(57)【要約】本発明は、断層撮影法の画像平面の配向及び位置を決定する走査パラメータの指示方法に関係する。本発明は、異なる時間で患者の再走査工程を容易にする。これは、現在の参照走査画像（１）を対応する過去の参照走査の画像データ（２）と合致（３）することによって、過去の検査における患者の配向及び位置に関して該患者の現在の配向及び位置をコンピュータ処理することによって達成される。現在の検査の走査パラメータは、現在の検査での患者の相対的なポジションと一致して過去の検査の走査パラメータを調節することによって計算される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断層撮影画像平面の配向及び位置を決定する走査パラメータの指示方法であって、対象物の現在の参照走査が実行され、前記参照走査の画像データが分析され、それによってスキャナで検査される前記対象物の現在の前記配向及び位置を確定する幾何学的データを抽出し、さらに、一つ以上の現在の検査走査における前記走査パラメータは、過去の検査における前記同一対象物の対応する幾何学的なデータに対して前記検査される対象物の前記現在の幾何学的なデータを関連付けることによってコンピュータ処理されて、前記方法では、過去の参照走査の画像データと前記現在の参照走査の画像データを合致させることによって、前記過去の検査における前記対象物の配向及び位置に関する前記現在の配向及び位置はコンピュータ処理され、前記現在の検査の走査パラメータは、前記現在の検査での前記対象物の相対的な配向及び位置と一致して前記過去の検査の走査パラメータを調節することによって計算されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記現在及び過去の参照走査の画像データの合致は、前記現在及び過去の参照走査両者における走査容積で３つ以上の対応する目印ポイントを識別することによって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記現在及び過去の参照走査の画像データの合致は、前記現在及び過去の参照走査両者の前記画像での特徴的な特質の認識によって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記現在及び過去の参照走査の画像データの合致は、前記２つの画像間の差異を最小限にする幾何学的な変形を見つけることによって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
現在の参照走査の画像データを処理することによって一つ以上の現在の検査における断層撮影画像平面の配向及び位置を確定するパラメータの指示方法であって、それによってスキャナで検査される前記対象物の現在の前記配向及び位置を確定する幾何学的データを抽出し、さらに、過去の検査における前記同一対象物の対応する幾何学的データに対して前記検査される対象物の前記現在の幾何学的データを関連付けて、前記方法では、過去の参照走査の画像データと前記現在の参照走査の画像データを合致させることによって、前記過去の検査における前記対象物の配向及び位置に関する前記現在の配向及び位置はコンピュータ処理され、前記現在の検査の走査パラメータは、前記現在の検査での前記対象物の相対的な配向及び位置と一致して前記過去の検査の走査パラメータを調節することによって計算されることを特徴とする請求項１に記載の前記方法を実行するためのコンピュータプログラム。
【請求項６】
前記現在及び過去の参照画像の両者は、コンピュータディスプレイ装置の手段によってユーザに表示され、それによって、前記ユーザが、前記現在及び過去の参照走査両者の走査容積における３つ以上の対応する目印ポイントを識別することによって、前記現在及び過去の参照画像データの対話式合致を実行できることを特徴とする請求項５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項７】
前記現在及び過去の参照走査の画像データの合致が、前記現在及び過去の参照走査両者の前記画像における特徴的な特質の自動認識によって、及び／又は前記２つの画像間の差異を最小限にする幾何学的な変形を見つけることによって改良されることを特徴とする請求項６に記載のコンピュータプログラム。
【請求項８】
