(57)【要約】【課題】コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像内で肺塞栓を検出するコンピュータ支援方法を改良する。【解決手段】好ましい実施形態では、レントゲン技師は、１組のＣＴ画像内で可視の肺動脈及び肺静脈を追跡し、動脈及び静脈を識別する。肺動脈及び肺静脈のレントゲン技師の識別は、次に、画像解析器によって受け取られ、解析器の肺動脈の識別と組み合わされて複合識別を形成し、解析器は、次に、この肺動脈の複合識別を精査していかなる肺塞栓も検出する。あらゆる肺塞栓のレントゲン技師の識別は、あらゆる肺塞栓の解析器の識別と比較され、レントゲン技師によって識別されなかったが解析器によって識別されたいずれかの塞栓があるかが判断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
肺動脈を肺静脈から分離するために肺領域の一連のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）断面を処理する方法であって、
ＣＴ断面内に可視の肺動脈及び肺静脈の要素のレントゲン技師の識別を受け取る段階と、
前記レントゲン技師の識別を前記ＣＴ断面内の前記肺動脈及び肺静脈の要素のコンピュータ支援識別と組み合わせて、該肺動脈及び肺静脈の該要素の複合識別を生成する段階と、
前記肺動脈及び肺静脈の前記要素の前記複合識別を使用して該肺動脈を該肺静脈から分離する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
塞栓に関して前記肺動脈を走査する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
レントゲン技師によって識別された肺塞栓の位置を前記走査する段階によって識別された肺塞栓の位置と比較する段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
肺動脈を肺静脈から分離するために肺領域の一連のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）断面を処理する方法であって、
ＣＴ断面内に可視の肺動脈及び肺静脈の要素のレントゲン技師の識別を受け取る段階と、
前記レントゲン技師の識別を前記ＣＴ断面内の血管構造の要素のコンピュータ支援識別と組み合わせて、前記肺動脈及び肺静脈の前記要素の複合識別を生成する段階と、
前記肺動脈及び肺静脈の前記要素の前記複合識別を使用して該肺動脈を該肺静脈から分離する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
塞栓に関して前記肺動脈を走査する段階を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
レントゲン技師によって識別された肺塞栓の位置を前記走査する段階によって識別された肺塞栓の位置と比較する段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
肺動脈を肺静脈から分離するために肺領域の一連のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）断面をコンピュータ処理する方法であって、
ＣＴ断面内に可視の肺動脈及び肺静脈の要素のレントゲン技師の識別を受け取る段階と、
前記レントゲン技師の識別を使用して、前記肺動脈及び肺静脈を該肺動脈及び静脈のコンピュータ生成描写内で識別する段階と、
前記肺動脈及び肺静脈の前記識別を使用して該肺動脈を該肺静脈から分離する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
塞栓に関して前記肺動脈を走査する段階を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
レントゲン技師によって識別された肺塞栓の位置を前記走査する段階によって識別された肺塞栓の位置と比較する段階を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
肺容積内での対話型コンピュータ支援検出の方法であって、
ａ．肺容積から肺動脈組織及び肺静脈組織を自動的に分離する段階、
ｂ．前記分離された肺動脈及び肺静脈組織を含む前記肺容積の３次元描写を表示する段階、
ｃ．前記３次元描写内の関連の肺動脈ツリーの対話型出力を容易にし、同時に該出力肺動脈ツリーを追跡する段階、及び
ｄ．前記出力肺動脈ツリー上で自動異常検出を実行し、それによって該異常検出が、肺静脈組織に関連する場合がある偽陽性検出のない結果をもたらす段階、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像内で肺塞栓を検出するコンピュータ支援方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
