(57)【要約】  ４次元（４Ｄ）心臓画像データの画像のボリュームレンダリング、とりわけＭＰＲによる心臓のＣＴデータは、関連の表示パラメータを自動的に決定してロックするための自動化方法および装置を提供することにより改善される。特に、表示面、表示軸、および表示方向は、ムービーでのフレーム単位で変化され、それらは関心のある身体構造上の特徴部に固定され、これにより、関心のある心臓の特徴部の安定したムービーを提供する。動的表示面の提供は、関心のある心臓の特徴部のトランス運動のみならず、そのチルティングおよびツイスティングを補償する。一般的に管状の動脈および静脈が曲げ運度を示す結果、心臓弁面が、心臓フェーズを通じてチルト角の変化を示すので、チルト効果は、心臓弁を表示する場合に極めて重要である。
2011504629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間とともに心臓の動きを表すボリュームデータの一連のフレームをボリュームレンダリングするコンピュータ実施の方法であって、表示すべき関心のある心臓特徴部(heart feature)を定義するステップと、前記関心のある心臓特徴部に関して参照される各フレームについての表示面(view plane)を決定するために前記ボリュームデータのフレームのそれぞれを前処理するステップと、ボリュームデータのフレームのそれぞれを、前記前処理により決定されたその各表示面に表示軸をロックさせた状態でレンダリングするステップと、前記フレームが前記表示軸を参照して表示されるムービーとして、前記レンダリングされたフレームを表示させるステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記各フレームの前処理は、また、前記関心のある心臓特徴部についての前記表示面における中心点を決定し、ここで、各フレームをレンダリングするときに、前記表示軸は、前記中心点で前記表示面と交差するようにロックされる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記各フレームの前処理は、また、前記関心のある心臓特徴部についての前記表示面における表示方向を決定し、ここで、各フレームをレンダリングするときに、前記表示軸は、前記表示方向にロックされる請求項１または２の何れか１項記載の方法。
【請求項４】
前記フレームについての表示面は、各フレームについてのボリュームデータを参照して、他のフレームとは独立に、そのフレームについて決定される請求項１ないし３の何れか１項記載の方法。
【請求項５】
前記表示面は、最初に、前記心臓のサイクルにおける関心のある特徴部のフェーズを考慮して選択されたフレームについて決定され、そして、他のフレームについての表示面は、登録処理を通じて決定される請求項１ないし４の何れか１項記載の方法。
【請求項６】
前記表示面が一般的な管状構造の幾何学的特徴を参照して決定され、前記関心のある心臓特徴部は、前記心臓の一般的な管状構造を参照して自動的に配置される請求項１ないし５の何れか１項記載の方法。
【請求項７】
前記関心のある心臓特徴部は、弁である請求項１ないし６の何れか１項記載の方法。
【請求項８】
前記ムービーの好ましい開始フレームは、前記弁が閉じたフレームを決定することにより選択され、前記開始フレームは、前記表示面における前記特徴部の円形状からの最大偏差を確立することから決定される請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記弁は、大動脈弁である請求項７または８の何れか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記表示面は大動脈の面に配置され、この大動脈の面は、大動脈弓と大動脈弁との間の前大動脈を通じたスライスを見つけ、そして、前記スライス面積の最大値が見つけられるまで、前記動脈弁を下方にスライスすることにより見つけ出され、前記スライスは、前記大動脈の湾曲に沿ったものである請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記表示方向は、大動脈洞の中心点からの線と、前記大動脈洞のうちの選択されたものの拡張方向により決定される、請求項３に従属する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記弁は僧帽弁である請求項７記載の方法。
【請求項１３】
前記表示面は、
前記大動脈弓と前記大動脈弁との間の大動脈を通るスライスを見つけ、そして、スライスの面積が急激に増加して左心室の入口を示すまで、前記大動脈弁を下方に向けて前記大動脈の湾曲に沿って繰り返しスライスし、
最後の大動脈スライスに対して横断する前記左心室を通るスライスを見つけ、そして、頂点が見つかるまで患者の足に向かう方向で前記左心室を下方にスライスし、
最小の前記スライス面積が見つかるまで前記大動脈を過ぎて左心室をスライスバックアップし、そして、前記僧帽弁の中心を示すこのスライスの重心を見つけ、
前記表示面を、前記僧帽弁の中心を含む面として決定する、
ことにより見つけ出される請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記レンダリングは、ＭＰＲ(multi-planar reformatting)である請求項１ないし１３の何れか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記ＭＰＲは、前記表示面の上および下の距離範囲をカバーする拡張を有するスラブを用いたスラブＭＰＲである請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
請求項１ないし１５の何れか１項記載の方法を実施するためのマシン読み取り可能な命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１７】
請求項１ないし１５の何れか１項記載の方法を実施するように構成されたコンピュータ。
【請求項１８】
請求項１ないし１５の何れか１項記載の方法を実施するためのマシン読み取り可能な命令がロードされたコンピュータシステム。
【請求項１９】
時間とともに心臓の動きを表すボリュームデータの一連のフレームをボリュームレンダリングするための装置であって、前記ボリュームデータを格納するシステムメモリに接続された中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、ディスプレイとを備え、当該装置は、
（ａ）表示すべき関心のある心臓特徴部を定義し、
（ｂ）システムメモリから前記ボリュームデータをロードし、
（ｃ）前記関心のある心臓特徴部に関して参照される各フレームについての表示面を決定するために前記ＣＰＵを用いてボリュームデータの前記フレームのそれぞれを前処理し、
（ｄ）前記ＣＰＵを用いて前処理することにより決定されたその各表示面に表示軸をロックさせた状態で、ボリュームデータの前記フレームのそれぞれをレンダリングし、
（ｅ）前記表示軸を参照して、前記ディスプレイ上にムービーとして、前記レンダリングされたフレームを表示させるように機能する装置。
【請求項２０】
前記各フレームの前処理は、また、前記関心のある心臓特徴部についての前記表示面における中心点を決定し、ここで、各フレームをレンダリングするときに、前記表示軸は、前記中心点で前記表示面と交差するようにロックされる請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記各フレームの前処理は、また、前記関心のある心臓特徴部についての前記表示面における表示方向を決定し、ここで、各フレームをレンダリングするときに、前記表示軸は、前記表示方向にロックされる請求項１９または２０の何れか１項記載の装置。
【請求項２２】
