JP6118325B2 - 最適なトモグラフィスライスの自動選択を備えた対話式ライブセグメンテーション - Google Patents

Description

本発明は、２Ｄ断面スライス画像を後処理する装置、２Ｄ断面スライス画像を後処理する方法、断面スライス画像を後処理する医療システム、２Ｄ断面スライス画像を後処理することを支援するグラフィカルユーザインタフェース、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能媒体に関する。

従来からのｘ線投影画像と異なり、トモグラフィ（断層撮影法）は、撮像されるボリューム内の或る一定深さに対応する複数の断面スライス画像を積み重ねたもの（スタック）を提供する。画像ボリュームは、コンピュータ断層撮影スキャナによって検査されている患者又はその体の一部であり得る。例は、女性の乳房の多数のスライスが収集されるデジタル胸部トモシンセシス（digital breast tomosynthesis；ＤＢＴ）である。例えば放射線医などの医師が頻繁に行う作業は、例えば乳房内の推定される病変の区画といった関心領域についての収集画像をレビューすることである。画像をレビューするときに放射線医によって特定された関心領域のセグメンテーション（セグメント化）を要求するために利用可能なツールが存在している。しかしながら、多数のスライスが存在するとき、そのようなセグメンテーションツールの取り扱いは困難なものとなり得る。

本発明の１つの目的は、複数のスライス画像からなる潜在的に大きいスタックの中から、現在眺めているスライスより良好な関心領域のビュー（表示）を提供し得る画像を取り出すことにおいて、放射線医を支援することである。

本発明の上記目的は、独立請求項の事項によって達成され、更なる実施形態が従属請求項に組み入れられる。

なお、以下に記載される本発明の態様は、以下の装置によって生成されるグラフィカルユーザインタフェース、２Ｄ断面スライス画像を後処理する方法、断面スライス画像を後処理する医療システム、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能媒体にも等しくあてはまる。

本発明の第１の態様によれば、２Ｄ断面スライス画像を後処理する装置が提供される。当該装置は、
グラフィカルユーザインタフェースコントローラと、
セグメンテーションユニットと、
セグメンテーション良好さ評価部と、
を有する。

グラフィカルユーザインタフェースコントローラは、スクリーン上での表示のためにグラフィカルユーザインタフェースを生成するように構成される。該ユーザインタフェースは、表示されるとき、当初スライスをスクリーン上に表示するインタラクティブな第１のウィンドウウィジェットを有する。当初スライスは、２Ｄスライスのうちの１つ以上に基づく。該ウィンドウウィジェットは、表示された当初スライス上のどこかのセグメンテーションシードポイントの位置データをユーザが指定することを可能にするように構成される。

セグメンテーションユニットは、ユーザが位置データを指定したことに応答して、２Ｄスライスにアクセスし、且つ、セグメンテーションシードポイントを各セグメンテーションの共通シードポイントとして用いることによって複数の２Ｄスライスの各々をセグメント化するように構成される。

セグメンテーション良好さ評価部は、セグメント化された複数の２Ｄスライスの中から、セグメンテーションの良好さの値が最良のセグメンテーションを有する最良スライスを確定するように構成される。グラフィカルユーザインタフェースコントローラは更に、当初スライスに代えて、最良スライスを表示するよう、あるいは最良のセグメンテーションを重ね合わせて最良スライスを表示するよう、第１のウィンドウウィジェットを更新するように構成される。

一実施形態によれば、グラフィカルユーザインタフェースコントローラは更に、第２のウィンドウウィジェット内でのスクリーン上の表示のために、２Ｄスライスのうちの全て又は選択したものに基づく第２の画像上に重ね合わせて最良のセグメンテーションを生成するように構成される。

本発明による装置は、セグメンテーションに最も適したものを発見するために全てのスライスをスクロールしなければならないという退屈な作業から放射線医を救済する。当該装置は、特定のスライス内位置でのセグメンテーションをユーザがインタラクティブに要求することを可能にするとともに、このスライス内位置でのセグメンテーションは、現在表示されているものとは異なるスライス内でもっと“意味を持つ”のではないかという曖昧さを除去する助けとなる。

本発明の一実施形態によれば、インタラクティブに提供される同じスライス内ポイントを用いて、多数の暫定的あるいはサンプルのセグメンテーションが実行される。スライス内ポイントは、例えばコンピュータマウスなどのポインタツールを用いることによってユーザ提供される。サンプルセグメンテーションは、スタック内のスライスの各々若しくはユーザが定めることが可能な選択に対して、あるいは異なるスライスグループから得られる１つ以上のスライディング平均スラブに対して実行される。自動的に生成されるセグメンテーションの各々が、セグメンテーションの良好さの値を生じさせる。

セグメンテーションの良好さの値が最良のスライスが、自動的に、更なるユーザインタラクションなしで、好ましくは滑らかなフェードインにて、スライスビューワの前景に持ってこられる。グラフィカルユーザインタフェース内で、最も高いセグメンテーションの良好さの値を有すると決定されたセグメンテーションが、ユーザの眼により良く映るようにマークされて示される。

最良のセグメンテーションを重ねた最良スライスを提供することのフィードバックが、ユーザによって要求されるように、マウスカーソル位置の変化に応答してインタラクティブに繰り返される。マウスクリックイベントはもはや必要とされない。再計算された最良のセグメンテーション値を有する最良スライスを持つための要求は、コンピュータマウスによって記録・登録されてグラフィカルユーザインタフェースコントローラによって解釈される更新された位置を送り出すことのみで発効される。

