JPH10229979A - 心筋の心外膜境界を決定する方法及び装置 - Google Patents

心筋の心外膜境界を決定する方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より正確な心臓診断を下すために高速に且つ
正確に心筋の心外膜境界を決定する方法及び装置を提供
する。 【解決手段】 本発明は、組織及び血液5から心筋3を
分割する閉曲線であって左心室を包囲している心外膜境
界1を決定する。被検体の心筋組織の医用画像のピクセ
ルについて、平均値及び標準偏差が決定される。これら
を用いて、画像全体にわたる「適合度関数」を定義す
る。適合度関数は、心筋組織に統計的に類似しているピ
クセルについては正であり、その他のピクセルについて
は負であるようなものである。動径座標において心外膜
をモデル化する初期曲線を、従来のイメージング手法に
よって得られる心筋の内側境界を表す曲線として開始す
る。次いで、この曲線は、包含されている領域の総合的
な「適合度関数」が最大化するように繰り返し法により
更新される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、医療的な心臓の測定に
関し、より具体的には、一連の医用画像からの心筋の測
定に関する。
【0002】
【従来の技術】被検体について収集された画像から、被
検体内の同一物質から成る連続領域を相異なる解剖学的
特徴にセグメント化することを可能にすることが必要と
されることがある。心臓疾患を正確に診断するために
は、被検体の心臓の構造が心臓画像から同定されていな
ければならない。被検体の左心室を同定するために用い
ることのできる構造をセグメント化する従来の方法が公
知であるが、この方法は又、被検体の心筋の内部境界を
画定するものでもある。心筋の厚さ及び動き等のパラメ
ータを測定するためには、心外膜として知られている心
筋の外側境界を同定する必要もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】心筋は、類似の強度を
有している組織に隣接して位置しているので、心外膜を
同定するために、画像強度閾値法はうまく作用すること
ができない。心外膜を検出する従来の技術は一般的に、
変形可能なテンプレート、即ち「スネーク」(snake)
に基づいている。1991年のIEEE Computer Vision a
nd Pattern Recognition誌、第337頁〜第343頁の
D. Metaxas及びD. Terzopoulosによる論文「制限付きの
変形可能な超2次関数及び非剛性の動きの追跡」("Con
strained Deformable Superquadrics And Non-Rigid Mo
tion Tracking")は、心外膜をモデル化するために3次
元スネークを用いた方法を記載している。このような3
次元手法の問題点は、これらの方法が一般的に、臨床的
な用途にとっては余りにも低速であるということであ
る。
【0004】過去には、2次元スネーク法も適用されて
いる。例えば、1992年11月のIEEE Trans. Patter
n Analysis and Machine Intelligence誌、第14巻、
第11号、第1061頁〜第1075頁のL. H. Staib
及びJ. S. Duncanによる「パラメトリック的に変形可能
なモデルを用いた境界の判別」("Boundary FindingWit
h Parametrically Deformable Models")に記載された
形式の「フーリエ・スネーク」は、この問題に対して適
用されている。2次元スネーク法は、形状の表現につい
て洗練されたモデルを提出するものであるが、この方法
は、画像勾配のみに基づいた境界の測定を用いている。
これらの方法は、正しい解に近付いているものとしての
モデル位置の初期推定値を要求しており、又、心臓のM
R画像にしばしば見出されるような低コントラストであ
