JP6265899B2 - 医用画像システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、医用画像のインタラクティブ検査を可能にするシステム及び方法に関する。本発明は更に、上述のシステムを含むワークステーション、端末、及び撮像装置と、上述の方法をプロセッサシステムに実行させるコンピュータプログラムプロダクトとに関する。

医用撮像の分野では、臨床医が、患者の体の特定の部位に特に関心を示すことがある。例えば臨床医は、医用画像中に示された心臓が健康である又は疾患があるかを評価するために当該医用画像を検査する必要がある。この検査は、医用画像に幾つかのタスクを行うことを含む。例えば臨床医は、最初に冠状動脈検査を、次に左室全体解析を行い、最後に解析結果の概要を含む報告書を作成する必要がある。

例えば当該医用画像をディスプレイ上に表示し、ユーザが医用画像内を検索し、医用画像を操作できることによって、又は、検査に関連する動作を行うことによって、上述したような検査において臨床医を支援する医療システムが存在する。そのような動作は、例えば関心部位の特定の特徴を解析すること、関心部位の表示を修正すること、関心部位に対し測定を行うこと、解析結果を報告書に含めること等を含む。したがって、このような医療システムは、ユーザの要求に応じて特定の動作を行うことによって、臨床医が、医用画像の「インタラクティブ」検査に携わることを可能にする。

２０１１年７月１８日に得られ、http://www.healthcare.philips.com/pwc_hc/id_en/products/ct/products/ct_brilliance_64_channel/update/EBW_452296236551_LR.pdfに説明されるワークステーション「フィリップス・ブリリアンス・ワークスペース４．０」は、例えば心臓解析、ステント計画等といった幾つかのアプリケーションへのアクセスを与えるユーザ環境を含み、当該アプリケーションのそれぞれは、ユーザに生産性特徴のセットを提供する。当該文書には、製造会社は、最小限のマウスクリックの回数での使用が可能となるようにタスクを自動化し、アプリケーションを簡素化して合理的にすることに注力したことが述べられている。

上述のワークステーションは、医用画像のインタラクティブ検査に、ワークステーションとユーザとの間のやり取りが多すぎることが問題である。

ユーザとのやり取りが少ない医用画像のインタラクティブ検査を可能にするシステム又は方法があれば有利であろう。

この懸案事項に対処するために、本発明の第１の態様では、医用画像中の関心部位のインタラクティブ検査を可能にするシステムが提供される。当該システムは、関心部位のインタラクティブ検査に関連付けられた動作のユーザインターフェース要素を表示する表示手段と、ユーザが、ユーザインターフェース要素のうちの関連付けられた１つを選択すると、動作のうちの１つの実行するプロセッサとを含む。当該システムは更に、医用画像中に関心部位を設定する設定手段と、関心部位の画像特性に依存して、関心部位の解剖学的特性を決定する決定手段とを含み、前述の表示手段は、（ｉ）解剖学的特性に依存して、ユーザインターフェース要素の表示構成を設定し、（ｉｉ）表示構成に従ってユーザインターフェース要素を表示する。

本発明の更なる態様では、上述のシステムを含むワークステーション、端末及び撮像装置が提供される。

本発明の更なる態様では、医用画像中の関心部位のインタラクティブ検査を可能にする方法が提供される。当該方法は、関心部位のインタラクティブ検査に関連付けられた動作のユーザインターフェース要素を表示するステップと、ユーザが、ユーザインターフェース要素のうちの関連付けられた１つを選択すると動作のうちの１つを実行するステップとを含む。当該方法は更に、医用画像中に関心部位を設定するステップと、関心部位の画像特性に依存して、関心部位の解剖学的特性を決定するステップと、解剖学的特性に依存して、ユーザインターフェース要素の表示構成を設定するステップと、表示構成に従って、ユーザインターフェース要素を表示するステップとを含む。

本発明の更なる態様では、上述の方法をプロセッサシステムに行わせる命令を含むコンピュータプログラムプロダクトが提供される。上述の手段は、関心部位のインタラクティブ検査に関連する動作に対応するユーザインターフェース要素がユーザに対し表示されるシステム及び方法を提供する。ユーザは、対応するユーザインターフェース要素を選択することによって、動作の実行をトリガする。動作は、例えば当該インタラクティブ検査の一部であることによって、当該インタラクティブ検査に直接関連する。例えば動作は、関心部位の画像解析を行うことを伴う。動作は、インタラクティブ検査に間接的に関連してもよく、例えばユーザが医用画像内の関心部位をより容易に知覚できるように医用画像の表示を修正することを伴う。したがって、ユーザは、画面上の関心部位を検査し、検査に関連する特定の動作の実行をトリガすることによって、検査をインタラクティブに行うことができる。

関心部位は、例えば医用画像中の関心部位を検出することによって、医用画像中の関心部位の位置を受け取ることによって、又は任意の他の適切な手段によって、医用画像中に設定される。更に、関心部位の解剖学的特性が決定される。解剖学的特性は、医用画像の対象者の体内の関心部位の特性に関する。解剖学的特性を決定するために、関心部位の画像特性が使用される。画像特性は、関心部位の画像データの特性である。解剖学的特性が設定されると、ユーザインターフェース要素の表示構成が決定される。表示構成は、ユーザインターフェース要素が表示される方法を指定する。最後に、ユーザインターフェース要素は、上述した方法で表示される。

本発明による手段は、医用画像中の関心部位の解剖学的特性によって決定される方法で表示されるユーザインターフェース要素が、ユーザに提示されるという効果を有する。したがって、関心部位の解剖学的特性が、ユーザインターフェース要素が表示される方法に影響を及ぼす。更に、上述した方法でユーザインターフェース要素を表示することによって、ユーザによるユーザインターフェース要素の選択方法が影響を受ける。

解剖学的特性は、通常、医学的関連があり、したがって、ユーザが選択する動作、動作が選択される順序等に影響を及ぼす。解剖学的特性に依存して、ユーザインターフェース要素を表示することによって、ユーザインターフェース要素の表示が、ユーザによる動作の選択に適応される。有利なことに、ユーザインターフェース要素の表示は、すぐに関心部位の特定の解剖学的特性に動的に適応され、したがって、静的ではない。