心臓を表すボリュームデータの複数のセットをボリュームレンダリングするコンピュータ実施の方法であって、当該方法は、
表示すべき関心のある心臓特徴部を定義するステップと、
前記関心のある心臓特徴部に関して参照される各フレームについての表示面を決定するためにボリュームデータの前記フレームのそれぞれを前処理するステップと、
前記前処理により決定されたその各表示面に表示軸をロックさせた状態で、ボリュームデータの前記フレームのそれぞれをレンダリングするステップと、
前記表示軸を参照して、それらの比較を可能とするように前記レンダリングされた複数のフレームを一緒に表示させるステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボリュームレンダリング(Volume Rendering)に関し、特に、画像処理ユニット(graphics processing unit; GPU)を備えたコンピュータシステムを用いたＭＰＲ(Multi-Planar Reformatting)に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボリュームレンダリングは、３次元（３Ｄ）データセットの２次元（２Ｄ）表現を表示(view)するための標準的な視覚化方法であり、医療画像処理の分野で広く使用されている。ＭＰＲボリュームレンダリングは、コンピュータ支援の断層写真（ＣＴ）スキャナー、磁気共鳴（ＭＲ）スキャナー、超音波スキャナー、およびＰＥＴ(positron-emission-tomography)システムのような、医療画像機器によって収集された３Ｄデータセットを処理するための標準的なレンダリング方法である。これらの３Ｄデータセットは、通常、ボリュームデータ(volume data)と称される。ボリュームレンダリングに関する一般的背景は、テキストブック「Lichtenbelt,B., Crane,R., Naqvi,S. “Introduction to Volime Rendering”, Hewlett-Packard Company, Prentice-Hall PTR, New Jersey, 1998」（後述の参考文献[1]）に見出すことができる。
【０００３】
医療画像データセットは一般に大きい。０．５ギガバイトと８ギガバイトの間のサイズは珍しくない。例えば、医療画像データセットは、概ね２ギガバイトのデータに相当する１０２４×１０２４×１０２４の１６ビットボクセル(voxels)を含む。これから、１０２４×１０２４の１６ビットピクセルを含む画像がレンダリングされる。
【０００４】
最近のＣＴスキャナーは、いわゆる４次元（４Ｄ）画像処理を可能とするように進化しており、ここで４番目の次元は時間である。換言すれば、ＣＴスキャナーは、時間の関数として３Ｄ画像を提供している。目標は、３Ｄで実時間表示(real-time viewing)を可能とすることである。心臓の画像化、心臓学は、重要なアプリケーションであり、患者の心臓の鼓動を表示することが望まれている。ＣＴスキャナー技術の現在の状態では、１回の撮影で心臓の全サイクルを記録することはできない。代わりに、別の鼓動で別のフェーズの心臓拍動が記録され、実時間での画像の感じを与えために、例えば３または４つの異なる心臓拍動からの画像が組み合わされている。今後数年以内に、１回の撮影で心臓の１つの拍動を完全に取得できるＣＴスキャナーが商用化されることが期待される。これは、デュアルソーススキャナーや、現在の６４スライスから２５６スライスに増加するスキャナーを通じて可能とされるであろう。ムービー(movie)またはシネ(cine)としてユーザにより観測されるレンダリング画像は、典型的には、少なくとも１０ｆｐｓ(frames per second)を必要とし、好ましくは２０または３０ｆｐｓを必要とする。また、シネを実時間で生成して表示できることが望ましい。同様の開発がＭＲスキャナーにおいても行われており、また、超音波および他のタイプのスキャナーにおいても行われている。
【０００５】
マシン性能におけるこれらの顕著な進歩と共に、レンダリングにおける進歩も必要とされる。具体的には、心臓は、疑いもなく、その複雑な動きを臨床医が調べることができるように４Ｄで視覚化することが最重要の器官の一つであり、これらの複雑な動きは、レンダリングに対する特定の挑戦を呈する。その拍動によって誘起される心臓の活発な動きは、それを患者の体内で動かし、拡大（拡張）させ、縮小（収縮）させる。従って、４ＤのＣＴスキャンのレンダリング画像は不明瞭であり、臨床医に利用が制限される。
【０００６】
主要な心臓特徴部(feature)、とりわけ大動脈弁および僧帽弁の自動的な識別および特性化を可能とするために３Ｄ画像の数値処理において研究がなされた。
【０００７】
ＥＰ１８３２２３３Ａ１（後述の参考文献[2]参照）は、僧帽弁の性能特性を評価するために、３Ｄエコーキャーディアック(3D echochardiac)データ、即ち超音波データを処理するための方法を開示している。この方法は、複製交換(replica exchange)および模擬アニール技術(simulated annealing techniques)を使用するが、処理が始まる前の各個々のデータスライス上のリーフレットと僧帽弁アニュラスの位置のユーザによる初期の手作業による識別に基づいている。
【０００８】
ＵＳ２００５／０２８１４４７Ａ１（後述の参考文献[3]参照）は、３Ｄ画像化に関し、ＣＴボリュームデータセットから大動脈弁の位置を見つけ出すためのコンピュータ的に効率的な方法を提供する。スライスは、大動脈を通じて取得され、大動脈はスライスに位置される。そして、大動脈は、大動脈弁に向けてフォローダウン(follow down)され、その位置は、測定される大動脈の直径の急激な減少によって検出される。
【０００９】
ＪＰ２００２−１４０６９０（後述の参考文献[4]参照）は、心臓弁を調査するための自動化された方法を開示しており、超音波、ＣＴまたは他のボリュームデータセットに適用することができる。弁の形状は、複数の軸方向に区分されたドーナッツ形状のサーチ形状を用いて３Ｄ画像から決定される。この方法は、４Ｄに拡張され、弁の動きの速度や加速度を定量化することを可能とし、これらの動的データは診断に有用である。この方法は４Ｄに拡張するが、英語への日本特許庁機械翻訳から得られる理解によれば、それは４Ｄレンダリングを何ら含んでおらず、むしろ、ドーナッツ状の幾何学上の構造の時間的変化の分析のみに関するものである。
【００１０】
我々の調査によれば、心臓、とりわけ心臓弁の４Ｄでの高品質なボリュームレンダリングを可能とする利用可能な方法および関連装置は依然として存在しない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、時間とともに心臓の動きを表すボリュームデータの一連のフレームをボリュームレンダリングするコンピュータ実施の方法が提供され、本方法は、表示すべき関心のある心臓特徴部(heart feature)を定義するステップと、上記関心のある心臓特徴部に関して参照される各フレームについての表示面(view plane)を決定するためにボリュームデータのフレームのそれぞれを前処理するステップと、ボリュームデータのフレームのそれぞれを、前記前処理により決定されたその各表示面に表示軸をロックさせた状態でレンダリングするステップと、前記フレームが前記表示軸を参照して表示されるムービーとして、前記レンダリングされたフレームを表示させるステップと、を含む。
【００１２】
