(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用画像を処理する画像処理装置であって、
前記医用画像及び医用データを取得する入力部であって、前記医用画像は３次元［３Ｄ］患者データにおける視野を構成し、前記医用データは前記視野のコンテンツの解剖学的コンテキストを示す、入力部と、
前記医用画像及び前記医用データの視覚表現を備える出力画像を提供する出力部と
を備え、
前記医用データは、非患者固有の医用データを構成し、
当該画像処理装置は、（ｉ）前記医用画像と前記医用データとの間の画像アライメントを実行して、解剖学的コンテキストに対する前記コンテンツの位置を提供する変換を取得し、（ｉｉ）前記変換を用いて、前記位置において前記医用データの前記視覚表現内に前記視野のグラフィカル表示を確立するためのプロセッサを更に備える、画像処理装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記グラフィカル表示を、前記位置において前記医用データの前記視覚表現と交差する面として確立するように構成される、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記視野は、前記３Ｄ患者データの深さに沿って伸び、前記プロセッサは、（ｉ）前記深さを取得し、（ｉｉ）前記深さを視覚化するために、前記医用データの前記視覚表現内に前記面の厚さを確立するように構成される、請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記医用画像は、ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像であり、前記プロセッサは、前記ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像のＤＩＣＯＭデータ要素に基づいて前記深さを取得するように構成される、請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記医用画像は、ともに医用ボリュームを構成する複数の医用画像のうちの１つであり、前記医用ボリュームは、前記３Ｄ患者データの追加的視野を提供し、前記プロセッサは、前記変換を使用して、前記医用データの前記視覚表現内の前記追加的視野の追加的グラフィカル表示を確立するように構成される、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記変換を取得するために、前記医用ボリュームと前記医用データとの間の前記画像アライメントを実行するように構成される、請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記医用データの前記視覚表現内にブロック形状を有する前記追加的グラフィカル表示を確立するように構成される、請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、（ｉ）前記医用ボリュームと前記医用データとの間の非角度保持変換を取得し、（ｉｉ）前記非角度保持変換を使用して、前記追加的視野に対応するように前記ブロック形状の前記医用データを確立するために前記医用データを変形するように構成される、請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記プロセッサは、（ｉ）前記医用ボリュームと前記医用データとの間の非角度保持変換を取得し、（ｉｉ）前記非角度保持変換を使用して、前記ブロック形状の前記医用データに対応するように前記追加的視野を確立するために、前記複数の医用画像を再フォーマットするように構成される、請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記医用画像は、ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像であり、前記プロセッサは、前記画像アライメントを開始及び／又は最適化するために、前記ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像のＤＩＣＯＭデータ要素を使用するように構成される、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の画像処理装置を備えるワークステーション。
【請求項１２】
前記出力画像を表示するディスプレイと、前記３Ｄ患者データ内の視野を修正することによって、ユーザが前記３Ｄ患者データ中をナビゲートすることを可能にするユーザ入力部とを備え、前記プロセッサが、前記修正に基づいて前記視野のグラフィカル表示を更新するように構成される、請求項１１に記載のワークステーション。
【請求項１３】
請求項１に記載の画像処理装置を備える画像化装置。
【請求項１４】
医用画像を処理する方法であって、
前記医用画像及び医用データを取得するステップであって、前記医用画像は３次元［３Ｄ］患者データにおける視野を構成し、前記医用データは前記視野のコンテンツの解剖学的コンテキストを示す、ステップと、
前記医用画像及び前記医用データの視覚表現を備える出力画像を提供するステップと
を備え、
前記医用データは、非患者固有の医用データを構成し、
当該方法は、
前記医用画像と前記医用データとの間の画像アライメントを実行して、解剖学的コンテキストに対する前記コンテンツの位置を提供する変換を取得するステップと、
前記変換を用いて、前記位置において前記医用データの前記視覚表現内に前記視野のグラフィカル表示を確立するステップと
を更に備える、方法。
【請求項１５】
プロセッサシステムに、請求項１４に記載の方法を実行させるための命令を備えたコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び医用画像を処理する方法に関する。本発明は更に、ワークステーション及び上記の画像処理装置を備える画像化装置、並びに処理システムに上記の方法を実行させるコンピュータプログラム製品に関する。
【０００２】
医用画像評価及び医用画像表示の分野において、３次元（３Ｄ）の患者データにおける視野を構成する医用画像を表示するときに、その視野のコンテンツの解剖学的コンテキストを取得することが望ましい。
【背景技術】
【０００３】
３Ｄ患者データの中を通過するスライスを構成する医用画像の隣に、３Ｄ患者データに対するそのスライスの位置を図式的に表す切断面を備える、３Ｄ患者データの視覚表現も表示することが知られている。
【０００４】
