を変形しないため、予め規定された選択である。固定された変換はまた、実施するには容易であり、第１画像データセットにおける指定された解剖学的構造に対する第２画像データセットにおける指定された解剖学的構造の多くの一般の移動、即ち、並進、回転及びそれらの組み合わせを補償するには十分である。代替として、例えば、アフィン変換のような他の移動のファミリーが、登録ステップ１４５における画像登録のために用いられることが可能である。アフィン変換は、固定された移動の補償に加えて、最適な膨張、収縮及び伸長の最適化を可能にする。

本発明の明細書において、用語“登録”及び“登録すること”を第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する最適な変換ｔ_ｍｉｎの判定であるということを指摘することは価値がある。これは、画像登録の重要なステップである。しかしながら、第１画像データセットと第２画像データセットを重ね合わせる第２画像データセットの実際の変換は行われる必要はない。最適な変換が、レンダリングステップ１５０の表現で表されているように、第２画像データセットから有利なビューをレンダリングするように用いられる。更に、たとえ、第１画像データセットからのビュー及び第２画像データセットからの対応するビューが別個にレンダリングされ、表示されることが可能であるとしても、第１画像データセットにおけるランドマークの位置と第２画像データセットにおけるランドマークの位置との間の差分のことを移動と称している。

式２に基づく３Ｄ画像データセットについての目的関数を規定するようために有用な類似性関数の更なる一般的な式は次式のようである。

ここで、角括弧内の表現は、第１画像データセットにおけるランドマークｌの位置ｐ＝（ｐ_ｘ（ｌ），ｐ_ｙ（ｌ），ｐ_ｚ（ｌ））と第２画像データセットにおけるランドマークｌの位置ｑ＝（ｑ_ｘ（ｌ），ｑ_ｙ（ｌ），ｑ_ｚ（ｌ））との間の擬似距離及び／又は他の距離である。

式２に基づく３Ｄ画像データセットについての目的関数を規定するために有用な類似性関数の他の一般的な式は次式のようである。

ここで、角括弧内の表現は更に、第１画像データセットにおけるランドマークｌの位置ｐ＝（ｐ_ｘ（ｌ），ｐ_ｙ（ｌ），ｐ_ｚ（ｌ））と第２画像データセットにおけるランドマークｌの位置ｑ＝（ｑ_ｘ（ｌ），ｑ_ｙ（ｌ），ｑ_ｚ（ｌ））との間の擬似距離及び／又は他の距離である。

式２に基づく３Ｄ画像データセットについての目的関数を規定するために有用な類似性関数の更に他の式は次式のようである。

ここで、角括弧内の表現は更に、第１画像データセットにおけるランドマークｌの位置ｐ＝（ｐ_ｘ（ｌ），ｐ_ｙ（ｌ），ｐ_ｚ（ｌ））と第２画像データセットにおけるランドマークｌの位置ｑ＝（ｑ_ｘ（ｌ），ｑ_ｙ（ｌ），ｑ_ｚ（ｌ））との間の擬似距離及び／又は距離の指数関数である。この指数関数の最大は、第１画像データセットにおけるランドマークｌ及び第２画像データセットにおけるランドマークｌの同じ座標に対応している。

当業者は、式２にしたがった目的関数Ｆ_Ｌ（ｔ）を規定するために有用な多くの類似関数Ｓ_Ｌ（ｐ（ｌ_１），．．．，ｐ（ｌ_ｎ）；ｑ（ｌ_１），．．．，ｑ（ｌ_ｎ））が存在していることを、そして実施形態の表現において表されている類似関数Ｓ_Ｌ（ｐ（ｌ_１），．．．，ｐ（ｌ_ｎ）；ｑ（ｌ_１），．．．，ｑ（ｌ_ｎ））は、本発明の例示であって、請求項の範囲を限定するものではないことを理解することができる。３Ｄ画像データセットについて表現する実施形態は、多次元画像データセットに対して一般化されることが可能であり、そのような一般化は当業者にとっては日常的なタスクである。

目的関数及び／又は最適化方法の代替の規定がまた、可能である。例えば、次のような２つのステップにおいて最適化されることが可能である２つの目的関数を規定することができる。

