(57)【要約】本発明は、患者の臓器又は他の身体部位のモニタリングによって得られた一連の２次元画像又は３次元画像をセグメント化する手段を有し、第１のセグメンテーションが、一連の画像の第１の画像に対して実施され、この第１のセグメンテーションが、一連の画像の残りの画像に対する後続のセグメンテーションのために用いられる装置に関する。これらの画像に関して、このセグメント化する手段は、各個別の変換が一連の画像の２つの画像間でフィッティング動作を具現化し、一連の画像の実質的に全ての画像がこのような変換の対象となる、一連の変換を実施する。一連の画像の第１の画像に対する第１のセグメンテーションは、第１の画像を一連の画像の他の画像にフィットさせる変換又は変換のシーケンスによって変更され、その後、一連の画像の任意の他の画像に対して適用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の臓器又は他の身体部位から得られた一連の２次元画像又は３次元画像をセグメント化する手段を有し、第１のセグメンテーションが、前記一連の画像の第１の画像に対して実施され、前記第１のセグメンテーションが、前記一連の画像の残りの画像に対する後続のセグメンテーションのために用いられる装置であって、
前記画像に関して、前記セグメント化する手段は、各個別の変換が前記一連の画像の２つの画像間におけるフィッティング動作を具現化し、前記一連の画像の実質的に全ての画像がこのような変換にかけられる、一連の変換を実施し、
前記一連の画像の前記第１の画像に対する前記第１のセグメンテーションが、前記第１の画像を前記一連の画像の他の画像にフィットさせる前記変換又は前記変換のシーケンスによって変更され、その後、前記一連の画像の任意の前記他の画像に対して適用されることを特徴とする装置。
【請求項２】
各変換が、前記一連の画像の隣り合った画像、又は直ちに連続する画像に関することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
２つ以上の一連の画像があり、第１の一連の画像に対するセグメンテーションが、全ての一連の画像に対して適用されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 
【請求項４】
前記各一連の画像が、ＭＲ、ＣＴ，ＮＭ及びＵＳのグループから選択されたモニタリングの種々の異なる手段により収集されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。 
【請求項５】
前記各一連の画像が、種々の異なる期間において収集されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記画像が心臓のような実質的に球状の臓器に関する装置であって、
前記一連の変換を確立する前に、前記一連の画像が、平面において前記臓器の壁を示す変更された一連の画像にコンバートされ、前記平面の左側部が実質的に前記臓器の内側に対応し、前記平面の右側部が実質的に前記臓器の外側に対応し、
前記一連の変換が、前記変更された一連の画像に適用されることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
患者の臓器又は他の身体部位から得られた一連の２次元画像又は３次元画像をセグメント化するように構成され、第１のセグメンテーションが、前記一連の画像の第１の画像に対して実施され、前記第１のセグメンテーションが、前記一連の画像の残りの画像に対する後続のセグメンテーションのために用いられる装置のためのソフトウェアであって、
前記画像に関して、各個別の変換が前記一連の画像の２つの画像間におけるフィッティング動作を具現化し、前記一連の画像の実質的に全ての画像が、このような変換にかけられる、一連の変換が確立され、
前記一連の画像の前記第１の画像に対する前記第１のセグメンテーションが、前記第１の画像を前記一連の画像の他の画像にフィットさせる前記変換又は前記変換のシーケンスによって変更され、その後、前記一連の画像の任意の前記他の画像に適用されることを特徴とするソフトウェア。  
【請求項８】
各変換が、前記一連の画像の隣り合った画像、又は直ちに連続する画像に関することを特徴とする、請求項７に記載のソフトウェア。
【請求項９】
２つ以上の一連の画像があり、第１の一連の画像に対するセグメンテーションが、全ての一連の画像に対して適用されることを特徴とする、請求項７に記載のソフトウェア。
【請求項１０】
前記画像が心臓のような実質的に球状の臓器に関するソフトウェアであって、
