(57)【要約】【課題】患者の腫瘍量の定量化及び監視を容易にする。【解決手段】画像容積の選択された属性の定量化のための方法（１１００）及びシステム（１０）を提供する。このシステムは、関心のある容積（３００）についての画像データ・セット（１１０４）を受け取り（１１０２）、複数の応答を得るように、形状及び質感の少なくとも一方に基づいて、選択された属性について上述のデータ・セットを処理して（１１０６）、複数の得られた応答の総数の指数を算出する（１１０８）ように構成されている。【選択図】図１１
2006255412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像容積（３００）の選択された属性の定量化のためのシステム（１０）であって、
関心のある容積（３００）についての画像データ・セット（１１０４）を受け取り（１１０２）、
複数の応答を得るように、形状及び質感の少なくとも一方に基づいて、選択された属性について前記データ・セットを処理して（１１０６）、
複数の得られた応答の総数の指数を算出する（１１０８）
ように構成されているシステム（１０）。
【請求項２】
前記指数の変化を監視するようにさらに構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記選択された属性の量を決定するために前記データ・セットをフィルタ処理する（１１０６）ようにさらに構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
質感、形状、ハンスフィールド数、標準摂取率（ＳＵＶ）、解剖学的構造及び径の少なくとも一つについて前記データ・セットをフィルタ処理する（１１０６）こと、並びに前記データ・セットから灌流及び流動の少なくとも一方を導出することの少なくとも一方を行なうようにさらに構成されている請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記選択された属性用の閾値（１１１０）を利用者から受け取るようにさらに構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記関心のある容積での前記選択された属性の大域的な量を用いて指数を算出する（１１０８）ようにさらに構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記関心のある容積での前記選択された属性の複数の量を用いて前記指数を算出する（１１０８）ようにさらに構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記関心のある容積は患者（２２）の部分（３０２）に対応しており、
前記患者についてのメタデータを受け取り（１１１８）、
前記関心のある容積の前回のデータ・セット及び第二の関心のある容積からのデータ・セットの少なくとも一方から第二の指数を受け取り、
前記指数と前記第二の指数との間の変化を決定して、
前記関心のある容積（３００）の変化を決定するために、前記決定された変化に少なくとも一つの判定規則（１１１６）を適用する
ようにさらに構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
患者遺伝データ、患者家族の既往歴データ、組織変化データ、患者アレルギー・データ、患者既往歴及び疾患−治療知識ベースの少なくとも一つを受け取るようにさらに構成されている請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの適用された判定規則及び前記患者メタデータを用いて診断、治療、二値応答及び計量的応答の少なくとも一つの出力を生成するようにさらに構成されている請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像に関し、さらに具体的には、画像容積の選択された属性の定量化及び患者における選択された属性の変化を監視することに関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元データを生成する撮像装置によって取得された解剖学的データの視覚化は典型的には、データの強度及び／又は密度値（例えば計算機式断層写真法の場合にはハンスフィールド単位（ＨＵ））のボリューム・レンダリングによって扱われる。多くの臨床応用は容積測定データの三次元視覚化に基づいており、これらの応用としては、限定しないが肺結節の検出及び寸法測定、血管曲率、血管径及び血管緊張の定量化、心血管及び心機能応用、並びにポリープの検出のための大腸のナビゲーション等がある。これらの応用は、画像データ（強度、密度（ＨＵ）、摂取（標準摂取率（ＳＵＶ））、及び他の医療撮像に関連する物性の絶対値に頼って多次元の解剖学的構造を背景組織から識別している。幾つかの臨床撮像応用は、例えば腫瘍、結節及びポリープの形態の早期癌の常用的なスクリーニング向けに設計されている。
【０００３】
