(57)【要約】  心臓又は冠動脈血管ツリーのような不均一に運動するオブジェクトのＣＴイメージングには、オブジェクトのそれぞれ異なる部分がそれぞれ異なる時間ポイントに静止しているという問題がある。従って、グローバルに選択される時間ポイントによりゲート制御される再構成は、このようなオブジェクトの鮮明な画像をもたらさない。本発明により、オブジェクトの動きが評価され、それにより、これらのオブジェクトの選択された領域の動きを記述する。評価された動きに基づいて、これらの領域が最小の動きを有する時間ポイントが決定される。画像が再構成され、領域が最小の動きを有する個々の時間ポイントに対応する個々の領域からのデータが再構成される。これにより、改善された画像品質が提供されることができる。
2007530087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の時間ポイントに対応する複数の投影を含むオブジェクトのボリュメトリックデータから、前記オブジェクトの画像を再構成する方法であって、
前記オブジェクトの動きを評価するステップと、
前記オブジェクトの前記評価された動きに基づいて、前記オブジェクトの動きが最小である第１の時間ポイントを決定するステップと、
前記第１の時間ポイントに基づいて、前記複数の投影から投影を選択するステップと、
前記複数の投影から選択された前記投影から、前記画像を再構成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ボリュメトリックデータは、心臓ＣＴデータと、同時に測定される心電図データ及びフォトプレチスモグラフによるデータの一方と、に対応し、
心臓領域に対応する複数の低分解能画像が再構成され、
前記複数の低分解能画像は、心臓の複数のフェーズポイントに対応し、
複数の動きフィールドが、前記オブジェクトの動きを評価するために決定され、
前記複数の動きフィールドの前記決定は、前記複数の動きフィールドが前記複数の低分解能画像の間の前記オブジェクトの動きを記述するように、前記複数の低分解能画像について実施され、
前記方法は更に、
前記第１の時間ポイントに基づいて、心臓の動きが最小である第２の時間ポイントの高分解能マップを決定するステップと、
前記第２の時間ポイントに基づいて、前記複数の投影から第２の投影を選択するステップと、
前記第２の投影から高分解能画像を再構成するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の時間ポイントの第１の数は、前記第２の時間ポイントの第２の数より少なく、
前記第２の数の第２の時間ポイントは、補間によって前記第１の時間ポイントから決定され、
前記高分解能画像の前記再構成は、前記高分解能画像の心臓の第１の領域が、心臓の第１のフェーズポイントに対応する前記ボリュメトリックデータの第１の部分から決定され、前記高分解能画像の心臓の第２の領域が、心臓の第２のフェーズポイントに対応する前記ボリュメトリックデータの第２の部分から決定されるように実施され、前記第１のフェーズポイントが、前記２のフェーズポイントと異なる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ボリュメトリックデータは、冠動脈領域及び同時に測定される心電図データに対応し、
前記画像は、反復的な再構成最適化に基づいて再構成され、
複数の動きフィールドが、前記オブジェクトの動きを評価するために決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の投影からの前記投影の前記選択は、ゲーティングウィンドウの設定に対応し、
前記ゲーティングウィンドウの変更時、新しい画像が、リアルタイムの反復的な再構成最適化に基づいて再構成され、
前記新しい画像は、リアルタイムの最適化が提供されるように、ディスプレイに表示される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ゲーティングウィンドウの前記変更は、前記第１の時間ポイントに基づき、それにより、前記ゲーティングウィンドウは、前記新しい画像が自動的に最適化されるように、前記オブジェクトに最小の動きがある時間ポイントに自動的にセットされる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ゲーティングウィンドウの前記変更は、前記画像のリアルタイムの対話的な最適化が提供されるように、ユーザからの入力に基づく、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ボリュメトリックデータのスライディング再構成を実施するステップと、
前記ボリュメトリックデータから冠動脈血管ツリーをセグメント化するステップと、
を更に含み、前記複数の動きフィールドの前記決定は、前記複数の動きフィールドが前記冠動脈血管ツリーの領域の動きを記述するように実施される、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
複数の時間ポイントに対応する複数の投影を含むボリュメトリックデータを記憶するメモリと、
オブジェクトのボリュメトリックデータから、前記オブジェクトの画像を再構成する画像プロセッサと、
を有し、前記画像プロセッサが、
前記オブジェクトの動きを評価する処理と、