例えばMichael  Teistlerによる「Explore  in  3D:  a  new  virtual  image  navigation  tool」という題名の記事（非特許文献１）は、ユーザが容積の画像化データを調査するのを可能にするシステムを開示している。図１は、「３Ｄ  Ｖｉｅｗ」と題されたディスプレイ上に表示されている容積データセットを示している。図１において「２Ｄ  Ｖｉｅｗ」と題された隣のディスプレイ上には、容積データセット中を通るスライスが表示されている。「３Ｄ  Ｖｉｅｗ」は更に、そのスライスを図式的に表す切断面を示している。
【０００５】
上述のシステムの問題は、ユーザが、スライスの解剖学的コンテキストを容易に取得できるようにするのに適していないことである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Michael  Teistler著，「Explore  in  3D:  a  new  virtual  image  navigation  tool」SPIE  Newsroom,  Reference  number  10.1117/2.1200607.0222,［２０１１年１２月７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://spie.org/documents/Newsroom/Imported/222/2006070222.pdf＞
【非特許文献２】J.B.A.  Maintz等著，「An  Overview  of  Medical  Image  Registration  Method」UU-CS-1998-22,  １９９８年  ８月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ユーザが医用画像の解剖学的コンテキストをより容易に取得できるようにする装置又は方法があれば有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この問題により良く対処するために、本発明の第１の態様は、医用画像を処理するための画像処理装置を提供する。該画像処理装置は、医用画像及び医用データを取得するための入力部を備える。医用画像は３次元［３Ｄ］患者データの視野を構成し、医用データは、その視野のコンテンツの解剖学的コンテキストを示す。上記画像処理装置は、医用画像と医用データの視覚表現とを備える出力画像を提供する出力部を備える。医用データは、非患者固有の医用データを構成する。画像処理装置は更に、（ｉ）医用画像と医用データとの間の画像アライメントを実行して、その解剖学的コンテキストに対するコンテンツの位置を提供する変換を取得し、（ｉｉ）この変換を使用して、上記位置における医用データの視覚表現の視野のグラフィック表示を確立するためのプロセッサを備える。
【０００９】
本発明の更に別の態様では、上述の画像処理装置を備えるワークステーション及び画像化装置が提供される。
【００１０】
本発明の更なる態様では、医用画像を処理する方法が提供される。この方法は、医用画像及び医用データを取得するステップを備える。医用画像は３次元［３Ｄ］患者データの視野を構成し、医用データは、その視野のコンテンツの解剖学的コンテキストを示す。本方法は、医用画像と医用データの視覚表現とを備える出力画像を提供するステップを備える。この医用データは、非患者固有の医用データを構成する。本方法は更に、医用画像と医用データとの間の画像アライメントを実行して、その解剖学的コンテキストに対するコンテンツの位置を提供する変換を取得するステップと、この変換を使用して、上記位置における医用データの視覚表現の視野のグラフィック表示を確立するステップとを備える。
【００１１】
本発明の更なる態様では、コンピュータプログラム製品が、説明される上述の方法をプロセッサシステムに実行させる命令を備える。
【００１２】
上記の入力部は、３Ｄ患者データの視野を構成する医用画像を取得する。視野という用語は、３Ｄ患者データが医用画像内で可視の範囲を指し、典型的には３Ｄ患者データの一部に対応する。視野のコンテンツ、すなわちその視野内に示されるものは、身体の一部、内臓、内臓の一部、組織等であり得る。入力部は更に、視野のコンテンツの解剖学的コンテキストを提供する医用データを取得する。したがって、医用データは、コンテンツがより大きな生体構造内に配置されるのを可能にする。例えばコンテンツは内臓の一部であってよく、医用データは内臓全体を解剖学的コンテキストとして提供し得る。同様に、コンテンツは身体の一部であってよく、医用データは身体全体を解剖学的コンテキストとして提供し得る。出力は、医用画像並びに医用データの視覚表現を示す出力画像を提供する。出力画像はしたがって、視野のコンテンツだけでなく、別個にコンテンツの解剖学的コンテキストも示す。ユーザは、ディスプレイ上の出力画像を見ることによって双方を同時に見ることができる。
【００１３】
医用データは、非患者固有の医用データを構成する。したがって、医用画像の視野は特定の患者のコンテンツを示すが、医用データは患者固有でない。例えば医用データは、基準の人間の身体を示し、これによりいずれの患者固有の詳細や差異も省略する、医療アトラスであってよい。結果として、解剖学的コンテキストは、非患者固有のコンテキストである。すなわち、この解剖学的コンテキストは、３Ｄ患者データ自体であるか３Ｄ患者データ自体によって提供され得る解剖学的コンテキストとは異なる。
【００１４】
プロセッサは、医用データで示される解剖学的コンテキストに対するコンテンツの位置を提供する変換を取得する。この変換は、線形代数の分野で公知であるような変換行列又は変換関数の形式を取ってもよく、プロセッサが、視野のコンテンツを、医用データの解剖学的コンテキストの解剖学的に正しい位置に位置決めすることが可能になる。
【００１５】
変換を取得するために、プロセッサは、医用画像を医用データに合致させる画像アライメントを実行する。画像アライメントは自体は、画像アライメントの分野で公知であり、医用画像内の画像構造、例えば接線（edge）や角を、医用データ内の同様の医療構造に合致させることを含んでもよい。同様に、画像アライメントは、医用画像内の目印、例えば自動又は手動で注釈を付けられた点を、医用データ内に対応する目印に合致させることを含んでもよい。画像アライメントはよく画像登録とも呼ばれる。J.B.A.  Maintz等による「An  Overview  of  Medical  Image  Registration  Method」という公開されたレポート（非特許文献２）は、有利に使用され得る様々な技術を説明する。
【００１６】
