(57)【要約】本発明は、身体構造の選択的な画像化のための方法に関し、かかる方法において、−第一画像データのセットが、第一の断層撮影方法の手段によって得られ、−第二画像データのセットが、第二の断層撮影方法の手段によって得られ、該第二の方法は、第一方法の解像度よりも高解像度を有し、第一画像データのセット及び第二画像データのセットの画像データは、空間で少なくとも部分的に一致し、−画像は第一の画像データのセットから再構成され、−画像化される画像データは、第二画像データのセットの手段によって第一画像データのセットから選択される。低解像度の断層撮影方法を使用する一方で画像化の高品質を達成するために、本発明と一致して、第一画像データのセットからの画像の再構成において、−画像化される第一の少なくとも一つの画像領域が第二画像データのセットから選択されて、−続いて、画像の再構成が、選択された画像領域に位置する第一画像データのセットの画像データから計算される、ことが提案される。
2005521881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体構造の選択的な画像化のための方法であって、該方法は、
−第一画像データのセットが、第一の断層撮影方法の手段によって得られ、
−第二画像データのセットが、第二の断層撮影方法の手段によって得られ、該第二の断層撮影方法は、前記第一方法の解像度よりも高い解像度を有し、前記第一画像データのセット及び前記第二画像データのセットの前記画像データは、空間で少なくとも部分的に一致し、
−画像は前記第一画像データのセットから再構成され、
−画像化される画像データは、前記第二画像データのセットの手段によって前記第一画像データのセットから選択され、
前記第一画像データのセットからの画像の再構成において、
−画像化される第一の少なくとも一つの画像領域が前記第二画像データのセットから選択されて、
−続いて、前記画像の再構成が、前記選択された画像領域に位置する前記第一画像データのセットの前記画像データから計算される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第一の断層撮影方法は、核医学の断層撮影方法であり、特にＳＰＥＣＴ又はＰＥＴであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像領域の前記選択は、自動的な区分化方法の手段によって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記画像の再構成は、反復性の背面投射の手段によって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記画像の計算は、前記第一画像データのセットの画像化される前記画像データの背面投射によって画像の初期計算から構成され、下記の段階の
−前記計算された画像から反復画像データのセットの数的な形成段階と、
−前記第一画像データのセットと前記反復画像データのセットとの間の差異の決定段階と、及び
−前記計算された画像に前記差異を追加することによって反復画像の計算と、少なくとも一つの収束基準が満たされるまで、すなわち、特に前記差異が所定の収束値より下に低下するまで、前記計算された反復画像において前述の段階の反復する繰り返し段階と、
から構成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
身体構造の選択的な画像化のためのデバイスであって、該デバイスは、
−第一画像データのセットの獲得のための第一の断層撮影画像データの獲得手段と、
−前記第一の断層撮影画像データの獲得手段の解像度よりも高い解像度を有する、第二画像データのセットの獲得のための第二の断層撮影画像データの獲得手段と、
−前記第一画像データのセットからの画像を画像再構成のための背面投射手段と、
−前記第二画像データのセットの手段によって前記画像化される画像データを選択するための選択手段と、
を有し、前記背面投射手段は、前記画像が前記選択された画像領域に位置する前記第一画像データのセットの前記画像データから独占的に計算されるような手法で前記選択手段と共に作動することを特徴とするデバイス。
【請求項７】
コンピュータプログラムがコンピュータで実行される場合に請求項１に記載の方法を実行するコンピュータを成すためのプログラミング手段を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体構造の選択的な画像化のための方法に関し、かかる方法において、