任意選択的に、表示構成は、表示された場合にユーザインターフェース要素の個々の要素のプロミネンスを設定するためにユーザインターフェース要素の構造を指定する。解剖学的特性に依存してユーザインターフェース要素の構造を指定することによって、ユーザインターフェース要素間の相互関係が、当該解剖学的特性に依存して、設定される。ユーザインターフェース要素間の相互関係は、ユーザインターフェース要素の個々の要素のプロミネンスに影響を及ぼし、結果として、ユーザインターフェース要素の個々の要素のプロミネンスは、関心部位の解剖学的特性によって影響を受けるか又は決定される。ここでは、「プロミネンス」との用語は、ユーザに対し表示されたときに、ユーザインターフェース要素の個々の要素の相対重要度を視覚的に伝えることを指す。

任意選択的に、ユーザインターフェース要素の構造は、リストにおけるユーザインターフェース要素のランク、メニュツリーにおけるユーザインターフェース要素の階層的配列及び表示領域におけるユーザインターフェース要素の空間的配置のうちの少なくとも１つを含む。リストにおけるユーザインターフェース要素のランクは、ユーザにユーザインターフェース要素の個々の要素のプロミネンスを伝えるのによく適している。メニュツリーにおけるユーザインターフェース要素の階層的配列は、関連のあるユーザインターフェース要素をメニュツリーの最上位に配置し、関係があまりないユーザインターフェース要素をメニュツリーのブランチに配置することによって、当該プロミネンスを伝えることができる。表示領域におけるユーザインターフェース要素の空間的配置は、関連のあるユーザインターフェース要素を表示領域の目立つ部分に配置し、関係があまりないユーザインターフェース要素を表示領域のあまり目立たない部分に配置することによって、当該プロミネンスを伝えることができる。

任意選択的に、システムは、解剖学的特性と動作との対応を指定する医用データにアクセスし、表示手段は、その対応に更に依存して、表示構成を設定する。当該医用データは、解剖学的特性と動作との対応、したがって、それらの関連付けられたユーザインターフェース要素との対応を提供する。この対応は、ユーザインターフェース要素を表示する際に考慮される。

任意選択的に、表示手段は、医療作業フローにおけるユーザの位置に更に依存して表示構成を設定することによって、医療作業フローにおいてユーザを案内する。関心部位のインタラクティブ検査時に医療作業フローに従うことは一般的である。医療作業フローにおけるユーザの位置に更に依存して、表示構成を設定することによって、ユーザインターフェース要素の表示は、医療作業フローにおけるユーザの現在の位置に適応される。

任意選択的に、表示構成は、医療作業フローにおけるユーザの位置に依存して、ユーザインターフェース要素の個々の要素の可視性を指定する。有利には、作業フローにおけるユーザの位置にあまり関係ない又は全く関係がない動作のユーザインターフェース要素は、隠される。有利には、ユーザは、作業フローにおけるユーザの現在の位置に関連のある動作のユーザインターフェース要素のみが示される。

任意選択的に、関心部位のインタラクティブ検査に関連付けられた動作は、プロセッサ上で実行可能なアプリケーション内に含まれ、アプリケーションのそれぞれは、表示手段に、関連付けられたユーザインターフェース要素の異なる表示構成を設定させ、システムは、解剖学的特性に依存して、実行のためにアプリケーションのうちの１つを選択する。したがって、ユーザインターフェース要素の表示は、解剖学的特性に依存して、プロセッサ上で選択かつ実行されたアプリケーションによって提供される。

任意選択的に、動作は、関心部位の表示を調節すること、関心部位に対し測定を行うこと、関心部位に対し画像処理を行うこと及び関心部位に関する情報を報告書に含めることのうちの少なくとも１つを含む。これらの動作は、関心部位のインタラクティブ検査に関連する。

任意選択的に、決定手段は、解剖学的特性が、基準関心部位に対する関心部位の逸脱を示すことを設定するように、関心部位の画像特性を、基準関心部位の基準画像特性と比較ことによって解剖学的特性を決定する。基準関心部位に対する関心部位の逸脱は、通常、特に医学的関連がある。

任意選択的に、決定手段は、関心部位にハフ変換を適用することによって解剖学的特性を決定し、ハフ変換を適用することは、解剖学的特性を有する関心部位から構築される第１のハフテーブル及び解剖学的特性を有さない関心部位から構築される第２のハフテーブルを使用することと、両ハフテーブルのハフアキュムレータを比較することとを含む。当該変換は、基準関心部位に対する関心部位の逸脱を決定する効率のよい技術である。

任意選択的に、関心部位は、臓器であり、解剖学的特性は、当該臓器の形状、サイズ、テクスチャ及び位置のうちの少なくとも１つにおける逸脱を示す。基準臓器に対する当該臓器の形状、サイズ、テクスチャ又は位置における逸脱は、通常、特に医学的関連がある。

当業者であれば、上述の本発明の選択肢、実施態様及び／又は態様は、有用と思われる任意の方法で組み合わされてもよいことは理解できよう。

上述のシステムの改良形態及び変更形態に対応する撮像装置、ワークステーション、端末、方法及び／又はコンピュータプログラムプロダクトの改良形態及び変更形態は、本明細書における説明に基づき、当業者によって実行できる。

当業者であれば、システムは、次に限定されないが、標準Ｘ線撮像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、超音波（ＵＳ）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、核医学（ＮＭ）、電子顕微鏡法（ＥＭ）及び光学顕微鏡法（ＯＭ）といった様々な収集モダリティによって収集された例えば２次元（２Ｄ）、３次元（３Ｄ）又は４次元（４Ｄ）画像である多次元画像データだけでなく、上述のモダリティの任意の組み合わせを含むマルチモダリティ画像データにも適用されることは理解されよう。多次元画像データの１つの次元は、時間に関する。例えば４次元画像は、時間領域における一連の３次元画像を含む。