本発明の一態様によれば、最適なセグメンテーション境界は、複数のトモグラフィスライスのうちの全て又は選択されたものを融合することによって得られる単一の模擬されたマンモグラフィ画像の上に追加的に表示される。本発明の一態様によれば、スライスごとのセグメンテーションは、シードポイントに対する半径方向の階調値勾配に反比例する費用関数を用いた最短閉路アルゴリズムに基づく。

このような費用関数を用いることは、高コントラスト画像領域を囲むセグメンテーション境界の探索に焦点を当てることを可能にする。

本発明の一態様によれば、セグメンテーションは、好ましい平均半径と好ましい平均階調値若しくは平均勾配を介して制御され得る。

一態様によれば、これらの好ましい平均半径及び平均若しくは勾配の何れかに関する所望の階調値は、準備設定ステップでユーザによって提供される。このような制約をサンプル点に課すことは、最良のセグメンテーションを計算するときのＣＰＵ時間を節減することを可能にする。

本願の全体を通して使用されるとき、“最良”スライス及び“最良のセグメンテーション良好さ値”は、後述するような所定の画像コントラスト基準によって客観的に確定される。概して、最良スライスは、要求されるセグメンテーションの内側のピクセル又はボクセルの値が、該セグメンテーションの外側のピクセル又はボクセルの値に対して、そのセグメンテーションが現在表示されているスライス内で行われたとしたときと比較して一層高いコントラストにあるようなスライスとなる。最良スライス内の最良あるいは一層良好なセグメンテーションは、その画像を眺めるときに、セグメンテーションの境界によって輪郭描写される関心領域が放射線医の眼により良く映るようにする。必要に応じて最良あるいは一層良好なセグメンテーションを重ね合わせて、スクリーン内に最良スライスを徐々にフェードインさせることは、放射線医にとっての“情報過多”を防止する。

実行中の２番目の画像のフェードイン及び当初スライスの漸進的な消滅の間、ユーザはなおも、今回セグメント化された最良スライス内の関心領域を築き上げながら、それと当初スライス内の関心領域の視覚的外観とを比較することができる。

一実施形態によれば、第１のウィンドウウィジェットは、ユーザが該ウィンドウ内でマウス位置を変化させたことに応答して、現在のマウス位置に従った最良スライスを表示するように更新される。ユーザ要求を受けて、最良スライスが最良のセグメンテーションを重ねて表示され、あるいは最良のセグメンテーションを重ねずに表示される。

他の一実施形態によれば、グラフィカルユーザインタフェースコントローラは、最良スライスを表示する第１のウィンドウウィジェットとともに、例えばスライス群から得られる模擬されたマンモグラムなどの概観画像を表示する更なるウィンドウウィジェットを制御する。ユーザ要求を受けて、マンモグラムが、現在のマウス位置に従って、最良のセグメンテーションを重ねて表示され、あるいは最良のセグメンテーションを重ねずに表示される。これらのウィンドウウィジェットが制御されるとき、これら２つのウィジェットの何れか内で記録されるマウス位置が、セグメンテーションの更新をトリガーする。

最良スライス内と模擬されたマンモグラムの上とでのセグメンテーション結果の同時表示は、新たなＤＢＴモダリティの経験を得るため、及びマンモグラフィ及びＤＢＴ内の悪性腫瘍の様々な視覚的外観に精通するためのトレーニング環境を放射線医に提供する。

以下、図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明する。
２Ｄ断面スライス画像を後処理する装置を模式的に示すブロック図である。 ２Ｄ断面スライス画像を後処理するためのグラフィカルユーザインタフェースを示す図である。 ２Ｄ断面スライス画像を後処理する方法を模式的に示すフローチャートである。

図１を参照するに、２Ｄ後処理装置は、２Ｄ断面スライス１１０ａ−ｄを保持するデータベース１０５を有する。スライス１１０ａは、コンピュータスクリーン１５０上のグラフィカルユーザインタフェース１５５内に表示されている。グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）１５５によって提供されるユーザインタラクション機能の視覚的な外観は、ＧＵＩコントローラ１６０によって制御される。この装置は更に、セグメンテーションユニット（セグメント化部）１７０と、セグメンテーションの良好さの評価部１８０とを有している。例えばワークステーションなどの処理ユニット１９０が存在しており、セグメント化部１７０、評価部１８０及びＧＵＩコントローラ１６０と通信的に連通している。処理ユニット１９０と通信的に連通した例えばコンピュータマウス１９５などのポインタツールが存在しており、ＧＵＩコントローラ１６０を介したＧＵＩ１５５とのユーザインタラクションを可能にしている。この装置は更にバックトレーサ１１５を有している。

大まかに言って、図１の装置は、データベース１０５内に保持されたスライス１１０ｂ−ｄの中から例えばスライス１１０ｃといった或るスライスを放射線医が取り出すことを支援する。取り出されるスライス１１０ｃは、当初のスライス１１０ａに示されるより良好な、あるいは“最良”の、関心領域についてのビューを提供するものである。ＧＵＩコントローラ１６０によって制御されるＧＵＩ１５５が、インタラクティブな（対話式の）スクリーン１５０上での画像データプレゼンテーションを可能にし、ユーザがマウス１９５を用いて当初画像１１０ａ内で指定する現在位置１０９が、バックトレーサ１１５によって、データベース１０５に保持されたスライス１１０ｂ−ｄの各々又は選択されたもの内にバックトレースされる。ユーザ指定された当初ポイント１０９は、バックトレーサ１１５によって、セグメント化部１７０によって実行される自動セグメンテーションに使用される共通のシード（種）ポイント１１１へと移転される。セグメンテーションは、ユーザはスライス内の当初ポイント１０９を指定するだけでよいという点で自動的である。そして、評価部１８０が、自動的にセグメント化されたスライス１１０ａ−ｄの中から、より良好あるいは最良のセグメンテーション良好さの値を有するスライスを確定する。図１においては、スライス１１０ｃが、そのセグメンテーション１１３が残りのスライス１１０ａ−ｄのセグメンテーションと比較して最良のセグメンテーション良好さ値を有すると評価部１８０によって評価されたことにより、最良のスライスであると確定されている。当初スライス１１０ａも、自動セグメンテーション及びセグメンテーション良好さ値評価に含められる。そして、当初画像１１０ａに代えてコンピュータスクリーン１５０上に表示される最良スライス１１０ｃ上に重ねて、最良のセグメンテーションの描写された輪郭又は境界１１３が表示される。