るが、統計的に重要な境界を検出することは苦手であ
る。
【0005】現在、より正確な心臓診断を下すために心
筋の境界を決定する高速で且つ正確なシステムが求めら
れている。
【0006】
【課題を解決するための手段】被検体の心臓の心筋の厚
さを測定することのできるような心外膜境界を決定する
システムが記載される。極座標(r,θ)で表現されて
いるピクセル強度I(r,θ)を有している心臓画像
が、血液プールをイメージングすることの可能な医用イ
メージング装置によって取得される。ここで、極座標系
の中心は、心室領域の図心(centroid)であるものとし
て採択されている。動径は、0≦θi ≦2πであるよう
ないくつかのサンプル角度θi から算出されて、一連の
動径測定値r(θi )が求まる。
【0007】心筋の内側境界は、心室の血液プールの外
側境界でもあり、初期曲線r(θi)として同定される
と共に用いられる。これは、従来の手段によって実行さ
れ得る。心筋の内側境界r(θi )は、所定の数の画像
ピクセルnによって拡張されて、境界Ml を形成する。
ここで、nは、類似の画像の過去の測定から期待される
値によって決定される近似的な心筋の厚さの1/2より
も小さい。
【0008】次いで、Ml は、所定の数の画像ピクセル
mによって拡張されて、境界Mh を形成する。ここで、
mも又、画像の測定によって決定される近似的な心筋の
厚さの1/2よりも小さい。次いで、Mh とMl との間
の領域Mにおけるピクセル強度I(r,θ)の平均画像
ピクセル強度μ及び標準偏差σが決定される。
【0009】(r,θ)における強度I(r,θ)がど
の時点で心筋として統計的に決定され得るかを示す適合
度(goodness)関数G(I(r,θ))が、μ及びσか
ら決定される。角度の変化による動径の変化の2次導関
数∂2 r/∂θ2 及び4次導関数∂4r/∂θ4 がそれ
ぞれ算出され、G(I(r,θ))と結合されて、局在
化エネルギ(localized energy)関数H(θ)を決定す
る。
【0010】r(θi )が、−εH(θi )であるδr
(θi )によって拡張されて、新たな境界を決定する。
上述の各工程を、適合度関数の決定から開始して、H
(θi )が所定の量よりも小さくなるまで複数回繰り返
し、心外膜境界r(θi )を結果として得る。
【0011】
【本発明の目的】本発明の目的は、被検体の心臓の心外
膜を測定するシステムを提供することにある。本発明の
もう1つの目的は、心外膜の厚さ及び動きを測定するこ
とにある。本発明のもう1つの目的は、一連の心臓画像
から心臓の働きを決定することにある。
【0012】
【実施例】新規であると考えられる本発明の諸特徴は、
特許請求の範囲に具体性を以て述べてある。しかしなが
ら、本発明自体は、その構成及び動作方法の両者に関し
て、更なる目的及び利点と併せて、実施例の記載を図面
と共に参照することにより最もよく理解することができ
る。
【0013】動径モデルの領域形式スネーク 図1には、被検体の心臓の断面が示されている。同図に
おいて、心室の外側表面1、即ち心外膜境界が、後の心
臓診断に用いるために求めようとするものである。心外
膜境界1をロバスト(頑健)に求めるために、心筋3の
ような測定したい領域の期待される全体的な形状を利用
することが必要である。図1の単一スライス画像として
描かれた心筋3は、被検体の心室の長軸を二分してお
り、左心室を包囲している近似的に環形状を成している
領域である。血液プール5は、従来の血液のイメージン
グ及びセグメント化手段によって決定される。
【0014】本発明は、心筋として環状モデルを仮定し
た領域形式のスネークを採用している。被検体の心室の
中心7に原点を有している極座標系を用いて、スネーク
をパラメトライズ(パラメータ表現)する。領域形式ス
ネーク・モデルは、IEEE International Conference on
Image Processing誌、第0−8186−6950−0
/94号(1994年)、第227頁〜第231頁のJ.
