(57)【要約】      （修正有）【課題】同一患者または他の被検者に関する２つの画像を同時に閲覧する際、同じもしくは対応する解剖学的特徴を、両方の表示窓内の対応する位置に表示することができる医用画像データ処理装置を提供する。【解決手段】非線形レジストレーション処理部３６は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の非線形レジストレーションを求める。剛体領域検出部３７は、非線形レジストレーションに基づいて、線形変換で近似可能な剛体領域を検出する。線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、検出された剛体領域を対象とする線形レジストレーションを求める。【選択図】図３
2015085192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の非線形レジストレーションを求める非線形レジストレーション処理部と、
前記非線形レジストレーションに基づいて、線形変換で近似可能な剛体領域を検出する剛体領域検出部と、
前記第１の医用画像データセットと前記第２の医用画像データセットとの間の、前記検出された剛体領域を対象とする線形レジストレーションを求める線形レジストレーション処理部と、
を具備する医用画像データ処理装置。
【請求項２】
前記剛体領域検出部は、前記非線形レジストレーションに解析を施すことにより、前記剛体領域を検出する、請求項１に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項３】
前記剛体領域検出部は、前記非線形レジストレーションに変分クラスタリング解析を施すことにより、前記剛体領域を検出する、請求項２に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項４】
前記線形レジストレーション処理部は、前記変分クラスタリング解析の回転パラメータから前記剛体領域それぞれにおける前記線形レジストレーションの回転成分を求める、請求項３に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項５】
前記非線形レジストレーション処理部は、前記非線形レジストレーションとして変形フィールドを求め、
前記線形レジストレーション処理部は、前記非線形レジストレーションにおける変形フィールドの変位ベクトルから前記剛体領域それぞれにおける前記線形レジストレーションの平行移動成分を求める、請求項１に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項６】
前記非線形レジストレーション処理部は、前記非線形レジストレーションとして変形フィールドを求め、
前記剛体領域検出部は、前記変形フィールドの変位ベクトルが近似的に均一である領域を前記剛体領域として検出する、請求項１に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項７】
前記線形レジストレーション処理部は、前記非線形レジストレーションの近似である前記線形レジストレーションを求める、請求項１に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項８】
前記剛体領域検出部は、前記非線形レジストレーションと前記線形レジストレーションとの差を所定の閾値と比較することにより前記剛体領域を検出する、請求項７に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項９】
前記剛体領域の全てを合計した領域は、前記第１の医用画像データセットおよび前記第２の医用画像データセットのうちの少なくとも一によって表されるボリュームを満たす、請求項１に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１０】
画像データセットに画像処理を施して表示画像を発生する画像データ処理部と、
前記表示画像を表示する表示部と、を更に備え、
前記画像データ処理部は、前記第１の医用画像データセットに画像処理を施して第１の画像を発生し、前記第２の医用画像データセットに画像処理を施して第２の画像を発生し、
前記表示部は、
ａ）前記第１の画像と前記第２の画像とを表示すること、
ｂ）前記第１の画像に第１の表示インジケータを重ねて表示し、前記第２の画像に第２の表示インジケータを重ねて表示すること、
のうちの少なくとも一を実行する、請求項１に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１１】
前記第１の表示インジケータおよび前記第２の表示インジケータの少なくとも一方は、ポインタ、十字線またはカーソルである、請求項１０に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１２】
画像データセットに画像処理を施し表示画像を発生する画像データ処理部を更に備え、
前記画像データ処理部は、前記第２の画像のナビゲーションを前記第１の画像のナビゲーションに同期させること、または、前記第２の表示インジケータの移動を前記第１の表示インジケータの移動に同期させること、のうちの少なくとも一を行う、請求項１０に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１３】
前記非線形レジストレーション処理部は、
ｃ）前記ナビゲーションが所定の距離を超えるナビゲーションであること、
ｄ）前記第１の表示インジケータおよび前記第２の表示インジケータの少なくとも一方の移動が所定の距離を超えること、
ｅ）前記ナビゲーションが、第１の剛体領域から第２の剛体領域へのナビゲーションであること、
ｆ）前記表示インジケータの移動が、前記第１の剛体領域から前記第２の剛体領域への移動であること、
のうちの少なくとも１つに応じて前記線形レジストレーションを更新する、請求項１２に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１４】
前記第１の剛体領域は第１の線形レジストレーションの対象である前記剛体領域のうちの一であり、
前記第２の剛体領域は第２の線形レジストレーションの対象である前記剛体領域のうちの一である、請求項１３に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１５】
前記非線形レジストレーション処理部は、複数の表示画像を跨ぐスクロール表示中または動画表示中には前記線形レジストレーションを更新しない、請求項１３に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１６】
前記ナビゲーションは関心点の移動を含む、請求項１２に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１７】
前記関心点は、前記第１の画像または前記第２の画像の中心、前記第１の表示インジケータの位置、または前記第２の表示インジケータの位置のうちの少なくとも一である、請求項１６に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１８】
操作者が操作を入力する入力部を更に備え、
前記非線形レジストレーション処理部は、前記入力部を介した操作者による入力に応じて、前記線形レジストレーションを更新する、請求項１に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項１９】
前記入力の後に続いて、前記線形レジストレーション処理部は、
ｃ）画像のナビゲーションが所定の距離を超えるナビゲーションであること、
ｄ）表示インジケータの移動が所定の距離を超えるものであること、