一実施形態によれば、最良のセグメンテーションは更に、スライス１１０ａ−ｄから取得される模擬されたマンモグラム上に重ねられる。

２次元断面スライス１１０ａ−ｄのコレクション又は“スタック”は、デジタル胸部トモシンセシス（ＤＢＴ）スキャンにおいて撮像モダリティによって収集される画像データを用いることによって取得することができる。一実施形態によれば、デジタル画像フォーマットはＤＩＣＯＭである。画像スライス１１０ａ−ｄの各々は、ピクセル又はボクセル画像要素の配列によって画成されるので、２次元である。各ピクセル又は各ボクセルはグレースケール（階調）値をエンコードする。これらの階調値は、上記配列を規定する座標ｘ，ｙによってアクセスあるいはアドレス指定されることができる。スライス１１０ａ−ｄの各々は、スキャン中に患者の縦軸ｚに沿った或る特定の“深さ”で収集されており、あるいはＤＢＴの場合には、或る投影角αで収集されている。そして、複数の異なる投影タイプ及び投影方向を使用する再構成アルゴリズムを用いて、元のスタック１１０ａ−ｄから、スライスを横切る異なる透視ビューでの複数の異なる２Ｄスライススタックを生成することができる。スライス１１０ａ−ｄは、破線の矢印ｐによって図１中に示されるように、平行な投影によって関係付けられる。複数の異なる透視ビューを生成するのに適したアルゴリズムは、フィルタ補正逆投影法又は反復再構成法である。重ね合わせ画像としての模擬されたマンモグラム１１２は、再構成された３ＤボリュームをＸ線スキャナ内の検出器の法線に沿って順投影することによって取得され得る。

評価部１８０によって確定される“最良”スライス１１０ｃは、当初画像１１０ａにおけるセグメンテーションと比較したときに、より良好な関心領域についてのビューを提供する。セグメンテーションによって表現される医学関連構造又は関心領域は、故に、スクリーン１５０上で最良スライスを眺めるときに、放射線医の眼により良く映る。関心領域は女性の乳房内の腫瘍の区画群とし得る。

この装置のコンポーネントは、図１においては展開して示されている。しかしながら、これは図示の明瞭さのためである。装置コンポーネントのＧＵＩコントローラ１６０、セグメント化部１７０、評価部１８０及び処理ユニット１９０は、実際には、ローカルに分散されて好適な通信ネットワークにて接続されてもよい。しかしながら、他の実施形態において、コンポーネント１６０、１８０及び１７０は、処理ユニット１９０上でソフトウェアルーチンとして実行される。コントローラ１６０、セグメント化部１７０及び評価部１８０はまた、専用のＦＰＧＡ又は配線接続されたスタンドアローンチップとして構成されてもよい。これらのコンポーネントは、例えばＭａｔｌａｂ（登録商標）又はＳｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）などの好適な科学計算プラットフォームにてプログラムされて、ライブラリ内で管理され且つ処理ユニット１９０によって呼び出されるときにリンク付けられるＣ＋＋ルーチン又はＣルーチンに変換されてもよい。

動作
起動後、中身のないウィンドウウィジェット１１４ａを含んだグラフィカルユーザインタフェース１５５が放射線医に提示される。放射線医は、データベース１０５へのアクセスを開始して、スライス１１０ａを表示のために、ＧＵＩ１５５のウィンドウウィジェット１１４ａ内にロードする。

このため、放射線医は、ワークステーション１９０に接続されたキーボード上のキーを打つか、マウス１９５を用いてＧＵＩ１５５のロードボタン２０５（図２参照）を作動させるかのいずれかを行う。次いで、ＧＵＩコントローラ１６０が、好適なデータベースインタフェース手段を介して、表示のためにスライス１１０ａにアクセスし、あるいは、スライス１１０ａ−ｄのコレクションから取得される模擬マンモグラムの生成を開始する。そして、当初スライス１１０ａ又は模擬マンモグラムが、当初画像としてウィジェット１１４ａ内に表示される。

放射線医は、マウス１９５を用いてウィジェット１１４ａ内の当初画像を横切ってマウスポインタ１９５ａを動かすことで、関心領域の内側の当初のセグメンテーションシードポイント１０９を指定することができる。キー打撃又はマウスダブルクリックを受けて、ＧＵＩコントローラ１６０はアイドリング（休止）モードから検索モードへと変化する。現在の指定位置１０９でマウス１９５によって生成される位置データが、バックトレーサ１１５に渡される。

