(57)【要約】  患者の気道を分析する撮像システム１０、及び対応する方法を提供する。システム１０は、気道を代表するチューブ５４を含んだハードウェアファントム５０を含む。チューブ５４は、異なる管腔サイズ及び／又は壁厚さを含む。システムは更に、気道を含む関心領域（ＲＯＩ）とハードウェアファントム５０とをスキャンしてロー画像データを生成する撮像スキャナ１２を含む。少なくとも１つのプロセッサ３２が、（１）チューブ５４の管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、チューブ５４の既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、気道の壁の測定結果を補正すること、及び（２）気道の色及び／又は不透明度がチューブ５４の画像又はマップと気道の画像又はマップとの比較に基づいた、ＲＯＩの画像を生成すること、のうちの少なくとも１つを行うようプログラムされる。
2015524331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の気道を分析する撮像システムであって、
気道を代表する複数のチューブを含むハードウェアファントムであり、前記複数のチューブは、異なる管腔サイズ及び／又は壁厚さを含む、ハードウェアファントムと、
前記気道を含む関心領域（ＲＯＩ）と前記ハードウェアファントムとをスキャンしてロー画像データを生成する撮像スキャナと、
少なくとも１つのプロセッサであり、
前記ロー画像データから作成された前記複数のチューブの管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、前記ロー画像データから作成された前記気道の壁の測定結果を補正すること、及び
前記ＲＯＩの画像を生成することであり、該画像において、前記気道の色及び／又は不透明度が、前記ロー画像データから生成された前記複数のチューブの画像又はマップと、前記ロー画像データから生成された前記気道の画像又はマップとの比較に基づく、生成すること、
のうちの少なくとも一方を行うようにプログラムされたプロセッサと、
を有するシステム。
【請求項２】
前記複数のチューブは、管腔サイズ及び壁厚さの複数の組み合わせの各々に関するチューブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
管腔サイズ及び壁厚さの前記複数の組み合わせは、１ｍｍ増分で１ｍｍから１０ｍｍの範囲に及ぶ管腔サイズと、０．１ｍｍ増分で０．１ｍｍから５ｍｍの範囲に及ぶ壁厚さとを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数のチューブは２次元グリッドに配列され、前記グリッドの一方の軸に沿って前記複数のチューブの管腔サイズが増大し、前記グリッドの他方の軸に沿って壁厚さが増大する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ハードウェアファントムは、前記ＲＯＩ及び前記ハードウェアファントムが同時にスキャンされるように、前記撮像スキャナ又は当該システムの患者サポートの中に組み込まれる、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記撮像スキャナはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナであり、前記複数のチューブは、気管壁と略同じハンスフィールドユニット値を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサは更に、
前記ロー画像データから前記ハードウェアファントムの前記複数のチューブの管腔サイズ及び壁厚さを測定し、
測定された管腔サイズ及び壁厚さと前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び壁厚さとに基づいてルックアップテーブルを生成し、且つ
前記ルックアップテーブルを用い、前記ロー画像データを用いて前記気道の前記壁を測定する
ようにプログラムされている、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記プロセッサは更に、
前記複数のチューブの前記画像又はマップを前記気道の前記画像又はマップと比較して、前記複数のチューブと前記気道との間の対応関係を決定すること、及び
前記対応関係に基づいて前記ＲＯＩの前記画像を生成することであり、
該画像内の各気道の不透明度が、対応するチューブとの一致品質に基づくことと、
該画像内の各気道の色が、対応するチューブに割り当てられたカラーコードに基づくことと、
のうちの少なくとも一方である、生成すること
を行うようにプログラムされている、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのプロセッサは更に、
視覚的な比較を可能にするように前記複数のチューブの画像又はマップと前記気道の画像又はマップとを表示し、前記チューブの前記画像又はマップ上でのチューブの選択が、前記気道の前記画像又はマップ内の対応する気道をハイライトし、前記気道の前記画像又はマップ内での気道の選択が、前記チューブの前記画像又はマップ内の対応するチューブをハイライトする、
ようにプログラムされている、請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサは更に、
前記画像を表示装置上に表示し、前記画像の領域を選択することが、前記ＲＯＩの別の画像又はマップ内の対応する領域を表示する、
ようにプログラムされている、請求項１乃至９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
患者の気道を分析する方法であって、