前記一連の変換を確立する前に、前記一連の画像が、平面において前記臓器の壁を示す変更された一連の画像にコンバートされ、前記平面の左側部が実質的に前記臓器の内側に対応し、前記平面の右側部が実質的に前記臓器の外側に対応し、
前記一連の変換が、前記変更された一連の画像に適用されることを特徴とする、請求項７乃至９の何れか１項に記載のソフトウェア。
【請求項１１】
患者の臓器又は他の身体部位から得られた一連の２次元画像又は３次元画像をセグメント化する方法であって、第１のセグメンテーションが、前記一連の画像の第１の画像に対して実施され、前記第１のセグメンテーションが、前記一連の画像の残りの画像に対する後続のセグメンテーションのために用いられる方法であって、
前記画像に関して、各個別の変換が前記一連の画像の２つの画像間におけるフィッティング動作を具現化し、前記一連の画像の実質的に全ての画像がこのような変換にかけられる、一連の変換が確立され、
前記一連の画像の前記第１の画像に対する前記第１のセグメンテーションが、前記第１の画像を前記一連の画像の他の画像にフィットさせる前記変換又は前記変換のシーケンスによって変更され、その後、前記一連の画像の任意の前記他の画像に適用されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
各変換が、前記一連の画像の隣り合った画像、又は直ちに連続する画像に関することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
２つ以上の一連の画像があり、第１の一連の画像に対するセグメンテーションが、全ての一連の画像に対して適用されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記各一連の画像が、ＭＲ、ＣＴ，ＮＭ及びＵＳのグループから選択された種々の異なる手段により収集されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記各一連の画像が、種々の異なる期間において収集されることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記画像が心臓のような実質的に球状の臓器に関する方法であって、
前記一連の変換を確立する前に、前記一連の画像が、平面において前記臓器の壁を示す変更された一連の画像にコンバートされ、前記平面の左側部が実質的に前記臓器の内側に対応し、前記平面の右側部が実質的に前記臓器の外側に対応し、
前記一連の変換が、前記変更された一連の画像に適用されることを特徴とする、請求項１１乃至１５の何れか１項に記載の方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の臓器又は他の身体部位から得られた一連の２次元画像又は３次元画像をセグメント化するための手段を有し、 第１のセグメンテーションが、一連の画像の第１の画像に対して実施され、この第１のセグメンテーションが、一連の画像の残りの画像に対する後続のセグメンテーションのために用いられる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法及び装置は、米国特許第５，９０３，６６４号明細書から知られており、この米国特許明細書は、一連の画像をボリュームにわたるスライスとして、及び心臓サイクルにわたる種々の異なる時間周期での画像として取得する、心臓セグメンテーションシステムを示している。この知られたシステム及び方法において、一連の画像の第１の画像は、閾値を用いることによってセグメント化される。この画像の重心が、隣り合った画像をセグメント化する際のシード点として用いられる。このことは、全ての画像がそれに従ってセグメント化されるために、複数の画像に対して繰り返される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、セグメンテーションが、人間の関与を伴うことなく又はほとんど伴うことなく依然として行われることができるように、一連の２次元画像又は３次元画像をセグメント化するために、既知の方法及び装置の信頼性及び汎用性を改善することにある。
【０００４】
本発明の目的は、更に、画像の種々の異なる組の間における比較を簡単かつ迅速に行うことを可能にする方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
