(57)【要約】前立腺の疾患を検出するための方法、システム、およびコンピュータ可読媒体である。本開示の例示的な実施形態は、少なくとも１つの取得モードを用いて取得される画像データセットを受信し、データセットから前立腺を含む関心領域をセグメント化し、関心領域をマッピングするために、等角マッピングを標準形状に適用し、標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前立腺の３Ｄ視覚化を生成し、組織の疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を標準形状のマッピングされたボリュームに適用する、ことを含むことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前立腺の疾患を検出するための方法であって、
少なくとも１つの取得モードを用いて取得される画像データセットを受信するステップと、
前記データセットから前記前立腺を含む関心領域をセグメント化するステップと、
前記関心領域をマッピングするために、等角マッピングを標準形状に適用するステップと、
前記標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前記前立腺の３Ｄ視覚化を生成するステップと、
組織の疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を前記標準形状のマッピングされたボリュームに適用するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記疾患は、がんを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データセットは、少なくとも２つの異なる取得モードを用いて取得された複数のデータセットを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のデータセットを登録するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のデータセットを関連付けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記コンピュータ支援装置は、電子生体組織検査を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記等角マッピングは、テクスチャ分析の使用をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
組織のボリューム・レンダリングのための方法であって、
少なくとも２つの取得モードを用いて取得される複数のデータセットを受信するステップと、
関心領域を規定するために前記複数のデータセットをセグメント化するステップと、
マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムを実行するステップと、
マルチモードシェーディングを実行するステップと、
境界プレパスおよび前記マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムを用いて、前記複数のデータセットを処理するステップと、
前記処理された複数のデータセットを用いて、前記組織の画像を生成するステップと、
コンピュータ支援装置を用いて、前記組織の疾患を検出するステップと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記複数のデータセットは、Ｔ２強調経直腸軸方向スキャン、Ｔ２強調経直腸矢状方向スキャン、Ｔ２強調経直腸冠状方向スキャン、Ｔ１強調経直腸骨盤軸方向スキャン、およびＭＲＳＩのうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記セグメント化するステップは、前記複数のデータセットの少なくとも一部を手動でセグメント化するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
アップサンプリングされたボリュームを生成するために、前記複数のデータセットの少なくとも一部をアップサンプリングするステップをさらに含み、前記画像は、前記アップサンプリングされたボリュームを用いて生成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムは、各レイについての方向および各レイについてのステップサイズのうちの少なくとも１つを識別するように構成された複数の境界プレパスを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の境界プレパスは、各レイについてのワールドスペースにおける開始位置、および各レイについてローカルスペースにおける開始位置のうちの少なくとも１つを識別する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムは、単一のトラバーサルを介してレイキャスティングを実行する単一のパスを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のデータセットを抽出するステップ、および複数のボリュームを形成するために画像を組み合わせるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のデータセットを抽出するステップは、ワールドスペースにおいて前記ボリュームを整列するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記組織は、前立腺である、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
疾患の診断を容易にするために、前記ボリュームをスコアリングするステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記疾患は、がんである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記アップサンプリングするステップは、２つの隣接するスライスの間に補間されるスライスを生成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記アップサンプリングするステップは、前記補間されたスライスの少なくとも一部のボクセルをラベリングするステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記アップサンプリングするステップは、不確定または不明確としてラベリングされた少なくとも一部のボクセルを縮減するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記生成された画像の少なくとも一部を、がん性または正常のうちの少なくとも１つとして分類するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２４】
前記分類するステップは、前記処理されたデータセットの少なくとも一部をスコアリングするステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つのスコアを含むスコアボリュームを生成するステップをさらに含み、各スコアは、Ｔ２強調画像、Ｔ１強調画像、またはＭＲＳＩ画像のうちの少なくとも１つに関連付けられる、請求項８に記載の方法。
【請求項２６】
前記画像は、前記スコアボリュームに基づいて少なくとも部分的に生成される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数のデータセットを、少なくとも１つの３次元テクスチャに処理するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２８】
前記３次元テクスチャは、ボリューム立方体を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
組織のマルチモード・ボリューム・レンダリングのためのシステムであって、
少なくとも１つの取得モードを用いて取得される画像データセットを取得するように構成された画像化装置と、
前記データセットから前立腺を含む関心領域をセグメント化し、前記関心領域をマッピングするために、等角マッピングを標準形状に適用し、前記標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前記前立腺の３Ｄ視覚化を生成し、組織の疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を前記標準形状のマッピングされたボリュームに適用するように構成されたコンピューティング装置と、
を備える、システム。
【請求項３０】
ハードウェアプロセシング装置によってアクセス可能であり、命令を内部に含んだ持続性コンピュータ可読媒体であって、前記プロセシング装置が前記命令を実行する場合、前記プロセシング装置は、
少なくとも１つの取得モードを用いて取得される画像データセットを受信し、
前記データセットから前立腺を含む関心領域をセグメント化し、
前記関心領域をマッピングするために、等角マッピングを標準形状に適用し、
前記標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前記前立腺の３Ｄ視覚化を生成し、
組織の疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を前記標準形状のマッピングされたボリュームに適用する、
ように構成されている、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（先願に対する相互参照）
本出願は、２０１０年１月２０日に出願の米国仮特許出願第６１／２９７，４５４号の優先権を主張し、この出願は、その全体において本明細書において参照することにより援用される。
【０００２】
（連邦支援による研究に関する陳述）
本発明は、国立衛生研究所から与えられた助成金番号Ｒ０１ＥＢ７５３０、および全米科学財団から与えられた助成金番号ＩＩＳ０９１６２３５による政府支援を用いてなされた。政府は、本発明において所定の権利を有する。
【０００３】
（本開示の技術分野）
本開示は、医療画像に関連し、より詳細には前立腺がん（ＣａＰ）の診断のための画像化に関する。
【背景技術】
【０００４】
前立腺がん（ＣａＰ）は、ヨーロッパの男性の間で最も多く診断されるがんであり、同種のグループではがんに関連する死亡率の第２の主要な原因である。このような頻度の高いがんであるにもかかわらず、その診断方法は原始的なものであり不正確なままである。検出は第１に、前立腺特異抗原（ＰＳＡ）のレベルおよび直腸指診（ＤＲＥ）をチェックするための簡単な血液検査の使用に依存している。上昇したＰＳＡレベルが発見された場合、または、身体的な異常がＤＲＥ中に医者により感じられた場合、生体組織検査が行われる。経直腸的超音波（ＴＲＵＳ）によって導かれるけれども、これらの生体組織検査は不正確であり、多数回、がん性の領域からサンプルを回収しようとすることがしばしば必要である。より最近では、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）がＣａＰの検出のために利用可能であることが知られている。異なる設定を用いて得られた複数のＭＲ画像がＣａＰの検出のために必要である。最も頻繁に使用されているのは、Ｔ２強調（ｗｅｉｇｈｔｅｄ）およびＴ１強調（ｗｅｉｇｈｔｅｄ）画像シーケンスの組み合わせである。
【０００５】
Ｔ２強調画像は、一般にがん性であると疑われる領域に位置付けるように用いられ、他方Ｔ１強調画像は、第１に生体組織検査後の出血の存在に起因して、偽陽性を計算に入れるために用いられる。ＭＲ分光イメージング（ＭＲＳＩ）の使用もまた提案されている。ＣａＰを検出するための、ＭＲのＴ２強調、Ｔ１強調、およびＭＲＳＩ画像を用いる医学的背景についてのさらなる詳細は、本明細書の以下においてさらに詳細に記載される。
【０００６】
ＭＲＳＩは、多数のボクセルをカバーする大きな領域における化学スペクトルを測定する。ＣａＰ検出のために、３つの関心化学、すなわちコリン、クレアチン、およびクエン酸塩が存在する。特に、コリン対クレアチンの比、およびコリン＋クレアチン対クエン酸塩の比は、ＣａＰ含有領域において上昇して現れる。ＭＲＳＩは、それが荒い解像度であるために特異的局在性には適切ではないと考えられているが、広い領域全体を見るには有用であり得る。
【０００７】
前立腺ＭＲ画像シーケンスの取得はしばしば、シーケンスごとに様々な方向および解像度でなされる。画像シーケンスが単一のセッションの間、患者が動くことなく取得される場合、結果としてのボリュームはそのままワールドスペースに登録される。各ＭＲＩスライスの画像位置、方向、および解像度情報を用い、そのボリュームは、複数の登録方法の必要なく、３Ｄスペースにおいて適切に方向付けられることができる。放射線科医は、通常このデータを単に２Ｄスライスを閲覧し、かつ様々な方向（例えば軸方向および冠状状）のスキャンの間でマッチングする位置を関連付けようとすることによって検査する。しかしこのプロセスは直感的に理解できず、かつ効果的ではない。各スキャンからのデータを含む視覚化と共に、一度に全体の腺を医者が閲覧することのできる３Ｄのレンダリングシステムは、より直感的に理解することができ、かつ効果的である。
【０００８】
周辺組織もまた、ＣａＰを識別することにおいて重要であり得る。前立腺よりも上側に位置するのは精嚢（ＳＶ）であり、ＣａＰによるその浸潤もまた関心事であり得る。ＳＶの浸潤は、Ｔ２強調画像を用いて識別可能である。通常のＳＶは、低減した強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の壁によって囲まれた上昇した強度の領域として現れる。ＳＶ浸潤においては、ＳＶは完全に低減した強度で現れる。前立腺と直腸との間の異常な角度もまた問題を示すことができ、したがって直腸壁の部分を閲覧することが重要である。
【０００９】
さらに、マルチモードの視覚化は、容積測定の医療画像化データに首尾良く適合され、様々な３Ｄ医療画像取得装置の増加に起因して人気が高まっている。マルチモード・レンダリングのための主なタスクは、ボリュームデータがいかにしてミックスされるかを決定することである。マルチモード・レンダリングは、しばしば２つのボリュームを組み合わせるために用いられ、ここで１つは構造的データであり、もう１つは機能的データを含む。このような場合において、２つのボリュームは概して別個に想定されており、機能的なデータは構造的なデータにおける関心領域をハイライトするために用いられる。２つのモードを用いる場合のために、２Ｄの伝達関数が対のサンプル値を特定の出力カラーにマッピングするために活用されることができる。
【００１０】