前記気道を含む関心領域（ＲＯＩ）とハードウェアファントムとをスキャンする撮像スキャナからロー画像データを受信することであり、前記ハードウェアファントムは、気道を代表する複数のチューブを含み、前記複数のチューブは、異なる管腔サイズ及び／又は壁厚さを含む、受信することと、
以下のうちの少なくとも一方であり、
前記ロー画像データから作成された前記複数のチューブの管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、前記ロー画像データから作成された前記気道の壁の測定結果を補正すること、及び
前記ＲＯＩの画像を生成することであり、該画像において、前記気道の色及び／又は不透明度が、前記ロー画像データから生成された前記複数のチューブの画像又はマップと、前記ロー画像データから生成された前記気道の画像又はマップとの比較に基づく、生成すること、
のうちの少なくとも一方と、
を有する方法。
【請求項１２】
前記複数のチューブは、管腔サイズ及び壁厚さの複数の組み合わせの各々に関するチューブを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記撮像スキャナはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナであり、前記複数のチューブは、気管壁と略同じハンスフィールドユニット値を有する、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のチューブは２次元グリッドに配列され、前記グリッドの一方の軸に沿って前記複数のチューブの管腔サイズが増大し、前記グリッドの他方の軸に沿って壁厚さが増大する、請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ロー画像データから前記ハードウェアファントムの前記複数のチューブの管腔サイズ及び壁厚さを測定することと、
測定された管腔サイズ及び壁厚さと前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び壁厚さとに基づいてルックアップテーブルを生成することと、
前記ルックアップテーブルを用い、前記ロー画像データを用いて前記気道の前記壁を測定することと、
を更に含む請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のチューブの前記画像又はマップを前記気道の前記画像又はマップと比較して、前記複数のチューブと前記気道との間の対応関係を決定することと、
前記対応関係に基づいて前記ＲＯＩの前記画像を生成することであり、
該画像内の各気道の不透明度が、対応するチューブとの一致品質に基づくこと、及び
該画像内の各気道の色が、対応するチューブに割り当てられたカラーコードに基づくこと、
のうちの少なくとも一方である、生成することと、
を更に含む請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６の何れか一項に記載の方法を実行するように１つ以上のプロセッサを制御するソフトウェアを担持する非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１８】
診断撮像用のハードウェアファントムであって、
典型的な気道サイズを代表し且つ２次元グリッドに配列された複数のチューブであり、前記グリッドの一方の軸に沿って該複数のチューブの管腔サイズが増大し、前記グリッドの他方の軸に沿って壁厚さが増大する、複数のチューブ、
を有するハードウェアファントム。
【請求項１９】
コンピュータ読み取り可能媒体であり、
気道を含む患者の関心領域（ＲＯＩ）と当該ハードウェアファントムとをスキャンする撮像スキャナからロー画像データを受信することと、
以下のうちの少なくとも一方であり、
前記ロー画像データから作成された前記複数のチューブの管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、前記ロー画像データから作成された前記気道の壁の測定結果を補正すること、及び
前記ＲＯＩの画像を生成することであり、該画像において、前記気道の色及び／又は不透明度が、前記ロー画像データから生成された前記複数のチューブの画像又はマップと、前記ロー画像データから生成された前記気道の画像又はマップとの比較に基づく、生成すること、
のうちの少なくとも一方と、
を行うように１つ以上のプロセッサを制御するソフトウェアを担持するコンピュータ読み取り可能媒体、
と組み合わされた請求項１８に記載のハードウェアファントム。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載のハードウェアファントムと、
前記ハードウェアファントムと撮像される患者とを支持する患者サポートを有し、前記患者とともに前記ハードウェアファントムをスキャンしてロー画像データを生成するＣＴスキャナと、
を有するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は概して医用撮像に関する。これは、特に、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）に基づく慢性閉塞性肺疾患（chronic  obstructive  pulmonary  disease；ＣＯＰＤ）診断とともに適用され、特にそれを参照して説明される。しかしながら、理解されるように、これはまた、その他の使用状況にも適用されるものであり、必ずしも上述の適用に限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯＰＤは、肺気流に制限をもたらす慢性肺疾患を記述するために使用される包括的な用語である。ＣＯＰＤの主な亜型は、気腫性及び気管支のＣＯＰＤを含む。世界保健機関によれば、ＣＯＰＤは世界の主な死亡原因のうちの１つである。また、ＣＯＰＤの発生率は、特に発展途上国で、上昇すると予期されている。
【０００３】