肺塞栓は、心臓と肺の間の肺動脈の１つに留まった血塊である。一般的に、下肢静脈の１つのような大静脈の１つに形成された血塊は、その形成点から破れて脱し、静脈を通って心臓に進み、心臓によって肺動脈中に送り出されたものである。肺動脈は、心臓から左右の肺に延びる樹木状の構造体である。肺動脈は、心臓から肺にかけてサイズが連続的に減少しており、最終的に、血塊は、動脈の内腔がもはや血塊より広くない部位に留まる。図１は、内腔がもはや塞栓を通過させるのに十分に広くない動脈１１０内の部位に留まった塞栓１００を示している。
【０００３】
肺では、肺動脈から血液によって運ばれた二酸化炭素は、酸素と交換される。酸素富化血液は、体の残りの部分に分配されるように肺静脈を通じて心臓に戻される。肺静脈は、肺動脈に似た樹木状構造体であり、典型的なＣＴ画像断面で見られるような肺静脈の殆どの画像は、肺動脈の画像と区別不能である。
【０００４】
ＣＴを使用して肺塞栓の位置を探し出すために、造影剤が血流に注入され、肺の領域のＣＴスキャンが行われる。ＣＴスキャンにより、肺領域の断面の一連の画像、恐らく２００個ものこのような画像が生成される。塞栓は、部位の一方の側に他方の側よりも明るい領域を有する血管構造内の部位として一連のＣＴ画像内に現れることになる。４つのこのようなＣＴ画像を図２Ａから図２Ｄに示している。各々の場合に、肺塞栓は丸で囲まれている。コントラストの変化は、塞栓のために造影剤が塞栓の留まっている動脈内の部位を超えて流れるのが妨げられるために生じる。
【０００５】
コンピュータ支援検出技術を用いて一連のＣＴ断面を読み取ることができることは有利である。現在の慣行では、このような読取は、「セカンドルック」又はレントゲン技師によって行われた独立した読取の確認を提供する。このような読取は、画像のグレースケールの突然の変化がある部位を捜しながら心臓から肺にかけて肺動脈に沿って進む領域成長技術を用いてコンピュータによって行われる。残念ながら、目下利用可能なアルゴリズムでは、読み取るべき肺動脈と読み取る必要がない肺静脈とをコンピュータが区別することが時には困難である。その結果、肺静脈は、ＣＡＤによって動脈であると間違って認められる恐れがあり（偽陽性）、いずれにせよ読み取られて、読取を完了するのに必要な総時間をかなり増加させる。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、一連のＣＴ肺断面のコンピュータ読取の処理をこれらの断面を読み取る際のレントゲン技師の尽力の一部を利用することによって速めることを目標とするものである。特に、ＣＴ断面の読取の最中に、レントゲン技師は、典型的には肺動脈と肺静脈を区別することになる。レントゲン技師は、通常、１組のＣＴ断面に目を通しながら動脈及び動脈をマーク付けすることによってこれを行う。このマーク付けは、恐らくは心の中で行うことができるであろうが、実際問題としては、ＣＴ断面は、現在ではコンピュータ端末上で精査されており、カーソル及びマウスクリックによって個々の動脈及び静脈にマーク付けすることが慣例である。すなわち、レントゲン技師は、１つのＣＴ断面内で静脈又は動脈の画像を選択し、それを他のＣＴ断面を通じて続行し、カーソルを移動して連続ＣＴ断面上の選択した静脈又は動脈の連続画像にマーク付けすることによって１組のＣＴ断面を精査する。ＣＴ断面の組を通して１つの静脈又は動脈を追跡した後、レントゲン技師は、次に、ＣＴ断面に存在する他の全ての静脈及び動脈に対してこの処理を繰り返す。追跡中の血管が動脈又は静脈であるか否かは、通常、その心臓との関係を示すＣＴ断面内でその関係から判断することができる。血管が肺静脈と識別された状態で、それは、静脈に到達することができる塞栓がないことからレントゲン技師によって無視される。この方式で進めることにより、レントゲン技師は、全ての肺動脈を精査したことを確信することができる。この処理において、レントゲン技師は、全ての肺動脈を識別し、それらを肺静脈と区別したことになる。
【０００７】
本発明によれば、レントゲン技師による肺動脈及び肺静脈の識別結果は、コンピュータによって受け取られ、コンピュータがＣＴ肺断面に行ったあらゆる処理と組み合わされて肺動脈の複合識別結果を形成し、コンピュータは、次に、肺動脈のこの複合識別結果を精査していかなる肺塞栓も検出する。
【０００８】
最後に、レントゲン技師によるあらゆる肺塞栓の識別結果は、コンピュータによるあらゆる肺塞栓の識別結果と比較され、レントゲン技師によって特定されなかったがコンピュータによって特定されたいずれかの塞栓があるかが判断される。
【０００９】
本発明の上記及び他の目的、特徴、及び利点は、以下の「発明を実施するための最良の形態」からより容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図３は、本発明の実施において使用される例示的な装置を示している。装置は、マルチスライスコンピュータ断層撮影（ＭＳＣＴ）スキャナ３００と、ＣＡＤシステム３１０と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）システム３２０とを含む。ＭＳＣＴスキャナは、ゼネラルエレクトリック及びシーメンズのような企業によって製造される市販デバイスである。ＣＡＤシステム３１０は、本発明に従ってＭＳＣＴスキャナによって生成されたＣＴ画像を解析するソフトウエアを実行するパーソナルコンピュータ又はワークステーションである。Ｉ／Ｏシステム３２０は、ディスプレイと、カーソル及びマウス又は他の追跡デバイスのような適切な入力デバイスとを含む。