前記オブジェクトの前記評価された動きに基づいて、前記オブジェクトの動きが最小である第１の時間ポイントを決定する処理と、
前記第１の時間ポイントに基づいて、前記複数の投影から投影を選択する処理と、
前記複数の投影から選択された前記投影から前記画像を再構成する処理と、
を行なうのに適している、画像処理装置。
【請求項１０】
前記画像処理装置は、心臓ＣＴに適したＣＴシステムであり、
前記ボリュメトリックデータは、心臓ＣＴデータと、同時に測定される心電図データ及びフォトプレチスモグラフによるデータのうちの一方と、に対応し、
前記画像プロセッサが、更に、
前記オブジェクトの動きを評価するために複数の動きフィールドを決定する処理と、
心臓領域に対応する複数の低分解能画像を再構成する処理であって、前記複数の低分解能画像が、心臓の複数のフェーズポイントに対応しており、前記複数の動きフィールドの前記決定が、前記複数の動きフィールドが前記複数の低分解能画像の間の前記オブジェクトの動きを記述するように、前記複数の低分解能画像について実施される、処理と、
前記第１の時間ポイントに基づいて、心臓の動きが最小である第２の時間ポイントの高分解能マップを決定する処理と、
前記第２の時間ポイントに基づいて、前記複数の投影から第２の投影を選択する処理と、
前記第２の投影から高分解能画像を再構成する処理と、
を行なうように構成されている、請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記画像処理装置は、マルチスライスＣＴシステムであり、
前記ボリュメトリックデータは、冠動脈領域及び同時に測定される心電図データに対応し、
前記複数の投影からの前記投影の前記選択は、ゲーティングウィンドウの設定に対応し、
前記ゲーティングウィンドウの変更時、新しい画像は、リアルタイムの反復的な再構成最適化に基づいて再構成され、
前記新しい画像は、リアルタイムの最適化が提供されるように、ディスプレイに表示される、請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
機械可読な媒体上に記録された命令を有する該機械可読な媒体であって、
オブジェクトの動きを評価する処理と、
前記オブジェクトの前記評価された動きに基づいて、前記オブジェクトの動きが最小である第１の時間ポイントを決定する処理と、
前記第１の時間ポイントに基づいて、前記複数の投影から投影を選択する処理と、
前記複数の投影から選択された前記投影から、画像を再構成する処理と、
をコンピュータに実施するように命じるように構成される機械可読な媒体。
【請求項１３】
複数の動きフィールドが、前記オブジェクトの動きを評価するために決定され、
ボリュメトリックデータが、心臓ＣＴデータと、同時に測定される心電図データ及びフォトプレチスモグラフによるデータの一方と、に対応し、
心臓領域に対応する複数の低分解能画像が再構成され、
前記複数の低分解能画像は、心臓の複数のフェーズポイントに対応し、
前記複数の動きフィールドの前記決定は、前記複数の動きフィールドが前記複数の低分解能画像の間の前記オブジェクトの動きを記述するように、前記複数の低分解能画像について実施され、
前記機械可読な媒体上に記録された前記命令は、更に、
前記第１の時間ポイントに基づいて、心臓の動きが最小である第２の時間ポイントの高分解能マップを決定する処理と、
前記第２の時間ポイントに基づいて、前記複数の投影から第２の投影を選択する処理と、
前記第２の投影から高分解能画像を再構成する処理と、
をコンピュータに実施するように命じるように構成されている、請求項１２に記載の機械可読な媒体。
【請求項１４】
ボリュメトリックデータが、冠動脈領域及び同時に測定される心電図データに対応し、
前記複数の投影からの前記投影の前記選択は、ゲーティングウィンドウの設定に対応し、
前記ゲーティングウィンドウの変更時、新しい画像が、リアルタイムの反復的な再構成最適化に基づいて再構成され、
前記新しい画像は、リアルタイムの最適化が提供されるように、ディスプレイに表示される、
請求項１２に記載の機械可読な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルイメージングの分野に関し、特に、診断コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）イメージングの３次元技術に関する。特に、本発明は、オブジェクトのボリュメトリックデータからオブジェクトの画像を再構成する方法と、画像処理装置と、その上に記録される命令を有する機械可読な媒体と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般のスパイラル又はヘリカルＣＴ走査において、Ｘ線源又はＸ線管は、それが検査領域のまわりを連続的に回転するとき、放射線のビームを発し、患者支持テーブルは、検査領域を、一定の線速度で移動する。Ｘ線管から検査領域の向こう側に配置される検出器は、患者を横切るＸ線を、対応する電子データに変換する。収集されたデータは、患者を通じて一定のピッチのヘリカルパスを効果的に表す。ボリュメトリックデータとも呼ばれうるヘリカルデータは、ボリュメトリックな画像表現、一般には、患者の関心領域の連続する薄いスライス画像のシリーズに、再構成される。このような方法及び装置の例は、例えば、米国特許第５，５４４，２１２号、同第５，４８５，４９３号、同第５，２６２，９４６号及び同第５，３９６，４１８号明細書に記載されており、これらの内容は、参照によって本願明細書に盛り込まれるものとする。