ＣＯＰＤを診断するために、診断ＣＴからの気管壁厚さ測定に最も関心が持たれている。そのような測定は、疾患の初期兆候又は重症度の目安を提供することができる。気管壁厚さを測定する１つの手法は所謂パラメトリック手法である。パラメトリック手法は、肺セグメンテーション、気道セグメンテーション、気道ツリーラベリング、内側及び外側の気管壁のセグメンテーション、気道ツリー内の自動選択された位置での測定、及び数値結果をレポートすることを含む。
【０００４】
気管壁厚さを正確に測定することは難題であり得る。多くのケースにおいて、ＣＴ画像内での気管壁の見え方は、部分容積効果及びブラーによって大きく影響される。図１を参照するに、肺のＣＴ画像の一部が示されている。見て取れるように、限られた物理的解像度（すなわち、ブラー）と（ボクセルグリッドの）部分容積効果とが、気道の壁厚さを信頼性高く測定する能力に大きく影響を及ぼす。
【０００５】
部分容積効果を制限してサブボクセル精度で気管壁を推定する１つの手法は、特定のスキャンに関してスキャナパラメータを見積もることである。ＣＴによって生成される画像は、多様なスキャナパラメータ（例えば、再構成の種類、再構成の解像度、管電流など）によって大きく影響される。故に、スキャナパラメータに応じて異なる測定結果が得られ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本出願は、上述の問題及びその他を解決する新たな改善されたシステム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様によれば、撮像システムが患者の気道を分析する。このシステムは、気道を代表する（代わりに表す）複数のチューブを含んだハードウェアファントムを含む。上記複数のチューブは、異なる管腔サイズ及び／又は壁厚さを含む。このシステムは更に、気道を含む関心領域（ＲＯＩ）とハードウェアファントムとをスキャンしてロー画像データを生成する撮像スキャナを含む。少なくとも１つのプロセッサが、（１）ロー画像データから作成された上記複数のチューブの管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、上記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、ロー画像データから作成された気道の壁の測定結果を補正すること、及び（２）気道の色及び／又は不透明度が、ロー画像データから生成されたチューブの画像又はマップとロー画像データから生成された気道の画像又はマップとの比較に基づいた、ＲＯＩの画像を生成すること、のうちの少なくとも１つを行うようプログラムされる。
【０００８】
他の一態様によれば、方法が患者の気道を分析する。この方法は、気道を含む関心領域（ＲＯＩ）とハードウェアファントムとをスキャンする撮像スキャナからロー画像データを受信することを含む。ハードウェアファントムは、気道を代表する複数のチューブを含み、これら複数のチューブは、異なる管腔サイズ及び／又は壁厚さを含む。この方法は更に、（１）ロー画像データから作成された上記複数のチューブの管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、上記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、ロー画像データから作成された気道の壁の測定結果を補正すること、及び（２）気道の色及び／又は不透明度が、ロー画像データから生成されたチューブの画像又はマップとロー画像データから生成された気道の画像又はマップとの比較に基づいた、ＲＯＩの画像を生成すること、のうちの少なくとも一方を含む。
【０００９】
他の一態様によれば、診断撮像用のハードウェアファントムが提供される。このハードウェアファントムは、典型的な気道サイズを代表し且つ２次元グリッドに配列された複数のチューブを含み、グリッドの一方の軸に沿って上記複数のチューブの管腔サイズが増大し、グリッドの他方の軸に沿って壁厚さが増大する。
【発明の効果】
【００１０】
１つの利点は、より正確な呼吸道の評価にある。
【００１１】
他の１つの利点は、気管壁肥厚の程度をひと目で見えるようにすることを２次元投影画像が可能にすることにある。
【００１２】
他の１つの利点は、２次元投影画像に基づく３次元コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像内での容易なナビゲーションにある。
【００１３】
他の１つの利点は、並列実装にある。
【００１４】
他の１つの利点は、ＣＴスキャナパラメータの校正にある。
【００１５】
以下の詳細な説明を読んで理解した当業者には、本発明の更なる利点が理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は、様々な構成要素及びその配置、並びに様々なステップ及びその編成の形態を取り得る。図面は、単に好適実施形態を例示するためのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】肺のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像の一部を例示する図である。
【図２】ＣＴシステムを例示する図である。
【図３】慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）を診断する方法を例示する図である。
【図４】ハードウェアファントムを例示する図である。
【図５】図４のハードウェアファントムのＣＴ画像を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図２を参照するに、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム１０は、ＣＴを利用して、例えば患者の胸部などの患者の関心領域（ＲＯＩ）の１つ以上の診断スキャンを実行する。ＣＴシステム１０は、検査ボリューム１４を画成するスキャナ１２を含んでいる。検査ボリューム１４は、スキャン中に当該検査ボリューム１４内に位置付けられることになる患者を収容する大きさにされている。患者サポート（支持台）１６が、スキャナ１２内の患者を支持するとともに、検査ボリューム１４内に患者を位置付けることを支援する。