及び

第１ステップにおいては、第１目的関数Ｆ^ｚ _Ｌ（ｔ）が最小に達する固定された変換ｔ_{ｚ−ｍｉｎ}が演算される。第２ステップにおいては、第２目的関数Ｆ^ｘｙ _Ｌ（ｔ）が最小に達する固定された変換ｔ_{ｚ−ｍｉｎ}が演算される。最適な変換ｔ_ｍｉｎはそれら２つの変換の合成、即ち、

である。当業者は、発明の実施形態の表現において用いられる目的関数及び最適化方法が本発明の例示であり、請求項の範囲を限定するものでないことを理解することができる。

当業者は、最適化変換ｔ_ｍｉｎの演算が、目的関数の表現及び類似性関数に対する必要な改善がなされた後に、何れかの座標系において行われることが可能であることを理解することができる。例えば、ｅ_ｘ、ｅ_ｙ、ｅ_ｚが、重みｗ_ｘ（ｌ），ｗ_ｙ（ｌ），ｗ_ｚ（ｌ）を関連付ける座標系の３つの軸を規定する３つの実質的に互いに直交する単位ベクトルである場合、式３は次式のようになり、

ここで、単位ベクトルｅ_ｘ、ｅ_ｙ、ｅ_ｚの位置ベクトルｐ（ｌ）とのスカラー積は、次の単位ベクトル

により規定される直交座標系における位置ベクトルの座標である。ここで、従来の直交座標系が、単位ベクトルｅ_ｘ、ｅ_ｙ、ｅ_ｚ及びランドマークの位置ｐ（ｌ）の座標を表すように用いられることが可能である。例えば、従来の直交座標系は、第１画像データベースの要素の位置を表すように用いられる座標系であることが可能である。この座標系を用いる有利点は、第１画像データセットが、単位ベクトルｅ_ｘ、ｅ_ｙ、ｅ_ｚにより規定される座標系において再サンプリングされる必要がないことである。当業者は、本発明により解決される課題に対する解についての多くの可能な数学的式が存在すること、そして本発明の表現において用いられている数学的な式は請求項の範囲を限定するものではないことを理解することができる。

本発明にしたがった登録方法１００の実施形態においては、登録方法１００は、第１画像データセットによる第２画像データセットの登録に基づいて第２画像データセットからのビューをレンダリングするレンダリングステップ１５０を有する。第１ビューは、第１画像データセットからレンダリングされ、最初のレンダリングステップ１３０で選択された観察面Ｐにより規定される断面ビューである。第２ビューは、第２画像データセットからレンダリングされ、観察面ｔ^−１ _ｍｉｎ（Ｐ）により規定される断面ビューである。観察面ｔ^−１ _ｍｉｎ（Ｐ）は、登録ステップ１４５において演算された最適な変換ｔ_ｍｉｎの逆を用いて変換される平面Ｐに実質的に等しい平面である。この平面は、第１画像データセットからレンダリングされるビューを第２画像データセットからレンダリングされるビューと比較することについて有用であるビューを規定する。代替として、第２画像データセットは、最適な変換ｔ_ｍｉｎを用いて変換されることが可能である。この場合、変換された第２画像データセットからレンダリングされた第２断面ビューは観察面Ｐにより規定される。

代替として、最大強度投影（ＭＩＰ）及び最小強度投影（ＭｉｎＩＰ）のような投影ビューは第１画像データセット及び第２画像データセットからレンダリングされることが可能である。ＭＩＰにおいては、表示される画素は、光線に沿って最大強度に設定される。ＭｉｎＩＰにおいては、表示される画素は、光線に沿って最小強度に設定される。本発明の実施形態においては、第２画像データセットからのビューをレンダリングするように用いられる各々の光線ｔ^−１ _ｍｉｎ（Ｒ）は、登録ステップ１４５において演算された最適な変換ｔ_ｍｉｎを用いてＲを変換することにより第１画像データセットからのビューをレンダリングするように用いられる光線Ｒから得られる。この技術及び他の画像レンダリング技術に関する更なる情報については、文献“Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ＶＯぅめＲｅｂｄｅｒｉｎｇ，ｂｙ Ｂａｒｔｈｏｌｄ Ｌｉｃｈｔｅｎｂｅｌｔ，Ｒａｎｄｙ Ｃｒａｎｅ，ａｎｄ Ｓｈａｚ Ｎａｑｖｉ，（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｂｏｏｋｓ）Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ；Ｂｋ＆ＣＤ−Ｒｏｍ ｅｄｉｔｉｏｎ（１９９８）に記載されている。請求項の範囲は、何れかのレンダリング方法に限定されるものではない。