プロセッサは、変換を使用して、上記の位置において医用データの視覚表現内の視野のグラフィック表示を生成する。結果として、医用画像によって示されるような３Ｄ患者データの視野が、出力画像内の医用データの視覚表現内に図式的に示される。さらに、グラフィック表示は、医用データ内の解剖学的コンテキストに対する視野のコンテンツの位置を本質的に反映し、したがって視覚化する。
【００１７】
非患者固有の医用データを構成する医用データを使用することによって、ユーザには、患者固有の詳細又差異を省いた出力画像内の視覚表現が提供される。医用画像と医用データとの間の変換を取得することによって、特定の患者の視野のコンテンツを、そうでない場合にも、非患者固有の解剖学的コンテキストで置換することができる。最後に、医用データの視覚表現内に視野のグラフィック表示を確立することによって、視野の位置、したがってそのコンテンツの位置が、非患者固有の解剖学的コンテキストにおいて可視化される。
【００１８】
本発明は部分的に、３Ｄ患者データの医用画像を見ているときに解剖学的コンテキストを取得することは、ユーザにとって便利であるが、３Ｄ患者データは典型的に、そのような解剖学的コンテキストを提供するのに適してないという認識に基づいている。
【００１９】
この理由は、３Ｄ患者データが典型的に患者固有の詳細又は差異を含み、これはユーザを混乱させるか、気を散らせる可能性があるためである。さらに、３Ｄ患者データはもともと、臨床医による医療診断のために意図されたものであり、したがって例えば専門家でないユーザには向いていない可能性がある。例えば３Ｄ患者データはあまりに多くの詳細情報を含み、明確に定義された構造を欠く等の可能性がある。ユーザは、したがって、３Ｄ患者データによって提供される解剖学的コンテキストを認識できないことがある。本発明は、視野のコンテンツについて患者固有でない解剖学的コンテキストを提供する医用データを用いる。その結果、ユーザは、解剖学的コンテキストを出力画像から容易に知るか取得することができる。専門的なユーザも、解剖学的コンテキストを容易に知るか又は取得することが可能であることに利点があることが認識される。
【００２０】
有利には、医用データは特に、該医用データが医療診断のために使用される必要がないので、専門的でないユーザによる容易な閲覧のために最適化されてよい。したがって、出力画像は、ユーザに対して、例えば骨折や悪性腫瘍等の視野の実際のコンテンツだけでなく、その解剖学的コンテキストを、医用データによる容易かつ理解可能な手法で同時に示すことができる。有利には、ユーザは医用画像をより容易に理解し得る。有利には、臨床医は、上記コンテンツの解剖学的コンテキストの説明が少なくてよいか、又は説明する必要がないことがある。
【００２１】
オプションとして、プロセッサは、グラフィック表示を、上記位置において医用データの視覚表現に交差する面（surface）として確立するように構成される。医用画像の視野は典型的に、深さではなく主に視野の幅と高さによって定義されるので、面は、医用画像によって提供される視野を図式的に表すのに良く適している。例えば医用画像が３Ｄ患者データの中を通るスライスに対応するとき、医用画像によって提供される視野は主に、スライスの幅と高さに沿って伸び、深さはスライスの厚さに限定される、すなわち典型的には薄い。したがって、視野は医用画像の平面の外側にはあまり広がらない。面は、視野と視覚的に似ているので、より良く適合したグラフィック表示を提供する。
【００２２】
オプションとして、視野は３Ｄ患者データの深さに沿って伸び、プロセッサは、（ｉ）深さを取得し、（ｉｉ）その深さを視覚化するために、医用データの可視表現において面の厚さを確立するように構成される。視野は、ある深さを有することがある。例えばスライスは、スライス厚さを有し、このスライス厚さは、典型的には薄いが一部の状況では厚くてもよい。視野の深さに基づいて面の厚さを確立することによって、視野の深さが視覚化される。有利には、視野のより正確なグラフィック表示が取得される。
【００２３】
オプションとして、医用画像は、ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像であり、プロセッサは、該ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像のＤＩＣＯＭデータ要素に基づいて深さを取得するように構成される。ＤＩＣＯＭは、医用におけるデジタル画像と通信（Digital  Imaging  and  COmmunications  in  Medicine）の省略であり、医用画像化における情報を処理、格納、印刷及び伝送するための規格である。ＤＩＣＯＭデータ要素は、視野の深さに関する直接的な情報を提供することもあり、視野の深さを指示することもある。例えばＤＩＣＯＭデータ要素は、スライス厚さを備えることがある。ＤＩＣＯＭデータ要素は、例えば心臓又は脳の画像等の医用画像のタイプも指示することがあり、医用画像のタイプはその深さを指示する。プロセッサは、ＤＩＣＯＭデータ要素に基づいて視野の深さを確立することにより、この情報を用いる。
【００２４】
オプションとして、医用画像は、ともに医用ボリュームを構成する複数の医用画像のうちの１つである。医用ボリュームは、３Ｄ患者データの追加的な視野を提供し、この場合、プロセッサは、変換を使用して、医用データの視覚表現において追加的な視野の追加的なグラフィック表示を確立するように構成される。複数の医用画像は一緒に、３Ｄ患者データの追加的な視野を提供する。医用画像は、複数の医用画像のうちの１つであるので、本質的に、追加的な視野は、その医用画像によって提供される視野を包含する。プロセッサは、変換を使用して、医用データの視覚表現における追加的な視野の追加的なグラフィカル表示を確立する。したがって、ユーザには、医用データの解剖学的コンテキスト内において、追加的な視野の視覚表現が提供される。有利には、ユーザは、更なる視野の解剖学的コンテキストを容易に知るか取得することが可能である。さらに、ユーザには、更なる視野に対する視野の相対的な位置の視覚表現が提供される。有利には、ユーザは、グラフィカル表示を、出力画像内の追加的グラフィカル表示と比較することによって、相対的な位置を容易に知ることができる。
【００２５】
オプションとして、プロセッサは、変換を取得するために、医用ボリュームと医用データとの間で画像アライメントを実行するように構成される。医用ボリュームは、１つの医用画像のみの視野よりも多い視野を提供する。視野がより大きくなると、画像アライメントによって使用可能な情報も多くなるので、画像アライメントの実行が促進される。有利には、より大きな視野により、医用イメージのみを合致させる画像アライメントに比べて、医用ボリュームを医用データに対してより一意に合致させることが可能になる。有利には、合致の不明確性に起因する、誤った画像アライメントの発生が低減される。有利には、より正確な変換が取得される。