スキャナとコンピュータとを備えてなる断層撮影機器であって、前記スキャナは前記コンピュータによって指示されている走査パラメータにしたがって断層画像を生成するための手段を有し、前記コンピュータはメモリと請求項１の前記方法にしたがって操作するプログラム制御とを有することを特徴とする断層撮影機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層撮影画像平面の配向及び位置を決定する走査パラメータの指示方法に関係し、かかる方法において、対象物の現在の参照走査が実行され、参照走査の画像データが分析されて、それによってスキャナで検査される対象物の現在の配向及び位置を確定する幾何学的データを抽出し、さらにかかる方法において、一つ以上の現在の検査走査における走査パラメータは、過去の検査での同一対象物の対応する幾何学的データに対して検査される対象物の現在の幾何学的なデータを関連付けることによってコンピュータ処理される。
【０００２】
さらに、本発明は、本発明の方法を実行するためのコンピュータプログラムと、前述の方法にしたがって操作を実行する、断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
核磁気共鳴診断法（ＭＲＩ）又はコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）などの画像診断において、患者の関心領域における部位若しくは切片の画像は、核磁気共鳴信号（ＭＲＩ）若しくはＸ線ビームの投射（ＣＴ）から再構成される。一般的には、診断目的における患者の走査は、画像平面の配向と位置を決定する走査パラメータのマニュアル指示にしたがって実行される。画像平面の最も適切なアンギュレーション（angulation）及び偏心パラメータの選択における変わりやすさのために、異なる時間における異なる検査セッションで繰り返される同一患者の走査で良好な再現性を達成することは困難な作業である。
【０００４】
異なる時間で患者の再走査工程を容易にする必要がある。これは、疾病の進行及び処置した治療の成功を評価するために数回検査しなければならない、例えば、ガン、多発性硬化症、アルツハイマー病などの疾病患者の幾つかのグループが存在するためである。進行度合いの正確な分析は、走査パラメータの的確な処置を必要とする。さらに、正確な再走査はまた、干渉の放射線医学において重要な役割をする。現在の実施は、過去の検査のフィルムの画像結果と共に、繰り返された断層撮影検査のために患者を送ることである。それらの画像から、放射線技師又は断層撮影装置のオペレータは、通常、過去の検査の走査パラメータを過去にさかのぼることを試みる。特に、異なる走査の数多のアンギュレーションが含まれる場合において、この工程は、非常に困難であり、厄介で、精確さに欠ける。したがって、患者の再走査における走査パラメータの総合的な手動指示が長期間行なわれ、画像平面の位置付けに関してまったく正確ではない。合理的な結果が得られる前に、しばしば、一つ以上の試みが必要とされる。
【０００５】
したがって、同一患者における繰り返しの再走査における走査パラメータの多少なりとも自動化された指示を可能にする方法が必要であり、それによって人間のオペレータによる関与を最小限にすることが容易に認識される。かかる方法は、過去の検査の対応するパラメータに依存する１セットの走査パラメータを直接提供する場合に、特に有用である。
【０００６】
上述のような方法は、例えば、米国特許第６，１９５，４０９Ｂ１に記載されている。かかる公知方法によると、一つ以上の所謂、ローカライザー走査が最初に実行される。その後、それらのローカライザー画像は、対象物又は器官のサイズ、位置及び配向などの検査される対象物に関する構造的な情報を抽出するために分析される。この分析結果として、検査される対象物の（モデルの）観念的な概略図が獲得される。次いで、この観念的な概略図は、画像平面の位置と走査パラメータに関する情報を追加的に含む、所謂、参照テンプレートと合致される。上に言及したモデルは、対象物の幾何学的で物理的な特質に対応する、幾何学的で構造的な情報から構成される、関心のある対象物の観念的な概略図である。例えば、モデルは、特有の解剖学的構造に相当する鼻の先端、目及び他の参照ポイントのような検査される対象物の特徴を同定する対等物を含む。ローカライザー画像からモデルのパラメータを抽出することは、総括的なモデルと特定の画像データとの間における最適な適合が獲得されるまで反復して実行される、幾何学的な変形を含む。モデルが画像データと一旦合致すると、様々な画像平面がテンプレートの平面から決定され、このようにして、新規の走査パラメータの自動的な指示を可能にする。