当然のことながら、動的表示面の提供は、上記関心のある心臓特徴部の並進運動の動き、即ち上および下や横から横への動きのみならず、チルティング効果についても補償する。一般的な管状の動脈および静脈が曲げ動作を示す結果、弁面が心臓フェーズを通じてチルト角の変化を示すので、チルト効果はとりわけ心臓弁については非常に重要である。例えば、心臓サイクル期間中の大動脈弁のチルト角の変化は約１５度である。従って、本発明は、臨床医が、横方向の動きに引き起こされるボケ(blurring)のみならず、チルト動作の結果として表示面に対してスリッピング(slipping)する関心のある特徴部の別の部分によって引き起こされる混同(confusion)のない、弁のような、関心のある心臓特徴部の安定した画像を表示することができる方法を提供する。
【００１３】
ムービーおよびシネ(cine)なる用語は、固定されたフレームレートでのレンダリングされた画像を表示することを意味するために、排他的に使用されず、また、例えばユーザが単なる実空間軸フレームよりもむしろ関心のある特徴部にロックされた表示でフレームごとにページ(page)することができる状況など、ユーザの制御の下での別のフレームの連続的表示を包含する。左右のマウスボタン、ページアップおよびページダウンキーボードキーまたは他の任意のユーザインターフェイスを使用して時間の進行および逆行を行うために、心臓フェーズを通じてユーザのページアップおよびダウンを予測することができる。基本的な概念は、表示されるべき関心のある身体構造上の特徴部を直接的に参照し、または、特徴部が含まれるより大きなサブ領域のような或る関連特徴部を参照して、自動参照座標系をユーザに自動的に提供することである。本発明は、視覚化が実験フレーム座標系を参照するときに生じる歪み、または患者の体とは関係なく、ユーザが、安定的で一貫した身体構造上の環境における関心のある特徴部を表示することを可能にする。
【００１４】
また、本発明は、とりわけ、表示面における関連表示パラメータ、表示軸および表示方向を解剖学的に決定するための自動化方法として規定されることができる。これは、４Ｄ視覚化、すなわち時間とともに３Ｄデータセットを観ることに適用することができるのみならず、別の患者の３Ｄデータセットを比較するために使用することができ、例えば、匿名の健康な患者の関心のある心臓特徴部の表示が、検査中の患者、または手術の前後の同一患者、または所定患者の状態の長期モニタ中の患者の表示と共に並べてまたは重ねて表示されてもよい。
【００１５】
従って、本発明の第２の態様は、心臓を示す複数セットのボリュームデータをボリュームレンダリングするコンピュータ実施の方法を提供し、本方法は、表示すべき関心のある心臓特徴部を定義するステップと、上記関心のある心臓特徴部に関して参照される各フレームについての表示面を決定するためにボリュームデータのセットのそれぞれを前処理するステップと、ボリュームデータのフレームのそれぞれを、前記前処理により決定されたその各表示面にロックされた表示軸でレンダリングするステップと、前記フレームが前記表示軸を参照して表示されるそれらの比較を可能とするために前記レンダリングされたフレームを一緒に表示させるステップと、を含む。
【００１６】
本発明の第１および第２の態様は、有利には、多くの特定の方法で実施され、その幾つかは以下で説明される。
【００１７】
表示面と同様に、各フレームの前処理は、好ましくは、１又は２以上の更なる表示パラメータを含む。
【００１８】
具体的には、各フレームの前処理は、また、関心のある心臓特徴部についての表示面における中心点を決定し、そして、この中心点で表示面を横断するように、表示軸をロックするために各フレームをレンダリングするときに上記中心点を使用する。この追加の評価を通じて、関心のある心臓の弁または他の特徴部の表示がムービーで安定化され、そして、この特徴部の横の動きが除かれる。
【００１９】
各フレームの前処理は、また、好ましくは、関心のある心臓特徴部についての表示面における表示方向を決定し、そして、上記表示方向に上記表示軸をロックするために各フレームをレンダリングするときに上記表示方向を使用する。このようにして、ムービーにおいて回転不安定性を引き起こす大動脈のツイストまたは他の任意の関連特徴部の回転動作が補償される。
【００２０】
最も好ましくは、表示面、表示軸、表示方向は、全て、本発明によりロックされる。
【００２１】
フレームについての表示面のような表示パラメータは、そのフレームのボリュームデータを参照して他のフレームとは無関係に各フレームについて決定されてもよい。しかしながら、表示面のような表示パラメータは、心臓サイクルにおける関心を有する特徴部のフェーズに関する選択されたフレームについて最初に決定され、そして、他のフレームについての表示パラメータは、登録処理を通じて決定され、好ましくは、非リジッド登録処理(non-rigid registration process)を通じて決定される。登録処理は、全てのボリュームデータ、心臓を規定するボリュームデータのサブセット、関心のある特徴部の周りに局所化されたボリュームデータのサブセットのうちの一つに適用されることができる。
【００２２】
もし関心のある特徴部が弁であれば、フレームは、好ましくは、弁が閉じているように選択され、即ちリーフレットが閉じられているように選択され、または開いているように選択される。
【００２３】
関心のある心臓特徴部は、一般的な管状構造の幾何学的特徴部を参照して決定される表示面と共に、心臓の一般的な管状構造を参照して自動的に見つけられる。一般的な管状構造は、動脈または静脈であり、とりわけ大動脈（大動脈弓の両側）、肺動脈、肺静脈、または上または下大静脈である。ムービーの好ましい開始フレームは、弁が閉じているフレームを決定することにより選択されることができ、開始フレームは、表示面における特徴部の円形状(circular shape)からの最大偏差を確立することから決定される。
【００２４】
表示される弁は大動脈弁であり、この場合、表示面は好ましくは大動脈洞の面に配置され、それは、大動脈弓と大動脈弁との間の前大動脈を通じたスライスを見つけて、そして大動脈弁に向けて下方にスライスすることにより見つけられ、そのスライスは、スライス領域における最大値が見つけられるまで、大動脈の歪曲に従ってなされる。大動脈洞の最も厚い部分を通じたスライスは、クリアーな表示に適した位置と方向、即ちチルト角を有する。表示方向(view orientation)は、大動脈洞の選択された一つの拡張の半径方向(radial direction)と大動脈洞の中心点からの線によって決定されることができる。本発明の本実施形態では、３つの大動脈洞のうちの最前方のものは、表示方向参照線のために使用される。
【００２５】
表示されるべき弁が僧帽弁である場合、表示面は、大動脈弁面を見つけるための方法の拡張により見つけることができる。即ち、最初に、大動脈弓と大動脈弁との間の大動脈を通じたスライスを見つけ、そして大動脈弁に向けて下方にスライスを繰り返し実施し、このスライスは、左心室の入口を示す領域が急激に増加するまで実施される。そして、左心室を通じたスライスが、最後の大動脈スライスにまで横断して左心室を通じてスライスを実施し、そして、先端(apex)が見つかるまで患者の足に向かう方向で左心室を下方にスライスする。そして、最小のスライス領域が見つかるまで、大動脈を通った左心室をスライスバックアップし、そして、僧帽弁の中心を示す該スライスの重心を見つける。そして、表示面は、帽僧弁の中心を含む面として定義することができる。オプションとして、僧帽弁のための表示面は、また、大動脈弁の中心を横切り、または、それに対して垂直な面である。この線は、また、表示方向を固定するために使用することできる。
【００２６】
本発明は、ボリュームレンダリング技術の広範囲にわたって使用することができるが、ＭＲＰ(multiplanar reformatting)に広く使用できることが予測され、、とりわけスラブＭＰＲに利用することができ、ここで、スラブは、表示面の上及び／又は下の距離範囲をカバーする拡張を有する。最大、最小、または平均信号値ＭＰＲのような、異なるタイプのＭＰＲを使用することができる。また、これは、従来のＸ船画像からの、臨床医には見慣れた逆コントラスト画像を生じるので、反転カラーテーブルを使用することが好ましい。