多くの癌は一般的には、最初の器官又は部位から転移又は移動して、他の器官又は部位に及ぶ。最も一般的な腫瘍転移部位はリンパ節であり、続いて肺、肝臓、次いで骨に転移する。しばしば、転移疾患は、体内の解剖学的構造の全体に分散した小患部（２ｍｍ〜１０ｍｍ）として現われる。最も一般的な転移患部部位は、肺及び肝臓である。ＣＴ画像での肝臓患部の視覚的なコントラストは人間の肉眼に限定されている。磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）及び陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）撮像は、肝臓腫瘍を視覚化することについてはＣＴよりも優れていることが判明しているが、コントラストは依然として限定されている。
【０００４】
一次癌及び二次癌については多くの治療法の選択肢が存在する。これらの選択肢には、放射線療法、化学療法、ホルモン治療、免疫療法、手術その他がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、医師は、選択された治療法に対する患者の応答を評価する際に、治療対象の腫瘍の見かけの解剖学的寸法及び形状にかなり頼っている。このことは、癌は緩解しているが組織腫瘤の相対的な寸法が変化していない場合に「嵩高い疾患（bulky disease）」（腫瘍量（tumor burden）が実際の癌細胞の存在の過大評価となっていることを意味する）を有する患者では問題となり得る。ＰＥＴ及びＣＴ／ＰＥＴ撮像の草創期以来、腫瘍の活性部分の寸法を評価して、治療に対する患者の応答を決定することができる。医師は、引き続いての治療の前後に患部（１又は複数）の寸法を測定して、応答を定量化することを望む場合がある。一次癌の多くの例では、解剖学的構造のうち患部が占める容積を定量化すると簡単な場合がある。場合によっては、腫瘍は限定されたコントラストしか有さず、且つ／又は不明瞭であり、すなわち腫瘍の境界を識別することが困難である。多数患部及び転移性疾患の場合には、体内全体にわたって又は個々の器官の内部に分散した数百の小患部が存在する可能性がある。しかしながら、多数患部が存在する場合には、各々の個々の患部を識別して追跡するのには非常な時間が掛かる。加えて、医師は、全患部が占める容積の総和を「合計腫瘍量」（ＴＴＢ）と呼ばれる単一の数値で表わすことを選択する場合がある。このようなものとして、腫瘍の任意のものが選択された治療計画に応答すると、ＴＴＢは変化する。しかしながら、治療体制過程にわたってＴＴＢを追跡することにも困難で時間の掛かる手順が必要となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、画像容積の選択された属性の定量化のためのシステムを提供する。このシステムは、関心のある容積についての画像データ・セットを受け取り、複数の応答を得るように、形状及び質感の少なくとも一方に基づいて、選択された属性について上述のデータ・セットを処理して、複数の得られた応答の総数の指数（index）を算出するように構成されている。
【０００７】
もう一つの実施形態では、イメージング・システムを提供する。このイメージング・システムは、画像データを取得する画像取得部と、画像取得部を制御するように構成されている制御器と、画像容積の選択された属性を定量化して、選択された属性の変化を監視するように構成されているプロセッサとを含んでいる。プロセッサはさらに、Ｘ線モダリティ、ＣＴモダリティ、超音波モダリティ、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）モダリティ、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）モダリティ、核医学モダリティ、光学的モダリティの少なくとも一つ及びこれらのモダリティの組み合わせから関心のある容積についての画像データ・セットを受け取り、複数の応答を得るように、形状及び質感の少なくとも一方に基づいて、選択された属性について上述のデータ・セットを処理して、複数の得られた応答の総数の指数を算出するようにプログラムされている。
【０００８】
さらにもう一つの実施形態では、画像容積の選択された属性の定量化及び選択された属性の変化を監視する方法を提供する。この方法は、関心のある容積についての画像データ・セットを受け取るステップと、複数の応答を得るように、形状及び質感の少なくとも一方に基づいて、選択された属性について上述のデータ・セットを処理するステップと、これら複数の得られた応答の総数の指数を算出するステップとを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本書で用いる場合には、単数形で記載されており単数不定冠詞を冠した要素またはステップという用語は、排除を明記していない限りかかる要素又はステップを複数備えることを排除しないものと理解されたい。さらに、本発明の「一実施形態」に対する参照は、所載の特徴を同様に組み入れている他の実施形態の存在を排除しないものと解釈されたい。
【００１０】
また、本書で用いられる「画像を再構成する」という表現は、画像を表わすデータが生成されるが可視画像は形成されないような本発明の実施形態を排除するものではない。従って、本書で用いられる「画像」との用語は可視画像及び可視画像を表わすデータの両方を広く指すものとする。但し、多くの実施形態は少なくとも１枚の可視画像を形成する（か又は形成するように構成されている）。