【０００７】
上述の技術の主な問題は、観念的な概略モデルの使用に基づくことである。検査される対象物の参照画像とモデルとの複雑な合致手段の実行は、特に、限定されたコンピュータ性能で、断層撮影スキャナにおいて困難であるか、又は実現可能ではない。総括的なモデルはすべての各個人の患者に最適で標準的な画像平面を自動的に選択するために最も適切であるが、しかし、それは異なる時間における異なる検査セッションで同一患者を繰り返して再走査する特定の要求を満たすためには最適ではない。これは、既知の方法が同じ患者の同じ検査を再三実行しなければならない場合、有利に利用することができる単独の個人における個々の特長を利用しないからである。確かに、過去の検査の走査パラメータを手動で遡ってトレースするために、そのような個人の特徴を使用することは、断層撮影スキャナにおけるオペレータは既に現在実行している。これとは対照的に、典型的には癌、多発性硬化症などの疾病が進行中の場合のような、関心のある対象物の変化が検査間で発生した場合には、既知の方法は、画像平面の同じ配向と位置を再度正確に見つけはしないだろう。かかる状態において、スキャナで検査される対象物の配向と位置だけでなく物理的な特徴も、検査の期間において変化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主要な目的は、断層撮影法における走査パラメータの指示における改善された技術を提供することである。
【０００９】
さらに、同一患者の繰り返される再走査のために最適な走査パラメータの完全又は半自動化指示を可能にし、それによって検査された個人の特徴的な解剖学的特性を活用することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明と一致して、上に特定したタイプの走査パラメータの指示方法が開示されて、過去の参照走査の画像データと現在の参照走査画像データを合致させることによって、過去の検査における対象物の配向及び位置に関して現在の配向及び位置をコンピュータ処理することにより、前述の問題及び欠点は避けられ、現在の検査の走査パラメータは、現在の検査での対象物の相対的な配向及び位置と一致して過去の検査の走査パラメータを調節することによって計算される。
【００１１】
本発明は、患者の幾何学と繰り返された検査セッションの各々において等しい画像平面との関係で断層撮影走査を実行することを可能にする。これは、十分に確定された初期の走査幾何学を確立するために使用される参照走査における画像データの登録によって達成される。参照走査は、過去の検査段階と同様にスキャナでの患者の配向及び位置を安全評価するために十分に解剖学的な範囲で現在の検査段階が実行される。検査が第一セッションにおいて手動で計画された場合に決定された、過去のアンギュレーション及び偏心パラメータは、過去と現在の参照走査の画像データを比較することによって、現在の検査において再確立される。実際的にコンピュータで実行されなければならない、本発明の方法において、過去の検査のデジタルデータを利用可能にしておくために必要である。この要求は、当該技術分野において周知のように、患者データベースの対応するエントリーに対して必要な画像データを加えることにより容易に満たされることができる。
【００１２】
本発明の方法は、過去のセッションにおいて、すでに検査されている同一対象物の特徴的な特質を活用できるために、スキャナで検査される対象物の配向及び位置の評価に関して、簡素で、迅速で、正確で、さらに非常にロバストである。前述した米国特許の引用文献に記載のように、困難なモデルの再構築は必要とされない。相対的な幾何学的データの調査が、患者の過去の検査段階において確定された関心のある容積の低解像度の画像を得ることによって、容易且つ迅速に実行できることは特に有利である。患者の相対的な配向及び位置がいったん確定すると、新規の走査パラメータは、したがって、過去の検査の対応するパラメータを簡素に調節することによって指示される。過去の走査パラメータは、患者のデータベースエントリーへ過去の走査パラメータを包含することにより最も容易に利用可能になることができる。
