(57)【要約】  時間的に変化する医療データを比較するためコンピュータシステムにより使用されるデータ構造が開示される。当該データ構造は、複数の第１時点における医療パラメータを表す第１データを含む少なくとも１つの第１データセットを受け付けるステップと、複数の第２時点における前記医療パラメータを表す第２データを含む少なくとも１つの第２データセットを受け付けるステップと、各自の複数の特定可能なイベントを表す前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度を増加させるため、前記第１及び／又は第２データの少なくとも一部を処理するステップと、を実行する。
2010512906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間的に変化する医療データを比較するためコンピュータシステムにより使用されるデータ構造であって、
当該データ構造は、
複数の第１時点における医療パラメータを表す第１データを含む少なくとも１つの第１データセットを受け付けるステップと、
複数の第２時点における前記医療パラメータを表す第２データを含む少なくとも１つの第２データセットを受け付けるステップと、
各自の複数の特定可能なイベントを表す前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度を増加させるため、前記第１及び／又は第２データの少なくとも一部を処理するステップと、
を実行するよう実行可能なコンピュータコードを有するデータ構造。
【請求項２】
前記医療パラメータは、患者における少なくとも１つの特定可能な位置に関する、請求項１記載のデータ構造。
【請求項３】
前記医療パラメータは、複数の前記特定可能な位置のずれの平均値を表す、請求項１記載のデータ構造。
【請求項４】
前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度は、前記第１データセットと前記第２データセットの間のグローバルな類似性指標を最大化することによって増加される、請求項１記載のデータ構造。
【請求項５】
前記グローバルな類似性指標は、前記第１データと前記第２データとを表すポイント間の相互相関及び／又は平方距離の和を含む、請求項４記載のデータ構造。
【請求項６】
前記第１データ及び／又は前記第２データを処理するステップは、前記相関度を増加させるため、少なくとも１つの第１時点及び／又は第２時点を調整することを含む、請求項１記載のデータ構造。
【請求項７】
前記コンピュータコードは、少なくとも１つの第１時点及び／又は第２時点が調整される量を制限するよう実行可能である、請求項６記載のデータ構造。
【請求項８】
前記第１データセットと前記第２データセットは、心臓シグネチャデータである、請求項１記載のデータ構造。
【請求項９】
請求項１記載のデータ構造を格納するコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
時間的に変化する医療データを処理する医療データ処理装置であって、請求項１記載のデータ構造を処理するよう構成される少なくとも１つのプロセッサを有する装置。
【請求項１１】
医療データを生成する少なくとも１つのイメージング装置と、
請求項１０記載の医療データ処理装置と、
前記第１データ及び／又は第２データの処理後、前記第１データセット及び第２データセットの表示を表示する少なくとも１つの表示装置と、
を有する医療イメージング装置。
【請求項１２】
時間的に変化する医療データを比較する方法であって、
複数の第１時点における医療パラメータを表す第１データを含む少なくとも１つの第１データセットを受け付けるステップと、
複数の第２時点における前記医療パラメータを表す第２データを含む少なくとも１つの第２データセットを受け付けるステップと、
各自の複数の特定可能なイベントを表す前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度を増加させるよう前記第１データ及び／又は第２データの少なくとも一部を処理するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ支援診断に関し、より詳細には、限定するものでないが、（動きシグネチャを用いた）医療画像データの時間的レジストレーション装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓血管疾患は、産業界において極めて重要な死亡原因である。それらの初期の診断及び処置が、致死率を低下させ、患者の生活の質を向上させるため重大である。医療イメージング及びコンピュータ支援診断は、例えば、患者の内部器官などに関する有用な情報を提供することによって、医師や放射線技師を支援するのにますます重要な役割を果たしている。現在、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）やＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）イメージングなどの非侵襲的な医療イメージング処理は、心臓の解剖などを記述する３Ｄ画像のデータ取得だけでなく、心臓の解剖と機能とを記述する４Ｄ画像シーケンス（すなわち、さらに時間要素を含む）のデータ取得もまた可能にする。
