(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある被写体の第１と第２の放射線ディジタル画像を融合する方法であって、
前記第１の放射線ディジタル画像を提供するために前記被写体をスキャニングするステップと、
磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）によって前記第２の放射線ディジタル画像を提供するステップと、
スキャナ画像内のグレーレベルのＣＴインターバルを選択するステップと、
前記ＣＴインターバルの範囲内にあるグレーレベルの画素が修正された前記スキャナ画像に対応する最終画像を提供するステップと、から成り、
前記ＣＴインターバルの上限および下限内にグレーレベルを有する前記スキャナ画像の各画素は、対応するＭＲＩ画像グレーレベルを有する前記ＭＲＩ画像と同じ座標の画素のディジタル処理によって得られた画素によって置き換えられることを特徴とする方法。
【請求項２】
ＭＲＩとスキャナ画像の両方の２次元の再センタリングが少なくとも１回の回転および／または並進の操作によって実施され、座標（Ｘ，Ｙ）の前記スキャナ画像の画素と同じ座標（Ｘ，Ｙ）のＭＲＩ画像の画素とが前記被写体の同じ部位を表現することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＣＴインターバルの上限ＢCTがハウンズフィールド・スケールのグレーレベル値で固定され、前記グレーレベルがスキャナ画像に可視化された柔組織を表現するグレーレベルの最高値に相当することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ＣＴインターバルの下限ＡCTがハウンズフィールド・スケールのグレーレベル値に固定され、前記グレーレベルはスキャナ画像に可視化された柔組織を表現するグレーレベルの最低値に相当することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＭＲＩ画像内のグレーレベルの別のＭＲインターバルを選択し、その上限ＢMRがグレーレベルの上方で画素が白になるグレーレベルに相当することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＭＲインターバルの下限ＡMRはグレーレベルの下方で画素が黒になるグレーレベルに相当することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ディジタル処理は線形補間法からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記線形補間法は、前記スキャナ画像の前記ＣＴインターバルの下限ＡCTと上限ＢCTの値、および前記ＭＲＩ画像の前記ＭＲインターバルの下限ＡMRと上限ＢMRの値を統合するアフィン関数を導入していることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＣＴインターバル内にあるグレーレベルＶCTをもつスキャナ画素に対して、ＭＲＩ画像に対応する画素のグレーレベルＶMRが決定され、ついでＣＴインターバル内のグレーレベルが前記アフィン関数および前記レベルＶMRから決定され、
前記最終画像の各画素のグレーレベルＶOUTが以下のアルゴリズム ＶCT＜ＡCTの場合、 １）ＶOUT＝ＶCT ＶCT＞ＢCTの場合、 ２）ＶOUT＝ＶCT ＡCT＜ＶCT＜ＢCTの場合、 ３）ＶOUT＝ＡCT＋（ＢCT−ＡCT）（ＶMR−ＡMR）／（ＢMR−ＡMR）によって得られることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１と第２の放射線ディジタル画像を融合するシステムであって、このシステムは、
スキャニングによって得られる前記第１の放射線ディジタル画像を提供する手段と、
ＭＲＩにより得られる前記第２の放射線ディジタル画像を提供する手段と、
スキャナ画像の画素と、ＣＴインターバルの上限および下限範囲内にあるグレーレベルを読み出す手段と、
前記スキャナ画像の前記ＣＴインターバルの画素の座標と同一の座標のＭＲＩ画像の画素を読み出す手段と、
柔組織と骨組織の可視化を可能にする画像を得るため、グレーレベルが前記ＣＴインターバル内にある画素が、対応するＭＲＩ画像グレーレベルを有する前記ＭＲＩ画像と同じ座標の画素のディジタル処理によって得られる画素によって置き換えられた前記スキャナ画像を有する第３の画像の演算手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、被写体の２つのディジタル画像、すなわち被写体の特定の要素を目立たせる第１の画像、そして別の要素を目立たせる第２の画像の融合に関する。