【００１３】
本発明の方法において、現在と過去の参照走査の画像データの合致が、現在と過去の参照走査の両者の走査容積での３つ以上の対応する目印ポイントの識別によって実行される場合は有用である。
【００１４】
空間の３つの目印ポイントは、例えば、特徴的な解剖学的特質の位置を表し、参照走査の走査容積の座標に関する配向（アンギュレーション）が過去と現在の検査の両者において周知である、平面を測る。さらに、偏心は、両者で周知である。参照走査容積に関する目印ポイントの座標と、参照走査の幾何学に関する検査の画像平面の配向と、位置とを含む、過去のデータから、現在の検査における等しい画像平面を得るために、後の検査における走査パラメータは、現在の参照走査の目印ポイントによって測られた平面の相対的な偏心及びアンギュレーションを加えることによって引き出される。任意に、３つ以上の目印ポイントは、方法の正確さを増大するために識別されてよい。３つの目印ポイントは、後の検査間の検査される対象物の移動及び回転において十分に補償される。３つ以上の目印ポイントが用いられる場合、さらにストレッチングと曲がることが考慮される。
【００１５】
上述の目印ポイントの識別は、走査装置のオペレータによる手動又は適切な画像認識若しくはパターンを合致するアルゴリズムの手段による自動化のいずれかによって実行できる。本発明の方法によると、現在と過去の参照走査の画像データの合致は、この場合において、現在と過去の参照走査の両者の画像における特徴的な特質の認識によって実行される。
【００１６】
この場合に過去と現在の走査の走査パラメータが同一である必要はないので、目印ポイントの識別による現在と過去の参照走査の合致を実行することは有利である。解剖学的な目印を使用する場合、視野又は画像のコントラストにおける変化は、容易に処理できる。さらに、目印ポイントの幾何学に関連のある画像平面の位置が知られている限り、解剖学的な目印の識別のための参照走査画像として、どんな診断の解剖学的な走査をも使用することは可能である。したがって、検査画像の平面の相対的な幾何学と解剖学的な目印ポイントがさらに患者のデータベースに記憶される場合に有用であり、それによって、一旦目印ポイントが現在の参照画像データで識別されれば、走査パラメータが自動的に計算されることを可能にする。
【００１７】
人間のオペレータの関与が完全に除外される有用な代替として、２つの画像間の差異を最小限にする幾何学的な変化を見つけることによって現在と過去の参照走査画像の合致を実行することがさらに可能である。これは、２つの参照画像間の差異が最小限になるまで幾何学的な変形のパラメータを反復してコンピュータ処理する、標準的なアルゴリズムの適用によって行われる。結果となる幾何学的な変形は、過去の検査に関して患者の相対的な配向及び位置を表す、回転角度と移動ベクターによって確定される。かかるデータは、同一の幾何学的な変形を過去の検査の走査パラメータに適用することによって、現在の検査の走査パラメータをコンピュータ処理するために直接的に使用できる。
【００１８】
本発明の方法を実行するために適応されたコンピュータプログラムは、現在に参照走査の画像データを処理する、合致アルゴリズムを使用する。それによって、スキャナの検査される対象物の現在の配向及び位置を確定する幾何学的なデータを抽出し、さらに検査される対象物の現在の幾何学的データを過去の検査段階における同一対象物の対応する幾何学的データに関連づける。かかる合致アルゴリズムは、現在の参照走査の画像データを対応する過去の参照走査の画像データと合致することによって、過去の検査段階での対象物の配向及び位置に関する、対象物の現在の配向及び位置を計算し、現在の検査の走査パラメータは、現在の検査段階での対象物の相対的な配向及び位置と一致して過去の検査の走査パラメータを調節することによってコンピュータ処理される。
【００１９】
そのようなコンピュータプログラムは、例えば、ＭＲＩ又はＣＴスキャナなどの断層撮像装置の制御において、臨床で現在使用される、任意の共通のコンピュータハードウェアで有利に実行されることができる。コンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ又はディスクなどの適切なデータ媒体に提供できる。さらに、代替として、ユーザによって、インターネットサーバーからダウンロードできる。