【００１１】
図１は、マルチ・スライス容積測定型ＣＴイメージング・システム１０の見取り図である。図２は、図１に示すＣＴイメージング・システム１０のブロック模式図である。この実施形態の例では、ＣＴイメージング・システム１０は、「第三世代」ＣＴイメージング・システムに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２は放射線源１４を有しており、放射線源１４は、Ｘ線のコーン・ビーム１６をガントリ１２の反対側に設けられている検出器アレイ１８に向かって投射する。
【００１２】
検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器横列（図示されていない）によって形成されており、検出器素子２０は一括で、患者２２のような対象を透過した投射Ｘ線ビームを感知する。各々の検出器素子２０は、入射放射線ビームの強度を表わし従って患者２２を透過する際のビームの減弱を表わす電気信号を発生する。マルチ・スライス検出器アレイ１８を有するイメージング・システム１０は、患者２２を表わす複数の画像を形成することが可能である。これら複数の画像の各々の画像は、容積の別個の「スライス」に対応する。スライスの「厚み」又は開口は、検出器横列の厚みに依存する。
【００１３】
放射線投影データを取得するための１回の走査中に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２４の周りを回転する。図２は、検出器素子２０の単一の横列（すなわち検出器横列１列）のみを示している。しかしながら、マルチ・スライス検出器アレイ１８は、１回の走査中に複数の準並行スライス又は平行スライスに対応する投影データが同時に取得され得るように検出器素子の複数の平行な検出器横列を含んでいる。
【００１４】
ガントリ１２の回転及び放射線源１４の動作は、ＣＴイメージング・システム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６は、放射線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、放射線制御器２８は放射線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこれらのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化された放射線データをＤＡＳ３２から受け取って高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。
【００１５】
コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した指令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、放射線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６はテーブル・モータ制御器４４を動作させて、電動式テーブル４６を制御して患者２２をガントリ１２内で配置する。具体的には、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。
【００１６】
一実施形態では、コンピュータ３６は、フレキシブル・ディスク又はＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読み取り可能な媒体から命令及び／又はデータを読み取る装置５０、例えばフレキシブル・ディスク・ドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブを含んでいる。もう一つの実施形態では、コンピュータ３６はファームウェア（図示されていない）に記憶されている命令を実行する。一般的には、図２に示すＤＡＳ３２、再構成器３４及びコンピュータ３６の少なくとも一つに設けられたプロセッサが、後述する工程を実行するようにプログラムされる。言うまでもなく、本発明の方法は、ＣＴイメージング・システム１０での実施に限定されている訳ではなく、イメージング・システムのその他多くの形式及び変形と共に利用することができる。一実施形態では、コンピュータ３６は、本書に記載した作用を実行するようにプログラムされており、従って、本書で用いられるコンピュータという用語は、当技術分野でコンピュータと呼ばれている集積回路のみに限らず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコンントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル・ロジック・コントローラ、特定応用向け集積回路、及び他のプログラム可能な回路を広範に指す。