【０００２】
これは医療分野で特に重要な適用例があり、走査によって得られる体の器官の第１の画像を、磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）によって得られる同器官の第２の画像と融合するものである。
【０００３】
実際に、スキャナによって得られる画像は特に骨のような部分を表現する。このような画像における、骨のような部分は白色であり、他の全ての部分とりわけ柔組織はコントラストのない均一な灰色になっている。一方、ＭＲＩによって得られる画像は柔組織をいくつかのグレーレベルの様々な陰で表し、骨や空スペースのような他の部分は黒色である。
【０００４】
一般に、医療分野においてはスキャナ画像をＭＲＩ画像と融合するが、これはスキャナ画像の骨のような部分の画素をＭＲＩ画像中に統合することによる。
【０００５】
スキャナ画像はグレーレベルの絶対目盛を持っており、したがって、全てのスキャナ画像は全て相互にコンパチブルである。すなわち、所与のグレーレベルは常に特定の器官を表現する。この絶対目盛はハウンズフィールド（Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ）目盛であり、正数および負数からなり、０レベルは水のグレーレベルである。
【０００６】
一方、ＭＲＩ画像は絶対目盛をもたない。グレーレベルは受診者および画像取得条件に依存する。そのため、例えば柔組織として筋肉は一のＭＲＩ画像から別のものへ同じグレーレベルによっては表現されない。したがって、スキャナ画像とＭＲＩ画像の融合により最終画像が生じるが、その目盛は絶対のものでない。
【０００７】
換言すれば、絶対目盛をもつある画像と、絶対目盛をもたない別の画像の融合により、いかなる絶対目盛ももたない最終画像を生じる。
【０００８】
さらに、いかなる絶対目盛ももたない画像は現行のいかなるスキャナ画像処理ソフトウェアによっても使用することができない。実際にスキャナ画像の全てのソフトウェアは、ハウンズフィールド・スケールである標準グレーレベル・フォーマットを使用している。したがって、スキャナとＭＲＩの両画像の融合から生成する最終画像はいかなるスキャナ画像処理ソフトウェアともコンパチブルではない。前記最終画像を使用することができるように、ハウンズフィールド・スケールで目盛られる特定の画像処理ソフトウェアを開発することが必要となる。
【０００９】
本発明は、ＭＲＩ画像のグレーレベルをスケーリングすることによって、その問題にある解決を導入しようと意図するもので、これにより最終画像をスキャナ画像処理ソフトウェアの全てとコンパチブルにする。換言すれば、最終画像はハウンズフィールド・スケールで目盛られることになる。
【００１０】
本発明の一の目的は、前記最終画像にディジタル処理を実施することを希望する場合に、特定のソフトウェアの開発における投資コストを低下することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、標準放射線療法ソフトウェア用の画像源として、当技術分野の現状の融合された画像の場合でなく、本発明方法によって得られる融合の最終画像を使用することである。
【００１２】
したがって、本発明は、走査の結果として得られる第１の放射線ディジタル画像と磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）によって得られる第２の放射線ディジタル画像の融合の方法を提案する。
【００１３】
本発明の包括的特徴によれば、グレーレベルのＣＴインターバル（グレーレベルの上下限範囲）がスキャナ画像内で選択され、ＣＴインターバル内にあるグレーレベルをもつ前記スキャナ画像の各画素が、ＭＲＩ画像と同じ座標の画素のディジタル処理により得られる画素に置き換えられる。したがって、最終画像は、ＣＴインターバル内にあるグレーレベルの画素が修正されたスキャナ画像に相当している。
【００１４】
さらに、有効なディジタル処理のため、ＭＲＩとスキャナ画像の両方の二次元的な再センタリングが少なくとも１回の回転および／または並進の操作によって実施されるので、座標（Ｘ，Ｙ）のスキャナ画像の画素と同じ座標（Ｘ，Ｙ）のＭＲＩ画像の画素は、Ｘ線照射された器官の同じ部位を表現する。
【００１５】