本発明は独立請求項に定義される。有利な実施形態は従属請求項に定義される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態を参照することにより明らかとなろう。

図１は、本発明によるシステムを示す。 図２は、本発明による方法を示す。 図３ａは、正常な心臓と、心臓の解剖学的特性に依存してリストに表示されるユーザインターフェース要素とを示す。 図３ｂは、異常な心臓と、心臓の解剖学的特性に依存してリストに表示されるユーザインターフェース要素とを示す。 図４ａは、正常な脳部位と、脳部位の解剖学的特性に依存してメニュツリーに表示されるユーザインターフェース要素とを示す。 図４ｂは、異常な脳部位と、脳部位の解剖学的特性に依存してメニュツリーに表示されるユーザインターフェース要素とを示す。

図１は、医用画像１０２中の関心部位１２２のインタラクティブ検査を可能にするシステム１００を示す。システム１００は、医用画像１０２中に関心部位１２２を設定する設定手段１２０を含む。そのために、設定手段１２０は、システム１００内から医用画像１０２を受け取るように示される。図１には図示されていないが、医用画像１０２は、記憶デバイスから受け取られてもよい。或いは、医用画像１０２は、システム１００の外部から受け取られてもよい。システム１００は更に、関心部位１２２の画像特性に基づいて、関心部位１２２の解剖学的特性１４２を決定する決定手段１４０を含む。決定手段１４０は、設定手段１２０から関心部位１２２を受け取るために設定手段１２０に接続されているように示される。

システム１００は更に、関心部位１２２のインタラクティブ検査に関連する動作のユーザインターフェース要素３１０、３２０、３３０を表示する表示手段１６０を含む。当該表示のために、表示手段１６０は、ディスプレイ０１０に接続されているように示される。図１では、ディスプレイ０１０は、外部ディスプレイ、即ち、システム１００の一部ではないように示される。或いは、ディスプレイ０１０は、システム１００の一部であってよい。システム１００は更に、ユーザインターフェース要素３１０、３２０、３３０のうちの関連する１つをユーザが選択すると、動作のうちの１つを実行するプロセッサ１８０を含む。このために、プロセッサ１８０は、選択データ１８４を受け取るように示される。選択データ１８４は、ユーザインターフェース要素３３０上で、カーソル３００でクリックすることによってユーザがユーザインターフェース要素を選択することを可能にする例えばマウスといったユーザインターフェースデバイス（図１には図示せず）によって生成される。或いは、ユーザインターフェースデバイスは、キーボード、タッチスクリーン等であってよい。

表示手段１６０は、解剖学的特性１４２に依存して、ユーザインターフェース要素の表示構成１６２を設定する。表示手段１６０は、解剖学的特性１４２を受け取るために、決定手段１４０に接続されるように示される。表示手段１６０は更に、表示構成１６２に応じて、ユーザインターフェース要素３１０、３２０、３３０を表示し、そのために、ディスプレイ０１０に表示構成１６２を提供するように示される。

本明細書では、「表示構成」との用語は、表示された場合にユーザインターフェース要素の個々の要素のプロミネンスを設定するためのデータを指す。ユーザインターフェース要素のプロミネンスを設定するために、表示構成は、例えばユーザインターフェース要素の構造、ユーザインターフェース要素の配置、ユーザインターフェース要素の可視性等のうちの１つ又は複数を指定する。構造は、リストにおけるランク、メニュツリーにおける階層的配列、ディスプレイ領域における空間的配置等に関連する。ユーザインターフェース要素の可視性は、ユーザインターフェース要素のうちの１つ又は複数を隠す又は表示すること、又は、そのサイズ、色等を調節することに関連する。

図２は、医用画像中の関心部位のインタラクティブ検査を可能にする方法２００を示す。当該方法は、関心部位のインタラクティブ検査に関連する動作のユーザインターフェース要素を表示するステップと、ユーザインターフェース要素のうちの関連する１つをユーザが選択する場合に、動作のうちの１つを実行するステップとを含む。当該方法は更に、「関心部位を設定する」ステップにおいて、医用画像中に関心部位を設定するステップ２２０と、「解剖学的特性を決定する」ステップにおいて、関心部位の画像特性に依存して、関心部位の解剖学的特性を決定するステップ２４０と、「表示構成を設定する」ステップにおいて、解剖学的特性に依存して、ユーザインターフェース要素の表示構成を設定するステップ２６０と、「表示構成を使用して表示する」ステップにおいて、表示構成に従ってユーザインターフェース要素を表示するステップ２８０とを含む。当該方法２００は、システム１００の動作に対応し、また、システム１００を参照して更に説明される。しかし、当然ながら、当該方法は、当該システムとは切り離されて行われてよい。

システム１００の上述の動作によって、医用画像１０２中の関心部位１２２のインタラクティブ検査が可能となる。図３ａに、そのような動作の一例が示される。ここでは、関心部位としての臓器、即ち、心臓１２２を含む医用画像１０２が示される。設定手段１２０が、医用画像解析の分野から知られているセグメンテーションアルゴリズムを使用することによって、医用画像１０２中に心臓１２２を設定する。画像中に心臓１２２を設定した後、決定手段１４０が、心臓１２２の画像特性に基づいて心臓１２２の解剖学的特性を決定する。例えば、決定手段は、心臓の画像データにおける１つ以上の輝度エッジの位置を使用して心臓１２２のサイズを決定する。輝度エッジは、医用画像１０２中の心臓１２２の輪郭を表す。

心臓１２２のサイズを設定した後、表示手段１６０が、心臓１２２のサイズを使用して、ユーザインターフェース要素３１０、３２０、３３０の表示構成を設定する。この例では、心臓１２２のサイズは、正常な心臓の予想サイズと比較され、医用画像１０２中の心臓１２２のサイズが、正常な心臓の予想サイズと実質的に等しいことが決定される。したがって、表示手段１６０は、正常であるように見え、したがって、恐らく健康である心臓をインタラクティブに検査することに伴う動作を行う典型的な順序に対応する順序で、最も関連のあるユーザインターフェース要素３１０、３２０、３３０を示す表示構成を設定する。更に、表示構成は、正常であるように見える心臓のインタラクティブ検査に関係のない又はあまりないユーザインターフェース要素は隠してもよい。