Irvins 及びJ. Porrillによる「医用画像をセグメント
化する活動領域モデル」("Active Region Models for
Segmenting Medical Images")に記載されたものと同様
のモデルである。このモデルは、関心領域が概略的に円
形であり、領域の近似的な図心が予め決定されているよ
うな諸問題に無理なく適合する。
【0015】本発明は、一度に単一の画像スライスにつ
いて作用させることにより進行する。画像の(r,θ)
におけるピクセルの強度をI(r,θ)とし、G(I
(r,θ))は、画像内のすべてのピクセルについて定
義されており、組織の種類を示している適合度関数であ
るものとする。これらについては後述する。心外膜は、
原点からの距離r(θ)によってモデル化される。スネ
ーク法は、曲線の制限を表している2つの項と、組織の
種類を表している第3の項とを含んでいる「エネルギ関
数」を最小化するようなパラメトライズされた曲線を算
出する。モデル化された曲線が環状領域をより密接に近
似するほど、最初の2つの項によって寄与されるエネル
ギは低くなり、領域が心筋の強度に近付くほど、第3の
項によって寄与されるエネルギは低くなる。本発明のエ
ネルギ関数は、以下の通りである。
【0016】
【数1】
【0017】式(1)のモデルは、動径座標において定
義されていることを銘記されたい。従って、曲線が円形
であり、外部の画像力の存在しないときに、最低エネル
ギEが達成される。曲線が微小な変化量δr(θ)によ
って変更されると、エネルギは変化する。変分法を用い
て、曲線のエネルギの対応する変化についての式を導出
することができる。その結果は、
【0018】
【数2】
【0019】であり、ここで、δr(θ)は、動径寸法
の変化であり、H(θ)は、 H(θ)=α(∂2 r/∂θ2 )−β(∂4 r/∂θ4 ) +γrG(I(r,θ)) (4) として定義されている。離散形態 実際には、画像内の曲線は、離散的なθの値について曲
線上の点をサンプリングすることにより表される。次い
で、定差を用いて導関数が算出される。曲線がΔθだけ
離隔した離散的な角度θ0 ,θ1 ,…においてサンプリ
ングされるならば、空間内の対称的な差は、 ∂2 r/∂θ2 =((1/2(Δθ)2 ) ×{r(θi+1 )−2r(θi )+r(θi-1 )} ∂4 r/∂θ4 =((1/2(Δθ)4 ) ×{r(θi+3 )−2r(θi+2 )−r(θi+1 ) +4r(θi )−r(θi-1 )−2r(θi-2 ) +r(θi-3 )} (5) となる。式(3)の積分は、これにより、
【0020】
【数3】
【0021】となる。適合度関数 適合度関数G(I(r,θ))は、スネークが画像の心
外膜境界に収束することを保証するために用いられる。
心外膜のセグメント化の場合には、適合度関数は、 G(I(r,θ))=1−(|I(r,θ)−μ|/kσ) (7) と定義される。ここで、I(r,θ)は、(r,θ)に
おけるピクセルの画像強度であり、μ及びσは、画像内
の心筋組織の強度の平均値及び標準偏差であり、kは予
め決定されることができる定数である。(r,θ)にお
けるピクセルの強度が、その平均値についての標準偏差
のk倍以内であれば、適合度関数は正であって心筋組織
を統計的に示し、それ以外の場合には、負であって心筋
以外の組織を統計的に示す。
【0022】パラメータμ及びσは、ア・プリオリ(先
験的)に既知である心室領域を用いて決定される。この
領域は、固定された数のピクセルnによって拡張され
て、領域Ml を形成する。但し、nは、画像内で期待さ
れる心筋の最小幅の1/2よりも小さくなるように選択
されており、解剖学的知見及び類似画像の較正から決定
され得る。Ml は次いで、ピクセル数mによって拡張さ
れる。mは、nと等しくてもよいし、等しくなくてもよ
いが、この拡張後の領域Mh が依然として心筋領域内に
あることを保証するために、心筋の最小厚さのやはり1
/2よりも小さくなければならない。次いで、新たな領
域M=Mh −Ml が形成され、この領域は、全体として
心筋の内部に位置している。次いで、パラメータμ及び
σがM内のピクセルの強度の平均値及び標準偏差として
算出される。
【0023】一般的には、座標(r,θ)は、画像ピク
セルの厳密に上には位置していない。I(r,θ)の値
は、最も近いピクセルの強度として解釈されることもで
きるし、又は一次補間若しくはより高次の補間を用いて
算出されることもできる。最適化 曲線のエネルギを減少させたければ、このことが、段階
の大きさ δr(θ)=−εH(θ) (8) を調節することにより達成され得ることが式(3)から
わかる。ここで、εは、δrが十分に微小な変化量とな
るように選択された小さな正定数である。δr(θ)を
このように選択することにより、式(3)の積分は、負
関数の積分となり、従って、δE<0となる。又、H
(θ)=0であるときに、関数のすべての微小な変化量
についてδEの値も又、ゼロになることを銘記された
い。換言すれば、曲線は、局所的なエネルギ最小値に達
している。
【0024】各回の繰り返しにおいて、H(θ)の値
は、式(4)及び定差の式である式(5)を用いて各々
の角度θi において算出される。次いで、適用されるべ
き変化量δr(θ)が式(8)によって求められる。こ
こで、定数εは、δr(θ)の最大値が1ピクセルとな
るように選択されている。この正規化は、余りにも急速
に拡張することによりスネークが画像内の細部をスキッ
プしないようにすることを保証する。
【0025】δr(θ)を変化させてr(θ)を算出す
るこの工程は、スネークが、固定された位置の周りで緩
やかに振動するような定常状態に達するまで繰り返され
るか、又は繰り返しの最大回数が超過されるまで反復さ
れる。後者の場合には、セグメント化は失敗に帰してい
る。H(θ)がゼロの周りで振動しているならば、微小
な段階δrも又、ゼロの周りで振動するようになり、従
って、スネークは正しい解の周りで緩やかに振動するよ
うになる。