換言すれば、柔組織に相当するグレーレベルの範囲がグレーレベルの新しい範囲に置き換えられる。この新しい範囲のグレーレベルの値はＭＲＩ画像のグレーレベルを導入するアルゴリズムから得られる。アルゴリズムでは、スキャナ画像のＣＴインターバルの所与の画素に対して、置き換えられるべきＣＴインターバルの画素と同じ座標を有するＭＲＩ画像の画素から新しい画素のグレーレベル値を計算する。
【００１６】
本発明の使用の一方法によれば、ＣＴインターバルの上限ＢCTは、スキャナ画像に可視化された柔組織を表現するグレーレベルの最高値に相当するハウンズフィールド・スケールのグレーレベル値に固定される。ＣＴインターバルの下限ＡCTは、スキャナ画像に可視化された柔組織を表現するグレーレベルの最低値に相当するハウンズフィールド・スケールのグレーレベル値に固定される。
【００１７】
より正確には、スキャナ画像内の柔組織に相当するＣＴインターバルを決める２つのしきい値が固定される。
【００１８】
実際には、ＢCTはスキャナ画像内の柔組織の最高値として固定され、ＡCTはスキャナ画像内の柔組織の最低値として固定される。
【００１９】
したがって、スキャナ画像はそのハウンズフィールド・スケールで目盛られているので、選択されたインターバルはハウンズフィールド・スケールに含まれるインターバルとなる。
【００２０】
一般に本発明の使用の一方法によれば、ＭＲＩ画像内のグレーレベルのＭＲインターバルを、上限ＢMRがグレーレベルの上方で画素が白になるグレーレベルに相当し、下限ＡMRがグレーレベルの下方で画素が黒になるグレーレベルに相当するように選択する。
【００２１】
換言すれば、そのインターバルはＭＲＩ画像のグレーレベルの変化を全て考慮に入れる。この変化すなわちコントラストは、柔組織の有益な情報を表現する。
【００２２】
ついで２つのインターバル、すなわちハウンズフィールド・スケールに含まれるスキャナ画像の第１のＣＴインターバルと、ハウンズフィールド・スケールにリンクされないＭＲＩ画像の第２のＭＲインターバルがある。これら２つのインターバルは柔組織のフレーミングを表現する。
【００２３】
本発明の使用方法によれば、ディジタル処理は、スキャナ画像のＣＴインターバルの下限ＡCT、上限ＢCTの値とＭＲＩ画像のＭＲインターバルの下限ＡMR、上限ＢMRの値を統合するアフィン関数による線形補間を含む。
【００２４】
線形補間法を実施することによりＭＲＩ画像のコントラストを選択することが可能になる。
【００２５】
ＣＴインターバル内にあるグレーレベルＶCTをもつスキャナ画素に対して、ＭＲＩ画像の同じ座標の画素のグレーレベルＶMRが決定され、ついでＣＴインターバル内のグレーレベルが前記アフィン関数および前記レベルＶMRから決定されることが好ましい。ついで、最終画像の各画素のグレーレベルＶOUTはつぎのアルゴリズムによって得られる。すなわち、
ＶCT＜ＡCTの場合、
１）ＶOUT＝ＶCT
ＶCT＞ＢCTの場合、
２）ＶOUT＝ＶCT
ＡCT＜ＶCT＜ＢCTの場合、
３）ＶOUT＝ＡCT＋（ＢCT−ＡCT）（ＶMR−ＡMR）／（ＢMR−ＡMR）
【００２６】
換言すれば、ＭＲＩ画像の解像度を維持しながら、ＭＲＩ画像がスケーリングされるので、ＭＲＩ画像の黒色レベルＡMRはスキャナ画像の柔組織の最低値ＡCTに相当する。同様に、ＭＲＩ画像の白色レベルＢMRはスキャナ画像の柔組織の最高値ＢMRに相当する。
【００２７】
実際に、
ＶMR＝ＢMR、ＭＲＩ画像のＭＲインターバルの灰色の最高レベルに対して、
それは３）のＶOUT＝ＢCT、すなわちスキャナ画像のＣＴインターバルの灰色の最高値によって得られる。
そして、ＶMR＝ＡMR、ＭＲＩ画像のＭＲインターバルの灰色の最低レベルに対して、
それは３）のＶOUT＝ＡCT、すなわちスキャナ画像のＣＴインターバルの灰色の最低値によって得られる。
【００２８】
スケーリングすることにより、ＭＲＩ画像のハウンズフィールド・スケールで目盛られないＭＲインターバルが、ハウンズフィールド・インターバル内にあるＣＴインターバルに相当するディジタル処理を受けることができる。
【００２９】
したがって、最終画像のグレーレベル値ＶOUTは全てハウンズフィールド・スケールに含まれることとなり、スキャナ画像処理の標準スケールになる。
【００３０】
本発明はまた走査によって得られる第１の放射線ディジタル画像の、ＭＲＩにより得られる第２の放射線ディジタル画像との融合のシステムに関し、グレーレベルが所定のＣＴインターバル内にあるスキャナ画像の画素を読み出す手段と、
座標がスキャナ画像のＣＴインターバルの画素のそれと同一であるＭＲＩ画像の画素を読み出す手段と、