バックトレーサ１１５は、当初シードポイント１０９をスライス１１０ｂ−ｄの全て又は選択されたものの中にバックトレースし、各スライス内又はマンモグラム１１２内で、当初ポイント１０９の投影を共通シードポイント１１１として定める。共通シードポイントは、各々がそのスライス内の当初ポイント１０９の投影である各スライス内の点の集まりである。この投影は一意に定まるので、この集まりは“共通シードポイント”１１１として単数形で参照し得る。一実施形態によれば、ＧＵＩ１５５は、スライス１１０ｂ−ｄのうちのどの１つ以上のスライスに関して共通シードポイントを定めることを望むかをユーザが指定することを可能にする“設定”ボタン２１０（図２のＧＵＩビュー参照）を提供する。例えば、ＣＰＵ時間を節減するために、バックトレースは、特定の収集時間において収集されたスライスに関してのみ実行されたり、指定されたアルファ値の範囲に制限されたりし得る。斯くして、放射線医は、スライス群のうち関心領域の最良の描写を示しそうであると思われる選択されたスライス（複数）上での検索に的を絞ることができる。

スライス１１０ｂ−ｄにわたって共通シードポイントを定めるバックトレーサ１１５の処理は、最良スライス１１０ｃ上又はスライス１１０ａ−ｄから再構成されるマンモグラム上の何れに最良のセグメンテーション１１３が表示されるべきかに依存する。バックトレーサ１１５の処理は更に、スライス１１０ａ−ｄがシングルビーム又は（トモシンセシスで使用されるような）コーンビームの何れの撮像モダリティによって収集されたものであるかに依存する。

最良スライス１１０ｃのみが表示され、且つスライス１１０ａ−ｄに垂直なスラブ又は平行な投影に関する場合、バックトレーサ１１５は、レイ（光線）ｐ（図１参照）によって、‘当初画像’内の２Ｄ位置１０９の２Ｄスライス１１０ａ−ｄの各々内の２Ｄ位置とのマッピングを特定する。バックトレーサ１１５は、スライス１１０ａ−ｄのヘッダファイル内のＤＩＣＯＭデータを読み取って、スライス１１０ａ−ｄの再構成に使用される投影が垂直であったか否かを確定するように構成される。

セグメンテーション１１３がマンモグラム１１２上に表示され、あるいは、コーンビーム、又は２Ｄスライス１１０ａ−ｄに垂直でない平行投影群によって取得されるスライスに関する場合、バックトレーサ１１５は、ターゲットスライスに依存する線形変換又はアフィン変換を使用する。より具体的には、コーンビームに対して透視投影が使用される。バックトレーサ１１５は、当初スライス１１０ａからマンモグラム又はターゲットスライス１１０ｂ、１１０ｃ若しくは１１０ｄのうちの何れか１つまで一度に１つずつ、スライスごとにターゲットスライス依存変換を適用して、マンモグラム内、あるいはスライス１１０ｂ、１１０ｃ若しくは１１０ｄのうちの何れか１つ内に、‘正しい’共通シードポイントを定める。

線形変換は、スライス１１０ａ−ｄの相互の位置、シフト及び回転と、当初スライス１１０ａに対するターゲットスライス１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの位置とによって決定される。投影面上に表されるマンモグラムの場合、線形変換は更に、投影に使用されるシングルビーム又はコーンビームというビームタイプによって決定される。透視投影が使用されるとき、バックトレーサ１１５は更に、マンモグラム投影面と投影源との間の距離を登録する。バックトレーサ１１５は、収集撮像モダリティのＸ線源までの距離が各スライスに関して記録されているＤＩＣＯＭメタデータにアクセスすることによって、投影源距離を定める。この位置データは、ＤＩＣＯＭ位置データを用いて共通の座標フレーム内で表現され得る。そして、バックトレーサ１１５は、この位置データを用いて、使用すべきターゲット特定線形変換に関する係数を計算する。これらの係数は、投影方向、スライスの何れかによって定められる平面の法線と投影方向との間のドット積、及び、マンモグラフの場合には、ターゲットスライスと当初スライスとの間の距離、の関数である。

当初のセグメンテーションシードポイント１０９は、スクリーン１５０上に示された当初スライス１１０ａ上のどこでも、マウスによって放射線医により指定されることができる。当初のセグメンテーションシードポイントの選択を行うようにユーザに与えられる機械側での事前選択は存在しない。バックトレーサ１１５がスライスの各々で共通シードポイント１１１の座標を定めた後、プログラムフローはセグメント化部１７０に渡る。

セグメント化部１７０は、各スライス１１０ｂ−ｄに対し、共通シードポイント１１１の周りのセグメンテーションの境界を定める。このセグメンテーション境界は多角形状の経路である。スライス内の境界を定めるため、セグメント化部１７０は各スライス１１０ｂ−ｄに対し、準備ステップにて、共通シードポイント１１１の周りで選択可能且つ設定可能なようにグループ化された多数の境界サンプル点を定める。これを行うため、ユーザ又はランダム発生器によって、当初スライス１１０ａ内の当初ポイント１０９の周りに当初サンプル点群が定められる。当初スライス１１０ａ内の当初サンプル点群と当初ポイント１０９との間の相対的な位置が記録され且つバックトレーサ１１５によってスライス１１０ｂ−ｄの各々に適用されることで、各スライス１１０ｂ−ｄ内に当初サンプル点群の複製が得られる。故に、スライス１１０ｂ−ｄの何れの１つにおいても、その中のサンプル点群とシードポイントとの間の相対的な位置は、当初スライス１１０ａ内のそれらと同じである。

