(57)【要約】  本発明は、３次元電子画像データセットにおけるナビゲーションのための方法であって、画像データセットが３次元部分画像データセットを含んでいる方法に関する。本方法は次の方法ステップを含む。すなわち、少なくとも１つの部分画像データセットの２次元の部分投影を含む画像データセットの少なくとも１つの２次元の投影を光学的に表示すること、少なくとも１つの２次元の部分投影を光学的に強調すること、特定の部分投影の選択に向けられた使用者入力を受け取ること、選択された部分画像データセットの２次元の投影を含む画像データセットの少なくとも１つの別の２次元の投影を使用者入力に依存して自動的に光学的に表示することである。本方法は、少なくとも２つの元の画像データセットの融合によって形成された画像データセットのために使用される。元の画像データセットは、特にコンピュータ断層撮影および陽電子放出断層撮影の画像データセットを含む。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元電子画像データセットにおけるナビゲーションのための方法であって、画像データセットが３次元部分画像データセットを含んでいる方法において、次の方法ステップ、
・少なくとも１つの部分画像データセットの２次元の部分投影を含む画像データセットの少なくとも１つの２次元の投影を光学的に表示すること、
・少なくとも１つの２次元の部分投影を光学的に強調すること、
・少なくとも１つの光学的に強調された部分投影を、これが使用者入力によって選択可能であるように機能化すること、
・このように機能化された少なくとも１つの部分投影の選択に向けられた使用者入力を受け取ること、
・選択された部分画像データセットの２次元の投影を含む画像データセットの少なくとも１つの別の２次元の投影を使用者入力に依存して自動的に光学的に表示すること、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
画像データセットが、少なくとも２つの元の画像データセットの融合によって形成されたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
全ての部分画像データセットが、同一の元の画像データセットから形成されたことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
元の画像データセットが、コンピュータ断層撮影法および陽電子放出断層撮影法から得られる元の画像データセットを含むことを特徴とする請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の１つに記載の方法のコンピュータ上での実行またはインストールを可能にするコンピュータプログラム生産物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元画像データにおけるナビゲーションのための方法に関する。
【０００２】
２次元（２Ｄ）よりも大きい電子画像データは、種々の使用目的のために広範囲にわたって使用される。３次元（３Ｄ）の画像データは、例えば空間的対象物の経過、デザインおよび構造のシミュレーションのために、そしてこのような対象物の測定技術上の検出および光学的再現のために使用される。
【０００３】
特別の用途は画像発生医療技術であり、ここでは患者身体が、例えばＸ線画像発生法に基づいて３次元検査され、３Ｄ検査データが後処理ステップのために収集される。診断学において、一方では特別に関心のある被検査ボリューム、いわゆるホットスポットを同定することができる。核医学においては、高められた強度を有する画像範囲がホットスポットと呼ばれ、それらのホットスポットは当該範囲に腫瘍が存在することを示唆する。他方では、訴える力のある有益な画像データセットを得るために、異なる画像発生方法からの同一体の３Ｄ画像データが１つの共通な表示に一緒にされる。この処理は融合と呼ばれる。融合において、ホットスポットのデータは特別な役割を演じ得る。なぜならば、ホットスポットは、一方の画像発生方法からのまさしくこの被検体ボリュームの画像データを、他方の画像発生方法の画像データの背景において観察することを可能にするからである。この種の融合された画像データセットは、ホットスポットを、特別に特徴的な部分画像データセットとして含んでいる。
【０００４】