【０００３】
更に、低減された動きアーチファクトを有する心臓画像を再構成することをねらいとする複数の方法がある。例えば、軸方向スライスＣＴ取得による予測的（prospective）心電図（ＥＣＧ）ゲート制御方法が、例えば、米国特許第５，７５１，７８２号明細書に記載されるように、心臓画像を再構成するために使用されることができる。例えば米国特許第６，１５４，５１６号明細書に示されているように、スパイラルＣＴを使用する回顧的（retrospective）ＥＣＧゲートＣＴデータ取得及び再構成技法も知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
心臓又は冠動脈システムのような運動するオブジェクトのＣＴにおける特定の問題は、これらのオブジェクトのそれぞれ異なる部分がそれぞれ異なる時間ポイントに静止していることである。このように、上述したように、オブジェクトのある領域は最小の動きを有し、オブジェクトの他の領域は大きな動きを有することがあるので、運動し又は変形するオブジェクトについての、グローバルに選択されるフェーズポイントによるゲート制御される再構成は、常に、妥協がある。
【０００５】
本発明の目的は、例えば心臓、冠動脈セクション又は冠動脈の一部のような動くオブジェクトの改善された可視化を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一見地によれば、上述の目的は、オブジェクトの画像がオブジェクトのボリュメトリックデータから再構成される、請求項１に記載の方法によって達成されることができる。ボリュメトリックデータは、複数の時間ポイントに対応する複数の投影を有する。この例示的な実施例の方法によれば、オブジェクトの動きが評価される。評価された動きに基づいて、オブジェクトの動きが最小である第１の時間ポイントが決定され、投影が、これらの第１の時間ポイントに基づいて、複数の投影の中から選択される。画像は、複数の投影の中から選択された投影から再構成される。
【０００７】
有利には、画像が、オブジェクトの動きが最小である投影から再較正されることにより、改善された画像品質が提供されることができ、心臓のような運動するオブジェクトが、ブラーリングなしで再構成されることができる。更に、動きの評価により、選択された投影は、オブジェクトの最小の動きを有する時間ポイントに対応するので、画像品質の自動最適化が提供されることができる。
【０００８】
請求項２に記載の本発明の別の例示的な実施例により、ボリュメトリックデータは、心臓ＣＴデータ、及び同時に測定される心電図（ＥＣＧ）データ又はフォトプレチスモグラフによる（photoplethysmographic、ＰＰＧ）データに対応する。本発明のこの例示的な実施例によれば、心臓の低分解能３Ｄ画像のシリーズ（一連の低分解能３Ｄ画像）の再構成が実施され、これは、心周期、すなわちそれぞれ異なるフェーズポイントを有するシリーズをカバーする。動きフィールドの決定は、低分解能３Ｄ画像のシリーズについて実施される。このような動きフィールドは、低い空間分解能により心臓の周期的な動きを記述する。時間期間は、心臓の選択された領域がアドレスされる動きフィールドから決定される。これらの時間ポイントは、時間マップに収集され、時間マップは、心臓の選択された領域の各々について、最適な時間ポイントを含む。この高い時間マップに基づいて、高分解能画像は、高い時間マップの最小の動きの時間ポイントに対応する投影から再構成される。
【０００９】
動き検出が低分解能画像に関して動作することにより、非常に効率的な方法が提供される。有利には、これは、計算コストを適度に保つことを可能にすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の本発明の別の例示的な実施例により、高分解能マップにおいて欠けている時間ポイントは、補間によって決定される。更に、本発明のこの例示的な実施例によれば、高分解能画像の再構成は、特定の時間ポイントに集められるデータが、心臓の第１の領域を再構成するために使用され、別の時間ポイントに対応するデータが、心臓の第２の領域を再構成するために使用されるように、実施される。
【００１１】
この文脈において、「時間ポイント」なる語は、「時点」に限定されず、例えば心臓の周期的な動き又は時間期間に関連するフェーズポイント及びそれぞれのフェーズポイントを中心とする対応する時間ウィンドウに関することに注意されたい。
【００１２】
請求項４に記載の本発明の別の例示的な実施例により、ボリュメトリックデータは、冠動脈領域及び同時に測定される心電図データに対応する。更に、本発明のこの例示的な実施例によれば、画像は、反復的な再構成最適化に基づいて再構成される。
【００１３】
