JP5676268B2 - ナビゲーションガイド - Google Patents

Description

本発明は、画像のスタックに含まれる画像により描写される、例えば大腸又は血管といった管状構造を視覚化する分野に関する。

各スライスが２次元（２Ｄ）画像を定める薄いスライスのスタックを有する大きなデータセットを介するナビゲーションは、手動によるスライス毎の表示又は中央線ガイド表示のいずれかである。例えば、大腸内視鏡検査において、スライスのスタックに含まれるスライスから計算される２Ｄ画像は、疑わしい病変を検出するために用いられる。スライスのスタックを介する直観的なナビゲーションは、スライスのスタックを介する手動のブラウズアップ及びブラウズダウンにより実行される。ユーザは、ナビゲートするためマウスを上又は下に移動することができる。マウスを上に動かすことにより、ユーザは、スライスのスタックを上へナビゲートする。マウスを下に動かすことにより、ユーザは、スライスのスタックを下へナビゲートする。

手動ブラウズの問題は、検査される管状構造の複数のルーメンが画像において視覚化されるとき、例えば、大腸といった管状構造内の現在表示されるルーメンを追跡することができない点にある。これは、大腸を概略的に示す図１に見られることができる。この図は、大腸の実質的に垂直な、及び実質的に水平な部分での屈曲を示す。この大腸においてラベルをつけられた部分は、直腸１、Ｓ状結腸２、下行結腸３、横断結腸４、上行結腸５及び盲腸６を有する。スタックの中央におけるスライスは、大腸の下行及び上行部分のルーメンを有することになる。こうして、別のより緊急な作業を遂行するために医師が検査を中断しなければならないとき、彼／彼女は、画像の読み出しが中断される直前に検査をしていた表示画像において、複数のルーメンのうちどのルーメンが表示されていたかを容易に忘れてしまう場合がある。その結果、医師は、検査の一部又は全体を繰り返す必要がある場合がある。

いくつかのシステムは、大腸又は別の管状構造の中央線に沿ったナビゲーションを使用する。ここでも、ユーザは、ナビゲートするためマウスを上又は下に移動することができる。マウスを上に動かすことにより、ユーザは、中央線に沿って１つの方向にナビゲートすることになる。例えば、大腸の直腸１から盲腸６まで、といったようにナビゲートする。マウスを上に動かすと、スライスは、中央線の局所的な方向に基づきスタックをスクロールアップ又はスクロールダウンする。現在表示されるルーメンは、中央線上の現在の位置に表示されるインジケータにより示されることができる。しかしながら、この態様のナビゲーションは、直観的なものではない。また、大腸屈曲を検査することは、困難又は不可能である。なぜなら、中央線の点を有するスライスだけが表示されることができるからである。

スライスのスタックを直観的なナビゲーションで上下することを用いて、現在のスライスから計算される画像に表示される管状構造の検査されるルーメンを示すことができるシステムを持つことが有利である。以下、スライスのスタックに含まれる各スライスは、そのスライスから計算される画像と呼ばれる。

この問題によりよく対処するため、本発明の１つの側面では、画像のスタックに含まれる画像をディスプレイに表示するシステムが提供される。このシステムは、
上記画像のスタックに含まれる次の画像における次のルーメンを示すルーメンインジケータの次の位置を決定するため、経路データを更新する経路ユニットであって、上記経路データを更新することが、上記画像のスタックに含まれる現在の画像における現在のルーメンを示すルーメンインジケータの現在の位置に基づかれる、経路ユニットと、
上記画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力を受信する入力ユニットと、
上記ユーザ入力に基づき、上記ディスプレイに表示するため、上記画像のスタックから上記次の画像を選択する画像ユニットと、
上記経路データ及びユーザ入力に基づき、上記ルーメンインジケータの上記次の位置を決定するインジケータユニットとを有し、
上記画像のスタックから上記次の画像を選択するための上記ユーザ入力が、上記画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下するための入力を有する。

例えば、ある実施形態では、この入力デバイスは、ディスプレイに表示するためのポインタを制御するマウス又はトラックボールとすることができる。ユーザ入力は、マウス又はトラックボールの運動に基づかれる。マウス又はトラックボールが、ある方向へ、例えば上に移動されるとき、画像のスタックからの次の画像は、現在の画像の上にあるものである。マウス又はトラックボールが、反対方向へ、例えば下に移動されるとき、画像のスタックからの次の画像は、現在の画像の下にあるものである。マウス又はトラックボールが、例えば実質的に水平に移動されるとき、次の画像は現在の画像と同一である。画像のスタックを介するこの態様のナビゲートは、非常に直観的である。方向の第１のセットを画像のスタックを上に動かすことに関連付け、通常は、この第１のセットの方向と反対側の補完的な方向である方向の第２のセットを画像のスタックを下に動かすことに関連付けることで、画像のスタックを上下にナビゲーションすることが可能にされる。これは、本書では、「画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下する」と呼ばれる。当業者であれば、画像のスタックを介する直観的なナビゲーションのより多くの実現を知るであろう。請求項の範囲は、記載される実現により限定されるものとして解釈されるべきではない。