【００２７】
当然ながら、本発明は、具体的には心臓のＣＴデータを念頭において開発されるが、ＭＲ，ＰＥＴ、超音波のような他の心臓画像様式に適用されてもよく、例えばＣＴおよびＰＥＴオーバーレイなど、複数のデータタイプの組合せの表示に適用されてもよい。
【００２８】
本発明の更なる態様は、本発明の方法を実施するためのマシン読み取り可能な命令を含むコンピュータプログラムプロダクトと、本発明の方法を実行するように構成されたコンピュータと、本発明の方法を実施するためのマシン読み取り可能な命令がロードされたコンピュータシステムを含む。
【００２９】
また、本発明の更なる態様は、心臓の動きを示すボリュームデータの一連のフレームを時間とともにボリュームレンダリングするための装置を提供し、本装置は、前記ボリュームデータを格納するシステムメモリに接続された中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、ディスプレイとを備え、ここで、前記装置は、（ａ）表示すべき関心のある心臓特徴部を定義し、（ｂ）システムメモリから前記ボリュームデータをロードし、（ｃ）前記関心のある心臓特徴部に関して参照される各フレームについての表示面を決定するために前記ＣＰＵを用いてボリュームデータの前記フレームのそれぞれを前処理し、（ｄ）前記ＣＰＵを用いて前処理することにより決定されたその各表示面に表示軸をロックさせた状態で、ボリュームデータの前記フレームのそれぞれをレンダリングし、（ｅ）前記ディスプレイ上にムービーとして、前記レンダリングされたフレームを表示させるように機能し、ここで、前記フレームは前記表示軸を参照して表示される。当然ながら、本装置は、本発明の第１の態様を参照して上述した本発明を実行するために構成されてもよく、更なる詳細は後述の詳細な説明で述べられる。
【００３０】
最後に、本発明の第２の態様の方法は、関連する、上述の本発明の第１の態様の種々の特定の形式を実行するように構成されてもよく、更なる詳細は後述の詳細な説明で述べられる。
【００３１】
本発明のより良い理解のため、そして、本発明を実施に移す方法を示すため、本発明の説明が添付の図面に対する例によりなされる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ボリュームデータを生成するための一般の磁気共鳴スキャナーを示す図である。
【図２】本発明の実施形態による２次元画像を生成するためのボリュームデータを処理するための汎用コンピュータシステムを図式的に示す図である。
【図３】図２におけるコンピュータシステムの詳細な構成を図式的に示す図である。
【図４】ボリュームデータにより表される空間領域を図式的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態による視覚化方法の基本的処理ステップを示すフロー図である。
【図６】処理で使用される概念的面のセットと共に大動脈洞を含む大動脈のセグメントを示す図である。
【図７Ａ】リーフレットが閉じた状態での大動脈洞の図式的面表示を示す図である。
【図７Ｂ】リーフレットが開いた状態での大動脈洞の図式的面表示を示す図である。
【図８】４ＤスラブＭＰＲに関連する幾何学的構造と主な心臓特徴部（点線表示）に関連して表示面における大動脈洞によって形成されるセクションを示す図式的透視表示を示す図である。
【図９】全心臓サイクルまたは拍動をカバーする、大動脈弁の４ＤスラブＭＰＲシネの一例による１０個のフレームを示す図である。
【図１０】静脈弁面を見つける方法を示す図式的断面を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態と併せて使用されるコンピュータネットワークの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、患者４の領域(region)の３Ｄスキャンを得るための一般のスキャナー２、とりわけＣＴスキャナーの図式的斜視図である。関心のある身体構造上の特徴部(feature)（この例では心臓）は、スキャナー２の円形の開口部６の内部に位置され、患者の一連の画像スライスがとられる。ロウ画像データ(raw image data)は、スキャナーから取り出され、例えば１０００個の２Ｄの５１２×５１２データサブセットの集合(collection)を含むことができる。これらのデータサブセットは、検査中の患者の領域のスライスを表し、ボリュームデータを生成するために結合される。このボリュームデータは、それぞれが上記スライスの一つにおけるピクセルに対応するボクセル(voxels)の集合を含む。従って、ボリュームデータは、画像化された特徴部の３Ｄ表現であり、この３Ｄ表現の種々のユーザ選択の２Ｄ投影（出力画像）が表示されることができる（典型的には、コンピュータモニタ上に）。
【００３４】
典型的には、別の画像診断技術(imaging modalities)（例えば、ＣＴ，ＭＲ，ＰＥＴ，超音波）は異なる画像解像度（即ち、ボクセルサイズ）を有し、画像化されたボリュームの全サイズは検査(study)の性質に依存する。しかしながら、以下の説明では、具体的な例により、ボリュームデータは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸によって規定される規則的なデカルトグリッド(Cartesian grid)上に配列された５１２×５１２×１０２４の１６ビットボクセルのアレイから構成され、ボクセルは、各軸に沿って０．５ｍｍの間隔で配置されている。これは、約２５ｃｍ×２５ｃｍ×５０ｃｍの画像化された全ボリュームに相当し、それは、人間の心臓および隣接領域を含むのに十分であり、余りあるほどである。従来のように、ボリュームデータは、横断面(transverse plane)、矢状面(sagittal plane)、前頭面(coronal plane)で配列されている。ｘｙ軸は横断面に存在し、ｘｚ軸は前頭面に存在し、ｙｚ軸は矢状面に存在する。
【００３５】
前述のとおり、ボリュームデータから２Ｄ画像を生成するための共通技術は、ＭＰＲ(multi planar reformatting)として知られている。ＭＰＲは、任意の面方向におけるデータの表示(viewing)を可能とするためにボリュームデータを通じて面横断面表示(planar cross-sectional views)を提示するための技術である。厚さがゼロの場合、または面の場合、ＭＰＲ出力画像は、所望の方向と位置でのボリュームデータを通る出力画像面におけるピクセルに対応する位置でボリュームデータをサンプリングすることにより生成される（典型的には補間を含む）。このような２Ｄ画像を生成するためにボリュームデータに適用される特有の数学的処理は公知であり、ここでは説明しない。
【００３６】
ＭＰＲの関連形式は、厚みを持つＭＰＲまたはスラブ(slab)ＭＰＲとして知られている。スラブＭＰＲは、データにおける身体構造上の組織(structures)の認知を改善するため、または雑音を低減するために、ユーザが観測するのに必要とされる画像解像度よりも密度が高いグリッド上でのボリュームデータを取得する場合によく使用される。スラブＭＰＲでは、所望の出力画像と平行で、出力画像面に垂直で、即ち、表示方向に沿って、その近辺における有限の厚さを超えて延びる、ボリュームデータの面スラブ(planar slab)が識別される。出力画像は、所望のアルゴリズムに従って表示方向(view direction)に沿って、この面スラブを分解(collapsing)することにより得られる。通常の分解アルゴリズムは、出力画像における単一ピクセル上に投影する面スラブにおける全ボクセルについて生じる最大、最小、または平均信号値を決定する処理を含む。そして、この信号値は、そのピクセルについての出力画像において示される信号として取得される。ＭＰＲと同様に、スラブＭＰＲ画像を生成するためにボリュームデータに適用される数学的処理は公知であり、ここでは説明しない。