反復的な再構成最適化のために、冠動脈領域にほんの最小の動きがある投影が使用されることにより、再構成された画像は、改善された画像品質を有することができる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明の別の例示的な実施例により、複数の投影からの投影の選択は、ゲーティングウィンドウの設定に対応する。ゲーティングウィンドウの変更は、リアルタイムの反復的な再構成最適化に基づいて、新しい画像の再構成をもたらす。この画像は、ディスプレイに表示されることができる。本発明のこの例示的な実施例の一見地によれば、幅及び位置に関するゲーティングウィンドウの適応化は、動きフィールドに基づいて実施され、それにより、例えば心周期の全体にわたってそれぞれ異なる動きパターンを有する冠動脈の各々が、その動きのスピードが最小であるそれ自体の個別の時間ポイント（又はＥＣＧ信号のフェーズポイント）に対応するデータから、再構成される。これは、本発明のこの例示的な実施例により、再構成ウィンドウ又はゲーティングウィンドウが、最適な画像品質を達成するために、関心のある特定の血管セクションについて、最小動き（静止）フェーズにシフトされることを意味する。
【００１５】
請求項６に記載の本発明の別の例示的な実施例により、ゲーティングウィンドウの変更は、動きフィールド又は動きの大きさに基づいて実施され、それにより、ゲーティングウィンドウは、オブジェクトの最小の動きがある時間ポイントに自動的にセットされ、それにより新しい画像が自動的に最適化される。
【００１６】
有利には、本発明のこの例示的な実施例により、画像品質の自動最適化が、提供されることができる。
【００１７】
請求項７に記載の本発明の別の例示的な実施例により、ゲーティングウィンドウの変更は、例えば操作者による入力に基づき、それにより、画像のリアルタイムの対話的な最適化が提供される。言い換えると、第１のゲーティングウィンドウ上で決定される画像は、ユーザに表示されることができる。このウィンドウは、例えば標準のレベル又はウィンドウメカニズムを使用して、位置及び幅に関してユーザによって操作されることができる。本発明のこの例示的な実施例の１つの見地によれば、再構成結果は、直ちに更新され、それによりユーザは、対話的に最適化プロセスを制御することができる。
【００１８】
請求項８に記載の本発明の別の例示的な実施例によれば、冠動脈ツリー（coronary vessel tree）のセグメント化は、ボリュメトリックデータから実施され、隣り合う領域を妨害することのなく冠動脈血管ツリーを表示する画像を可能にする。
【００１９】
請求項９に記載の本発明の例示的な実施例により、最小の動きを有する時間ポイントの決定に基づいて、運動し又は変形するオブジェクトの改善されたイメージングを可能にし、これらの時間ポイントに対応するボリュメトリックデータの投影に基づいて、画像の再構成を可能にする画像処理装置が、提供される。
【００２０】
請求項１０及び請求項１１は、本発明による画像処理装置の他の例示的な実施例を提供する。
【００２１】
本発明の別の例示的な実施例により、コンピュータに本発明による方法を実施するよう命じるように構成される、機械可読な媒体上に記録された命令を有する機械可読な媒体が、提供される。機械可読な媒体上に記録された命令は、例えばＣ＋＋のようないかなる適切なプログラミング言語で書かれてもよい。機械可読な媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭでありうる。機械可読な媒体に記憶される代わりに、コンピュータに本発明の方法を実施するように命じるように構成される命令（又はコンピュータプログラム）が、例えばワールドワイドウェブのようなネットワークからも利用可能でありえ、そのようなネットワークから、画像処理ユニット、プロセッサ又は任意の適切なコンピュータにダウンロードされることができる。
【００２２】
関心のあるオブジェクトの動きの大きさが決定されることが、本発明の例示的な実施例の要旨であると考えることができる。オブジェクトの動きの大きさ（又は動きの絶対量）に基づいて、オブジェクトの動きが最小であり又はオブジェクト若しくはその領域が静止している時間ポイント又はフェーズポイントが、決定される。本発明の一見地によれば、投影は、最小の動きを有し又は動きを有さない決定された時間ポイントに対応するオブジェクトの画像を再構成するために使用される。こうして、本発明の一見地によれば、オブジェクトの第１の領域は、第１の時間ポイントに対応する投影から決定されることができ、関心のあるオブジェクトの第２の領域は、第２の時間ポイントに対応する投影から再構成されることができる。言い換えると、例えば、心臓の画像を再構成するために、それぞれ異なる時間ポイントに対応するデータが、画像を再構成するために使用されることができる。本発明は、特に、ゲート制御された心臓ＣＴ再構成又はマルチスライスＣＴの冠動脈イメージングと関連して有利でありうる。
【００２３】
本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載する実施例から明らかになり、それらを参照して解明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の例示的な実施例が、添付の図面を参照して以下に記述される。
【００２５】
図１は、本発明の例示的な実施例による、入力／出力ユニット４及びＣＴスキャナ６に接続される画像処理装置２の簡略化された模式図を示す。画像処理装置２は、例えばプロセッサ及びメモリを有するコンピュータのような計算ユニット８を有する。コンピュータトモグラフィＣＴスキャナ６は、検査領域１２を規定する静止ガントリ１０を有する。参照符号１４は、回転ガントリを示し、回転ガントリ１４は、静止ガントリ１０に取り付けられる。Ｘ線管のような透過放射線源１６は、回転ガントリ１４に配置され、回転ガントリ１４とともに回転する。放射線源１６は、放射線のコーンビーム又はファンビーム１８を生成するようにコリメートされることができ、放射線ビームは、回転ガントリ１４の回転中、検査領域１２を通過する。