【００１１】
肺動脈及び肺静脈を追跡するために、レントゲン技師には、肺の領域の１組のＣＴ断面が供給される。２００個程度までのこのような断面があると考えられる。過去においては、断面は、フィルム上に記録され、レントゲン技師は、１つのフィルム画像から別のフィルム画像まで動脈及び静脈を追跡した。各静脈が追跡されたことを保証するために、追跡された時に各画像の血管をマーク付けすることが慣例であった。最新のデジタルＣＴスキャナでは、ＣＴ画像断面は、デジタル画像であり、コンピュータディスプレイ上にＣＴ画像断面を表示することが効率的である。このような構成においては、マーク付けは、追跡中の血管に沿ってカーソルを移動させ、カーソルが追跡中の血管の画像を途中で捕捉した時にマウスをクリックすることによって行うことができる。
【００１２】
動脈及び静脈を追跡する際に、レントゲン技師は、通常、肺から心臓に向けて移動しながらこれらの血管に沿って作業する。追跡作業が心臓近くの領域に到達した時、レントゲン技師は、通常、血管と心臓の関係から血管が動脈であるか又は静脈であるかを判断することができ、相応に血管を識別する。代替的に、追跡中の血管は、以前に動脈又は静脈と識別された別の血管と合併し、その識別が追跡中の血管に適用される。肺から心臓に向けてその血管に沿って作業することにより、レントゲン技師は、その血管から枝分かれしている様々な血管を追跡する必要がなく、単一の血管を辿ることができる。
【００１３】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、非常に概略的な形で肺の領域の一連のＣＴ断面内の動脈及び静脈のレントゲン技師の追跡を示している。図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃの各々は、（１）から（５）とラベル付けした１組の５つの概略画像である。５つの画像は、心臓と肺の間の道に沿った５つの部位での同じ４つの血管４１０、４２０、４３０、４４０を概略的に示している。図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃ内の画像の組は、図４Ａの組があらゆる追跡が行われる前の画像を表し、図４Ｂの組が１つの血管が追跡された後の画像を表し、図４Ｃの組が４つの血管の全てが追跡されていた後の画像を表す点を除いて同じものである。
【００１４】
レントゲン技師に図４Ａの組によって表されるような一連のＣＴ画像が供給された時、レントゲン技師は、血管の１つを途中で捕捉するためにカーソルを移動させ、血管の１つを途中で捕捉した時にマウスをクリックする。解析ソフトウエアは、クリック時にマウスの位置を覚え、その時点で何らかの認識可能な方法で表示を変更する。例示的には、マウスによって捕捉された血管の色を変えることができる。代替的に、血管の陰影付け又はクロスハッチを変更することができる。図４Ｂ及び図４Ｃにおける例示上、血管のクロスハッチが変更されている。特に、図４Ｂは、レントゲン技師が血管の１つを追跡し終え、かつ解析ソフトウエアが表示を変更し終えた後の５つの画像断面を表している。上述のように、追跡は、心臓の方向に行われ、レントゲン技師は、心臓との追跡血管の関係から追跡血管が動脈であるか又は静脈であるかを判断することができる。この判断結果は、システムに入力される。
【００１５】
追跡処理が続行され、各画像断面内の各血管画像は、選択されるとディスプレイ内でマーク付けされ、別の血管又は心臓と接合するまで更に別の画像断面において追跡される。各々の場合では、追跡が完了すると、血管が動脈であるか又は静脈であるかの判断が行われ、この判断結果は、システムメモリ内に保持される。有利な態様においてはまた、血管は、動脈であると判断されていたのか又は静脈であると判断されていたのかに関わらず、一部の場合では、異なる色、異なる陰影、又は異なるクロスハッチを用いて表示される。例えば、図４Ｃにおいては、追跡中の血管４４０は、第１の形式のクロスハッチで示されており、血管４１０及び４２０は、動脈を表す第２の形式のクロスハッチで示されており、血管４３０は、静脈を表す第３の形式のクロスハッチで示されている。
【００１６】
コンピュータが動脈及び静脈を追跡する時、追跡アルゴリズムは、典型的には、位置を探し出しやすい心臓で開始され、肺に向けて作業する。使用されるアルゴリズムは、典型的には、追跡中の血管の枝分かれを追跡するのに十分に適する領域成長アルゴリズムである。残念ながら、上述のように、コンピュータの追跡アルゴリズムが動脈と静脈を区別することは困難であり、従って、多くの肺静脈が肺動脈と誤って識別される。従って、塞栓がないか肺動脈を検査する時、コンピュータアルゴリズムは、典型的に、実は肺塞栓の位置を探し出す可能性がない静脈である多くの肺動脈を不要に検査することになり、塞栓の探索を行うために必要な時間が増大する。