これに関する例が、例えば陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）およびコンピュータ断層撮影（ＣＴ）からの画像データの融合である。ＰＥＴデータは、患者体の特定の物質代謝機能に関する情報を含んでいる診断学的データセットであり、したがって機能的画像データもしくは機能的データセットと呼ばれる。ＰＥＴデータは主として軟部を描出する。これに対してＣＴデータは患者体の骨構造の如き解剖学的特徴も描出し、したがって観察者に患者の解剖学的構造に基づいた明白に改善された位置確認（オリエンテーション）を可能にする。したがって、機能的ＰＥＴデータとＣＴデータとの融合は、ＰＥＴにより同定されたホットスポットの解剖学的関連付けを著しく容易にする。
【０００５】
全ての用途における３Ｄ画像データの特別な問題は、限られた光学的な表示可能性にある。普通には２Ｄ表示装置が使用され、一般には、３Ｄ可視化の限られた可能性のみを提供するコンピュータ画面が使用される。例えば、遠近法表示、表示対象平面の断層画像、あるいは部分的に透明か完全に詰まったかのいずれかである可視化対象の回転表示が知られている。３Ｄ対象の可視化のために一連の技術が用いられる。これらの技術は、上述のやり方で使用可能であり、ボリュームレンダリング技術（ＶＲＴ）と呼ばれる。とりわけ、（仮想の）観察者から出て３Ｄ対象を通る各視線に沿ったその都度最も明るい画素を２Ｄ投影画素として定義する最大値投影表示法（ＭＩＰ）が使用される。あるいは、対象の種々の２Ｄ投影、例えば互いに垂直投影が表示される多断面変換表示法（ＭＰＲ）が実施される。
【０００６】
３Ｄ画像データのための限られた光学的表示可能性は、一方では、観察者にとって深さ情報が直接自由に利用できないために、表示された対象における位置確認を困難にし、他方では、それにともなってデータ内部におけるナビゲーションを困難にする。この問題は、例えば診断上の評価における観察時に生じ、同様に、例えば３Ｄ構成の発生時にも生じる。
【０００７】
医療診断学においては、ナビゲーションのために機能的データセットの回転ＭＩＰを使用する方法が存在する。これに関する欠点は、例えば２つのホットスポットが非常に密接して並んでいる場合に、解剖学的関連付けがそれによっては依然として明確でないことである。このために、この方法は、２段階の、したがって手間のかかる処置を必要とする。最初は回転するＭＩＰの上に関心のあるホットスポットを通る切断面が置かれ（１Ｄ情報）、それからこの断面が付加的に表示され、それにおいてホットスポットの位置が決定される。それからようやくその位置に関する３Ｄ情報が得られる。
【０００８】
Ｍ．Ｊａｈｎｋｅによる１９９８年１０月２１日付け卒業論文「“３Ｄ−ＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ  ＶＯＮ  ＶＯＬＵＭＥＮＤＡＴＥＮ；Ｗｅｒｋｚｅｕｇｅ  ｚｕｒ  ｉｎｔｅｒａｋｔｉｖｅｎ  Ｅｒｋｕｎｄｕｎｇ  ｍｅｄｉｚｉｎｉｓｃｈｅｒ  Ｂｉｌｄｄａｔｅｎ”（ボリュームデータの３Ｄ診査；医療画像データの対話式調査のためのツール）」から、２Ｄおよび３Ｄ入力装置を含むボリュームデータセットの診査のためのツールが公知である。例えば、ボリュームデータセットの部分ボリュームを選択することを可能にする３Ｄカーソル対象が提案される。この部分ボリュームは、関心領域（ＲＯＩ）または関心ボリューム（ＶＯＩ）として理解される。そのように選択された部分ボリュームは、これから先において独自の観察ボリュームとして使用することができ、この観察ボリューム内において診査が進められる。さらにそこにおいて提案されている３Ｄ対象はいわゆるプローバーであり、プローバーは３Ｄ次元の幾何学的対象、例えば立方体である。プローバーはカーソルのように位置決めされる。プローバーは、プローバーによって包囲されたボリュームの走査値を求めるために用いられる。立方体の場合に、この走査値は立方体面へのボリュームの２Ｄ投影であるとよい。Ｍ．Ｊａｈｎｋｅの論文において提案されているツールはその都度、部分ボリュームの手動診査に役立つ。
【０００９】
本発明の課題は、関心のある３Ｄ部分画像データセットの３Ｄ位置の発見および決定ならびにそれらの画像データセットの可視化を自動化し、それによって容易化する３Ｄ画像データセットにおけるナビゲーションのための方法を提供することにある。
【００１０】
本発明はこの課題を請求項１の特徴を有する方法によって解決される。
【００１１】
本発明の基本的な考えは、３次元電子画像データセットにおけるナビゲーションのための方法であって、画像データセットが３次元部分画像データセットを含んでいる方法を提供することにある。本方法は次の方法ステップを含む。