−第一画像データのセットが、第一の断層撮影方法の手段によって得られ、
−第二画像データのセットが、第二の断層撮影方法の手段によって得られ、該第二の方法は、第一方法の解像度よりも高い解像度を有し、第一画像データのセット及び第二画像データのセットの画像データは、空間で少なくとも部分的に一致し、
−画像は第一の画像データのセットから再構成され、
−画像化される画像データは、第二画像データのセットの手段によって選択される。
【０００２】
本発明はまた、記載された方法と一致する身体構造の選択的な画像化のためのデバイス及びコンピュータで実行され、方法の記載された段階を実行するためのプログラミング手段を有するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
多数の断層撮影方法、特には、ＳＰＥＣＴ（単一光子放射のコンピュータ断層撮影）又はＰＥＴ（陽電子放射断層撮影）方法などの核医学において目的とされる断層撮影方法は、純粋な形態学を越える情報を断層撮影的に形成された画像の観察者に提供し、数多の場合に生理学的な処理を視覚化するという利点を有する。そのような断層撮影方法は欠点を有するが、しかしながら、前述の方法は低い空間解像度を有し、しばしば、非常に品質の悪い画像化が、特に顕著に微細構造において達成される。
【０００４】
この欠点を避けるために、この断層撮影方法をさらなる断層撮影方法と組み合わせることが知られている。次いで、第二の断層撮影方法は、低解像度を有する既に記載した断層撮影方法と同一領域を画像化する。高解像度を有する第二の断層撮影方法の基本において、観察者は全体の画像から関心のある与えられた領域を選択し、非常に正確な選択（区分化と呼ばれる）は、第二方法の高解像度により可能である。その結果として、高解像度の断層撮影画像の選択された領域に対応する、第一の低解像度の断層撮影方法によって生成された低解像度の断層撮影画像の領域は、画像登録の手法によって関連され、独占的にこの領域が画像化される。このような種類の方法がある（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００５】
２つの断層撮影方法のこのタイプの組み合わせは、低解像度の断層撮影方法の手法によって得られる元来の画像は従来の手法で再構成され、高解像度の手段によるこの画像の詳細な選択が後の段階でのみ発生するという欠点を有する。画像の従来の再構成において、得られた画像データは規則的に背面投射され、そのような背面投射中に、前方投射の手法による画像獲得段階に測定された信号は、全体の画像領域を越えて適切な投射ラインに沿って分配される。この全体の画像領域を越える分配のために、信号はシャープでなくなり、距離対ノイズ比は小さくなる。当業者は、この現象を“スメアリング（smearing）”と呼ぶ。
【０００６】
そのようなスメアリングは、スメアリング及び測定される広大な画像領域が多数の反復を必要とするので、反復方法が背面投射において使用される場合において、特に不利であり、したがって、必要な計算時間及び努力を引き伸ばす。
【非特許文献１】IterativeReconstruction of Emission Tomography Data with A Priori Information, VollmarSt. et al., Transactions on Medical Imaging, 199.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、低解像度の断層撮影方法において達成されるように高品質の画像化を可能にする方法を提供することである。本発明の目的はまた、そのような方法を実行するためのデバイス及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の目的は、
第一画像データのセットからの画像の再構成において、
−画像化される第一の少なくとも一つの画像が、第二画像データのセットから選択されて、
−続いて、画像の再構成が、選択された画像領域に位置する、第一画像データのセットの画像データから計算される。
【０００９】
したがって、本発明と一致する方法は、画像の再構成中に全体の画像領域を越える背面投射を計算しない。代わって、観察者に関心のある画像領域は、前もって選択される。この選択は、第一の断層撮影方法の解像度よりも高い解像度を有する第二の断層撮影方法の手段によって獲得される、画像データに基づき実行される。画像化される対象物を含む画像の領域又はその一部分を選択することが特に可能である。さらに、また、例えば、密着する脈管系であってよい、多数の領域を選択することが可能である。