【００１８】
回転ガントリー２０に搭載されたｘ線管アセンブリ１８が、検査ボリューム１４を貫く１つ以上の放射線ビームを投射し、コリメータ２２が放射線ビームをビーム厚さ寸法においてコリメートする。第３世代のスキャナでは、２次元ｘ線検出器２４が、ｘ線管アセンブリ１８から検査ボリューム１４を横切って、回転ガントリー２０上に配置される。第４世代スキャナでは、リング状又はアレイ状の２次元ｘ線検出器２６が、回転ガントリー２０を囲む静止ガントリー２８に搭載される。２次元ｘ線検出器２４、２６は、ｘ線管アセンブリ１８と２次元ｘ線検出器２４、２６との間で対応するビームに沿って積分されたｘ線吸収を指し示すデータを生成する。
【００１９】
２次元ｘ線検出器２４、２６は各々、集積回路に接続された、あるいは好ましくは集積回路に集積された、光検出器の２次元アレイを含んでいる。光検出器は、ｘ線管アセンブリ１８からの放射線（すなわち、ｘ線フォトン）を直接的あるいは間接的に検出し、検出した放射線に基づいて吸収データを生成する。光検出器の例は、デジタル若しくはアナログのシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）、フォトダイオード、及びその他の光電変換器を含む。
【００２０】
光検出器が放射線を直接的に検出することができない場合、２次元ｘ線検出器２４、２６は典型的に、ｘ線管アセンブリ１８と光検出器との間で光検出器に光学的に結合された１つ以上のシンチレータを含む。ｘ線フォトンがシンチレータにエネルギーを付与すると、シンチレータは、光検出器が直接検出可能なものである可視光フォトンをシンチレートして光検出器に向けて放出する。シンチレータの例は、例えば酸硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）、ヨウ化セシウム、ケイ酸イットリウム、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）及びこれらに類するものなどの材料から製造された、シンチレータプレート又は個々のシンチレーション結晶若しくはピクセル構成された結晶を含む。
【００２１】
バックエンドシステム３０が、ＲＯＩの診断スキャンをとりまとめる（コーディネートする）。バックエンドシステム３０は、スキャナ１２から離れており、少なくとも１つのプロセッサ３２及び少なくとも１つのプログラムメモリ３４を含んでいる。プログラムメモリ３４は、プロセッサ３２によって実行されるときに診断スキャンをコーディネートするプロセッサ実行可能命令を含んでいる。プロセッサ３２は、これらのプロセッサ実行可能命令を実行して診断スキャンをコーディネートする。
【００２２】
プロセッサ実行可能命令のうちの制御モジュール３６が、バックエンドシステム３０の動作全体を制御する。制御モジュール３６は、バックエンドシステム３０の表示装置３８を用いて、バックエンドシステム３０のユーザにグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を好ましく表示する。また、制御モジュール３６は、ユーザがバックエンドシステム３０のユーザ入力装置４０を用いてＧＵＩと対話することを好ましく可能にする。例えば、ユーザは、ＧＵＩと対話して、診断スキャンをコーディネートするようにバックエンドシステム３０に命令することができる。
【００２３】
プロセッサ実行可能命令のうちのデータ収集モジュール４２が、診断スキャンを含めて、ＲＯＩのスキャンを実行する。スキャンごとに、データ収集モジュール４２は、そのスキャンのスキャナパラメータに従ってスキャナ１２を制御する。スキャナ１２を制御しながら、データ収集モジュール４２は、吸収データと、回転ガントリー２０の角度位置についてのデータとを収集する。これらのデータは典型的に、ロー（未加工）画像データセットとして、バックエンドシステム３０の少なくとも１つのストレージメモリ４４に格納される。
【００２４】
プロセッサ実行可能命令のうちの再構成モジュール４６が、ロー画像データセットをＲＯＩの画像及び／又はマップへと再構成する。スパイラル及びマルチスライススキャン技術、畳み込み及び逆投影技術、コーンビーム再構成技術、並びにこれらに類するものを含め、様々な既知の再構成技術が企図される。これらの画像及び／又はマップは典型的に、ストレージメモリ４４に格納され、且つ／或いは例えば表示装置３８などの表示装置上に表示される。
【００２５】
プロセッサ実行可能命令のうちの慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）モジュール４８が、図３の方法１００に従ってＣＯＰＤの診断をコーディネートする。方法１００は、検査ボリューム１４内に１つ以上のハードウェアファントム５０を位置付けてＲＯＩのスキャンを実行すること１０２を含んでいる。ハードウェアファントム５０は、例えば患者上など、検査ボリューム１４内の様々な場所に位置付けられることができる。しかしながら、ハードウェアファントム５０を患者上に置くことは、モーションアーチファクトをもたらし得る。故に、ハードウェアファントム５０は好ましくは、スキャナ１２又は患者サポート１６の中に組み込まれ、あるいはそれらの上に搭載される。このスキャンは、典型的には診断スキャンのうちの１つであるが、別のスキャン（例えば、校正スキャン）であってもよく、スキャンはデータ収集モジュール４２を用いて実行される。
【００２６】