【００２６】
更に、放射線ビーム１８をシェーピングし、放射線１８のオン及びオフを選択的にゲート制御するためのコリメータ及びシャッタシステム２０が設けられている。更に、放射線ビーム１８は、放射線源１６を電子的に切り替えることによって、オン及びオフにゲート制御されることができる。参照符号２２は、患者用寝台のようなオブジェクト支持部を示し、オブジェクト支持部は、オブジェクトの関心領域が少なくとも部分的にＣＴスキャナ６の検査領域１２内にあるように、走査されるべきオブジェクトを支持する。回転ガントリ１４の放射線源１６の反対側の位置には、放射線検出器２４が設けられる。放射線検出器２４は、放射線源１６によって発される放射線ビーム１８の実質的な量を、検査領域１２のオブジェクトを通過した後、検出するように構成される。好適には、放射線検出器は、２次元の検出器アレイである。更に、放射線検出器２４は、放射線検出器２４が検査領域１２の周囲を放射線源１６と共に回転するように、一緒に回転する回転ガントリ１４に取り付けられる。検出器がＸ線管にフォーカスされる第三世代のスキャナシステムを使用することも可能である。
【００２７】
検査領域１２の周囲を回転ガントリ１４が回転する間、関心のあるオブジェクトをその上に保持するオブジェクト支持部２２は、検査領域１２の中心の水平軸に沿って平行移動される。これにより、放射線源１６及び放射線検出器２４は、関心のあるオブジェクトに対してヘリカルパスをたどる。任意には、代替実施例において、支持部２２は、静止したままでありえ、一方で、静止ガントリ１０は、それが関心のあるオブジェクトに対して平行移動され又は他の方法で移動され、それにより放射線源１６及び放射線検出器２４が、走査中、関心のあるオブジェクトに対してヘリカルパスに沿って移動されるように構成される。
【００２８】
走査中、放射線検出器２４は、予め決められた時間間隔でサンプリングされる。放射線検出器２４から読み込まれるサンプリング結果は、電気信号、すなわち電気的データであり、これは、以下において投影と呼ばれる。従って、関心のあるオブジェクトの全体の走査の全体のデータセットは、複数の投影からなり、投影の数は、放射線検出器２４がサンプリングされる時間間隔に対応する。複数の投影は、全体として、ボリュメトリックデータと呼ばれることもある。更に、本発明の一見地によれば、ボリュメトリックデータは、心電図データを含むこともできる。
【００２９】
複数の投影は、画像処理装置２に伝送され、画像処理装置２において、それらは計算ユニット８によって読み取られる。複数の投影に基づいて、計算ユニット８は、検査領域１２の中心の水平軸に対して垂直な平面に沿った、関心のあるオブジェクトのスライス画像を再構成する。スライス画像を生成する代わりに、計算ユニット８は、３次元画像、又は例えば人間の心臓の周期的な動きを示す画像の動画化されたシーケンスが生成されるように個別の画像がまとめられる動画化された表現を決定するようにも構成されることができる。画像は、入力／出力ユニット４を介して出力されることができる。更に、入力／出力ユニット４は、操作者が、ＣＴスキャナ６及び画像処理装置２における走査のパラメータを手動で制御することを可能にする。
【００３０】
図１の参照符号２６は、検査されるべき患者の胸部に取り付けられるセンサを示す。センサ２６は、画像処理装置２に接続された心電図（ＥＣＧ）２８に接続される。代替例として、ＥＣＧの代わりに、適切なアコースティックセンサ又は光学センサのような他の対応する装置が、設けられることができる。
【００３１】
ＣＴスキャナは、高い時間分解能をもつ心臓ＣＴスキャナ、概して心臓走査に適しているＣＴスキャナ、及び／又はマルチスライスＣＴ（ＭＳＣＴ）でありうる。
【００３２】
第１の例示的な実施例
本発明による方法のこの第１の例示的な実施例は、心臓ＣＴに関して説明されるが、他の運動するオブジェクトにも適用されることができる。
【００３３】
図１を参照して説明したように、ＣＴデータ、すなわちボリュメトリックデータは、同時に測定される心電図（ＥＣＧ）又は同時に測定されるフォトプレチスモグラフ（ＰＰＧ）と共に取得される。同時に測定されるＥＣＧ又はＰＰＧは、特定の心臓フェーズに対応する投影を選択するための基準として使用されることができる。一般に、このようなゲーティングの目的は、動きアーチファクトを最小にするために、心臓の収縮末期又は拡張末期フェーズを選択することである。心臓フェーズのこの選択は、いわゆるフェーズポイントによって制御されることができる。
【００３４】
ＰＰＧ取得の場合、基準ポイント又はフェーズポイントの粗い評価が、ＰＰＧ信号の単純なピーク検出により、それぞれの心周期において実施されることができる。有利には、ＰＰＧ信号のフィルタリングが、検出前に実施されることができる。更に、検出の精度は、相互相関によっても改善されることができる。
【００３５】
心臓のアクティブ化は即座に実施されないので、静止の期間が、重要な空間バリエーションを有することがある。本発明の一見地によれば、空間バリエーションは、相対的に滑らかであり、それゆえ、最適なフェーズポイントは、低分解能画像を使用することによって決定されることができることが分かった。これは、図２を参照してより詳しく説明される。
【００３６】