図３ｂに、システム１００の別の動作例が示される。ここでも、心臓１２４が関心部位として示される。しかし、図３ａに示される心臓１２２とは対照的に、図３ｂに示される心臓１２４は、心不全患者の心臓に相当する。心不全の医学的指標は、心臓１２４のサイズが大きいことである。決定手段は、上述したように、心臓の画像データにおける１つ以上の輝度エッジの存在及び位置を使用して、心臓１２４のサイズを決定する。

心臓１２４のサイズを設定した後、表示手段１６０が、心臓１２４のサイズを使用して、ユーザインターフェース要素の表示構成を設定する。この例では、医用画像１０４中の心臓１２４のサイズは、正常な心臓の予想サイズよりもかなり大きく、実際に、心不全患者の予想サイズに相当する。したがって、表示手段１６０は、心不全のインタラクティブ検査に関連する追加のユーザインターフェース要素３４０、３５０、３６０を示す表示構成を設定する。更に、正常な心臓のインタラクティブ検査時に表示されるユーザインターフェース要素３２０は、隠されてもよい。また、ユーザインターフェース要素３１０、３４０、３５０、３６０、３３０の順序は、心不全患者の心臓をインタラクティブに検査することに伴う動作を行う典型的な順序に適応される。

図４ａは、図３ａに示された例と同様の例を示す。しかし、ここでは、関心部位は、脳部位１２６であり、解剖学的特性は、脳部位１２６における脳梁の厚さであり、図４ａに示される医用画像１０６は、外傷のない、即ち、正常な厚さの脳梁を有する脳部位１２６を示す。正常な厚さにしたがって、ユーザインターフェース要素４１０、４２０、４３０、４４０、４５０をメニュツリーに配置し、ユーザインターフェース要素４１０がメニュツリーの最上位を形成し、残りのユーザインターフェース要素がメニュツリーにおけるブランチを形成する、ユーザインターフェース要素の表示構成が設定される。この例では、ユーザインターフェース要素４１０は、正常な厚さを有する脳梁のインタラクティブ検査に最も関連のあるユーザインターフェース要素であり、また、ユーザインターフェース要素４２０、４３０、４４０、４５０は、当該インタラクティブ検査にそれほど関連がない。

図４ｂは、外傷を受けている脳部位１２８を示す。したがって、医用画像１０８に、脳梁の薄化があるのが見える。薄化にしたがって、図４ａに示されるユーザインターフェース要素の構成とは異なるユーザインターフェース要素４１０、４２０、４３０、４４０、４５０の表示構成が設定される。ここでは、２つのメニュツリーが提供され、ユーザインターフェース要素４２０が第１のメニュツリーの最上位を形成し、別のユーザインターフェース要素４４０が第２のメニュツリーの最上位を形成する。残りのユーザインターフェース要素４１０、４３０、４５０は、当該ユーザインターフェースの下の対応するメニュツリーに配置される。したがって、ユーザインターフェース要素の配置は、正常な厚さを有する脳梁に対するユーザインターフェース要素を再配置することによって、脳梁の薄化を考慮する。

上記では、「インタラクティブ検査」との用語は、検査に関連する動作が、ユーザと、ユーザの要求に応じるシステムとによって行われる検査を指す。例えば医用画像が３次元医用画像である場合、ユーザは、医用画像中の関心部位を視覚的に検査し、また、検査の一部として、システムに、関心部位をセグメント化し、関心部位のボリュームを計算し、計算されたボリュームを関心部位に関する報告書に含めるように要求する。

医用画像中に関心部位を「設定すること」は、様々な方法で行われる。例えば関心部位は、医用画像解析の分野から知られている任意の技術を使用して医用画像中に自動的に検出される。この技術は、セグメンテーション技術であってよい。例えば関心部位は、シード点ベースの画像成長セグメンテーションを使用して検出される。シード点ベースの画像成長セグメンテーションでは、シードが関心部位の予想位置に置かれ、関心部位のセグメンテーションを得るために画像成長が使用される。これに代えて又は加えて、関心部位は、関心部位の位置情報を受け取って設定されてもよい。これにより、システムに、医用画像中の関心部位の位置を提供する。位置情報は、例えばインタラクティブ検査を行う前に医用画像中の関心部位を手動でセグメント化することによって、ユーザによって提供される。

関心部位の画像特性に依存して関心部位の解剖学的特性を決定することにおいて、「画像特性」との用語は、関心部位の画像データにある又は画像データから直接導出される特性を指す。例えば画像特性は、画像データにおける画素の１つ以上の輝度値、又は、関心部位の外側境界を表す画像データにおけるエッジを指す。「解剖学的特性」は、画像特性から少なくとも部分的に導出され、画像特性の解剖学的解釈を提供する。例えば画像特性は、関心部位の輪郭を描くエッジであってよく、解剖学的特性は、関心部位のサイズである。同様に、画像特性は、ある領域の幅で、解剖学的特性は、脳内の脳梁の厚さである。画像特性は更に、関心部位のテクスチャで、解剖学的特性は、そのテクスチャによって表される組織の種類である。しかし、当然ながら、解剖学的特性を決定するためには、画像特性以外の多くの情報も使用される。結果的に、画像特性と解剖学的特性との間の対応は全単射を形成するわけではない。例えば他の画像特性が解剖学的特性の決定に使用されてもよいし、医用画像に付随するメタデータ等が使用されてもよい。