【０００３】
同一の又は異なる患者の異なる医療画像データセットの間の客観的な比較を可能にするため、画像データレジストレーションが要求される。また、多数の異なる患者からの医療画像データを用いて有効な平均心臓挙動モデルを構成するため、データは空間的だけでなく時間的にレジスタリングされる必要がある。例えば、患者自身の座標系において、鼓動している各心臓を互いに空間的にレジスタリングするため、患者の各座標系を共通のモデル座標系に変換するプロクラステス解析が実行可能であり、平均モデルが、サンプルのすべての患者に対する所与の心臓フェーズポイントの心臓表面の特定可能な目印の位置の動きを平均化することによって、モデルスペースにおいて計算されるかもしれない。
【０００４】
典型的には、心臓サイクルは、心電図（ＥＣＧ）のＲピークにおいて１／ｒの絶対期間から始まる１００％のフルサイクルとして示される。ここで、ｒは心拍数である。各フェーズポイントは、０％から１００％のレートの間の専用の時間的ポジションを有する。しかしながら、これは、収縮終期（収縮フェーズの終期）などの特定可能なイベントを表すポイントが心臓サイクル内にこのような専用のポジションを有することを必ずしも意味するものでない。生理的なフェーズポイントのこのような時間的なずれの原因は、取得パラメータの相違（連続するフレームの取得における異なるインターバルとＲピークからのトリガーオフセットなど）、心臓サイクルの長さの相違又は心臓の動的性質の相違によるものであるかもしれない。例えば、ある患者の心臓は、他の患者の心臓より長い収縮フェーズと短い弛緩フェーズとを有するかもしれない。また、特定可能なイベントが心臓サイクルのＲ−Ｒインターバルのあるポイントに線形に対応しないため、心拍数の増加によって収縮フェーズの期間が拡張フェーズの期間ほど減少しない可能性があることが知られている。
【０００５】
図１は、４人の異なる患者の各種フェーズポイントの目印（すなわち、心臓の特定可能なポイント）の平均的なずれを表す動きシグネチャ（ｍｏｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）の一例を示す。動きシグネチャは、ＶｅｍｂａｒらによりＭｅｄ．Ｐｈｙｓ．２００３  ３０（７）  ｐ．１６８３ｆｆに開示された方法を用いて異なる心拍数の影響について補償されている。拡張ピークの時間的位置は訂正されたＲ−Ｒインターバルの約２０％において被検者間で良好に一致しているが、収縮ピークの時間的位置は被検者間で大きく変動する。
【０００６】
図１の例は、対応するフェーズポイントを特定可能な生理的イベントに時間的に揃えることが保証されず、２つの個々の心臓の挙動パターンが互いに定量的に比較されるときは常に重大な問題となることを示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の好適な実施例は、従来技術の上記問題点の１以上を解決しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によると、時間的に変化する医療データを比較するためコンピュータシステムにより使用されるデータ構造であって、当該データ構造は、複数の第１時点における医療パラメータを表す第１データを含む少なくとも１つの第１データセットを受け付けるステップと、複数の第２時点における前記医療パラメータを表す第２データを含む少なくとも１つの第２データセットを受け付けるステップと、各自の複数の特定可能なイベントを表す前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度を増加させるため、前記第１及び／又は第２データの少なくとも一部を処理するステップと、を実行するよう実行可能なコンピュータコードを有するデータ構造が提供される。
【０００９】
１つの医療パラメータを表す第１及び第２データを処理することによって、これは、必要とされる処理パワーが低下するという効果を提供し、複数の第１時点と第２時点との間の相関度を増加させる処理を有意に迅速化する。例えば、心臓の動きシグネチャは、各患者の所定の目印から生成され、特定可能なイベントを表す異なるシグネチャにおけるデータ間のタイムワープを推定するため、互いにレジスタリングされる。これにより、異なる患者の間の医療画像データを時間的に揃えることが可能となる。このレジストレーションは、より簡単に実行され、このためより迅速な１次元処理である。本記載において、“相関”とは、（ｉ）あるデータセットの特定可能又は検出可能なイベントシーケンスを表す複数の第１時点と、（ｉｉ）他のデータセットにおける対応するイベントシーケンスを表す複数の第２時点との間の類似度を意味する。
【００１０】
前記医療パラメータは、患者における少なくとも１つの特定可能な位置に関する。
【００１１】
これは、医療データのセグメント化が既に存在し、第１及び第２データセットの生成を簡単化するという効果を提供する。
【００１２】
前記医療パラメータは、複数の前記特定可能な位置のずれの平均値を表してもよい。
【００１３】
これは、収縮や拡張などの重要な整理イベントが第１及び第２データセット内で特定可能であり、これにより、異なるデータセット間の時間的レジストレーションを可能にするという効果を提供する。
【００１４】