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態によるマルチ・スライスＣＴシステムの一例の説明を掲げる。以下ではシステムの一実施形態を詳細に説明するが、本発明の多くの代替的な実施形態が可能であることを理解されたい。例えば、一つの特定の検出器及び一つの特定のデータ取得システムについて説明するが、他の検出器又はデータ取得システムを本システムと共に用いてもよく、本発明は如何なる特定の一形式の検出器での実施にも限定されない。明確に述べると、以下で説明する検出器は、複数のモジュールを含んでおり、各々のモジュールが複数の検出器セルを含んでいる。以下で述べる特定の検出器ではなく、ｚ軸に沿って非分割型セルを有する検出器、並びに／又は多数のモジュール２０を有しており、ｘ軸及び／若しくはｚ軸に沿って設けられた多数の素子がいずれの方向にも接合されてマルチ・スライス走査データを同時に取得するような検出器を用いることもできる。一般的には、本システムは、１枚又は複数のスライスのデータを収集するマルチ・スライス・モードでの動作が可能である。このシステムで軸方向走査及び螺旋走査を実行して、走査対象の断面画像を処理し、再構成し、表示し、且つ／又は保管することができる。
【００１８】
図３は、患者２２の部分３０２のような関心のある容積（ＶＯＩ）３００の模式図である。この実施形態の例では、ＶＯＩ３００は、第一の器官３０４及び第二の器官３０６のような１又は複数の実体を含んでいる。ＶＯＩ３００の走査は、関心のある解剖学的構造及び病状のような様々な応答（１〜６）を検出することができる。
【００１９】
本書で説明する方法及び装置は、様々な解剖学的構造及び病状について形状及び寸法の長手方向の変化を追跡する目的での異方的容積測定データ・セットに対する形状フィルタ処理方法の実時間式具現化形態を可能にする。肺転移を用いて本発明の様々な実施形態を説明するが、例えば限定しないが放射線医学、腫瘍学、神経医学、灌流、血管解析、大腸、肺及び心血管セグメント分割等のその他の応用が思量されることに留意されたい。
【００２０】
本発明の一実施形態は、ＶＯＩ３００に対応する三次元容積測定データ・セットの解剖学的形状フィルタ処理及び視覚化を行なうことを含んでいる。三次元形状フィルタ処理の出力は、現行の工程に応じて異なる応答形式に分離され得る。一つの説明例としては、分離は、基礎対象の円筒度又は球状度の形態であってよい。このフィルタ処理の応答はまた、基礎対象の寸法及び形状の両方に対して等価性を生ずる基礎スケール成分を有することができ、すなわち径が８ｍｍの円筒（及び球）に対して最大限に応答するようにフィルタ処理を調節することができ、基礎対象の寸法又は形状が所望の調節後の値から逸脱している場合には非最大となるようにする。形状応答は、独立に表示してもよいし、二次元レンダリング又は容積測定三次元レンダリングのいずれかで表わされた画像データに重ね合わせ表示してもよい。現在利用可能なウィンドウ及びレベル（Ｗ／Ｌ）動作に類似した方法をフィルタ処理後の応答に適用して、利用者が観察したい応答を選択的に表示することを可能にし、本質的に利用者に対し非最大応答に対する感度を調節する能力を与える。この方法をフィルタ処理応答に独立に適用することができる。また、この方法は、利用者がＷ／Ｌを行なう能力を失わずに、異質の応答を合体させて合成表示を行なうことを可能にする。この能力は、二つの相補的な方法を用いて達成され、第一の方法は、応答空間に人為的なデータ点を生成して、このデータに関して鏡映の向きで応答データを分離することを可能にし、第二の方法は、同様に鏡映されたカラー・マップを適当な伝達関数と共に用いた。これらの方法の結果は、利用者が選択的Ｗ／Ｌを適用することができ、フィルタ処理（例えば球形及び円筒形）の異質の応答を同時に独立に表示するか又は視覚的な識別のためにそれぞれ独自のカラー・マップを用いて画像データの上に表示することである。
【００２１】
関心のある解剖学的実体を含む容積は、モルフォロジィ演算に関連した肺の解剖学的密度値を用いて識別される。容積が様々なスケールで表わされるように、多重分解能サンプリングを実行する。下降サンプリングをガウス平滑化と共に実行して、エイリアシング・アーティファクトを最小限に抑える。ガウス・フィルタの解析的導関数で容積を畳み込むことに対する離散的な近似が決定され、球形及び円筒形の解剖学的対象、結節及び血管に対する応答がそれぞれ表示される。
【００２２】
図４は、関心のある容積（ＶＯＩ）３００（図３に示したもの）の模式図である。応答１〜６の中心を識別して、撮像されたＶＯＩ３００の内部の個々の腫瘍に対する三次元参照を形成する。個々の腫瘍に対する三次元ポインタを用いて各々の腫瘍の容積を評価し、腫瘍の全ての容積を合算して合計腫瘍量（ＴＴＢ）を算出する。代替的な実施形態では、容積を各々の個々の腫瘍について評価するのではなく、関心のある実体について大域的に評価し、この場合にはＴＴＢが直接決定されるので個々の腫瘍の合算は不要である。
【００２３】
図５は、各々の応答１〜６の決定された容積５０２の表５００である。合計腫瘍量（ＴＴＢ）５０４を決定して表示することができる。ＴＴＢは、応答１〜６の１又は複数の容積を合計することにより決定される。この実施形態の例では、応答１〜６の個々の容積を合算してＴＴＢ５０４を決定する。他の様々な実施形態では、容積を合計する他の方法を用いてよい。
【００２４】