柔組織と骨組織の可視化を可能にする画像を得るために、グレーレベルがＣＴインターバル内にある画素が、ＭＲＩ画像と同じ座標の画素のディジタル処理によって得られる画素によって置き換えられたスキャナ画像からなる第３の画像の計算手段とを備える。
【００３１】
得られる最終画像はスキャナ・タイプのものである。したがって、先行技術の融合画像の場合ではなく、アドバンテージ・シムあるいはアドバンテージ・ウィンドウズ３Ｄビューアなどの標準のソフトウェアによって処理できる。先行技術の方法では、その融合画像を処理することができるために特別のソフトウェアを使用する必要がある。
【００３２】
本発明の他の利点と特徴は、非限定の実施形態の詳細な説明と添付図面の吟味で明らかになろう。
【００３３】
（発明の詳細な説明）
特に３つの図１、図３および図４を参照すると、まず最初に、２つのディジタル画像が取得されている。取得部１により図３に示されたスキャナ画像１１を取得可能にしている。この画像は所与の平面に沿った受診者の頭部の画面を表している。頭部の外側の部分はそこを、黒色で表現される空気１２と見分けることができる。白い領域１４は骨のような組織に相当し、灰色がかった領域１３はすべて柔組織に相当する。このスキャナ画像１１はそれが骨のような組織の可視像を目立たせるので特に興味深い。したがって、その原理的特徴は骨のような組織１４の完全なディスプレイである。一方、灰色がかった領域１３は解像度が低いので、柔組織のコントラストを見分けることは不可能である。
【００３４】
取得部２により磁気共鳴診断装置による画像１５を取得することができる。それはスキャナ画像１１と同じ平面に沿った受診者の頭部の画面を表している。そこでは同様に黒い部分１６を見分けることができ、頭部の周囲全てが空気に相当する。頭部の内側における黒い領域１７は骨のような組織および例えば空気のような柔組織以外のなんらかの要素に相当する。灰色がかった領域１８は柔組織を表現する。この画像の原理的特徴は柔組織のディスプレイである。解像度はコントラストすなわち関心要素１９を見分けるのに十分である。一方、骨のような部分１７の境界を定めるのは困難である。というのは、それは画像１５の空気や他の各要素も黒色で現れて溶け込んでいるからである。
【００３５】
取得部１と２の２つの異なる方法から生成したこれらの２つの画像１１と１５は所与の切断面に沿った頭部の画面を表している。したがって、２つの画像１１と１５を重ね合わせるために２次元の再センタリング３が行われる。このために回転および／または並進操作を実施することができる。この再センタリング動作３を制御することができる専門家に知られたツールがある。特に、例えば特定の要素をスキャナ画像１１上で指示すると、ＭＲＩ画像１５上の同じ特定の要素の上にカーソルが現れるポインタを用いるツールを挙げることができる。同じアイデアがマグニフィアを使用するツールでも開発されている。
【００３６】
２つの画像１１と１５が再センタリングされると、ステージ４でスキャナ画像の柔組織に最低値ＡCTとして、例えばハウンズフィールド・スケールの柔組織の低い値である−１３０が決定される。またスキャナ画像の柔組織の最高値ＢCTとして例えばハウンズフィールド・スケールの柔組織の高い値である８０が決定される。これら２つの値は両方ともＣＴ値である。あるＣＴ値は考慮している組織の吸収係数と水の吸収係数から決められる。すなわち、
ＣＴ値＝（（μ0−μw）／μw）×１０００
ここで、μWは水の吸収係数
μ0は考慮する組織の吸収係数
【００３７】
ＣＴ値はハウンズフィールド単位で表現される。
ＣＴ値のテーブル
人体の要素 ＣＴ値
骨（皮質）                        ＞２５０
骨（骨髄）                      １３０±１００
凝血                              ８０±１０
甲状腺動脈                        ７０±１０
肝臓                              ５０±１０
筋肉                              ４５±５
血                                ４０±１０
脳（白質）                        ３５±５
腎臓                              ３０±１０
脳（灰質）                        ２５±５
脂肪組織                      −１００±１０
【００３８】