【００２６】
オプションとして、プロセッサは、医用データの視覚表現において、ブロック形状の追加的グラフィカル表示を確立するように構成される。医用ボリュームが、３Ｄ患者データにおける複数の隣接した並行のスライスによって定義されるとき、医用ボリュームによって提供される追加的視野は、典型的にはブロック形状である。ここで、追加的視野は、複数のスライスの各々の幅及び高さと、スライス間の距離、特に複数のスライスの最初のスライスと最後のスライスとの間の距離とによって定義され得る。ブロック形状を有する追加的グラフィカル表現を確立することによって、典型的に医用ボリュームによって提供される追加的視野を反映した、追加的グラフィカル表示が取得される。有利には、ブロック形状は、医用データの座標系においてブロック形状を取得するために、変換を医用ボリュームの座標系内で定義される初期のブロック形状に適用することによって容易に確立される。
【００２７】
オプションとして、プロセッサは、（ｉ）医用ボリュームと医用データとの間の非角度保持変換（non-angle  preserving  transformation）を取得し、（ｉｉ）非角度保持変換を使用して、追加的視野に対応するようなブロック形状の医用データを確立するために医用データを変形するように構成される。数学の分野の等角図としても知られるように、角度保持線形変換は、医用ボリュームを医用データにマッピングするのには適切でないか、不十分であり得る。例えば医用データが人間の身体を示すとき、身体の部分の方向が、３Ｄ患者データにおける方向と局所的に異なることがある。例えば患者は、３Ｄ患者データにおいて腕を、医用データにおける人間の身体とは異なる位置に置いていることがある。画像アライメントにおいて、変換のそのような非角度保持の態様を考慮することによって、非角度保持変換が取得される。すなわち、せん断及び透視歪み（perspective  distortion）だけでなく線形歪みのような、線形歪みを考慮する。
【００２８】
本発明者らは、変換が非角度保持コンポーネントを備えるとき、追加的視野の正確なグラフィカル表示が、医療データ内で非ブロック形状を有し得ることを認識した。非ブロック形状はユーザにとって解釈が難しい可能性がある。非角度保持変換を使用して医用データを変形し、追加的視野に対応するようなブロック形状の医用データを確立するために、上述のブロック形状の医用データが医用ボリュームの追加的視野に対応するように、医用データを変形する。したがって、ブロック形状は、医用データ内の視野の正確な表示を保持する。有利には、医用データの視覚的表現内の非ブロック形状で表される追加的な視野によって、ユーザが混乱することはない。
【００２９】
オプションとして、プロセッサは、（ｉ）医用ボリュームと医用データとの間の非角度保持変換を取得し、（ｉｉ）非角度保持変換を使用して、ブロック形状の医用データに対応する追加的視野を確立するために、複数の医用画像を再フォーマットするように構成される。本発明者らは、上述のブロック形状の医用データが医用ボリュームの追加的視野に対応するように医用データを変形する代わりに、非角度保持変換を使用して、ブロック形状の医用データに対応するように医用ボリュームを再フォーマットしてもよいことを認識した。したがって、再フォーマットされた医用ボリュームが取得される。有利には、医用データの視覚的表現内の非ブロック形状で表される追加的な視野によって、ユーザが混乱することはない。
【００３０】
オプションとして、医用画像は、ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像であり、プロセッサは、該ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像のＤＩＣＯＭデータ要素を使用して、画像アライメントを開始及び／又は最適化するように構成される。ＤＩＣＯＭデータ要素は、例えばどのコンテンツのタイプが視野内に表示されるか等、医用画像の解剖学的コンテキストの情報を提供するので、ＤＩＣＯＭデータ要素は、有利には、画像アライメントを実行する際に使用され得る。したがって、コンテンツをその解剖学的コンテキストに対して配置する変換を取得することが容易になる。有利には、画像アライメントがより正確である。
【００３１】
オプションとして、説明されるワークステーションは、出力画像を表示するためのディスプレイと、３Ｄ患者データの視野を修正することによって、ユーザが３Ｄ患者データの中をナビゲートすることを可能にするユーザ入力部とを備え、プロセッサは、上記修正に基づいて、視野のグラフィカル表示を更新するように構成される。したがって、ユーザには連続して、すなわちナビゲートの間、解剖学的コンテキストに対する現在の視野のコンテンツの位置が提供される。有利には、３Ｄ患者データ中のナビゲートが、ユーザによってより便利なものとなる。
【００３２】
当業者には、上記の本発明の実施形態、実装及び／又は態様の２つ又はそれ以上を、何らかの有益と思われる方法で組み合わせることが可能であることが当業者には認識されよう。
【００３３】
画像処理装置に関して説明される修正及び変更に対応するワークステーション、画像化装置、方法及び／又はプログラム製品についての修正及び変更が、当業者により本説明に基づいて実施される可能性がある。
【００３４】
当業者には、方法を、多次元の画像データ、例えば２次元（２Ｄ）、３次元（３Ｄ）又は４次元（４Ｄ）画像に適用してもよいことが認識されよう。多次元の画像データの次元は、時間に関連することがある。例えば３次元の画像は、時間領域の一連の２次元画像を備えることがある。画像は、これらに限られないが、標準のＸ線撮像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、超音波（ＵＳ）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）及び核医学（ＮＭ）のような、様々な取得方法によって取得される医用画像であってよい。
【００３５】
本発明は、独立請求項において定義される。有利な実施形態は、従属請求項において定義される。