【００３７】
図２は、本発明の実施形態による２次元画像のシネを生成するためにボリュームデータの処理を実行するように構成された汎用コンピュータシステム２２を図式的に示す。このコンピュータ２２は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）２４、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２６、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２８、ハードディスクドライブ３０、ディスプレイドライバ３２及びディスプレイ３４、キーボード３８およびマウス４０を含むユーザ入力／出力（ＩＯ）回路３６を備える。これらのデバイスは、共通バス４２を介して接続されている。また、コンピュータ２２は、上記共通バス４２を介して接続されたグラフィックスカード４４を備える。この例では、グラフィックスカードは、ＡＴＩテクノロジー社製のＲａｄｅｏｎ Ｘ８００ＸＴ ビジュアル処理ユニットである。上記グラフィックスカードは、グラフィックス処理ユニット(graphics processing unit; GPU)と、このＧＰＵに密接に接続されたランダムアクセスメモリ（ＧＰＵメモリ）を備える（図示なし）。
【００３８】
ＣＰＵ２４は、ＲＡＭ２８またはハードディスクドライブ３０内に格納されるボリュームデータのボクセルに関連した信号値の処理を実行するために、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２８、またはハードディスクドライブ３０内に格納されたプログラム命令を実行してもよい。ＲＡＭ２８およびハードディスクドライブ３０は、まとめてシステムメモリと称される。また、ＧＰＵは、ＣＰＵから受け渡されるボリュームデータの処理を実行するためのプログラム命令を実行してもよい。
【００３９】
図３は、図２に示されるコンピュータシステムの特徴部の幾つかを図式的に詳細に示す。図３では、ＲＡＭ２８およびハードディスクドライブ３０は、まとめてシステムメモリ４６として示されている。図１に示すスキャナー２により得られたボリュームデータ４８は、同図において図式的に示されるようなシステムメモリに格納される。
【００４０】
コンピュータシステム２２の構成要素間の別のデータ転送経路の図示を支援するために、図２に示されている共通バス４２は、図３において、一連の個々のバスコネクション４２ａ−２ｄとして図式的に示されている。第１のバスコネクション４２ａは、システムメモリ４６とＣＰＵ２４との間を接続する。第２のバスコネクション４２ｂは、ＣＰＵ２４とグラフィックスカード４４との間を接続する。第３のバスコネクション４２ｃは、グラフィックスカード４４とディスプレイ３４との間を接続する。第４のバスコネクション４２ｄは、Ｉ／Ｏ３６とＣＰＵ２４との間を接続する。ＣＰＵは、ＣＰＵキャッシュ５０を備える。グラフィックスカード４４は、ＧＰＵ５４とＧＰＵメモリ５６を備える。ＧＰＵ５４は、アクセラレイテッド・グラフィクス処理インターフェイス６０、ＧＰＵキャッシュＩ／Ｏコントローラ６２、処理エンジン６３、ディスプレイＩ／Ｏコントローラ６６を提供する回路を備える。処理エンジン６４は、典型的には３Ｄレンダリングに関連するタイプのプログラム命令を最適に実行するように設計される。
【００４１】
ユーザは、例えば従来の技術を用いて、ディスプレイ３４上に表示されるオプションのメニューと共にキーボード３８およびマウス４０を用いて必要なパラメータを規定する。
【００４２】
図４は、ボリュームデータ４８により表される空間(space)の領域を示す。この例では、円柱(cylinder)７０が画像化されている。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸でのボリュームデータの照準(alignment)は、図の左下コーナーに示されるようである。ボリュームデータ４８の外層(outer face)とＭＰＲスラブ例との交差部の位置および方向は、参照番号７２で示されている。また、円柱とＭＰＲスラブとの交差部が図式的に示されている。濃い影は、ＭＰＲ面と交差するボクセルを含むブロックをマークするために使用されている。ボリュームデータ４８は、太い線の格子によって示されるようなボクセルの多数の概念的なブロックに分割されるものとして示されている。細い線の格子は個々のボクセルを表している。ボクセルのブロック処理(blockwise processing)は、とりわけＧＰＵがレンダリングに使用される場合、ハードウェアおよびソフトウェアプラットフォームに有利であるが、これは、本発明の主題と関連しない。本発明は、また、ブロックへのサブ分割を何ら行うことなくボクセルが単一データセットとして取り扱われる場合に適用されてもよい。当然ながら、示されている格子化(gridding)は、図式的なものであり、全てのボクセルに対応する全ての格子化線(gridding line)ではなく、ブロックは明確化のために示されている。
【００４３】
４Ｄシネの各フレームでは、コンピュータシステム２２のタスクは、そのフレームについて規定されたＭＰＲスラブに対応する画像をレンダリングして表示することである。スラブは、或る厚さを持たせるために設定され、それは、ユーザにより規定され、またはシステムによりプリセットされてもよい。適切なスラブの厚さは、１ないし１０ｍｍの範囲にあり、例えば５ｍｍであり（現在の状態のアートスキャナーでは１０ボクセルの深さに相当する）、それは、視覚化されるべき特徴部の深さや、任意の自然または人工の造影剤(contrast agent)の期待効果(expected effect)のような他の関連要因に依存する。スラブの厚さは可変であるが、以下に述べる本発明の実施形態によれば、ＭＰＲスラブの位置および方向は自動的に設定されることに留意されたい。
【００４４】
以上で、一般論として、ハードウェアおよびソフトウェア環境について述べたが、以下では、本発明の主題を説明する。
【００４５】
以下に説明する本発明の詳細な実施は、心臓ＣＴ（Ａ）データ、即ち心臓の３ＤのＸ線画像データに関するものである。Ｘ線についてのコントラストを提供するために、血液は、典型的には周辺組織よりも高い阻止能(stopping power)を有する作用剤(agent)で染色される。ヨウ素(iodine)は、この目的で使用される一般的な染色剤(staining agent)である。以下の説明は、４ＤのＣＴ心臓データセットが、適切なＣＴスキャナーを用いて患者から収集され、システムメモリに格納されるものと仮定する。
【００４６】
従って、本視覚化方法は、４ＤデータセットをＣＰＵメモリにロードすることから開始し、そして、以下で説明するような本発明による処理を実行する。
【００４７】
図５は、本視覚化方法の基本的処理ステップのフローを示す図である。
【００４８】
ステップＳ１では、複数の心臓フェーズ、すなわち、時間シーケンスのフレームのそれぞれについてのボリュームデータを、システムメモリから低レイテンシーのＣＰＵメモリにロードする。
【００４９】