ｅ）前記ナビゲーションは、第１の剛体領域から第２の剛体領域へのナビゲーションであること、
ｆ）前記表示インジケータの移動が、前記第１の剛体領域から前記第２の剛体領域への移動であること、
のうちの少なくとも１つが満たされたことに応じて前記線形レジストレーションを更新する、請求項１８に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項２０】
前記第１の表示インジケータおよび前記第２の表示インジケータの少なくとも一方は、ポインタ、十字線またはカーソルである、請求項１０に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項２１】
前記第１の剛体領域は第１の線形レジストレーションの対象である前記剛体領域のうちの一であり、
前記第２の剛体領域は第２の線形レジストレーションの対象である前記剛体領域のうちの一である、請求項１９に記載の医用画像データ処理装置。
【請求項２２】
第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、非線形レジストレーションを求め、
前記非線形レジストレーションの結果に基づいて、線形変換で近似可能な少なくとも一の剛体領域を検出する
ことを具備する、医用画像データ処理方法。
【請求項２３】
コンピュータに、
第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、非線形レジストレーションを求める機能と、
前記非線形レジストレーションに基づいて、線形変換で近似可能な少なくとも一の剛体領域を検出する機能と、
を実現させる医用画像データ処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医用画像データ処理装置、医用画像データ処理方法および医用画像データ処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボリュームデータから得られた医用画像を読影するとき、臨床医は、同一患者または他の被検者に関する画像を同時に閲覧することがある。各医用画像に表示された解剖学的構造の組織は同一であることが多いが、解剖学的構造の病理学その他の性質は異なることがある。
【０００３】
同一患者または他の被検者に対する複数回に亘るスキャンから、様々な医用画像が取得される。ここで、病変または症状は時間の経過とともに進行するため、画像間で病変または症状の描出に差異が生ずる場合がある。また、患者の呼吸の影響により、肺、心臓、または血管系の部分の画像等、単一の測定手順中に得られる同じスキャンにおける複数の段階において、画像間で病変または症状の描出に差異が生ずる場合がある。具体的には、画像が取得された段階または時間によって、解剖学的構造が変形して描出される可能性がある。例えば、呼吸、心拍、または血管周期の様々な段階で取得された画像の場合、様々な解剖学的構造の膨張および収縮があり得る。
【０００４】
臨床医または他の操作者が、同時に表示された複数の医用画像を同期させてナビゲートできることは望ましい。例えば、同時に表示された２つの医用画像がそれぞれ各表示窓で表示されている状態において、操作者が一方の医用画像の表示領域を移動した場合、同時に表示された他方の医用画像の表示領域がその表示窓内で同じもしくは同様に、自動的に移動することが望ましい。従って、例えば、同じもしくは対応する解剖学的特徴を、両方の表示窓内の対応する位置に表示することが求められる。
【０００５】
また、ポインタ、十字線またはカーソル等の表示インジケータが、２つの医用画像上のそれぞれで表示される場合、各医用画像で表示された解剖学的構造に対して、表示インジケータの移動を各医用画像で同期させることも望ましい。従って、臨床医または他の操作者は、医用画像、十字線またはカーソルの移動を考えないで、ＭＰＲ（Multi-Planar Reformat：多断面再構成）十字線下の解剖学的構造を位置合せすることができる。また、臨床医または他の操作者は、ＭＰＲビューの拡大／縮小および回転や、カーソル下の解剖学的構造を位置合せすることができる。
【０００６】
複数の画像データセットの差が十分に大きい場合、実質的に同じ解剖学的構造が各画像で実質的に同じ位置で表示できるように、画像データセットのレジストレーションを行うことが必要となる。画像データセットのレジストレーションは、同時に表示される画像間の空間的または解剖学的な関係を明確にする。このようなレジストレーションは、例えば、画像の取得時期が大きく離れている場合、または画像間で解剖学的構造の大幅な変化がある場合に必要となる。画像データセットのレジストレーションは、手動または自動（画像解析）によって行うことができる。画像解析には時間がかかるため、臨床医または他の操作者が画像を閲覧しながら手動でレジストレーションを行う、または自動でレジストレーションを行いその後臨床医または他の操作者が手動で調整する必要がないことが好ましい。
【０００７】
画像の同期ナビゲーションで使用される自動レジストレーションの場合、表示インジケータの位置が同時に表示された複数の画像間で対応付けられていること、および表示インジケータの移動が複数の画像間で一様であることを確実に担保する必要がある。そのために、カーソル、十字線またはポインタ等の表示インジケータに対して、線形レジストレーション（剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーション）から得られた変換を適用する必要がある。
【０００８】
剛体レジストレーションは、一方の画像データセットにおけるデータ点の座標を、他方の画像データセットとレジストレーションを行うために、回転、平行移動、および／または拡大／縮小させるレジストレーションである。アフィンレジストレーションは、一方の画像データセットにおけるデータ点の座標を、他方の画像データセットとレジストレーションを行うために、回転、平行移動、拡大／縮小、および／または剪断変形させるレジストレーションである。従って、剛体レジストレーションは、アフィンレジストレーションの一例と見なすことができる。
【０００９】
画像を回転、拡大／縮小、平行移動させて見るために、同時に表示された画像の同期された移動に対して、剛体レジストレーションを適用する。一般に、解剖学的構造の相対的比率は影響を受けないので、剛体レジストレーションの適用は、画像の診断品質に影響を与えない。
【００１０】
剛体レジストレーションは、対象とする画像データセットの全ボリュームの平均、あるいは特定の基準点または小さな解剖学的領域に亘るデータ点の平均を用いて実行される。しかし、このようなレジストレーションは、一または複数の基準点、または特定の解剖学的領域から離れた位置では、不正確になる恐れがある。更に、通常、臨床医または他の操作者は、解剖学的な関心領域に応じて、画像を閲覧しながらレジストレーションにいくつかの手動調整を行う必要がある。レジストレーションの手動調整は時間がかかり、かつ画像閲覧に必要な時間が増加することになる。更に、例えば肺結節を追跡する等、時系列で画像を解析する場合には、大きな問題となる。
【００１１】
剛体レジストレーションにより生ずる可能性のある問題の一例として、図１Ａおよび図１Ｂのボリュームデータセットから取得された画像をナビゲートする場合を概略的に説明する。
【００１２】
図１Ａは、現在のスキャンで取得された肺ボリューム４ａと一連のスライス２ａ、過去のスキャンで取得された肺ボリューム４ｂと一連のスライス２ｂ、および表示のために選択された２つのスライス６ａおよび６ｂを概略的に示した図である。スキャンは患者の息止め中に行われており、図１Ａの場合、過去よりも現在の方が肺の膨張が少ない。図１Ａの２つのボリュームの間の、剛体レジストレーションを用いてレジストレーションが行われる。図１Ａで示されるように、剛体レジストレーションにより、肺の同じ領域を表している現在のスキャンおよび前のスキャンからの２つのスライス６ａおよび６ｂが、表示用に選択されている。
