(57)【要約】折り畳まれた表面に対応する医用画像データを解析且つ視覚化する手段を有する医用ビューイングシステムは、対象物表面を識別するよう画像データをセグメント化する手段と、対象物表面を基準表面によって近似させる手段と、基準表面上のパッチを形成する領域への垂線が対象物表面と交差する基準表面の点を決定する手段を有する対象物表面の折り畳まれた部分を検出する手段とを有する。１つ以上の交差点があると、そのパッチは、対象物表面の折り畳まれた部分に対応する。折り畳み部分パッチは、基準表面に対応する画像（ＲＰ）の表示又は印刷において、折り畳み部分がフラグ付けされ（例えば、色が付けられる又はパターンが付けられる領域（ＨＰ））るようコードが割当てられる。他の折り畳み部分属性データも決定され、コード付けされ、表示されることが可能である。他の折り畳み部分属性データは、第１の表面と折り畳み部分パッチへの垂線との交差回数と交差場所、第１の交差点への距離、第２の交差点と第３の交差点の間の距離等である。
2005523053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの折り畳み部分を有する表面を有する対象物の画像における画像データを獲得及び処理するデータ獲得手段及びデータ処理手段を有する医用ビューイングシステムであって、
前記データ処理手段は、
前記対象物の表面を識別するために前記画像データをセグメント化するセグメンテーション手段と、
前記折り畳み部分のない前記対象物の表面の近似表面を表し、同時に少なくとも１つのフラットパッチを有する基準表面を決定するよう前記セグメント化された対象物の表面データを近似させる処理手段と、
前記基準表面の各パッチについて、前記パッチへの垂線が前記対象物の表面と交差する点を決定し、１つ以上の点において前記対象物の表面と交差する垂線を有する前記基準表面のパッチを、折り畳み部分に対応するパッチとして識別する解析手段と、
を有し、
前記医用ビューイングシステムは、前記対象物の画像、及び／又は、前記処理された画像を視覚化する画像視覚化手段を更に有する、システム。
【請求項２】
折り畳み部分パッチと称する前記折り畳み部分に対応するパッチに、前記基準表面に対応する画像データが視覚化されるときに、前記折り畳み部分パッチに対応する場所に第１の視覚的指示を生成するよう適応されるコード値を割当てるデータ処理手段を更に有する請求項１記載の医用ビューイングシステム。
【請求項３】
折り畳み部分パッチとして識別される前記基準表面のパッチに関する折り畳み部分属性データを決定するデータ処理手段を更に有する請求項１又は２記載の医用ビューイングシステム。
【請求項４】
前記決定された折り畳み部分属性データは、前記基準表面の前記パッチへの前記垂線が前記対象物の表面と交差する点の数、及び／又は、前記基準表面と前記基準表面の前記パッチへの前記垂線が前記対象物の表面と交差する前記点との間の各距離、及び／又は、前記基準表面の前記パッチへの前記垂線が前記対象物の表面と交差する選択された点の間の距離を有する請求項３記載の医用ビューイングシステム。
【請求項５】
前記折り畳み部分に対応する前記パッチを識別する前記データ処理手段と、前記折り畳み部分属性データを決定する前記データ処理手段は、前記基準表面から閾値の距離以上離れていない点のみを考慮に入れる閾値手段を有する請求項３又は４記載の医用ビューイングシステム。
【請求項６】
前記基準表面に対応する画像データが視覚化されるときに１つ以上のタイプの折り畳み部分属性データを選択する選択手段を更に有する請求項３乃至５のうちいずれか一項記載の医用ビューイングシステム。
【請求項７】
前記選択された１つ以上のタイプの折り畳み部分属性データに、前記基準表面に対応する画像データが視覚化されるときに、前記折り畳み部分パッチに対応する場所にそれぞれ異なる第２の視覚的指示を生成するよう適応されるコード値を割当てるコード付け処理手段を更に有する請求項６記載の医用ビューイングシステム。
【請求項８】
潜在的な異常と折り畳み部分属性データの関連付けられるセットのデータベースを与え、前記折り畳み部分パッチについて決定される折り畳み部分属性データと前記データベースの１つ以上の前記折り畳み部分属性データのセットとを比較し、第１の折り畳み部分パッチについてマッチが見つかる場合、前記第１の折り畳み部分パッチに潜在的異常フラグを関連付けるデータ処理手段を更に有する請求項３乃至７のうちいずれか一項記載の医用ビューイングシステム。
【請求項９】
前記画像視覚化手段は、表示装置及び／又は印刷装置を有する請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の医用ビューイングシステム。
【請求項１０】
特別にプログラムされた汎用コンピュータとして実施される請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の医用ビューイングシステム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の医用ビューイングシステムのデータ処理手段に、少なくとも１つの折り畳み部分を有する表面を有する対象物の対象物画像における画像データを獲得及び処理する段階を行わせる画像処理方法であって、