ステップＳ２では、フレームのそれぞれについて、サブステップＳ２．１，Ｓ２．２，Ｓ２．３における表示面(view plane)、表示軸(view axis)、表示方向(view orientation)の表示パラメータ(viewing parameters)を決定するためにボリュームデータを前処理し、ここで、これらの表示パラメータは、関心のある心臓特徴部、例えば大動脈弁または僧帽弁について参照される。他の例は、その脈動する動作を表示するために大動脈の壁をモニタすることである。この前処理は、特定のフレームの表示パラメータが、各フレームのみからのその画像データを分析することにより決定されるように、その各フレーム内に含まれる画像データに関して独立的に実行されることができる。これは、全ての利用可能なフレームに関する単一フェーズの前処理を稼動させることとして参照される。しかしながら、これは、ムービーが再生されている場合にジャンプ(jumps)をもたらし、コンピュータ的には非常に激烈(intensive)である。代わりに、前処理は、単一のフレームからの画像データの分析から表示パラメータを決定し、そして他のフレームについての表示パラメータを決定するためにそれらの他のフレームを含む登録処理(registration process)を実行することに基づいていることが好ましい。以下において参照フレームとして参照される、表示パラメータを決定するために使用される単一フレームは、好ましくは、典型的には、関心のある特徴部ができるだけ良好に規定された状態にあるときに、心臓のそのフェーズに関して最適なフレームであるように選択される。大動脈弁の動きを示すために、最適なフェーズは、おそらく、弁のリーフレット(leaflets)が閉じたとき、即ち心臓が拡張しているときである。参照フレームは、以下に更に詳細に説明するように、弁面における最も目立つトライスター(tri-star)形状を探すことにより見つけ出すことができる。登録は、医療画像化技術において一般に知られており、これにより、或るボリュームにおける特徴部間の１対１のマッピングが他のボリュームにおける同一特徴部に対してなされることができるように、ボリュームデータの或るセットが、異なる時間または異なる撮画手段(modality)で取得された同一患者のデータのボリュームデータの他のセットに移動(warp)される。本発明のこの実施形態で使用される登録処理は、非リジッド(non rigid)登録処理であり、この処理は、「“Information Theoretic Similarity Measures in Non-Rigid Registration” Crum, Hill and Hawkes, Processings of Information Processing in Medical Imaging 2003, LNCS 2732, pages 378-387」（後述の参考文献[5]参照）に述べられている方法に基づいている。登録のためのドメインは、全画像ドメインであってもよく、或いは、ボリュームデータのサブ領域に制限されてもよい。サブ領域は心臓であってもよく、（ヨウ素染色した）血液プールを閾値化(thresholding)することにより規定され、または、それは、特定の弁の領域のような、関心のある特徴部周辺の更に局所化された領域であってもよい。表示パラメータにおける変化、即ち表示面、表示軸、表示方向における変化がフェーズを通して追跡されるように、参照フレームから、登録が、他のフレームへの移動(warp)または伝播(propagate)を可能とすることが理解される。
【００５０】
ステップＳ３では、ムービーの開始フレームを決定し、それは、大動脈弁について、通常、弁のリーフレットが閉じられているフレームである。このステップはオプションである。例えば単一の心臓拍動が繰り返し表示され、この場合に開始フレームは任意(arbitrary)である。
【００５１】
ステップＳ４では、前処理の期間中にステップＳ２において計算された表示パラメータを用いてボリュームデータのフレームのそれぞれをレンダリングし、そして、レンダリングされたフレームをディスプレイ上にムービーとして表示させることにより、ムービーをレンダリングし表示させる。そして、データは、観察者(viewer)に対して弁面を静止させた状態を保持しながら、４次元で動的に動かされる。そして、弁の開閉は、非関連の並進(translational)動作、チルト(tilting)動作、およびツイスト(twisting)動作により目をかく乱することなく、表示されることができる。もしスラブＭＰＲが使用されれば、それがアッパー(upper)スラブまたはロアー(lower)スラブを規定しても、表示面が典型的にスラブの中央にあるように選択され、表示にとって望ましければ、スラブの厚さ内の或る他の位置にあるように選択されるであろうことが理解される。そして、表示面は、表示中の全てのフェーズにおいて表示面に効果的にロックされる。表示軸は、弁上の中心に存在する。また、表示方向は、１２時の位置に設定されるように、即ちディスプレイにおける垂直表示方向に設定されるように、大動脈洞の最前部(most anterior)に向けた大動脈の中心からの方向のような特定の特徴部の方向に配列された状態に保たれる。
【００５２】
これらの基本的ステップは、更なる図面を参照して以下で更に詳細に説明される。
【００５３】
図６は、前大動脈(anterior aorta)または上行大動脈(ascending aorta)を示し、上述の処理フローの最初の部分であるステップ２．１を更に詳細に説明するために使用されるものであり、このステップは、動脈弁面を自動的に決定するステップである。同図において、動脈洞(aortic sinuses)は、プロファイルの拡大により図示のセグメントの基体(base)近くに見える。また、肺動脈(pulmonary arteries)１０２のうちの一つは、その心門(ostium)から出現しているのが見える。大動脈洞の面、即ち動脈弁の面１１０を自動的に見つけ出すための数値計算で使用される一連の面１０４が大動脈の画像に重ねられている。
【００５４】
この処理における初期ステップは、次のようである。
Ａ．心臓ボリュームを識別するために、造影剤に基づいてボリュームの２値閾値化(binary thresholding)が最初に行われる。
Ｂ．そして、閾直列化されたボリュームの上側横断面での構造が、スライス特徴部(slice feature)の形態学的侵食(morphological erosion)を用いて識別される。
Ｃ．そして、二つの円形構造(circular structures)が識別され、それらは、下行大動脈(descending aorta)および上行大動脈(ascending aorta)を通る断面であるようにとられる。
Ｄ．上行大動脈、即ち大動脈基部(aorta root)は、これら二つの円形構造のうちの前のもの(anterior one)として識別される。
Ｅ．近接した大動脈弓から始めて、閾直化されたボリュームは、下方に向かうステップでスライスされる（図６参照）。各ステップでは、各スライスの面積(area)または半径が、そのサイズが所定の閾値よりも大きくなるまで判定され、それは、左心室（即ち大動脈が開く心室）に到達したことを示す。これは、サーチボリューム(search volume)の下限を規定する。
Ｆ．そして、スライスは、大動脈洞の領域であると決定されるサイズの局所的最大を見つけるために全てサーチされる。
Ｇ．そして、これから次の図面を参照して説明するように、弁面は大動脈洞領域内で見つけ出される。
【００５５】
ステップＥの大動脈追跡方法を以下に詳細に説明する。
i.  所定の開始点および開始方向（即ち、開始面に対して垂直な法線ベクトルまたは方向ベクトル）、および３Ｄドメイン（例えば閾値化された血液プール(thresholded blood pool)などの所定のラスタライズされたボリュームのボクセルのサブセットを説明するためにこの用語を用いる）から、３Ｄとのこの面の交差部を見つけ出す。これは、スライス、２Ｄドメインを形成する。
ii.  このスライスを、開始点に結合されるドメインの一部にまとめる。
iii.  この部分の重心を見つけ出す。
iv.  新しいスライスの重心と前の中心との間のベクトルと前のスライス法線ベクトルの加重平均を計算することにより、この次の新たな次のスライスの方向を規定する。これは、アルゴリズムが、大動脈根のような湾曲した管状物に沿って概ね垂直にスライスすることを可能にする。