【0026】実現法 図2には、本発明の単純化されたブロック図が示されて
いる。これらのブロックの各々は作用単位を表してお
り、これらの作用単位は、ハードウェアであってもよい
し、又は協働するハードウェア及びソフトウェアであっ
てもよい。各々のブロックは特定の作用を表しており、
これらの作用は、単一のサブルーチンを表していてもよ
いし、表していなくてもよい。
【0027】ブロック21において、医用イメージング
装置が被検体10の強度I(r,θ)の配列である医用
画像を収集する。この医用イメージング装置は、血液プ
ールと、被検体の心臓の各部分とをイメージングするこ
とが可能なものでなければならない。これらの画像は、
イメージング(画像)メモリ23に渡されて、ここに記
憶される。
【0028】心筋抽出装置25が、画像強度I(r,
θ)を読み取る。画像メモリ23内の少なくとも1つの
画像が心室セグメント化ユニット29によって処理さ
れ、心室セグメント化ユニット29は、心室の血液プー
ルの輪郭を判別し、これを外周r(θi )の初期推定値
とする。初期心室外周r(θi )は、外周メモリ31に
記憶される。初期外周は、利用可能な任意の従来法によ
って算出することができる。
【0029】心室の輪郭は、心筋抽出装置25に渡さ
れ、心筋抽出装置25は、心筋壁の近似的な厚さの1/
2よりも小さい量だけ心室の血液プールの輪郭を拡張す
る。この近似的な厚さは、画像の心筋の厚さをその最も
薄い点において測定することにより決定することもでき
るし、又は過去の画像の特性の知見によって決定するこ
ともできる。この拡張された領域をMl と呼ぶ。次い
で、領域Ml は、近似的な心筋壁の厚さのやはり1/2
よりも小さい量だけ再び拡張されて、領域Ml を包含し
ている第2の領域Mh を画定する。Mh とMl との間の
領域をMと呼び、このMが統計装置27に渡され、統計
装置27は、この領域の平均ピクセル強度μ及びこの領
域の標準偏差σを決定する。
【0030】外周r(θi )は、直接的に又は外周メモ
リ31を介してのいずれかで、判別ユニット33に渡さ
れる。判別ユニット33は又、統計装置27から平均ピ
クセル強度μ及び標準偏差σを受け取る。次いで、判別
ユニット33は、外周の周りのピクセルの各々について
「適合度関数」G(I(r,θ))を決定する。関数G
(I(r,θ))は、強度I(r,θ)が心筋の平均強
度μにどの程度近付いて合致しているかを示す尺度であ
る。平均値から標準偏差のk倍よりも大きく離隔してい
る強度は、心筋以外の何らかの組織であるものと決定さ
れ、G(I(r,θ))関数は、これらについては負の
値を有している。
【0031】カレント(最新)の外周r(θi )は又、
離散導関数装置37にも渡され、離散導関数装置37
は、θに関する動径の2次導関数及びθに関する動径の
4次導関数を決定し、これらは両方とも、局在化エネル
ギ算出装置39に渡される。適合度関数G(I(r,
θ))も又、装置39に渡され、装置39は、局在化エ
ネルギH(θ)を算出する。
【0032】コントロール・ユニット41が、局在化エ
ネルギ関数H(θ)を受け取り、この局在化エネルギ関
数が所定の閾値を上回っているか否かを決定する。H
(θ)が閾値を上回っており、且つ繰り返しの所定の回
数が超過されていなければ、エネルギ関数H(θ)に乗
数−εを乗じる。−εは、積−εH(θ)が単一ピクセ
ルの幅よりも小さくなるように決定されている。−εH
(θ)は、外周の動径の増分変化であるδrとして用い
られる。
【0033】増分変化δrは、動径調節装置35に渡さ
れ、動径調節装置35は、カレントの外周r(θi )を
取り込んで、これにδrを加算して、外周を調節する。
調節された外周r(θi )は、再び外周メモリ31に記
憶され、コントロール・ユニット41が、局在化エネル
ギ関数が所定の閾値を下回った、又は繰り返しの最大回
数が超過されたと決定するまで、この全工程が繰り返さ
れる。
【0034】繰り返しの最大回数が超過され、且つエネ
ルギ関数が所定の閾値を下回っていないような場合に
は、外周は解に収束することに失敗しており、オペレー
タに通知される。他方、局在化エネルギ関数が所定の閾
値を下回っていれば、結果として得られる外周r(θ
i )は、心外膜境界に収束している。
【0035】心筋の内側境界は、従来の手段から知るこ
とができ、心筋の外側境界、即ち心外膜を本発明からこ
の時点で知ることができるので、心筋の厚さを測定して
様々な心臓診断試験に利用することができる。選択によ
り、グラフィクス・エンジン13を用いて、カレントの
外周r(θi)等の関連するデータをオペレータ1に対
して表示装置11に表示することができる。オペレータ
1は又、コントロール・パネル17又はポインティング
装置15と対話して、H(θ)の最小値等のシステムの
所定のパラメータを調節することができる。
【0036】本発明は、単一の画像について作用させる
ことが可能であるが、心臓周期に関する多数の画像に対
して本発明を用いることもでき、従って、心臓周期全体
にわたって心臓壁の厚さを決定することができる。これ
により、被検体の心臓の働きに関する有益な情報を得る
ことができ、この情報を被検体の心臓の健全性を予測す
る際に、及び可能性のある心臓疾患を診断するために用
いることができる。
【0037】以下は、本発明の作用の概略である。 1. 心筋の内側境界が任意の従来法を用いて見出され
ると共に、左心室の図心が極座標系の原点として選択さ
れる。 2. 心筋領域内のピクセルの平均値及び標準偏差(μ
及びσ)が、左心室を包囲している領域M=Mh −Ml
における強度の平均値及び標準偏差として算出される。
【0038】3. 適合度関数(G(I(r,θ))
が、μ、θ及びI(r,θ)を用いて決定される。 4. 左心室を包囲している曲線、即ち、心筋の内側境
界が、従来のイメージング方法を用いて見出される。こ
の曲線は、繰り返し式スネーク・アルゴリズムの初期曲
線として利用される。この曲線は、Δθだけ離隔した規
則的な角度θiにおいてサンプリングされて、曲線の離