前記対象物の表面を識別するよう前記画像データをセグメント化する段階と、
折り畳み部分のない前記対象物の表面の近似表面を表し、同時に少なくとも１つのフラットパッチを有する基準表面を決定するよう前記対象物の表面データを処理する段階と、
前記基準表面の各パッチについて、前記パッチへの前記垂線が前記対象物の表面と交差する点を決定する段階と、
１つ以上の点において前記対象物の表面と交差する垂線を有する前記基準表面のパッチを、折り畳み部分に対応するパッチとして識別する段階と、
を有する方法。
【請求項１２】
医用画像データを獲得する獲得手段と、
前記医用画像を表示する画像化手段と、
請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の医用ビューイングシステムと、
を有する医療検査装置。
【請求項１３】
汎用コンピュータ上で使用される場合に、前記コンピュータに、請求項１１記載の方法の段階を実行させる一組の命令を有するコンピュータプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、折り畳まれた表面部分を有する対象物の表面の医用画像を解析且つ視覚化する医用ビューイングシステム及び画像処理方法に係る。対象物は、臓器、組織、又は、他の解剖学的素子であり得る。本発明は更に、そのような医用ビューイングシステムを有する医療検査装置と、上述の方法の段階を実行する命令を有するコンピュータプログラムプロダクトに係る。本発明は、医用撮像の分野、より具体的には、Ｘ線医用撮像の分野に適用される。
【背景技術】
【０００２】
医用撮像は、患者の診断又は治療を支援する解剖学的特徴の光景を臨床医に与えることを目的とする。解剖学的特徴の医用画像は、しばしば、表面が折り畳まれているという事実によって、別個の解剖学的特徴によってではないが同じ表面の別の一部分によって覆い隠される、隠れ表面部分と称する関心の表面の一部分を有する。
【０００３】
結腸といった管状構造の表面の不規則性の視覚化のためのシステムは、Johnson外による「A  System  for  Two  and  Three  Dimensional  Imaging  of  Tubular  Structures  in  Human  Body」なる名称の米国特許第５，８９１，０３０号に既に記載される。この特許は、管状の解剖学的構造の表面の不規則性の視覚化に関り、また、バーチャル内視鏡検査の間に部分的に隠れている場合のあるそのような構造の一部分に関する問題を解決することを可能にする。結腸の内部分は、結腸の中を移動する内視鏡を用いて収集されたかのように、バーチャル結腸内視法を介して表示される。しかし、ユーザは、折り畳み部分又は疑わしい構造の検出を達成可能となるために、バーチャル内視鏡の経路を手動で決めなければならない。検出の効率は、ユーザの技術に依存する。
【０００４】
臨床医側での努力を必要とすることなく隠れた部分を容易に識別することを可能にする、折り畳まれた解剖学的表面の視覚化のための手段が必要である。
【０００５】
尚、この文書において、「解剖学的特徴」又は「解剖学的表面」への言及は、人間又は動物、管、臓器、組織、又はその他に関らず体の任意の特徴又は表面を示し、また、体内に埋め込まれた又は体に取り付けられた人工素子を含むよう広く読み取られるものとする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従前よりもより効率よく折り畳まれた解剖学的表面が視覚化されることを可能にする手段を有する医用ビューイングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１による医用ビューイングシステムによって解決される。
【０００８】
本発明では、この医用ビューイングシステムは、少なくとも１つの折り畳み部分を有する表面を有する対象物の画像における画像データを獲得及び処理するデータ獲得手段及びデータ処理手段を有し、このデータ処理手段は、セグメント化された対象物の表面を識別するために画像データをセグメント化するセグメンテーション手段と、折り畳み部分のない対象物の表面の近似表面を表し、同時に少なくとも１つのフラットパッチを有する基準表面を決定するようセグメント化された対象物の表面データを近似させる処理手段と、基準表面の各パッチについて、パッチへの垂線が対象物の表面と交差する点を決定し、１つ以上の点において対象物の表面と交差する垂線を有する基準表面のパッチを、折り畳み部分に対応するパッチとして識別する解析手段を有する。本発明の医用ビューイングシステムは、対象物の画像、及び／又は、処理された画像を視覚化する画像視覚化手段を更に有する。
【０００９】
本発明は更に、処理された画像を生成する手段を有する医用ビューイングシステムを提供することを目的とし、この処理された画像では、隠れた表面部分にフラグが付けられ、それにより、隠れた表面部分があることがユーザにすぐに明らかとなる。隠れた表面部分は、この隠れた表面部分の構成に関する情報を与えるようなやり方でユーザに伝えるようフラグ付けされることが可能である。医用ビューイングシステムのこれらの特徴は、従属請求項に記載される。