本発明にしたがった登録方法１００の実施形態においては、登録方法１００は、シネフォーマットにおける画像データセットの系列からビューの系列をレンダリングする反復ステップ１５５であって、第１画像データセットは画像データセットの系列から選択され、第２画像データセットは画像データセットの系列から反復して選択される、反復ステップ１５５有する。それ故、本発明の登録方法１００は、指定された解剖学的構造の容易な且つ高速の比較のためのムービーとしてレンダリングビューの系列を表示することを可能にする。その反復条件は、例えば、第２画像データセットは画像データセットの系列における最後のデータセットでないことである。任意に、例えば、周期的ムービーを可能にする他の条件を適用することが可能である。

登録ステップ１４５において演算された最適な変換ｔ_ｍｉｎは第２画像データセットをレンダリングすることを可能にし、その第２画像データセットは、第１画像データセットにより、読み出しステップ１２５の各々の反復サイクルにおいて新たに得られ、その第１画像データセットは、その反復ループに入る前の最初の読み出しステップ１１０において一度、得られる。第１画像データセットは、画像データセットの系列からの第１データセットであることが可能である。代替として、登録方法１００は、第１画像データセットが各々の反復サイクルにおいて更新される更新ステップを有する。最適な変換ｔ_ｍｉｎ（Ｊ）がＪ番目の反復サイクルにおいて第１画像データセットに基づいて演算された後に、第１画像データセットは第２画像データセットにより置き換えられる。換言すれば、第１画像データセットは、先行する反復サイクルにおける第２画像データセットである画像データセットの系列からのデータセットである。この場合、第２画像データセットからの断面ビューをレンダリングする観察面は、合成

の逆により最初の画像データセットからの断面ビューをレンダリングする観察面の画像である。当業者は、画像データセットの系列から第１画像データセットを選択する他の方法が存在することを認識している。

本発明の方法について説明している実施形態におけるステップの順序は必須ではなく、当業者は、本発明が意図しているような概念から逸脱することなく適用可能である場合、ねじ切りモデル、マルチプロセッサシステム又は複数処理を用いて、同時にステップを実行する又はステップの順序を変えることが可能である。任意に、本発明の方法の２つのステップが１つのステップに結合されることが可能である。任意に、本発明の方法のステップは複数のステップに分割されることが可能である。

図２は３つのビューの列を示し、それらの各々の列は３つの３Ｄ画像データセットの系列からレンダリングされた３つの断面ビューを有する。最上部の列は移動の最適化を伴わないビューを示し、中央の列は、単独の固定された本体に含まれる指定された構造の場合に有用である、参照文献１に記載されているような標準的な移動の最適化によるビューを示し、最下部の列は、本発明にしたがった面内及び面外移動の最適化によるビューを示している。それらの画像は、複数の配置における上腕骨の関節を示している。上腕骨並びに鎖骨及び肩甲骨の選択された部位が指定された解剖学的構造に含まれている。

図２における画像の最上部の列２１０は、移動の最適化を伴わずにレンダリングされた３つの断面ビューを有する。第２及び第３画像に示すビューは第１画像のビューとは関係ないものである。全てのビューは、３つの３Ｄ画像データセットの系列からの各々の画像データセットに同じ観察面を適用することによりレンダリングされる。それ故、それらの３つの画像は、指定された解剖学的構造に含まれる上腕骨は、第２ビュー及び第３ビューの観察面から外れて移動され、肩は回転されるために、互いに比較することは困難である。