レイキャスティング（ｒａｙ  ｃａｓｔｉｎｇ）を用いたボリューム・レンダリングは標準技術となっており、その高度にパラレルな性質は、グラフィック・プロセシング・ユニット（ＧＰＵ）での加速に役に立つ。ＧＰＵ加速マルチボリューム・レンダリングについては、スライスベースのアプローチにしばしば焦点を置いて研究されており、ここで多数のボリュームからのスライスはレンダリングの間、単純にインターリーブされることができる。レイキャスティングを介したレンダリングについては、深度剥離（ｄｅｐｔｈ  ｐｅｅｌｉｎｇ）を用い、複数のパスにおいてレイキャスティングを行うことが一般的であり、あるいは、１度に所定の部分のみをすることが一般的である。単一のパスにおいてレイキャスティングを生じる方法は、通常、ボリュームのデータセットが前処理され、単一のグリッドに登録およびサンプリングしなおされる（リサンプル）必要がある。メモリにフィットすることができない大量のボリュームをレンダリングするためのメモリ管理の問題に対処する方法もまた、開発されている。しかしながら、メモリ管理の問題は、関心領域が小さいので、通常、前立腺のレンダリングにとって重要な問題ではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ＭＲ画像は、ＣａＰの検出を補助することができるが、スライスベースの閲覧は困難であり得る。本開示の実施形態は、容易かつ効果的な仕方で、前立腺ＭＲデータのボリューム・レンダリングのための例示的な方法を提供することができ、ユーザは３Ｄで前立腺および疑わしい領域を容易に観察することができる。さらに、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）技術は、ＣａＰの検出を支援するために、レンダリングされた前立腺ボリュームデータに適用可能である。例示的な方法は、複数のデータセットが同じ画像化セッションの間において取得される場合に適用可能であり、取得間に患者の動きがない場合、データはそのままワールドスペースに登録されることができる。多方向および多解像度のボリュームを扱うために、例示的な方法は、例示的なマルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムを含むことができ、レイの統合（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）は単一のパスにおいて実行される。例示的な方法は、前立腺をレンダリングするのに最適化されるが、他のマルチボリューム・レンダリングシナリオにも適用可能である。
【００１２】
本開示の例示的な実施形態は、３Ｄレンダリングを実行するための、方法、装置、およびコンピュータ可読媒体を提供することができ、マルチモード・シェーディングを有する、マルチボリューム・レイキャスティングを利用して、医者が、複数のスキャンからのデータを含む視覚化と共に、全体の腺を閲覧することができる。まず、画像情報は、生の医用デジタル画像化および通信（ＤＩＣＯＭ：ダイコム）のスライスから抽出可能である。前立腺の領域のセグメント化およびトリミングは、無関係なデータを取り除くために、ボリューム上で実行可能である。この後で、ボリュームの形状データを介した３つの境界プレパス（ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｐｒｅ−ｐａｓｓ）が実行可能である。これらのプレパスからの結果は、次いで、データを介して単一のパスにおいて、マルチボリューム・レイキャスティングを実行するために用いられることができる。このレイキャスティングのパスの間のシェーディング（ｓｈａｄｉｎｇ）は、Ｔ２強調画像データ、Ｔ１強調画像データ、およびＭＲＳＩスペクトルデータを想定したマルチモード・シェーディングスキームを用いて好ましくは達成される。このパスの出力は、最終のレンダリング画像であってよく、ユーザは、このマルチモード・シェーディングに制御するように閾値パラメータを調節することによって、または、表示を修正することによって最適化することができる。
【００１３】
本開示の実施形態は、Ｔ２強調、Ｔ１強調、およびＭＲＳＩのボリュームを考慮に入れた前立腺のマルチモードＭＲレンダリングのための方法および分類を含むことができる。多くの他のマルチモードレンダリングの応用とは異なり、構造的なモードから一部をハイライトするために１つの機能的なモードを単に用いるのではなくて、モードからの値は領域がシェーディングされる仕方を決定することに用いられる。例示的な分類は、効果的に計算可能である等式として式化可能である。例示的なマルチボリューム・レイキャスティングおよびマルチモード分類方法は、ＧＰＵ上で実施されることができ、かつこのようなアーキテクチャに対して最適化されることができる。
【００１４】
本開示の実施形態はまた、前立腺、その周辺組織、および前立腺内の腫瘍および出血箇所の指示の視覚化のためのフレームワークを含むことができる。この視覚化を提供するために、マルチモードデータをレンダリングするための例示的なスコアボリュームが提供可能である。スコアボリュームは、まず、Ｔ２強調のデータセット、Ｔ１強調のデータセット、およびＭＲＳＩのデータセットを考慮に入れた、前立腺および精嚢のために生成されることができる。閾値に基づいて、全てのボクセルは、各ＭＲモードが関心位置を示すかどうかに関してスコアリング可能である。このスコアボリュームは、スライスベースの閲覧アプローチに統合可能であるか、またはその領域の３Ｄ視覚化に適用可能である。
【００１５】
前立腺、スコアボリューム、および周辺組織は、ユーザが閲覧されるコンテンツを調節することができるインタラクティブなフレームワークにおいて視覚化可能である。スコアボリュームの様々な閲覧モードが可能であり、ユーザは所望の結果に焦点化することができる。本発明の一態様は、可視性残留（ｖｉｄｉｂｉｌｉｔｙ  ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ）モードを含むことができ、１つのスコアが、さもなければそれが閉鎖された場合にも、残ることができる。ボリュームレンダリングは、ＧＰＵ上で加速される単一パスのマルチボリューム・レイキャスタを用いることができ、インタラクティブなパフォーマンスを提供する。
【００１６】
前立腺の以前の３Ｄ視覚化はその形を表示することに取り組んでいたが、これに対して、例示的な実施形態は、ユーザが、前立腺の内部についての複数の種類の情報を閲覧することができる。このマルチモードの情報は、ユーザによって所望のように閲覧可能である。ボリューム・レンダリングのためのスコアボリュームの使用は、スコアを決定する例示的な方法がレンダリングから別個とされることができるので、任意のＣＡＤ用途に対して汎用化されることができる。
【００１７】
本開示の例示的な実施形態によれば、６個の値までが各サンプルにおいて想定可能である。これらの値を組み込むための６Ｄの伝達関数が用いられてもよいが設計が困難になり得る。このアプローチの代替案として、値を置くことができる式が本明細書において以下に記載される。この式の計算から生じた値は、次いで、サンプルを色付けしてマッピングするために用いられることができる。
【００１８】
本開示のさらなる例示的な実施形態は、ＧＰＵメモリにおいてボリューム情報を保存することができ、かつ、そのボリュームを統一されたグリッドにリサンプリングする必要なく、単一のパス内においてレイキャスティングを実行することができ、各ボリュームは、その固有のローカル座標系、解像度、およびフィルタリングされていない質を保持することができる。
【００１９】
本開示のさらに例示的な実施形態は、三重の（ｔｅｒｎａｒｙ）ラベルマップに基づいて、前立腺ボリュームのアップサンプリングを行うための方法を提供することができ、ここでそのボリュームは、周辺ゾーン（ＰＺ）、中心ゾーン（ＣＺ）、および非前立腺領域にセグメント化される。この例示的なアップサンプリングは、３つの直交するＴ２強調画像シーケンス（軸方向（ａｘｉａｌ）、矢状方向（ｓａｇｉｔｔａｌ）、および冠状方向（ｃｏｒｏｎａｌ））を用いることに基づき得る。アルゴリズムの第１の部分は、必要に応じて、ラベルマップのスライスを補間（インターポレート）することによって個々に各ボリュームをアップサンプリングする。これらの３つのアップサンプリングされたボリュームを所与として、アルゴリズムの第２の部分は、それらを組み合わせて複合のアップサンプリングされたボリュームを生成し、これが、前立腺の表示を与えることを可能にする。この例示的な技術は、前立腺可視化技術において、正確で、かつ視覚的にも快適なボリューム・レンダリングされた画像を生成するために実施可能である。
【００２０】
本開示の例示的な実施形態は、前立腺の疾患を検出するための方法を提供することができる。この例示的な方法は、少なくとも１つの取得モードを用いて取得される画像データセットを受信するステップと、データセットから前立腺を含む関心領域をセグメント化するステップと、関心領域をマッピングするために、等角マッピング（等角写像）を標準形状（カノニカル（ｃａｎｏｎｉｃａｌ）形状）に適用するステップと、標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前立腺の３Ｄ視覚化を生成するステップと、組織における疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を標準形状のマッピングされたボリュームに提供するステップと、を含むことができる。この疾患はがんを含んでよく、このデータセットは、少なくとも２つの異なる取得モードを用いて取得された複数のデータセットを含むことができる。
【００２１】
この例示的な方法はまた、複数のデータセットを登録するステップをさらに含み、複数のデータベースを関連付けるステップをさらに含み、等角マッピングはさらにテクスチャ分析の使用をさらに含むことができる。
【００２２】
この例示的な方法によれば、コンピュータ支援装置は、電子生体組織検査を含むことができる。
【００２３】
本開示の別の例示的な実施形態は、組織のボリューム・レンダリングのための方法を提供することができる。この例示的な方法は、少なくとも２つの取得モードを用いて取得される複数のデータセットを受信するステップと、関心領域を規定するために複数のデータセットをセグメント化するステップと、マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムを実行するステップと、マルチモードシェーディングを実行するステップと、境界プレパスおよびマルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムを用いて、複数のデータセットを処理するステップと、処理された複数のデータセットを用いて、組織の画像を生成するステップと、コンピュータ支援装置を用いて、組織の疾患を検出するステップと、を含むことができる。この複数のデータセットは、Ｔ２強調経直腸軸方向スキャン、Ｔ２強調経直腸矢状方向スキャン、Ｔ２強調経直腸冠状方向スキャン、Ｔ１強調経直腸骨盤軸方向スキャン、およびＭＲＳＩのうちの少なくとも１つを含むことができ、セグメント化するステップは、複数のデータセットの少なくとも一部を手動でセグメント化するステップを含むことができる。さらに、このマルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムは、各レイについての方向および各レイについてのステップサイズのうちの少なくとも１つを識別するように構成された単一のトラバーサルの、または複数の境界プレパスを介してレイキャスティングを実行する単一のパスを含むことができる。複数の境界プレパスは、各レイについて、ワールドスペースにおける開始位置および各レイについてローカルスペースにおける開始位置のうちの少なくとも１つを識別することができる。
【００２４】
この例示的な方法は、アップサンプリングされたボリュームを生成するために、複数のデータセットの少なくとも一部をアップサンプリングするステップ、および、アップサンプリングされたボリュームを用いて画像を生成するステップをさらに含むことができる。アップサンプリングするステップは、２つの隣接するスライスの間に補間されるスライスを生成するステップ、補間されたスライスの少なくとも一部のボクセルをラベリングするステップ、および不確定または不明確としてラベリングされた少なくとも一部のボクセルを縮減（ｅｒｏｄｅ）するステップを含むことができる。
【００２５】
この例示的な方法は、複数のデータセットを抽出するステップ、および、複数のボリュームを形成するために画像を組み合わせるステップをさらに含むことができる。複数のデータセットを抽出するステップは、ワールドスペースにおいてボリュームを整列するステップを含むことができる。この例示的な方法は、疾患の診断を容易にするために、ボリュームをスコアリングするステップをさらに含むことができる。この例示的な方法は、生成された画像の少なくとも一部を、がん性または正常のうちの少なくとも１つとして分類するステップをさらに含むことができ、このステップはまた、処理されたデータセットの少なくとも一部をスコアリングするステップを含むことができる。
【００２６】
例示的な実施形態によれば、組織は前立腺であってよく、疾患はがんであってもよい。
【００２７】
別の例示的な実施形態によれば、この例示的な方法は、少なくとも１つのスコアを含むスコアボリュームを生成するステップをさらに含むことができ、各スコアは、Ｔ２強調画像、Ｔ１強調画像、またはＭＲＳＩ画像のうちの少なくとも１つに関連付けられる。さらに、その画像は前記スコアボリュームに基づいて少なくとも部分的に生成されることができる。
【００２８】
この例示的な方法は、複数のデータセットを、少なくとも１つの３次元テクスチャに処理するステップをさらに含むことができ、３次元テクスチャはボリューム立方体（ｃｕｂｏｉｄ）を含む。
【００２９】
本開示の別の例示的な実施形態は、組織のマルチモード・ボリューム・レンダリングのためのシステムを含むことができる。この例示的なシステムは、少なくとも１つの取得モードを用いて取得された画像データセットを取得するように構成された画像化装置と、データセットから前立腺を含む関心領域をセグメント化し、関心領域をマッピングするために、等角マッピングを標準形状に適用し、標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前立腺の３Ｄ視覚化を生成し、組織における疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を標準形状のマッピングされたボリュームに提供するように構成されたコンピューティング装置と、を含むことができる。
【００３０】