他方、このシステムは、画像のスタックから取得される表示画像においてルーメンインジケータを表示することを可能にする。検査の始めに、ディスプレイ上に表示するための第１の画像は、画像のスタックに含まれる所定の画像とすることができる。例えば、スタックの底の画像、血管又は大腸の直腸セグメントの出口点における病変を有する画像、又はユーザにより選択される画像とすることができる。同様に、ルーメンインジケータは、所定の又はユーザにより選択されたルーメンを示すよう構成されることができる。ある実施形態において、ルーメンインジケータの位置は、ルーメンのｚ座標、即ち画像のスタックに含まれる現在の画像のインデックス、及び画像のスタックに含まれる現在の画像におけるルーメンインジケータのｘ及びｙ座標を有する。ユーザが管状構造に沿って、例えば画像のスタックを上下に移動させるとき、ルーメンインジケータの次の位置は、例えば、ルーメンインジケータの以前の位置の完全なシーケンス、及びオプションでそれぞれ次のルーメンを決定する時間を有する経路データに基づかれる。経路データは、各更新行為が同一長の時間間隔により分離されるという態様で同期的に更新されることができるか、又は、各ユーザ入力後に非同期的に更新されることができる。ユーザが次の画像を選択するとき、ルーメンインジケータの次の位置は、ルーメンインジケータの次の位置を計算するアルゴリズムを用いて、経路データ及びユーザ入力に基づき決定される。ルーメンインジケータの次の位置を計算するアルゴリズムは、例えば、ユーザが既に検査されたルーメンに戻ることを選択しない限り、斯かるルーメンを指すことを回避するよう、ルーメンインジケータがユーザにより意図された方向に動いていることを確実にするため、経路データを考慮する。次の画像及び次の位置でのルーメンインジケータが、ディスプレイに表示され、現在の画像及び現在の位置でのルーメンインジケータになる。現在の位置及び／又はそこから得られる情報が、経路データに記録され、このシステムは、次のユーザ入力を処理する準備が整う。こうして、本発明のシステムは、検査される管状構造の検査されるルーメンを示すことを可能にする。有利なことに、このシステムは、現在のルーメンを含まない画像、例えば、大腸屈曲の上に位置するデータのスライスに基づかれる画像を検査することも可能にする。なぜなら、手動のナビゲーションが、上記画像のスタックに含まれるすべての画像の表示を可能にするからである。

本システムの実施形態において、ルーメンインジケータの次の位置は更に、ルーメン内部に配置される所定のガイド線（guideline）に基づかれる。斯かるガイド線は、ルーメンインジケータの次の位置を決定することを実現するのに非常に有益である。ルーメンインジケータの次の位置は、例えば、中央線といったガイド線が次の画像と交差する点として規定されることができる。

ある実施形態において、このシステムは更に、上記所定のガイド線のプロファイルを表示し、上記ガイド線のプロファイル上に補完的なルーメンインジケータを表示するプロファイルユニットを有する。ガイド線のプロファイル、例えば、中央線のプロファイルは、ルーメンインジケータの第３の座標、例えば、ｚ座標、即ち、画像のスタックに含まれる現在の画像のインデックスを視覚化するための補完的なルーメンインジケータを表示する。こうして、ユーザは、現在の画像及び検査されたルーメンを全体として検査される管状構造に関連付けることができる。

本システムのある実施形態では、上記画像のスタックから上記次の画像を選択するための上記ユーザ入力が更に、上記次の画像と独立して上記ルーメンインジケータの上記次の位置を選択するための入力を有する。例えば、マウスポインタの変位ベクトルの垂直要素は、画像のスタックから次の画像を選択するのに使用されることができ、上記ベクトルの水平要素は、ルーメンインジケータの位置を決定するのに使用されることができる。こうして、ユーザは、例えば図１に示される横断セグメントを介して下行セグメントから上行セグメントへと大腸といった管状構造を介するナビゲートを完全に制御することができる。

ある実施形態において、このシステムは、仮想結腸鏡検査に関して使用される。このシステムは更に、腹臥及び仰臥画像データを位置合わせすることに基づき上記画像を計算する腹臥仰臥ユニットを更に有する。ＣＴ仮想結腸鏡検査は、大腸におけるポリープを検出するための技術である。大腸癌は、それが悪性になる前に、しばしばポリープの存在により先行される。初期段階でポリープを検出するため、放射線科医が臨床的に重要なポリープを検出することを可能にする最小侵襲的ＣＴスキャンが実行される。現在多くの機関は、同じ患者の２つのスキャンを実行する。１つは、腹臥位において（ユーザの腹の上にある）、及び１つは仰臥位において（ユーザの背中の上にある）行われる。これは、１つの位置における表示を妨げるが、他の表示において解消されることができる残留流体の部分的な圧壊又は存在に関連付けられる任意の制限を克服するために実行される。中央線に沿った正確な表示位置を知ることは、２つのデータセットの正確な腹臥仰臥マッチングを可能にする。