さらに図４を参照するに、ハードウェアファントム５０の各々は、チューブ５４のアレイ、又は実際の患者データから構築された気道ファントムを含んでいる。このアレイは、１次元、２次元又は３次元とすることができ、例えばグリッド状に配置された、複数のチューブ５４を含んでいる。チューブ５４は、典型的及び／又は異型の気管壁を代表する（代わりに表す）ものであり、既知である様々な管腔サイズ及び壁厚さを含んでいる。好ましくは、チューブ５４は、１ｍｍ増分で１ｍｍから１０ｍｍに及ぶ管腔サイズ及び０．１ｍｍ（又は０．２ｍｍ）増分で０．１ｍｍから５ｍｍに及ぶ壁厚さからの、各組み合わせの管腔サイズ及び壁厚さのチューブを含む。また、これらのチューブ５４の軸同士は有利には平行である。図２及び４では患者に垂直に延在するように示されているが、チューブ５４は、例えば患者の中心軸に平行など、その他の方向を有していてもよい。また、複数の方向の各々に延在するチューブの組も企図される。
【００２７】
チューブ５４は、気管壁と同様のハンスフィールドユニット（ＨＵ）値を有する材料（例えば、プラスチック）から形成され、肺実質と同様のＨＵ値を有する材料（例えば、プラスチック）から形成された構造体５６内に埋め込まれる。さらに、チューブ５４はまた、健常な気管壁を代表するチューブと悪性の気管壁を代表するチューブとを区別するため、物理的且つ／或いは実質的に色分けされ得る。ファントム５０のチューブ５４を、色読み取り可能あるいはＣＴ読み取り可能に物理的にエンコードすることができ、且つ／或いは、ファントム５０を表す再構成画像の部分を色分けすることができる。例えば、赤が悪性を指し示し、緑が健常を指し示し得る。健康又は悪性の程度を指し示すために、色の勾配を使用することができる。例えば、チューブの緑が濃くなるほど、それが代表する気管壁はいっそう健康であり、チューブの赤が濃くなるほど、それが代表する気管壁はいっそう悪性である。
【００２８】
図４に示すように、ハードウェアファントム５０の一例が提供される。ハードウェアファントム５０は、チューブ５４の２次元アレイを含んでいる。アレイの一方の軸方向に、チューブ５４の内径は一定のままで、チューブ５４の外径が増大している。換言すれば、壁厚さが増大している。アレイの他方の軸方向に、チューブ５４の内径が増大しながら、チューブ５４の外径が増大している。換言すれば、管腔サイズが増大している。この一実施形態において、管腔サイズは１ｍｍ増分で１ｍｍから１０ｍｍの範囲に及んでおり、壁厚さは０．２ｍｍ増分で２ｍｍから４ｍｍの範囲に及んでいる。このアレイは、第１の領域５８に示される健常な気管壁と、第２の領域６０に示される悪性の気管壁とを含んでいる。
【００２９】
図示した実施形態のハードウェアファントム５０は、平行なチューブの１つのアレイのみを含んでいる。しかしながら、スキャナ１２は典型的に等方的ではないので、スキャナ１２の各軸に沿ってチューブを軸方向に整列させるように、異なる向きで複数のハードウェアファントム５０を使用することが有利となり得る。例えば、２次元ハードウェアファントムを矢状面、冠状面及び横断面の各々に沿った向きにすることができる。
【００３０】
図３を再び参照するに、スキャンを実行した後、プロセッサ実行可能命令のうちのセグメンテーションモジュール６２を用いて、ロー画像データ内でハードウェアファントム５０のチューブ５４が特定１０４される。この特定１０４は、自動及び／又は手動で実行されることができる。自動特定に関し、幾つもの既知のセグメンテーションアルゴリズムのうちの１つのセグメンテーションアルゴリズムが使用される。そのセグメンテーションアルゴリズムに応じて、再構成モジュール４６を用いてロー画像データセットを画像又はマップに変換することができる。チューブ５４は、幾何学位置、物理的寸法、画像化可能マーカ、又はこれらに類するものに基づいて特定されることができる。手動特定に関しては、再構成モジュール４６を用いてロー画像データセットを画像又はマップに変換する。そして、この画像又はマップがＧＵＩ上に表示され、ユーザがその上でハードウェアファントム５０のチューブ５４を特定する。図５は、図４のハードウェアファントム５０の画像又はマップの一例を示している。
【００３１】
ロー画像データセット内でハードウェアファントム５０のチューブ５４が特定されると、患者の気管壁が定量的１０６及び／又は定性的１０８に分析される。スキャンが診断スキャンのうちの１つであるとき、気管壁は典型的にそのスキャンのロー画像データセットから抽出される。しかしながら、上述のように、スキャンは診断スキャンのうちの１つである必要はない。故に、スキャンが診断スキャンのうちの１つでないとき、気管壁は典型的に、例えば診断スキャンのうちの１つなど、別のスキャンのロー画像データセットから抽出される。
【００３２】
定量分析１０６は、再構成された３次元ＣＴ画像データセットから、チューブ５４の管腔サイズ及び壁厚さを測定すること１１０を含む。ファントムチューブ５４の物理的測定から分かるチューブ５４の物理的ファントムチューブ管腔サイズ及び壁厚さと、３Ｄ  ＣＴ画像データセット内で測定された管腔サイズ及び壁厚さとを相関付ける補正ルックアップテーブルが生成１１２される。補正ルックアップテーブルは、測定された管腔サイズ及び厚さの各組み合わせに関するエントリー（項目）を含む。測定された管腔サイズ及び厚さの組み合わせに関するエントリーは、測定された管腔サイズ及び厚さと、補正係数又は既知の管腔サイズ及び厚さとを含む。他の一実施形態において、共通の補正係数又は補正式、補正曲線若しくは補正アルゴリズムが導出される。
【００３３】
補正ルックアップテーブルを用いて、診断スキャンのロー画像データセット内で気管壁が測定１１４される。これは、様々な周知の技術のうちの何れか（しかし、好ましくは、ファントムチューブ５４を測定するのに使用されたものと同じ技術）を用いて患者の気管壁を初期測定することを含む。例えば、患者の気道ツリーが自動的に抽出され、その抽出された気道ツリーから気管壁が自動的に抽出される。そして、抽出された気管壁から管腔サイズ及び壁厚さが測定される。
【００３４】