本開示のさらに別の例示的な実施形態は、ハードウェアプロセシング装置によってアクセス可能である、命令を内部に含んだ持続性コンピュータ可読媒体を提供することができ、プロセシング装置が前記命令を実行する。プロセシング装置は、少なくとも１つの取得モードを用いて取得される画像データセットを受信し、データセットから前立腺を含む関心領域をセグメント化し、関心領域をマッピングするために、等角マッピングを標準形状に適用し、標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前立腺の３Ｄ視覚化を生成し、組織における疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を標準形状のマッピングされたボリュームに提供する、ように構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本開示のさらなる目的、特徴および利点は、本開示の実施形態を例示する添付図面に関連してとられる以下の詳細な説明から明らかになる。
【図１】図１は、本開示の例示的実施形態による例示的な方法のブロック・フローチャートである。
【図２】図２は、本開示の例示的実施形態による例示的な方法のブロック・フローチャートである。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、本開示の例示的実施形態によるデータセットの５つの画像シーケンスからの例示的なサンプルスライスの画像である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本開示の例示的実施形態による異なる方向を有する４つの画像ボリュームシーケンスの例示的な図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、本開示の例示的実施形態による画像トリミングの前および後の例示的なサンプル画像である。
【図６】図６は、本開示の例示的実施形態によるインターフェース・スクリーンを例示する例示的なスクリーンショットである。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、本開示の例示的実施形態を使用して得られた変更された閾値の効果を示す例示的な画像である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、本開示の例示的実施形態を使用して得られた例示的なサンプルスライス画像である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は、本開示の例示的実施形態による例示的なターナリ（ｔｅｒｎａｒｙ）ラベルマップの補間画像である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、本開示の例示的実施形態による合成セグメント化アップサンプリングを用いて得られた例示的な画像である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、本開示の例示的実施形態によるスコアボリュームを統合する例示的な画像である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、本開示の例示的実施形態による個々のスコア値のレンダリングの例示的な画像である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は、本開示の例示的実施形態による、透明度の各種レベルを有するスコア値のレンダリングの例示的な画像である。
【図１４】図１４は、本開示の例示的実施形態を使用して得られた両側の浸潤を示す精嚢の例示的な画像である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｃ）は、本開示の例示的実施形態による可視性残留のレンダリングの例示的な画像である。
【図１６】図１６は、本開示の例示的実施形態を使用して得られた前立腺と直腸との間の例示的な画像である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｄ）は、本開示の例示的実施形態によるレンダリングの異なるタイプを示す例示的な画像である。
【図１８】図１８は、本開示によるシステムの例示的実施形態の例示的なブロック図を示す。
【図１９】図１９は、図１９は、本開示の例示的実施形態による例示的な方法の例示的なフローチャートを示す。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｃ）は、本開示の例示的実施形態による例示的な前立腺特徴抽出の図を示す。
【００３２】
図面の全体にわたって、同一の参照番号および文字は、特に明記しない限り、例示の実施形態の同様の特徴、エレメント、構成要素または部分を意味するために用いる。さらに、本開示が図を参照して詳述する間、それは図示の実施形態と関連されるが、図示の実施形態によって制限されない。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本開示は、器官（例えば前立腺）のイメージングおよびボリュームレンダリングに関する。本方法は、パフォーマンスを強化するために、一般にマルチモード・イメージングを使用する。本開示の例示的実施形態によれば、マルチモード画像データは、単一の撮像デバイスによって得られてよく、がんの領域と同様に解剖学的情報の両方を得るために用いることができる。がんを識別するために単一のスキャンに依存するよりはむしろ、マルチモードレンダリングは、２つの項目（がんおよび生体構造）を一緒にぴったり結合させるためでなく、疑わしい領域を識別するために使用することも可能である。
【００３４】
図１に示すように、本開示の例示的実施形態は、ＣａＰのセグメント化、視覚化およびコンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を実行するために、例示的な方法、装置およびコンピュータ可読媒体を提供することができる。本開示の例示的実施形態は、マルチモード・データの登録および相関を提供することもできる。
【００３５】
例示的実施形態において、例えばＤＩＣＯＭスライスのような画像データは、抽出されることができる（１０２）。次に、このデータは、前立腺ボリュームを周囲の組織から分離するために、セグメント化プロセス（１０４）を受けることができる。データは、手動でセグメント化され、自動でセグメント化され、半自動でセグメント化され、またはそれらのいくつかの組み合わせでセグメント化されてよい。セグメント化１０４は、例えば、前立腺と非前立腺組織とを、そしてＰＺとＣＧとをも区別することができる。随意に、特定のマルチモード・データが使用されるときに、データセットが登録され（１０６）、そして相関している（１０８）ことは好ましくてもよい。マルチモード・データは、異なるプロトコル、異なる時間にとられた画像、などによって得られる画像データを含むことができる。登録されてそして相関しているデータセットは、例えば、次のＣａＰの３Ｄ視覚化およびレンダリングおよび識別のために用いることができる。
【００３６】
データ、画像およびボリュームセットの登録のさまざまな方法は、本方法の使用に適していてよい。１つの例示として、登録は、解剖学的特徴点を用いて実行されることができる。図２０（ａ）〜（ｃ）は、前立腺の特徴検出のために使われることができる例示的な画像を示す。図２０（ａ）は、前立腺の解剖学的位置を示す。図２０（ｂ）は、予め定義されたインデックス番号を有する各特徴点を強調されて示す。図２０（ｃ）は、３方向に沿った前立腺のＭＲ画像の例示的なマルチビューを示す。前立腺（サイズおよび形状がクルミのような腺）は、複雑な幾何学構造を概して含まない。前立腺（概して尿道を囲む）は、直腸の前に、そして膀胱のちょうど下に概して位置する。
【００３７】
ボリューム的特徴の登録にとって、正確でかつ信頼性の高い登録結果を得るために、異なる方向のＭＲＩ画像の範囲内で少なくとも３つの解剖学的特徴がマッチすることは、好ましい。精嚢と呼ばれる一対の腺は、直腸と膀胱との間に例示的に押し込まれて、図２０（ａ）に示すように前立腺に付属する。尿道は、前立腺を通り、射精管で２つの精嚢とつながる。したがって、いくつかの特有の解剖学的構造（例えば、図２０（ｂ）に示されるように前立腺カプセルおよび精嚢輪郭、拡張腺、および射精管）は、１つのデータセットの異なるスキャン方向間の、または、ＭＲスライスと組織学マップとの間の例示的な登録プロセスのために適用されることができる。これは、関心があるべき（マルチモード）画像データ（例えばＭＲＩ、ＣＴ、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴおよび他の画像スキャンデータ）のさまざまなセットを登録するために用いることもできる。
【００３８】
ＭＲＩは、優れた解剖学的詳細および軟組織コントラストを有する画像を提供することができる。図３（ｃ）に示すような軸方向（ａｘｉａｌ）、矢状方向（ｓａｇｉｔｔａｌ）および冠状方向（ｃｏｒｏｎａｌ）ビューに沿ったＴ１、Ｔ２強調データセットは、分析されることができる。各ＭＲＩ前立腺ビュー（観察）方向において、前立腺の境界の正確な輪郭は、追跡されることができる、そして、各対応する特徴点は、定義済みインデックス番号とともに手動でマークされることができる。ＭＲＩシーケンスは、番号順に表示される。概して、２種類の特徴点は、使われることができる。例えば、射精管（前立腺内部の拡張腺）からの３つの内部特徴点（そしてそれは、尿道および２つの精嚢の交差部でありえる）、および、尿道および精嚢の特別の（ｅｘｔｒａ）情報からの４つの表面特徴点、である。尿道は前立腺全体を通過するので、２つの表面特徴点は、尿道の入口点および出口点でありえる。一方、２つの精嚢が前立腺に付属して、射精管で尿道と結合するという事実に関して、他の２つの表面特徴点は、各精嚢と前立腺との間の交差部でマークされることができる。
【００３９】
例示的な方法は、前立腺の等角写像（１１０）をさらに含むことができる。例えば、前立腺の表面は、標準的な幾何学形状（例えば中身のない球体または方形の平行六面体）の表面にマップされることができる。または、前立腺ボリュームは、固体の球体にマップされることができる。あるいは、ＣａＰは、ＰＺにおいてそして表面近くに例示的に位置するから、厚いシェルを有する球体に対するある厚みを有する前立腺表面の等角写像は、好まれてよい。等角写像は、データの登録を助けることもできる。前立腺ボリュームのボクセル上の「テクスチャ解析」の使用は、例えばＣａＰとは異なる可能性があるそれらのボクセルに異なる色を適用することによって、マップされた表面画像を符号化するために用いることができる。符号化画像のクラスタリングは、例えば類似のボクセル値または色を有するグループ化領域によって、ＣａＰのありそうな領域をユーザが迅速に識別することができるために、ＣＡＤプロセスにおいて使われることができる。
【００４０】
さらに、データは、前立腺の視覚化（１１２）を実行するために用いることができる。視覚化は、前立腺のマルチモード３Ｄレンダリングを含むことができ、または等角写像上に設けられることもできる。これは、Ｔ１強調、Ｔ２強調、およびＭＲＳＩデータ含むことができる。さらに、視覚化は、「電子生検」を容易にすることが可能な半透明のレンダリングビューを含むことができる。例えば、例示的な電子生検技術は、健康な組織ががん組織と区別されることができるように、球形のシェル上に半透明のボリュームをレンダリングして、前立腺の組織をマップするようにはっきりと設計された伝達関数を適用することを含むことができる。加えて、ＣＡＤ技術（例えば「電子生検」またはクラスタリングアルゴリズム）は、ＣａＰの診断（１１４）のために用いることができる。
【００４１】
本開示の他の例示的実施形態は、マルチモード・シェーディングを有するマルチボリューム・レイキャスティングを使用する複数のスキャンからのデータを含んでいる視覚化を有する前立腺の３Ｄレンダリングを実行するために、例示的な方法、装置およびコンピュータ可読媒体を提供することができる。図２には、例えば、前立腺の組織（ｓｙｓｔｅｍ）をレンダリングのための例示的な方法のステップが示される。まず、画像情報は、例えば生のＤＩＣＯＭスライスのような生データから抽出されることができる（プロセス２０２）。前立腺領域のセグメント化およびトリミングは、無関係なデータを削除するために画像ボリューム上に実行されることができる（プロセス２０４）。この後に、ボリュームの幾何学データによる境界プレパスは、プロセス２０６で実行されることができる。例えば、３つの境界プレパスが使われてよい。これらのプレパスからの結果は、次いで、プロセス２０８でデータによるシングルパスのマルチボリューム・レイキャスティングを実行するために用いることができる。このレイキャスティング・パス中のシェーディングは、Ｔ２強調画像データ、Ｔ１強調画像データ、およびＭＲＳＩスペクトル・データを考慮するマルチモード・シェーディングスキームを使用して達成されることが好ましい。このパスの出力は、最終的な描写された画像（２１０）でありえる。そして、それをユーザは、マルチモード・シェーディングを制御するように閾値パラメータを調整することによって、または、ビューを修正することによって最適化することができる（プロセス２１２、２１４、２１６）。
【００４２】
本システムは、ユーザに３Ｄ空間において疑わしい場所の徴候を提供することができる。そして、ユーザは、いくつかの個々の２Ｄスライスを通してスクロールする必要無しに、この種の領域が前立腺ボリューム全体のどこにあるかを迅速に見分けることができる。ボクセル・レベルの決定をすることを試みるよりはむしろ、本システムは、ユーザが疑わしいボクセルの領域を見つけるのを援助して、それらをさらなる検査を正当化する領域へ導くためのツールとして用いることができる。
【００４３】
（医学背景）
ＣａＰの検出を支援する３Ｄマルチモード視覚化システムの開発についてさらに理解するために、前立腺のゾーン解剖および利用される３つのＭＲモードの関係の概要は、記載される。これらのモードによって作られる画像のタイプの例は、図３に示される。図３（ａ）は、例示的なＴ２強調経直腸軸方向スライスを示す。図３（ｂ）は、例示的なＴ２強調経直腸矢状方向スライスを示す。図３（ｃ）は、例示的なＴ２強調経直腸冠状方向スライスを示す。図３（ｄ）は、Ｔ１強調骨盤軸方向スライスを示す。図３（ｅ）は、ＭＲＳＩスライスを示す。
【００４４】
前立腺は、周辺ゾーン（ＰＺ）、遷移ゾーン（ＴＺ）および中央ゾーン（ＣＺ）と呼ばれる３つのゾーンに分けられる。ＴＺおよびＣＺは、ＰＺとは対照的に単一の領域としてしばしば一緒に考えられて、このようにして中心腺（ＣＧ）と呼ばれる。ＰＺは、前立腺のほぼ７０％を占めて、３つのゾーンで最も大きい。一方、ＴＺおよびＣＺは、各々ほぼ２５％および５％をそれぞれ考慮する。ＰＺが、そこを起源とするほぼ７０％のケースと共に、ＣａＰが発生する最も一般的な場所であることも、したがって驚くに足らない。前立腺の周辺上にあってこの領域からのがんはまた、前立腺カプセルを越えてより急速に蔓延しそうである。ＣＧは、ＰＺと比べて比較的低い重要性で考慮される。したがって、本開示における焦点は、ＰＺのＣａＰを検出することである。
【００４５】
Ｔ２強調画像は、ＰＺとＣＧとの区別を考慮に入れる前立腺の良好な画質を提供する。通常の前立腺組織にとって、ＰＺは、Ｔ２強調画像において概して高い信号強度を示す。がん組織において、ＰＺは、通常減少した信号強度を示す。ＣＧにおいて、しかしながら、正常組織は、すでに概して異質な低い信号強度を示す。そこでのがん領域は、均一な低い信号強度の領域として検出可能でもよい。しかしながら、本開示の実施形態は、ＰＺのＣａＰを検出することに集中する。