【００３６】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施形態との関連で明らかになり、解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】出力画像を表示するためのディスプレイに接続される、本発明に係る画像処理装置を示す図である。
【図２】本発明に係る方法を示す図である。
【図３】本発明に係るコンピュータプログラム製品を示す図である。
【図４ａ】医用画像及び医用データの視覚表現を示す図であって、視覚表現は医用画像の視野のグラフィック表示を含む。
【図４ｂ】厚さを有する面のグラフィック表示を示す図である。
【図５ａ】複数の医用画像と、該複数の医用画像によって提供される追加的視野の追加的グラフィック表示とを示す図である。
【図５ｂ】せん断された非ブロック形状の追加的グラフィック表示を示す図である。
【図５ｃ】ブロック形状の追加的グラフィック表示と、変形された結果の医用データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、医用画像１２２を処理するための画像処理装置１１０を示している。画像処理装置１１０は、以下では装置１１０と称する。装置１１０は、医用画像１２２及び医用データ１２４を取得するための入力部１２０を備える。装置１１０は更に、医用画像１２２と医用データ１２４の視覚的表現とを備える出力画像１６０を提供するための出力部１３０を備える。装置１１０は更に、医用画像１２２と医用データ１２４との間の画像アライメントを実行し、医用データ１２４の視覚表現におけるグラフィック表示を確立するためのプロセッサ１４０を備える。プロセッサ１４０は、医用画像１２２及び医用データ１２４を入力部１４０から受信するように示されている。さらに、プロセッサ１４０は、視覚表現データ１４２を出力部１３０に提供するために出力部１３０に接続されるように示されている。ここで、視覚表現データ１４２は、出力画像１６０を備えるか出力画像１６０であり得る。この場合、プロセッサ１４０が出力画像１６０を生成することができる。あるいは、視覚表現データ１４２がグラフィック表示に関連することがあり、出力部１３０は、出力画像１６０を装置１１０内の他の場所から、例えば別のプロセッサから取得するように配置され得る。
【００３９】
出力部１３０は、出力画像１６０をディスプレイ１５０に表示するために、ディスプレイ１５０に接続されるように示されている。ディスプレイ１５０は外部ディスプレイ、すなわち装置１１０の一部ではないように示されている。あるいは、ディスプレイ１５０は装置１１０の一部であってもよい。装置１１０及びディスプレイ１５０は、ワークステーション１００の一部であってもよく、ワークステーション１００を形成してもよい。
【００４０】
装置１１０は更に、ナビゲーションデータ１５２をユーザから取得するためのユーザ入力部１５０を備えてもよい。そのために、ユーザ入力部１５０は、マウス、キーボード、タッチスクリーン等のようなユーザインタフェース手段（図１には図示せず）に接続されてもよく、該ユーザインタフェース手段を介してナビゲーションコマンドをユーザから受信することができる。
【００４１】
図２は、医用画像を処理するための方法２００を示している。方法２００は、「医用画像及び医用データの取得」と題する第１のステップにおいて、医用画像及び医用データを取得するステップ２１０を含む。ここで、医用画像は、３次元［３Ｄ］の患者データの視野を構成し、医用データは、その視野のコンテンツの解剖学的コンテキストを示す。方法２００は更に、「出力画像の提供」と題する第２のステップにおいて、医用画像と医用データの視覚表現とを備える出力画像を提供するステップ２２０を備える。医用データは、非患者固有の医用データを備える。方法２００は更に、「画像アライメントの実行」と題する第３のステップにおいて、解剖学的コンテキストに対するコンテンツの位置を提供する変換を得るために、医用画像と医用データの間の画像アライメントを実行するステップ２３０を含む。方法２００は更に、「グラフィック表示の確立」と題する第４のステップにおいて、上記変換を使用して、その位置において医用データの視覚表現内の視野のグラフィック表示を確立するステップ２４０を含む。方法２００の上記ステップを任意の適切な順序で実行してもよいことに留意されたい。特に、出力画像を提供する第２のステップ２２０を、方法２００の最後の部分として実行してもよい。
【００４２】
方法２００は、装置１１０の動作に対応することがあり、以下では、装置１１０の動作との関連で更に検討される。しかしながら、方法２００は、装置１１０とは別個に、例えば異なる画像処理装置又はワークステーションを使用して実行されてもよいことに留意されたい。
【００４３】
図３は、プロセッサシステムに、本発明に係る方法を実行させるための命令を記憶するコンピュータプログラム製品２６０を示す。コンピュータプログラム製品２６０は、例えば一連のマシン読取可能な物理的なマークの形式で、並びに／あるいは異なる電気的、例えば磁気又は光特性又は値を有する一連の要素として、コンピュータ記憶媒体２５０上に提供され得る。
【００４４】
装置１１０の動作並びにその動作的態様を、図４ａ〜図５ｂに関連して説明していく。図４ａは、出力画像１６０を示している。出力画像１６０は、３Ｄ患者データの視野を構成する医用画像１７１を備える。この例において、医用画像１７１は、患者の上半身を備える３Ｄ患者データの中を通過する軸スライスとなるように示される。その結果、医用画像１７１は、患者の上半身の視野の一部として、患者の肺の一部を示している。したがって、医用画像１７１によって提供される視野のコンテンツは、患者の肺の一部である。
【００４５】
加えて、出力画像１６０は、医用データの視覚表現１８０を備える。医用データは、該医用データが非患者固有の医用データを構成するという点で、３Ｄ患者データとは異なる。すなわち、医用データは、３Ｄ患者データと同じ患者のものではなく、またいずれかの他の固有の患者のものでもない。医用データは、視野のコンテンツの解剖学的コンテンツを示す。図４ａ〜５ｂの例において、医用データは、医療アトラスから取得され得るような、ヒトの上半身の概略的表示を示しており、医療アトラスでは、明瞭性のために様々な詳細は省略されているが、個々の内臓は依然として容易に識別可能である。医用データは、したがって患者の肺の一部について解剖学的コンテキストを提供する。
【００４６】