このシステムのある実施形態において、上記ユーザ入力が、上記ディスプレイ上に表示するためのポインタにより視覚化される。マウスといったデータ入力デバイスを用いると、ユーザの入力に関するユーザ感知フィードバックが与えられるが、ディスプレイに表示されるマウスポインタを用いると、ユーザの入力に関する視覚的なフィードバックが与えられる。

本発明の更なる側面において、画像のスタックに含まれる画像をディスプレイに表示する方法が与えられる。この方法は、
上記画像のスタックに含まれる次の画像における次のルーメンを示すルーメンインジケータの次の位置を決定するため、経路データを更新する経路ステップであって、上記経路データを更新することが、上記画像のスタックに含まれる現在の画像における現在のルーメンを示すルーメンインジケータの現在の位置に基づかれる、経路ステップと、
上記画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力を受信する入力ステップと、
上記ユーザ入力に基づき、上記ディスプレイに表示するため、上記画像のスタックから上記次の画像を選択する画像ステップと、
上記経路データ及びユーザ入力に基づき、上記ルーメンインジケータの上記次の位置を決定するインジケータステップとを有し、
上記画像のスタックから上記次の画像を選択するための上記ユーザ入力が、上記画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下するための入力を有する。

本発明の更なる側面において、画像のスタックに含まれる画像をディスプレイに表示するための命令を有する、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が提供される。上記コンピュータ構成が、処理ユニット及びメモリを有し、上記コンピュータプログラムは、ロードされた後、上記処理ユニットに、
上記画像のスタックに含まれる次の画像における次のルーメンを示すルーメンインジケータの次の位置を決定するため、経路データを更新するステップであって、上記経路データを更新することが、上記画像のスタックに含まれる現在の画像における現在のルーメンを示すルーメンインジケータの現在の位置に基づかれる、ステップと、
上記画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力を受信するステップと、
上記ユーザ入力に基づき、上記ディスプレイに表示するため、上記画像のスタックから上記次の画像を選択するステップと、
上記経路データ及びユーザ入力に基づき、上記ルーメンインジケータの上記次の位置を決定するステップとを実行する能力を与え、
上記画像のスタックから上記次の画像を選択するための上記ユーザ入力が、上記画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下するための入力を有する。

本発明の更なる側面では、本発明によるシステムが、画像取得装置に含まれる。

本発明の更なる側面では、本発明によるシステムが、ワークステーションに含まれる。

本発明の上述の実施形態、実現及び／又は側面の２つ又はこれ以上が、有益と思われる任意の態様で結合されることができる点を当業者であれば理解されるであろう。

システムの上記の修正及び変形例に対応する、画像取得装置の、ワークステーションの、方法の、及び／又はコンピュータプログラムの修正及び変形例が、本明細書に基づき当業者により実施されることができる。

当業者であれば、本方法が、以下に限定されるものではないが、標準的なＸ線撮像、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、超音波（ＵＳ）、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、単光子放出断層撮影（ＳＰＥＣＴ）及び核医学（ＮＭ）といったさまざまな取得モダリティにより得られる３次元（３Ｄ）又は４次元（４Ｄ）画像データに適用されることができる点を理解されるであろう。

大腸を概略的に示す図である。 本システムの例示的な実施形態のブロック構成を概略的に示す図である。 ２つの例示的なＣＴ仮想結腸鏡検査の現在の画像と大腸中央線の対応する２つの例示的なプロファイルとを示す図である。 ルーメンインジケータの例示的な経路を示す図である。 本方法の例示的な実現のフローチャートを示す図である。 画像取得装置の例示的な実施形態を概略的に示す図である。 ワークステーションの例示的な実施形態を概略的に示す図である。

本発明のこれら及び他の側面が、本書に記載される実現及び実施形態並びに対応する図面より明らかとなり、これらの実現及び実施形態並びに図面を参照して説明されることになる。

同じ参照番号は、図面を通して類似するパーツを表すために用いられる。

図２は、画像のスタックに含まれる画像をディスプレイに表示するシステム２００の例示的な実施形態のブロック図を概略的に示す。このシステムは、
画像のスタックに含まれる次の画像における次のルーメンを示すルーメンインジケータの次の位置を決定するため、経路データを更新する経路ユニット２１０であって、経路データの更新は、画像のスタックに含まれる現在の画像における現在のルーメンを示すルーメンインジケータの現在の位置に基づかれる、経路ユニットと、
画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力を受信する入力ユニット２２０と、
ユーザ入力に基づき、ディスプレイに表示する次の画像を画像のスタックから選択する画像ユニット２３０と、
経路データ及びユーザ入力に基づき、ルーメンインジケータの次の位置を決定するインジケータユニット２４０とを有し、
画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力は、画像のスタックを直感的なナビゲーションで上下するための入力を有する。

システム２００の例示的な実施形態は、
所定のガイド線のプロファイルを表示し、このガイド線のプロファイル上に補完的なルーメンインジケータを表示するプロファイルユニット２２５と、
腹臥及び仰臥位の画像データを位置合わせすることに基づき、画像を計算する腹臥仰臥ユニット２５０と、
システム２００におけるワークフローを制御する制御ユニット２６０と、
システム２００のユーザと対話するためのユーザインタフェース２６５と、
データを格納するメモリユニット２７０とを更に有する。