【００４６】
Ｔ２強調画像とは違って、Ｔ１強調画像は、前立腺に関して低い画質であり、したがって、がん領域を識別するために通常は用いない。むしろ、Ｔ１強調画像は、初期の生検からの血液をまだ含んでよい領域を除外するために概して用いる。この種のポスト生検出血は、概してＴ２強調画像のＰＺのがん（すなわち、減少した強度を有する）と類似しているように見える。しかしながら、Ｔ１強調画像においてこの種の領域は、均一な低い強度の正常な前立腺の組織から概して増加した強度を有する。がん領域は通常、Ｔ１強調画像において明らかではない。なぜなら、それらもまた低い強度の領域として現れるからである。ＣａＰ検出のためのＭＲＳＩは、コリン対クレアチン、およびコリン＋クレアチン対クエン酸塩の２つの化学的比率に注目する。これらの比率の両方とも、概して、ＣａＰにおいて上昇して現れる。ＭＲＳＩにおいて、これらの化学スペクトルは、正常なＭＲ画像がボリューム・レンダリングのためのボクセルとして考慮される方法と混同されない大きいボクセル領域に読込まれ得る。通常はＴ２強調経直腸軸方向画像と整列されるにもかかわらず、ＭＲＳＩボクセルは、スライス当たり多くの正常画像ボクセルをカバーする大いにより大きい。ＭＲＳＩボクセル・サイズの例は、図３（ｅ）に示すことができる。ここで、スライスのためのＭＲＳＩボクセルは、Ｔ２強調画像上のグリッド・オーバレイによって表される。
【００４７】
（例示的なデータ前処理）
使用するデータは、生のＤＩＣＯＭファイルでありえる。本開示の例示的実施形態によれば、標準データセットが使用可能である。例えば、標準データセットは、以下の５つの画像シーケンスを含むことが可能なデータセットとして定義されることができる：１．Ｔ２強調経直腸軸方向スキャン；２．Ｔ２強調経直腸矢状方向スキャン；３．Ｔ２強調経直腸冠状方向スキャン；４．Ｔ１強調骨盤軸方向スキャン；およびＴ２強調画像シーケンスのために、データは、例えば、ほぼ０．５ｍｍの内部スライスおよび３ｍｍのスライス間解像度によって得られることができる。Ｔ１強調画像は、例えば、ほぼ１ｍｍの内部スライスおよび６ｍｍのスライス間のより粗い解像度で得られることができる。これらの画像シーケンスの各々の例は、図３に示すことができる。
【００４８】
本開示の例示的実施形態による例示的な方法は、下記に詳述される。
【００４９】
（例示的なＤＩＣＯＭ抽出）
図２に示すように、本開示による例示的な方法は、データ抽出（２０２）を含むことができる。個々のＭＲスライスは、ＤＩＣＯＭ標準（医用画像装置により用いられる一般フォーマット）を使用して分配されることができる。これらの生のＤＩＣＯＭファイルから、同じスキャンに帰属する画像は、ボリュームを形成するために順番に結合されることができる。ボリュームごとに、第１のスライスの画像ポジション（左上ピクセルの中心）は、ＤＩＣＯＭヘッダ情報から保持されることができる。それは、画像ピクセル（ｘおよびｙ）解像度および方向である。ｚ方向解像度は、スライス間隔情報から提供されることができる。そして、ｚ方向は、２枚のスライスから画像ポジション情報を用いて算出されることができる。この抽出された位置、方向および解像度情報を用いて、ボリュームは、ボリューム上の登録を実行する必要を否定して、ワールドスペースにおいて互いに整列されることができる。本開示の他の実施形態において、画像シーケンスは、単一のセッション中に得られなくてもよくて、または患者は、シーケンス中に動いてもよい。したがって、これらの画像がさまざまな登録プロセスにしたがって登録されることは、望ましくてもよい。４つの画像ボリュームの方向関係は、例えば、図４に示すことができる。図４（ａ）は、ワールドスペースの異なる位置、方向および解像度を有するデータセットのための例示的な４つの画像シーケンスが各ボリューム範囲を例示することを示す。図４（ｂ）は、ワールドスペースの異なる位置、方向および解像度を有するデータセットのための例示的な４つの画像シーケンスが各中心のスライスを例示することを示す。
【００５０】
Ｔ２強調およびＴ１強調ボリュームは、それらが従来の画像データであるように直接操作することができる。ＭＲＳＩシーケンスは、しかしながら、もう少し処理を必要とする。図３（ｅ）に示すように、ＭＲＳＩ画像は、レンダリングのためのボリュームとして用いやすいフォームではなく、人間によって容易に読み取り可能なフォーマットでありえる。上記の如く、ＭＲＳＩの関心の２つの比率（例えば、コリン対クレアチンの比、およびコリン＋クレアチン対クエン酸塩の比）は、ＭＲＳＩボクセルごとにすでに算出されることができて、スペクトラムの上に提供されることができる。これらの比率値は、抽出されることができる。この抽出されたボリュームは、次いで、図２に示すボリューム・レンダリング・フローにおいて用いることができる。
【００５１】
（例示的なセグメント化）
図２に示すように、例示的な方法は、セグメント化動作（２０４）を含むことができる。例えば、手動セグメント化は、Ｔ２強調軸方向スライス上に実行されることができる。前立腺のセグメント化のための自動のおよび半自動の方法が用いられ得るにもかかわらず、本開示の例示的実施形態が主にＰＺのＣａＰを検出することに集中するので、ＰＺおよびＣＧは、２つの別々の領域として手動でセグメント化されることが好ましい。このＴ２強調経直腸軸方向ボリュームがワールドスペースにおいて他のボリュームと好ましくは整列されるので、他のセグメント化は、通常必要でない。セグメント化情報を用いて、ボリュームは、関心のあるセグメント化された領域を含むためにトリム（ｔｒｉｍ）されることができる。ボリューム間の整列情報は、単一のセグメント化と共にボリューム上に達成されるために、これを容易にする。セグメント化された領域のまわりのほぼ７ｍｍの境界は、スライスが個々に見られる場合に備えてなんらかの事情を提供するために保持されることができる。
【００５２】
このトリミング動作は、より少ない非前立腺スペースをスキップするせいで、必要なメモリを減らすことができて、その結果、レイキャスティングの速度を増加することができる。図５は、合計６５，５３６ピクセル（図５（ａ））のための２５６×２５６の寸法を有する最初のサイズでの１枚のスライスと、合計８，２３６ピクセル（図５（ｂ））のための１１６ｘ７１の寸法を有するトリムされたサイズでの１枚のスライスとの間のサイズの違いの例を示す。これらのスライスを含む例示的なボリュームに存在するボクセルの総数は、最初のサイズのボリュームに対して１，４４１，７９２ボクセルであり、トリムされたボリュームに対して１４８，２４８ボクセルであった。
【００５３】
（例示的なマルチボリューム・レイキャスティング）
図２に示すように、本開示による例示的な方法は、マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズム（例えば２０６、２０８）を含むことができる。マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムは、単一の最終パスにおいて実行されるレイキャスティングについては、シーン境界情報による３つのプレパスを含むことが好ましい。各ボリュームは、そのボリュームにローカルな座標系を有するレイによってトラバースされることができる。しかし、トラバーサルは、ワールド座標系のボリュームと調和して残ることが好ましい。（例えば、１つのボリュームにおける１ステップは、他のボリュームにおける１ステップへのワールド距離において等価である。但し、各ボリュームのローカル系の範囲内のステップは、異なることがありえる。）３つの境界プレパスは、レイ方向およびステップサイズを設定するのを容易にする。一方、第４のパスは、ボリュームによる単一のトラバーサルを有するレイキャスティングを実行することができる。
【００５４】
（例示的な境界プレパス）
図２に示すように、本開示による例示的な方法は、境界プレパス（２０６）を含むことができる。特定の例において、幾何学的な境界データによる３つのプレパスは、ボリュームごとに各レイに沿って位置、方向、およびステッピング情報を得るために用いることができる。これらのパスは、プレプロセッシングとしてなされることができて、ワールドスペースのビューまたはボリュームの場所が変化するときに、繰り返されることができる。伝達関数または他のシェーディングパラメータの変化は、単一のレイキャスティング・パスによって実行されることができる。第１のプレパス（例えば境界フロントパス）は、各レイのためのワールドスペースの開始位置を識別することができる。画像平面のピクセルごとに、この位置は、ピクセルによるレイに沿って画像平面に最も近い（描かれているボリュームを考慮する）ボリューム位置でありえる。このパス（各レイのためのワールド開始位置）からの出力は、第３のパスにおいて用いることができる。第２のプレパス（例えばボリューム当たりのフロントパス）は、各レイに沿って個々のボリュームのためのワールドおよびローカルスペースの開始位置を識別することができる。境界フロントパスと同様に、画像平面のピクセルごとに、ピクセルによるレイに沿った画像平面に対する各ボリュームに最も近い位置は、算出されることができる。このパスからの出力は、ピクセルごとに、各ボリュームのためのローカルおよびワールド入力位置でありえる。これらは、第３のパスにおいて用いることができる。第３のおよび最後のプレパス（例えばボリューム当たりのバックパス）は、ボリュームが開始する（ｅｎｔｅｒ）までの開始位置からのステップ数、およびボリュームが終了する（ｅｘｉｔ）までの開始位置からのステップ数と同様に、ローカルスペースの各レイのための開始位置およびレイ方向を識別することができる。
【００５５】
第３のパスは、２つの以前のパス（境界フロントパスおよびボリューム当たりのフロントパス）から出力を用いることができる。この第３のパスのために、各ボリュームのための各レイに沿って最も遠い位置が、算出されることができて、ローカルスペースのレイ方向を得るために、以前のパスから最も近い位置情報と共に使われることができる。両方の以前のパスからの情報を用いて、境界開始位置から各ボリュームの始めと終わりへのローカルおよびワールドスペースの距離は、算出されることができる。算出されたレイ方向と共にこの距離情報を用いて、ローカルスペースのレイ開始位置は、各レイがワールドスペースの同じ場所で始まるように、それがその対応するボリュームの外にあるかもしれないけれども、算出されることができる。レイ方向は、各レイに沿ったステップがワールドスペースにおいて同じであることを確実にするために、ローカルスペースの距離とワールドスペースの距離との比率によって乗算されることができる。ボリュームが開始する（ｅｎｔｅｒ）までの、およびボリュームが終了する（ｅｘｉｔ）までのレイに沿ったステップ数は、次いで算出されることができる。
【００５６】
（例示的なレイキャスティング・パス）
本開示による例示的な方法は、レイキャスティング・パス（２０８）を含むことができる。最後のプレパスの出力から、ボリュームごとに、画像平面の全てのピクセルのための全てのレイは、ローカルスペースの開始位置、ローカルスペースのレイ方向、ボリュームが開始する（ｅｎｔｅｒ）までのステップ数、およびボリュームが終了する（ｅｘｉｔ）までのステップ数を有することが好ましい。レイ開始位置およびステップが好ましくは調整されるので、レイは、各ステップでワールドスペースの一貫した位置に残る。したがって、各ステップで各レイに沿ったサンプル位置は、ワールド座標系で一貫したままである。ワールド座標系のレイに沿ったステップが可能であるにもかかわらず、それは概して各ステップで各ボリュームのローカル座標系へのコストのかかる変換を必要とする。そもそもローカル座標系のステッピングによって、この高コストの動作は、回避されることができる。各レイがレイの開始点から終了まで全ての時間そのボリュームの内側にないので、ボリュームをサンプリングすることを試みる前にこの特性が真か否か調べることは、好ましい。ボリュームが開始する（ｅｎｔｅｒ）までのステップ数、およびボリュームが終了する（ｅｘｉｔ）までのステップ数のための情報は公知であるので、各反復でトラバースされるステップ数は、それがこれらの２つの境界の範囲内にあることを確認することを調べることができる。その場合、対応するボリュームは、サンプリングされることができる。このチェックは、全てのボリュームのレイのためになされることが好ましい。ボリュームが各ステップで別々にサンプルをとられることができるので、それらの値は、所望の結果を提供するために集積されることができて、作用されることができる。
【００５７】
描画されたボリュームの光のために、各ボリュームがそのローカル座標系においてトラバースされることができるので、光の位置および目の位置は、ボリュームごとに対応するローカル座標系にあることが好ましい。この位置を得るために、ワールド座標系の光および目の座標は、ボリュームに現在適用されているシーンの回転の逆によって、最初に回転することができる。ローカルおよびワールド座標空間の両方のボリュームごとのエッジからエッジまでの距離と、次いでワールド座標空間のボリュームエッジから光または目の位置までの距離との基本的割合を算出して、ローカル座標空間の光または目の位置のために解析することは、可能である。
【００５８】
（例示的なＧＰＵ加速およびレンダリング）
本開示による例示的な方法は、ＧＰＵ加速およびレンダリング（２１０）を含むことができる。マルチボリューム・レイキャスティングに対する例示的なフレームワークは、加速のためのＧＰＵに容易にマップされることができる。ボリューム・データ値は、３Ｄテクスチャに格納されることができる。したがって、ワールドスペースの参照は、３Ｄシーンのボリュームの物理的位置に関連する。一方、そのローカルスペースは、３Ｄテクスチャ座標系に関連する。フロントフェースカリング（ｆｒｏｎｔ  ｆａｃｅ  ｃｕｌｌｉｎｇ）を必要とするパスの間、適切に立方体（ｃｕｂｏｉｄ）を描くために、正面および背面上の頂点の方向は、ローディング上に点検されることができて、それらがデータセット（反時計回り）のために一貫していることを保証することができる。ボリュームごとに、その８つの境界用頂点は、ボリューム立方体を構成する６つのクワッドを作るために用いることができる。ある具体例では、シールされない（［０、１］範囲に縛られない）ままであるために値を促進する無限の浮動小数点テクスチャが使用されることができる。好ましくは、いくつかのパスから必要な多数の出力がすぐに出力できるように、多数のレンダリング目標が使用されることができる。テクスチャ出力は、最終描画画像平面を表す描画ウインドウのサイズに作成されることができる。出力がボリューム当たりである値のために、各ボリュームのためのテクスチャ出力は、作成されることができる。
【００５９】
各パスをＧＰＵにマップする例示的な方法は、以下に詳細に記載される。
例示的な境界フロントパス：
ボリューム・ボックスは、深さテストによって描かれることができる。仮想カメラに最も近いフラグメントごとに、ワールドスペースのその位置は、出力テクスチャのＲＧＢチャネルに格納されることができる。