前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度は、前記第１データセットと前記第２データセットの間のグローバルな類似性指標を最大化することによって増加されてもよい。
【００１５】
前記グローバルな類似性指標は、前記第１データと前記第２データとを表すポイント間の相互相関及び／又は平方距離の和を含んでもよい。
【００１６】
前記第１データ及び／又は前記第２データを処理するステップは、前記相関度を増加させるため、少なくとも１つの第１時点及び／又は第２時点を調整することを含んでもよい。
【００１７】
前記コンピュータコードは、少なくとも１つの第１時点及び／又は第２時点が調整される量を制限するよう実行可能であってもよい。
【００１８】
前記第１データセットと前記第２データセットは、心臓シグネチャデータである。
【００１９】
本発明の他の態様によると、上述されたデータ構造を格納するコンピュータ可読媒体が提供される。
【００２０】
本発明のさらなる態様によると、時間的に変化する医療データを処理する医療データ処理装置であって、上述されたデータ構造を処理するよう構成される少なくとも１つのプロセッサを有する装置が提供される。
【００２１】
本発明のさらなる態様によると、医療データを生成する少なくとも１つのイメージング装置と、上述された医療データ処理装置と、前記第１データ及び／又は第２データの処理後、前記第１データセット及び第２データセットの表示を表示する少なくとも１つの表示装置と、を有する医療イメージング装置が提供される。
【００２２】
本発明のさらなる態様によると、時間的に変化する医療データを比較する方法であって、複数の第１時点における医療パラメータを表す第１データを含む少なくとも１つの第１データセットを受け付けるステップと、複数の第２時点における前記医療パラメータを表す第２データを含む少なくとも１つの第２データセットを受け付けるステップと、各自の複数の特定可能なイベントを表す前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度を増加させるよう前記第１データ及び／又は第２データの少なくとも一部を処理するステップと、を有する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、平均的な頂点のずれを表す垂直軸［ｍｍ］とＲ−Ｒピークの間の心臓サイクルを表す水平軸［％］とによる４人の異なる患者からの動きシグネチャの一例を示す。
【図２】図２は、本発明を実現する医療イメージングデータ処理装置の各コンポーネントの概略図である。
【図３】図３は、本発明を実現する医療画像データ処理方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図２を参照するに、医療イメージングデータ処理装置は、Ｘ線ソース２を含むＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）イメージング装置１と、円形フレーム４の周囲に反対のペアに配置された検出手段３とを有する。プロセッサ５ａは、患者６のＣＴ画像データセットを４Ｄ画像シーケンス７ａに処理し、それを異なる時点における同一の患者、異なる患者又は代表的な参照平均モデルからの参照画像データ７ｂと比較する。プロセッサ５ａは、画層シーケンスの各画像の目印を含む３Ｄ画像８ａ，８ｂを生成し、異なるデータセット７ａ，７ｂを互いに空間的にレジスタリングする。さらに、プロセッサ５ａは、３Ｄ画像シーケンス８ａ，８ｂから動きシグネチャ９ａ，９ｂを生成し、医師や放射線技師が動きシグネチャ及び／又は４Ｄ画像データシーケンスを直接比較することを可能にする表示装置１１に表示される空間的及び／又は時間的に揃えられたシグネチャを生成するプログラム１０を実行する。
【００２５】
図３を参照するに、プロセッサ５ａは、ステップＳ１０において、患者６の画像データを取得し、参照画像データを取得する。その後ステップＳ２０において、プロセッサ５ａは、患者６と参照データとから４Ｄデータセットを生成する。ステップＳ３０において、例えば、形状トラッキング方法などを用いて目印が特定され、目印を含む３Ｄ画像データシーケンス８ａ，８ｂが、患者６と参照データについて生成される。ステップＳ４０において、プロセッサ５ａは、３Ｄ患者画像データシーケンス８ａと３Ｄ参照画像データシーケンス８ｂとを空間的に揃えて、ステップＳ５０において、両方の３Ｄ画像データシーケンスの動きシグネチャを提供する。動きシグネチャは、特定されたすべての目印について平均的なずれ量を表す。プロセッサ５ａは、ステップＳ６０において、患者６と参照画像データ７ａ，７ｂの動きシグネチャ９ａ，９ｂを時間的に揃える。動きシグネチャを互いに揃えるため、プロクラステス解析が時間ドメインに利用されてもよい。
【００２６】
プログラム１０は、例えば、相互相関及び／又は平方距離の和などを適用して、動きシグネチャ９ａ，９ｂの間のグローバルな類似性の指標を最大化するため、動きシグネチャ９ａ，９ｂの一方又は両方の所与のフェーズポイントのずれを許容する。プログラム１０はまた、動きシグネチャ９ａ，９ｂのフェーズポイントの過大なローカルなずれを回避するため、正則化制約を適用可能である。
【００２７】
ステップＳ７０において、プロセッサ５ａにより生成される出力は、表示ユニット１１に表示される。
【００２８】