【００１０】
選択された画像領域を越える画像データの背面投射は、画像値が全体の画像領域にわたってスメアでないが、わずかな画像領域、すなわち選択された画像領域にわたってスメアであることを補償する。したがって、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）は増大され、画像化されるべき構成の画質が増強されることが達成される。
【００１１】
本発明による方法は、第一の断層撮影方法が核医学の断層撮影方法であり、特に、ＳＰＥＣＴ方法又はＰＥＴ方法である場合に、特に有利である。そのような方法によると、コントラスト媒体は、画像データの断層撮影の獲得に先立って患者に処理される。このコントラスト媒体は、おそらく与えられた生理学的プロセスに依存する、身体の与えられた構造で集中し、核医学の断層撮影方法によって高コントラストで画像化される。次いで、ＳＰＥＣＴ及びＰＥＴは、ほぼ５乃至１５ｍｍの低い空間的な解像度だけを有する。画質を増大するために、使用は、特に、磁気共鳴断層撮影法又はＸ線断層撮影法（ＭＲ及びＣＴのそれぞれ）から成すことができる。それらの断層撮影方法は、０．５乃至１ｍｍの範囲の解像度を有する。本発明と一致する方法の使用は、特に、組み合わされたＣＴ／ＰＥＴシステム又は他の断層撮影方法を組み合わせた別の断層撮影装置が断層撮影画像法において使用される場合に特に有利である。
【００１２】
有利な形式の方法によると、画像領域の選択は自動的な区分化方法の手段によって実行される。
【００１３】
観察者によって、例えば、画像の境界を定義することによって又は画像の角のポイントを選択することによって手動の区分化に追加して、特に、自動式選択方法が有利に使用される。自動式選択方法によると、例えば、画像化される画像要素の選択は、それら画像要素の画像値（例えば、グレー値）を基にして実行できる。例えば、計算された断層撮影のＸ線画像の画像値（ＨＵ値と呼ばれる）に基づく与えられた身体組織を選択することが可能であり、次いで、その身体組織は画像形成されるか、又は画像形成から除外される。さらに、同一又は同様の画像値を有し、コヒーレントである領域を選択するために自動区分化方法において実現可能である。次いで、従来の区分化方法、例えば、いわゆる領域の成長方法が使用できる。形態学上の開口部又は同等など他の方法が画像領域の自動的な選択において使用されることがさらに配置されてよい。
【００１４】
本発明と一致する方法は、互いに設定された第一画像データのセットと第二画像データのセットの画像データの必要な関係、つまり登録は、第二画像データのセットで画像化される第一画像データのセットの排他的な画像データを関連することによって簡素化されるか又は加速化されることを特に保証してよい。
【００１５】
画像再構成が反復する背景投射の手法によって実行される場合に本発明と一致する手法を使用することが特に有利である。次いで、反復する計算は、同一の手法で周期的に実行される画像計算の結果である媒体間に形成される差異が形成されて、計算された画像の品質が２つの連続する計算サイクル間の差異の値を基にして評価されるような手法の原理において発生する。一般的に、達成されるべき限界値（収束基準）が定義される。
【００１６】
信号とノイズ値との距離が本発明と一致する方法のちょうど開始から増大されるために、本発明と一致する方法は、収束基準が合致するまで必要とされる、すなわち、全体の画像領域にわたるスメアリングを有する従来の手法と比較して、反復段階の数の減少を可能にする。有利に、本発明と一致する方法の反復段階の数は、従来の手法と同一で維持し、本発明と一致する方法の手段によって形成される画像の画質は、従来の手法で再構成された画像の画質と比較して増強できる。
【００１７】
本発明のさらなる態様は、身体構造の選択的な画像化のためのデバイスに関し、そのデバイスは、第一の断層撮影の画像データ獲得手段と、第一の断層撮影の画像データ獲得手段の解像度より高い解像度を有する第二の断層撮影の画像データ獲得手段と、特に、第一の断層撮影の画像データ獲得手段によって得られる第一画像データのセットからの画像の背面投射による画像再構成のための手段と、好ましくは、第二画像データのセットから派生される画像の一つ以上の領域を選択することによって、画像化される画像データの少なくとも一つの領域を選択するための選択手段と、を含む。背面投射手段は、画像データの独占的な背面投射中に、画像データが選択手段による第二画像データのセットの手法によって選択される選択された画像領域に位置されて投射されるような選択手段と共に作動する。