例示的なボリューム当たりのフロントパス：
各ボリューム・ボックスのフロントは、個々に描かれることができる。フラグメントごとに、ワールドスペースのその位置およびそのローカル・テクスチャ座標系のその位置は、２つの出力テクスチャ（ボリューム当たりの（ｐｅｒ  ｖｏｌｕｍｅ））のＲＧＢチャネルに格納されることができる。
例示的なボリューム当たりのバックパス：
各ボリューム・ボックスは、フロントフェースカリングによって個々に描かれることができる。各ボリュームのためのレイ方向およびレイ開始位置（ローカル・テクスチャ・スペースにおいて）は、以前のパスから対応する出力を使用して算出されることができる。これらの結果は、２つの出力テクスチャのＲＧＢチャネルに格納されることができる。ボリューム範囲に入る（ｅｎｔｒｙ）およびそれから出る（ｅｘｉｔ）ステップ数の値は、算出されることができて、２つの出力テクスチャ（ボリューム当たりの）のアルファ・チャネルに格納されることができる。
例示的なレイキャスティング・パス：
単一のビューポートフィリングクワッド（ｖｉｅｗｐｏｒｔ−ｆｉｌｌｉｎｇ  ｑｕａｄ）は、描かれることができる。そして、レイキャスティングのための情報は、以前のパスにおいて得られた２つの出力テクスチャ（ボリューム当たりの）から得ることができる。光の位置に関する情報および照明効果を見る眼は、各ボリュームのための一定のパラメータ（これらの値は、フラグメントに基づいてフラグメント上のボリューム当たりの値を変えない）としてパスすることができる。
【００６０】
（前立腺の視覚化のための例示的な最適化）本開示の態様は、前立腺の視覚化のための最適化を含むことができる。上記のマルチボリューム・レイキャスティングのための例示的なアルゴリズムは、一般の状況のために記載された。ここでは、サンプルをとられる領域が必ずしも重複しているわけではない。しかしながら、前立腺のために、関心のあるセグメント化された領域は、各ボリュームに存在する概してより多くの関心である。したがって、若干の軽度な簡略化を含む本開示の態様は、例示的なアルゴリズムに作られることができる。例えば、前立腺のマルチボリューム・レンダリングのために、以下の６つのボリュームを含むことができるサンプリングが実行されることができる。
１．Ｔ２強調経直腸軸方向画像データ
２．Ｔ２強調経直腸矢状方向画像データ
３．Ｔ２強調経直腸冠状方向画像データ
４．Ｔ１強調骨盤軸方向画像データ
５．ＭＲＳＩ算出比率
６．ＰＺおよびＣＧのセグメント化
しかしながら、ＭＲＳＩ値およびセグメント化情報の両方がＴ２強調軸方向画像データと同じ設定を有するボリュームに含まれることができるので、４つのボリュームは、プレパスによって処理されることができる。レイキャスティングを実行するときに、セグメント化領域がより多くの関心でもよく、そしてこの情報を含むボリュームがＴ２強調軸方向ボリュームと同じローカル座標系を有してよいので、各レイの位置は、Ｔ２強調軸方向ボリュームが始まる（ｅｎｔｅｒ）までのステップ数によってジャンプされることができる。また、セグメント化領域が通常はボリュームに存在するので、レイ位置が各ボリュームの内部に現在位置するかどうかを各ステップで調べる必要はない。一旦セグメント化領域に達すると、セグメント化領域が出られる（ｅｘｉｔ）まで、ボリュームは、サンプルをとられることができる。レイによってとられるステップ数がＴ２強調軸方向ボリュームを出る（ｅｘｉｔ）ために必要な数を一旦超えると、同じピクセルから発せられるレイのためのキャスティングは、終了することができる。
【００６１】
（例示的なマルチモード・シェーディング）
本開示による例示的な方法は、プロセス２０８にマルチモード・シェーディングを含むこともできる。一例では、レイに沿って各ステップでシェーディングを算出するために、データセットの５つのボリュームからの６つの値（すなわち、ＭＲＳＩボリュームからの両方の比率と同様に、３つのＴ２強調ボリュームおよび１つのＴ１強調ボリュームの強度）は、考慮されることができる。例示的なシェーディングプロセスは、がんであるかまたは正常である部分を示すためにシェーディングを使用するように用いることができる。サンプルががんであるかまたは正常であるかのラベルをつけられなければならないかどうかを決定することは、一群の例示的なｉｆ文としてみなされることができる。例えば、例示的な文は、「クレアチンに対するコリンの比率がある閾値を上回る場合、あるいは、クエン酸塩に対するコリン＋クレアチンの比率があるレベルを上回る場合、あるいは、Ｔ２強調画像のうちの１つが低減した強度を示す場合（かつ、Ｔ１強調画像がその領域のための増加した強度を示さない場合）、その領域はがんになりそうである。」を含むことができる。しかしながら、この種の粗い分類は、不適切な傾向がある。第１に、領域ごとに単にがんであるか否かを選択することは、エラーの傾向がありえて、そして１つの結果からもう別の結果までいかなるグラデーションも欠いている。他の課題は、この種の動的分岐のかなりの数がＧＰＵのＳＩＭＤアーキテクチャ上に非常に不十分に実行するということでありえる。対照的に、本開示の例示的実施形態は、その優れた処理パワーを利用するために、レイキャスティング・アルゴリズムをＧＰＵにマップする。
【００６２】
これらの限界を克服するために、各サンプルはスコアリングされることができる。そしてこのスコアは、次いで、レイに沿って値の統合化に貢献する色にマップされる。例示的な式は、以下の通りでありえる。
【数１】
2013517845.tif 000003
ここで、一実施形態では、変数はつぎのように定義されることができる。
【数２】
2013517845.tif 000004
ｒａｔｉｏＡ、ｒａｔｉｏＢ、Ｔ２ａｘｉａｌ、Ｔ２ｓａｇｉｔｔａｌ、Ｔ２ｃｏｒｏｎａｌおよびＴｌａｘｉａｌの値は、それぞれ、ＭＲＳＩ（ｒａｔｉｏＡ、Ｂ）、Ｔ２強調軸方向、Ｔ２強調矢状方向、Ｔ２強調冠状方向、Ｔ２強調軸方向ボリュームからの現在位置でのサンプル値でありえる。閾値は、最初はデフォルト値にセットされることができるが、ＭＲデータの取得パラメータの変化を考慮するために、ユーザによって修正されることができる。ＭＲＳＩ閾値は、範囲［０．０−４．０］の範囲内で調整されることができる。Ｔ２強調およびＴ１強調画像は、範囲［０．０−１．０］にウインドウ表示されることができ、したがって、それらの閾値は、範囲［０．０−１．０］において調整されることができる。この式からのスコアが高ければ高いほど、サンプル位置ががんの場所からのものでありそうな可能性がより高い。ボリューム値のために、閾値は、値ががんであるとみなされるかどうか分類するために使われることができる。この閾値からの距離は、サンプルががんであることが存在する可能性と比例していることがありえる。
【００６３】
ＭＲＳＩのために、上昇した比率ががんを示すので、閾値はより低くありえる。逆のものは、Ｔ２強調画像にとって真実でありえる。ここで、閾値よりも低い値は、可能な悪性を示す。Ｔ１強調画像からの値は、がんを発見するために概して用いられず、むしろ高い値に基づく領域を無視するので、閾値（一般に、中立の）よりも低い値は、関心があってよい。ＭＲＳＩおよびＴ２強調値のために、同じモダリティ（ｍｏｄａｌｉｔｙ）からの部分の総和が１でありえるように、それらの個々の断面のスコアは、強調されることがありえる。主に前立腺の外側のＭＲＳＩボクセルが同程度の影響を有しないように、前立腺組織を含むＭＲＳＩボクセルのパーセンテージが使われることができる。これは、さもなければスコアに負の貢献を自動的に与えるＭＲＳＩ値がない場所のための制御に使われることもできる。
【００６４】
あるいは、本開示の実施形態は、他のスコアリング概念を含むこともできる。例えば、本開示の実施形態は、全３種類のマルチモードＭＲデータを単一の３Ｄ画面で観察するために、疾患および本方法を視覚化するためのスコアボリュームの概念を提供することができる。ユーザによるレンダリングによって、異なる情報は、ユーザの要求に基づいて強調されることができる。このために、可視性残留の例示的な方法は、他のスコアが関心のあるスコアを塞がない場合にそれらの通常の不透過度を維持する間、関心のあるスコアがそれが他のスコアによって塞がれるときに可視性を自動的に維持することができる。前立腺の周囲の生体構造のレンダリングを扱うために、ＧＰＵ上に加速されるシングルパス・マルチボリュームレイキャスタは、用いることができる。スコアボリュームは、２Ｄスライスベースシステムに組み込まれることもできる。
【００６５】
例示的実施形態は、スコアボリュームを作成することを含むことができる。スコアボリュームの一例において、全てのボクセルは、ＭＲ取得の３種類の各々に対応するスコアでありえる３つの値を含む。全部で３直角のＴ２強調ボリュームを使用する単一のスコアボリュームがつくられるので、等方性の近くにあるＴ２強調ボリュームごとに最初にアップサンプリングされたラベルマップを作成することは、好ましい。一般に、方法は、ボリュームの全体にわたって中間スライスを補間するために反復的な拡張（ｄｉｌａｔｉｏｎ）および浸食（ｅｒｏｓｉｏｎ）を用いることができる。そしてそれは、腺の領域と同様に両方の個々のセグメント化（例えばＰＺおよびＣＧ）を維持する。スライス間の間隔が内部スライス間隔の２倍よりも少しも悪くないまで、この補間は繰り返されることができる。３つのアップサンプリングされたラベルマップは、次いで、合成ラベルマップを形成するために結合されることができる。そしてそれは、全３つのＴ２強調ボリュームからのセグメント化情報を考慮して、０．７５ｍｍのスライス間の間隔を有する。Ｔ１強調画像シーケンスのためのラベルマップは、同様にアップサンプリングされることができる。そしてそれは、１．５ｍｍのスライス間の間隔を生み出す。
【００６６】
本開示の実施形態は、３つのスコア値（Ｔ２強調画像に基づくＴ２スコア、Ｔ１強調画像に基づくＴ１スコア、およびＭＲＳＩスコア）を含む例示的なスコアボリュームを提供することができる。Ｔ１およびＭＲＳＩスコアは、バイナリでありえる。一方、Ｔ２スコアは、クウァタナリ（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）でありえる。スコアボリュームの作成のための入力は、５つの画像シーケンス（例えば、Ｔ２強調軸方向の前立腺スキャン、Ｔ２強調矢状方向の前立腺スキャン、Ｔ２強調冠状方向の前立腺スキャン、Ｔ１強調軸方向の骨盤スキャン、およびＭＲＳＩ軸方向の前立腺スキャン）、４つのアップサンプリングされたセグメント化・ラベルマップ、および合成ラベルマップ、を含むことができる。
【００６７】
３つの利用可能なＭＲモードに基づく前立腺の領域のための、合成ラベルマップ・ボリュームの寸法および解像度に合致する例示的なスコアボリュームは、作成されることができる。スコアは、３つのモード（Ｔ２強調データからのがんの発見に基づくＴ２スコア、Ｔ１強調データからのポスト生検出血の領域を検出することに基づくＴ１スコア、およびＭＲＳＩデータからの領域に存在するがんの可能性を示す増加した化学的比率の領域を検出することに基づくＭＲＳＩスコア）の各々のために、別々に生成することができる。
【００６８】
経験的に決定された閾値は、モードの各々のためのスコアを決定するために用いることができる。これらの閾値は、ＰＺの正常なおよび異常な領域のための典型的な信号強度（Ｔ２の低減、Ｔ１の増加、ＭＲＳＩのスペクトルの上昇）を訓練して観察するための一群の３つのデータセットを用いて定められることができる。病理学的結果は、がんまたは出血のいずれかを含む公知のセクスタント（ｓｅｘｔａｎｔ）からのサンプリングが実行されたことを保証するために用いることができる。ゼロであるデフォルト値については、例示的なスコアは、以下の通りに作られることができる。
【００６９】
Ｔ２スコア（ＰＺ）：
ＰＺの減少したＴ２強調画像強度は、がんを示すことがありえる。したがって、Ｔ２閾値を下回るボクセルは、関心があってよい。Ｔ２強調データの３つのボリュームが使われることができるので、それらの全部は、各ボリュームの高い内部スライス解像度を利用するためにサンプルをとられることができる。各ボリュームのスコアは、最終スコアに向けて１／３寄与することができる。
【００７０】
Ｔ１スコア（ＰＺ）：
前立腺の増加したＴ１強調画像強度は、ポスト生検出血を示すことがありえる。したがって、Ｔ１閾値を上回るボクセルは、関心があってよい。単一のＴ１強調ボリュームは、最終的なスコア値に寄与することができる。
【００７１】
ＭＲＳＩスコア（ＰＺおよびＣＧ）：
ＭＲＳＩデータの分光比率の一方または両方の増加は、前立腺がんを示すことがありえる。２つの比率のどちらかがＭＲＳＩ閾値を上回る場合、次いで、ボクセルは、関心があるとしてスコアリングされることができる。Ｔ２およびＴ１スコアのための異なるこの評価法（ｓｃｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）は、ＰＺおよびＣＧの両方に適用されることができる。
【００７２】
Ｔ２スコア（ＳＶ）：
ＰＺのためのＴ２スコアリングと同様に、ＳＶの減少したＴ２強調画像強度は、がんを示すことがありえる。しかしながら、ＳＶは、それらの壁（内部および外部の両方）が減少したＴ２強調強度によっても現れることができるという点で、困難を配置する。これを考慮するために、３つの部分スコアリングプロセスは、用いられることができる。第１に、各Ｔ２強調画像シーケンス（軸方向の、矢状方向の、および冠状方向の）は、個々にスコアリングされることができる。それらの個々のスコアボリュームは、薄い境界を取り除くために、次いで少数のボクセル（例えば２つのボクセル）によって縮減されることができる。最終的なＳＶスコアは、次いで、最終スコアに１／３を貢献させる個々のスコアの各々によって作成されることができる。
【００７３】
ＰＺの隣接した領域（前立腺カプセルおよびＣＧ）は、通常、暗くありえて、したがって、ＰＺの一部として偶然に含まれる場合、偽陽性結果を得ることができる。これを考慮するために、境界ボクセルは、記録されないことが好ましい。サンプリングが３つのＴ２強調ボリュームの各々のための正しい領域からのものであることを保証するために、各ボリュームのためのアップサンプリングされたラベルマップは、そして好ましくは、そのラベルマップがその領域が正しいことを指示する場合だけ、そのボリュームをサンプリングする。同様に、Ｔ１強調ボリュームのアップサンプリングされたラベルマップは、このボリュームがサンプルをとられるときに、値が前立腺の外側からでないことを保証するために設けられることもできる。前立腺のすぐ外側の領域がしばしばＴ１強調データの増加した強度にあるので、不適切にサンプルをとられる場合、それらは出血の指標として誤っている可能性がある。アップサンプリングされたラベルマップからサンプリングされるときに、３本線の（ｔｒｉｌｉｎｅａｒ）補間は、用いられることができる。最初のＭＲデータセットからサンプリングされるときに、三立方の（ｔｒｉｃｕｂｉｃ）補間は、用いられることができる。
【００７４】
（例示的なスライスベースの視覚化）