【００１０】
この医用ビューイングシステムの利点は、とりわけ、このシステムは、折り畳まれた表面の隠れた部分が自動的に識別され且つ好適にはフラグ付けされる折り畳まれた解剖学的表面の表現を、ユーザが得ることを可能にする点である。従って、そのような隠れた部分が存在することを決定するための努力をユーザは必要とせず、また、そのような隠れた部分が気付かれない危険性も減少する。これによって、折り畳まれた表面を検出すること及び潜在的な異常の場所を突き止めることにおける医療実行者の効率は向上する。
【００１１】
本発明の１つの好適な実施例では、隠れた部分は、直接的に表示されない。直接的に表示すると、関心の解剖学的特徴の歪んだ表現をもたらすであろう。その代わりに、セグメント化された対象物の表面の表現が、従来のグラフィカル視覚化技法を用いた表示、印刷、又は、他の様式での視覚化のために従来の表面レンダリング技法を用いて生成される。折り畳み部分の構成に関する情報、即ち、折り畳み部分属性に関する情報は、例えば、カラーコード付け、パターン付け等によってコード付けされ、レンダリングされた表面データ上に重ねられる。或いは、コード付けされた情報は、セグメント化された対象物の表面の平らな２次元表現上に重ねられることも可能である。このコード付け様式で表すことのできる折り畳み部分属性は、以下に制限されないが、基準表面のファセットとも称するフラットパッチへの垂線によって交差されるよう表面が折り畳まれる回数、基準表面から第１の交差点への距離、基準表面からの所与の距離内の交差点の数等が含まれる。表現されるべき折り畳み部分属性の選択は、予め決定されても、又は、ユーザに選択に任されることも可能である。
【００１２】
医用ビューイングシステムは、特別にプログラムされた汎用コンピュータとして実施されることが可能である。医用ビューイングシステムは、ワークステーションであることが可能である。本発明は更に、医用ビューイングシステムの処理手段を作動させる段階を有する画像処理方法を提供する。本発明は更に、汎用コンピュータ上で使用される場合に、上述の方法の段階を実行させる一組の命令を有するコンピュータプログラムプロダクトも提供する。本発明は更に、医用撮像装置と、撮像装置によって得られた医用画像データを処理するよう上述した方法を実施するデータ処理システムと、この方法によって生成された画像データを視覚化する手段を有する医療検査装置も提供する。視覚化装置は、一般的に、データ処理装置に接続されるモニタから構成される。
【００１３】
本発明のワークステーション及び医用撮像システムは、インタラクティブであることが有利であり、それにより、ユーザが、評価される折り畳み部分属性データ、及び／又は、評価される折り畳み部分属性データが視覚化される方法に影響を与えることを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
本発明は、医用撮像において折り畳まれた解剖学的対象物の解析及び視覚化のための医用ビューイングシステムに関する。そのような対象物の例は、３Ｄ磁気共鳴画像（ＭＲＩ）において観察されるような脳の白色又は灰色の物質の脳回、又は、結腸検査手順内の３Ｄコンピュータ断層撮影画像において観察されるような結腸の内面である。本発明の基本的な目的は、３Ｄデータセットにおける折り畳まれた表面の検査と、潜在的な異常の１を突き止めるための医療実行者の効率を向上することである。脳の画像については、本発明の医用ビューイングシステムは、脳の回（外向きの折り畳み部分）と脳の溝（内向きの折り畳み部分）の位相幾何学を、脳の滑らかな「平均化された」表面上に表示されるカラーの又はグレイ調の領域として図式的に表すことが可能である。結腸の画像については、本発明のビューイングシステムは、結腸内を通り抜けるバーチャル結腸内視法レンダリングでは通常は隠れてしまう結腸の折り畳まれた領域を図式的に表すことが可能である。従って、ビューイングシステムは、医療実行者が、癌性腫瘍の早期段階であり得るポリープであると解釈し得る疑わしい構造の検出を可能にする。このような構造は、通常、結腸内を延在する内側結腸表面の局所的不規則性として観察される。
【００１６】
本発明は、結腸の表面の折り畳まれた部分の視覚化に適用される実施例を参照しながら、以下に詳細に説明する。これらの例において、結腸を表す３次元（３Ｄ）画像データは、３Ｄコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像として得られる。しかし、画像データは、他の種類の撮像技術によって与えられ得る。本発明は、より一般的に、任意の種類の撮像技術を用いる医療検査装置に関連付けられる医用ビューイングシステムに関り、画像の対象物であり得る関心の人間又は動物の特徴には実質的に制限はない。
【００１７】