図６は、ＶＯＩ３００（図３に示したもの）の模式図であり、例えば治療の過程を辿って時間的に比較的後の点で受け取られたデータを示す。減算、除算又は他の数学的表現によって、連続した時間点の間でのＶＯＩ３００でのＴＴＢ５０４を決定することができる。
【００２５】
図７は、ＶＯＩ３００（図６に示したもの）の模式図である。応答１〜６の中心を識別し、また追加で検出された応答７を識別してその中心を決定する。
【００２６】
図８は、応答１〜７の更新後の決定された容積８０２の表８００である。合計腫瘍量（ＴＴＢ）８０４を決定して表示することができる。ＴＴＢは、応答１〜７の１又は複数の容積を合計することにより決定される。この実施形態の例では、応答１〜７の個々の容積を合算してＴＴＢ８０４を決定する。他の様々な実施形態では、容積を合計する他の方法を用いてよい。また、各々の容積について連続した時間点の間での差の値を決定して表示してもよい。差の値は、前回の値からの大きさの変化として表現してもよいし、前回の値からの変化百分率のような前回の値からの相対的な変化として表現してもよい。代替的な実施形態では、ＴＴＢは、関心のある実体全体について直接的に決定される。
【００２７】
この工程を、第一の画像に位置揃えした代替的な撮像モダリティから得られた画像のような二次的な画像において繰り返してもよく、検出された容積の差を算出する。例えば、ＣＴ画像及びＰＥＴ画像の両方において形状に基づくフィルタ処理を実行すると、ＣＴからの解剖学的腫瘍量（ＡＴＢ）に関連する情報、及びＰＥＴからの生理学的腫瘍量（ＰＴＢ）に関連する情報を提供することができる。比較的遅い時間点でもこの解析を繰り返すことにより、典型的には解剖学的変化は生理学的変化よりも遅れるため、治療が影響を与えたレベルが明らかになる。
【００２８】
また、ＷＨＯ規準及びＲＥＣＩＳＴ規準によって推奨されるような患部のサブセット（例えば５番目までの最大患部等）の評価のみを自動的に追跡するように、全ての容積の検出をフィルタ処理してもよい。かかる測定は、患部のサブセットの平均容積又は合計容積の展開を決定することや、これらの患部の任意のものの容積の最大減少／増大を決定することを含む。
【００２９】
図９は、関心のある容積についての腫瘍量指数を決定する方法の一例９００の流れ図である。この実施形態の例では、実時間球形形状フィルタ処理に続いて全ての識別されたボクセルから腫瘍量を決定する。方法９００は、例えばＣＴ撮像走査からの多次元データを評価し又は受け取るステップ９０２を含んでいる。様々な代替的な実施形態では、例えば限定しないがＸ線モダリティ、ＣＴモダリティ、超音波モダリティ、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）モダリティ、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）モダリティ、核医学モダリティ、光学的モダリティ及びこれらのモダリティの組み合わせによる様々な走査から未処理データ、投影データ及び／又は画像データを用いて多次元データを受け取ることができる。多次元データは、例えば限定しないが放射線医学データ、腫瘍学データ、神経医学データ、心データ、胸部データ、筋骨格データ、血管データ及び侵襲データ等であってよい。受け取られたデータから関心のある領域又は容積を決定する。関心のある容積は、利用者によって選択されてもよいし、又はデータの予め決定された属性を用いて自動的に決定されてもよく、多次元データの少なくともサブセットを関心のある容積内に含むように位置決定する。
【００３０】
ＶＯＩは、実時間式の形状に基づくフィルタ処理をＦＰ減少のための後処理と共に用いて処理されて（ブロック９０４）、腫瘍様の球形対象を判定する。フィルタ処理応答を総計して（ブロック９０６）、実効腫瘍量指数を決定する。癌の亢進又は抑止を報告する目的で、長手方向検査においてこの処理を繰り返して（ブロック９０８）、変化を判定する。
【００３１】
上述の方法はさらに、三次元形状に基づくフィルタ処理を用いて対象の画像において球形領域を検出するステップを含んでいてもよい。球形ボクセルの識別された位置を総計して腫瘍量指数を求めることができ、この場合には長手方向の検査全体で結果を追跡して変化判定を行なう。腫瘍量指数は、様々な統計学的分析について時間且つ／又は人口に関して傾向分析することができる。複数の撮像モダリティについての腫瘍量指数を組み合わせて、判定規則エンジンのための追加情報を提供することもできる。
【００３２】
図１０は、関心のある容積についての腫瘍量指数を決定する方法の一例１０００の流れ図である。この方法１０００は、実時間形状フィルタ処理を用いて合計腫瘍量容積を決定し、続いて各々の識別された領域の質量中心決定を行ない、この質量中心を用いて腫瘍をセグメント分割して寸法を決定することができる。方法１０００はさらに、三次元形状に基づくフィルタ処理を用いて対象の画像の球形領域を検出すること、続いて検出の各々のクラスタの質量中心を決定する後処理を含んでいてもよい。識別された位置の各々を、個々の腫瘍候補の容積を推定する容積測定セグメント分割アルゴリズムへ供給する。個々の容積推定値を総計して合計腫瘍容積を求める。結果を長手方向の検査全体で追跡して変化判定を行なう。