例示的な作成されたスコアボリュームは、目視中のスライス上に他のスライスからの情報を提示することによってスライスを目視する放射線科医にガイダンスを提供するために、２Ｄスライスベースの目視装置に組み込まれることができる。見られているスライスのボクセルごとに、スコアボリュームからのスコア値は、見つかることができて、グレースケール画像上にオーバレイされることができる。スコアボリュームが軸方向Ｔ２強調画像シーケンスと整列されることができるにもかかわらず、それは、他の画像シーケンスの対応するピクセルのための値を得るために補間されることができる。これの例は、図１１に示される。ここで、Ｔ２およびＴ１スコアは、それぞれ、より暗いシェーディング（１１０２）およびより明るいシェーディング（１１０４）のオーバレイに示される。ユーザは、所望通りにオーバレイの不透明度を調整することができる。
【００７５】
（例示的な視覚化）
医用画像の３Ｄボリューム描画ビューは、データを視覚化して、対象物間の関係の良好な感覚を得る直観的な方法でありえる。例示的実施形態では、ユーザは、前立腺の領域（前立腺および精嚢）および骨盤領域の周囲の構造（膀胱、直腸および骨）を視覚化することができる。前立腺の領域のために、スコアボリュームを使用することによって、ユーザは、腫瘍および出血場所を視覚化することができる。ボリュームレンダリング・フレームワークのための入力は、以下の４つのボリュームファイルである。
１．スコアボリューム
２．合成ラベルマップ・ボリューム
３．Ｔ１強調骨盤ボリュームのアップサンプリングされたラベルマップ
４．Ｔ１強調骨盤ＭＲボリューム
【００７６】
前立腺の領域ボリューム（合成ラベルマップおよびスコア）は、同じボリュームスペースを占有することができる。同様に、骨盤領域ボリューム（アップサンプリングされたラベルマップおよびＭＲ値）は、同じボリュームスペースを占有することができる。周囲の構造（特に骨）を描画するために、骨盤領域ボリュームを利用することは、好ましい。そしてそれは、前立腺の領域ボリュームよりも非常に大きな領域を含む。この骨盤ボリュームの同一サイズに前立腺のデータを拡大しないことが好ましいので、これらの２つのボリュームスペースによるマルチボリューム・レンダリングを実行することは、好ましい。スコアおよびラベルマップボリュームは、レンダリング・フレームワークへの入力としてとられる前に前処理されることができる。前立腺がないかまたはＳＶがラベルをつけられる所で周囲の領域の多くが取り除かれるように、前立腺の領域ボリュームの両方は、トリミングされることができる。３ｍｍの境界が関心のある立方体の領域周辺に残って、概してそのサイズをオリジナルの１５％に下げるように、このトリミングはなされることができる。データがラベルの付いた領域とラベルが付かない領域との間に滑らかな勾配なしでバイナリのセグメント化に基づいているので、スコアボリュームおよび両方のラベルマップボリュームは、レンダリング結果を改善するために３×３×３の平均フィルタに通されることができる。
【００７７】
（例示的な前立腺領域）
前立腺領域の例示的な視覚化は、複合ラベルマップボリュームおよびスコアボリュームを用いることに基づき得る。前立腺およびＳＶの内部領域をレンダリングするために、ボリュームレンダリングがスコアボリューム上で実行可能である。スコアボリュームは、Ｔ２強調スコア（ＰＺ中のがんを示す）、Ｔ１強調スコア（ＰＺ中の出血を示す）、およびＭＲＳＩスコア（分光のボクセルを含む前立腺内のいかなる場所におけるがんを示す）に対応するボクセルごとの３つの値を含むことができる。ユーザは個々に、または所望なように組み合わせて、値の各々を閲覧することができる。前立腺の表面について、複合のラベルマップの半透明のアイソサーフィス（ｉｓｏｓｕｒｆａｃｅ）レンダリングが直接に用いられることができる。
【００７８】
これらの値のための例示的なカラースキームもまた利用可能である。例えば、出血を示す高Ｔ１スコアは赤で示すことができる。高Ｔ２スコアを有する領域には青を用いて疑わしいがん性の領域の位置を表すことができる。ＭＲＳＩスコアについて、紫を用いて増加する比を示すことができる。前立腺自体は、半透明の肌色でレンダリングでき、精嚢は半透明の緑色でレンダリング可能である。前立腺（前立腺およびＳＶ）の色を制御する伝達関数がラベルマップボリュームに適用可能であり、他方でスコアカラーについての伝達関数はスコアボリュームに適用可能である。Ｔ２強調データ自体はボリュームレンダリングにおいて用いられない。
【００７９】
ユーザは、例えば前立腺のスコアデータをレンダリングするために２つの標準的なオプションと共に提示可能である。アイソサーフィススコアビュー：スコア値の各々のソリッドのアイソサーフィスが閲覧可能である。このモードは通常、一度に単一のスコア値でなされる。個々にレンダリングされたこれらのスコアの例は図１２においてみることができる。図１２（ａ）は、がん性を示すより暗いシェーディングを有するＴ２スコア値の例示的なレンダリングである。図１２（ｂ）は出血を示すより暗いシェーディングを有するＴ１スコア値の例示的なレンダリングである。図１２（ｃ）は上昇した比を示すより暗いシェーディングを有するＭＲＳＩスコアの例示的なレンダリングである。Ｔ２スコアは４番目の値であってよく、アイソサーフィスは、０．６６より大きいスコアが好ましいように設定可能である（すなわち、Ｔ２強調のボリュームの少なくとも２つは低減した信号を示す）。透明スコアビュー：複数のスコアを一緒に閲覧した場合、ユーザ規定のスコアごとの透明度が通常用いられる。これは、ユーザが関係性を見たい場合、および、ユーザが異なるスコア間の重複を調べたい場合（例えば、がん性のＴ２スコアと出血のＴ１スコアとの間）、有用であり得る。透明度を有する複数のスコアのレンダリングの例は図１３に示される。図１３（ａ）〜（ｃ）は、透明度の様々なレベルを用いて示される図１２（ａ）〜（ｃ）の例示的なレンダリングである。
【００８０】
精嚢は前立腺と共にレンダリング可能である。精嚢内のスコアのみがＴ２スコアであるので、その色付けは前立腺についてのＴ２のものに関連することができ、同じ青色を利用することができる。好ましくはユーザは精嚢について別の透明度制御を維持することができる。示されるＳＶ浸潤を有する精嚢のクローズアップの例は図１４に示される。
【００８１】
上述で示した前立腺スコアボリュームの標準的なレンダリングに加えて、可視性残留と呼ばれるスコアレンダリングが提供可能である。このモードは他のスコアが当該関心のスコアを塞いでしまう場合に、そのスコアを可視化したままにする（すなわち持続して残留するスコア）ことを助けることができる。このため、第２のボリュームのレンダリングの統合（積分）は、残留しないスコアについての低減された色および不透明度値を用いて蓄積可能である。離散化されたボリュームのレンダリングの積分は、次いで、以下のように標準の前後合成（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｎｇ）を含むことができる。
【数３】
2013517845.tif 000005
ここで、
【数４】
2013517845.tif 000006
以下を含むこともできる。
【数５】
2013517845.tif 000007
ここで、
【数６】
2013517845.tif 000008
【００８２】
ボリュームレンダリングの統合の最後に、最終的な出力色および不透明度は、以下のように合成可能である。
【数７】
2013517845.tif 000009
ここで混合のためのαｓｃｏｒｅ値は、残留値の周辺でのぎざぎざの（ｊａｇｇｅｄ）後光効果（ｈａｌｏ  ｅｆｆｅｃｔ）を防ぐために用いられることができる。図１５に示されるように、スコアと前立腺の空間的関係性は、この例示的な方法により完全に維持可能である。その背後に塞がれた別のものを閲覧するために、１つのスコアを透明にするのとは対照的に、このモードによって、塞がれたスコアは自動的に可視化することができ、同時に、他のスコアはそれらが当該関心のスコアを塞いでいなくても、それらの完全な不透明度を維持することができる。図１５（ａ）は、Ｔ２（１５０２）およびＴ１（１５０４）のスコアの通常のアイソサーフィスのレンダリングの例示的なレンダリングである。図１５（ｂ）は可視化を持続させるＴ２スコアの例示的なレンダリングである。図１５（ｃ）は、Ｔ２のスコアを閲覧することを可能にするために、Ｔ１のスコアの例示的な透明レンダリングである。図１５（ｃ）の例示的なレンダリングにおいて、Ｔ１スコアは、Ｔ２スコアを塞がない領域において不透明である。
【００８３】
（例示的な周辺組織）
レンダリングに周辺組織を含む場合、単一経路マルチボリュームレンダリングが利用可能である。レンダリングされた画像における各ピクセルについては、レイ開始位置および方向が、前立腺領域ボリュームと骨盤領域のボリュームとの両方について計算可能である。各レイに沿ったステップは、同じステップサイズに調節でき、その結果、１つのレイに沿ったステップ処理は、他のレイに沿ったステップ処理に関連付けることができる。ボリュームの各々を出入りするステップの数は計算可能である。骨盤領域は通常より大きく、より小さい前立腺領域を完全に囲うので、前立腺領域内のサンプルの位置は骨盤領域内にあってよいが、骨盤領域内の最も多くのサンプルの位置は、前立腺領域内ではない。このため、レイが前立腺領域に到達する前の骨盤領域内でのステップの数、それが両方の中であるステップの数、および前立腺領域の後、骨盤領域を出る前の数が計算可能である。これらの値を用いて、レイはボリューム中にキャスト可能であり、前立腺領域は、現在のレイのステップ位置が正しい範囲内にある場合、サンプリング可能である。
【００８４】
骨盤および他の付近の骨は、骨盤領域ボリューム内の領域の殆どを考慮する。骨がレンダリングされない場合、残りの組織の最小程度および最大程度（例えば膀胱および直腸）が計算でき、サンプリングのレイは、このバウンダリング・ボックスを介してキャストでき、完全なサイズの約１０％にトラバーシングされた領域の量を低減する。前立腺領域はこれら２つの対象の間で可能であり、従って含まれることができ、かつ失われないことに留意されたい。
【００８５】
直腸（またはより正確には、経直腸コイル（ｅｎｄｏｒｅｃｔａｌ  ｃｏｉｌ）が、半透明のアイソサーフィス（１６０２）としてレンダリング可能である。ユーザは直腸１６０２と前立腺表面１６０４との間の角度を容易に観察することができる（図１６参照）。直腸と同様に、膀胱も、黄色の半透明のアイソサーフィスとしてレンダリング可能である。骨は僅かにオフホワイト色のアイソサーフィスとしてレンダリング可能である。前立腺領域とは異なり、骨盤領域についての色および不透明度の値を制御する伝達関数は、Ｔ１強調ＭＲデータに適用可能である。
【００８６】
（例示的な実施形態）
本開示に係る実施形態の例示的な実施は、前立腺のＭＲ画像化のための標準的な臨床プロトコル（手順）を含むことができ、上でリストアップされた５つのＭＲシーケンスが各患者について取得可能である。例示的な方法は、例えば、Ｃｏｒｅ２  Ｑｕａｄ  ＱＸ９３００  ２．５４ＧＨｚのＣＰＵ、４ＧＢのＲＡＭおよびＮＶＩＤＩＡ  ＦＸ  ３７００Ｍのビデオカードで走るシステム上で検査可能である。
【００８７】
図１８は、本開示に係るシステムの例示的な実施形態の例示的なブロック図を示す。例えば、本開示に係る例示的な手順は、本明細書において、ＭＲＩ１８８０、ハードウェア処理構成および／またはコンピューティング構成１８１０、ならびに入力デバイス１８９０によって実行または制御可能である。このような処理／計算構成１８１０は、例えば、全体的にまたは部分的に、１つ以上のマイクロプロセッサを含むことができ、かつ、コンピュータがアクセス可能である媒体（例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードウェア、または他の保存デバイス）上で保存された命令を利用可能であるコンピュータ／プロセッサ１８２０を含むことができるが、それに限定されない。好ましくは、処理構成１８１０は、高速グラフィックオペレーションを実行するのに最適であるＧＰＵを含む。
【００８８】
図１８に示すように、例えばコンピューがタアクセス可能な媒体１８３０（例えば、本明細書において上述で記載したように、ハードディスク、フロッピーディスク、メモリスティック、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等、またはそれらの集合）が、（例えば処理構成１８１０と通信して）提供可能である。コンピュータがアクセス可能な媒体１８３０はそこに実行可能な命令１８４０を含むことができる。さらに、または代替として、保存構成１８５０がコンピュータがアクセス可能な媒体１８３０とは別に提供可能であり、この媒体は、処理構成が、例えば本明細書中の上述において記載したような所定の例示的な手続き、処理、および方法を実行させるように構成するように、処理構成１８１０に命令を提供することができる。
【００８９】
さらに、例示的な処理構成１８１０は、入力／出力構成１８７０が備わっていてもよく、または、それを含むことができ、この構成は、例えば有線ネットワーク、無線ネットワーク、インターネット、イントラネット、データ収集プローブ、センサ等を含むことができる。図１８に示すように、例示的な処理構成１８１０は、例示的なディスプレイ構成１８６０と通信することができ、この表示構成は、本開示の所定の例示的な実施形態によれば、例えば処理構成から情報を出力するのに加えて、処理構成に情報を入力するように構成されたタッチスクリーンであってもよい。さらに、例示的なディスプレイ１８６０および／または保存構成１８５０は、ユーザがアクセス可能なフォーマットおよび／またはユーザが可読のフォーマットにてデータを表示および／または保存するために用いることができる。
【００９０】
ボリュームレンダリングのための初期のバーチャルなカメラ方向はＬＰＳ（Ｌｅｆｔ−Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ−Ｓｕｐｅｒｉｏｒ）方向であってよく、これは標準のＤＩＣＯＭ方向である。スキャン周囲の直感的なナビゲーションは、前立腺領域の中心に基づいてアークボール（ａｒｃｂａｌｌ）回転を用いることができる。レイキャスティングはＧＰＵによって実行可能である。ラベルマップボリュームは、ＲＧＢＡテクスチャに保存可能であり、ここでアルファコンポーネントはＲＧＢコンポーネント内の値の存在を示す。各スコアまたはセグメント化ラベルはそれ自身のチャネル内に保存可能であり、サンプル点がどの対象に属するかを決定する場合に、ＧＰＵの高度に効果的な線形の補間を利用することができる。
【００９１】
レイキャスティングのためのステップサイズは、ユーザが周辺組織をも閲覧するかどうかに依存する。骨盤領域ボリュームデータは前立腺領域よりもはるかに大きく、解像度は半分であるので、より大きなステップサイズがパフォーマンスを改善するために用いられることができる。周辺組織が含まれる場合、０．５ｍｍのステップサイズが利用可能である。前立腺領域のみがレンダリングされる場合、０．２５ｍｍのステップサイズが利用可能である。レイに沿ったサンプルの合成はステップサイズに基づいて調節可能であり、その結果、その閲覧は、周辺組織を用いても、用いなくても、レンダリングとの間で一貫している。確率的な変動（ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  ｊｉｔｔｅｒｉｎｇ）は木目調の加工物（ｗｏｏｄｇｒａｉｎ  ａｒｔｉｆａｃｔ）を低減するために用いられることができる。初期のレイ終了（Ｅａｒｌｙ  Ｒａｙ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ（ＥＲＴ））（α＞０．９５）は、周辺組織をレンダリングした場合に利用可能である。