散表現を与える。
【0039】5. 式(4)及び式(5)、並びにG
(I(r,θ))を用いて、式(7)からH(θ)の値
が算出される。 6. 適用されるべき増分δr(θ)が式(8)を用い
て算出される。ここで、εは、δr(θi )の最大値が
1ピクセルとなるように選択される正の定数である。
【0040】7. 曲線r(θi )が、各々のiについ
てδr(θi )をr(θi )に加算することにより拡張
される。 8. 結果として得られる曲線r(θi )が固定された
曲線の周りで振動する(H(θ)が所定の閾値を下回
る)まで、又は繰り返しの固定された最大回数の間にわ
たって、工程5〜工程7が繰り返される。後者の最大回
数を超過した場合には、本方法が失敗に帰したものと見
做される。
【0041】9. 結果として得られる値r(θi )を
心外膜境界として利用する。新規な発明を現状で好適な
いくつかの実施例について本明細書で詳述してきたが、
当業者には今や、多くの改変及び変形が明らかとなって
いることであろう。従って、特許請求の範囲は、本発明
の要旨に包含されるこのようなすべての改変及び変形を
網羅することを意図しているものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】用いられている座標系及び測定されるべき心臓
の部分を示す被検体の心臓の説明図である。
【図2】本発明の実施例の単純化されたブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 心外膜境界(図1) 1 オペレータ(図2) 3 心筋 5 血液プール 7 座標中心 10 被検体 11 表示装置 13 グラフィクス・エンジン 15 ポインティング装置 17 コントロール・パネル 21 医用イメージング装置 23 画像メモリ 25 心筋抽出装置 27 統計装置 29 心室セグメント化ユニット 31 外周メモリ 33 判別ユニット 35 動径調節装置 37 離散導関数装置 39 局在化エネルギ算出装置 41 コントロール・ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・イアン・ハートレイ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、ミリントン・ロード、1018番

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (r,θ)においてピクセル強度I
    (r,θ)を有している心臓画像から被検体の心筋の心
    外膜境界を決定する方法であって、 (a) 従来の手段により前記画像からいくつかの離散
    角度θi における前記画像r(θ)の心筋内側境界を同
    定する工程と、 (b) 複数の(r,θ)座標について、(r,θ)に
    おけるピクセル強度I(r,θ)が心筋であると見做さ
    れる場合には正であり、負の場合には他の組織である適
    合度関数G(I(r,θ))を決定する工程と、 (c) 角度の変化による動径の変化の2次導関数∂2
    r/∂θ2 と4次導関数∂4 r/∂θ4 とをそれぞれ算
    出する工程と、 (d) G(I(r,θ))、∂2 r/∂θ2 、∂4
    /∂θ4 、α、β及びγから、変分法を用いて局在化エ
    ネルギ関数H(θ)を算出する工程と、 (e) −εH(θ)からδr(θi )を決定する工程
    であって、εは、積|−εH(θ)|が単一ピクセルの
    幅よりも小さくなるように選択されている、δr(θ
    i )を決定する工程と、 (f) r(θi )の各々の値にδr(θi )を加算し
    て、新たな境界を決定する工程と、 (g) 工程(c)〜工程(f)を複数回繰り返して、
    心外膜境界r(θi )を結果として得る工程とを備えた
    心筋の心外膜境界を決定する方法。
  2. 【請求項2】 前記適合度関数G(I(r,θ))を決
    定する工程は、 (a) 所定の数の画像ピクセルnにより前記心筋内側
    境界r(θi )を拡張して境界Ml を形成する工程であ
    って、nは、前記画像を測定することにより決定される
    心筋の近似的な厚さの1/2よりも小さい、境界Ml
    形成する工程と、 (b) 所定の数の画像ピクセルmによりMl を拡張し
    て境界Mh を形成する工程であって、mは、前記画像を
    測定することにより決定される心筋の近似的な厚さの1
    /2よりも小さい、境界Mh を形成する工程と、 (c) Mh とMl との間の領域Mにおけるピクセル強
    度I(r,θ)の平均画像ピクセル強度μ及び標準偏差
    σを決定する工程と、 (d) G(I(r,θ))=1−(|I(r,θ)−
    μ|/kσ)に従ってG(I(r,θ))を算出する工
    程とを含んでいる請求項1に記載の心外膜境界を決定す
    る方法。
  3. 【請求項3】 前記局在化エネルギ関数H(θ)を算出
    する工程は、 H(θ)=α(∂2 r/∂θ2 )−β(∂4 r/∂θ
    4 )+γrG(I(r,θ)) を評価する工程を含んでいる請求項1に記載の心外膜境
    界を決定する方法。
  4. 【請求項4】 (r,θ)においてピクセル強度I
    (r,θ)を有している心臓画像から被検体の心筋の心
    外膜境界を決定する装置であって、 (a) 従来の手段により前記画像からいくつかの離散
    角度θi における前記画像r(θ)の心筋内側境界を同
    定する手段と、 (b) 複数の(r,θ)座標について、(r,θ)に
    おけるピクセル強度I(r,θ)が心筋であると見做さ
    れる場合には正であり、負の場合には他の組織である適
    合度関数G(I(r,θ))を決定する手段と、 (c) 角度の変化による動径の変化の2次導関数∂2
    r/∂θ2 と4次導関数∂4 r/∂θ4 とをそれぞれ算
    出する手段と、 (d) G(I(r,θ))、∂2 r/∂θ2 、∂4