医用データは、出力画像１６０において視覚化されている。すなわち出力画像１６０は、医用データの視覚表現である。ここで、視覚表現という用語は、出力画像内の医用データを示す全ての手法を指す。医用データのタイプに応じて、視覚表現は、例えば医用データが、頂点や接線等を備える３Ｄグラフィクスデータであるとき、３Ｄレンダリングを要することがある。あるいは、視覚表現は、例えば医用データが３Ｄ容積データであるとき、ボリュームレンダリングを要することがある。あるいは、視覚表現は、例えば医用データが画像又は描画を備えるとき、医用データを出力画像１６０内に単に描画するか又は出力画像１６０内に直接挿入することを要することがある。
【００４７】
図４ａは、プロセッサ１４０が、医用画像１７１と医用データとの間の画像アライメントを実行して、その解剖学的コンテキストに対する視野のコンテンツの位置を提供する変換を取得するように構成された結果を示している。その結果、医用画像１７１内に示される肺の一部分は、医用データ内に示される上半身の対応する部分に一致する。さらに、プロセッサ１４０は、その変換を使用して、上記の位置における医用データの視覚表現１８０の視野のグラフィカル表示１８２を確立するように構成される。
【００４８】
グラフィカル表示１８２は、図４ａにおいて、上述の位置において医用データの視覚表現１８０と交差する面１８２であるように示されている。面１８２は、したがって、医用画像１７１に示された肺の部分に対応する上半身の部分を通して、その上半身と交差する。ここで、対応するという用語は、解剖学的に又は計算的に最も近い合致であることを指す。
【００４９】
その結果、面１８２は、医用画像１７１によって提供される視野を視覚化し、その視野の位置及び範囲は、面１８２によって図式的に表される。本明細書において、範囲（extent）という用語は、面１８２の対応する幅と高さによって図式的に表される視野の幅と高さを指す。したがって、ユーザは、医用データの視覚表現１８０内の面１８２から、医用データに対する視野の位置及び幅と高さを収集することができる。面１８２は、視野の深さ、すなわち、医用画像の面に対して垂直の方向にある視野の範囲も図式的に表すことがある。図４ａにおいて、面１８２の厚さは限られるように示されている。すなわち、面１８２は薄い面である。この結果、視野の深さも同じように薄くなり得る。あるいは、この結果として面１８２が図式的に視野の深さを表さないことになることもある。またその結果として、面１８２が図式的に視野の範囲を全く表さない、すなわちその幅も高さも深さも表さないことになることもある。むしろ、面１８２は単に、視野の位置のみを図式的に表すことがある。
【００５０】
図４ｂは、医用データの視覚表現１８０の切り出されたバージョンを示している。ここでは、視野が３Ｄ患者データの深さに沿って伸び、プロセッサ１４０が、（ｉ）その深さを取得し、（ｉｉ）その深さを視覚化するために、医用データの視覚表現１８０において面１８４の厚さ１８５を確立するように構成された結果が示されている。この例において、視野は、３Ｄ患者データの上述の深さの方向に伸びることがある。例えば医用画像１７１は、特定のスライス厚さを有する３Ｄ患者データ中を通過するスライスを表すことがある。したがって、視野の深さは、そのスライス厚さに対応し得る。プロセッサ１４０は次いで、これに応じて、面１８４の厚さ１８５を確立することによって、そのスライス厚さを視覚化し得る。そのような深さ、例えばスライス厚さを取得することは、医用画像１７１がＤＩＣＯＭ符号化された医用画像であるとき、ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像のＤＩＣＯＭデータ要素に基づいて、又はＤＩＣＯＭデータ要素から直接、深さを取得することを含むことがある。そのようなＤＩＣＯＭデータ要素は、視野の深さを指示することがあり、例えばＤＩＣＯＭデータ要素は上述のスライス厚さを直接備えることがある。
【００５１】
視野のグラフィカル表示は、任意の他の適切な形式としてもよいことが認識されよう。例えば図４ａに示されるような固体又は不透明な面１８２として示す代わりに、面は、部分的に半透明又は透明であってもよい。面の代わりに、例えば視野の幅と高さを指示する面の輪郭のみを示してもよい。グラフィカル表示は、医用データの修正を含んでもよく、例えば医用データの一部の明るさを増加させてもよい。したがって、医用データの上記一部分は、視野のグラフィカル表示を構成してもよい。グラフィカル表示は、例えば医用イメージ１７１の視野に対応する医用データの一部に面するカメラ記号等の記号としてもよい。
【００５２】
図５ａは、本発明のオプションの態様を示している。ここで、医用画像１７１は、一緒に医用ボリューム１７０〜１７２を構成する複数の医用画像１７０〜１７２のうちの１つを示しており、医用ボリューム１７０〜１７２は、３Ｄ患者データにおける追加的視野を提供する。複数の医用画像は、例えば３Ｄ患者データの中を通る一連のスライスに対応し得る。プロセッサ１４０は、変換を使用して、医用データの視覚表現１８０における追加的視野の追加的グラフィック表示１８６を確立するように構成され得る。このために、プロセッサ１４０は、変換を取得するために医用ボリューム１７０〜１７２と医用データとの間の画像アライメントを実行するように構成され得る。あるいは、プロセッサ１４０は、複数の医用画像１７０〜１７２のうちの１つと医用データとの間で画像アライメントを実行し、その変換を医用画像１７０〜１７２のうちの他の医用画像に適用してもよい。
【００５３】
図５ａは、ブロック形状、すなわちワイヤフレームのブロック又はスラブを有する追加的視野の追加的グラフィカル表示１８６を示している。この形状は、３Ｄ患者データ内において追加的視野もブロック形状を有する結果であり得る。例えば複数の医用データ１７０〜１７２が、３Ｄ患者データ中を通る複数の隣接する並行スライスであるとき、その追加的視野はブロック形状になり得る。したがって、追加的グラフィカル表示１８６は、選択されているワイヤフレーム１８６の幅、高さ及び深さにより、これに応じて、追加的視野の幅、高さ及び深さを図式的に表してよい。しかしながら、追加的グラフィカル表示１８６は任意の他の適切な形式をとってもよいことが認識される。例えば追加的グラフィカル表示１８６は、複数の面を備え、該複数の面の各々が、複数の医用画像１７０〜１７２のそれぞれ１つの視野を図式的に表してもよい。
【００５４】
追加的グラフィカル表示１８６、すなわちワイヤフレームブロックに加えて、医用画像１７１の視野を図式的に表す面１８２も示されている。面１８２及びワイヤフレームブロック１８６の相対的な位置から、医用画像１７１の視野は、複数の医用画像１７０〜１７２の追加的視野の中間に配置されており、例えば中間スライスとしてもよい。面１８２の相対的な位置は、複数の医用画像１７０〜１７２に対する現在表示されている医用画像の相対的に位置に対応し得る。すなわち、ワイヤフレームブロック１８６の中間に配置されている面１８２は、複数の医用画像１７０〜１７２のうちの中間の画像１７１である現在表示されている医用画像を示すことができる。図５では示されていないが、説明のために、複数の医用画像１７０〜１７２は、これらの医用画像のうちの中間の画像１７１の代わりに、上部に医用画像のうちの最初の画像１７０を示すスタックとして示されることに留意されたい。