折り畳まれた表面に対応する医用画像データを処理及び視覚化する好適な方法の以下に説明する段階は、汎用コンピュータといったデータ処理手段を有する医用ビューイングシステムによって好都合に実行されることが可能である。医用ビューイングシステムは、医療検査装置に組込まれるか、又は、医療検査装置に関連付けられる（一般的に、医療検査装置の付近に置かれる）。或いは、データ処理は、医療検査装置から物理的に遠隔にあるワークステーション上で行われ得る。画像データは、例えば、ケーブルを介して「生のフィード」として、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の記録媒体上への画像データの中間格納後に、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット等のネットワークを介する伝送によって任意の好適な手段によって、医用ビューイングシステムに入力されることが可能である。
【００１８】
医用撮像技術は十分に開発されているが、現在の技法は、折り畳まれた表面の視覚化に適用される場合には不十分である。この問題は、結腸といった管状臓器を表す非常に概略形式の円筒１における解剖学的表面を表す図１Ａを考慮することからより良好に理解することができるであろう。管状臓器１は、その曲面の一部分において楕円形の膨らみＢを有する。図１Ｂは、膨らみＢを有する管状臓器１の表面ＳＯＳの概略的な断面図である。図１Ｂは、膨らみＢの開口部分Ｏと、膨らみＢの内部分の様々な部分Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を示す。部分Ｄ１及びＤ３は、折り畳まれた表面であり、その解析及び視覚化が、本発明の目的である。膨らみＢに向かって見て、管状臓器の内部分の光景を表示するために従来の医用撮像技法が用いられると、表示される光景は、簡易形式において、図１Ｃに示す特徴のようになる。図１Ｃでは、グレイスケールを用いて、観察者と表示された表面との間の距離を表す深度の印象を与える。観察者は、管状臓器の内面が、膨らみに繋がる開口部分Ｏを介して見える楕円形の膨らみＢの内面の一部分と共に表示されたに過ぎないことが分かるであろう。しかし、楕円形の膨らみ内面の隠れている部分がある。従って、医療実行者は、臨床上の関心であり得る部分Ｄ１及びＤ３に対応する隠れた表面部分を見ることができない。更に、医療実行者は、隠れた表面部分があることを認識さえしないかも知れない。更に、従来の技法を用いると、同じ光景が、開口部分Ｏが同じ寸法を有する場合、膨らみＢの形に関係なく表示され得る。
【００１９】
図２は、医療検査装置内に組込まれる本発明による画像ビューイングシステムの１つの実施例の基本的な構成要素を示す。図２に概略的に示すように、医療検査装置は、一般的に、その上に患者が横たわるベッド１０又は撮像装置に対して患者を位置決めする別の素子を有する。医用撮像装置は、ＣＴスキャナ２０であり得る。ＣＴスキャナ２０によって生成された画像データは、汎用コンピュータといったデータ処理手段３０に供給される。データ処理手段３０は、一般的に、モニタ４０といった視覚化装置と、ユーザがシステムとインタラクトすることができるようにするキーボード、ポインティングデバイス等、ユーザによって動作可能な入力装置５０に関連付けられる。素子１０−５０は、本発明による医療検査装置を構成する。素子３０−５０は、本発明による医用ビューイングシステムを構成する。データ処理装置３０は、本発明の好適な実施例に応じて医用画像データを解析する方法を実施するようプログラムされる。
【００２０】
図３は、データ内に示される折り畳まれた表面の改善された視覚化を可能にするよう医用画像データを処理する好適な方法における段階を示すフローチャートである。
【００２１】
この方法に入力される画像データは、この例では、対象の結腸について得られた３Ｄコンピュータ断層撮影画像データである。
【００２２】
段階Ｓ０において、入力画像データは、例えば、低解像度特徴を除去するために従来の前処理が施され得る。
【００２３】
段階Ｓ１において、３次元表面セグメンテーションが行われて、結腸の関心の表面に対応する画像データを識別する。この表面は、図１Ａの膨らみＢのような少なくとも１つの折り畳み部分を有する。段階Ｓ１の演算によって、上述の折り畳み部分を有し、ＳＯＳと記号が付けられた３Ｄセグメント化された対象物表面のデータが得られる。セグメンテーションの従来の技法では、３Ｄデータは詳しく検討され、どの画像データが結腸の表面を表すと考えられるか決定するために閾値と比較される。結腸壁は、吸収性があり、従って、明るく見え、一方、結腸の内部分は、暗く見える。従って、測定強度値に対応する測定画像データの閾値との比較は、結腸壁の場所を決定するために適切である。
【００２４】
段階Ｓ２において、セグメント化された対象物表面ＳＯＳは処理されて、３Ｄ簡易化表面が生成される。この３Ｄ簡易化表面は、セグメント化された対象物表面ＳＯＳに近似し、折り畳まれた表面がない。本発明では、各内向き及び／又は外向きの折り畳み部分は、直接的に表示されない。代わりに、セグメント化された対象物表面が、例えば、内向き及び／又は外向き折り畳み部分を除去し、且つ、簡易化表面と称するセグメント化された対象物表面の滑らかなバージョンを得るために形態学処理を用いることによって、簡易化される。
【００２５】