図２は、図１の画像処理装置２を動作させる方法の第１の例示的な実施例のフローチャートを示す。
【００３７】
図２のステップＳ１の開始後、方法は、ステップＳ２へ続く。ステップＳ２において、心臓ＣＴデータ及び同時に測定されるＥＣＧデータ又はＰＰＧデータ、又は例えばランニング、サイクリング又はウォーキングのような体力トレーニングの間、心拍数を監視するために通常使用されるモバイル心拍数モニタによって取得されるデータのような心周期を表す任意の他のデータが、取得される。そののち、心周期の開始及び終了を規定する基準ポイントが、ＥＣＧデータ又はＰＰＧデータに基づいて選択されることができる。方法は、ステップＳ３に続く。ステップＳ３において、心臓を含む関心領域が、ＣＴデータから選択される。後続のステップＳ４において、心臓の低分解能３Ｄ画像のシリーズが再構成される。低分解能３Ｄ画像は、それらが心周期をカバーするように選択される。本発明の一見地によれば、低分解能３Ｄ画像は、心周期全体をカバーすることができる。低分解能３Ｄ画像の分解能は、ステップＳ８において最終的に再構成される高分解能画像の分解能のたった２５％でありえ、又は６％の低さでさえある。それぞれが異なるフェーズポイントを有する低分解能３Ｄ画像は、W. Kalenderによる文献「Computed Tomography: Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applications.」（Publics MCD Verlag, Munich, 2000）に記載されるように再構成されることができ、その内容は、参照によって本願明細書に盛り込まれるものとする。
【００３８】
方法は、ステップＳ５へ続く。ステップＳ５において、心臓の内部画像運動を記述する動きフィールドが決定される。言い換えると、ステップＳ４において決定された低分解能画像のシリーズの画像間の心臓の動きを記述する１又は複数の動きフィールドが、決定されることができる。これらの動きフィールドは、低い空間分解能による心臓の周期的な動きを記述する。動きフィールドは、T. Schaffter他による文献「Motion compensated projection reconstruction」（Magn. Reson. Imaging, 41:954 - 963, 1999）に記載されるように、決定されることができ、その内容は、参照によって本願明細書に盛り込まれるものとする。動きの大きさは、２つのテンプレート（これらの２つのテンプレートのボリューム領域）の間の平均の絶対差（ＭＡＤ）又は他の任意の適切な類似尺度から評価されることもできる。
【００３９】
任意のステップとして、各心周期内の基準ポイント又はフェーズポイントは、動きフィールドに基づいて最適化されることができる。
【００４０】
ステップＳ５において決定された動きフィールドは、心臓の領域の動きが最小であり又はこれらの領域が静止している時間ポイント又は時間期間を決定するために、ステップＳ６において使用される。すでに前述したように、時間ポイントは、「時点」に制限されず、時間ポイント、時間期間及び／又は動きのフェーズポイントとして理解されるべきである。これは、例えば、ステップＳ５において決定された動きフィールドに、しきい値処理を受けさせることによって行われることができる。こうして、言い換えると、ステップＳ６では、それぞれのスライスごとに、すなわちそれぞれの低分解能３Ｄ画像ごとに、心臓の個々の領域において最小の動きを有する最適な時間ポイントが決定される。
【００４１】
後続のステップＳ７において、心臓の個々の領域が最小の動きを有し又は静止している時間ポイント／時間期間のリストが決定される。欠如している時間ポイントは、補間によって決定されることができる。後続のステップＳ８において、フル分解能を有する高分解能画像が、心臓のそれぞれの領域について、高分解能リストによる最適なフェーズポイントを使用して再構成される。これは、例えばW. Kalenderによる「Computed Tomography: Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applications」（Publics MCD Verlag, Munich, 2000）に記載されるように行われることができ、その内容は、参照によって本願明細書に盛り込まれるものとする。方法は、ステップＳ９へ続き、ステップＳ９において方法は終了する。
【００４２】
上述の方法によれば、オブジェクトの各領域ごとに、最適なフェーズポイント／時間ポイントが使用されるので、高分解能画像は、異なる時間ポイント及び異なるフェーズポイントに決定されるデータから決定されることができる。こうして、有利には、改善された画像品質が提供されることができ、例えば心臓全体が、ブラーリングなく再構成されることができる。更に、本発明により、心臓の個々の領域について、最適なフェーズポイントが自動的に選択される。更に、動き検出は、低分解能画像に関して動作するので、最適な時間／フェーズポイントを検出することに伴う付加的な計算コストが適度に保たれる。このように、改善された画像品質を可能にする非常に効率的な方法が提供される。上述したように、方法は、コンピュータプログラムとして実現されることができ、例えばＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ製品に記憶されることができる。しかしながら、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークからも利用可能であってもよい。