【００２０】
かかるコンピュータプログラムの実際的な実行において、現在及び過去の参照画像の両者は、コンピュータディスプレイ装置の手段によってオペレータに表示され、それによって、現在及び過去の参照走査の両者での走査容積における３つ以上の対応する目印ポイントを識別することによって現在及び過去の参照画像データの対話的な合致をオペレータが実行することを可能にする。
【００２１】
例えば、コンピュータプログラムは、検査された対象物の異なる三次元的な外観をオペレータに表示するために複数のビューポート（viewports）を備えるユーザインターフェースを提供する。過去及び現在の参照画像の両者は、異なるビューポートで表示される。過去及び現在の参照走査画像の合致を容易にするための直感的な方法は、ビューポートの異なる解剖学的な目印により切片を表示することである。それら切片の配向及び位置は、ユーザによって対話式に操作できる。合致の手順は、異なるビューポートで表示される対応する切片が、過去及び現在の参照走査の両者の画像において、検査された対象物のポジションに関する同一の位置及び配向を有するとユーザが決定する場合に完遂される。
【００２２】
最大の正確さを得るために、現在及び過去の参照走査の画像データの合致が、現在及び過去の参照走査での両者の画像における特徴的な特質の自動認識によって、及び／又は２つの画像間の差異を最小にする幾何学的な変形を見つけることによって改良されるのであれば、さらに有用である。したがって、最適な結果は、対話式で、ユーザ制御された、完全に自動的な合致手順を交替に適用することによって得られる。ユーザ制御型又は自動化合致方法のいずれかで現在の参照走査の画像データと過去との合致を開始することができる。例えば、疾病の進行、又は腫瘍の切除による、過去と現在の検査に多大な差異がある場合、スキャナでの患者のポジションの自動登録は失敗するかもしれない。そのような状況において、ユーザは合致手順を対話式に開始することを決定し、結果として、自動化合致アルゴリズムによって局地化を改良するかもしれない。
【００２３】
２つの画像間の差異を最小限にする幾何学的な変形を見つけることによる対話式の合致は、サブトラクション画像のビジュアル化によって実行できる。同一の走査パラメータが過去及び現在の参照走査の両者において使用される場合、過去及び現在の参照走査の異なる画像を表示することによってユーザに合致を表示できる。異なる画像が多少なり均質の最小強度を示すのであれば、最適な変形が見つけられる。
【００２４】
スキャナ及びコンピュータを含んで、ＭＲＩ又はＣＴ装置のような専用の断層撮像装置に本発明の方法を組み込むことは可能であり、スキャナはコンピュータによって指示される走査パラメータにより断層画像を生成するための手段を有し、コンピュータはメモリと本発明の方法により操作するプログラム制御とを有する。
【００２５】
添付図は本発明の好ましい実施態様を開示するが、しかしながら、添付図は例示する目的であって、本発明を制限しないことを理解するべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の典型的な実施の動作の流れを示す。この動作の流れは、サーベイ走査画像１の登録で開始する。この目的において、スキャナでの患者のポジションの信頼できる評価を可能にするために選択される関心容積の低解像度画像を得ることは十分である。段階１の後、本発明の意味で現在の参照走査の画像データとしてサーベイ走査１を得ることによって、必要とされる幾何学的データの抽出で直接的に開始することも可能である。この場合、患者のデータベースエントリーに記憶されている、過去の検査２からの画像データは、段階３で対応する過去の参照走査の画像データと現在の参照走査画像との合致を実行するために使用される。代替として、サーベイ走査１の画像データは、患者の続く走査を対話式に計画するために、段階４で断層撮像スキャナのオペレータによって使用される、プラン・スキャン・ツール（a plan scan tool）に転送される。段階５において、完全な解剖学的な検査の走査又はほんの短い参照走査のいずれかは、段階４でオペレータの指示と一致して開始される。その後、過去及び現在の参照画像データの実際の合致は、段階３で実行される。現在の参照走査の画像データは、段階１のサーベイ画像であるか、又は段階５で生成される少なくとも部分的な画像データのいずれかである。患者のデータベースによってデジタル形式に提供される、対応する過去の参照走査の画像データ２は、自動的に選択される。