初期測定結果を決定した後、補正ルックアップテーブルを用いて対応するエントリーを見つけることによって、初期測定結果を補正することができる。例えば、初期測定結果に基づいて、補正係数又は実際の測定値を調べることができる。ぴったりのエントリーが見つからない場合、補間又はそれに類するものと使用することができる。補正された測定結果が、あるいは異型である補正された測定結果のみが、例えば表示装置３８などの表示装置上に表示され得る。補正された測定結果はまた、診断スキャンの画像又はマップに結び付けられることができ、ユーザは、例えばユーザ入力装置４０などのユーザ入力装置を用いて対応する測定結果を選択することによって、表示装置上で気管壁を視覚的にレビューすることができる。疾患を患っている可能性のある気道管を識別するために、診断スキャンを色分けすることを用いてもよい。
【００３５】
定性分析１０８は、ハードウェアファントム５０のチューブ５４の画像又はマップを、患者の気管壁の画像又はマップと比較１１６して、チューブ５４と気管壁との間の対応関係を決定することを含む。気管壁の画像又はマップは典型的に、診断スキャンのロー画像データセットから決定され、チューブ５４の画像又はマップは、上記スキャンのロー画像データセットから決定される。上述のように、上記スキャン及び診断スキャンは同じスキャンであってもよい。好ましくは、再構成モジュール４６を用いて画像又はマップが生成される。
【００３６】
比較１１６を実行する１つの手法は、半径方向の強度プロファイルの使用によるものである。ハードウェアファントムアレイ５０のチューブ５４の各々に関して、半径方向の強度プロファイルが画像内で計算される。また、ＲＯＩの（気道管に対応する）ボクセルの各々に関して、半径方向の強度プロファイルが計算される。各気道管に関し、類似度指標を用いて、その半径方向の強度プロファイルが、全てのチューブ５４の半径方向の強度プロファイルに対してマッチングされる。最良の一致スコアを有するチューブがそのボクセルに対応する。
【００３７】
対応関係を決定した後、ＲＯＩのＣＯＰＤ画像が生成１１８される。ＣＯＰＤ画像は２次元又は３次元とし得るが、典型的には２次元である。例えば、ＣＯＰＤ画像は、最大値投影（maximum  intensity  projection；ＭＩＰ）又はダイレクトボリュームレンダリング（ＤＶＲ）とし得る。ＣＯＰＤ画像内で、ボクセルの色及び／又は不透明度が、そのチューブ５４に割り当てられた色及び一致スコアに基づいて調節される。例えば、各ボクセルの不透明度は、最も一致したチューブの一致スコアに基づき、且つ／或いは各ボクセルの色は、最も一致したチューブのカラーコードである。前者に関し、低い一致スコアを有する位置は基本的に透明となる。典型的に、不透明度は、ＣＯＰＤ画像が２次元であるときにのみ使用される。また、ＣＯＰＤ画像が２次元であるとき、異常箇所が前景に示されるよう、異常の程度（すなわち、悪性の程度）によって前景優先度が与えられる。ボクセルの異常の程度は、最も一致したチューブの異常の程度から決定することができる。
【００３８】
上述のように、健常な気管壁を代表するチューブと悪性の気管壁を代表するチューブとを区別するため、チューブ５４を物理的且つ／或いは実質的に色分けすることができる。例えば、赤が悪性を指し示し、緑が健常を指し示し得る。健康又は悪性の程度を指し示すために、色の勾配を使用することができる。例えば、チューブの緑が濃くなるほど、それが代表する気管壁はいっそう健康であり、チューブの赤が濃くなるほど、それが代表する気管壁はいっそう悪性である。
【００３９】
ＣＯＰＤ画像と診断スキャンから生成４６された診断画像又はマップとの間の変換マップが、プロセッサ実行可能命令のうちのレジストレーションモジュール６４を用いて生成１２０される。レジストレーションモジュール６４は、幾つもの周知のレジストレーションアルゴリズムのうちの１つを用いて変換マップを生成する。そして、ＣＯＰＤ画像が、例えば表示装置３８などの表示装置上に表示１２２される。例えばユーザ入力装置４０などのユーザ入力装置を用いてのＣＯＰＤ画像のピクセル、ボクセル又はこれらに類するものの選択により、診断画像及び／又はファントム画像内の対応する部分が表示装置上に表示される。対応する部分は、変換マップを用いて決定される。ＣＯＰＤ画像が２次元であるとき、例えば診断画像又はマップが３次元であるときなど、１つのピクセルが診断画像又はマップ内の多重部分に対応することがある。そのような場合、対応する部分は、そのピクセルを眺める直線に沿った最高の不透明度で寄与した部分である。
【００４０】
患者の気管壁を定性的及び／又は定量的に分析するための以上の手法は、例として説明されたものである。理解されるように、ハードウェアファントム５０に基づくその他の手法も企図される。例えば、ハードウェアファントム５０のチューブ５４の画像又はマップは、例えば隣り合わせの配置などにて、視覚的な比較を可能にするように、患者の気管壁の画像又はマップとともに表示されることができる（例えば、表示装置３８を用いて）。この例において、チューブ５４の画像又はマップ上でのハードウェアファントムのチューブの選択（例えば、ユーザ入力装置４０を用いて）は、気管壁の画像又はマップ上の患者の対応する気管壁をハイライトする（目立たせる）ことができる（例えば、色分けを用いて）。同様に、気管壁の画像又はマップ上での患者の気管壁の選択（例えば、ユーザ入力装置４０を用いて）は、チューブ５４の画像又はマップ上のハードウェアファントムの対応するチューブをハイライトすることができる。また、チューブ５４の測定された管腔サイズ及び壁厚さの、チューブ５４の既知の管腔サイズ及び壁厚さとの比較を通じて、スキャナパラメータを調整あるいはその他の方法で校正すること（例えば、スケール、歪み、又はこれらに類するものに関して）を可能にすることも企図される。
【００４１】