上述された方法は、Ｒ−Ｒサイクルにおける等距離のフェーズポイント又は心拍数を用いてちょうど補償されたものの代わりに、生理的なフェーズポイントに関して２つの異なる心臓の鼓動パターンを比較することを可能にする。これは、２つの鼓動する心臓の時間的な性質の比較可能性を向上すると共に、時間ドメインにおけるより精度の高いモデルの構築を可能にし、より高い予測値によるモデルがもたらされるかもしれない。
【００２９】
動きシグネチャの代わりに、重要なフェーズポイントを反映するトータルの動きパターンの他の何れかのシグネチャが利用されてもよい。心臓画像について、指針質の収縮と拡張を示すため、左心室ボリューム曲線が利用されてもよい。
【００３０】
同じ方法がまた、呼吸運動などの循環的な動きだけでなく、異なる時点で異なる筋肉に関係する関節の屈曲などの非循環的な動きの他の４Ｄ画像データセットにもまた適用可能である。さらに、上記使用された単一の値の動きシグネチャの代わりに、多値シグネチャが利用されてもよい。
【００３１】
上記実施例が限定的でなく例示的に説明され、添付した請求項により規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく各種変更及び改良が可能であることは当業者に理解されるであろう。
【図１】
2010512906.tif 000003
【図２】
2010512906.tif 000004
【図３】
2010512906.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月22日(2009.6.22)
【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】
時間的に変化する医療データを比較するためコンピュータシステムにより使用されるデータ構造であって、
当該データ構造は、
複数の第１時点における医療パラメータを表す第１データを含み、第１動きシグネチャである少なくとも１つの第１データセットを受け付けるステップと、
複数の第２時点における前記医療パラメータを表す第２データを含み、第２動きシグネチャである少なくとも１つの第２データセットを受け付けるステップと、
各自の複数の特定可能なイベントを表す前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度を増加させるため、前記第１及び／又は第２データの少なくとも一部を処理するステップと、
を実行するよう実行可能なコンピュータコードを有し、
前記第１及び第２動きシグネチャは、複数の特定された目印の全てに対する平均ずれ量を表すデータ構造。
【請求項２】
前記医療パラメータは、患者における少なくとも１つの特定可能な位置に関する、請求項１記載のデータ構造。
【請求項３】
前記医療パラメータは、複数の前記特定可能な位置のずれの平均値を表す、請求項１記載のデータ構造。
【請求項４】
前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度は、前記第１データセットと前記第２データセットの間のグローバルな類似性指標を最大化することによって増加される、請求項１記載のデータ構造。
【請求項５】
前記グローバルな類似性指標は、前記第１データと前記第２データとを表すポイント間の相互相関及び／又は平方距離の和を含む、請求項４記載のデータ構造。
【請求項６】
前記第１データ及び／又は前記第２データを処理するステップは、前記相関度を増加させるため、少なくとも１つの第１時点及び／又は第２時点を調整することを含む、請求項１記載のデータ構造。
【請求項７】
前記コンピュータコードは、少なくとも１つの第１時点及び／又は第２時点が調整される量を制限するよう実行可能である、請求項６記載のデータ構造。
【請求項８】
前記第１データセットと前記第２データセットは、心臓シグネチャデータである、請求項１記載のデータ構造。
【請求項９】
請求項１記載のデータ構造を格納するコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
時間的に変化する医療データを処理する医療データ処理装置であって、請求項１記載のデータ構造を処理するよう構成される少なくとも１つのプロセッサを有する装置。
【請求項１１】
医療データを生成する少なくとも１つのイメージング装置と、
請求項１０記載の医療データ処理装置と、
前記第１データ及び／又は第２データの処理後、前記第１データセット及び第２データセットの表示を表示する少なくとも１つの表示装置と、
を有する医療イメージング装置。
【請求項１２】
時間的に変化する医療データを比較する方法であって、
複数の第１時点における医療パラメータを表す第１データを含み、第１動きシグネチャである少なくとも１つの第１データセットを受け付けるステップと、
複数の第２時点における前記医療パラメータを表す第２データを含み、第２動きシグネチャである少なくとも１つの第２データセットを受け付けるステップと、
各自の複数の特定可能なイベントを表す前記複数の第１時点と第２時点との間の相関度を増加させるよう前記第１データ及び／又は第２データの少なくとも一部を処理するステップと、
を有し、
前記第１及び第２動きシグネチャは、複数の特定された目印の全てに対する平均ずれ量を表す方法。
【国際調査報告】
2010512906.tif 000006
2010512906.tif 000007