ユーザは、設定ステップにおいて、セグメント化部１７０によって考慮されるべきサンプル点群についての制約を選択して課すことができる。一実施形態によれば、共通シードポイントの周りのサンプル点群は、所定の平均半径を有する円の内側に全てのサンプル点があるように選択される。他の一実施形態において、あるいは、この平均円制約に加えて、サンプル点群は、これらの点の各々における階調値勾配が、あるいは全ての勾配の平均が、所定の平均値より高くなるように選択される。平均円半径及び平均階調値勾配は、“設定”ボタン２１０をクリックすることでアクセス可能な設定機能を用いることによって設定されることができる。

セグメント化部１７０は次いで、各スライスに対して、このように選択された複数のサンプル点にわたって、費用関数を用いて閉路問題を解く。

一実施形態によれば、閉路問題に使用される費用関数は、共通シードポイント１１１に対する半径方向の階調値勾配に反比例する。スライス１１０ａ−ｄの各々が、そのスライス内の位置ｘ，ｙの各ピクセル要素又はボクセル要素が自身に割り当てられた階調値ｇを有するというマッピング（ｘ，ｙ）→ｇを定める。そして、階調値勾配は、該スライス全域での階調値の最大変化率の方向に沿って該スライスの平面内の各ｘ，ｙの点とこのマッピングに関して取られる勾配である。

そして、サンプル点ごとに一度投影を行って、共通シードポイントにおける勾配が、共通シードポイントからサンプル点群のうちの１つを指すスライス内ベクトルのうちの各ベクトルに投影される。そして、各サンプル点に対してスライス内ベクトルのうちの何れか１つに沿った勾配の成分のそれぞれの絶対値が、費用関数におけるそのサンプル点の“費用”として使用される。各サンプル点は、共通シードポイントからそのサンプル点までのベクトルに沿った勾配の有向成分の絶対値によって定められる“費用”に関連付けられ、あるいはそれを“投入”される。

費用重みは、そのサンプル点における階調値間のコントラスト（明暗差）の指標である。費用関数は勾配に反比例するので、費用関数は低コントラスト領域内のサンプル点群を不利にし、高コントラスト領域内のサンプル点群を有利にする。セグメント化部は、より小さい費用を被ることになるので、高コントラスト領域内のサンプル点群を解として好む。そして、最小の費用を招くサンプル点群の選択が、最短閉路問題に対する解として確定される。これらのサンプル点群が、自動生成されるセグメンテーションの境界を定める。

ユーザは、設定ステップにおいて、より小さい費用を招くサンプル点群を解くときに考慮されるべきサンプル点群についての制約を選択して課すことができる。一実施形態によれば、共通シードポイントの周りのサンプル点群は、所定の平均半径を有する円の内側に全てのサンプル点があるように選択される。他の一実施形態において、あるいは、この平均円制約に加えて、サンプル点群は、これらの点の各々における階調値勾配が、あるいは全ての勾配の平均が、所定の平均値より高くなるように選択される。平均円半径及び平均階調値勾配は、“設定”ボタン２１０をクリックすることでアクセス可能な設定機能を用いることによって設定されることができる。スライス１１０ｂ−ｄのセグメンテーション後、プログラムフローは評価部１８０に渡る。

評価部１８０において、それぞれのスライス１１０ｂ−ｄ内でのセグメンテーションごとに、セグメンテーションの良好さの値が定められる。このため、一実施形態によれば、セグメンテーション境界上の各境界点における階調値勾配がとられる。この境界点勾配は、先のセグメント化部１７０でのセグメンテーションからわかっている。そして、境界上の各境界点に関して境界点勾配が足し合わされて、セグメンテーションの良好さの値が得られる。

一実施形態によれば、セグメンテーションの良好さの値を得るために、境界点勾配の平均がとられる。次いで、このように計算されたセグメンテーション値のうちの最大のものが確定される。そして、最良のセグメンテーション値をもたらすスライス１１０ｃが“最良スライス”として登録される。最良のセグメンテーション値が２つ以上存在する場合、ランダム発生器を用いて、単一の最良のセグメンテーション値及び単一の最良スライスが確定される。検索の目的のため、最良のセグメンテーションへの参照が、この最良のセグメンテーションを有する最良スライス１１０ｃへの参照とともに、ＧＵＩコントローラ１６０に戻される。

ＧＵＩコントローラ１６０は次いで、システム１９０内のビデオカード（図示せず）と連動して、最良スライス１１０ｃ又はスライス１１０ｂ−ｄから得られる模擬されたマンモグラム１１２の何れかを表示する。最良スライス１１０ｃは、現在示されているスライス１１０ａから最良スライス１１０ｃへの緩やかな移行をもたらすようにウィンドウウィジェット１１４ａ内で表示されるようフェードインされる。このフェードインは、図１では、ウィンドウウィジェット１１４ａを破線で描くことで模式的に示されている。ユーザの要求又は設定に応じて、最良のセグメンテーション１１３が、現段階で表示されている最良スライス１１０ｃ上にオーバーレイとして表示され、あるいは表示されない。

一実施形態によれば、第１のウィンドウウィジェットとともに、その中にマンモグラム１１２を表示する第２のウィンドウウィジェット１１４ｂ（図２参照）が表示される。ユーザの要求又は設定に応じて、最良のセグメンテーション１１３が、第２のウィンドウウィジェット１１４ｂ内のマンモグラム１１２上にオーバーレイとして表示され、あるいは表示されない。ＧＵＩコントローラ１６０は、イベントリスナーと連動して、ユーザがマウスカーソル１９５ａの位置を現在の当初シードポイント位置１０９から新たなシードポイント位置に変えたかを確定する。