v.  次のスライスを生成するために、この方向で、小さなステップサイズ（例えば２ｍｍ）で、この点を前方へシフトさせる。
【００５６】
そして、次の基準のうちの一つが真になるまで、ステップ“ii”から“v”が繰り返される。
１．開始点からの距離が高すぎる（即ち、所定の閾値よりも高い）。
２．新たなスライスの重心が前の重心から離れすぎている。
３．新たなスライスの最大直径が前のものより非常に小さいか、または非常に大きい。
４．スライスが空(empty)、即ちドメインが終わりまでスライスされた。
【００５７】
図７Ａは、リーフレットが閉じたフェーズ（拡張期）での大動脈洞の図式的面図である。この図に基づく数値処理は、ステップ２．１を完結させるために実施され、またステップ２．２および２．３を実施するために実行され、即ち、（表示軸を規定するための）中心決定および（表示方向を決定するための）方向決定のために実行される。
【００５８】
同図は、大動脈弁面に近い大動脈洞の領域における２値閾値化(thresholding)の結果を示す。同図に示されるように、三尖弁(tricuspid)である大動脈弁は、弁面に対する垂直軸に関して３フォールド(3-fold)回転対称の３つの葉(lobes)によって規定される形状を有する。隣り合うリーフレットが相互に接触するところでは、一種のトライスター(tri star)またはシャムロック(shamrock)／クローバー形状が形成され、頂点(apex)が構造中心（点線）を規定する。この中心は、レンダリングおよび表示面のための表示軸の交差点として使用される点である。
【００５９】
中心点からのリーフレットの放射方向の広がり(radial extent)は、トライスター(tri star)線に沿ってその最小を有し、中間の角度でその最大を有する（実線）。これらの幾何学的特徴は、これが、これらの半径方向の距離間の差が最も明白であるところ、即ち、３つの最大値と３つの最小値との間の総計差(aggregate difference)が最も大きいところである考えられるので、弁面を設定するための数値処理において使用される。同図を参照すると、距離Ｘ１−Ｃ，Ｘ２−Ｃ，Ｘ３−Ｃは合計され、距離Ｙ１−Ｃ，Ｙ２−Ｃ，Ｙ３−Ｃを差し引き、そして、この差分の最大値を有するスライスが弁面としてとられる。本方法は、最も突出した“シャムロック”を有するものを見つけ出すために、大動脈洞周辺のスライスを分析することにより、大動脈洞の最も厚い部分を通り、大動脈弁の３つのリーフレットに平行な面である弁面に首尾よく到達する。
【００６０】
また、“シャムロック”特徴部は、表示方向を固定するために使用される。即ち、表示方向は、同図に示すように、“シャムロック”の３つのリーフの最前部(most anterior)に固定され、即ち点Ｘ３およびＣによって規定される参照線Ｒに沿って規定される。ムービーを表示する場合、フレーム・ツー・フレーム(frame-to-frame)からの方向は、大動脈におけるツイストが画像における回転不安定性(rotational instability)を引き起こさないように、この線に沿って保持される。
【００６１】
図７Ｂは、リーフレットが開かれた状態の大動脈洞の図式的平面表示であり、図７Ａとの比較のために提供される。ここで、閉じられたリーフレットの“トライスター(tri-star)”形状は、開(opening)を示す三角形状に置き換えられていることが分かる。
【００６２】
図８は、４ＤスラブＭＰＲに関連する幾何学的構造と左心室および大動脈の主要な心臓特徴部（点線で示されている）に関連する表示面における大動脈洞によって構成される断面を示す図式的斜視図である。この図は、図５，６，７Ａ，７Ｂを参照して上述した事柄の要約を提供する。表示面、即ち大動脈弁の面周辺に中心が定められた厚さ‘ｔ’のスラブが示されている。この表示面において、大動脈洞の輪郭のスケッチが示され、そのクローバリーフ(cloverleaf)形状が顕著に表されている。表示軸が示され、それは、表示面に対して垂直であり、この表示面における大動脈洞の断面の中心で表示面と交差している。加えて、表示方向は、表示面における図示の軸に合わせられている。
【００６３】
図９は、上述の方法により視覚化された全心臓サイクルまたは心拍(beat)をカバーする大動脈弁の４ＤスラブＭＰＲシネの一例の１０個のフレームを示す。シーケンスは、弁リーフレットが閉じた状態から開始し、そして４番目のフレームでは完全に開いた状態に進み、この後、リーフレットは再び閉じる。クローバーリーフ(cloverleaf)形状が最も顕著なところ、即ち３つの最大値と３つの最小値との集合差(aggregate difference)が最も大きくなるところを確定するために、弁が閉じた状態での開始フェーズは、全てのフレームについてのクローバーリーフの断面を比較することにより決定される。図７Ａおよび７Ｂを参照すると、距離Ｘ１−Ｃ，Ｘ２−Ｃ，Ｘ３−Ｃのそれぞれは合計されて、距離Ｙ１−Ｃ，Ｙ２−Ｃ，Ｙ３−Ｃが差し引かれ、そして、この差分の最大値を有するスライスが弁面としてとられる。
【００６４】
大動脈弁の視覚化を説明したが、次に、本方法が、二尖弁(bicuspid)である僧帽弁(mitral valve)を視覚化するのに、どのように拡張されるかを説明する。
【００６５】
図１０は、僧帽弁を見つける方法を示す図式的断面図である。また、それは、上述の例の大動脈弁についての表示面を示し、これは同図においてセクションＩ−Ｉのラベルが付されている
【００６６】
Ａ）左心室に達したと考えられる程度にスライスの直径が大きくなるまで、閾直化されたボリューム７Ａにおける大動脈面により与えられる方向で前方にさらにスライスする。
Ｂ）この大動脈境界面(aortic boundary plane)を用いて、大動脈根は、後の数値処理のための左心室ボリュームをバウンド(bound)するために、左心室から“カットオフ(cut off)”される。
Ｃ）血液プールボリュームの終りに達するまで、ｚ軸における下方に向けて（患者の足に向けて）残りの血液プールボリューム（それは、左心室よりも多くを含んでいる）をスライスする。この点は左心室の頂点(apex)を定める(demarcate)。
Ｄ）例えばＰＣＡにより、この頂点の上(above)の血液プールの基本軸を見つけ出す。
Ｅ）概ね大動脈弁の高さで開始して、高直径(high diameter)に達するまで、上記基本軸に沿って上方にスライスする。
Ｆ）これらの全てのスライスの直径の極小値(local minimum)を見つけ出し、そして、最小の直径を有するものを選択し（即ち、砂時計形状のウエスト(waist)を探し）、ここで、このウエストは僧帽弁面をマークするためにとられる。
Ｇ）そして、このウエストスライスの重心が決定され、表示面との表示軸交差点としてとられる。
Ｈ）僧帽弁表示面はウエスト面とされ、図１０におけるセクションIII-IIIによって示される表示面として使用される。
Ｉ）垂直、即ち１２時方向の表示方向は、僧帽弁ウエスト面の重心（ＣＯＧ）から、僧帽弁表示面について上述した本方法により決定されるような大動脈弁面の中心への線の投影であるようにとられる。
【００６７】
上述したステップは、好ましくは、左心室がフル(full)であるフレームを用いて実行され、そして、上述の非リジッド(non-rigid)登録処理が表示パラメータを他のフレームに伝えるために使用される。
【００６８】
大動脈弁の例と同様に、結果は、全フェーズにおける方向が異なると共に、全フェーズにおける位置が異なる表示面であり、ここで、観察者(viewer)の視点(perspective)は、僧帽弁に“ロック”され、常に僧帽弁中心に中心が置かれ、そして、全てのフェーズにおいて同じ表示方向を有する。
【００６９】