    /∂θ4 、α、β及びγから、変分法を用いて局在化エ
    ネルギ関数H(θ)を算出する手段と、 (e) −εH(θ)からδr(θi )を決定する手段
    であって、εは、積|−εH(θ)|が単一ピクセルの
    幅よりも小さくなるように選択されている、δr(θ
    i )を決定する手段と、 (f) r(θi )の各々の値にδr(θi )を加算し
    て、新たな境界を決定する手段と、 (g) 前記2次導関数∂2 r/∂θ2 と4次導関数∂
    4 r/∂θ4 とをそれぞれ算出する手段と、前記局在化
    エネルギ関数H(θ)を算出する手段と、前記δr(θ
    i )を決定する手段と、前記新たな境界を決定する手段
    とに基づいて、心外膜境界r(θi )を結果として得る
    手段とを備えた心筋の心外膜境界を決定する装置。
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7930012B2 (en) * 1992-09-23 2011-04-19 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Chamber location method
US7189208B1 (en) * 1992-09-23 2007-03-13 Endocardial Solutions, Inc. Method for measuring heart electrophysiology
USRE41334E1 (en) 1992-09-23 2010-05-11 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Endocardial mapping system
WO1994006349A1 (en) * 1992-09-23 1994-03-31 Endocardial Therapeutics, Inc. Endocardial mapping system
US6256529B1 (en) * 1995-07-26 2001-07-03 Burdette Medical Systems, Inc. Virtual reality 3D visualization for surgical procedures
US5859891A (en) * 1997-03-07 1999-01-12 Hibbard; Lyn Autosegmentation/autocontouring system and method for use with three-dimensional radiation therapy treatment planning
WO1999018450A1 (en) * 1997-10-02 1999-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of and device for imaging an object by means of magnetic resonance
CA2333583C (en) 1997-11-24 2005-11-08 Everette C. Burdette Real time brachytherapy spatial registration and visualization system
US7263397B2 (en) 1998-06-30 2007-08-28 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Method and apparatus for catheter navigation and location and mapping in the heart
US7806829B2 (en) 1998-06-30 2010-10-05 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. System and method for navigating an ultrasound catheter to image a beating heart
US7670297B1 (en) * 1998-06-30 2010-03-02 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Chamber mapping system
US6535623B1 (en) 1999-04-15 2003-03-18 Allen Robert Tannenbaum Curvature based system for the segmentation and analysis of cardiac magnetic resonance images
GB9920401D0 (en) * 1999-08-27 1999-11-03 Isis Innovation Non-rigid motion image analysis
WO2001035339A2 (en) * 1999-10-29 2001-05-17 Cnr Consiglio Nazionale Delle Ricerche Automatic analysis of anatomical images time sequence
US6249693B1 (en) 1999-11-01 2001-06-19 General Electric Company Method and apparatus for cardiac analysis using four-dimensional connectivity and image dilation
US6438403B1 (en) 1999-11-01 2002-08-20 General Electric Company Method and apparatus for cardiac analysis using four-dimensional connectivity