解剖学的特性は、基準となる関心部位、即ち、基本又はテンプレートとして見なされる関心部位に対する関心部位の「逸脱」を示す。基準関心部位は、基準画像特性、即ち、基準関心部位に関連付けられる画像特性を有する。決定手段は、画像特性を基準画像特性と比較することによって関心部位の逸脱を決定する。当然ながら、上述の比較は、基準関心部位を含む医用画像を必要とすることなく行われてよい。基準画像特性は、当該比較においてしか必要ないからである。更に、基準画像特性は、複数の関心部位の画像特性を平均化することによっても得られる。したがって、単一の関心部位又は単一の医用画像からもたらされたものではないこともある。或いは、解剖学的特性は、関心部位の逸脱自体は示さないが、代わりに、主として、相対尺度ではなく絶対尺度であってよい。例えば解剖学的特性は、基準に対する任意の逸脱を必ずしも意味することなく、医用画像内の関心部位のサイズ、形状、テクスチャ又は位置に関連する。

「関心部位」とは、例えば心臓、肝臓等の臓器である。関心部位は更に、例えば、脳梁を含む脳の部位といった臓器部位であってもよい。関心部位の逸脱とは、関心部位のサイズにおける逸脱である。即ち、関心部位が基準関心部位に対して大きいか又は小さいかを示すことである。関心部位の逸脱とは、関心部位の形状における逸脱である。例えば関心部位が基準関心部位に対して変形されているかどうかを示すことである。逸脱は、画像特性を基準画像特性と比較することによって決定される。この比較は、特性間の相違点を決定すること、又は、特性間の類似性を決定することを含む。したがって、関心部位の形状における逸脱の決定は、画像特性と異常基準画像特性との類似性を決定すること、又は、画像特性と正常基準画像特性との相違点を決定することを含む。

関心部位の逸脱は、例えば「スコア」といった逸脱の度合い又は確率を示してもよい。したがって、画像特性を基準画像特性と比べることによって、非バイナリ値がもたらされる。或いは、関心部位の逸脱は、関心部位が基準関心部位から逸脱するか否かを示すバイナリ値に対応してもよい。関心部位の逸脱は、医学的所見に関連付けられてもよい。例えば関心部位の逸脱は、関心部位が、正常な、例えば健康な関心部位に最も似ているかどうか、又は、異常な、例えば疾患がある関心部位に最も似ているかどうかを示す。例えば、関心部位が心臓である場合、逸脱は、心臓が健康な心臓に最も似ているかどうか、又は、疾患がある心臓に最も似ているかどうかを示す。このために、基準関心部位は、健康な関心部位又は疾患のある関心部位に相当する。

関心部位の逸脱は、画像特性を、第１の基準画像特性及び第２の基準画像特性と比較することによって得られる。各基準画像特性は、異なる基準関心部位からもたらされるか又は対応する。例えば画像特性は、健康な関心部位に対応する第１の基準画像特性及び疾患がある関心部位に対応する第２の基準画像特性と比較される。したがって、関心部位が、健康な又は疾患のある関心部位に最も似ているかどうかが決定される。別の例として、例えば成人並びに子供の様々なタイプの正常な心臓、及び／又は、例えば様々な疾病を患っている若しくはある疾患の様々なステージにある様々なタイプの異常な心臓に対応する基準画像特性が使用されてもよい。したがって、逸脱の決定は、患者及び疾患の多様性を考慮に入れる。

関心部位の逸脱は、複数の画像特性を、関連の複数の基準画像特性と比較することによっても得られる。例えば複数の画像特性のうちの１つは、関心部位のテクスチャに関連し、別の画像特性は、関心部位のコントラスト等に関連する。したがって、複数の画像特性は、関心部位の画像特性に対応する多次元ベクトルと見なされる。関心部位の逸脱を得ることは、画像特性の多次元ベクトルを、例えば幾何学的代数及びベクトル代数の分野から知られている任意の技術を使用することによって、基準画像特性の更なる多次元ベクトルと比較することを含む。

ユーザインターフェース要素は、アイコン、アイコン群、選択可能なテキストボックス、ウィジェット、動作ボタン等であってよい。ユーザインターフェース要素は選択可能である。使用されるユーザ入力インターフェースに依存して、選択には、マウスを用いた場合はマウスポインタでユーザインターフェース要素上をクリックすること、タッチスクリーンを用いた場合はユーザインターフェース要素を触ることが関与する。ユーザインターフェース要素に関連付けられる動作自体は、関心部位のインタラクティブ検査に関連付けられ、関心部位の表示を調節することと、関心部位に対し測定を行うことと、関心部位に対して画像処理を行うことと、関心部位に関する情報を報告書に含めることとを含む。これらの動作は、プロセッサ上で実行可能であり、関連のユーザインターフェース要素が選択されると、当該プロセッサ上で実行される。

動作は、プロセッサ上で実行可能であるアプリケーションの一部であってよい。様々なアプリケーションがあってよく、各アプリケーションが、様々な動作又は様々な動作のセットを含む。アプリケーションは更に、特定の動作を共有してもよい。即ち、当該動作は、複数のアプリケーション内に含まれてもよい。アプリケーションは、表示手段に、様々な動作又は様々な動作のセットに対して関連付けられるユーザインターフェース要素の様々な表示構成を設定させる。例えば１つのアプリケーションは、心臓解析に関連し、心臓の一般的な検査に関する動作を含み、特定の方法で関連のユーザインターフェース要素を設定する。別のアプリケーションは、高度心室解析に関連し、心臓の心室の検査に関する動作を含み、心臓解析アプリケーションとは異なる方法で関連のユーザインターフェース要素を設定する。次に、解剖学的特性、又は、解剖学的特性から決定される逸脱に依存して、アプリケーションのうちの１つが、実行のために選択される。例えば関心部位が、健康な心臓に似ている場合、心臓解析アプリケーションが実行され、これにより、ユーザが心臓の一般的な検査を行うことができる。更に、関心部位が、疾患のある心臓に似ている場合、高度心室解析アプリケーションが実行され、これにより、ユーザが心臓の心室機能の高度解析をすぐに行うことができる。