【００１８】
最後に、本発明の最後の態様は、コンピュータプログラムがコンピュータで実行される場合に請求項１の方法を実行するコンピュータをなすためのプログラミング手段を備えるコンピュータプログラムに関する。
【００１９】
本発明の好ましい実施態様は、添付図を参照して下記に詳細に記載されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に示されるように、本発明にしたがう方法の好ましい変形と一致して、身体領域の第一のコンピュータ処理された断層撮影の画像Ｓ１が形成され、この目的において、かかる身体領域の切片画像は互いからの与えられた距離で獲得される。このコンピュータ処理された断層撮影画像は、ＣＴ画像データのセットＲ１を生じる。コンピュータ処理された断層撮影画像の獲得前又は獲得後に、コントラスト媒体は患者に登録されてＳＰＥＣＴ画像Ｓ２が形成され、ＳＰＥＣＴ画像データのセットＲ２が生じる。ＳＰＥＣＴ画像Ｓ２は、ＣＴ画像Ｓ１におけるような断片平面間の同一距離を使用する一方で、同一の身体領域において形成される。
【００２１】
ＣＴ画像データのセットＲ１及びＳＰＥＣＴ画像データのセットＲ２において、ＳＰＥＣＴ画像データのセットＲ２の画像データとして同じ幾何学的な位置で位置しているＣＴ画像データのセットＲ１の画像データが、互いに関係している、画像重ね合せ又は登録操作Ｓ３が実行される。例えば、周知な方法である、標準のマーカーは、そのような関連のために使用することができる。ＣＴ画像Ｓ１及びＳＰＥＣＴ画像Ｓ２は、同一の画像領域をカバーする必要はないが、２つの画像が画像化される領域で重なる場合に十分である。さらに、同一となる２つの画像の切片の空間におけるいずれでも必要なく、一つの画像の切片間の距離が、他の画像の切片間の距離の整数倍であることがさらに実現可能である。
【００２２】
次いで、画像Ｓ４は、ＣＴ画像データのセットＲ１から再構成される。反復又は分析的な背面投射などの慣習的な方法が、この目的において使用できる。したがって、形成されたＣＴ画像Ｒ３において、画像化される領域Ｓ５の区分化が実行される。この区分化は、投射方向と平行な方向と同様に直角な方向で、特に両方向で同時に、生じることができる。例えば、画像化される領域は、画像化される領域の複数のコーナーポイントを設定することによって、又は領域周辺の境界線を描くことによって定義できる。互いに接続されるか、又は接続されない画像化される複数の領域を選択することがさらに可能である。さらに、画像値の与えられた範囲を有する画像要素の選択によって、又は、領域成長方法と呼ばれる手法による画像値の同様の範囲を有するコヒーレント領域の選択によって自動的に実行される区分化において実現可能である。さらに、与えられた値よりも小さいか又は大きい、画像の構成を選択することが実現可能であり、形態学的な開口方法などの慣習的な方法が、この目的において使用できる。フィルター操作の手段によって画像化される領域から一つ以上の画像領域を除去することがさらに実現可能である。
【００２３】
したがって、形成され区分化されたＣＴ画像Ｒ４は、数的な前方の投射Ｓ６の手法によって区分化されたＣＴ画像データのセットＲ５に変換される。この段階において、選択された画像要素、すなわち、画像化される区分化された領域は、簡素な手法で元来のＣＴ画像データのセットの画像データと再度関連できる。
【００２４】
区分化されたＣＴ画像データのセットの画像データは、次の段階Ｓ７のＳＰＥＣＴ画像データのセットの画像データと関連し、区分化されたＳＰＥＣＴ画像データのセットＲ６を生じる。この区分化されたＳＰＥＣＴ画像データのセットＲ６は、ＣＴ画像データのセットを基に選択されるように画像化される領域において関連の画像データのみを含む。さらなる段階Ｓ８において、画像は、区分されたＳＰＥＣＴ画像データのセットから、すなわち、区分化されたＳＰＥＣＴ画像データのセットの反復性の背面投射によって、再構成される。この反復性の背面投射中に、画像データは、画像化される領域にわたってのみスメアであり、全体の画像領域よりも実質的に小さい領域を規則的に越えて、したがって、信号対ノイズ比を増強する。したがって、再構成された画像Ｒ７は、より鋭利なエッジを有し、さらなるコントラストを含む。これは、必要とされる計算時間と努力が少ないことを意味する、画質が従来の再構成技術の手段により得られた画像の画質と実質的等価である、画像において必要とされる反復段階の数を削減する。相似して、反復段階の数が従来の方法の数と同じである場合、すなわち、同一の計算時間と計算努力を費やす間に、相当に高い画質の画像が形成できる。