【００３３】
方法１０００は、例えばＣＴ撮像走査から多次元データを評価する又は受け取るステップ１００２を含んでいる。様々な代替的な実施形態では、例えば限定しないがＸ線モダリティ、ＣＴモダリティ、超音波モダリティ、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）モダリティ、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）モダリティ、核医学モダリティ、光学的モダリティ及びこれらのモダリティの組み合わせによる様々な走査から未処理データ、投影データ及び／又は画像データを用いて多次元データを受け取ることができる。多次元データは、例えば限定しないが放射線医学データ、腫瘍学データ、神経医学データ、心データ、胸部データ、筋骨格データ、血管データ及び侵襲データ等であってよい。受け取ったデータから関心のある領域又は容積を決定する。関心のある容積は、利用者によって選択されてもよいし、又はデータの予め決定された属性を用いて自動的に決定されてもよく、多次元データの少なくともサブセットを関心のある容積内に含むように位置決定する。
【００３４】
ＶＯＩは、実時間式の形状に基づくフィルタ処理をＦＰ減少のための後処理と共に用いて処理されて（ブロック１００４）、腫瘍様の球形対象を判定する。球形応答の各々のクラスタについての質量中心を決定し、この質量中心を用いて球形応答の各々の容積をセグメント分割して推定する。容積推定値を総計して（ブロック１００８）、実効腫瘍量容積を決定する。癌の亢進又は抑止を報告する目的で、長手方向検査においてこの処理を繰り返して（ブロック１０１０）、変化を判定する。
【００３５】
図１１は、複数の撮像及び診断の解に一般的に適用された場合の本発明の実施形態の一例のデータ流れ図１１００である。イメージング・システム１１０２の様々なモダリティの任意のものの走査を用いて多次元データを得る。例えば、Ｘ線モダリティ、ＣＴモダリティ、超音波モダリティ、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）モダリティ、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）モダリティ、核医学モダリティ、光学的モダリティ、及びこれらのモダリティの組み合わせの走査中にデータを取得することができる。画像データ１１０４は、例えば放射線医学データ、腫瘍学データ、神経医学データ、心データ、胸部データ、筋骨格データ、血管データ及び侵襲データであってよい。三次元形状に基づくフィルタ処理のようなフィルタ処理及び／又は直接的には決定可能でない属性の導出を用いて、画像データ１１０４を処理することができる（ブロック１１０６）。例えば、画像データ１１０４は、画像質感、形状、ハンスフィールド数、標準摂取率（ＳＵＶ）、解剖学的構造及び／又は径についてフィルタ処理されてもよいし、また画像データ・セットから例えば灌流及び／又は流動を導くこともできる。
【００３６】
上限閾値、下限閾値又は上下限閾値のような選択可能な閾値（ブロック１１１０）を用いて処理後のデータを解析し、画像データの球形領域を検出することができる。識別された位置の球形ボクセルを総計して（ブロック１１０８）腫瘍量指数を求め、前回の指標を用いて長手方向の検査全体にわたる空間的時間的解析を用いて結果を傾向分析して変化判定を行なうことができる。代替的な実施形態では、三次元形状に基づくフィルタ処理を用いて画像データの複数の球形領域を検出し、続いて検出の各々のクラスタの質量中心を決定する後処理を行なうことができる。識別された位置の各々は、個々の腫瘍候補の容積を推定する容積測定セグメント分割アルゴリズムに入力される。個々の容積推定値を総計して合計腫瘍容積を求める。長手方向の検査全体にわたって結果を傾向分析して変化判定を行なうことができる。
【００３７】
また、腫瘍のサブセット（例えば５番目までの最大患部）の展開のみを自動的に追跡するように、全ての領域の検出をフィルタ処理することもできる。かかる測定は、腫瘍のサブセットの平均容積若しくは合計容積の展開を算出すること、及び／又はこれらの腫瘍の任意のものの容積の最大減少／増大を算出することを含み得る。腫瘍の数、個々の腫瘍寸法、総腫瘍寸法及び／又は他の関心のある容積の属性の変化を用いて診断及び／又は推奨される治療過程を決定し得るように、総数データに判定規則エンジン１１１６を適用してもよい。判定規則エンジン１１１６は患者メタデータ・ソース１１１８からデータを受け取り、患者メタデータ・ソース１１１８は、限定しないが患者遺伝データ、患者家族の既往歴データ、組織変化データ、患者アレルギー・データ及び患者既往歴を含み得る。
【００３８】