一実施形態によれば、イベントリスナーが新たな位置を傍受した場合、新たな共通シードポイント及び新たな最良スライスを確定するよう、この新たな位置を用いられ、新たな最良のセグメンテーションがセグメント化部１７０及び評価部１８０によって確定される。そして、ＧＵＩコントローラ１６０が、新たな最良のセグメンテーションをフェードインさせることによって、第１のウィジェット１１４ａを更新する。

一実施形態によれば、ユーザは、新たな位置に関してセグメンテーション及び評価を再計算するために、ダブルクリックを行う必要はない。ＧＵＩコントローラ１６０内のイベントリスナーは、マウスにて生成される位置データのみに耳を傾け、関連するマウスクリックイベントには耳を傾けないように構成される。斯くして、ＧＵＩコントローラ１６０は、使いやすいゼロクリック“ライブ”セグメンテーション機能を実現する。放射線医は、ほとんど気を散らされることなく、意識を完全に画像解釈に集中させることができる。

図２は、グラフィカルユーザインタフェースコントローラ１６０によって制御されてスクリーン１５０上に表示されるときのグラフィカルユーザインタフェース１５５の更なる詳細図を示している。図２に示す実施形態において、第２のウィンドウウィジェット１１４ｂが、概観画像として、最良のセグメンテーション１１３を重ね合わされたマンモグラム１１２を示している。最良スライス１１０ｃのフェードインが完了された後の第１のウィンドウウィジェット１１４ａが示されている。フェードインされた最良スライス１１０ｃにも同様に、最良のセグメンテーション１１３が重ね合わされている。最良スライス１１０ｃがフェードインされながら徐々に構築されるにつれて、以前に表示されていたスライス１１０ａは、最良スライス１１０ｃが前景に表示されて以前のスライス１１０ａを完全に置き換えるまで、第１のウィンドウウィジェット１１４ａからフェードアウトされる。コンテナウィジェットによって定められるＧＵＩ１５５は、その下側の水平エッジに沿って、上述の“ロード”ボタン２０５及び“設定”ボタン２１０を有するツールバーを示している。ロードボタン２０５は、表示すべき当初画像１１０ａ又はマンモグラムをロードすることを可能にする。“設定”ボタン２１０は、マウスクリックによって作動されるとき、ユーザがサンプル点の数を指定し、それにより自動セグメンテーションにおける多角形状の境界の解像度を制御するための、ポップアップ設定ウィンドウ（図２に図示せず）の表示をもたらす。ユーザは更に、全てのサンプル点を内包する円の平均半径を指定することができる。

先ず、当初画像を眺めているとき、自動セグメンテーションが実行されることなく、マウスポインタ１９５ａをあちこち移動させることができる。その周りでセグメンテーションが計算されることを望む位置にユーザが落ち着いた後、ユーザは処理ユニット１９０に接続されたキーボード上のキーを押す。すると、装置が検索モードに入り、計算の実行が開始する。それ以降、アイドリングモードへと戻る切換えが望まれない限り、ユーザはもはや如何なるキーをも押すことを要求されない。ユーザが単に第１のウィンドウウィジェット１１４ａ又は第２のウィンドウウィジェット１１４ｂの何れか内の新たな位置までマウスを動かすことで、グラフィカルユーザインタフェースが、この位置変化を、新たな位置を新たな当初シードポイントとして用いる新たなセグメンテーションの新たな要求として解釈する。

その後、ウィンドウウィジェット１１４ａが、最良のセグメンテーションを重ね合わせるか重ね合わせないかして、新たな最良スライスをフェードインさせることによって再び更新される。マンモグラム１１２が第２のウィンドウウィジェット１１４ｂ内に表示される場合、第２のウィンドウウィジェットも同様に、マンモグラム１１２上に重ねて新たな最良のセグメンテーションをフェードインさせ且つ以前の最良のセグメンテーション１１３をフェードアウトさせることによって更新される。

図３を参照するに、２Ｄ断面スライス画像を後処理する方法のフローチャートが示されている。

ステップＳ３０５にて、複数の２Ｄスライスのうちの１つ以上に基づく当初画像を表示する第１のウィンドウウィジェットが、スクリーン上に表示される。

ステップＳ３１０にて、表示された当初画像上のどこかのセグメンテーションシードポイントの位置データが、ユーザアクションによって受信される。

ステップＳ３２０にて、複数のスライスの各々又は選択されたものが、ステップＳ３１０で受信されたシードポイントを各セグメンテーションの共通シードポイントとして用いることによってセグメント化される。

ステップＳ３３０にて、複数のセグメント化された２Ｄスライスから、最良スライスが確定される。最良スライスは、セグメンテーションの良好さの値が最良のセグメンテーションを有する。

ステップＳ３４０にて、以前に表示されていた当初スライスを置き換えるように、最良スライスが第１のウィンドウウィジェット上にフェードイン表示される。ユーザ要求に応じて、第１のウィンドウウィジェット内の最良スライス上に重ねて、最良のセグメンテーションが表示され、あるいは表示されない。一実施形態によれば、複数スライスのスタックから再構成されたマンモグラムが、第１のウィンドウウィジェットと並べて、第２のウィンドウウィジェット内に表示される。ユーザ要求に応じて、第２のウィンドウウィジェット内のマンモグラム上に重ねて、最良のセグメンテーションが示され、あるいは示されない。