【００１３】
図１Ｂは、現在のスキャンで取得された肺ボリューム４ａと一連のスライス２ａ、過去のスキャンで取得された肺ボリューム４ｂと一連のスライス２ｂ、および表示のために選択された２つのスライス８ａおよび８ｂを概略的に示した図である。臨床医または他の操作者は、画像処理およびナビゲーション技法を用いてボリュームを通してナビゲートし、剛体レジストレーションにより、肺の同じ領域を表している現在のスキャンおよび過去のスキャンから２つのスライス８ａおよび８ｂが、表示用に選択される。この場合、現在のスキャンデータから選択されたスライス８ａは、肺の外側の位置にあることが分かる。剛体レジストレーションの限界により、画像ナビゲーションは、解剖学的構造との同期が外れることになる。この場合、臨床医または他の操作者は、時間のかかるレジストレーションの手動調整を行うことが必要になる。
【００１４】
他の自動レジストレーション技法として、表示インジケータの移動、または画像を通してのナビゲーションが確実に同期されるようにするために、画像のナビゲーションに対して、またはカーソル、十字線、またはポインタ等の表示インジケータに対して、非線形レジストレーション（非剛体レジストレーション）を適用することが知られている。このような非剛体レジストレーションは、通常、基準点または解剖学的領域に依存しない局所的な変形フィールドを提供する。しかし、一般的に、非線形マッピングは、診断を妨げるおそれのある画像の歪みを生ずる可能性があるので、画像を診断目的で使用する場合、このような非剛体レジストレーションを画像に適用することは問題を生ずる恐れがある。更に、カーソル、十字線またはポインタ等の表示インジケータに対して非剛体レジストレーションを使用することは、複数の検査の間で一様ではないナビゲーションを生ずる可能性があり、臨床医または他の操作者を混乱させ誤った解釈に導く恐れがある。
【００１５】
非剛体レジストレーションは、自由形式のレジストレーションを含み、１つのデータセットにおけるデータ点の座標がそのデータセットと他のデータセットとのレジストレーションを行うために、柔軟な自由形式の変形の対象となる。自由形式の変換は、密ベクトル場（dense vector fields）を用いて定義することができ、３次元データセットにおける各ボクセルに対する個々の置換を定義する。自由形式の変換はまた、例えば、Ｂスプライン関数（B spline functions）または薄板スプライン関数（thin plate spline functions）等、他のフィールドまたは関数を用いて定義することもできる。
【００１６】
ボリュームデータセットから導かれた画像を通してナビゲートする場合に、非剛体レジストレーションを使用することから生ずる恐れのある問題の例を、図２Ａおよび図２Ｂで概略的に説明する。
【００１７】
図２Ａは、現在のスキャンから得られた肺ボリューム１４ａと一連のスライス１２ａ、過去のスキャンから得られた肺ボリューム１４ｂと一連のスライス１２ｂ、および表示のために選択された２つのスライス１６ａおよび１６ｂを概略的に示している。スキャンは、患者の息止め中に行われ、また図１Ａと同様に、過去よりも現在の方が肺の膨張が少ない。図２Ａの２つのボリュームの間の、非剛体レジストレーションを用いてレジストレーションが行われる。非剛体レジストレーションにより、肺の同じ領域を表している現在のスキャンおよび前のときのスキャンからの２つのスライス１６ａ、１６ｂが、図２Ａで示すように表示用に選択されている。
【００１８】
図２Ｂは、現在のスキャンから得られた肺ボリューム１４ａと一連のスライス１２ａ、過去のスキャンから得られた肺ボリューム１４ｂと一連のスライス１２ｂ、および表示のために選択された２つのスライス１８ａおよび１８ｂを概略的に示している。臨床医または他の操作者は、非剛体レジストレーションにより、肺の同じ領域を表す現在のスキャンおよび過去のスキャンから２つのスライス１８ａ、１８ｂが表示されるまで、画像処理およびナビゲーション技法を用いてボリュームを通してスライスごとに徐々にナビゲートする。この場合、非剛体レジストレーションを使用すると非線形の移動が生じ、臨床医または他の操作者が画像を通してナビゲートしたとき、過去の画像データセットの画像スライスのいくつかのものがスキップされ、臨床医または他の操作者を混乱させるまたは誤った解釈に導く恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
目的は、診断効率の向上を可能とする医用画像データ処理装置、医用画像データ処理方法および医用画像データ処理プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本実施形態に係る医用画像データ処理装置は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の非線形レジストレーションを求める非線形レジストレーション処理部と、前記非線形レジストレーションに基づいて、線形変換で近似可能な剛体領域を検出する剛体領域検出部と、前記第１の医用画像データセットと前記第２の医用画像データセットとの間の、前記検出された剛体領域を対象とする線形レジストレーションを求める線形レジストレーション処理部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】従来例に係る、現在のスキャンで取得された肺ボリュームと一連のスライス、過去のスキャンで取得された肺ボリュームと一連のスライス、および表示のために選択された２つのスライスを概略的に示した図。
【図１Ｂ】従来例に係る、現在のスキャンで取得された肺ボリュームと一連のスライス、過去のスキャンで取得された肺ボリュームと一連のスライス、および表示のために選択された２つのスライスを概略的に示した図。
【図２Ａ】従来例に係る、現在のスキャンで取得された肺ボリュームと一連のスライス、過去のスキャンで取得された肺ボリュームと一連のスライス、および表示のために選択された２つのスライスを概略的に示した図。
【図２Ｂ】従来例に係る、現在のスキャンで取得された肺ボリュームと一連のスライス、過去のスキャンで取得された肺ボリュームと一連のスライス、および表示のために選択された２つのスライスを概略的に示した図。
【図３】本実施形態に係る医用画像データ処理装置の概略図。
【図４】本実施形態に係る画像ナビゲーションの典型的な流れの一例を示す図。
【図５】本実施形態に係る変形フィールドの概略図。
【図６】本実施形態に係る大域的な非剛体レジストレーションによって検出されたスキャン領域の概略図。
【図７】図３の表示部に表示された、現在のスキャンおよび過去のスキャンから得られた２つのスライスの画像を示す図。
【図８Ａ】本実施形態に係る、現在のスキャンによる第１の画像データセットから得られた２つの直交するスライスの画像と、過去のスキャンによる第２の画像データセットから得られた直交するスライスの画像とを並べて表示した図。
【図８Ｂ】図８Ａのスライス画像に局所的な剛体レジストレーションを更新した後に表示される画像を示す図。
【図９Ａ】本実施形態に係る、現在のスキャンによる第１の画像データセットから得られた２つの直交するスライスの画像と、過去のスキャンによる第２の画像データセットから得られた直交するスライスの画像とを並べて表示した図。
【図９Ｂ】図９Ａのスライス画像に線形レジストレーション処理部が元の領域の外側への移動に応じて局所的な剛体レジストレーションを更新せず、元の選択された剛体レジストレーションを使用し続けた場合に表示される画像を示す図。