【００５５】
医用データの視覚表現１８０において追加的グラフィカル表現１８６を確立するために様々な可能性が存在することに留意されたい。例えばプロセッサ１４０は、医用ボリューム１７０〜１７２と医用データとの間の角度保持変換（angle-preserving  transformation）を取得するように構成され得る。角度保持変換は、回転、スケーリング又は変換のうちのいずれか又は全てに関与することがある。このために、プロセッサ１４０は、複数の医用画像１７０〜１７２の座標系内の点の、医用データ又は医用データの視覚表現１８０の座標系内の点への変換を示す、角度保持変換行列を得ることがある。そのような行列並びに他の角度保持変換関数は、画像アライメント及び線形代数の分野で公知である。プロセッサ１４０は、医用データの視覚表現１８０においてブロック形状を有する追加的グラフィカル表示１８６を確立するために角度保持関数を使用するように構成され得る。結果として、図５ａに示されるような上述のワイヤフレームブロック１８６が取得され得る。
【００５６】
医用ボリューム１７０〜１７２と医用データとの間の正確な変換は、せん断、透視歪み及び非線形歪みを考慮する非角度保持コンポーネントを備えることもある。プロセッサによって取得される変換は、したがって、非角度保持コンポーネントを備えることがある。そのような非角度保持コンポーネントの理由は、例えば患者固有の詳細若しくは差異に起因して、あるいは画像化関連の態様（aspect）に起因して、３Ｄ患者データに対して医用データの歪みが存在し得ることにある。したがって、複数の医用画像１７０〜１７２と医用データとの間の変換は、非角度保持変換であり得る。プロセッサ１４０は、複数の医用画像１７０〜１７２と医用データとの間の非角度保持変換を取得するように構成され得る。非角度保持変換は、３Ｄ医用データに対する医療ボリューム１７０〜１７２の上述のせん断、透視歪み及び非線形歪み等を考慮することがあり、またその逆もあり得る。プロセッサ１４０は、例えば非角度保持変換を、医用ボリューム１７０〜１７２の座標系において定義される初期のブロック形状に適用することによって、非角度保持変換を使用して医用データの可視表現１８０における追加的なグラフィカル表現１８６を確立するように構成され得る。結果として、非ブロック形状が、医用データ１８０の視覚表現内で自動的に取得され得る。この結果が図５ｂに示されており、図５ｂには、せん断された非ブロック形状１８７並びに面１８３が図示されている。また、非角度保持変換が非線形コンポーネントを備えるとき、ブロック形状１８７の接線又は線が曲線へと変換され得ることに留意されたい。しかしながら、図５ｂの例では、この変換は非線形コンポーネントを備えていない。
【００５７】
せん断された非ブロック形状１８７は、ユーザにとって解釈するのが難しい可能性があることが認識される。ユーザの混乱を回避するため、プロセッサ１４０は、ブロック形状を有する追加的グラフィカル表示を確立するよう、変換の非角度保持コンポーネントを無視するように構成され得る。そのような場合において、追加的なグラフィカル表示は、追加的な視野を正確には表さないが、せん断された非ブロック形状１８７によるユーザの混乱は回避され得る。
【００５８】
あるいは、プロセッサ１４０は、追加的視野に対応するようにブロック形状１８６の医用データを確立するために、非角度保持変換を使用して、医用データを変形するように構成されることもある。この例が図５ｃに示されており、図５ｃでは、医用データの変形が、矢印によって図式的に示されている。図５ｃの例において、非角度保持変換は、他の方法によると図５ｂのせん断された非ブロック形状１８７を得ることとなることが想定されることが認識される。したがって、医用データの変形は本質的に、図５ｂのせん断された非ブロック形状１８７を、図５ｃのブロック形状１８６に変形するのに必要とされる変形に対応する。医用データを変形することは、例えば医用データが３Ｄグラフィクスデータであるときは頂点の座標を調整すること、あるいは医用データが容積データであるときはボクセルの値又は位置を調整することを含むことがある。そのような技術はそれ自体、画像アライメント又は画像処理の分野で公知であることに留意されたい。結果として、そのような変換の後、ブロック形状１８６の医用データは追加的な視野に対応する。ここで、対応する、という用語は、解剖学的に又は計算的に合致に近いか又は最も近いことを指す。したがって、ブロック形状１８６は、追加的な視野の正確なグラフィカル表示を提供する。
【００５９】
あるいは、プロセッサ１４０は、ブロック形状１８６の医用データに対応するように追加的な視野を確立するために、非角度保持変換を使用して、複数の医用画像１７０〜１７２を再フォーマットするように構成されることもある。結果として、新たな複数の医用画像が得られ、この新たな医用画像の追加的視野は、ブロック形状１８６の医用データに対応する。したがって、ブロック形状１８６は、追加的視野の正確なグラフィカル表示を提供する。再フォーマットする技術はそれ自体、医用画像化の分野で公知であることに留意されたい。再フォーマットすることは、３Ｄ患者データと交差する新たな複数のスライスを生成することを含むことがある。
【００６０】
出力画像１６０は、医用画像１７１と医用データ１８０の視覚表現の隣り合った視覚表現を備えることがあることに留意されたい。視覚表現は対話的なものであってよい。すなわち、ユーザは３Ｄ患者データの中をナビゲートしてよく、その結果、異なる医用画像が表示され得る。異なる医用画像は、上述の複数の医用画像１７０〜１７２の異なる１つとすることができる。プロセッサは、ナビゲーションに基づいて視野のグラフィカル表示１８２を更新するように構成され得る。したがって、医用画像の変化に起因する視野の変化は、視野のグラフィカル表示１８２の位置及び／又は形状における変化となり得る。ユーザによるそのようなナビゲーションを確立するために、装置１１０は、図１に示されるようなユーザ入力部１５０を備えることがある。ここで、装置１１０及びディスプレイ１５０は、ユーザが３Ｄ患者データの中をナビゲートするのを可能にするワークステーション１００の一部であってもよく、一緒にそのワークステーション１００を形成してもよい。
【００６１】