次に、この簡易化表面は、離散化される。この演算は、「基準表面」又は「基準多面体」と称する多面体によって緊密に近似される３Ｄ表面を得ることを可能にする。例えば、結腸の表面を簡易化する演算は、３Ｄの滑らかにされた円筒を生成し得、この円筒から、離散化の演算によって、ＲＰと記号が付けられる３Ｄ基準多面体が生成され、この３Ｄ基準多面体は、関心のセグメント化された対象物表面ＳＯＳに近似する。図４によって示すように、基準多面体の表面は、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４といった点の隣接フラットパッチを有し得る。関心の領域において、基準多面体ＲＰの表面は、幾つかの点パッチ又は少なくとも１つの点パッチを有する。
【００２６】
３次元表面セグメンテーション技法、及び表面を離散化するための技法は、周知であるので、本願には詳細に説明しない。セグメンテーションに関する更なる情報は、Issac  N.  Bankman編集長による「Handbook  of  Medical  Imaging,  Processing  and  Analysis」（Academic  Press）のJadwiga  Rogowskaによる第５章「Overview  and  Fundamentals  of  Medical  Image  Segmentation」に記載される。
【００２７】
ユーザに、基準多面体ＲＰの平らな多面体全体像である基準表面を与えるために、２Ｄ表現を生成することも有用である。一般的に、これは、この基準多面体の角度を維持した図である等角図である。この平らな多面体基準表面は、以下に、２ＤＲＭと記号が付けられる２Ｄ基準図と称する。
【００２８】
段階Ｓ３において、表面データは、存在し得る任意の折り畳まれた構造を解析するために処理される。具体的には、図４に示すように、基準多面体ＲＰは、１つの又は幾つかのフラットパッチを示し、各パッチは、一般的に多面体素子Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４等である、略ファセットの形である。セグメント化された対象物表面ＳＯＳに近似する基準多面体ＲＰの各パッチ又は各ファセットについて、そのパッチ又はファセットに対する垂線Ｎに沿って画像データの解析が行われ、それにより、関心のセグメント化された対象物表面ＳＯＳの隠れた又は折り畳まれた部分を検出し、また、その折り畳まれた部分の様々な属性を評価する。
【００２９】
図４に示すように、セグメント化された対象物表面ＳＯＳの全ての点は、基準多面体ＲＰ上にマッピングされる。このマッピングは、セグメント化された対象物表面ＳＯＳの任意の点Ｐは、基準多面体ＲＰ上に一度だけマッピングされるよう行われる。このことを達成するための好適な実施例は、点Ｐを、基準多面体ＲＰの最も近いパッチ又はファセットにある基準多面体ＲＰの最も近い点Ｐ’にマッピングすることである。図４では、例えば、点Ｐは、ファセットＦ１のＰ’上にマッピングされる。点Ｐ’は、Ｐに最も近い基準多面体ＲＰのハッチングされたパッチＦ１にある。
【００３０】
セグメント化された対象物表面ＳＯＳと、Φ１、Φ２、Φ３と記号が付けられるファセットを有する対応基準多面体ＲＰの断面図を表す図５Ａに示すように、折り畳まれた表面は、各ファセットΦ１、Φ２、Φ３への垂線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３のセグメント化された対象物表面ＳＯＳとの交差点を解析することによって検出される。つまり、基準多面体ＲＰの各パッチ又はファセットについて、セグメント化された対象物表面の最も緊密に関連付けられる点が検出される。
【００３１】
折り畳まれた表面は、ファセットへの垂線が、セグメント化された対象物表面を１回以上交差する場合に検出される。表面が折り畳まれている場合、関心のセグメント化された対象物表面ＳＯＳを横断する、基準多面体ＲＰのパッチ又はファセットΦ１への垂線Ｎ１に沿って、Ｃ１、Ｃ２といった１つ以上の点がある。セグメント化された対象物表面と基準表面との間に１対１の関係のないこのような種類のパッチ又は多面体ファセットは、内向き又は外向き折り畳み部分の「隠れ部分」に対応するとして識別される。「隠れ部分」に対応するパッチ又はファセットのリストが生成される。一般的に、このリストは、メモリの中に、関連付けられる折り畳み部分属性データと共に格納される。隠れ部分のリストは、例えば、電子形式、印刷されたリスト等任意の好適な形式で出力され得る。
【００３２】
段階Ｓ４において、隠れ部分に関連する１つの又は幾つかの折り畳み部分属性が決定され、以下に説明するようにコード付けされる。
【００３３】
折り畳み部分属性の第１の例は、基準多面体ＲＰの各ファセットΦ１、Φ２、Φ３と、結腸の表面に対応するセグメント化された対象物画像ＳＯＳデータにおける最も近い関連付けられる点との間の距離の測定に関する。測定は、ファセットΦ１、Φ２、Φ３への各垂線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３に対して行われる。結腸のように内側と外側を有する構造の場合、距離は、関連付けられる点が、３次元基準多面体内に位置付けられる場合は、負の符号を受け、関連付けられる点が外に位置付けられる場合は、正の符号を受ける。この符号が付けられた距離は、基準多面体ＲＰの各パッチ又はファセットΦ１、Φ２、Φ３への垂線Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３に沿って定義される。距離は、セグメント化された対象物表面の検出された点が実際にパッチ又は平らな多面体面上にある場合は、例えば、ファセットΦ１に対するＳＯＳの点Ｃ０のように、ゼロである。