表示構成は、解剖学的特性と動作との間の対応に依存して設定される。この対応は、医用データから得られる。例えば医用データは、解剖学的特性と、当該解剖学的特性を所与として関心部位のインタラクティブ検査に通常関連付けられている動作とを指定する。表示構成は、当該解剖学的特性を所与として動作の使用履歴に依存しても設定されてもよい。例えばシステムは、関心部位の解剖学的特性と、ユーザによる動作の選択との対応を記録する。したがって、経時的にこの対応を設定した後、表示構成はこの対応に基づいてもよい。当然ながら、関心部位の解剖学的特性に対しユーザインターフェース要素の表示を調整する又は最適化する任意の他の既知の技術を使用してもよい。

表示手段は、更に医療作業フローにおけるユーザの位置に依存して表示構成を設定することによって、ユーザを医療作業フローにおいて案内する。医療作業フローは、ユーザをインタラクティブ検査において案内するための動作の線形的シーケンスである。医療作業フローは更に、作業リストの線形的シーケンスであってもよい。即ち、各作業リストは、インタラクティブ検査の一部として行われる幾つかの動作を含む。医療作業フローは更に、動作又は作業リストの非線形的シーケンスを含んでもよく、例えば現在の動作の結果が、どの動作又は作業リストが次であるか影響を及ぼす。単一の作業リストが、医療作業フローを構成してもよい。しかし、医療作業フローは、複数の作業リストによって構成されてもよい。表示手段は、例えば解剖学的特性と医療作業フローにおけるユーザの位置を所与として、関連するユーザインターフェース要素のみを表示する又はそれらをより目立つように表示することによって、表示構成を、医療作業フローにおけるユーザの位置に適応させる。したがって、医療作業フローにおけるユーザの位置を所与として、関連があまりない又は全くないユーザインターフェース要素は、隠されるか又はあまり目立たないように表示される。

当然ながら、異常な臓器形状によって区別される重要な疾患がある。例えば冠状動脈又は動脈疾患のある患者は、正常な形状の心臓を有するが、心不全の患者は、正常よりも大きいサイズ及び／又は異なる形状を有する心臓を有する。別の例は、外傷性脳損傷又はアルツハイマー病の進行による特定の脳構造体のサイズの激しい変化を有する患者である。このような患者の医用画像を診断する場合、解剖学的特性を確認し、測定を行い、特定の画像処理オプションを選択し、又は特定の項目を報告書に含めることによって、医用画像をインタラクティブに検査する必要がある。このようなステップは、正常な臓器形状を有する患者について考慮されなければならないステップとは異なる。更に、臨床治療ワークステーションは上述の動作を提供するために必要なすべての機能を備えているが、これらの動作に対応するユーザインターフェース要素は、例えばサブメニュにおいて隠されていることによってすぐにアクセスできないことがある。

関心部位の解剖学的特性を決定することによって、関心部位が例えば臓器である場合に、当該臓器が（医療学的観点から）正常の（即ち、健康な）臓器等から逸脱するかどうかが決定される。結果に依存して、ユーザインターフェース要素の表示が適応される。その適応は、例えば関連する機能、即ち、インタラクティブ検査に関連する動作への迅速なアクセスを可能にするように、ディスプレイ上のユーザインターフェース要素が配置されることである。この結果は更に、例えば先に疾患固有の形状を用いてモデルベースのセグメンテーションを行うことによって後続の画像解析に影響を及ぼすか、又は、臨床治療ワークステーションに追加の関連情報を表示させる。

本発明の使用例は、レトロスペクティブゲーティング法により収集されたコンピュータ断層撮影血管造影（ＣＴＡ）画像のシーケンスを使用する心臓診断における。このような診断には、通常、狭窄を検出するために冠状動脈を確認することと、左室機能全体を評価することとを含むインタラクティブ検査が伴うが、心不全患者の場合、インタラクティブ検査は、局所的心臓動作、同期不全、左室（ＬＶ）及び右室（ＲＶ）機能を評価することと、場合により、大動脈弁逆流を定量化するために経時的に左室及び右室のボリュームを交互に解析することによって、弁膜疾患の存在を評価することとを含む。

臨床治療ワークステーションは、インタラクティブ検査用のいわゆる作業リストを表示する心臓ＣＴＡ診断アプリケーションを含む。作業リストは、例えば臨床医であるユーザに、インタラクティブ検査時に取るべきステップ又は行うべき動作のリマインダとして役立つ。リマインダではなく、作業リストは、取るべき必要なステップ又は動作のリストを構成してもよい。作業リストは、医学的状態の診断のためのいわゆる医療又は臨床治療ガイドラインの一部を表してもよく、したがって、リストにおけるステップは、ユーザによって取られるべき動作を表すか、又は、システムが行う動作を構成する。

正常な心臓形状を有する患者のための作業リストは、「冠状動脈検査」及び「ＬＶ全体解析」のステップを含む。したがって、臨床医は、冠状動脈を視覚的に検査し、臨床治療ワークステーションを使用して、ＬＶ全体解析を行う。

異常な心臓形状を有する患者については、「ＬＶ全体解析」のステップが、「ＬＶ＋ＲＶ全体解析」によって置き換えられ、「局所ＬＶ動作解析」及び「弁解析」のステップが追加される。上述のステップは、少なくとも部分的に、ユーザの要求に応じて、臨床治療ワークステーションによって行われる動作において具現化される。このような要求を発生させるために、臨床治療ワークステーションは、当該動作に対応するユーザインターフェース要素を表示する。したがって、患者が異常な心臓形状を有する場合、「局所ＬＶ動作解析」及び「弁解析」の動作用のユーザインターフェース要素が追加され、「ＬＶ全体解析」の動作用のユーザインターフェース要素が「ＬＶ＋ＲＶ全体解析」用のユーザインターフェース要素によって置換される点で、ユーザインターフェース要素の表示構成は、正常な心臓形状の表示構成とは異なる。更に、ユーザインターフェース要素は、作業リストにおけるそれらの登場の順番で仕分けされてもよい。