或いは、僧帽弁のための他の表示面が、僧帽弁面を追跡することを意図して、ウエスト面（または、図１０のセクションII-IIにより示されるような、ウエスト中心と大動脈弁中心との間の線を含む面）に代えて選択されてもよい。例えば、僧帽弁面に垂直な面は有用な視覚化を提供し、ここで、この面は、大動脈弁および僧帽弁ＣＯＧに関する上述の線がそれに存在するように方向が定められてもよい。さらに具体的には、左心室と左心房の間の収縮(constriction)を見つけるために閾値化血液プールの局所形状(local shape)を見つけた後に、他の基準が、表示面の方向および位置を精密化するために使用することができ、例えば、ウエスト位置でのスライスの形状、または、この面の局所的近傍における濃淡値分布(gray value distribution)であり、それは、モデルから導出することができ、手作業で分析されたデータのトレーニングデータセットから生成される。
【００７０】
本発明を実現する方法は、しばしば病院環境内で使用することができるであろう。この場合、本方法は、通常、スタンドアローン・ソフトウェアアプリケーションに統合されてもよく、またはＰＡＣＳ(Picture Archiving and Communication System)と共に統合されてもよい。ＰＡＣＳは、病院ベースのコンピュータ化されたネットワークであり、それは、単一のセントラルアーカイブで体系化されたデジタル形式の異なるタイプの診断画像を表すボリュームデータを格納することができる。例えば、画像は、ＤＩＳＣＯＭ(Digital Imaging and Communications in Medicine)形式で格納されてもよい。各画像は、患者の氏名や誕生日など、関連する患者情報を有し、これらもアーカイブに格納される。このアーカイブは、多数のワークステーションを備えたコンピュータネットワークに接続され、それにより、病院サイト周辺の全てのユーザは、必要に応じて患者のデータをアクセスして処理することができる。加えて、サイトから遠くに離れたユーザは、インターネットを通じて上記アーカイブをアクセスすることが許可される。
【００７１】
従って、本発明を背景として、複数の画像ボリュームデータセットはＰＡＣＳアーカイブに格納されることができ、そして、本発明の実施形態によるボリュームデータセットの選択されたもののムービーまたは他の出力画像を生成するコンピュータ実施の方法は、コンピュータネットワークを介してアーカイブに接続されたワークステーション上で提供されることができる。これにより、放射線科医または研究者などのユーザは、ワークステーションから任意のボリュームデータをアクセスすることができ、そして、本発明を具現する方法を用いて、ムービーや、関心のある特定のフェーズの心臓特徴部の静止画のような他の画像を生成して表示させることができる。
【００７２】
図１１は、本発明の実施形態と連結して使用されるコンピュータネットワークの一例を示す。ネットワーク１５０は、病院１５２におけるローカルエリアネットワークを備える。病院１５２は多数のワークステーション１５４を備え、それぞれは、関連記憶装置１５８を有する病院コンピュータサーバー１５６に対してローカルエリアネットワークを介してアクセスする。ＰＡＣＳアーカイブは、アーカイブにおけるデータがワークステーション１５４の任意のものからアクセス可能なように記憶装置１５８に格納される。ワークステーション１５４の１又は２以上は、グラフィックスカードに対するアクセスを有すると共に、前述したような画像を生成する方法のコンピュータ実施のためのソフトウェアに対するアクセスを有している。このソフトウェアは、ワークステーション１５４にローカルに格納されてもよく、或いは、必要に応じて、ネットワーク１５０を介してワークステーション１５４にダウンロードされてもよい。他の例では、本発明を具現する方法は、端末として作動するワークステーション１５４と共にコンピュータサーバー上で実行されてもよい。例えば、ワークステーションは、所望のボリュームデータセットおよびシネパラメータ(cine parameters)を規定するユーザ入力を受信し、そして、結果として得られる画像を表示させながら、ボリュームレンダリング自体がシステムにおける他の要素で実行されように構成されてもよい。また、多数の医療画像装置１６０，１６２，１６４，１６６が病院コンピュータサーバー１５６に接続されている。装置１６０，１６２，１６４，１６６で収集されたボリュームデータは、記憶装置１５６上のＰＡＣＳアーカイブに直接的に格納することができる。従って、患者画像のシネは、迅速な診断が医学的緊急事態の場合に得られるように、対応ボリュームデータが記録された後に即座に生成されて表示されることができる。ローカルエリアネットワークは、病院インターネットサーバー１７０によりインターネット１６８に接続され、それは、ＰＡＣＳアーカイブに対するリモートアクセスを可能にする。これは、データのリモートアクセスのための使用であり、例えば患者が移動された場合には病院間でのデータ転送のための使用であり、または、外部調査を受けることを可能にする。
【００７３】
説明した実施形態において、データキャリアまたはメモリへの格納のためのコンピュータプログラムコードを採用するコンピュータ実施は、コンピュータシステムのＣＰＵおよびＧＰＵの動作を制御するために使用することができる。コンピュータプログラムは、適切なキャリア記録媒体、例えば、固体メモリ、磁気、光、光磁気ディスク、またはテープベースの記録媒体のような記録媒体に供給されることができる。或いは、それは、伝送媒体、例えば、電話、ラジオ、または光チャネルのようなキャリアを有する媒体上に供給されることができる。当然ながら、本発明の特定の実施形態を説明したが、多くの変形／付加及び／又は置き換えが本発明の範囲内でなされ得る。従って、説明した特定の例は、例示を意図したものに過ぎず、制限的なものではない。とりわけ、ＭＰＲ面に対する参照は、平坦な面に制限されると解釈されるべきではなく、面の任意の形状を含む。例えば、非面は、歪曲したＭＰＲ(curved MPR)において一般に使用されている。
【００７４】
参考文献
[1] Lichtenbelt,B.,Crane,R. and Naqvi,S., “Introduction to Volume Rendering”, Hewlett-Packard Company, Prentice-Hall PTR, New Jersey, 1998
[2] EP 1832233 A1
[3] US 2005/0281447 A1
[4] JP 2002-140690
[5] “Information Theoretic Similarity Measures in Non-Rigid Registration” Crum W.R.,Hill D.L.G.H. and Hawkes D.J., Proceedings of Information Processing in Medical Imaging 2003, LNCS 2732, pp. 378-387, ISBN 3-540-40560-7, ISSN 0302-9743, Editors, C.Taylor and J.A.Noble
【符号の説明】
【００７５】
２４  ＣＰＵ
２６  ＲＯＭ
２８  ＲＡＭ
３０  ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
３２  ディスプレイドライバ
３４  ディスプレイ
３６  入力／出力回路（ユーザＩ／Ｏ）
３８  キーボード
４０  マウス
４２  共通バス
４４  グラフィックスカード（ＧＦＸ）
【図１】
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【図２】
2011504629.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2011504629.tif 000017
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