ここで使用されるとき、メモリは、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体、磁気ディスク若しくはその他の磁気記憶媒体、光ディスク若しくはその他の光記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又はその他の電子メモリデバイス若しくはチップ、若しくは動作可能に相互接続された複数のチップ、又は、インターネット／イントラネット若しくはローカルエリアネットワークを介してそこから格納命令を取り出し得るインターネット／イントラネットサーバなどのうちの１つ以上を含む。また、ここで使用されるとき、プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ＦＰＧＡ、及びこれらに類するもののうちの１つ以上を含み、コントローラは、（１）コントローラの機能を具現化するメモリ上のコンピュータ実行可能命令をプロセッサが実行するプロセッサとメモリ、又は（２）アナログ及び／又はデジタルのハードウェアを含み、ユーザ入力装置は、マウス、キーボード、タッチスクリーンディスプレイ、１つ以上のボタン、１つ以上のスイッチ、１つ以上のトグルスイッチ、音声認識エンジン、及びこれらに類するもののうちの１つ以上を含み、データベースは、１つ以上のメモリを含み、そして、表示装置は、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ、及びこれらに類するもののうちの１つ以上を含む。
【００４２】
好適な実施形態を参照しながら本発明を説明した。以上の詳細な説明を読んで理解した者は変更及び改変に想到し得るであろう。意図されることには、本発明は、添付の請求項の範囲又はその均等範囲に入る限りにおいて、全てのそのような変更及び改変を含むとして解釈されるものである。
【図１】
2015524331.tif 000003
【図２】
2015524331.tif 000004
【図３】
2015524331.tif 000005
【図４】
2015524331.tif 000006
【図５】
2015524331.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月10日(2015.2.10)
【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】
患者の気道を分析する撮像システムであって、
気道を代表する複数のチューブを含むハードウェアファントムであり、前記複数のチューブは、異なる管腔サイズ及び／又は壁厚さを含み、前記複数のチューブは、管腔サイズ及び壁厚さの複数の組み合わせの各々に関するチューブを含み、前記複数のチューブは２次元グリッドに配列され、前記グリッドの一方の軸に沿って前記複数のチューブの管腔サイズが増大し、前記グリッドの他方の軸に沿って壁厚さが増大する、ハードウェアファントムと、
前記気道を含む関心領域（ＲＯＩ）と前記ハードウェアファントムとをスキャンしてロー画像データを生成する撮像スキャナと、
少なくとも１つのプロセッサであり、
前記ロー画像データから作成された前記複数のチューブの管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、前記ロー画像データから作成された前記気道の壁の測定結果を補正すること、及び
前記ＲＯＩの画像を生成することであり、該画像において、前記気道の色及び／又は不透明度が、前記ロー画像データから生成された前記複数のチューブの画像又はマップと、前記ロー画像データから生成された前記気道の画像又はマップとの比較に基づく、生成すること、
のうちの少なくとも一方を行うようにプログラムされたプロセッサと、
を有するシステム。
【請求項２】
管腔サイズ及び壁厚さの前記複数の組み合わせは、１ｍｍ増分で１ｍｍから１０ｍｍの範囲に及ぶ管腔サイズと、０．１ｍｍ増分で０．１ｍｍから５ｍｍの範囲に及ぶ壁厚さとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ハードウェアファントムは、前記ＲＯＩ及び前記ハードウェアファントムが同時にスキャンされるように、前記撮像スキャナ又は当該システムの患者サポートの中に組み込まれる、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記撮像スキャナはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナであり、前記複数のチューブは、気管壁と略同じハンスフィールドユニット値を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記プロセッサは更に、
前記ロー画像データから前記ハードウェアファントムの前記複数のチューブの管腔サイズ及び壁厚さを測定し、
測定された管腔サイズ及び壁厚さと前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び壁厚さとに基づいてルックアップテーブルを生成し、且つ
前記ルックアップテーブルを用い、前記ロー画像データを用いて前記気道の前記壁を測定する
ようにプログラムされている、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサは更に、
前記複数のチューブの前記画像又はマップを前記気道の前記画像又はマップと比較して、前記複数のチューブと前記気道との間の対応関係を決定すること、及び
前記対応関係に基づいて前記ＲＯＩの前記画像を生成することであり、
該画像内の各気道の不透明度が、対応するチューブとの一致品質に基づくことと、
該画像内の各気道の色が、対応するチューブに割り当てられたカラーコードに基づくことと、
のうちの少なくとも一方である、生成すること
を行うようにプログラムされている、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのプロセッサは更に、
視覚的な比較を可能にするように前記複数のチューブの画像又はマップと前記気道の画像又はマップとを表示し、前記チューブの前記画像又はマップ上でのチューブの選択が、前記気道の前記画像又はマップ内の対応する気道をハイライトし、前記気道の前記画像又はマップ内での気道の選択が、前記チューブの前記画像又はマップ内の対応するチューブをハイライトする、