US20030135102A1 (en) * 2000-05-18 2003-07-17 Burdette Everette C. Method and system for registration and guidance of intravascular treatment
GB0028491D0 (en) * 2000-11-22 2001-01-10 Isis Innovation Detection of features in images
US6980682B1 (en) * 2000-11-22 2005-12-27 Ge Medical Systems Group, Llc Method and apparatus for extracting a left ventricular endocardium from MR cardiac images
EP1382014A2 (en) * 2000-12-05 2004-01-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of localizing the myocardium of the heart and method of determining perfusion parameters thereof
US6470070B2 (en) 2000-12-20 2002-10-22 Cedara Software Corp. Image reconstruction using multiple X-ray projections
US6473488B2 (en) 2000-12-20 2002-10-29 Cedara Software Corp. Three dimensional image reconstruction from single plane X-ray fluorograms
WO2002065395A2 (en) * 2001-02-13 2002-08-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Analysis of successive data sets
US7400757B2 (en) * 2001-10-04 2008-07-15 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for segmenting the left ventricle in a cardiac image
EP1460938A4 (en) 2001-11-05 2006-07-26 Computerized Med Syst Inc DEVICE AND METHOD FOR DISPLAYING, LEADING AND OBJECTING AN EXTERNAL RADIOTHERAPY
US6817982B2 (en) 2002-04-19 2004-11-16 Sonosite, Inc. Method, apparatus, and product for accurately determining the intima-media thickness of a blood vessel
US20030225966A1 (en) * 2002-05-31 2003-12-04 Jorgen Frandsen Serverless network data storage operation managed by peripheral device
US7187800B2 (en) 2002-08-02 2007-03-06 Computerized Medical Systems, Inc. Method and apparatus for image segmentation using Jensen-Shannon divergence and Jensen-Renyi divergence
US6835177B2 (en) * 2002-11-06 2004-12-28 Sonosite, Inc. Ultrasonic blood vessel measurement apparatus and method
US7466848B2 (en) * 2002-12-13 2008-12-16 Rutgers, The State University Of New Jersey Method and apparatus for automatically detecting breast lesions and tumors in images
JP3982817B2 (ja) * 2003-03-07 2007-09-26 株式会社東芝 画像処理装置および画像処理方法
US7727153B2 (en) * 2003-04-07 2010-06-01 Sonosite, Inc. Ultrasonic blood vessel measurement apparatus and method
US7457444B2 (en) * 2003-05-14 2008-11-25 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Method and apparatus for fast automatic centerline extraction for virtual endoscopy
US7347821B2 (en) * 2003-06-26 2008-03-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Adaptive processing of contrast enhanced ultrasonic diagnostic images
ZA200602350B (en) * 2003-09-23 2007-09-26 Thomson Licensing Method for simulating film grain by mosaicing pre-computed samples