図２における画像の中央の列２２０は、図１に関して説明しているようなランドマークの移動の最適化を実行した後にレンダリングした断面ビューを有する。このために、白色の円で画像中に示している３つのランドマーク２０１、２０２及び２０３のセット、即ち、上腕骨の頂点における第１ランドマーク２０１、鎖骨における第２ランドマーク２０２及び第３ランドマーク２０３が選択される。このセットは画像データセットにおいてマッピングされる。それらの３つのランドマーク２０１、２０２及び２０３は、中央の列の第１画像の観察面にあり、後続の画像における観察面の内側に留まる必要がある指定された解剖学的構造を特定する。第１画像データセットにおける座標系は、直交座標系のｚ軸が３つのランドマーク２０１、２０２及び２０３により規定される面に対して実質的に垂直であるように選択される。全ての３つのランドマーク２０１、２０２及び２０３の重みｗ_ｘ（ｌ）、ｗ_ｙ（ｌ）、ｗ_ｚ（ｌ）は１に設定される。第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する最適な変換ｔ_ｍｉｎ（２→１）は、式１及び式２により規定される目的関数を最小化することにより演算される。同様に、第２画像データセットにより第３画像データセットを登録する最適な変換ｔ_ｍｉｎ（３→２）は、式１及び式２により規定される目的関数を最小化することにより演算される。第２ビューの観察面は、最適な変換ｔ_ｍｉｎ（２→１）の逆を用いて第１ビューの観察面を変換することにより得られる。第３ビューの観察面は、最適な変換ｔ_ｍｉｎ（３→２）の逆により第２ビューの観察面を変換することにより得られる。そのようなランドマークの移動の最適化の結果として、３つのランドマーク２０１、２０２及び２０３は、レンダリングされたビューの同じ位置における系列からの第２画像データセット及び第３画像データセットの観察面内に実質的に存在する。しかしながら、上腕骨は、第２断面ビュー及び第３断面ビューからは消えている。この不所望の影響はランドマークの選択からもたらされるものである。互いに対するランドマークの位置は３つの画像全てにおいて実質的に同じである。そのようなランドマークは、単独の固定された本体が有する指定された構造の場合に有用であり、複数の骨を有するこの実施例においては有用でない。

図２における画像の最下部の列は、面外移動及び面内移動の最適化を実行した後にレンダリングされる３つの断面ビューを有する。このために、より小さい及びより大きい白色の円でマーキングされている５つのランドマークが選択され、画像データセットにマッピングされている。３つのランドマーク２０１、２０２及び２０３は、中央の列２２０におけるランドマークと同じである。第４ランドマーク２０５は肩甲骨において位置付けられている。それらのランドマークは、観察面内に留まる必要がある指定された解剖学的構造を固定する。また、肩は観察面内で回転する必要はない。小さい円は、示されている面外の移動の最適化のために用いられる３つのランドマーク２０２、２０３及び２０４をマーキングする。第１画像データセットにおける座標系は、直交座標系のｚ軸がそれらの３つのランドマークにより規定される面に対して実質的に垂直であるように選択される。３つのランドマーク２０２、２０３及び２０４の重みｗ_ｘ（ｌ）、ｗ_ｙ（ｌ）は０に設定される。２つのランドマーク２０１及び２０５は大きい円でマーキングされる。それらのランドマークは、観察面における構造の移動を最適化するように用いられる。２つのランドマーク２０１及び２０５の重みｗ_ｚ（ｌ）は０に設定される。第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する最適な変換ｔ_ｍｉｎ（２→１）は、式２及び式３により規定される目的関数を最小化することにより演算される。同様に、第２画像データセットにより第３画像データセットを登録する最適な変換ｔ_ｍｉｎ（３→２）は、式２及び式３により規定される目的関数を最小化することにより演算される。第２ビューの観察面は、最適な変換ｔ_ｍｉｎ（２→１）の逆を用いて第１ビューの観察面を変換することにより得られる。第３ビューの観察面は、最適な変換ｔ_ｍｉｎ（３→２）の逆により第２ビューの観察面を変換することにより得られる。そのようなランドマークの移動の最適化の結果として、３つの小さいランドマークは、系列からの第２画像データセット及び第３画像データセットの観察面内に実質的に存在する。それ故、指定された解剖学的構造の対象の詳細は、上腕骨が最下部の列２３０の３つの画像の各々における肩に対する異なる位置にあるということにも拘わらず、可視的である。更に、肩は、ランドマークの面内移動がまた、最適化されるために、実質的には回転されない。

図２におけるランドマークは第１画像データセットの観察面において選択されるが、当業者は、それらのランドマークがまた、その観察面の外側において選択されることも可能であることを理解することができる。