ＭＲＩ画像に関する２つの値ＡMRとＢMRがステージ５で決定される。ＡMRは低いグレーレベルが黒とみなされるようなグレーレベルである。ＢMRは高いグレーレベルが白とみなされるようなグレーレベルである。
【００３９】
ついでＭＲインターバルのスケーリングするアルゴリズム部６が続行される。本発明の好ましい実施形態によれば、アルゴリズム部６は図２に従って適用される。ＶCTに等しいグレーレベルのスキャナ画像のターゲット画素をステージ６ａの間にとる。最初の場所で、その値がＣＴインターバル内に含まれるかどうかを決定する。そのため、下限ＡCTおよび上限ＢCTの両値が導入される。まず第１に、値ＶCTはステージ６ｂで値ＡCTと比較される。ターゲット画素ＶCTのグレーレベルがＡCTよりも小さい場合、ターゲット画素はＣＴインターバルの外側にあり、ついで骨のような組織１４またはスキャナ画像の黒色背景１２に相当する。その場合、ターゲット画素は最終画像２０にその値ＶCTを維持する。
【００４０】
そうでなく、グレーレベルＶCTがＡCTよりも高い場合、ステージ６ｃで値ＢCTと比較される。グレーレベルＶCTがＣＴインターバルの上限ＢCTよりも高い場合、そのターゲット画素はその値ＶCTをステージ６ｆの最終画像２０に維持する、すなわちＶOUTである最終画像２０のターゲット画素のグレーレベルはＶCTに等しい。したがって、ＡCTよりも低いまたはＢCTよりも高い値ＶCTに対して、そのレベルＶCTが最終画像２０のグレーレベルＶOUTとして維持される。
【００４１】
一方、ＶCTがＡCTよりも高くＢCTよりも低い場合、スキャナ画像の前記ターゲット画素と同じ座標のＭＲＩ画像の画素のグレーレベルＶMRがステージ６ｄで決定される。ついでレベルＡCT、ＢCT、ＡMR、ＢMRを導入することによって、グレーレベルＶMRが線形補間法を受ける。そのときＶCTと独立な新しい値ＶOUTがステージ６ｅで得られる。
【００４２】
その場合アルゴリズム部６はつぎのフォームで与えられる。
ＶCT＜−１３０の場合、
１）ＶOUT＝ＶCT
ＶCT＞８０の場合、
２）ＶOUT＝ＶCT
−１３０＜ＶCT＜８０の場合、
３）ＶOUT＝−１３０＋（８０＋１３０）（ＶMR−ＡMR）／（ＢMR−ＡMR）
【００４３】
どのような値ＡMR、ＢMRでも、最終画像２０はハウンズフィールド・スケールに従うグレーレベルの範囲にある。図５は前記最終画像２０を示している。骨組織１４および柔組織１８が見分けられている。画像１２の背景はスキャナ画像１１におけるように黒のままである。
【００４４】
しかしながら、肺の画面によって得られるスキャナ画像に対して、スキャナ画像の肺を表しているグレーレベルＶCTの画素は、ＣＴインターバルに含まれる、あるいは含まれない、いかなるグレーレベルＶCTでも最終画像のＶCTに等しい値ＶOUTをもつことになる。換言すれば、最終画像の肺のグレーレベルはスキャナ画像の肺のグレーレベルである場合、線形補間法は肺のグレーレベルに適用されない。これは、肺を表現するグレーレベルが動的であるので、スキャナ画像がＭＲＩ画像よりも良い解像度もつことに起因する。
【００４５】
このようにして、グレーレベルがハウンズフィールド・スケールに含まれる最終画像２０が決定される。ついでこの最終画像はスキャナ画像の形式でステージ７で保護される。それはステージ１０でプリントでき、また研究できるようにステージ８でスクリーン上にディスプレイすることもできる。しかしその方法の主要な利点は、この画像をステージ９の標準の放射線療法治療システムの入口に届けることができるということに存する。
【００４６】
ＭＲＩ画像とスキャナ画像の融合から生成される最終画像は、柔組織および骨組織を表し、アドバンテージ・シム（Ｓｉｍ）、イシス（Ｉｓｉｓ）、あるいはアドバンテージ・ウィンドウズ・ビューア（Ｖｉｅｗｅｒ）などの、標準の全てのスキャナ画像処理ソフトウェアのソースとして使用できる。
【００４７】
構造および／またはステップおよび／または機能の様々な変形は、当業者が発明の範囲を逸脱することなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による方法の実施形態のフローチャートである。
【図２】  断層撮影システムによって得られる２つの画像を概略的に示す図である。
【図３】  ＣＴで得た画像
【図４】  ＭＲで得た画像
【図５】  上記二つの画像を融合した画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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