下記の説明から明らかになるであろう本発明のこれらの及び他の目的は、本発明の装置が、使用中に、画像に関して、各個別の変換が一連の画像の２つの画像間におけるフィッティング動作を具現化し、一連の画像の実質的に全ての画像がこのような変換にかけられる、一連の変換を実施し、そのために、一連の画像の第１の画像に対する第１のセグメンテーションが、第１の画像を一連の画像の他の画像にフィットさせる変換又は変換のシーケンスによって変更され、その後、一連の画像の任意の他の画像に対して適用されることにより、達成される。
【０００６】
本発明は、上記装置によって動作されるソフトウェア及び方法においても具現化され、この方法及びソフトウェアは、画像に関して、各個別の変換が一連の画像の２つの画像間におけるフィッティング動作を具現化し、一連の画像の実質的に全ての画像がこのような変換にかけられる、一連の変換が確立され、更に、一連の画像の第１の画像に対する第１のセグメンテーションが、第１の画像を一連の画像の他の画像にフィットさせる変換又は変換のシーケンスによって変更され、その後、一連の画像の任意の他の画像に適用されることを特徴とする。
【０００７】
いかなるタイプのセグメンテーションでも、最初に、第１のセグメンテーションとして第１の画像に対して適用され得ることが認識されるであろう。このセグメンテーションは、当該分野にそれ自体が知られている方法及び手段によって、手動で又は（半）自動で実施され得る。ユーザのニーズに応じて作り上げられることができるこのセグメンテーションの結果は、本発明によれば、一連の画像の他の画像に対して簡単かつ迅速に伝播される。
【０００８】
上記一連（series，シリーズ）のそれぞれの画像の中での上記変換は、例えば、一連の画像の第１の画像と、このような一連の画像の他の画像の各々との間に適用されることができる。但し、各々の変換は、一連の画像の隣り合った画像、又は直ちに連続する画像に関することが好ましい。この一連の画像の隣り合った画像又は直ちに連続する画像の間の差はかなり限られており、変換の精度の要求も相当限られたままである。
【０００９】
本発明の重要な利点は、２つ以上の一連の画像がある場合に特に有用であることが分かっており、そのため、第１の一連の画像に対して適用されたセグメンテーションが、他の一連の画像に対しても適用され得ることにある。これにより、上記のシリーズ（一連）の中での比較を容易にする。
【００１０】
この直前に述べられた利点は、ＭＲ（magnetic resonance，磁気共鳴法）、ＣＴ(computed tomography，コンピュータ断層撮影法)、ＮＭ（nuclear medicine，核医学）及びＵＳ（ultrasonography，超音波検査法）のグループから選択されたモニタリングの種々の異なる手段により収集される一連の画像に対して上記方法が適用されるか、又はこの一連の画像に対して上記装置が動作する場合、すぐに明らかになる。
【００１１】
更に、それぞれの一連の画像が、モニタリングの同じ手段により収集されるか、又はモニタリングの種々の異なる手段により収集されるかに関わらず、種々の異なる期間において収集されることも有用である。
【００１２】
本発明による方法は、患者のあらゆるタイプの臓器及び他の身体部位に適用し得る。しかし、画像が、心臓のような実質的に球状の臓器に関する場合、本発明による装置、ソフトウェア及び方法は、好ましくは、一連の変換を確立する前に、一連の画像が、平面において臓器の壁を示す変更された一連の画像にコンバートされ、このプレーンの左側部が実質的に臓器の内側に対応し、このプレーンの右側部が実質的に臓器の外側に対応し、一連の変換が、変更された一連の画像に適用されることを特徴とする。最初の一連の画像を変更された一連の画像にコンバートするこの方策によって、 本発明による処理は、実質的に軽減されることができるので、精度を犠牲にすることなく、大量の画像の高速処理を可能にする。
【００１３】
本発明は、添付図面を参照して以下に更に明瞭に説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、２次元（２Ｄ）画像及び３次元（３Ｄ）画像双方の処理に適用し得る。医療診断、治療計画及び治療効果のモニタリングのために、多くの場合、患者の医療画像に存在する種々の解剖学的構造を正確にセグメント化することが必要とされる。従って、医療画像のセグメンテーションは、ここ数十年の間にかなりの注目を集めている。
【００１５】
閾付け（thresholding）に基づく方法（米国特許第５，９０３，６６４号明細書参照）から、２次元アクティブ輪郭又は３次元アクティブオブジェクトに基づくセグメンテーションのような先端的な方法にわたる、多くのセグメンテーションのアルゴリズムが提案されている。
【００１６】