図３は、ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録システム３００の実施形態であって、前記登録システム３００は：
− 第１画像データセットを読み出す最初の読み出しユニット３１０；
− 第１画像データセットにおいて座標系を選択する座標選択ユニット３１５；
− ランドマークのセットを選択し、そのランドマークのセットを第１画像データセットにマッピングするランドマーク選択ユニット３２０；
− それらのランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てユニット３２５；
− 第１画像データセットからのビューをレンダリングする最初のレンダリングユニット３３０；
− 第２画像データセットを読み出す読み出しユニット３３５；
− それらのランドマークのセットを第２画像データセットにマッピングするマッピングユニット；
− 各々の座標に割り当てられた重みに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録ユニット３４５；
− 第１画像データセットによる第２画像データセットの登録に基づいて第２画像データセットからのビューをレンダリングするレンダリングユニット３５０；
− シネフォーマットにおける画像データセットの系列からのビューの系列をレンダリングする反復ユニット３５５であって、第１画像データセットは、画像データセットの系列から選択され、第２画像データセットは、画像データセットの系列から反復して選択される、反復ユニット３５５；及び
− 登録システム３００と通信するユーザインタフェース３６０；
を有する、実施形態を示している。

図３に示す登録システム３００の実施形態においては、入来するデータについて３つの入力コネクタ３８１、３８２及び３８３を有する。第１入力コネクタ３８２は、ハードディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ又は光ディスク等のデータ記憶装置からもたらされるデータを受け入れるように備えられている。第２入力コネクタ３８２が、マウス又はタッチスクリーン等のユーザ入力装置からもたらされるデータを受け入れるように備えられている。第３入力コネクタ３８３は、キーボード等のユーザ入力装置からもたらされるデータを受け入れるように備えられている。それらの入力コネクタ３８１、３８２及び３８３は入力制御ユニット３８０に接続されている。

図３に示す登録システム３００の実施形態においては、出力データについての２つの出力コネクタ３９１及び３９２を有する。第１出力コネクタ３９１は、ハードディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ又は光ディスク等のデータ記憶装置にデータを出力するように備えられている。第２出力コネクタ３９２は、表示装置にデータを出力するように備えられている。出力コネクタ３９１及び３９２は、出力制御ユニット３９０を介してそれぞれのデータを受け入れる。

当業者は、登録システム３００の出力コネクタ３９１及び３９２に出力装置を、入力コネクタ３８１、３８２及び３８３に入力装置を接続する多くの方法が存在していることを認識している。それらの方法は、有線接続、無線接続、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、ディジタル電話ネットワーク等のディジタル接続並びにアナログ電話ネットワークを有するが、それらに限定されるものではない。

本発明にしたがった登録システム３００の実施形態においては、登録システムはメモリユニット３７０を有する。メモリユニット３７０は、入力コネクタ３８１、３８２及び３８３の何れかを介して外部の装置から入力データを受け入れ、メモリユニット３７０に受け入れられた入力データを記憶するように備えられている。データをメモリユニット３７０にローディングすることは、登録システム３００のメモリユニットにより関連データ部分に迅速にアクセスすることを可能にする。入力データは、第１画像データセット及び第２画像データセットを有する。メモリユニット３７０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）チップ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）チップ及び／又はハードディスク等の装置により実施されることが可能である。好適には、メモリユニット３７０は、画像データセットを記憶するＲＡＭを有する。メモリユニット３７０はまた、最初の読み出しユニット３１０、座標選択ユニット３１５、ランドマーク選択ユニット３２０、重み割り当てユニット３２５、最初のレンダリングユニット３３０、読み出しユニット３３５、マッピングユニット３４０、登録ユニット３４５、レンダリングユニット３５０、反復ユニット３５５及びメモリバス３７５を介するユーザインタフェース３６０を有する登録システム３００のユニットからデータを受け入れる及びそれらのユニットにデータを供給するように備えられている。メモリユニット３７０は、出力コネクタ３９１及び３９２の何れかを介して外部の装置にデータが適用可能であるようにするように、更に備えられている。メモリユニット３７０における登録システム３００のユニットからデータを記憶することにより、有利に、登録システム３００のユニットの性能を改善し、そして登録システム３００のユニットから外部の装置にデータを移す速度を改善する。

代替として、登録システム３００は、メモリユニット３７０及びメモリバス３７５を有しない。登録システム３００により用いられる入力データは、登録システム３００のユニットに接続された外部のメモリ又は処理器等の少なくとも１つの外部装置により供給される。同様に、登録システム３００により生成される出力データは、登録システム３００のユニットに接続された外部のメモリ又は処理器等の少なくとも１つの外部装置により供給される。登録システム３００のユニットは、内部接続又はデータバスを介して互いからデータを受け入れるように備えられている。