【図１０】実施形態に係る画像ナビゲーションの詳細な流れの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら実施形態に係る医用画像データ処理装置、医用画像データ処理方法および医用画像データ処理プログラムを説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００２３】
図３は、本実施形態に係る医用画像データ処理装置２０の概略図である。
【００２４】
医用画像データ処理装置２０は、制御部２２と、表示部２４と、キーボードまたはマウス等の入力部２８と、記憶部３０とを備える。本実施形態において、医用画像データ処理装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ワークステーション、または任意の他の汎用もしくは専用コンピューティングデバイスである。医用画像データ処理装置２０は、ＣＴスキャナ２６に接続されている。なお、医用画像データ処理装置２０は、ＣＴスキャナ２６に組み込まれていても良い。以下、ＣＴスキャナ２６は、医用画像データ処理装置２０に接続されているとして説明する。
【００２５】
なお、ＣＴスキャナ２６は、三次元画像データ（ボリュームデータ）を取得するように構成された任意のＣＴスキャナであってもよい。なお、ＣＴスキャナ２６の代わりに他のモダリティ、例えばＭＲＩスキャナ、Ｘ線スキャナ、またはＰＥＴスキャナが医用画像データ処理装置２０に接続されていても良い。ＣＴスキャナ２６によって取得された医用画像データは、一旦記憶部３０に記憶され、その後に画像データ処理部３４に出力される。なお、ＣＴスキャナ２６は、医用画像データを直接画像データ処理部３４に出力しても良い。なお、医用画像は、Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＰＡＣＳ）の一部を形成するリモートデータストア（図示せず）から供給されても良い。リモートデータストアは、任意のメモリストレージを備えてもよい。
【００２６】
制御部２２は、医用画像を自動的にまたは半自動的に処理する。制御部２２は、後述する図４のフローを実行するように構成された様々なソフトウェアユニット、または他のソフトウェア構成要素をロードおよび動作可能な中央処理装置（Central Processor unit：ＣＰＵ）３２を備える。制御部２２は、例えば、セグメンテーション、レジストレーション、およびボリュームレンダリング等を含む、ボリューム医用画像データを処理し視覚化するための、様々な画像データ処理および視覚化技法を提供する。制御部２２は、ハードドライブと、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Random Access Memory）と、データバスと、様々なデバイスドライバを含むオペレーティングシステム、およびグラフィックスカードを含むハードウェアデバイスを含むＰＣの他の構成要素とを含む。説明をわかりやすくするため、上記構成要素は図３に図示していない。
【００２７】
ＣＰＵ３２は、画像データ処理部３４と、非線形レジストレーション処理部３６と、剛体領域検出部３７と、線形レジストレーション処理部３８とを備える。
【００２８】
画像データ処理部３４は、医用画像データにデータ処理を施すことにより、医用画像を発生する。具体的には、画像データ処理部３４は、記憶部３０またはＣＴスキャナ２６から医用画像データを受け取り、必要に応じてセグメンテーションおよびレンダリング等を含む様々な処理技法を実施することにより、医用画像を発生する。
【００２９】
非線形レジストレーション処理部３６は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、非線形レジストレーションを求める。非線形レジストレーションは、非線形変換によるレジストレーションである。非線形変換とは、線形変換ではない非線形な変換である。非線形変換として、Ｂスプライン関数（B spline functions）によるＦＦＤ（free form deformation）やＴＰＳ（thin plate spline）がある。非線形レジストレーション処理部３６は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間に非線形レジストレーションを適用することにより、変形フィールドを求める。変形フィールドについて、詳細は後述する。また、非線形レジストレーション処理部３６は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間に非線形レジストレーションを適用することにより、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの位置合わせを行う。以下の説明を具体的にするため、非線形レジストレーションとして、非剛体レジストレーションを用いるものとする。第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとは如何なる画像でも良いが、以降の説明では、第１の医用画像データセットは現在のスキャンから発生された画像とする。第２の医用画像データセットは過去のスキャンから発生された画像とする。第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとは、同一の患者の同一の解剖学的領域を対象とした画像とする。
【００３０】
剛体領域検出部３７は、非線形レジストレーションに基づいて、線形変換で近似可能な剛体領域を検出する。
【００３１】
線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、剛体領域検出部３７により検出された剛体領域を対象とする線形レジストレーションを求める。線形レジストレーションは、線形変換によるレジストレーションである。線形変換とは、回転、平行移動、拡大・縮小、せん断を含む変換である。線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間に線形レジストレーションを適用することにより、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の線形変換式を求める。線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間に線形レジストレーションを適用することにより、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの位置合わせを行う。以下の説明を具体的にするため、線形レジストレーションとして、剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーションを用いるものとする。
【００３２】
以下、本実施形態に係る医用画像データ処理装置２０の動作例について詳細に説明する。
【００３３】
図４を参照しながら、本実施形態における画像ナビゲーションの一連の動作例を説明する。図４は、本実施形態に係る画像ナビゲーションの典型的な流れの一例を示す図である。図３の医用画像データ処理装置２０は、図４のフロー図において示される一連のステップを有する医用画像データ処理を行うように構成される。
【００３４】
まず、画像データ処理部３４は、同一の患者の同一の解剖学的領域に対して時期を隔てて行われたＣＴスキャンから得られた第１の画像データセットおよび第２の画像データセットを受け取る（ステップ４０）。具体的には、第１の医用画像データセットは現在のスキャンから発生された画像とする。第２の医用画像データセットは過去のスキャンから発生された画像とする。
【００３５】