手動のセグメンテーションも含み得るいかなるセグメンテーションのタイプであっても、本発明は、選択されたセグメンテーションを、一連の画像における全ての画像に対して又は幾つかの一連の画像に対して適用することを簡単にする方法及び装置を提案する。これによって、一連の画像の選択された第１の画像に対して最初のセグメンテーションを適用することのみが必要とされる。
【００１７】
図１を参照することによって、本発明による方法及び装置の一般的な仕組みが説明される。画像１について、ボックス２でセグメンテーションが行われ、所望のセグメント化された画像３をもたらす。この第１の画像１と、ｉが２〜ｎのレンジにあり得るような連続的な他の画像ｉとが、ボックス４に供給される。このボックス４では、画像１及び画像ｉが最良のフィットに到達するために、変換（transformation，トランスフォーメーション）Ｔ１，ｉが計算される。この変換されたものＴ１，ｉがボックス５に供給される。このボックス５は、最初のセグメント化された画像３も受け取り、これらの双方の情報フローを、元の画像ｉに対応するセグメント化された画像６にコンバートする。本発明の装置は、このプロセスをレンジ２〜ｎのｉごとに繰り返すので、当該画像の関心領域に関して、各個別の変換が一連の画像の２つの画像間における最良のフィットを具現化し、一連の画像の各々の画像がこのような変換の対象である、一連の変換が確立される。図１は、常に画像１がその一部を形成するような、画像の中でのそれぞれの個々の変換に関しているけれども、それぞれの個々の変換が、一連の画像の隣り合った画像、言い換えれば、直ちに連続する画像に関することも可能である。
【００１８】
本発明は、更に、２つ以上の一連の画像がある場合にも適用可能であり、それにより、（第１の一連の画像からの第１の画像のセグメンテーションに基づく）この第１の一連の画像のセグメンテーションが、全ての一連の画像に適用し得る。
【００１９】
この点において、それぞれの一連の画像が、ＭＲ、ＣＴ、ＮＭ及びＵＳのグループから選択された患者をモニタリングする種々の異なる手段により収集されることが可能になり、場合によっては有利になる。それぞれの一連の画像は、種々の異なる期間において収集されることもできる。
【００２０】
図２を参照して、画像（画像の１つが図２の左側部に示されている）が、心臓のような実質的に球状の臓器に関し得ることが示されている。このような場合、上記に説明された一連の変換を確立する前に、図２の左側部に示される心臓の画像が、図２の右側部に示されるような変更された画像へのコンバージョンを行われることが望ましい。このタイプの変換は、リサンプル動作として知られており、平面において当該臓器の壁の図示をもたらす。ここで、上記プレーンの左側部が実質的に当該臓器の内側に対応し、上記プレーンの右側部が実質的に当該臓器の外側に対応する。本発明の方法及び装置の仕組みの容易さは、この従来の動作により高く支持され、動作するのがより簡単である変換が、変更された画像に対して行われ得ることを可能にする。この一実施例が、図３を参照して示される。
【００２１】
図３は、左側部に画像ｉを示し、右側部に後続の画像ｉ＋１を示す。これらの画像のうち関心領域は、いわゆる、心臓の左心室の心筋であり、その位置が図３の左側部にｒ１−ｒ２で示されている。画像ｉ＋１に関する図３の右側部では、この位置が、
【数１】
2006500098.tif 000003
に変化している。ｒ１−ｒ２から、
【数２】
2006500098.tif 000004
への位置におけるこの変化は、画像ｉを画像ｉ＋１にフィットさせる変換を表し、この変換が画像ｉのセグメンテーションを画像ｉ＋１へ適用するために用いられる。
【００２２】
上記の記載は単に本発明による方法の一部として変換を実行する一実施例を示すだけであり、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲及び趣旨の範囲内であれば、この変換を実行する多数の他のやり方が存在することに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による装置の動作の概略的なフローシートを示す図である。
【図２】心臓の画像及びその変更された画像を概略的に示す図である。
【図３】２つの連続する画像における心臓の変更された画像を示す図である。
【図１】
2006500098.tif 000005
【図２】
2006500098.tif 000006
【図３】
2006500098.tif 000007
【国際調査報告】
2006500098.tif 000008
2006500098.tif 000009
2006500098.tif 000010