【００３４】
折り畳み部分属性の第２の例は、３Ｄ基準多面体ＲＰのファセットへの垂線がセグメント化された対象物表面ＳＯＳと交差する回数に関する。表面の視覚的表現において、カラー、パターン等といった異なる視覚的指示をもたらすそれぞれ異なるコードを、２つの交差、３つの交差等に対応する折り畳み部分に割当てることが可能である。
【００３５】
折り畳み部分属性の第３の例は、３Ｄ基準表面ＲＰのファセットと、そのファセットへの垂線の「第１の交差」との間の距離に関する。つまり、第１の交差の「深度」が、臨床において重要であり得る。従って、様々なコードを、図５Ａでは、Ｃ０に対する、Ｃ１と付けられる「第１の交差」のそれぞれ異なる深度を示すよう割当てることが可能である。繰り返しになるが、これらの様々なコードは、表面の視覚的表現において、カラー、パターン等の様々な視覚的指示をもたらす。
【００３６】
臨床において重要であり得る折り畳み部分の第４の例は、図５ＡにおいてＣ１と付けられた第１の交差と、Ｃ２と付けられる第２の交差との間の距離であり、これは、セグメント化された対象物表面ＳＯＳとの対応するファセットΦ１への垂線Ｎ１上で測定される。この場合、表面は略１８０°を介して折り返される図５Ａに示すように、この距離は、Ｎ１上で測定される折り畳み部分の「厚さ」Ｔを示すことが可能である。この厚さは、湾曲部分の内側における対向する表面の間の距離である。従って、繰り返しになるが、画像データが表示される、印刷等されるときに、様々な視覚的指示をもたらす様々なコードを、第１の交差点と第２の交差点の間のそれぞれ異なる距離Ｃ１−Ｃ２を示すために割当てることが可能である。
【００３７】
偽の効果を回避するために、Ｃ１、Ｃ２といった第１の交差点と第２の交差点の間の領域が、折り畳み部分の中空の「内側」に対応し、例えば、結腸壁の中のある領域には対応しないことを確実にすることが有利であり得る。このことは、第１の交差点Ｃ１と第２の交差点Ｃ２との間の距離を、これらの交差点間の画像データが特定の強度即ち輝度値をとる場合にのみ測定することによって達成可能である。例えば、結腸のコンピュータ断層撮影画像の場合、セグメント化された対象物表面が垂線Ｎ１を交差する第１の点Ｃ１と第２の点Ｃ２との間における３Ｄ基準多面体ＲＰへの垂線Ｎ１に沿っての画像データが、「黒」に対応する値をとると、その領域は中空であり、それは、結腸壁に対応しないことが分かる。
【００３８】
本発明の実施例では、３Ｄ基準多面体ＲＰのΦ１、Φ２、Φ３といったパッチ又はファセットへのＮ１、Ｎ２、Ｎ３といった垂線のセグメント化された対象物表面ＳＯＳとの交差点の測定には、基準多面体ＲＰから特定の閾値までの距離で離れている交差点Ｃ１、Ｃ２等のみを考慮に入れることが有利である。この閾値より離れている交差点は、これらの交差点が完全に異なる解剖学的特徴に関り、関心の解剖学的特徴の表面ではないと考えられる（管壁、組織等は、多くの医用撮像技法において用いられる放射線に少なくとも部分的に透過的であることを念頭に入れたい）。閾値距離の適切な値は、問題の解剖学的特徴に応じて異なる。
【００３９】
更なる例において、医用画像の視覚化に投影ベースのアプローチを用いる医用ビューイングシステムでは、投影点と投影角度が、表面の折り畳み部分に対応する画像点について計算且つ格納されることが可能な一組の属性データを構成することが可能である。
【００４０】
上述した例以外の折り畳み部分属性も計算且つ格納されることが可能である。更に、評価されるべき特定の折り畳み部分属性は、本発明の方法を実施するデータ処理装置に予めプログラムされることが可能である。
【００４１】
段階Ｓ５において、関心の表面の様々な表現が、表示、印刷等のために生成される。少なくとも１つのこれらの可能な表現は、折り畳まれた表面の属性に関するコード付けされた情報を重ねるためのサポートとして意図される。
【００４２】
表現の第１の例では、基準多面体ＲＰ及び／又は等角の基準２Ｄ図ＲＭが、折り畳み部分属性を表示するために用いられる。関心のセグメント化された対象物表面が、セグメンテーション段階によって入力画像データ内において識別されると、３次元表面レンダリングが行われる。一般的に、概念的視点と視角が関心の表面の視覚化のために選択される投影ベースのアプローチが使用される。シェーディングを用いて、深度情報（表面の様々な部分への視点からの距離に関する）を伝え得る。３次元表面レンダリング技法は周知であり、従って、本願では詳細に説明しない。更なる情報は、前出の「Handbook  of  Medical  Imaging,  Processing  and  Analysis」の第４１章、特に、例えば画像データがグレイ値＝１を有するある領域の内側を、例えば画像データがグレイ値＝０を有するその外側から分離する同等表面の視覚化に関する第６６３頁に記載される。関心の表面の視覚化又は表示のために様々なアプローチが可能であり、これは、レンダリング処理を左右する。結腸、気管、管等の管状構造については、１つの人気のあるアプローチは、問題の構造の中を観察者があたかも飛んでいるかのようにデータを表示することである。このアプローチでは、管状構造の１つの端における表面に対応する画像データが最初にレンダリングされ、次に、管状構造に沿っての次の一部分に対応する画像データがレンダリングされ、管状構造のもう１つの端に到達するまで同様に続けられる。従って、このアプローチでは、表面レンダリング処理からの出力は、時間に依存する。