US7587232B2 (en) * 2006-02-28 2009-09-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging apparatus, magnetic resonance data processing apparatus, magnetic resonance data processing program and magnetic resonance imaging apparatus control method
JP2008194239A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Toshiba Corp 画像処理装置及びその方法
US8319770B2 (en) * 2008-07-11 2012-11-27 General Electric Company Method and apparatus for automatically adjusting user input left ventricle points
KR101030169B1 (ko) * 2009-04-17 2011-04-18 금오공과대학교 산학협력단 방사형 임계치 결정법을 통한 심실 자동 분할방법
KR101128662B1 (ko) * 2009-12-30 2012-04-12 서울여자대학교 산학협력단 좌심실 내외벽 경계 검출장치 및 그 방법
CN102665566B (zh) * 2010-10-25 2015-10-21 株式会社东芝 医用图像处理装置、医用图像拍摄装置和医用图像处理方法
DE102015212596B4 (de) * 2015-07-06 2017-06-08 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Segmentierung eines ballonartigen Volumens
CN112017152B (zh) * 2020-07-02 2022-09-23 杭州市第一人民医院 心房压迹二维影像的处理方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4240440A (en) * 1977-11-17 1980-12-23 Siemens Gammasonics, Inc. Method and apparatus for nuclear kymography providing a motion versus time display of the outer transverse dimensions of an organ
US4295473A (en) * 1979-05-24 1981-10-20 George Diamond Apparatus and method for analysis of motion of a dynamic structure
US5040225A (en) * 1987-12-07 1991-08-13 Gdp, Inc. Image analysis method
JPH0236837A (ja) * 1988-07-27 1990-02-06 Toshiba Corp 心機能解析システム
JPH04218139A (ja) * 1990-02-08 1992-08-07 Toshiba Corp 磁気共鳴イメージング法を用いた心臓左室の容積算出方法
US5148809A (en) * 1990-02-28 1992-09-22 Asgard Medical Systems, Inc. Method and apparatus for detecting blood vessels and displaying an enhanced video image from an ultrasound scan
US5360006A (en) * 1990-06-12 1994-11-01 University Of Florida Research Foundation, Inc. Automated method for digital image quantitation
US5239591A (en) * 1991-07-03 1993-08-24 U.S. Philips Corp. Contour extraction in multi-phase, multi-slice cardiac mri studies by propagation of seed contours between images
US5601084A (en) * 1993-06-23 1997-02-11 University Of Washington Determining cardiac wall thickness and motion by imaging and three-dimensional modeling
US5435310A (en) * 1993-06-23 1995-07-25 University Of Washington Determining cardiac wall thickness and motion by imaging and three-dimensional modeling
JPH08206117A (ja) * 1994-05-27 1996-08-13 Fujitsu Ltd 超音波診断装置
US5570430A (en) * 1994-05-31 1996-10-29 University Of Washington Method for determining the contour of an in vivo organ using multiple image frames of the organ
NO943696D0 (no) * 1994-10-04 1994-10-04 Vingmed Sound As Fremgangsmåte ved ultralydavbildning

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