・少なくとも１つの部分画像データセットの２次元の部分投影を含む画像データセットの少なくとも１つの２次元の投影を光学的に表示すること、
・少なくとも１つの２次元の部分投影を光学的に強調すること、
・少なくとも１つの光学的に強調された部分投影を、これが使用者入力によって選択可能であるように機能化すること、
・このように機能化された少なくとも１つの部分投影の選択に向けられた使用者入力を受け取ること、そして
・選択された部分画像データセットの２次元の投影を含む画像データセットの少なくとも１つの別の２次元の投影を使用者入力に依存して自動的に光学的に表示すること。
【００１２】
それによって、使用者が従来の２次元の投影に基づいて特別の関心の部分画像データセットを選択することができ、それによって自動的に同様に再びその部分画像データセットを含む画像データセットの他の投影が得られるという利点がもたらされる。使用者は、手動で切断面を元の投影にセットすることによって苦労して他の投影を発生させなくてもよい。この意味において、部分画像データセットの投影が、例えば使用者によってマウスまたはその他の指示装置により選択される、つまりクリックされるいわば能動的連動要素として使用される。したがって、部分画像データセットの同定および位置決定のために必要な断層画像の発生が直観的に行なわれ、容易化される。
【００１３】
本発明の有利な構成においては、少なくとも２つの元の画像データセットの融合によって形成された画像データセットが使用される。それゆえ、使用者のためのナビゲーションが、特に融合により拡張された情報内容を有する画像データセットにて容易化される。更に、拡張された情報内容は、場合によっては関心のある部分画像データセットを自動的に同定するのに役立ち、それらの部分画像データセットのうちから使用者が手動で選択をすることができる。
【００１４】
本発明の他の有利な構成では、全て同一の元の画像データセットから形成された部分画像データセットが使用される。それにより、場合によっては関心のある部分画像データセットの同定に特に適している元の画像データセットを考慮することができ、使用者は、部分画像データセットが同定のために考慮された元の画像データセットの特別な観点のもとに選択されたことを自動的に分かっている。
【００１５】
本発明の他の有利な構成においては、元の画像データセットとして、コンピュータ断層撮影法および陽電子放出断層撮影法からの少なくとも１つの画像データセットが考慮される。この組み合わせは癌治療における医療診断学において特に関心がある。なぜならば、ＣＴ画像データセットは観察者に患者の解剖学的構造内における特に良好な位置確認を可能にするのに対して、ＰＥＴ画像データセットは場合によっては癌のおそれのある体ボリュームの同定のために特に好適であるからである。
【００１６】
本方法はコンピュータ上で実行可能である。本方法は、コンピュータ上での方法の実行または装備を可能にするために、コンピュータに装備されてもよいし、コンピュータプログラム生産物として構成されていてもよい。
【００１７】
本発明の他の有利な構成は従属の請求項および図面の説明からもたらされる。
【００１８】
以下において本発明の実施例を図面に基づいて更に詳しく説明する。図面において、図１は３Ｄ画像データセットの２Ｄ投影を有する画面図を示し、図２は切断面およびホットスポットを有する画面図を示し、図３はホットスポットを有する切断面の概略図を示し、図４は断層およびホットスポットを有する画面図を示し、図５はホットスポットを有する断層の概略図を示し、図６は偶然の断層画像を有する概略的な画面図を示し、図７はホットスポットを通る断層画像を有する概略的な画面図を示し、図８は偶然の切断面の概略図、図９はホットスポットを通る切断面の概略図を示す。
【００１９】
図１には、３Ｄ画像データセットの２Ｄ投影を有する医用画像処理ワークステーションの画面図が示されている。ＰＥＴ画像データセットと融合されたＣＴ画像データセットが示されている。画像データセットは、前もってレジスタリングの処理をされ、すなわち寸法正しくかつ位置正しく互いに配列させられ、全ての３Ｄ情報を用いて検出された。ＣＴデータセットは模範的に解剖学的情報を含んでいるボリュームデータセットを代表し、ＰＥＴデータセットは模範的に機能的情報を有する同一患者のボリュームデータセットを代表している。図示の投影は、模範的に各種の３Ｄボリュームレンダリングを代表する表示法ＶＲＴおよびＭＩＰにより得られ、そして模範的に各種の断面表示法を代表する方法ＭＰＲにより得られた。
【００２０】