【００４３】
第２の例示的な実施例
本発明の第２の例示的な実施例は、マルチスライスＣＴの冠動脈イメージングに関して記述される。マルチスライスＣＴ（ＭＳＣＴ）は、冠動脈疾患（ＣＡＤ）の非侵襲的診断に関する選択のモダリティになるための大きな可能性を有する。図１を参照して説明したように、ＣＴデータは、ＥＣＧ信号又はＰＰＧ信号と共に取得される。第１の例示的な実施例からも分かるように、再構成、すなわちＥＣＧ信号／心周期内の時間ウィンドウを適応化することは有益であり、この時間ウィンドウからのデータは、最適な画像品質のための再構成に使用される。このような適応化が必要である理由は、冠動脈の各々に関して、心周期の全体にわたってそれぞれ異なる動きパターンがあり、すなわち、それぞれの血管（及び潜在的にそれぞれの血管のそれぞれの部分でさえ）は、その動きのスピードが最大であり又は最小であるそれ自体の個別の時間ポイント又はフェーズポイントを有するからである。これは、それぞれの血管（の一部）の診断検査のために、再構成ウィンドウ又はゲーティングウィンドウが、画像品質を達成するために、関心ある血管セクションについて最小動き（静止）フェーズにシフトされうることを意味する。
【００４４】
本発明のこの第２の例示的な実施例によれば、関心のある個々のオブジェクトの動き、すなわち時間フレーム間の血管を記述する動きフィールドが決定される。血管の個々の部分が静止しており又は最小の動きを有する時間ポイント又はフェーズポイントが、動きフィールドから決定され、自動的な又はユーザ対話的な最適化方法が、このような時間ポイントに再構成画像の中心を置き、これらの時間ポイントに画像の再構成を実施することによって、実施されることができる。これは、図３を参照してより詳しく説明される。
【００４５】
図３は、本発明による図１に示した画像処理装置２を動作させる方法の第２の例示的な実施例のフローチャートである。
【００４６】
ステップＳ２０の開始後、方法は、ステップＳ２１に続く。ステップＳ２１において、ＥＣＧ信号又はＰＰＧ信号とともに測定される冠動脈領域のボリュメトリックデータが取得される。ボリュメトリックデータは、ＥＣＧ信号又はＰＰＧ信号と共に、４Ｄデータを形成する。後続のステップＳ２２において、スライディング再構成が、４Ｄデータについて実施される。これは、例えば、回顧的な又は予測的なＥＣＧトリガ及びＲ−Ｒ時間間隔に沿ってシフトされる標準の再構成ウィンドウを使用することによって、行われることができる。これは、例えば入力／出力ユニット４のディスプレイを介して操作者又はユーザに３Ｄムービーとして表示されることができる３Ｄ再構成のシーケンスを提供する。後続のステップＳ２３において、これらの３Ｄ再構成又は画像から、冠動脈血管ツリーがセグメント化される。これは、例えば大動脈から始まる領域成長法によって行われることができる。これによって、冠動脈血管ツリーは、できるだけ遠くまでセグメント化される。後続のステップＳ２４において、時間フレーム間、すなわち３Ｄ再構成の間の動きフィールドが決定される。動きの方向を含む動きフィールドの決定の代わりに、動きの絶対値又は動きの大きさを決定することも十分でありうる。動きフィールドは、例えばテンプレートマッチングのような画像位置合わせ方法を使用することによって、決定されることができる。動きフィールドから、局所的な血管速度が、放射線（Ｘ線源１６）がオンであるＲ−Ｒ間隔の一部についての時間の関数として、決定されることができる、言い換えると、診断目的に適した、適切な近傍部分によって規定される血管のそれぞれの部分について、最小の動きの時間ポイントが、ステップＳ２５において決定される。後続の再構成において使用される再構成ウィンドウは、その時間ポイントに中心を合わせられ、再構成が、ステップＳ２６において実施される。後続のステップＳ２７において、それぞれ異なる時間ポイントからのデータに再構成が実施された血管ツリーの領域は、完全な血管ツリーの画像を形成するために組み合わせられる。
【００４７】
稀なケースおいて、隣接する血管部分が、血管全体のカーブした再フォーマット表現のために、幾何学的に互いに十分には適合しないことがある。これは、隣接する血管部分が、それぞれ異なる時間ポイントに測定されるデータから決定されうることにより起こりうる。このような稀なケースにおいて、本発明の一見地によれば、表現を平滑化するための方策が実施されることができる。方法は、ステップＳ２８へ続き、ステップＳ２８において、例えば、完全な血管ツリーの画像が、入力／出力ユニット４のディスプレイを介して、ユーザ又は操作者に出力される。方法は、ステップＳ２９へ続き、ステップＳ２９において、方法は終了する。
【００４８】
有利には、この方法は、冠動脈の画像品質の自動最適化を可能にする。
【００４９】
本発明のこの第２の例示的な実施例の１つの見地により、ステップＳ２６において実施される再構成は、ウィンドウの幅を変化させるために自動的に繰り返されることができる。結果から、最も鮮明な又は最も切れのよい画像が、例えば、診断検査フェーズの間、以降の取り出しのために決定され、記憶されることができる。
【００５０】
本発明のこの例示的な実施例の変形例において、ステップＳ２３及びＳ２４が省かれることもできる。
【００５１】
第３の例示的な実施例