ユーザインターフェース要素の上述の表示に加えて、正常な心臓形状を有する患者について心不全患者とは異なる又は追加の情報が、作業リストにおけるステップに対応するアプリケーション又は動作によって、表示される。例えばＬＶ及びＲＶボリューム及び曲線が、正常な心臓形状を有する患者について表示される一方で、大動脈弁逆流ボリューム及び画分が、心不全患者について計算される。「局所ＬＶ動作解析」の場合、「正常な」患者について、壁の厚化がブルズアイ表示で表示される一方で、心不全患者について、同期不全に関連する情報が表示される。更に、後続のセグメンテーションが、「正常な」患者について、心不全患者とは別個のモデルを用いて行われる。

関心部位の特定の逸脱を所与として関係があまりないと思われる動作のユーザインターフェース要素も表示することが望ましい場合がある。これは、逸脱の決定が誤ることも可能だからである。しかし、これらのあまり関係がないユーザインターフェース要素は、例えばサブメニュを使用してあまり目立たないように表示される。したがって、関心部位の逸脱の決定に誤りがあっても、ユーザには、依然として、任意の必要な動作に関連付けられたユーザインターフェース要素が提供される。

関心部位の逸脱は、画像解析の分野、特に医用画像解析の分野からの任意の適切な技術を使用して決定される。例えばハフ（Hough）変換、特にいわゆる拡張された一般化ハフ変換（ＧＨＴ）を使用してもよい。例えば心臓である関心部位の異常な形状をＧＨＴで検出するためには、ＧＨＴは２回行われる。正常な心臓形状を有する患者から構築されたハフテーブルを用いて１回行われ、異常な拡大心臓形状を有する患者から構築されたハフテーブルを用いて１回行われる。したがって、ＧＨＴは、医用画像内に関心部位を設定するために使用される。検出時に構築された両ハフテーブルのハフアキュムレータは、例えばハフテーブルにおける様々な数の入力を考慮するために正規化される。更に、両アキュムレータにおける最大値が比較されて、医用画像が正常な心臓形状を示すか、又は、異常な心臓形状を示すかを決定する。したがって、ＧＨＴは、関心部位の逸脱の決定、即ち、関心部位の区別のためにも使用される。しかし、ＧＨＴではなく、任意の他の適切な技術も、関心部位の設定のために、及び／又は、関心部位の逸脱の決定のために使用されてもよい。

当然ながら、本発明は、診断ワークステーション、臨床治療決定支援システム、画像アーカイブ及び通信システム、撮像システム並びに同様のワークステーション、及び、作業フロー及び臨床治療アプリケーションの使い勝手を高め、ユーザの診断タスクを容易にするシステムに適用される。更に、本発明は、サーバ上で実行される又はサーバによって提供される臨床治療アプリケーションにユーザがアクセスできるようにするいわゆる小型軽量クライアント及びウェブクライアントといった端子に適用される。システムは、クライアント／サーバーシステムであってよい。即ち、クライアントとサーバとによって構成されてよい。

当然ながら、本発明は、コンピュータプログラム、特に本発明を実施するように適応された担体上又は内にあるコンピュータプログラムにも適用される。当該プログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、コード中間ソース、及び、部分的にコンパイル形式にある又は本発明による方法の実施に使用するのに適した任意の他の形式にあるオブジェクトコードであってよい。当然ながら、このようなプログラムは、多くの様々なアーキテクチャデザインを有する。例えば、本発明による方法又はシステムの機能を実施するプログラムコードは、１つ以上のサブルーティンに分割されてよい。これらのサブルーティン間で機能を分配する多くの様々な方法が、当業者には明らかであろう。サブルーティンは、１つの実行ファイルに一緒に格納されて、自己充足型プログラムが形成されてもよい。このような実行ファイルは、コンピュータ実行可能命令、例えばプロセッサ命令及び／又はインタプリタ命令（例えばJAVA(登録商標)インタプリタ命令）を含む。或いは、１つ以上又はすべてのサブルーティンが、例えばランタイムで静的に又は動的にメインプログラムにリンクされている少なくとも１つの外部ライブラリファイルに格納されてもよい。メインプログラムは、サブルーティングのうちの少なくとも１つのサブルーティンへの少なくとも１つの呼び出しを含む。サブルーティンは更に、互いに対する関数呼び出しを含む。コンピュータプログラムプロダクトに関する一実施形態は、本明細書において説明された方法の少なくとも１つの方法の各処理ステップに対応するコンピュータ実行可能な命令を含む。これらの命令は、サブルーティンに分割されるか及び／又は静的に若しくは動的にリンクされる１つ以上のファイル内に格納される。コンピュータプログラムプロダクトに関する別の実施形態は、本明細書において説明されたシステム及び／又はプロダクトのうちの少なくとも１つのシステム及び／又はプロダクトの各手段に対応するコンピュータ実行可能命令を含む。これらの命令は、サブルーティンに分割されるか及び／又は静的に若しくは動的にリンクされる１つ以上のファイル内に格納される。

コンピュータプログラムの担体は、プログラムを担持可能な任意のエンティティ又はデバイスである。例えば担体は、ＲＯＭといった記憶媒体（例えばＣＤ ＲＯＭ若しくは半導体ＲＯＭ）、又は、例えばハードディスクである磁気記録媒体を含む。更に、担体は、電気若しくは光学ケーブルを介して、又は、無線若しくは他の手段によって運ばれる電気又は光学信号といった伝送可能な担体であってもよい。プログラムがそのような信号として具現化される場合、担体は、そのようなケーブル、又は、他のデバイス若しくは手段によって構成される。或いは、担体は、その中にプログラムが埋め込まれる集積回路であってもよく、当該集積回路は、関連の方法を実行させるか又は関連の方法の実行に使用されるように適応される。

なお、上述の実施形態は、本発明を限定するのではなく例示するものであり、当業者であれば、添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施形態をデザインすることができよう。請求項では、括弧内に置かれる参照符号は、請求項を限定するものと解釈されるべきではない。「含む」との動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載される要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。「ａ」及び「ａｎ」の不定冠詞を伴う要素は、その要素が複数存在することを排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を含むハードウェアによって、及び、適切にプログラムされたコンピュータによって実施される。幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段のうちの幾つかは、同一のハードウェアアイテムによって具現化される。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるからといって、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。