【００２５】
図２は、本発明と一致するデバイスの構成の概略を表わし、かつ、本発明と一致するコンピュータプログラムのプログラミング手段の概略を表わす。
【００２６】
デバイスは、画像の重なり又は登録手段Ｍ４と共に作動するＣＴ画像獲得手段Ｍ１及びＳＰＥＣＴ画像獲得手段Ｍ２とを有する。ＣＴ画像獲得手段Ｍ１は、ＣＴ画像データのセットからＣＴ画像を形成するＣＴ画像における画像再構成手段Ｍ３と共に作動する。このＣＴ画像は、デバイスのユーザによって制御される手動の区分化手段Ｍ５の手法によって区分化され、したがって画像化される領域を選択する。
【００２７】
手動の区分化手段は、区分化された画像から画像データセットを形成する選択されたＣＴ画像要素の数的な前方の投射Ｍ７における手段と共に作動する。
【００２８】
図２の点線によって示されるように、代替として、ＣＴ画像獲得手段は、デバイスのユーザによって影響される、プリセットパラメータ又はパラメータに基づいて与えられたデータを自動的に選択する、自動区分化手段Ｍ６と共に作動できる。
【００２９】
自動区分化手段Ｍ６の手法によって選択された画像データ又は数的な前方の投射手段の手法によって生成された画像データは、ＳＰＥＣＴ画像データにおける画像再構成手段Ｍ８と共に作動する。ＳＰＥＣＴ画像データにおける画像再構成手段は、幾何学的に同一で位置するＳＰＥＣＴ画像データと対応する選択されたＣＴ画像データと関連するように、画像の重ね合わせ／登録手段と共に作動する。
【００３０】
代替として、手動（Ｍ５）又は自動（Ｍ６）の区分化後、ほんの瞬間で画像の重ね合わせ手段Ｍ４の手法により画像の重ね合わせ又は登録を実行するようにさらに配置されてよく、したがって、画像化される画像要素の選択が起こる。この場合、画像領域の重ね合わせがないか、又は画像化される領域に位置しない画像データの登録はない。
【００３１】
画像の再構成手段ＳＰＥＣＴＭ８は、選択された画像データから区分化された画像領域の高画質の核医学画像を形成する。
【００３２】
反復性の背面投射の手法によって区分化されたＳＰＥＣＴ画像データのセットＳ８からの画像の再構成は、図３を参照して記載されるだろう。背面投射Ｓ１０において、反復は、第一に、反復画像データのセットＲ１２が計算段階Ｓ１１での反復画像Ｒ１１から数的に形成された後、反復画像Ｒ１１が、第二画像データのセット又は画像Ｒ１、Ｒ３に基づいて選択された第一画像データのセットＲ６の画像化される画像データの背面投射によって計算されることを含む。したがって、この反復画像データのセットＲ１２は、計算された画像の数的な前方の投射Ｓ１１の結果を表わす。結果として、差異が、数的に形成された反復画像データのセットＲ１２と第一画像データのセットＲ１０との間で形成される。この差異は、反復画像データのセットＲ１２と反復開始の画像データのセットＲ１０との間の偏差の測定である。この差異が特にわずかである場合、計算された画像は、初期に計算された画像と比較して相当な質的改善を構成しない。この場合、反復計算の処理は停止され、計算された画像Ｒ１１、Ｒ７は出力Ｓ２０を介して出力される。
【００３３】
しかしながら、差異が所定値（収束基準）より下でない場合、差異は反復画像データのセットＳ１１に加えられ、新たな反復開始の画像データのセットＲ１４が計算される。この計算された反復開始の画像データのセットＲ１４を使用して、新たな反復開始の画像データのセットＲ１０を表わし、続いて、反復操作が、収束を評価するために差異が再度使用される末端で再度開始されて、収束基準は満たされるべきでなく、差異は、反復開始の画像データのセットＲ１４を形成するように、反復画像データのセットＲ１２に再度加えられる。
【００３４】
上記の反復段階は、収束基準が満たされるまで繰り返されて、最後に計算された画像Ｒ１１は区分化されたＳＰＥＣＴ画像Ｒ７として観察者に対して出力される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明と一致する方法の流れ図を示す。
【図２】本発明と一致するデバイスの手段の共なる作動の概略を示す図である。
【図３】反復性の背面投射のための方法の流れ図を示す。
【図１】
2005521881.tif 000003
【図２】
2005521881.tif 000004
【図３】
2005521881.tif 000005
【国際調査報告】
2005521881.tif 000006
2005521881.tif 000007