【００９２】
例示的な実施形態は、４つの基本的な計算処理を含むことができる。４つのラベルマップセグメント化が与えられた場合、それらはまずアップサンプリング可能である。３つのアップサンプリングされたＴ２強調のラベルマップは次いで組み合わされることができて、複合のラベルマップを形成することができる。この複合のラベルマップは、オリジナルのＭＲボリュームと共に、次いで、スコアボリュームを生成するために用いられることができる。最後に、スコアボリュームおよび複合のラベルマップボリュームは、トリミング可能であり、アップサンプリングされたＴＩ強調ラベルマップに沿ったこれらの２つは平均フィルタ処理されて、レンダリング結果を改善する。
【００９３】
ボリュームレンダリングのパフォーマンスはどの領域および対象が閲覧されるかに依存して変わる。レンダリングはインタラクティブなパフォーマンスを維持する。図１７は、異なるパフォーマンスを有する４つの基本的なタイプのレンダリング（全ての対象、骨は除く、前立腺のみ、および持続して残留）および１秒当たりのフレーム数（ｆｐｓ）におけるそれらのパフォーマンスを示す。これらは５１２×５１２ピクセルの画像サイズにてレンダリングされる。
【００９４】
（例示的な評価）
現在、ＣａＰ検出システムについての視覚化技術の開発に重点が置かれ得るが、例示的なスコアリングシステムは、ＡＣＲＩＮ６６５９の研究の結果に対して比較された。この例示的な研究について、ＭＲ取得は、針生検後４〜６週、前立腺全摘出手術前の患者になされた。放射線科医および病理学者の両方の決定は、前立腺の六回の六ヶ所生検法（ｓｉｘ  ｓｅｘｔａｎｔｓ）について示された。というのは、ＭＲＳＩからの結果は、非常に広く特定的ではないため、Ｔ２およびＴ１のスコアが評価において想定された。
【００９５】
各患者のデータセットについては、全部で８人の放射線科医がＭＲデータをレビューし、六ヶ所生検法ベース（ｐｅｒ−ｓｅｘｔａｎｔ  ｂａｓｉｓ）で、がんおよび出血の存在に関しての決定がなされた。がん性の決定については、１〜５のスケールでの順位付けが利用可能であり、１はがん性がまったく無いことを示し、５は疑いなくがん性であることを示す。この例示的な比較については、最小の順位付けおよび最大の順位付けが使用されず、残りの６が平均化でき、３つ以上の順位付けががん性を示すことができる。出血を決定することについては、放射線科医の結果は、標準として考慮されることができる。というのは、これは、病変（ｐａｔｈｏｌｏｇｙ）から示されていないからである。がん性の決定については、放射線科医の結果は、比較のために用いられることができる。
【００９６】
摘出された前立腺が与えられ、病理学的分析がそれについて実行可能であり、結果は、前立腺内におけるがん性について、ふたたび六ヶ所生検法ベースで報告可能である。病理報告はまた、精嚢浸潤が存在するか否かを示すことができる。病変からの結果（前立腺内のがん性の決定および精嚢浸潤の両方）は、この例示的なシステムを評価することにおける標準として考慮可能である。
【００９７】
３つのデータセットについての例示的なシステムを試験した結果は、表１〜３に要約される。六ヶ所生検法におけるがん性の決定について（表１）、例示的なシステムからの結果は、放射線科医からよりも良好であった。ＳＶ浸潤を検出するためのこの例示的な方法のこの例示的な結果は、表２に示される。出血の検出について（表３）、シンプルな閾値方法は極めて効果的であり得る。
表１：前立腺内のがんのためのセクスタント（６箇所法）評価（パソロジーはグランドトルース）。
【表１】
2013517845.tif 000010
表２：がん性浸潤についての精嚢評価（パソロジーはグランドトルース）。
【表２】
2013517845.tif 000011
表３：出血についてのセクスタント（６箇所法）評価（放射線科医の決定はグランドトルース）。
【表３】
2013517845.tif 000012
【００９８】
例示的なマルチボリューム・多モデル・レンダリングシステムのためのグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）の例示的なスクリーンショット（検出されたがん−６０２を示す）を図６に示す。正確な取得パラメータはデータセット間で様々であり得るので、３つのスライダーバー６０４、６０６、６０８がインターフェースの右側上に提供でき、これにより、ユーザはインタラクティブに３つの閾値を調節することができる。レンダリングにおけるサンプリングのアーティファクトを低減するために、０．２５ｍｍのステップサイズが、ナイキスト−シャノンの標本化定理に従って用いられることができる（データの最も高い解像度はおよそ０．５ｍｍである）。
【００９９】
この例示的なレンダリング・フレームワークの例示的な結果は、図７（ａ）に見出すことができる。前立腺全摘出標本に行われた病理学は、例えば、左右の腺中央およびベース領域に高グリーソンスコア７を見出しており、このスコアは例示的なレンダリングにおいては「疑わしい」としてハイライトされている。頂点の上部における偽陽性部分もまた観察されている。
【０１００】
図７（ｂ）〜（ｃ）は、閾値がレンダリングされた画像にどのようにして影響を与えるかを示す。ｚ方向において低解像度であるため、レンダリングされた表示は、少し段のある（ｓｔｅｐｐｅｄ）見た目を帯びており、スライス間のバウンダリを見ることができる。図７（ｂ）は、疑わしいとして示されているより少ない領域においてＭＲＳＩ比閾値を上昇した例示的なレンダリングを示す。図７（ｃ）は、疑わしいとして示されているより大きい領域において、Ｔ２強調閾値を上昇した結果の例示的なレンダリングを示す。平滑化された見た目が好まれる場合、平滑な表面は、セグメント化周囲にフィットできる。ｚ解像度を上昇させるために、スライスを挿入する例示的な技術を用いることもまた可能であってよく、これはまた、ＰＺとＣＧとの間のバウンダリを平滑化するためにセグメント化可能である。いくつかのボリュームが各位置において好ましくサンプリングされ、スコアが計算されて、伝達関数のためのインデックス（指数）を得るが、小さいサイズのボリュームおよび効果的なスコアリングの等式は、例えば、画像を、５１２×５１２ピクセルのレンダリング表示において、一秒毎におよそ１２フレームのインタラクティブなフレーム速度にてレンダリング可能である。例示的なシステムのためのコーディングは、Ｃ＋＋で書き込まれることができ、かつ、可視化のために、ＯｐｅｎＧＬおよびＣｇのバーテックス（頂点）およびフラグメントシェーダーを利用可能である。この例示的な方法は、例えば、Ｃｏｒｅ２  Ｑｕａｄ  ＱＸ９３００  ２．５４ＧＨｚのＣＰＵ、４ＧＢのＲＡＭ、ＮＶＩＤＩＡ  ＦＸ  ３７００Ｍのビデオカードで走るシステム上で検査可能である。
【０１０１】
本開示の別の例示的な実施形態は、複数の表示を単一の複合ラベルマップに組み合わせて平滑かつさらに現実的なレンダリングを生成する前に、前立腺のセグメント化ラベルマップのスライスをアップサンプリングするための方法を提供することができる。好ましくは、この例示的な方法は、三重のセグメント化を組み込み、こうして、既知の領域が未知の領域へと拡張可能であり、補間されたスライスにおいて最終的な形状を形成することができる例示的な三重形状ベースのセグメント化補間方法（ｔｅｒｎａｒｙ  ｓｈａｐｅ  ｂａｓｅｄ  ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）が提供可能である。好ましくは、複数のラベルマップからの情報が、最終的なアップサンプリングされたラベルマップを生成するために用いられることができる。この例示的な方法は、迅速かつ容易に実施することができ、ＣａＰ可視化の必要性に適している。
【０１０２】
（例示的なアップサンプリング方法）
本開示の別の例示的な実施形態によれば、アップサンプリングの例示的な方法を提供可能である。例えば、セグメント化およびアップサンプリングからの最終的な形状が可能な限り正確にできるように、略直交する３つのＴ２強調画像シーケンスを用いることができる。特に、３つのスキャンが用いられ、例えば、Ｔ２強調の経直腸軸方向（ｅｎｄｏｒｅｃｔａｌ  ａｘｉａｌ）スキャン、Ｔ２強調の経直腸冠状方向（ｅｎｄｏｒｅｃｔａｌ  ｃｏｒｏｎａｌ）スキャン、Ｔ２強調の経直腸矢状方向（ｅｎｄｏｒｅｃｔａｌ  ｓａｇｉｔｔａｌ）スキャンであってもよい。これらのスキャンの各々からのサンプルスライスは図８に示される。図８（ａ）は例示的なＴ２強調経直腸軸方向スライスを示す。図８（ｂ）は例示的なＴ２強調経直腸矢状方向スライスを示す。図８（ｃ）は例示的なＴ２強調経直腸冠状方向スライスを示す。スキャン間の関係は、図４に示されており、軸方向スライス（４０８）、矢状方向スライス（４０２）、および冠状方向スライス（４０６）である。また、Ｔ１強調スライス（４０４）も示されている。これらのＴ２強調画像シーケンスについては、およそ０．５５ｍｍのスライス内の間隔および３ｍｍスライス間の間隔でデータが取得可能である。これらのスキャンは患者が動くことなく、単一のセッションの間に取得可能であり、従って、位置および方向の情報を用いてそのまま並べられることができる。
【０１０３】
Ｔ２強調データ（例えば、軸方向、冠状方向、および矢状方向）のこれらの方向のセグメント化されたボリュームは、例示的なアップサンプリング方法への入力であってよい。これらのセグメント化は好ましくは、三重のラベルマップである。これらのラベルマップのボリュームは、単純にバイナリのセグメント化ではなく、三重のセグメント化情報を含むことができ、なぜならば、前立腺の個々の領域に分けた組織が考慮に入れられることができるからである。各ラベル付けされたボクセルは、前立腺に属しないか、またはＰＺの領域に属するか、あるいは、前立腺上の残りの部分に属するのかを指示されることができる。残りの部分は、ＣＧ領域および線維筋性間質（ｆｉｂｒｏｍｕｓｃｕｌａｒ  ｓｔｒｏｍａ）の両方を含むことができるが、しかしこのラベリングされた領域は単にＣＧ領域と呼ばれる。
【０１０４】
ＤＩＣＯＭデータからの画像位置、解像度、方向の情報を用いて、画像ボリュームは、各々について３Ｄスペースにおいて正しく並べられることができる。１つのデータセットの４つ画像シーケンスのこの正確な並びの例は、図４（ｂ）に示される。この並びのために、登録は必要なく、対応するボクセル位置は、これらのボリュームの間において容易に見出すことができる。本開示の別の実施形態において、画像シーケンスは、単一のセッション以上に取得され得るか、または、患者は、単一の画像化セッションの間、シーケンス間で動いていてもよい。これらの場合において、これらの画像は、様々な登録処理に従って登録されることが一般的には好ましい。
【０１０５】
（例示的なラベルマップアップサンプリング）
本開示の例示的な実施形態に係る例示的なアップサンプリング方法が図１９に示される。例示的なアップサンプリング方法の第１の部分は、スライス間の間隔をスライス内の間隔のレベルに低減するために、新たなスライスを補間することによって、ｚ軸に沿って別個に、各Ｔ２強調三重ラベルマップボリュームをアップサンプリングすることを含むことができる。三重のセグメント化は、例えば、以下のようにボクセルにエンコード可能である。すなわち、前立腺に属していないボクセルは０の値を割り当てることができ、ＰＺに属しているボクセルには１０の値を割り当てることができ、ＣＧに属するボクセルは３０の値を割り当てることができる。例示的なアップサンプリングの結果は、同様に、完了した場合に、これら３つの値を含む。本開示の実施形態は、この三重のデータを考慮し、腺全体および個々の領域に分けられた領域の形状を保存する、繰り返しの収縮（ｅｒｏｓｉｏｎ）および拡張（ｄｉｌａｔｉｏｎ）に基づくシンプルな方法を提供することができる。
【０１０６】
補間されたスライスは、オリジナルのラベルマップボリューム（１９０２）において、隣接するスライスの各対の間の中ほどに生成可能である。例示的なアルゴリズムは、生成される補間されたスライス上で行われる４つのステップを含むことができる。これらの４つのステップは、ボリュームのスライス間の間隔をスライス内の間隔のレベルに低減するために、必要に応じて繰り返されることができる。以下の記載において、隣接するボクセルという用語の使用は、２つの隣接するスライスからの２つの隣接するボクセルのことをいう。すなわち、スライスＡおよびＢが与えられた場合、ＡおよびＢの間の補間されたスライスＡＢについて、補間されたスライスにおけるボクセルｖＡＢ（位置（ｘ，ｙ））は、２つの隣接するボクセルｖＡおよびｖＢ（位置、各々スライスＡおよびＢにおける（ｘ，ｙ））を含むことができる。
【０１０７】
この例示的なアルゴリズムにおける第１のステップは、補間されたスライス（ブロック１９０４）におけるボクセルの初期のラベリングであってよい。補間されたスライスにおけるボクセルｖＡＢについて、その値は、２つの隣接するボクセルｖＡおよびｖＢの平均に設定することができる。両方の隣接するボクセルが前立腺ではないとラベリングされる場合、次いで対応する補間されたボクセルは同様に前立腺ではなく、正確には０としてラベリングされる。両方の隣接するボクセルがＰＺまたはＣＧのいずれかである場合、次いで、対応する補間されたボクセルは同様にＰＺまたはＣＧであり、正確には、各々１０、３０としてラベリングされる。１つの隣接するボクセルがＰＺであり他がＣＧである場合、補間されたボクセルは、同様に前立腺であるが、それがＰＺまたはＣＧ（現在の値は２０に設定されている）としてラベリングされるべきかどうかについては不確定である。補間されたボクセルが前立腺のボクセルと非前立腺のボクセルとの間にある場合、次いでそれは不確定（５または１５の値）としてラベリングされ、さらに処理される。
【０１０８】
第２のステップは、不確定としてラベリングされている（５または１５としてラベリングされる）領域の縮減であってよく、すなわち、前立腺の内側または外側であってよい領域である。ある領域が前立腺に属しているとして知られている場合、明白として言及可能である（前立腺に属する必要があるが、ＰＺまたはＣＧのいずれかであり得るボクセルは、明白であるが不確定として言及されることに留意されたい）。不明確な領域は、明白な領域に反復して拡張を行って不明確な領域にすることによって縮減され得る。このステップの後、補間されたスライスにおけるボクセルは、４つの明白なタイプのうちの１つとしてラベリング可能である。不確定のボクセル（２０としてラベリングされる）は拡張可能であり、その結果、初期の位置から外側に成長することに留意されたい。
【０１０９】