ステップ４０が行われると、非線形レジストレーション処理部３６は、第１の画像データセットと第２の画像データセットとの間の、非剛体レジストレーションを求める（ステップ４２）。ステップ４２において非線形レジストレーション処理部３６は、大域的な非剛体レジストレーション手法における類似性の指標として相互情報量（Mutual Information）を使用する。また、非線形レジストレーション処理部３６は、Ｃｒｕｍ−Ｈｉｌｌ−Ｈａｗｋｅｓ方式（Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｒ．Ｃｒｕｍ、Ｄｅｒｅｋ  Ｌ．Ｇ．Ｈｉｌｌ、Ｄａｖｉｄ  Ｊ．Ｈａｗｋｅｓ、「Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ  Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ  Ｍｅａｓｕｒｅｓ  ｉｎ  Ｎｏｎ−ｒｉｇｉｄ  Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ」、ＩＰＭＩ２００３の会議録、３７８〜３８７頁）を用いて非剛体ワープフィールド（non-rigid warpfield）を計算する。以下の説明において、非剛体ワープフィールドをより広義に変形フィールドと呼ぶ。なお、非線形レジストレーション処理部３６は、他の手法により非剛体レジストレーションを行っても良い。
【００３６】
ステップ４２が行われると、剛体領域検出部３７は、ステップ４２において求められた非剛体レジストレーションを剛体レジストレーションで近似可能な剛体領域を検出する（ステップ４４）。剛体領域検出部３７は、所定の精度内で近似可能な剛体領域を検出する。所定の精度は、１つまたは複数の閾値により定義される。具体的には、剛体領域検出部３７は、ステップ４２で求められた変形フィールド内のベクトル場に関して、非剛体レジストレーションと剛体レジストレーションとの間の差を１つまたは複数の閾値と比較することにより、所定の精度内で近似可能な剛体領域を検出する。なお、所定の精度は、他により定義されても良い。なお、剛体レジストレーションとしてアフィンレジストレーションが用いられても良い。
【００３７】
剛体領域の検出に、例えば、変分クラスタリング（variational clustering）またはベクトル場解析技法を用いても良い。変分クラスタリングは、ｋ平均法（k-means clustering）と類似したクラスタリング技法である。ベクトル場解析および変分クラスタリングの例は、例えば、ＭｃＫｅｎｚｉｅ、Ａ．、Ｌｏｍｂｅｙｄａ、Ｓ．、Ｄｅｓｂｒｕｎ、Ｍ．、「Ｖｅｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ  Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ」、ＩＥＥＥ  ＶＧＴＣ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｆ  Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ２００５、２００５年６月１〜３日、Ｌｅｅｄｓ、ＵＫ、Ｅｕｒｏｇｒａｐｈｉｃｓ２００５で述べられている。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る変形フィールドの概略図である。非線形レジストレーション処理部３６は、現在のスキャンにより発生された第１の医用画像データセットと過去のスキャンにより発生された第２の医用画像データセットとの非剛体レジストレーションを求めることにより、図５の変形フィールドを発生する。変形フィールドは、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとに非剛体レジストレーションを適用したときに得られるベクトルの空間分布である。ベクトルは、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとで対応する画素の位置的な変化の方向と大きさである。例えば、図５において、現在のスキャンにより発生された第１の医用画像データセットは支えられた状態での患者のスキャンにより発生された画像である。対して、過去のスキャンにより発生された第２の医用画像データセットは横たわった状態での患者のスキャンにより発生された画像である。患者の頭部が第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとで変化している。即ち、患者の頭部を表す領域Ｒ１が、上向きのベクトルで表されている。
【００３９】
クラスタリング技法は、相対回転の領域を求めるためのベクトル場の回転を含む。変形フィールドにクラスタリング技法を施すことにより、図５の変形フィールドから領域Ｒ１と領域Ｒ２とが検出される。領域Ｒ１において変形フィールドに含まれる複数の画素に割り当てられたベクトルは、略同一方向を向いている。領域Ｒ１は、過去の画像において横たわっていた患者の頭部が、現在の画像において起き上がったというベクトル場の変化を表している。領域Ｒ２は、方向不定ベクトル場を有する。領域Ｒ２は、患者の体部を表す。過去の画像と現在の画像とで、定まった方向のベクトル場の変化は無い。
【００４０】
図６は、本実施形態に係る大域的な非剛体レジストレーションによって検出されたスキャン領域６０の概略図を示す。剛体領域検出部３７は、変分クラスタリング技法を用いて、領域６０を、全てが剛体ではない剛体領域６２、６４、６６、６８、７０へと分割する。説明をわかりやすくするため図６ではスキャン領域６０は２次元で示されているが、実際のスキャンは３次元であり、剛体領域６２、６４、６６、６８、７０は３次元領域である。スキャン領域６０は、画像データセットの一方または両方によって表されるボリュームを満たす。スキャン領域６０は、連続的でも良いし重なっても良い。それぞれの領域に対する剛体レジストレーションは、その剛体領域内の点に対して、所定の精度内で非剛体レジストレーションを近似する。
【００４１】
ステップ４４が行われると、線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、ステップ４４で検出された剛体領域を対象とする線形変換式を求める（ステップ４５）。ここで、剛体領域を対象とする線形変換式は、大域的な非剛体レジストレーションを近似する局所的な剛体レジストレーションに用いられる変換式である。線形変換式は、画像の回転、平行移動、拡大・縮小、せん断を実現する行列式である。具体的には、線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、例えば図６の剛体領域６２、６４、６６、６８、７０それぞれを対象とする線形変換式を求める。ステップ４５において、線形レジストレーション処理部３８は、各剛体領域に対して、変分クラスタリングの回転パラメータの値から剛体レジストレーションの回転パラメータの値を求める。具体的には、線形レジストレーション処理部３８は、剛体領域６２に含まれる複数の画素に割り当てられたベクトルの方向と大きさに応じて、剛体領域６２の線形変換式を決定する。また、線形レジストレーション処理部３８は、剛体レジストレーションの対象とする剛体領域の変形フィールドのパラメータの値から、剛体レジストレーションの平行移動パラメータの値を求める。なお、例えば、変形フィールドの推定される発散（divergence）から、縮尺を求めても良い。求められた回転および平行移動（求められた場合は、更に縮尺）のパラメータの値に基づいて、線形レジストレーション処理部３８は、その剛体領域を対象とする線形変換式を求めても良い。
【００４２】
ステップ４５が行われると、表示部２４は、第１の画像および／または第２の画像を表示する（ステップ４６）。ステップ４６において、画像データ処理部３４は、第１の画像データセットにＭＰＲ（Multi-Planar Reformat：多断面再構成）レンダリングを施すことにより第１の画像を発生する。画像データ処理部３４は、第２の画像データセットにＭＰＲレンダリングを施すことにより、第２の画像を発生する。第１および／または第２の画像は、自動的に表示されても良いし、入力部２８を介した操作者の指示により表示されても良い。