Claims (14)

1. 医用画像中の関心部位のインタラクティブ検査を可能にするシステムであって、前記関心部位の前記インタラクティブ検査に関連付けられた動作のユーザインターフェース要素を表示する表示手段と、ユーザが、前記ユーザインターフェース要素のうちの関連付けられた１つを選択すると、前記動作のうちの１つを実行するプロセッサとを含み、
   前記システムは更に、
   前記医用画像中に前記関心部位を設定する設定手段と、
   前記関心部位の画像特性を、健康な基準関心部位に対応する第１基準画像特性と疾患のある基準関心部位に対応する第２基準画像特性とを含む基準画像特性と比較し、前記基準関心部位に対応する前記関心部位の逸脱を示すものとして解剖学的特性を設定することにより、前記関心部位の前記解剖学的特性を決定する決定手段と、
   を含み、
   前記表示手段は、（ｉ）前記ユーザインターフェース要素の表示を前記関心部位の前記逸脱に動的に適応させるために、前記解剖学的特性に依存して、前記ユーザインターフェース要素の表示構成を設定し、（ｉｉ）前記表示構成に従って前記ユーザインターフェース要素を表示する、システム。
2. 前記表示構成は、表示された場合に前記ユーザインターフェース要素の個々のユーザインターフェース要素のプロミネンスを設定するために前記ユーザインターフェース要素の構造を指定する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ユーザインターフェース要素の前記構造は、リストにおける前記ユーザインターフェース要素のランク、メニュツリーにおける前記ユーザインターフェース要素の階層的配列及び表示領域における前記ユーザインターフェース要素の空間的配置のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のシステム。
4. 前記システムは、前記解剖学的特性と前記動作との対応を指定する医用データにアクセスし、前記表示手段は、前記対応に更に依存して、前記表示構成を設定する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記表示手段は、医療作業フローにおける前記ユーザの位置に更に依存して前記表示構成を設定することによって、前記医療作業フローにおいて前記ユーザを案内する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記表示構成は、前記医療作業フローにおける前記ユーザの位置に依存して、前記ユーザインターフェース要素の個々のユーザインターフェース要素の可視性を指定する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記関心部位の前記インタラクティブ検査に関連付けられた前記動作は、前記プロセッサ上で実行可能なアプリケーション内に含まれ、前記アプリケーションのそれぞれは、前記表示手段に、前記関連付けられたユーザインターフェース要素の異なる表示構成を設定させ、前記システムは、前記解剖学的特性に依存して、実行のために前記アプリケーションのうちの１つを選択する、請求項１に記載のシステム。
8. 前記動作は、前記関心部位の表示を調節すること、前記関心部位に対し測定を行うこと、前記関心部位に対し画像処理を行うこと及び前記関心部位に関する情報を報告書に含めることのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記決定手段は、前記関心部位にハフ変換を適用することによって前記解剖学的特性を決定し、前記ハフ変換を適用することは、前記解剖学的特性を有する関心部位から構築される第１のハフテーブル及び前記解剖学的特性を有さない関心部位から構築される第２のハフテーブルを使用することと、両ハフテーブルのハフアキュムレータを比較することとを含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記関心部位は、臓器であり、前記解剖学的特性は、前記臓器の形状、サイズ、テクスチャ及び位置のうちの少なくとも１つにおける前記逸脱を示す、請求項１に記載のシステム。
11. 請求項１に記載のシステムを含むワークステーション又は端末。
12. 請求項１に記載のシステムを含む撮像装置。
13. 医用画像中の関心部位のインタラクティブ検査を可能にするシステムの作動方法であって、表示手段が、前記関心部位の前記インタラクティブ検査に関連付けられた動作のユーザインターフェース要素を表示するステップと、ユーザによる前記ユーザインターフェース要素のうちの関連付けられた１つの選択により、プロセッサが、前記動作のうちの１つを実行するステップとを、
    含み、
    前記方法は更に、
    設定手段が、前記医用画像中に前記関心部位を設定するステップと、
    決定手段が、前記関心部位の画像特性を、健康な基準関心部位に対応する第１基準画像特性と疾患のある基準関心部位に対応する第２基準画像特性とを含む基準画像特性と比較し、前記基準関心部位に対する前記関心部位の逸脱を示すものとして解剖学的特性を設定することにより、前記関心部位の前記解剖学的特性を決定するステップと、
    前記表示手段が、前記ユーザインターフェース要素の表示を前記関心部位の前記逸脱に動的に適応させるために、前記解剖学的特性に依存して、前記ユーザインターフェース要素の表示構成を設定するステップと、
    前記表示手段が、前記表示構成に従って、前記ユーザインターフェース要素を表示するステップと、
    を含む、方法。
14. 医用画像中の関心部位のインタラクティブ検査を可能にする方法をプロセッサシステムに行わせる命令を含むコンピュータプログラムであって、
    前記方法が、前記関心部位の前記インタラクティブ検査に関連付けられた動作のユーザインターフェース要素を表示するステップと、ユーザが、前記ユーザインターフェース要素のうちの関連付けられた１つを選択すると前記動作のうちの１つを実行するステップとを、
    含み、
    前記方法は更に、
    前記医用画像中に前記関心部位を設定するステップと、
    前記関心部位の画像特性を、健康な基準関心部位に対応する第１基準画像特性と疾患のある基準関心部位に対応する第２基準画像特性とを含む基準画像特性と比較し、前記基準関心部位に対する前記関心部位の逸脱を示すものとして解剖学的特性を設定することにより、前記関心部位の前記解剖学的特性を決定するステップと、
    前記ユーザインターフェース要素の表示を前記関心部位の前記逸脱に動的に適応させるために、前記解剖学的特性に依存して、前記ユーザインターフェース要素の表示構成を設定するステップと、
    前記表示構成に従って、前記ユーザインターフェース要素を表示するステップと、
    を含む、
    コンピュータプログラム。
    

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