本発明にしたがって登録システム３００の更なる実施形態においては、登録システム３００は、登録システム３００と通信するユーザインタフェース３６０を有する。ユーザインタフェース３６０は、ユーザに対してデータを表示する表示ユニット及び選択するようにする選択ユニットを有する。登録システム３００をユーザインタフェース３６０と組み合わせることにより、ユーザが登録システム３００と通信することを可能にする。ユーザインタフェース３６０は、ランドマークのセットを選択するユーザに対して第１画像データセットからレンダリングされたビューを表示するように備えられている。ユーザインタフェース３６０は、データセットの系列において含まれているデータセットからレンダリングされるビューを表示するように更に備えられている。ユーザインタフェース３６０は、ランドマークの座標への重みの割り当てを支援するように更に備えられている。任意に、ユーザインタフェースは、静止表示モード及びシネ表示モードのような登録システム３００の複数の動作モードを有することが可能である。当業者は、登録システム３００のユーザインタフェース３６０において更なる機能が有利に実施されることが可能であることを理解することができる。

代替として、登録システムは、入力コネクタ３８２及び／又は３８３並びに出力コネクタ３９２を介して登録システム３００に接続される外部入力装置及び／又は外部ディスプレイを用いることが可能である。当業者はまた、本発明の登録システム３００に有利に含まれることが可能である多くのユーザインタフェースが存在することを認識している。

図４は、本発明の登録システム３００を用いる画像取得システム４００の実施形態を模式的に示し、前記画像取得システム４００は、登録システム３００との内部接続を介して接続されている画像取得システムユニット４１０、入力コネクタ４０１及び出力コネクタ４０２を有する。この構成は、登録システム３００の有利な画像登録能力により前記画像取得システム４００を備えている画像取得システム４００の能力を有利に向上させることができる。その登録能力は、画像取得システム４００が更に、インタラクティブ画像取得のために更に備えられ、それ故、観察される画像に基づいてどのデータが取得されるべきかをオペレータが判定することを可能にするとき、特に有用であることが分かる。画像取得システムの実施例は、ＣＴシステム、Ｘ線システム、ＭＲＩシステム、超音波システム、ポジトロン放射断層撮影（ＰＥＴ）システム及び単光子放出コンピュータ断層撮像装置（ＳＰＥＣＴ）であるが、これらに限定されるものではない。

図５は、ワークステーション５００の実施形態を模式的に示している。そのシステムはシステムバス５０１を有する。処理器５１０、メモリ５２０、ディスク入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ５３０及びユーザインタフェース（ＵＩ）５４０が、システムバス５０１に動作可能であるように接続されている。ディスク記憶装置５３１はディスクＩ／Ｏアダプタ５３０に動作可能であるように結合されている。キーボード５４１、マウス５４２及びディスプレイ５４３はＵＩ５４０に動作可能であるように結合されている。コンピュータプログラムとして実施される本発明の登録システム３００は、ディスク記憶装置５３１に記憶される。ワークステーション５００は、プログラムをロードし、データをメモリ５２０に入力し、プログラムを処理器５１０において実行するように備えられている。ユーザは、キーボード５４１及び／又はマウス５４２を用いてワークステーション５００に情報を入力することが可能である。ワークステーションは、表示装置５４３及び／又はディスク５３１に情報を出力するように備えられている。当業者は、当該技術分野で既知であるワークステーションの多くの多の実施形態が存在すること、そしてこの実施形態は本発明の例示としての役割を果たし、この特定の実施形態に本発明を限定するように意図されるものではないことを認識している。

図３に示すような、本発明の登録システム３００は、コンピュータプログラムとして実施されることが可能であり、例えば、磁気テープ、磁気ディスク又は光ディスク等の何れかの適切な媒体に記憶されることが可能である。このコンピュータプログラムは、処理ユニット及びメモリを有するコンピュータ構成にロードされることが可能である。そのコンピュータプログラムは、ロードされた後に、レンダリングタスクを実行する能力を有する処理ユニットを与える。