【００１７】
本発明によれば、どの肺血管が動脈であり、どれが静脈であるかのレントゲン技師の判断がコンピュータによって使用され、肺塞栓に関して検査される血管数を低減する。
【００１８】
図５は、本発明の例示的な実施を示す流れ図である。段階５１０で、レントゲン技師による精査に向けて、Ｉ／Ｏシステム３２０のディスプレイ上に個人の肺領域のＣＴ断面の組が示される。段階５１５で、レントゲン技師は、ＣＴ断面の１つにおいて動脈又は静脈の画像を選択し、段階５２０で、レントゲン技師は、段階５２５で動脈又は静脈と識別することができるまで、その組のＣＴ断面を通じて血管を追跡する。第１の追跡の場合、追跡は、レントゲン技師が、血管が動脈又は静脈であるかを判断することができる前に、心臓近くの領域まで全行程を戻る可能性が最も高いことになる。その後の追跡の場合、血管が動脈又は静脈であるかは、以前に識別された動脈又は静脈との合併を観察することによって解決することができる。
【００１９】
レントゲン技師は、全ての画像が追跡されて識別されるまで、以前に未追跡の血管の画像を選択し、画像を追跡し、かつ血管を識別する段階５１５、５２０、５２５を繰り返す。
【００２０】
段階５３０で、レントゲン技師によって完了された追跡を解析器３１０が受け取って、同じ組のＣＴ断面に解析器が行ったあらゆる解析と解析器によって組み合わされる。一部の場合では、解析器は、ＣＴ断面内に示す肺血管の完全な解析を行い、どの血管が動脈であり、どれが静脈であるかに関する逸れ独自の判断を生成していると考えられる。この場合、解析器の判断とレントゲン技師の判断とのあらゆる差異は、解決に向けてレントゲン技師の配慮に委ねられる。例えば、差異は、血管ツリー構造のコンピュータディスプレイ上で分かるであろう。
【００２１】
代替的に、解析器は、その処理を血管ツリー構造の判断に限定し、肺血管が動脈であるか又は静脈であるかを識別するように機能しない場合がある。このような場合、レントゲン技師の判断は、単に解析器によって完了された血管ツリー構造の要素に適用されるだけである。
【００２２】
更に別の可能性は、解析器が、単にレントゲン技師によって行われた追跡及び判断を受諾するだけであるということであろう。
【００２３】
解析器は、次に、それが行ったあらゆる処理とレントゲン技師からの入力を組み合わせた後で、あらゆる塞栓を検出するために段階５４０で動脈の画像を走査する。この走査処理は、肺動脈の画像内で塞栓を検出する公知のアルゴリズムで行われる。
【００２４】
最後に、段階５５０で、レントゲン技師のＣＴ断面の読取を解析器のＣＴ断面の読取と組み合わせて、ＣＴ断面のレントゲン技師の読取のセカンドルックをもたらす。この比較は、いくつかの方法で行うことができる。例えば、解析器は、解析器が塞栓の位置を探し出したと判断した表示と共に動脈ツリーの視像を生成することができ、レントゲン技師は、これをどこで塞栓の位置を探し出したかに関する自分の意見と比較し、いかなる判断も受諾又は訂正することができる。代替的に、カーソル及びマウスを使用して各塞栓が現れているＣＴ断面上の各塞栓の位置に関して自分の意見を示すことにより、デジタルＣＴ画像断面上にレントゲン技師の意見を入力することができる。次に、これらの位置を解析器に転送することができ、解析器は、次に、レントゲン技師の意見及び解析器の判断の両方をツリー上に示して動脈ツリーの視像を表示することができる。レントゲン技師は、次に、意見及び判断のいずれかを受諾又は訂正することができる。
【００２５】
当業者に明らかなように、多くの変形を本発明の精神及び範囲内で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】肺塞栓の概略図である。
【図２Ａ】肺塞栓のＣＴ画像を示す図である。
【図２Ｂ】肺塞栓のＣＴ画像を示す図である。
【図２Ｃ】肺塞栓のＣＴ画像を示す図である。
【図２Ｄ】肺塞栓のＣＴ画像を示す図である。
【図３】本発明の実施において使用される装置の概略図である。
【図４Ａ】レントゲン技師による一連のＣＴ断面のマーク付けを示す図である。
【図４Ｂ】レントゲン技師による一連のＣＴ断面のマーク付けを示す図である。
【図４Ｃ】レントゲン技師による一連のＣＴ断面のマーク付けを示す図である。
【図５】本発明の例示的な方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２７】
１００  塞栓
１１０  肺動脈
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図１】
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【国際調査報告】
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