判定規則エンジン１１１６は、診断知識ベース及び／又は疾患−治療知識ベースのような様々なデータベース１１１９からデータを受け取ることができ、これらのデータベースはデータ記憶装置３８を介してアクセス可能なメモリ内でローカルに位置していてよい。また、インターネットのようなネットワークを介してアクセス可能なデータベースを判定規則エンジン１１１６によって用いてもよい。診断及び推奨される治療、並びに判定規則エンジン１１１６を適用したその他の結果を表示器１１２２を介して利用者に連絡してもよいし（ブロック１１２０）、またネットワークを介して他の利用者に伝達してもよい。判定規則エンジン１１１６を適用した結果は、腫瘍量が軽快している又は悪化している等のような二値応答であってよい。また、応答は、腫瘍量の容積量又は腫瘍結節の数のような計量的尺度であってもよい。応答は、疾患及び／又は治療の進行を詳細に記した患者の詳細な履歴を含んでいてもよい。
【００３９】
利用者入力モジュール１１２４からの利用者入力を用いて、アルゴリズムによって用いられる出力更新パラメータ又は更新パラメータを生成するのに用いられるアルゴリズムを修正し又は編集することができる。利用者入力モジュール１１２４は、スタンド・アロン型のマン・マシン・インタフェイスであってもよいし、既存のイメージング・システム・コントローラの一部であってもよい。利用者入力は、入力モジュール１１２４に手動で入力されてもよいし、システム１０にアクセス可能なソフトウェア、ファームウェア及び／又はハードウェアとして具現化された論理コード・セグメントの出力であってもよい。
【００４０】
図１２は、計算機式断層写真法（ＣＴ）を用いた肺検査に適用された場合の本発明の実施形態の一例のデータ流れ図１２００である。ＣＴ走査１２０２を用いて多次元データを得る。ＣＴ画像データ１２０４は、関心のある肺組織を含む患者のセグメントを含んでいてよい。三次元形状に基づくフィルタ処理を用いて画像データ１２０４を処理して（ブロック１２０６）、三次元形状に基づくフィルタ処理についての所定の規準に合致する組織の質量中心の位置を求めることができる。上限閾値、下限閾値又は上下限閾値のような選択可能な閾値１２１０を用いて処理後のデータを解析し、画像データの球形領域を検出することができる。識別された位置の合計ボクセルを総計して（ブロック１２０８）、腫瘍量指数を求め、前回の指数１２１４を用いて、長手方向の検査全体にわたる減算１２１２のような解析を用いて結果を傾向分析して変化判定を行なうことができる。代替的な実施形態では、三次元形状に基づくフィルタ処理を用いて画像データの複数の球形領域を検出し、続いて検出の各々のクラスタの質量中心を決定する後処理を行なってもよい。識別された位置の各々は、個々の腫瘍候補の容積を推定する容積測定セグメント分割アルゴリズムに入力される。個々の容積推定値を総計して合計腫瘍容積を求める。長手方向の検査全体にわたって結果を傾向分析して変化判定を行なうことができる。
【００４１】
また、腫瘍のサブセットの展開のみを自動的に追跡するように、全ての領域の検出をフィルタ処理することもできる。かかる測定は、腫瘍のサブセットの平均容積若しくは合計容積の展開を算出すること、及び／又はこれらの腫瘍の任意のものの容積の最大減少／増大を算出することを含み得る。腫瘍の数、個々の腫瘍寸法、総腫瘍寸法及び／又は他の関心のある容積の属性の変化を用いて診断及び／又は推奨される治療過程を決定し得るように、総数データに判定規則エンジン１２１６を適用してもよい。判定規則エンジン１２１６は患者メタデータ・ソース１２１８からデータを受け取り、患者メタデータ・ソース１２１８は、限定しないが患者遺伝データ、患者家族の既往歴データ、組織変化データ、患者アレルギー・データ、及び患者の一次癌の型を含む患者既往歴を含み得る。判定規則エンジン１２１６は、診断知識ベース及び／又は疾患−治療知識ベースのような様々なデータベース１２１９を含んでいてよく、これらのデータベースはデータ記憶装置３８を介してアクセス可能なメモリ内でローカルに位置していてよい。また、インターネットのようなネットワークを介してアクセス可能なデータベースを判定規則エンジンを判定規則エンジン１２１６によって用いてもよい。診断及び推奨される治療、並びに判定規則エンジン１２１６を適用したその他の結果を表示器１２２２を介して利用者に連絡してもよいし（ブロック１２２０）、またネットワークを介して他の利用者に伝達してもよい。判定規則エンジン１２１６を適用した結果は、腫瘍量が軽快している又は悪化している等のような二値応答であってよい。また、応答は、腫瘍量の容積量又は腫瘍結節の数のような計量的尺度であってもよい。応答は、疾患及び／又は治療の進行を詳細に記した患者の詳細な履歴を含んでいてもよい。
【００４２】
利用者入力モジュール１２２４からの利用者入力を用いて、アルゴリズムによって用いられる出力更新パラメータ又は更新パラメータを生成するのに用いられるアルゴリズムを修正し又は編集することができる。利用者入力モジュール１２２４は、スタンド・アロン型のマン・マシン・インタフェイスであってもよいし、既存のイメージング・システム・コントローラの一部であってもよい。利用者入力は、入力モジュール１２２４に手動で入力されてもよいし、システム１０にアクセス可能なソフトウェア、ファームウェア及び／又はハードウェアとして具現化された論理コード・セグメントの出力であってもよい。
【００４３】
以上に述べた実施形態は医療撮像に関して記載されているが、本書に記載した画像取得及び処理方法は医療応用に限らず、非医療応用でも用いることができることが分かる。
【００４４】