ようにプログラムされている、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記プロセッサは更に、
前記画像を表示装置上に表示し、前記画像の領域を選択することが、前記ＲＯＩの別の画像又はマップ内の対応する領域を表示する、
ようにプログラムされている、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
患者の気道を分析する方法であって、
非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体が、１つ以上のプロセッサを制御するソフトウェアを担持し、
前記気道を含む関心領域（ＲＯＩ）とハードウェアファントムとをスキャンする撮像スキャナからロー画像データを受信することであり、前記ハードウェアファントムは、気道を代表する複数のチューブを含み、前記複数のチューブは、異なる管腔サイズ及び／又は壁厚さを含み、前記複数のチューブは、管腔サイズ及び壁厚さの複数の組み合わせの各々に関するチューブを含み、前記複数のチューブは２次元グリッドに配列され、前記グリッドの一方の軸に沿って前記複数のチューブの管腔サイズが増大し、前記グリッドの他方の軸に沿って壁厚さが増大する、受信することと、
以下のうちの少なくとも一方であり、
前記ロー画像データから作成された前記複数のチューブの管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、前記ロー画像データから作成された前記気道の壁の測定結果を補正すること、及び
前記ＲＯＩの画像を生成することであり、該画像において、前記気道の色及び／又は不透明度が、前記ロー画像データから生成された前記複数のチューブの画像又はマップと、前記ロー画像データから生成された前記気道の画像又はマップとの比較に基づく、生成すること、
のうちの少なくとも一方と、
を有する方法。
【請求項１０】
前記複数のチューブは、１ｍｍ増分で１ｍｍから１０ｍｍの範囲に及ぶ管腔サイズと、０．１ｍｍ増分で０．１ｍｍから５ｍｍの範囲に及ぶ壁厚さと、を含む管腔サイズ及び壁厚さの複数の組み合わせの各々のチューブを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記撮像スキャナはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナであり、前記複数のチューブは、気管壁と略同じハンスフィールドユニット値を有する、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ロー画像データから前記ハードウェアファントムの前記複数のチューブの管腔サイズ及び壁厚さを測定することと、
測定された管腔サイズ及び壁厚さと前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び壁厚さとに基づいてルックアップテーブルを生成することと、
前記ルックアップテーブルを用い、前記ロー画像データを用いて前記気道の前記壁を測定することと、
を更に含む請求項９乃至１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のチューブの前記画像又はマップを前記気道の前記画像又はマップと比較して、前記複数のチューブと前記気道との間の対応関係を決定することと、
前記対応関係に基づいて前記ＲＯＩの前記画像を生成することであり、
該画像内の各気道の不透明度が、対応するチューブとの一致品質に基づくこと、及び
該画像内の各気道の色が、対応するチューブに割り当てられたカラーコードに基づくこと、
のうちの少なくとも一方である、生成することと、
を更に含む請求項９乃至１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステム又は請求項９乃至１３の何れか一項に記載の方法で使用されるハードウェアファントムであって、
気道を代表する複数のチューブであり、該複数のチューブは、異なる管腔サイズ及び／又は壁厚さを含み、該複数のチューブは、例えば１ｍｍ増分で１ｍｍから１０ｍｍの範囲に及ぶ管腔サイズと０．１ｍｍ増分で０．１ｍｍから５ｍｍの範囲に及ぶ壁厚さとを有した、管腔サイズ及び壁厚さの複数の組み合わせの各々に関するチューブを含み、該複数のチューブは２次元グリッドに配列され、前記グリッドの一方の軸に沿って該複数のチューブの管腔サイズが増大し、前記グリッドの他方の軸に沿って壁厚さが増大する、複数のチューブ、
を有するハードウェアファントム。
【請求項１５】
コンピュータ読み取り可能媒体であり、
気道を含む患者の関心領域（ＲＯＩ）と当該ハードウェアファントムとをスキャンする撮像スキャナからロー画像データを受信することと、
以下のうちの少なくとも一方であり、
前記ロー画像データから作成された前記複数のチューブの管腔サイズ及び／又は壁厚さの測定結果と、前記複数のチューブの既知の管腔サイズ及び／又は壁厚さとに基づいて、前記ロー画像データから作成された前記気道の壁の測定結果を補正すること、及び
前記ＲＯＩの画像を生成することであり、該画像において、前記気道の色及び／又は不透明度が、前記ロー画像データから生成された前記複数のチューブの画像又はマップと、前記ロー画像データから生成された前記気道の画像又はマップとの比較に基づく、生成すること、
のうちの少なくとも一方と、
を行うように１つ以上のプロセッサを制御するソフトウェアを担持するコンピュータ読み取り可能媒体、
と組み合わされた請求項１４に記載のハードウェアファントム。
【国際調査報告】
2015524331.tif 000008
2015524331.tif 000009
2015524331.tif 000010
2015524331.tif 000011