本発明の第２の例示的な実施例の場合のように、本発明の第３の例示的な実施例もまた、ＭＳＣＴの冠動脈イメージングに関して記述される。
【００５２】
図４は、本発明により、図１に示される画像処理装置２を動作させる方法の第３の例示的な実施例のフローチャートである。
【００５３】
ステップＳ３０乃至Ｓ３４は、図３を参照して説明したステップＳ２０乃至Ｓ２４に対応するので、ステップＳ３０乃至Ｓ３４の詳しい議論及び説明については、不必要な繰り返しを避けるために、図３のステップＳ２０乃至Ｓ２４を参照されたい。図３と同様、この例示的な実施例の変形例において、ステップＳ２３及びＳ２４は省かれることができる。
【００５４】
ステップＳ３４ののち、方法は、ステップＳ３５へ続く。ステップＳ３５において、ステップＳ３４において決定された血管ツリーのボリュームに関してレンダリングされた表現が、ユーザ又は操作者に対し、入力／出力ユニット４のディスプレイ上に表示される。反復的な再構成最適化による更なる検査のために血管ツリーの一部を選択するための選択オプションが、ユーザ又は操作者に対して、入力／出力ユニット４のディスプレイに表示される。言い換えると、選択オプションは、入力／出力ユニット４のディスプレイを介して、ユーザに示され、それによって、ユーザ又は操作者は、より詳細な画像が決定されるべきである血管ツリーの一部を選択することができる。方法は、ステップＳ３７へ続く。ステップＳ３７において、対応するＥＣＧ信号又はＰＰＧ信号並びに最初の反復的な再構成最適化のために使用されるウィンドウが、ユーザ又は操作者に対して、入力／出力ユニット４のディスプレイ上に表示される。更に、ステップＳ３８に示されるように、動きフィールドに基づいて決定される動き情報が、入力／出力ユニット４のディスプレイを介して、ユーザ又は操作者に表示されることができる。
【００５５】
後続のステップＳ３９において、反復的な再構成最適化のために使用される再構成ウィンドウ又はゲーティングウィンドウを操作するようにユーザ又は操作者に促す操作オプションが、ユーザ又は操作者に対して表示される。操作は、再構成ウィンドウの位置及び／又は幅の変更を含むことができる。ユーザが入力／出力ユニット４の適切なキーボード又はタッチスクリーンを介して画像処理装置２に入力することができるユーザによる入力を読み込んだのち、方法は、ステップＳ４０へ続く。ステップＳ４０において、反復的な再構成最適化が、ステップＳ３９において操作されたウィンドウに基づいて実施される。この反復的な再構成の最適化は、リアルタイムに実施される。後続のステップＳ４１において、ステップＳ４０において再構成された画像が、入力／出力ユニット４のディスプレイに表示される。こうして、本発明のこの例示的な実施例によれば、ユーザは、例えば標準のレベル及びウィンドウメカニズムを使用して、位置及び幅に関して再構成ウィンドウを操作することができる。再構成の結果は、直ちに更新され、すなわち、新しい画像は、新しいウィンドウによる反復的な再構成最適化を実施することによって決定され、それにより、操作者は、最適化プロセスを対話的に制御することができる。
【００５６】
方法は、ステップＳ４２へ続き、ステップＳ４２において終了する。
【００５７】
本発明のこの第３の例示的な実施例の変形例によれば、個別の結果は、例えば、ユーザがそれぞれ異なる再構成ウィンドウ設定について得られた結果を比較することができるように、それぞれ使用される再構成ウィンドウと共に表示されることができる。
【００５８】
こうして、本発明のこの例示的な実施例により、最適な画像品質を可能にするリアルタイムの対話的な最適化プロシージャが、特にＭＳＣＴの冠動脈血管に適用される場合、提供されることができる。
【００５９】
図１乃至図４を参照して、本発明は、例示的な実施例を使用することによって説明された。上述した３つの実施例の個別の特徴及び方法ステップは、組み合わせられることができ、互いに組み合わせて使用され、適用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明によるＣＴスキャナに接続される画像処理装置の例示的な実施例を示す図。
【図２】図１の装置を動作させる方法の第１の例示的な実施例のフローチャート。
【図３】図１の装置を動作させる方法の第２の例示的な実施例のフローチャート。
【図４】図１の装置を動作させる方法の第３の例示的な実施例のフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年7月6日(2007.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記第１の時間ポイントの第１の数は、前記第２の時間ポイントの第２の数より少なく、
前記第２の数の前記第２の時間ポイントは、補間によって前記第１の時間ポイントから決定され、
前記高分解能画像の前記再構成は、前記高分解能画像の心臓の第１の領域が、心臓の第１のフェーズポイントに対応する前記ボリュメトリックデータの第１の部分から決定され、前記高分解能画像の心臓の第２の領域が、心臓の第２のフェーズポイントに対応する前記ボリュメトリックデータの第２の部分から決定されるように実施され、前記第１のフェーズポイントが、前記２のフェーズポイントと異なる、請求項２に記載の方法。
【国際調査報告】
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