システム２００の実施形態において、入来データに対する３つの入力コネクタ２８１、２８２及び２８３が存在する。第１の入力コネクタ２８１は、以下に限定されるものではないが、ハードディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ又は光学ディスクといったデータ記憶手段から入るデータを受信するよう構成される。第２の入力コネクタ２８２は、以下に限定されるものではないが、マウス又はタッチスクリーンといったユーザ入力デバイスから入るデータを受信するよう構成される。第３の入力コネクタ２８３は、例えばキーボードといったユーザ入力デバイスから入るデータを受信するよう構成される。入力コネクタ２８１、２８２及び２８３は、入力制御ユニット２８０に接続される。

システム２００の実施形態において、出力データに関する２つの出力コネクタ２９１及び２９２が存在する。第１の出力コネクタ２９１は、例えばハードディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ又は光学ディスクといったデータ記憶手段にデータを出力するよう構成される。第２の出力コネクタ２９２は、ディスプレイデバイスにデータを出力するよう構成される。出力コネクタ２９１及び２９２は、出力制御ユニット２９０を介して個別のデータを受信する。

当業者であれば、入力デバイスをシステム２００の入力コネクタ２８１、２８２及び２８３に、及び出力デバイスを出力コネクタ２９１及び２９２に接続するための多くの態様が存在する点を理解されるであろう。これらの態様は、以下に限定されるものではないが、有線及び無線接続、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）といったデジタル通信網、インターネット、デジタル電話網及びアナログの電話網を有する。

ある実施形態において、システム２００は、メモリユニット２７０を有する。このシステム２００は、入力コネクタ２８１、２８２及び２８３のいずれかを介して外部デバイスから入力データを受信し、この受信される入力データをメモリユニット２７０に格納するよう構成される。入力データをメモリユニット２７０にロードすることは、システム２００のユニットによる関連データ部分への速いアクセスを可能にする。この入力データは、例えば、画像（即ち、スライス）のスタックを含むデータセットを有することができる。メモリユニット２７０は、以下に限定されるものではないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）チップ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）チップ及び／又はハードディスクドライブ及びハードディスクといったデバイスにより実現されることができる。メモリユニット２７０は更に、出力データを格納するよう構成されることができる。出力データは、例えば、次の画像及びルーメンインジケータの次の位置を有することができる。メモリユニット２７０は、メモリバス２７５を介して、経路ユニット２１０、入力ユニット２２０、プロファイルユニット２２５、画像ユニット２３０、インジケータユニット２４０、腹臥仰臥ユニット２５０、制御ユニット２６０及びユーザインタフェース２６５を有するシステム２００のユニットからデータを受信及び／又はこれらにデータを供給するよう構成されることもできる。メモリユニット２７０は更に、出力コネクタ２９１及び２９２のいずれかを介して、出力データが外部デバイスに対して利用可能となるよう構成される。システム２００のユニットからのデータをメモリユニット２７０に格納することは、システム２００のユニットから外部デバイスへの出力データの転送速度だけでなく、システム２００のユニットの性能を有利に向上させることができる。

代替的に、システム２００は、メモリユニット２７０及びメモリバス２７５が無い構成とすることができる。システム２００により使用される入力データは、システム２００のユニットに接続される、例えば外部メモリ又はプロセッサといった少なくとも１つの外部デバイスにより供給されることができる。同様に、システム２００により生成される出力データは、システム２００のユニットに接続される、例えば外部メモリ又はプロセッサといった少なくとも１つの外部デバイスに供給されることができる。システム２００のユニットは、内部接続を介して又はデータバスを介して互いからデータを受信するよう構成されることができる。

ある実施形態において、システム２００は、システム２００におけるワークフローを制御する制御ユニット２６０を有する。制御ユニットは、システム２００のユニットから制御データを受信し、これらのユニットへ制御データを提供するよう構成されることができる。例えばユーザ入力を受信した後、入力ユニット２２０は、「ユーザ入力が受信された」という制御データを制御ユニット２６０に提供するよう構成されることができ、制御ユニット２６０は、「次の画像を決定する」という制御データを画像ユニット２３０に提供するよう構成されることができる。これにより、画像ユニット２３０は、次の画像を決定することを要求される。代替的に、制御機能は、システム２００の別のユニットにおいて実現されることができる。

ある実施形態において、システム２００は、システム２００のユーザと対話するためのユーザインタフェース２６５を有する。ユーザインタフェース２６５は、次の画像を表示するためのデータを提供するよう構成されることができる。オプションで、入力ユニット２１０は、ユーザインタフェース２６０のサブユニットとすることができる。オプションで、ユーザインタフェースは、例えば、管状構造を通るナビゲーションの完全手動又は半自動モードといったシステムの作動モードを選択するためのユーザ入力を受信することができる。当業者であれば、より多くの機能が、システム２００のユーザインタフェース２６５において有利に実現されることができる点を理解されたい。