【００４３】
表現の第２の例では、結腸の全体又は１セグメントが、一般的には、１つの断面図、又は、一般的に直交する断面図である同時の複数の斜視図によって「ワンショット」形式で表現され得る。
【００４４】
第３の例では、ユーザは、セグメント化された対象物表面ＳＯＳを、折り畳み部分属性に関する情報を表示するためのサポートとして使用することを選択し得る。
【００４５】
表現の第４の例では、３Ｄセグメント化された対象物表面データが、結腸表面の場合には、例えば、展開され且つ広げられた平らな表面を生成するよう処理され得る。
【００４６】
段階Ｓ６において、コード付けされた折り畳み部分属性情報は、この情報のためのサポートとして選択された関心の対象物表面の表現上に重ねられる。例えば、符号の付いた距離が、基準３Ｄ多面体ＲＰ及び／又は等角基準２Ｄ図ＲＭ上にグレイレベルテクスチャとして表示され得る。任意選択的に、３Ｄセグメント化された対象物表面の折り畳み部分は、セグメント化され、形状及び幾何学属性のセットに基づいている。そのような属性の１つの例は、基準多面体への垂線が、セグメント化された対象物表面を横断する回数である。
【００４７】
ユーザは、関心の表面の表現の種類を選択する可能性が与えられることが可能である。ユーザは更に、段階Ｓ３において推定され且つ段階Ｓ６において表示されるべき折り畳み部分属性を選択する可能性も与えられることが可能である。１つの例として、医用画像の視覚化に投影ベースのアプローチを用いる医用ビューイングシステムでは、以下の一組の属性データが、表面の折り畳み部分に対応する画像点について格納されることが可能である。即ち、投影点、投影角度、（閾値距離までの）セグメント化された対象物表面ＳＯＳが３Ｄ基準表面ＲＰ上の画像点への垂線Ｎと交差する点の数及び深度、及び、Ｃ１、Ｃ２といった第１、第２、第３、又はそれ以上のそのような交差点の間の距離。視覚的コード付けは、任意の形式を取り得る。
【００４８】
行われている検査の種類に依存して、折り畳み部分の決定された幾何学的属性によって、異常警報指示を与えるべきか否かについて判断することができる。例えば、問題の折り畳み部分は、結腸の内側部分のポリープ形状に対応する危険性がある。
【００４９】
段階Ｓ７において、基準多面体のどのファセットが、関心の表面の「隠れ部分」に対応するのかが解析によって確立され、また、隠れ部分に関連する任意の所望の折り畳み部分属性データが決定され、コード付けされ、表面画像データと組合わされると、本発明の方法は、これらの「隠れ部分」の存在について、潜在的な異常としてフラグ付けしてユーザに合図を送る。これらの部分のついてフラグ付けしてユーザに合図を送る好適な技法は、隠れ部分の場所を、対象物表面の表現上でハイライトする、及び／又は、折り畳み部分属性データを示す視覚的コード付けを使用することにある。
【００５０】
結果として得られる画像データは、視覚化のために出力される。この結果として得られる画像では、視覚的コード付け及びフラグ付けは、任意の好適な形式を取り得る。一般的に、好適な形式とは、カラーコード付け、ハッチング及び他のパターンの与えることから構成される。コード付けする及びフラグ付けする折り畳み部分属性、及び／又は、折り畳み部分属性データをコード付けする及びフラグ付けするために使用される方法に関してはユーザに選択が任せられ得る。或いは、折り畳み部分属性データは、所定の規則に従ってコード付け且つフラグ付けされてもよい。いずれの場合においても、選択された折り畳み部分属性データは、段階Ｓ４においてコード付けされ、段階Ｓ６において、セグメント化された対象物表面に対応する対象物表面データと組合わされ、可能ならば、図３の段階Ｓ７においてフラグ付けされる。
【００５１】
図５Ｂは、図１Ｂの線Ｘ−Ｘ’によって示す方向に見たときの図１Ａの対象物の表面を表す画像データに上述した方法を適用することによって得られた出力データの表示可能な１つの種類の光景を示す。図５Ｂでは、対象物表面の表現は、対象物表面の展開された部分である。表面の隠れ部分は、パターンによって、ここでは、ハッチングＨＰによって示す。グレイスケールテクスチャは、「深度」を示し、即ち、観察者と対象物表面との間の距離の印象を与える。
【００５２】
図５Ｃは、図５Ｂと同じ基礎データに基づいた別の光景である。３Ｄ基準多面体ＲＰ、即ち、円筒上の点は、白色コードが割当てられ、膨らみＢの頂点にある点は、基準多面体から深度Ｄ２にあり、灰色コードが割当てられる。繰り返しになるが、ハッチングＨＰによって示すパターンは、直接的に可視ではない表面の隠れた部分を示す。
【００５３】