上述の実施形態を適用する記載は例示に過ぎない。上述のように、コンピュータで具現化される工程及びこれらの工程を実施する装置の形態の実施形態も含まれ得る。また、任意のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体上で有形のデータ記憶装置３８として具現化されており命令を含むコンピュータ・プログラム・コードの形態の実施形態も含まれ、この場合には、コンピュータ・プログラム・コードがコンピュータにロードされてコンピュータによって実行されるときに、コンピュータが本発明を実施する装置となる。また、例えば記憶媒体に記憶されているか、コンピュータにロードされ且つ／又はコンピュータによって実行されるか、又は電気結線やケーブル配線、光ファイバ、又は電磁放射を介する等のように何らかの伝達媒体を介した変調された搬送波であるか否かを問わず伝送される伝播データ信号であるか否かを問わずコンピュータ・プログラム・コードの形態の実施形態も含まれ、この場合には、コンピュータ・プログラム・コードがコンピュータにロードされてコンピュータによって実行されるときに、コンピュータが本発明を実施する装置となる。汎用マイクロプロセッサ上で具現化される場合には、コンピュータ・プログラム・コード・セグメントが、特定の論理回路を生成するようにマイクロプロセッサを構成設定する。
【００４５】
第一及び第二、又は類似した項目を示すその他類似の命名法を用いたが、特に記載のない限り、何らかの特定の順序を指定したり含意したりするものではないことが認められよう。
【００４６】
イメージング・システムの上述の実施形態は、患者の腫瘍量を監視する経費効果が高く信頼性の高い手段を提供する。さらに明確に述べると、形状に基づくフィルタ処理又は他のフィルタ処理を用いて腫瘍及び腫瘍候補を検出することができ、また腫瘍量の総計を時間又は患者人口に関して傾向分析することができる。知識ベースによって診断及び治療推奨を容易にし得るように、腫瘍量の解析に判定規則を適用することができる。結果として、所載の方法は、経費効果が高く信頼性の高い態様での患者の腫瘍量の定量化及び監視を容易にする。
【００４７】
以上、イメージング・システム方法及び装置の実施形態の例を詳細に記載した。図示のイメージング・システムの構成要素は本書に記載した特定の実施形態に限定されず、各々のイメージング・システムの構成要素を独立に用いてもよいし、本書に記載したその他構成要素とは別個に用いてもよい。例えば、上述したイメージング・システム構成要素を異なるイメージング・システムと組み合わせて用いてもよい。本書に記載したシステム及び方法の様々な実施形態の技術的効果は、患者の腫瘍量の定量化及び監視を容易にすることを含む。
【００４８】
様々な特定の実施形態によって本発明を説明したが、当業者は、特許請求の範囲の要旨及び範囲内で改変を施して本発明を実施し得ることを認められよう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】マルチ・スライス容積測定ＣＴイメージング・システムの見取り図である。
【図２】図１に示すマルチ・スライス容積測定ＣＴイメージング・システムのブロック模式図である。
【図３】患者の部分のような関心のある容積（ＶＯＩ）の模式図である。
【図４】図３に示す関心のある容積（ＶＯＩ）のもう一つの模式図である。
【図５】図４に示す各々の応答１〜６の決定された容積の表を示す図である。
【図６】例えば治療の過程を辿って時間的に比較的遅い点で受け取られたデータを示す図３に示すＶＯＩの模式図である。
【図７】図６に示すＶＯＩの模式図である。
【図８】図７に示す応答１〜７の更新後の決定された容積の表８００を示す図である。
【図９】関心のある容積について腫瘍量指数を決定する方法の一例の流れ図である。
【図１０】関心のある容積について腫瘍量指数を決定する方法のもう一つの例の流れ図である。
【図１１】複数の撮像及び診断の解に一般的に適用された場合の本発明の実施形態の一例のデータ流れ図である。
【図１２】計算機式断層写真法（ＣＴ）を用いた肺検査に適用された場合の本発明の実施形態の一例のデータ流れ図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ＣＴシステム
１２  ガントリ
１４  放射線源
１６  Ｘ線コーン・ビーム
１８  検出器アレイ
２０  検出器素子
２２  患者
２４  回転中心
２６  制御機構
４２  表示器
４６  電動式テーブル
４８  ガントリ開口
３００  関心のある容積
３０２  患者の部分
３０４  第一の器官
３０６  第二の器官
５００、８００  容積の表
５０２、８０２  決定された容積
５０４、８０４  合計腫瘍量（ＴＴＢ）
９００、１０００  関心のある容積についての腫瘍量指数を決定する方法
１１００  複数の撮像及び診断の解に一般的に適用された場合のデータ流れ図
１２００  ＣＴを用いた肺検査に適用された場合のデータ流れ図
【図１】
2006255412.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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