本発明の実施形態は、ＣＴコロノグラフィとも呼ばれるＣＴ仮想結腸鏡検査を用いて説明されることになる。当業者であれば、本発明が例えば、血管セグメントといった別の管状構造を表す画像のスタックからの画像を表示するのに本発明が適用されることができる点を理解されたい。

経路ユニット２１０は、ルーメンインジケータの次の位置を決定するため、経路データを更新するよう構成される。例えば、経路ユニット２１０は、ルーメンインジケータの現在の位置、及びオプションで、ルーメンインジケータの現在の位置を決定又は記録する時間を示すタイムスタンプを記録するよう構成されることができる。したがって、経路データは、現在の位置のシーケンスとして構成されることができる。非同期的な実施形態では、経路ユニット２１０は、ユーザ入力を待つ。システム２００がユーザ入力を受信し、次の画像及びルーメンインジケータの次の位置を計算した後、ルーメンインジケータの次の位置が、現在の位置になり、現在の位置のシーケンスに追加される。オプションで、シーケンスの各要素は、イベントの発生時間、即ちユーザ入力の受信時間を有することもできる。同期的な実施形態では、経路ユニットは、経路データを周期的に更新するよう構成される。

入力ユニット２２０は、ユーザ入力を受信するよう構成される。通常は、ユーザ入力は、例えばマウスといったユーザ入力デバイスから受信される。しかしながら、画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下することを実現することを可能にする任意のデバイスが使用されることができる。斯かるデバイスの例は、以下に限定されるものではないが、マウス、マウスホイール、トラックボール、運動トラッキングデバイス及び光ペンを含む。ユーザ入力は、次の画像を選択するための入力を有し、ルーメンインジケータの次の位置を決定するのにも使用される。方向の第１のセットは、現在の画像の上の次の画像を選択するための入力に関連付けられることができる。通常、第１のセットの方向とは反対方向のセットである方向の第２のセットは、現在の画像の下の次の画像を選択するための入力に関連付けられることができる。更に、ユーザ入力は、例えば上記マウス、マウスホイール、トラックボール、トラッキングデバイス又は光ペンといったデバイスの変位及び／又はこのデバイスの変位速度に基づかれることもできる。ユーザ入力は、例えば１０ｍｓ毎といった周期的に、又は、例えばユーザが入力デバイスを用いてユーザ入力を提供するときといった非同期に、読み出されることができる。ある実施形態において、ユーザ入力は、マウスの垂直変位により決定される。例えば５ｍｍ分のマウスの上下によるあらゆる垂直変位が入力ユニットにより受信される。この入力に基づき、画像ユニット２３０は、現在の画像に隣接し、それぞれ現在の画像の上又は下の画像を、画像のスタックからの次の画像として選択するよう構成される。ユーザがマウスを垂直にＮｍｍ分動かすとき、画像ユニット２３０は、このマウス変位を、次の画像を選択するためのＮ／５の連続的なユーザ入力として解釈する。代替的に、画像ユニット２３０は、現在の画像からＮ／５画像分上又は下の画像を次の画像として選択するための１つの入力として、このマウス変位を解釈することができる。

インジケータユニット２４０は、ルーメンインジケータの次の位置を決定するためのアルゴリズムを使用するよう構成される。ルーメンインジケータの次の位置を決定するためのアルゴリズムを実現する複数の態様が存在する。ある実施形態において、ルーメンインジケータの次の位置は更に、ルーメン内部に配置される所定のガイド線に基づかれる。ガイド線は、例えば、大腸内部のユーザにより選択された制御点により制御される多角形又はベジェ曲線といったユーザ設計によるガイド線とすることができる。オプションで、このガイド線は、大腸中央線でもよい。このシステムは、中央線データを受信するよう構成されることができる。例えば、画像のスタックに含まれる各画像は、画像に含まれる中央線点の座標のセットに関連付けられることができる。当業者であれば、いくつかのセットは、複数の点の座標を有することができ、いくつかのセットは、１つの点の座標だけを有することができ、いくつかのセットは空でもよい点を理解されたい。座標のセットに含まれる点の座標は、このセットに関連付けられる画像の平面と中央線が交差する点に、又はこのセットに関連付けられる画像の平面に中央線が接する点に対応することができる。オプションで、このシステムは、スライスのスタックに含まれる画像データから中央線を計算するよう構成されることができる。

ある実施形態において、ルーメンインジケータの次の位置は、大腸の中央線を用いて非同期的に計算される。次の画像は、常に現在の画像に隣接した画像である。ユーザが、画像のスタックに含まれる複数の画像にわたり迅速にジャンプしたいと思う場合、ユーザ入力は、ステップ状の入力シーケンスに分割される。各ステップ状入力は、現在の画像に隣接する次の画像を決定する。経路データは、ルーメン横断方向データを有する。ルーメン横断方向データは、画像スタック軸に垂直な平面における中央線に沿ったルーメンインジケータの位置の最近の変化により決定される。ルーメンインジケータの次の位置を決定する以下のアルゴリズムにおいて、３つの状況が考慮される。