【００４３】
図７は、図３の表示部２４に表示された、現在のスキャンおよび過去のスキャンから得られた２つのスライスの画像を示す図である。図７は、肺の同じ解剖学的領域を対象とした画像である。画像データ処理部３４は、現在のスキャンから得られた第１の画像データセットにＭＰＲレンダリングを施すことにより、２つの直交するスライス７０、７２の画像を発生する。画像データ処理部３４は、過去のスキャンから得られた第２の画像データセットにＭＰＲレンダリングを施すことにより、２つの直交するスライス７４、７６の画像を発生する。表示部２４は、スライス画像７０、７２、７４、７６を表示する。スライス画像７４、７６は、スライス画像７０、７２と同じ解剖学的構造の領域を表す。なお、スライス画像７０、７２、７４、７６それぞれに重ねて表示された十字線の中心は、関心点として定義される。
【００４４】
スライス画像７４、７６は、スライス画像７０、７２と同じ解剖学的構造の領域を表す。スライス画像７４、７６において、関心点に関係する剛体レジストレーションを選択し、適用することによって、第１の画像データセットと第２の画像データセットとを位置合わせすることができる。例えば、線形レジストレーション処理部３８は、剛体レジストレーションによって関心点の座標を変換する。次いで、画像データ処理部３４は、変換された座標から求められた位置の近傍の第２の画像データセットをレンダリングして、スライス７４、７６の画像を発生する。表示部２４は、発生されたスライス７４、７６の画像を表示する。以上により、第１の画像データセットおよび第２の画像データセットは、局所的な剛体レジストレーションに基づいて位置合せすることができる。
【００４５】
ステップ４６が行われると、操作者は、ボリュームデータ内で関心点または画像エリアを移動させる等の画像を通したナビゲートを指示することがある。医用画像データ処理装置２０は、入力部２８を介した操作者の入力に従って、第１の医用画像データセットからレンダリングされた画像と第２のデータセットからレンダリングされた画像とを同期させてナビゲートする（ステップ４８）。図７を参照すると、例えば操作者は、スライス画像７０から手前または奥にある他のスライス画像への移動を望むことがある。その場合、関心点の座標が変化する。画像データ処理部３４は、第１の画像データセットを処理して、新しい位置に対応する現在のスキャンの新しいスライス画像７０、７２をレンダリングする。表示部２４は、レンダリングされた新しいスライス画像７０、７２を表示する。局所的な剛体レジストレーションを繰り返すことにより、第１の画像データセット（スライス画像７０、７２）に対応する第２の画像データセットのスライス画像（スライス画像７４、７６）が求められる。表示部２４は、スライス画像７０、７２とスライス画像７４、７６とを位置整合して表示する。即ち、表示部２４は、実質的に同じ第１の画像データセットと第２の画像データセットとにおける解剖学的構造を、各画像における実質的に同じ位置にリアルタイムに表示することができる。ここにおいて、線形レジストレーション処理部３８は、画像ナビゲーション中に位置合せを繰り返し行うことができる。上記の方法によると、線形レジストレーション処理部３８は、操作者が画像を通してスクロールする、またはその他の形でナビゲートしたときにも連続してナビゲーション中に位置合わせを行うことができる。従って、表示部２４は、連続してまたは疑似的に連続して、第１の画像データセットと第２の画像データセットとにおける解剖学的構造を同期させて表示することができる。
【００４６】
十字線、カーソルまたはポインタ等の他の表示インジケータの同期した移動にも、同様の手順を適用できる。その場合、線形レジストレーション処理部３８は、関心点に関する剛体レジストレーションを求める。線形レジストレーション処理部３８は、スライス画像７０、７２上の十字線または他の表示インジケータの位置を変換し、スライス画像７４、７６上の十字線または表示インジケータに対する対応する位置を求める。従って、十字線または他の表示インジケータは、画像のそれぞれにおける同じ解剖学的位置に確実に配置されることができる。
【００４７】
上述のように、画像または表示インジケータのいずれかの同期させたナビゲーションは、大域的な非剛体レジストレーションではなく局所的な剛体レジストレーションを用いて達成される。局所的な剛体レジストレーションを使用することは、画像が予想外にスキップされることなく、ナビゲーションが滑らかでかつ操作者にとって直感的なものであるようにすることができる。ステップ４４により、局所的な剛体レジストレーションが対象の領域に対して非剛体レジストレーションの正確な近似であるように求められているので、同期させたナビゲーションも正確である。
【００４８】
ナビゲーション（画像を通してのナビゲーション、または表示インジケータの移動）が十分に大きな距離にわたる場合、関心点は、選択された局所的な剛体レジストレーションが大域的な非剛体レジストレーションの正確な近似である領域の外に移動する恐れがある。
【００４９】
例えば、図６を参照すると、関心点が領域６４で開始する場合、その領域に関係する局所的な剛体レジストレーションが、前述のように同期したナビゲーション（画像を通してのナビゲーション、または表示インジケータの移動）を提供するために使用されることになる。次に、関心点が領域６２に移動した場合（例えば、表示インジケータが領域６２に移動した場合、または関心点の近傍に中心が存在する画像が表示された場合）、選択された剛体レジストレーションは、もはや非剛体レジストレーションの正確な近似ではなくなる可能性がある。従って、線形レジストレーション処理部３８は、剛体レジストレーションの更新を行う（ステップ５０）。例えば、線形レジストレーション処理部３８は、領域６４に関する剛体レジストレーションを、領域６２に関する剛体レジストレーションに更新する。剛体レジストレーションの更新は、入力部２８を介した操作者の指示に応じて、または自動的に行うことができる。
【００５０】
図８Ａは、本実施形態に係る、現在のスキャンによる第１の画像データセットから得られた２つの直交するスライス８０、８２の画像と、過去のスキャンによる第２の画像データセットから得られた直交するスライス８４、８６の画像とを並べて表示した図である。スライス画像８４、８６は、スライス画像８０、８２に解剖学的に対応する。スライス画像８０は、関心点の近傍に中心がある。
【００５１】
図７の例と同様に、スライス画像８４、８６は、スライス画像８０、８２に対応する解剖学的特徴を示すように、局所的な剛体レジストレーションにより選択されている。しかし、この場合、スライス画像８０、８２、８４、８６は、局所的な剛体レジストレーションの元の選択が行われた関心点の初期位置からかなりの距離を操作者がナビゲートした後に表示されている。関心点の位置は、現在、元の選択された局所的な剛体レジストレーションが非剛体レジストレーションを正確に近似している領域の外側にある。
【００５２】
図８Ｂは、図８Ａのスライス画像に局所的な剛体レジストレーションを更新した後に表示される画像を示す図である。図８Ａおよび図８Ｂに係る医用画像データ処理装置２０は、自動的には局所的な剛体レジストレーションを更新しない。医用画像データ処理装置２０は、入力部２８を介した操作者の指示により、局所的な剛体レジストレーションを更新する。まず、操作者は、スライス画像８４で円マーク９０により強調された解剖学的特徴８８が、スライス画像８０の対応する解剖学的特徴９２とは大幅に異なっていることに気づき、レジストレーションが不正確になっているのではないかと疑う。次いで、操作者は、例えば、キー、マウスボタンの押下またはメニューからの選択等の入力指示により、レジストレーションを更新する。