本発明の一実施形態によれば、ステップＳ３２０は、複数のサンプル点を受信するステップを含む。複数の２Ｄスライスの各々に対して、あるいは複数の２Ｄスライスのうちの設定可能な選択に対して、上記複数のサンプル点にわたって最短閉路問題が解かれる。この最短閉路問題は、共通シードポイントに対する半径方向の階調値勾配に反比例する費用関数を使用する。共通シードポイントは、このように計算される複数の閉路のうちの何れに対しても、その内側にある。そして、最短閉路問題の解としてサンプル点群の選択が出力される。出力されたサンプル点群がそれぞれのセグメンテーションの境界を構成する。

本発明の一実施形態によれば、ステップＳ３３０は、セグメント化されたスライスのうちの少なくとも２つのスライスに関して、これら２つのスライスの各々におけるセグメンテーションのセグメンテーション良好さ値を計算することを含む。一実施形態によれば、この計算は、セグメンテーション境界におけるそのスライス内の階調値勾配を加算することによって実行される。一実施形態によれば、この加算に加えて、あるいは代えて、そのスライス内の階調値勾配の投影の平均値が確定される。そして、このようにして得られた値が比較され、最良のセグメンテーション値がそのスライスとともに登録される。

当初シードポイントに関して新たな位置を指定することによるユーザ要求を受けて、その新たな当初シードポイントを用いてステップＳ３１０からＳ３４０が繰り返され、新たな最良のセグメンテーションが新たなウィンドウウィジェット内に表示される。

本発明の例示的な他の一実施形態において、以上の実施形態のうちの１つに従った方法の方法ステップを適切なシステム上で実行するように適応されたことを特徴とす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。

コンピュータプログラム要素は、故に、これまた本発明の一実施形態に一部とし得るコンピュータユニットに格納され得る。このコンピュータユニットは、上述の方法のステップを実行するように、あるいはそれらのステップの実行を含むように適応され得る。また、コンピュータプログラム要素は、上述の装置の構成要素を作動させるように適応されてもよい。コンピュータユニットは、自動的に作動するように、且つ／或い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作業メモリにロードされ得る。データプロセッサは斯くして、本発明に係る方法を実行するように装備され得る。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートによって既存プログラムを、本発明を使用するプログラムへと変化させるコンピュータプログラムとの双方に及ぶ。

さらに、コンピュータプログラム要素は、上述の方法の実施形態の手順を遂行するのに必要な全てのステップを提供することができてもよい。

本発明の例示的な更なる一実施形態によれば、先行セクションに記載したコンピュータプログラム要素を格納した、例えばＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能媒体が提示される。

コンピュータプログラムは、その他のハードウェアとともに供給されるか、あるいはその一部として供給されるかする例えば光記憶媒体若しくは半導体媒体などの好適な媒体に格納され、且つ／或いはそのような好適な媒体上で配給されてもよいし、例えばインターネット又はその他の有線若しくは無線の通信システムを介してなど、その他の形態で配給されてもよい。

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上に提示されて、そのようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリへとダウンロードされてもよい。本発明の例示的な更なる一実施形態によれば、本発明の上述の実施形態のうちの１つに係る方法を実行するように構成されたコンピュータプログラム要素をダウンロードに利用可能にする媒体が提供される。

なお、様々な主題を参照して本発明の実施形態を説明した。特に、一部の実施形態は方法タイプのクレームを参照して説明し、他の実施形態は装置タイプのクレームを参照して説明した。しかしながら、当業者は、上述及び以下の記載から、別のことが告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組合せだけでなく、相異なる主題に関する特徴間の組み合わせも、本願で開示されていると見なされることを認識するであろう。しかしながら、何れの特徴も、組み合わされて、それらの特徴の単純な和を超える相乗効果をもたらし得る。

図面及び以上の記載にて本発明を詳細に図示して説明してきたが、これらの図示及び説明は、限定的なものではなく、例示的あるいは典型的なものとみなされるべきである。本発明は、開示の実施形態に限定されるものではない。開示の実施形態へのその他の変形が、図面、本開示及び従属請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。

請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数であることを排除するものではない。単一のプロセッサ若しくはその他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たしてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。請求項中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解されるべきでない。

Claims (15)