ルーメンインジケータの現在の位置（ｘ_０、ｙ_０、ｚ_０）が、他の任意の画像平面と交差しない中央線の１つのセグメントにより次の画像平面に接続される場合、このセグメントの次の画像平面における終了の座標（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）が、ルーメンインジケータの次の位置を定める。

ルーメンインジケータの現在の位置（ｘ_０、ｙ_０、ｚ_０）が、他の任意の画像平面と交差しない中央線の２つのセグメントにより次の画像平面に接続される場合、ルーメン横断方向データでのセグメントの次の画像平面における終了の座標（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）が、ルーメンインジケータの次の位置を定める。

ルーメンインジケータの現在の位置（ｘ_０、ｙ_０、ｚ_０）が、他の任意の画像平面と交差しない中央線のセグメントにより次の画像平面に接続されない場合、ルーメンインジケータの次の位置の座標は、ｘ_０、ｙ_０及び次の画像平面のｚ座標である。

直観的な手動ナビゲーションを使用する間、この簡単なアルゴリズムは、ユーザが中央線に沿って前方へナビゲートすることを可能にする。ユーザは、中央線に沿って後方にナビゲートすることも容易にできる。

当業者であれば、このアルゴリズムが、例えば、ジッタ又は短い非自発的なヘジテーションを除去するためのルールにおける時間制約を含むことにより、修正されることができる点を理解されたい。上述の例示的なアルゴリズムは、ルーメンインジケータの次の位置を決定するのに、ルーメンインジケータの現在の位置とルーメン横断方向データとだけを必要とする。これらは、１ビットで表されることができる。従って、経路データは、非常に短いものとすることができる。当業者であれば、本発明のシステムにより、このアルゴリズムの他の実現が使用されることができる点を理解されたい。例えば、次の画像が、現在の画像に隣接していない画像であることを可能にする実現、又は大腸壁描写に基づかれる実現が使用されることができる。こうして、請求項の範囲は、ルーメンインジケータの次の位置を決定するためのアルゴリズムの上述した実現により限定されるものと解釈されるべきではない。

図３は、２つの例示的なＣＴ仮想結腸鏡検査の現在の画像及び大腸中央線の対応する２つの例示的なプロファイルを示す。第１の例示的な現在の画像３０１は、例示的なルーメンインジケータ３１０を示す。例示的なルーメンインジケータ３１０は、大腸ルーメン３２０において中心化される×印である。ここで、中央線は現在の画像３０１の平面と交差し、これにより、現在の画像３０１におけるルーメン３２０が示される。ある実施形態において、ルーメン３２０は、ルーメン３２０の中心を指す矢印により示されることができる。更なる実施形態において、現在のルーメンの半径が知られるとき、ルーメン３２０は、ルーメン３２０を囲む円により示されることができる。現在の画像においてルーメンを詳細に描写した後、例えば、ルーメン３２０の中心からリージョングローイング法を実行することにより、ルーメン３２０は、ルーメン３２０の色付きピクセルで示されることができる。当業者であれば、画像においてルーメンを示す多くの態様を知っているであろう。

大腸の中央線のプロファイル画像３０２は、現在の画像３０１に示されるルーメンインジケータ３１０に対応する、中央線のプロファイル３３０及び補完的なルーメンインジケータ３１１を示す。補完的なルーメンインジケータ３１１は、画像のスタックに含まれ、中央線に沿った現在の画像の位置を示す。大腸中央線のプロファイルに表示される補完的なルーメンインジケータ３１１は、ユーザが現在の画像３０１を検査される構造体に関連付けることを可能にする。こうして、画像３０１におけるルーメンインジケータ３１０が、大腸の下行セグメントにおけるルーメンを指すと、ユーザは容易に結論付けることができる。

図３における第２の例示的な現在の画像３０３において、ルーメンインジケータ３１０は、何らの大腸ルーメンも示さない。これは、画像３０３が、大腸の最後に検査された下行セグメントの上のデータを有するスライスを示すからである。オプションで、現在の画像３０２におけるルーメンインジケータ３１０は、表示されることができない。

第２の例示的な現在の画像において示される状況が更に、補完的なルーメンインジケータ３１１を示す大腸の中央線のプロファイル３３０のプロファイル画像３０４において図示される。補完的なルーメンインジケータの垂直座標は、ｚ座標に、即ち、画像のスタックに含まれる現在の画像のインデックスに対応する。水平座標は、画像のスタックを上に動かすユーザ入力を得る前の、大腸中央線の最後に表示された点、即ち、以前の現在の画像において表示された中央線の点を示す。オプションで、第２のルーメンインジケータは、中央線上の最後の表示された点から現在の画像平面上のこの点の投影位置への矢印３１２を有することができる。

図４は、ルーメンインジケータの例示的な非同期経路を説明する。水平軸は、イベント・インデックス軸である。各イベントは、ユーザ入力の受信に対応する。垂直軸は、スタック軸、即ちスライス・インデックスを表すｚ座標軸である。