【００５３】
操作者の入力に応じて、非線形レジストレーション処理部３６は、例えば画像８０の中心にある関心点の現在の位置を、局所的な剛体レジストレーションが対象とする複数の領域の位置と比較する。局所的な剛体レジストレーションが対象とする複数の領域は、例えば、図６の領域６２、６４、６６、６８、７０である。この場合、関心点は、新しい局所的な剛体レジストレーションが対象とする領域へと移動している。非線形レジストレーション処理部３６は、関心点の新たな位置が属する領域の局所的な剛体レジストレーションが使用されるように、局所的な剛体レジストレーションの選択を更新する。非線形レジストレーション処理部３６は、新たな局所的な剛体レジストレーションを用いて画像を更新する。この操作により、画像スライス８４、８６を、画像スライス８０、８２に対して良好にレジストレーションが行われた画像スライス１００、１０２に置き換えることができる。
【００５４】
なお、関心点の位置はスライス画像８０の中心ではなく、画像８０上の十字線または他の表示インジケータの位置でも良い。その場合、まず、操作者は、良好に位置合せされることを望む点（関心点）の上に十字線または他のインジケータを移動する。次いで、操作者は、入力部２８を介して、その選択された関心点を対象とする局所的な剛体レジストレーションによって画像を更新するように非線形レジストレーション処理部３６に命令する。
【００５５】
以上の説明において、線形レジストレーション処理部３８は、関心点の移動に応じて完全に自動的に剛体レジストレーションの更新を行った。しかし、線形レジストレーション処理部３８は、操作者の入力に応じて局所的な剛体レジストレーションの更新を行うこともできる。それにより、ナビゲーション中に、不明なまたは予測しない画像または表示インジケータのスキップが発生し、操作者を混乱させることを回避できる。また、レジストレーションを手動で調整する操作者の不便さを回避することができる。なお、操作者の入力に応じて、局所的な剛体レジストレーションの選択を自動的に更新することもできる。
【００５６】
図８Ａおよび図８Ｂに係る医用画像データ処理装置２０は、操作者による特定の要求により、現在表示されている解剖学的構造に対するレジストレーションを更新することができる。操作者は、関心点を指示するために、十字線、カーソルまたは他の表示インジケータを使用することができ、また局所的な剛体レジストレーションおよび対応する平行移動を、解剖学的構造が位置合せされるように更新することができる。
【００５７】
図９Ａは、現在のスキャンによる第１の画像データセットから得られた２つの直交するスライス１１０、１１２の画像と、過去のスキャンによる第２の画像データセットから得られた直交するスライス１１４、１１６の画像とを並べて表示した図である。スライス画像１１４、１１６は、スライス画像１１０、１１２に解剖学的に対応する。スライス画像１１０は、関心点の近傍に中心がある。
【００５８】
操作者の入力に応じて、図７で表示された画像から関心点の変更を行い画像中の大幅な距離を移動することにより、表示部２４は、図９Ａで示す解剖学的構造における新しい領域を表示する。線形レジストレーション処理部３８は、関心点の位置が現在、元の選択された局所的な剛体レジストレーションが対象とする領域の外側にあることを検出する。また、線形レジストレーション処理部３８は、新しい関心点に対応する新しい局所的な剛体レジストレーションを自動的に選択する。
【００５９】
図９Ｂは、図９Ａのスライス画像に線形レジストレーション処理部３８が元の領域の外側への移動に応じて局所的な剛体レジストレーションを自動的に更新せず、元の選択された剛体レジストレーションを使用し続けた場合に表示される画像を示す図である。過去のスキャンによる第２の画像データセットにおける異なるスライス画像１１８、１２０が、図９Ａのスライス画像１１４、１１６に代えて表示される。第２の画像データセットにおける異なるスライス画像１１８、１２０は、第１の画像データセットにおけるスライス画像１１０、１１２に対応しない。更に、スライス画像１１２、１１６から分かるように、現在のスキャンと過去のスキャンにおいて、十字線の位置が、解剖学的特徴に対する十字線の位置に十分一致していない。対照的に、解剖学的特徴に対する十字線の位置は、自動的に更新された局所的な剛体レジストレーションが使用された場合（図９Ａの場合）、スライス画像１１２と１１６との間でよく一致している。
【００６０】
本実施形態では、局所的な剛体レジストレーションを自動的に更新する機能を使用可能にすることも、使用不能にすることもできる。一ステップで所定量を超える画像または表示インジケータのナビゲーションがある場合、局所的な剛体レジストレーションの自動更新は、ナビゲーションのスキップに対して使用可能である。一方、局所的な剛体レジストレーションの自動更新は、スクロール動作または動画動作に対しては使用不能である。連続的なスクロールまたは動画の場合、操作者に、選択された局所的な剛体レジストレーションの更新を要求できるようにする、図８Ａおよび図８Ｂで述べた機能を使用可能にすることができる。
【００６１】
局所的な剛体レジストレーションの更新は、様々な条件に応じて自動的に行うことができる。例えば、所定の距離を超えるナビゲーションに応じて、所定の距離を超える表示インジケータの移動に応じて、第１の剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーションが非剛体レジストレーションを近似する第１の剛体領域から第２の剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーションが非剛体レジストレーションを近似する第２の剛体領域へのナビゲーションに応じて、第１の剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーションが非剛体レジストレーションを近似する第１の剛体領域から第２の剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーションが非剛体レジストレーションを近似する第２の剛体領域への表示インジケータの移動に応じて、自動的に行うことができる。
【００６２】
なお、以上の説明で、線形レジストレーション処理部３８は、関心点の移動に応じて完全に自動的に剛体レジストレーションの更新を行うケースと、操作者の指示により剛体レジストレーションの更新を行うケースとを示した。図１０は、本実施形態に係る画像ナビゲーションの詳細な流れの一例を示す図である。図１０は、関心点の移動に応じて完全に自動的に剛体レジストレーションの更新を行うケースと、操作者の指示により剛体レジストレーションの更新を行うケースとを包含する。
【００６３】
まず、画像データ処理部３４は、同一の患者の同一の解剖学的領域に対して時期を隔てて行われたＣＴスキャンから得られた第１の画像データセットおよび第２の画像データセットを受け取る（ステップ１２０）。
【００６４】
ステップ１２０が行われると、非線形レジストレーション処理部３６は、第１の画像データセットと第２の画像データセットとの間の、非剛体レジストレーションを求める（ステップ１２２）。
【００６５】
ステップ１２２が行われると、剛体領域検出部３７は、ステップ１２２において求められた非剛体レジストレーションを剛体レジストレーションで近似可能な剛体領域を検出する（ステップ１２４）。
【００６６】
ステップ１２４が行われると、線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、ステップ１２４で検出された剛体領域を対象とする線形変換式を求める（ステップ１２６）。
【００６７】
ステップ１２６が行われると、表示部２４は、第１の画像および／または第２の画像を表示する（ステップ１２８）。
【００６８】