【００２７】
過去の検査段階で検査された対象物の配向及び位置に関して現在の配向及び位置をコンピュータ処理する異なる可能性がある。上述したように、現在及び過去の参照走査画像の両者は、それぞれの画像で３つ以上の対応する目印ポイントを識別することによって対話式に合致を実行する、オペレータに対して表示できる。加えて、参照走査の画像データの合致は、自動認識アルゴリズムによって、又は過去及び現在の画像間の差異を最小限にする幾何学的な変形を見つけることによって改良できる。参照走査の走査パラメータに依存して、対応する画像の実際の合致が実行できる前に、過去の検査セッション２の走査パラメータと一致する画像データを補間することが必要であるかもしれない。
【００２８】
過去の検査２に関して、患者の相対的な配向及び位置が一度定着し、さらに現在の検査の走査パラメータの計算が段階３で実行される。過去の検査２の対応する走査パラメータは、患者のデータベースから再度抽出され、現在の検査において患者の相対的なポジションと一致して調節される。
【００２９】
その後、段階３でコンピュータ処理できる、アンギュレーション及び偏心パラメータは、段階６のプラン・スキャン・ツールの手段によってオペレータに表示できる。オペレータは、合致手順の結果を確認し、確定できる。段階７で実際の検査の走査を開始する前に、オペレータは手動で走査パラメータをさらに調節できる。さらにまた、オペレータが関与せずに、直ちに走査手順７を開始できる。完全な解剖学的走査が段階５で実行された場合、段階３でコンピュータ処理された画像平面の配向及び位置と一致して、段階８で画像データに基づく“再切片”画像をコンピュータ処理することで余分な走査が回避される。これは、従来通りに登録された画像データの単なるポスト処理として本発明の方法の適用を可能にする。
【００３０】
図２で示されるような磁気共鳴システムは、本発明の方法を実行するために適している。かかるシステムは、安定して均一な磁界を生成するためのコイル９と、ｘ、ｙ及びｚ方向で勾配パルスを生成するための勾配コイル１０、１１及び１２と、ＲＦ送信コイル１３とを含む。勾配パルスの一時的な連続は、勾配増幅器１５を介した勾配コイル１０、１１及び１２と通信する制御ユニット１４の手段によって制御される。さらに、制御ユニット１４はＲＦ送信増幅器１６を介してＲＦ送信コイル１３に接続され、強力なＲＦパルスが生成される。ＲＦパルスによって励起されるＭＲ信号は、ＲＦ受信コイル１７によって登録される。さらに、かかるシステムは、グラフィックモニターであってよい視覚ユニット１９と同様にマイクロコンピュータ１８の形態の再構成ユニットを含む。ＲＦ受信コイル１７によって登録される磁気共鳴信号は、復調されて、受信ユニット２０によって増幅される。再構成ユニット１８において、患者２１の関心領域の画像を生成するために、磁気共鳴信号はフーリエ解析を受ける。再構成された現在の参照画像は、本発明にしたがって処理される。したがって、合致手順において必要とされる過去の画像データは、患者のデータベースサーバー２２から含まれる。再構成ユニット１８は、本発明と一致してコンピュータ処理された走査パラメータを患者２１の所望の再走査手順を開始する制御ユニット１４に送信する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の方法にしたがって作動するように適応された核磁気共鳴システムを示す図である。
【国際公開パンフレット】
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2004524942.tif 000004
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2004524942.tif 000014
2004524942.tif 000015
2004524942.tif 000016
【国際調査報告】
2004524942.tif 000017
2004524942.tif 000018
2004524942.tif 000019