ある実施形態において、このシステムは、仮想結腸鏡検査に関して使用され、腹臥及び仰臥位の画像データを位置合わせすることに基づき画像を計算する腹臥仰臥ユニット２５０を更に有する。ＣＴ仮想結腸鏡検査は、大腸におけるポリープを検出するための技術である。現在多くの機関は、同じ患者の２つのスキャンを実行する。１つは、腹臥位において、及び１つは仰臥位において行われる。２つのスキャンの中央線ができるだけ類似するよう、これらは、中央線を局所的に延伸又は圧縮することにより整列されることができる。腹臥及び仰臥画像データを位置合わせする方法は、例えば、国際公開第２００７／０１５１８７Ａ２号において、及びDelphine Nainその他による論文「Intra-patient Prone to Supine Colon Registration for Synchronized Virtual Colonoscopy」、T.Dohi and R.Kikinis(Eds.): MICCAI 2002、LNCS 2489、pp. 573-580、2002、Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2002において表される。

当業者であれば、システム２００が、医師の仕事の多くの側面において彼らを支援するための有益なツールである点を理解されるであろう。

当業者であれば更に、システム２００の他の実施形態も可能である点を理解されたい。中でも、システムのユニットを再規定し、それらの機能を再分配することが可能である。上記の実施形態は医療画像に適用されるが、このシステムの、医療用途に関係しない他の適用も可能である。

システム２００のユニットは、プロセッサを用いて実現されることができる。通常、それらの機能は、ソフトウエアプログラムの制御下で実行される。実行の間、ソフトウエアプログラムは、通常、ＲＡＭといったメモリにロードされ、そこから実行される。プログラムは、例えばＲＯＭ、ハードディスク又は磁気及び／又は光学ストレージといったバックグラウンドメモリからロードされることができるか、又はインターネットといったネットワークを介してロードされることができる。オプションで、特定用途向け集積回路が、上記の機能を提供することができる。

図５は、画像のスタックに含まれる画像をディスプレイに表示する方法５００の例示的な実現のフローチャートを示す。この方法５００は、画像のスタックに含まれる次の画像における次のルーメンを示すルーメンインジケータの次の位置を決定するため、経路データを更新する経路ステップ５１０で始まる。この場合、経路データを更新することは、画像のスタックに含まれる現在の画像における現在のルーメンを示すルーメンインジケータの現在の位置に基づかれる。経路ステップ５１０の後、方法５００は、画像のスタックから次の画像を選択するユーザ入力を受信する入力ステップ５２０へと続く。画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力は、画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下するための入力を有する。入力ステップ５２０の後、この方法５００は、ユーザ入力に基づき、ディスプレイに表示するため、画像のスタックから次の画像を選択する画像ステップ５３０へと続く。画像ステップ５３０の後、この方法５００は、経路データ及びユーザ入力に基づき、ルーメンインジケータの次の位置を決定するインジケータステップ５４０へと続く。インジケータステップ５４０の後、この方法５００は終わる。

当業者であれば、大腸又は別の管状構造の検査の間、この方法５００のステップが、現在の画像及びルーメンインジケータの現在の位置を、それぞれ次の画像及びルーメンインジケータの次の位置で交換するステップにより続かれることになる点を理解されたい。次に、更新された現在の画像及びルーメンインジケータが表示され、この方法５００のステップが、再度実行されることができる。

本発明により意図される概念から逸脱することなく、当業者であれば、いくつかのステップの順序を変化させるか、又はスレッディングモデル、マルチプロセッサシステム、又はマルチプロセスを用いて、いくつかのステップを並列に実行することができる。オプションで、本発明の方法の２つ又はこれ以上のステップが、１つのステップに結合されることができる。オプションで、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できる。

図６は、このシステム２００を使用する画像取得装置６００の例示的な実施形態を概略的に示す。この画像取得装置６００は、内部接続を介してシステム２００に接続されるＣＴ画像取得ユニット６１０、入力コネクタ６０１及び出力コネクタ６０２を有する。この構成は、システム２００の有利な機能をこの画像取得装置６００に提供することで、画像取得装置６００の能力を有利に増加させる。

図７は、ワークステーション７００の例示的な実施形態を概略的に示す。このワークステーションは、システムバス７０１を有する。プロセッサ７１０、メモリ７２０、ディスク入出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ７３０及びユーザインタフェース（ＵＩ）７４０が、システムバス７０１に動作可能に接続される。ディスクストレージデバイス７３１は、ディスクＩ／Ｏアダプタ７３０に動作可能に結合される。キーボード７４１、マウス７４２及びディスプレイ７４３が、ＵＩ７４０に動作可能に結合される。コンピュータプログラムとして実現される本発明のシステム２００は、ディスクストレージデバイス７３１に格納される。ワークステーション７００は、プログラム及び入力データをメモリ７２０にロードし、プロセッサ７１０上でプログラムを実行するよう構成される。ユーザは、キーボード７４１及び／又はマウス７４２を用いてワークステーション７００に情報を入力することができる。ワークステーションは、ディスプレイデバイス７４３及び／又はディスク７３１に情報を出力するよう構成される。当業者であれば、従来技術において知られるワークステーション７００の他の多数の実施形態が存在する点、記載される実施形態が、本発明を説明する用途で機能するものであり、この特定の実施形態に本発明を限定するものとして解釈されてはならない点を理解されたい。