一般に、グラフィカル表示は平面であってよい。医用画像と医用データとの間の変換が非線形コンポーネントを備えるとき、グラフィカル表示は、非平面、例えば曲面であってもよい。グラフィカル表示は、コンピュータグラフィクスに基づくものであってよい。すなわちグラフィカル表示は、頂点、接線等で構成され得る。グラフィカル表示は、ピクセルベース又はボクセルベースであってもよい。追加的なグラフィカル表示は、ワイヤフレームブロック又はスラブのようなブロック形状であってよい。追加的なグラフィカル表示はまた、透け感のあるブロック、すなわち半透明のブロックであってもよい。
【００６２】
画像アライメントは、画像アライメントの分野による任意の適切な技術に基づくものであってよい。特に、マルチモダリティ方法を使用して、３Ｄ患者データと医用データとの間のモダリティ又はタイプの相違を補償することが可能である。医用画像がＤＩＣＯＭ符号化された医用画像であるとき、プロセッサは、画像アライメントを開始及び／又は最適化するために、ＤＩＣＯＭ符号化された医用画像のＤＩＣＯＭデータ要素を使用するように構成され得る。例えば角形成及び位置情報を使用することができる。
【００６３】
３Ｄ患者データは、これらに限られないが、標準のＸ線撮像、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、超音波（ＵＳ）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）及び核医学（ＮＭ）のような、様々な取得手段からものであってよい。３Ｄ患者データは、４Ｄ患者データの一部とすることができる。４Ｄ患者データでは、１つの次元が時間に関連し得る。例えば４Ｄ患者データは、３Ｄ患者データの時系列とすることができる。複数の医用画像が一緒に３Ｄ患者データを構成し得る。例えば複数の医用画像は複数のスライスであって、これらが一緒に、１つの医用ボリュームと、３Ｄ患者データの全てを構成する。あるいは、医用ボリューム、すなわち複数の医用画像は、３Ｄ患者データのサブセット又は一部とすることができる。
【００６４】
医用データは、例えば平均化により患者固有の詳細又は差異が取り除かれた、取得した医用データに基づくものとすることができる。医用データは、例えば３Ｄグラフィクスモデル又は２Ｄ描画等の自動又は手動で生成されたデータとすることができる。一般に、医用データは、２Ｄ又は３Ｄの医用アトラスデータとすることができる。
【００６５】
本発明は、コンピュータプログラムにも適用し、特に本発明を実践するのに適合された担体上又は担体内のコンピュータプログラムに適用することが認識されよう。プログラムは、部分的にコンパイルされる形式又は本発明に係る方法の実装に使用するのに適した任意の他の形式のような、ソースコード、オブジェクトコード、コード中間ソース及びオブジェクトコードの形式であってよい。そのようなプログラムは、多くの異なるアーキテクチャ設計を有し得ることも認識されよう。例えば本発明に係る方法又はシステムの機能性を実装するプログラムコードを、１つ又は複数のサブルーチンに細分してもよい。これらのサブルーチンの間で機能性を分散させる多くの異なる方法が、当業者には明らかであろう。これらのサブルーチンを一緒に１つの実行可能ファイルに格納して、自己完結的なプログラムを形成してもよい。このような実行可能ファイルは、コンピュータ実行可能命令、例えばプロセッサ命令及び／又はインタプリタ命令（例えばＪａｖａ（登録商標）インタプリタ命令）を備えてもよい。あるいは、サブルーチンの１つ又は複数、あるいは全てを、少なくとも１つの外部ライブラリファイルに格納して、静的に又は例えばランライム時に動的にメインプログラムにリンクさせてもよい。メインプログラムは、サブルーチンの少なくとも１つに対する少なくとも１つのコールを含む。サブルーチンは、相互に呼び出す関数も備えることがある。コンピュータプログラム製品に関連する実施形態は、本明細書において説明した方法の少なくとも１つの各処理ステップに対応するコンピュータ実行可能命令を備える。これらの命令は、サブルーチンに細分されるか、静的又は動的にリンクされ得る１つ又は複数のファイルに格納され得る。コンピュータプログラム製品に関連する別の実施形態は、本明細書で説明されるシステム及び／又は製品の少なくとも１つの各手段に対応するコンピュータ実行可能命令を備える。これらの命令は、サブルーチンに細分されるか、静的又は動的にリンクされ得る１つ又は複数のファイルに格納され得る。
【００６６】
コンピュータプログラムの担体は、プログラムを担持することができる任意のエンティティ又はデバイスとすることができる。例えば担体は、例えばＣＤ−ＲＯＭや半導体ＲＯＭ等のＲＯＭ、例えばハードディスク等の磁気記録媒体のような記憶媒体を含み得る。さらに、担体は、電気又は光ケーブルを介して、あるいは無線又は他の手段によって伝達され得る、電気又は光信号のような伝送可能な担体であってよい。プログラムがそのような信号に具現化されるとき、担体は、そのようなケーブル又はデバイス又は手段によって構成され得る。あるいは、担体は、プログラムが具現化され得る集積回路であってもよく、該集積回路は関連する方法を実行するように構成されるか、方法の実行に使用されるように構成され得る。
【００６７】
上記の実施形態は、例示であって本発明を限定するものではなく、当業者は、特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計することが可能であり得ることに留意されたい。請求項においては、括弧内に記載されるいずれの参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「備える」という動詞及び活用形の使用は、請求項内に記載されるもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素に先行する「ａ、ａｎ（１つ、ある）」という冠詞は、そのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を備えるハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実装され得る。幾つかの手段を列挙するデバイスの請求項において、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの１つ及び同じアイテムによって具現化され得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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