ステップ１２８が行われると、入力部２８は、操作者からの関心点変更の指示を待機する（ステップ１３０）。ステップ１３０において、入力部２８は、表示部２４に表示されたスライス画像７０、７２、７４、７６それぞれに重ねて表示された十字線の中心（関心点）変更の指示を待機する。
【００６９】
ステップ１３０で関心点変更の指示があった場合、入力部２８は、操作者からの変換式更新の指示を待機する（ステップ１３２）。ステップ１３２において、入力部２８は、ステップ４６において求められた剛体領域それぞれを対象とする線形変換式更新の指示を待機する。
【００７０】
ステップ１３２で線形変換式更新の指示があった場合、線形レジストレーション処理部３８は、関心点の属する剛体領域の変換式を選択する（ステップ１３４）。具体的には、例えばステップ１３０において図６における剛体領域６２から剛体領域６４への関心点変更の指示があった場合、ステップ１３４において、線形レジストレーション処理部３８は、剛体領域６２の変換式から剛体領域６４の変換式に選択を変更する。
【００７１】
ステップ１３４が行われると、線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、局所的剛体レジストレーションを行う（ステップ１３６）。具体的には、画像データ処理部３４は、第１の画像データセットと第２の画像データセットを処理して、新しい関心点の位置に対応する現在のスキャンの新しいスライス画像をレンダリングする。次いで、線形レジストレーション処理部３８は、第１の医用画像データセットと第２の医用画像データセットとの間の、剛体領域６４の線形変換式を用いて局所的剛体レジストレーションを行う。
【００７２】
また、本実施形態において、ボリュームを複数の剛体領域へと分割することに対して、所定の制約を加えることができる。例えば、ボリュームを複数の剛体領域へと分割することに対して、剛体領域の数を固定する制約を加えることができる。また、剛体領域に対する剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーションを用いて非剛体レジストレーションの最良の全体的な近似を得るために、剛体領域のサイズおよび境界を変えることができる。
【００７３】
また、ボリュームを複数の剛体領域へと分割することに対して、剛体領域の数を最小にし、かつ各剛体領域に対して、剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーションが、所定の精度内で非剛体レジストレーションを近似するという制約を加えることができる。
【００７４】
更に、ボリュームを複数の剛体領域へと分割することに対して、複数の剛体領域が画像データセットによって表されるボリュームを完全に満たすという制約を加えることができる。
【００７５】
変形フィールドのベクトル場が近似的に均一な剛体領域を求めることは、先述したように、操作者が関心領域を指定する必要がなく、また回転が継ぎ目なく含まれることができる。なお、剛体レジストレーションまたはアフィンレジストレーションにより非剛体レジストレーションを近似できる剛体領域を検出するために、他の方法を用いても良い。
【００７６】
上述したように、画像を位置合せするために、または画像間で表示インジケータの位置合わせをするために、非剛体レジストレーションを使用して関心点の位置を変換することができる。これらのプロセスは、上述したように、画像データそれ自体を変換することなく行うことができる。また、元の非変換画像の方が診断目的に対してより高い信頼性で使用することができる場合もある。
【００７７】
ベクトル場が近似的に均一な領域を求めるために、変分技法を用いて、まず非剛体レジストレーションにより変形フィールドを計算する。次に、２組のボリューム医用画像データ（例えば、ＣＴ、ＭＲ、または他のタイプの医用画像データ等）の間の非剛体レジストレーションと近似的に正確なアフィン変換を用いて領域を定義する。剛体領域および近似的なアフィン変換は、何らかの形の読取りソフトウェアで視覚化したとき、（少なくとも２つのボリュームを同時に）同期させた検査ナビゲーションに用いることができる。変形フィールドの回転のクラスタリングを使用して、局所的な回転を求めることができる。変形フィールドは、適切な平行移動を計算するために使用することができる。検査ナビゲーションは、操作者が、アフィン変換を更新するために特定の呼出しを行うまで、最初のアフィン変換を用いて進めることができる。なお、検査ナビゲーションは、操作者が、所与の数の近似的に均一な剛体領域を通してナビゲートしたとき、アフィン変換を自動的に更新することができる。
【００７８】
本実施形態は、ＣＴデータの処理に関して述べているが、例えば、ＣＴ血管造影法等のＣＴデータ、ＭＲＩデータ、またはＰＥＴデータのいずれかのタイプ等、他の医用画像データを用いても良い。
【００７９】
本実施形態は、剛体レジストレーションによる非剛体レジストレーションの近似に関して述べられてきた。なお、非剛体レジストレーションは他のレジストレーションによって非剛体レジストレーションを近似しても良い。
【００８０】
いくつかの実施形態は、諸実施形態の方法を行うことが実行可能なコンピュータ可読命令を有するコンピュータプログラムにより所定の機能を実施できるが、コンピュータプログラム機能は、ハードウェア（例えば、ＣＰＵにより、または１つまたは複数のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits：特定用途向け集積回路）により）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）、またはＧＰＵ（Graphic Processing Units）で、あるいはハードウェアとソフトウェアを組み合わせて実施できる。
【００８１】
特定のユニットが本明細書で述べられているが、代替の実施形態では、１つまたは複数のこれらのユニットの機能は、単一のユニット、処理資源、または他の構成要素により提供することが可能であり、あるいは単一のユニットにより提供される機能を、２つ以上のユニットもしくは他の構成要素を組み合わせて提供することもできる。単一ユニットに対する参照は、そのユニットの機能を提供する、例えば、ユニット等の複数の構成要素を、このような構成要素が互いに遠隔にあるかどうかにかかわらず包含するものとする。また複数のユニットに対する参照は、これらのユニットの機能を提供する、例えば、ユニット等の単一の構成要素を包含する。
【００８２】
いくつかの実施形態が述べられてきたが、これらの実施形態は、例示のために提示されているにすぎず、本発明の範囲を限定することを意図していない。実際に、本明細書で述べられた新規の方法およびシステムは、様々な他の形態で実施することができ、更に、本明細書で述べられた方法およびシステムの形態で様々な省略、置換え、および変更を、本発明の趣旨から逸脱することなく行うことができる。添付の特許請求の範囲、およびその均等物は、このような形態および変更形態を、本発明の範囲に含まれるものとして包含するように意図されている。
【符号の説明】
【００８３】
２０…医用画像データ処理装置、２２…制御部、２４…表示部、２６…ＣＴスキャナ、２８…入力部、３０…記憶部、３２…中央処理装置、３４…画像データ処理部、３６…非線形レジストレーション処理部、３７…剛体領域検出部、３８…線形レジストレーション処理部。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【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】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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