上述された実施形態は本発明を限定するものではなく、当業者であれば、添付された請求項の範囲から逸脱することなく、代替的な実施形態をデザインすることができることになることに留意されたい。請求項において、括弧内に配置されるいかなる参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」という語は、請求項又は明細書にリストされない要素又はステップの存在を除外するものではない。ある要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語は、斯かる要素が複数存在することを除外するものではない。本発明は、複数の個別の要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実現されることができる。複数のユニットを列挙するシステムクレームにおいて、これらのユニットの複数が、ハードウェア又はソフトウェアの１つの同じアイテムにより実現されることができる。第１、第２、第３等の語の使用は、何らかの順位を表すものではない。これらの語は、ラベルとして解釈されるものである。

Claims (10)

1. 画像のスタックに含まれる画像をディスプレイに表示するシステムであって、
   前記画像のスタックに含まれる現在の画像における関心ルーメンを示すルーメンインジケータの現在の位置を蓄積することで、前記ルーメンインジケータが表示済みのルーメンの経路を経路データとして記憶する経路ユニットと、
   前記画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力を受信する入力ユニットと、
   前記ユーザ入力に基づき、前記ディスプレイに表示するため、前記画像のスタックから前記次の画像を選択する画像ユニットと、
   前記選択された次の画像において、前記経路データに基づき、前記ルーメンインジケータの次の位置として、前記ルーメンインジケータが未表示のルーメンを選択し、前記ルーメンインジケータが未表示のルーメンがない場合、前記ルーメンインジケータの次の位置として、現在のルーメンインジケータの水平座標を用いるインジケータユニットとを有し、
   前記画像のスタックから前記次の画像を選択するための前記ユーザ入力が、前記画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下するための入力を有する、システム。
2. 前記ルーメンインジケータの前記次の位置が更に、前記ルーメン内部に配置される所定のガイド線に基づかれる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記所定のガイド線のプロファイルを表示し、前記ガイド線の前記プロファイル上に補完的なルーメンインジケータを表示するプロファイルユニットを更に有する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記画像のスタックから前記次の画像を選択するための前記ユーザ入力が更に、前記次の画像と独立して前記ルーメンインジケータの前記次の位置を選択するための入力を有する、請求項１に記載のシステム。
5. 仮想結腸鏡検査に関して使用され、腹臥及び仰臥画像データを位置合わせすることに基づき前記画像を計算する腹臥仰臥ユニットを更に有する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記ユーザ入力が、前記ディスプレイ上に表示するためのポインタにより視覚化される、請求項１に記載のシステム。
7. 画像のスタックに含まれる画像をディスプレイに表示する方法において、
   前記画像のスタックに含まれる現在の画像における関心ルーメンを示すルーメンインジケータの現在の位置を蓄積することで、前記ルーメンインジケータが表示済みのルーメンの経路を経路データとして記憶する経路ステップと、
   前記画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力を受信する入力ステップと、
   前記ユーザ入力に基づき、前記ディスプレイに表示するため、前記画像のスタックから前記次の画像を選択する画像ステップと、
   前記選択された次の画像において、前記経路データに基づき、前記ルーメンインジケータの次の位置として、前記ルーメンインジケータが未表示のルーメンを選択し、前記ルーメンインジケータが未表示のルーメンがない場合、前記ルーメンインジケータの次の位置として、現在のルーメンインジケータの水平座標を用いるインジケータステップとを有し、
   前記画像のスタックから前記次の画像を選択するための前記ユーザ入力が、前記画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下するための入力を有する、方法。
8. 請求項１に記載のシステムを有する画像取得装置。
9. 請求項１に記載のシステムを有するワークステーション。
10. 画像のスタックに含まれる画像をディスプレイに表示するための命令を有する、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が、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、前記処理ユニットに、
    前記画像のスタックに含まれる現在の画像における関心ルーメンを示すルーメンインジケータの現在の位置を蓄積することで、前記ルーメンインジケータが表示済みのルーメンの経路を経路データとして記憶するステップと、
    前記画像のスタックから次の画像を選択するためのユーザ入力を受信するステップと、
    前記ユーザ入力に基づき、前記ディスプレイに表示するため、前記画像のスタックから前記次の画像を選択するステップと、
    前記選択された次の画像において、前記経路データに基づき、前記ルーメンインジケータの次の位置として、前記ルーメンインジケータが未表示のルーメンを選択し、前記ルーメンインジケータが未表示のルーメンがない場合、前記ルーメンインジケータの次の位置として、現在のルーメンインジケータの水平座標を用いるステップとを実行する能力を与え、
    前記画像のスタックから前記次の画像を選択するための前記ユーザ入力が、前記画像のスタックを直観的なナビゲーションで上下するための入力を有する、コンピュータプログラム。

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