図５Ｂ及び５Ｃから分かるように、図３の方法から得られる画像データが視覚化されると、ユーザは、関心の表面のどの部分が「隠れた」又は「折り畳まれた」部分を有するのかすぐに分かる。何故なら、この「隠れた」又は「折り畳まれた」部分は、画像中パターンによってフラグ付けされるからである。これらのフラグ付けされた部分は、潜在的な異常に対応し得る。次に、ユーザは、これらの領域を、例えば、直交断面図といった従来の技法を用いてこれらの部分周りの領域を視覚化することによって、更に詳しく調べることができる。
【００５４】
或いは、本発明の特定の実施例では、医療実行者の効率は、識別された折り畳まれた表面部分の内側に沿ってのツアーを提供することによって更に高められることが可能である。折り畳み部分のガイド付きツアーは、ユーザによって手動で定義されるか、又は、構造の中心線を自動追跡する、即ち、折り畳み部分の形態学上の骨格を追跡する既知の技法を用いて予め決定され得る。グラスファイア（grassfire）アルゴリズムといった最適経路アルゴリズムを用いて、経路を決定することができる。枝分かれしていない折り畳み部分内のこのツアーを与えるバーチャル内視鏡のナビゲーション及びガイダンスのために３Ｄを構築する好適な技法は、ＥＰ−Ａ−１０５８９１３に記載される。
【００５５】
図３を参照しながら与えた折り畳まれた表面の視覚化を向上するために医用画像データを解析及び視覚化する１つの好適な方法の上述の説明は、色付きコード及び／又はパターンが付けられた領域を用いることによって関心の表面の３Ｄ及び／又は２Ｄ表現上に示されるコード付けされた折り畳み部分属性データ及び／又は異常分類データを有する上述の３Ｄ及び／又は２Ｄ表現を得るために、一般的には表示である出力のための画像データの生成について述べている。
【００５６】
本発明の基本的な技法の更なる任意選択的な拡張は、病的な折り畳み構造を特徴付ける形状及び幾何学的属性のライブラリ又はデータベースを提供することにある。医用専門家と相談しながら、属性のセットを確立し、対応する病理学的クラスに関する情報と共に格納することが可能である。本発明の解析手順には、その場合、折り畳み部分分の属性が、データベース内に格納される任意の属性のセットとマッチするか否かを決定するためにパターンマッチング技法を適用することによって関心の表面の検出された折り畳み部分分の属性を解析する段階が含まれる。パターン認識技法は、周知であるので、本願では詳細に説明しない。マッチが見つかると、潜在的な異常があることを示すために、データがユーザに出力されるか、又は、警報指示が与えられる。潜在的異常の分類も示されることが好適である。関心の表面が表示されるときに、更なるカラーコード又はパターンを用いて、異なる種類の潜在的異常を示すことが可能である。一部分の場合において、ユーザは、探される異常の種類を、データベースにおける異常のサブセットのみに制限することを希望する場合もある。本発明の医用ビューイングシステムは、考慮される異常を設定するオプションをユーザに与えるようプログラムすることが可能である。
【００５７】
ここまでの図面及びその説明は、本発明を説明するものであって、制限するものではない。特許請求の範囲内の多数の代替があることは明らかであろう。この点につき、以下を述べる。
【００５８】
様々な撮像技法を用いて、関心の解剖学的特徴の好適には３Ｄ画像データである医用画像データを得ることができる。例えば、３Ｄ磁気共鳴画像は、脳を調べるときにしばしば用いられ、３Ｄコンピュータ断層撮影画像は、結腸検査手順等の間にしばしば生成される。本発明は、制限なく、画像データを得るために用いる撮像技術に適用可能である。更に、撮像された特徴は、実質的に任意の関心の解剖学的特徴であり得、特に、本発明は、脳又は結腸の一部分の視覚化に制限されない。
【００５９】
更に、本発明は、表示のための画像データの生成に関して説明したが、本発明は、以下に制限されないが、表示装置上の表示及び印刷を含む画像データの実質的に任意の形の視覚化を含むことを意図する。請求項における任意の参照符号は、請求項を制限するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１Ａ】折り畳まれた表面である膨らみを有する管状臓器の外部分を示す図である。
【図１Ｂ】管状臓器のセグメント化された対象物表面の長手方向の断面を示す図である。
【図１Ｃ】膨らみの方向における図１Ａの臓器の内部分を示す図である。
【図２】医用ビューイングシステムが組込まれた医療検査装置の構成要素を示すブロック図である。
【図３】本発明の好適な画像データ解析及び視覚化方法の段階を示すフローチャートである。
【図４】セグメント化された対象物表面の点を基準表面にマッピングする技法を示す図である。
【図５Ａ】図１Ａの膨らみといった折り畳まれた表面に適用される隠れ部分の解析段階を示す図である。
【図５Ｂ】図１ＢにおけるＸ−Ｘ’によって示す方向に見た第１の種類の表示光景である。
【図５Ｃ】図１ＢにおけるＸ−Ｘ’によって示す方向に見た第２の種類の表示光景である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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