第３のステップは、ＰＺまたはＣＧに属するものとしてボクセルを再びラベリングすることを含むことができる（ブロック１９０８）。このステップについて、不確定のボクセル（２０としてラベリングされる）についての決定が可能である。この領域は以前のステップの間に成長したので、これらの不確定のボクセルの一部は、例えば、ここで、１つの隣接のスライスにおいて前立腺ラベルを有してよく、他の隣接のスライスにおいて非前立腺ラベルを有してよい。これらのボクセルは、同様に前立腺内に含まれるので、それらは、対応の前立腺の隣からＰＺまたはＣＧラベルでラベリング可能である（１０または３０の値）。
【０１１０】
例示的なｚ解像度のアップサンプリングのための次のステップは、残りの不確定のボクセル（２０としてラベリングされる）のさらなる縮減であってよく、このボクセルは前立腺に属するが、ＰＺまたはＣＧとしてはまだラベリングされない（ブロック１９１０）。これらのボクセルは、上述の第２のステップに同様に収縮されることができるが、好ましくは、ＰＺラベル（１０の値）およびＣＧラベル（２０の値）は、それらに成長することができ、というのも、そのボクセルは、前立腺に属し、従って、非前立腺のボクセル（０の値）は好ましくは、それらに成長することができないからである。このステップの後、前立腺におけるボクセルは、好ましくは、ＰＺまたはＣＧのいずれかに属するとしてラベリングされる。
【０１１１】
これらの４つのステップの後、ボクセルは、好ましくは、非前立腺（０の値）、ＰＺ領域（１０の値）、またはＣＧ領域（３０の値）のいずれかとしてラベリングされ、三重の状態のラベルマップを保存する。この例示的な方法は、ギャップを回避するために、従来のバイナリ形状ベースの補間のアプローチよりも好ましい。各前立腺領域（ＰＺおよびＣＧ）が別個に補間された場合、ギャップは、前立腺によって覆われるべきである、結果としての補間されたラベルマップにおいて生じ得る。この問題の一例は図９（ａ）〜（ｄ）に示される。図９（ａ）〜（ｄ）は例示的な三重のラベルマップの補間の図を示す。図９（ａ）〜（ｄ）において、ＰＺラベルは９０４として示され、ＣＧは９０２としてラベリングされる。図９（ａ）および（ｂ）は、オリジナルのラベルマップボリュームからの２つの隣接するスライスを示す。図９（ｃ）は補間されたスライスを示し、ここでＰＺおよびＣＧの領域は別個に補間され、結果、前立腺があるべき大きな不明領域となる。実施形態９（ｄ）は、例示的な三重の方法からの例示的な結果を示し、ここで前立腺のセグメント化全体の形状は保存され前立腺領域は失われていない。
【０１１２】
（例示的な複合ラベルマップ）
例示的なアップサンプリングのアルゴリズムの第２の部分は、複合のアップサンプリングのラベルマップボリュームを生成することを含むことができる。Ｔ２強調データからの２つのアップサンプリングされたラベルマップボリュームは、この複合のボリュームを生成することに利用可能であり、略直交するデータセットのスライス内の良い解像度を活用する。つまり、軸方向のボリュームは、ｘｙｚに対して標準の方向としてとられることができ、次いで、ｘおよびｙの良い解像度、ｚについては乏しい解像度を有してよく、従って、セグメント化はその側面においてわずかにオフされていてよい。しかしながら、冠状方向のボリュームはｘおよびｚにおいて良い解像度を有してよく、他方で矢状方向のボリュームはｙおよびｚにおいて良い解像度を有してよい。このようにして、各側面は、２つのボリュームからの良いスライス内の解像度データによって網羅されてよい。
【０１１３】
この例示的な複合のラベルマップについて、軸方向のＴ２強調のアップサンプリングのラベルマップは、座標系として用いられることができる。複合ボリュームにおける各ボクセルについて、平均のラベルマップは、３つのアップサンプリングされたラベルマップからのラベルマップ値を用いて計算可能である。２つまたは３つ全てのセグメント化が一致する領域が保存される。すなわち、３つのアップサンプリングされたラベルマップの少なくとも２つは、好ましくは、ボクセルがそのようにラベリングされて、外れ値を除去することを助けるように、ボクセルが前立腺内にあることで一致する。この複合のラベルマップは、より正確で、視覚的にも良好な前立腺ボリュームの表示となることができる。
【０１１４】
例示的なシンプルな前立腺のアップサンプリングの例示的な実施の例示的な結果は図１０の１つのデータセットについて示される。オリジナルの画像シーケンスからのボクセルの間隔は、シーケンスの各々について（例えば軸方向、矢状方向、および冠状方向）０．５５×０．５５×３ｍｍである。データのこの解像度について、アップサンプリングの補間は、３つのＴ２強調画像ボリュームの各々について２度実行可能であり、０．７５ｍｍのスライス内解像度を生じる。図１０（ａ）は、Ｔ２強調軸方向画像シーケンスから、オリジナルのセグメント化された前立腺のアイソサーフェス・レンダリングを示す。大きなスライス内のギャップに起因して、明らかな平坦部分（ｐｌａｔｅａｕ）を見ることができ、各スライスはセグメント化された。図１０（ｂ）は、軸方向のシーケンスのみをアップサンプリングしたものからのレンダリングの例示的な結果を示す。平坦部分の加工部分は大いに低減されているが、一部はまだ荒れている。図１０（ｃ）は、軸方向、矢状方向、および冠状方向のシーケンスのアップサンプリングを組み合わせたものに基づいての、最終的な複合のセグメント化のレンダリングを示す。面が刻まれた加工部分はさらに低減されて、前立腺の形状全体は、矢状方向および冠状方向の表示からの形状への貢献に起因してさらに十分かつ正確であり得る。
【０１１５】
上述は単に開示の原理を示している。記載された実施形態に対する様々な修正および変更は、本明細書における技術に関して、当業者に明らかである。当業者は、本明細書に明示的に示されているか、または記載されていなくても、無数のシステム、配置構成、および手順を考案することができ、本開示の原理を具現化し、かつ、本開示の趣旨および範囲内にあることができることは理解される。さらに、全ての刊行物および上述で参照された文献は、参照することによりそれらの全体において本明細書において援用されることができる。本明細書に記載された例示的な手順は、任意のコンピュータがアクセス可能である媒体（例えば、ハードドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリスティック等）に保存可能であり、ならびに、ハードウェアプロセッサ、マイクロプロセッサ、ミニ、マクロ、メインフレーム等（それらの複数および／またはそれらの組み合わせを含む）であってもよいか、ならびに／またはそれらを含むことができる、処理構成および／またはコンピューティング構成によって実行されることは理解されるべきである。さらに、明細書、図面、および特許請求の範囲を含む本開示において用いられる特定の用語は、特定の例において類似的に用いられることができる。例えば、データおよび情報などを含むが、これらに限定されない。互いに類似し得るこれらの用語および／または他の用語が本明細書において類義語のように用いられることができる一方で、そのような用語が類義語のように用いられることが意図されない場合もあることは理解されるべきである。さらに、従来技術の知識が上述において、本明細書において明示的に参照により援用されていない場合、それはその全体において本明細書において明示的に援用されることができる。参照された全ての刊行物は、それらの全体において参照により本明細書において援用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図９（ｄ）】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１０（ｃ）】
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【図１１】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
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【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１３（ｃ）】
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【図１４】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１５（ｃ）】
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【図１６】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１７（ｃ）】
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【図１７（ｄ）】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月28日(2012.9.28)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前立腺の疾患を検出するための方法であって、
少なくとも１つの取得モードを用いて取得される画像データセットを受信するステップと、
前記データセットから前記前立腺を含む関心領域をセグメント化するステップと、
前記関心領域をマッピングするために、等角マッピングを標準形状に適用するステップと、
前記標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前記前立腺の３Ｄ視覚化を生成するステップと、
組織の疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を前記標準形状のマッピングされたボリュームに適用するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記データセットは、少なくとも２つの異なる取得モードを用いて取得された複数のデータセットを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のデータセットを登録するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数のデータセットを関連付けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コンピュータ支援装置は、電子生体組織検査を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記等角マッピングは、テクスチャ分析の使用をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
組織のボリューム・レンダリングのための方法であって、
少なくとも２つの取得モードを用いて取得される複数のデータセットを受信するステップと、
関心領域を規定するために前記複数のデータセットをセグメント化するステップと、
マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムを実行するステップと、
マルチモードシェーディングを実行するステップと、
境界プレパスおよび前記マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムを用いて、前記複数のデータセットを処理するステップと、
前記処理された複数のデータセットを用いて、前記組織の画像を生成するステップと、
コンピュータ支援装置を用いて、前記組織の疾患を検出するステップと、
を含む、方法。
【請求項８】
前記複数のデータセットは、Ｔ２強調経直腸軸方向スキャン、Ｔ２強調経直腸矢状方向スキャン、Ｔ２強調経直腸冠状方向スキャン、Ｔ１強調経直腸骨盤軸方向スキャン、およびＭＲＳＩのうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アップサンプリングされたボリュームを生成するために、前記複数のデータセットの少なくとも一部をアップサンプリングするステップをさらに含み、前記画像は、前記アップサンプリングされたボリュームを用いて生成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記マルチボリューム・レイキャスティング・アルゴリズムは、各レイについての方向および各レイについてのステップサイズのうちの少なくとも１つを識別するように構成された複数の境界プレパスを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の境界プレパスは、各レイについてのワールドスペースにおける開始位置、および各レイについてローカルスペースにおける開始位置のうちの少なくとも１つを識別する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のデータセットを抽出するステップ、および複数のボリュームを形成するために画像を組み合わせるステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のデータセットを抽出するステップは、ワールドスペースにおいて前記ボリュームを整列するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
疾患の診断を容易にするために、前記ボリュームをスコアリングするステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのスコアを含むスコアボリュームを生成するステップをさらに含み、各スコアは、Ｔ２強調画像、Ｔ１強調画像、またはＭＲＳＩ画像のうちの少なくとも１つに関連付けられる、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
前記画像は、前記スコアボリュームに基づいて少なくとも部分的に生成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数のデータセットを、少なくとも１つの３次元テクスチャに処理するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１８】
前記３次元テクスチャは、ボリューム立方体を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
組織のマルチモード・ボリューム・レンダリングのためのシステムであって、
少なくとも１つの取得モードを用いて取得される画像データセットを取得するように構成された画像化装置と、
前記データセットから前立腺を含む関心領域をセグメント化し、前記関心領域をマッピングするために、等角マッピングを標準形状に適用し、前記標準形状にマッピングされたデータセットを用いて、前記前立腺の３Ｄ視覚化を生成し、組織の疾患の領域を検出するために、コンピュータ支援検出（ＣＡＤ）を前記標準形状のマッピングされたボリュームに適用するように構成されたコンピューティング装置と、
を備える、システム。
【国際調査報告】
2013517845.tif 000055