本方法は、２つの形式のいわゆるクリッピング対象、すなわちクリップ面（切断面）ならびにスラブ（定められた厚みの切断層）を支援する。これに対応して、機能的画像データセットの画像は、（クリップ面もしくはスラブの切断面において描出される）断層画像でもあり、クリップ面もしくはスラブにおいてちょうど解剖学的データセットのように投影されるボリューム画像でもある。使用者は、ボリューム表示（ＭＩＰ）と断層画像表示（ＭＰＲ）との間で行きつ戻りつ切り換えることができる。
【００２１】
重要な観点は使用される表示方法の可能なパラメータ設定でもある。ＶＲＴの場合には、ＣＴにおいて、ＣＴデータセットの最適な眺めを得るためにカラー、透明度または組織割り付けのようなパラメータがいつでも変更可能である。ＭＰＲまたはＭＩＰの場合には、ウィンドウ設定、カラーＬＵＴ、マスキング（すなわち、情報成分の視認性を決定する閾値）のようなパラメータがいつでも変更可能である。特にマスキングは、表示をできるだけホットスポットだけに限定して、ＣＴデータセットの解剖学的情報を過多に覆い隠さないように、ホットスポットを含むデータセットの他の情報成分を絞り込む（マスキングをする）ために非常に重要である。更に、ＣＴ表示およびＰＥＴ表示の混合比を表す混合係数を設定することができる。以下において種々のパラメータ設定についてはこれ以上立ち入らない。
【００２２】
それぞれ異なる切断面すなわち切断断層を示すことができる４つのいわゆるビューポート（のぞき窓）３，４，５，６、つまり画面セグメントを有する画面図１が示されている。使用者によって画面セグメント７内におけるツールおよびボタンに基づいて手動にて調整されて発生されなければならないこれらの異なる投影に基づいて、使用者は、関心のある部分画像データセットまたはホットスポットを表示し、それの３Ｄ位置を求めることができる。改善された位置確認のために、ビューポート６はＰＥＴデータセットの手動で操作する回転視野８を提供する。
【００２３】
図２には、ここでもＣＴデータおよびＰＥＴデータから融合されたデータセット内に切断面およびホットスポットを有する画面図１が示されている。画面１は唯一のビューポート１１だけを示し、このビューポート１１には融合された画像データセットの断層画像が示されている。ビューポート１１内の投影はホットスポットを含む。ホットスポットは、描出された患者身体の腹部空間内において光学的に強調された画像部分として認識可能である。他の画面図を発生させるために、強調された画像部分が使用者によって、例えばマウスクリックによって選択される。使用者の更なる手動の動作は必要とされず、したがって、画面セグメント７は低減された個数のボタンおよびツールしか持たない。
【００２４】
図３には先の描写からの投影が概略的に示されている。投影はＣＴデータセット１４およびＰＥＴデータセット１５の投影からなる融合された画像データセットの切断面１３を示す。ＰＥＴデータセット１５内においてホットスポット１９が使用者のために認識可能に、例えば特別に明るいまたは目立つカラー付与によって光学的に強調されている。図示の切断面１３は、使用者がホットスポット１９を見ることができるように位置決めされ、かつ向きを調整される。ホットスポット１９の可視化は、例えばマウスによるクリックによって手動にて選択することができるように機能化されている。ホットスポット１９は、比較的密接して並んでいて、したがって自動化された方法によっては解析することができない。
【００２５】
図４および図５には先の図２および図３に似た表示が同一の符号を用いて描画されている。しかし、切断面（クリップ面）の代わりに、切断層１６（スラブ）が示されていて、図５における表示に箱として認識可能である。その他の点では先の図の説明が関連させられる。
【００２６】
図６には、４つのビューポート３，４，５，１１を有する画面視野１が示されている。ビューポート１１は、使用者がホットスポット１９を切断面１３において、例えばマウスクリックによって選択することができる限りにおいて、先の説明に対応して機能的投影を示す。ビューポート３，４，５は、ホットスポット１９を含んでいない偶然に選択された切断面における融合化データセットの断層画像１４，１５を示す。ホットスポット１９は、切断面１３における断層画像１７においてのみ含まれている。ホットスポット１９の正確な位置認識のために、ホットスポット１９をビューポート３，４，５における更なる異なる投影においても示す表示が選択されなければならない。
【００２７】