1. ２Ｄ断面スライス画像を後処理する装置であって、
   グラフィカルユーザインタフェースコントローラと、
   セグメンテーションユニットと、
   セグメンテーション良好さ評価部と、
   を有し、
   前記グラフィカルユーザインタフェースコントローラは、スクリーン上での表示のためにグラフィカルユーザインタフェースを生成するように構成され、前記ユーザインタフェースは、表示されるとき、前記２Ｄスライスのうちの１つ以上に基づく当初スライスを前記スクリーン上に表示するインタラクティブな第１のウィンドウウィジェットを有し、該ウィンドウウィジェットは、表示された前記当初スライス上のどこかのセグメンテーションシードポイントの位置データをユーザが指定することを可能にするように構成され、
   前記セグメンテーションユニットは、前記ユーザが前記位置データを指定したことに応答して、前記２Ｄスライスにアクセスし、且つ、前記セグメンテーションシードポイントを各セグメンテーションの共通シードポイントとして用いることによって複数の２Ｄスライスの各々をセグメント化するように構成され、
   前記セグメンテーション良好さ評価部は、セグメント化された前記複数の２Ｄスライスの中から、セグメンテーションの良好さの値が最良のセグメンテーションを有する最良スライスを確定するように構成され、且つ
   前記グラフィカルユーザインタフェースコントローラは更に、前記当初スライスに代えて、前記最良スライスを表示するよう、あるいは前記最良のセグメンテーションを重ね合わせて前記最良スライスを表示するよう、前記第１のウィンドウウィジェットを更新し、あるいは、第２のウィンドウウィジェット内での前記スクリーン上の表示のために、前記２Ｄスライスのうちの全て又は選択したものに基づく第２の画像上に重ね合わせて前記最良のセグメンテーションを生成する、ように構成される、
   装置。
2. 前記第２の画像は、前記２Ｄスライスのうちの全て又は選択したものから再構成された３Ｄボリュームを順投影することによって生成された、模擬されたマンモグラフィ画像である、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のウィンドウウィジェットは、前記最良スライスのフェードインによって更新される、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記セグメンテーションシードポイントの前記位置データは、表示された前記当初スライス上又は表示された前記第２の画像上の位置をユーザがポインタツールを用いて指定することによって取得され、前記ユーザが新たな共通シードポイントのために新たなポインタ位置を指定するとき、該新たな共通シードポイントを用いて新たな最良スライス及び新たな最良のセグメンテーションが再セグメント化されて再確定され、且つ、以前に表示されていた最良スライスに代えて前記新たな最良スライスを表示することにより、あるいは前記新たな最良のセグメンテーションを重ね合わせて前記新たな最良スライスを表示するにより、前記第１のウィンドウウィジェットが更新され、あるいは、前記第２のウィンドウウィジェット内の前記第２の画像上に前記新たな最良のセグメンテーションが重ね合わされる、請求項１乃至３の何れか一項に記載の装置。
5. 前記ポインタツールはコンピュータマウスであり、前記位置データ又は新たな位置データの指定は、マウスクリックイベントを用いることなく、前記マウスが前記ユーザによって移動されるときに前記マウスによって生成される位置記録を用いることによって発効される、請求項４に記載の装置。
6. 当該装置は更に、前記セグメンテーションシードポイントを前記複数の２Ｄスライスの各々内に投影する投影マッピングを用いることによって前記セグメンテーションシードポイントを前記複数の２Ｄスライスにバックトレースし、それにより前記共通シードポイントを形成するバックトレーサ、を有し、前記バックトレーサは、前記２Ｄスライスからメタデータを読み出し、読み出した前記メタデータに応じて前記投影マッピングを変更するように構成される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の装置。
7. ２Ｄ断面スライス画像を後処理する方法であって、
   スクリーン上の第１のウィンドウウィジェット内に、前記２Ｄスライスのうちの１つ以上に基づく当初スライスを表示し、
   表示された前記当初スライス上のどこかのセグメンテーションシードポイントの位置データを受信し、
   受信した前記シードポイントを各セグメンテーションの共通シードポイントとして用いることによって複数の２Ｄスライスの各々をセグメント化し、
   セグメント化された前記複数の２Ｄスライスの中から、セグメンテーションの良好さの値が最良のセグメンテーションを有する最良スライスを確定し、且つ
   前記スクリーン上で、前記第１のウィンドウウィジェット内に前記最良スライスを表示し、あるいは前記第１のウィンドウウィジェット内に前記最良のセグメンテーションを重ね合わせて前記最良スライスを表示する、
   ことを有する方法。
8. 前記第１のウィンドウウィジェットとともに、前記最良のセグメンテーションが重ね合わされた概観画像を表示する第２のウィンドウウィジェットを表示する、ことを更に有する請求項７に記載の方法。
9. 複数のセグメントへの前記セグメント化は、
   複数のサンプル点を受信することと、
   前記複数の２Ｄスライスの各々内で、前記共通シードポイントに対する半径方向の階調値勾配に反比例する費用関数を用いて、前記複数のサンプル点にわたる最短閉路問題を解くことであり、前記共通シードポイントはこれらの閉路の何れに対してもその内側にある、解くことと、
   前記最短閉路問題の解として前記サンプル点の選択を出力することであり、出力されるサンプル点がそれぞれのセグメンテーションの境界を構成する、出力することと
   を有する、請求項７又は８に記載の方法。
10. 受信される前記複数のサンプル点は、
    ｉ） 全体として、前記共通シードポイントの周りの所定の平均半径を定め、且つ
    ｉｉ） 全体として、少なくとも所定の平均階調値又は平均階調値勾配を生成する、
    ように選択される、請求項９に記載の方法。
11. セグメンテーションの良好さの値が最良のセグメンテーションを確定することは、
    少なくとも２つのスライスに関して、該２つのスライスの各々におけるセグメンテーションの良好さの値をそれぞれ計算するステップであり、
    セグメンテーション境界に沿って、該スライス内の階調値勾配の投影を加算すること、及び／又は
    前記セグメンテーション境界に沿って、該スライス内の前記階調値勾配の投影の平均を確定すること
    を有する計算するステップと、
    前記セグメンテーションの良好さの値を計算した後に、これらの値を比較して最良のセグメンテーション値を確定するステップと、
    前記最良のセグメンテーション値、又は、より良いセグメンテーション値を有するスライスを選択するステップと
    を有する、請求項７乃至１０の何れか一項に記載の方法。
12. 前記２Ｄスライスはデジタル胸部トモシンセシス（ＤＢＴ）スライスである、請求項７乃至１１の何れか一項に記載の方法。
13. ２Ｄ断面スライス画像を後処理する医療システムであって、
    前記２Ｄスライス画像を保持するデータベースと、
    請求項１乃至６の何れか一項に記載の装置と、
    前記装置による出力として前記第１及び／又は第２のウィンドウウィジェットを表示するスクリーンと、
    を有するシステム。
14. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の装置を制御するコンピュータプログラムであって、処理ユニットによって実行されるときに、請求項７乃至１２の何れか一項に記載の方法を実行するように適応されたコンピュータプログラム。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能媒体。

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