上記の実施形態は本発明を限定するものではなく、当業者は、同時提出の特許請求の範囲における範囲から逸脱することなく代替の実施形態をデザインすることができることに留意する必要がある。用語“を有する”は、請求項において列挙されていない要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の単数表現はそのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアにより及び適切にプログラムされているコンピュータにより実行されることが可能である。複数のユニットを列挙している装置請求項において、それらの複数の装置は全く同じハードウェア又はソフトウェアにより実施されることが可能である。表現、第１、第２、第３等を使用することは何れの順序を示すものではない。それらの表現は名前と解釈すべきものである。

登録方法の実施形態の単純化したフロー図である。 ３Ｄ画像データセットの系列からレンダリングされた３つの断面ビューを各々が示す、ビューの３つの列を示す図である。 登録システムの実施形態の模式図である。 画像取得システムの実施形態の模式図である。 ワークステーションの実施形態の模式図である。

Claims (9)

1. ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録方法であって：
   前記ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てステップ；及び
   前記各々の座標に割り当てられた前記重みに基づいて前記第１画像データセットにより前記第２画像データセットを登録する登録ステップ；
   を有する登録方法であり、
   前記重み割り当てステップは、一部のランドマークの座標に関して、次の前記登録ステップの依存性を制限する又は除去する一方、選択されたランドマークの座標及び移動を最適化する；
   登録方法。
2. 請求項１に記載の登録方法であって：
   前記第１画像データセットにおいて座標系を選択する座標選択ステップ；
   を更に有する、登録方法。
3. 請求項１に記載の登録方法であって、前記登録ステップにおいて前記第２画像データセットを登録するように固定された変換が用いられる、登録方法。
4. 請求項２に記載の登録方法であって、前記重み割り当てステップは、前記座標系において、前記ランドマークのセットの特定のランドマークの第１座標に実質的に０に等しい第１ゼロ重みを割り当て、それ故、前記第１画像データセットにおける前記特定のランドマークに対して前記第２画像データセットにおける前記特定のランドマークの移動を最適化することを更に有し、前記移動は、前記座標系の第１座標軸に対して実質的に垂直な面内移動である、登録方法。
5. 請求項４に記載の登録方法であって、前記重み割り当てステップは、前記座標系において、前記特定のランドマークの第２座標に実質的に０に等しい第２ゼロ重みを割り当て、それ故、前記第１画像データセットにおける前記特定のランドマークに対して前記第２画像データセットにおける前記特定のランドマークの移動を最適化することを更に有し、前記移動は、前記座標系の第２座標軸に対して実質的に垂直な面外移動である、登録方法。
6. 請求項１に記載の登録方法であって：
   前記第１画像データセットにより前記第２画像データセットの前記登録に基づいて、前記第２画像データセットのビューをレンダリングするレンダリングステップ；
   を更に有する、登録方法。
7. 請求項６に記載の登録方法であって：
   シネフォーマットにおける画像データセットの系列からビューの系列をレンダリングする反復ステップであって、前記第１画像データセットは前記の画像データセットの系列から選択され、前記第２画像データセットは前記の画像データセットの系列から反復して選択される、反復ステップ；
   を更に有する、登録方法。
8. ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する登録システムであって：
   前記ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てる重み割り当てユニット；及び
   前記各々の座標に割り当てられた前記重みに基づいて前記第１画像データセットにより前記第２画像データセットを登録する登録ユニット；
   を有する登録システムであり、
   前記重み割り当てユニットは、一部のランドマークの座標に関して、次の前記登録ユニットの依存性を制限する又は除去する一方、選択されたランドマークの座標及び移動を最適化する；
   登録システム。
9. ランドマークのセットに基づいて第１画像データセットにより第２画像データセットを登録する指令を有する、コンピュータ構成によりロードされるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータ構成は処理ユニット及びメモリを有し、前記コンピュータプログラムは、ロードされた後に、次のタスクであって：
   前記ランドマークのセットから各々のランドマークの各々の座標に重みを割り当てるタスク；及び
   前記各々の座標に割り当てられた前記重みに基づいて前記第１画像データセットにより前記第２画像データセットを登録するタスク；
   を実行する能力を有する前記処理ユニットを備えている、コンピュータプログラムであり、
   前記重みを割り当てるタスクは、一部のランドマークの座標に関して、次の前記登録するタスクの依存性を制限する又は除去する一方、選択されたランドマークの座標及び移動を最適化する；
   コンピュータプログラム。

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