このために、使用者は、まず、ホットスポット１９に対する最適な眺めを得るために、上述の表示形式の１つを選択する。ホットスポット１９内に焦点を合わせるために、ビューポート１１において、適切な眺めへの回転および切断面１３の移動が可能である。このナビゲーション画像においては、マウスクリックによりホットスポット１９を選択することを可能にする３Ｄ深さ情報が間接的に準備される。ホットスポット１９へのマウスクリックによって、画面視野１を使用者のために自動的にホットスポット１９へ向けて焦点を合わせるいわゆるボリュームピッキングが作動させられる。一方では、ビューポート１１におけるクリップ面１３または場合によってはスラブの重心が融合表示において選択されたホットスポット１９へ移動され、他方では、他のビューポート３，４，５におけるその他の表示されている画像の全てが、画面上において同様にホットスポット１９へ移動される。それにより、使用者が手動にて全てのビューポート３，４，５において回転角および深さの適切な投影を調整しなければならないということなしに、使用者のために自動的に、ホットスポット１９の同定のために最適な画面視野１が発生させられる。ボリュームピッキングの結果において、ビューポート３，４，５からの画像が選択されたホットスポット１９へ移動され、ビューポート１１における切断面１３も同様である。
【００２８】
したがって、ホットスポット１９が非常に簡単にビューポート１１において探索可能であり、その際にマウスクリックにより４つの全てのビューポート３，４，５，６がホットスポット１９に焦点を合わせられ得る。
【００２９】
図７には、ボリュームピッキングの結果として得られかつ使用者によって選択されたホットスポット１９に関して最適化された画面視野１が、先行の図におけると同一の符号を用いて示されている。ビューポート１１における切断面１３は、断層画像１７がホットスポット１９ともども投影を示すように位置決めされている。残りの画像は、同様にそれぞれホットスポット１９を含んでいる個別または融合のデータセットの他の相互に参照される断層画像を示す。断層画像は相互に参照され、このことが、全てのビューポート３，４，５を通してそれぞれ選択されたホットスポット１９を通過するマーキング線Ａ、Ｂ，Ｃによって示されている。それにより、ホットスポット１９は位置認識され、使用者にとって最適に見通せるように表示されている。
【００３０】
図８および図９には、先行の図６および図７においてそこのビューポート１１に関して説明した焦点合わせの過程がもう一度説明されている。図８には、ホットスポット１９を含んでいる画像データセット１４，１５の断層画像が示されている。切断面１３は偶然に位置決めされ、ホットスポット１９の投影を全く含んでいない。図９においては、ホットスポット１９に交差しかつ融合された画像データセットの投影１７を含むように切断面１３が移動される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】３Ｄ画像データセットの２Ｄ投影を有する画面図
【図２】切断面およびホットスポットを有する画面図
【図３】ホットスポットを有する切断面の概略図
【図４】断層およびホットスポットを有する画面図
【図５】ホットスポットを有する断層の概略図
【図６】偶然の断層画像を有する概略的な画面図
【図７】ホットスポットを通る断層画像を有する概略的な画面図
【図８】偶然の切断面の概略図
【図９】ホットスポットを通る切断面の概略図
【符号の説明】
【００３２】
１        画面図
３        ビューポート
４        ビューポート
５        ビューポート
６        ビューポート
７        画面セグメント
８        回転視野
１１        ビューポート
１３        切断面（クリップ面）
１４        ＣＴデータセット
１５        ＰＥＴデータセット
１６        切断層（スラブ）
１７        断層画像（融合画像データセットの投影）
１９        ホットスポット
【図１】
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【図２】
2007512064.tif 000004
【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】
2007512064.tif 000009
【図８】
2007512064.tif 000010
【図９】
2007512064.tif 000011
【国際調査報告】
2007512064.tif 000012
2007512064.tif 000013