(57)【要約】検査領域の３Ｄ画像データセットから患者の検査領域に関する高解像度３Ｄ画像を再構成する方法であって、前記検査領域は、３Ｄ画像データセットの捕捉と並行して、周期的な動きを表現する動き信号のように測定される周期的運動に委ねられる。改善された画像品質を有する高解像度３Ｄ画像の作成を可能にするために、本発明は以下のステップを有する方法を提案し、それらは：ａ）３Ｄ画像データセットから複数の低解像度３Ｄ画像を再構成するステップであって、前記低解像度３Ｄ画像は、周期的運動に関する別の運動期間の間に捕捉された３Ｄ画像データセット中の３Ｄ画像データから再構成されるところのステップ；ｂ）低解像度３Ｄ画像を利用して、別の運動期間中の検査領域の少なくとも１つのサブゾーンの動き情報を判別するステップ；ｃ）少なくとも１つのサブゾーンに関する動きが所定のレベル以下であるところの時間的再構成ウインドウを選択するステップ；ｄ）サブゾーンについて選択された時間的再構成ウインドウ内にある３Ｄ画像データから少なくとも１つのサブゾーンについての高解像度サブ画像を再構成するステップ；及びｅ）少なくとも１つのサブ画像から所望の３Ｄ画像を形成するステップであって、サブ画像として再構成されなかった３Ｄ画像の領域は、少なくとも１つのサブ画像と結合されるように、３Ｄ画像データから再構成されるところのステップである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査領域の３Ｄ画像データセットから患者の検査領域に関する高解像度３Ｄ画像を再構成する方法であって、前記検査領域は、３Ｄ画像データセットの捕捉と並行して、周期的な動きを表現する動き信号のように測定される周期的運動に委ねられ、当該方法は：
ａ）  ３Ｄ画像データセットから複数の低解像度３Ｄ画像を再構成するステップであって、前記低解像度３Ｄ画像は、周期的運動に関する別の運動期間の間に捕捉された３Ｄ画像データセット中の３Ｄ画像データから再構成されるところのステップ；
ｂ）  低解像度３Ｄ画像を利用して、別の運動期間中の検査領域の少なくとも１つのサブゾーンの動き情報を判別するステップ；
ｃ）  少なくとも１つのサブゾーンに関する動きが所定のレベル以下であるところの時間的再構成ウインドウを選択するステップ；
ｄ）  サブゾーンについて選択された時間的再構成ウインドウ内にある３Ｄ画像データから少なくとも１つのサブゾーンについての高解像度サブ画像を再構成するステップ；及び
ｅ）  少なくとも１つのサブ画像から所望の３Ｄ画像を形成するステップであって、サブ画像として再構成されなかった３Ｄ画像の領域は、少なくとも１つのサブ画像と結合されるように、３Ｄ画像データから再構成されるところのステップ；
より成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
低解像度３Ｄ画像における重要箇所を追跡することによって又は再生成される対象物の区分化によって、少なくとも１つのサブゾーンに関する動き情報を判別するために、検査領域の動きモデルが作成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
検査領域の各３Ｄ画素について又は特に関心のある検査領域中の領域について、別個の時間的再構成ウインドウが選択され、各体積要素又は特に関心のある領域各々が、選択された時間的再構成ウインドウにて捕捉された３Ｄ画像データに準拠して別々に再構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
３Ｄ画像データセットが、コンピュータ化されたＸ線断層撮影装置又は３Ｄ回転Ｘ線装置により捕捉されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
心電図又は呼吸運動信号が、検査領域の動きを表現する動き信号として使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
検査領域の３Ｄ画像データセットから患者の検査領域に関する高解像度３Ｄ画像を再構成する装置であって、前記検査領域は、３Ｄ画像データセットの捕捉と並行して、周期的な動きを表現する動き信号のように測定される周期的運動に委ねられ、当該方法は：
ａ）  ３Ｄ画像データセットから複数の低解像度３Ｄ画像を再構成する再構成部であって、前記低解像度３Ｄ画像は、周期的運動に関する別の運動期間の間に捕捉された３Ｄ画像データセット中の３Ｄ画像データから再構成されるところの再構成部；
ｂ）  低解像度３Ｄ画像を利用して、別の運動期間中の検査領域の少なくとも１つのサブゾーンの動きを判別する演算部；
より成り、前記演算部は、少なくとも１つのサブゾーンに関する動きが所定のレベル以下であるところの時間的再構成ウインドウを選択するように形成され、
前記再構成部は、サブゾーンについて選択された時間的再構成ウインドウ内にある３Ｄ画像データから少なくとも１つのサブゾーンについて少なくとも１つの高解像度サブ画像を再構成するように形成され、且つ少なくとも１つのサブ画像から所望の３Ｄ画像を作成するように形成され、サブ画像として再構成されなかった３Ｄ画像の領域は、少なくとも１つのサブ画像と結合されるように、３Ｄ画像データから再構成される
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
検査領域の３Ｄ画像データセットを捕捉する画像捕捉装置を含む患者の検査領域に関する３Ｄ画像を形成する装置であって、前記検査領域は周期的運動に委ねられ、３Ｄ画像データセットの捕捉と並行して、周期的運動を表現する動き信号を測定する測定装置と、請求項６記載の高解像度３Ｄ画像を再構成する装置とを包含することを特徴とする装置。
【請求項８】
当該装置が、コンピュータ化されたＸ線断層撮影装置、３Ｄ回転Ｘ線装置又はＣアームＸ線装置より成ることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
請求項１記載の方法を実行させ及び／又は請求項６記載の装置を制御することを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の検査領域に関する高解像度画像を、検査領域の３Ｄ画像データセット又はデータ集合から再構成する方法及び装置に関し、測定される検査領域は、周期的運動を表現する動き信号（ｍｏｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ）のような３Ｄ画像データセットの捕捉と並列して周期的運動に委ねられる。
【背景技術】
【０００２】
この種の方法及び装置は既知である。例えば患者の心臓のような動く対象物の３Ｄ画像の再構成は、適切な一時的な再構成ウインドウを選択することによって目下実行されており、そのウインドウにて、画像処理される人体構造全体に対する許容可能な結果が達成される。これは、例えば画像処理される人体構造が最少の動きを呈する所与の時間枠（時間ウインドウ）にて捕捉された３Ｄ画像データが、捕捉された３Ｄ画像データセットから再構成用に選択されることを意味する。従って、例えば心臓運動又は呼吸運動のような人体構造又は人体組織の周期的な運動の場合には、運動に関する所与の期間からの３Ｄ画像データのみが再構成に使用され、捕捉された他の総ての再構成データは評価されない。例えば心臓又は心臓血管の画像処理に関しては、拡張期間に捕捉された３Ｄデータを専ら使用することが好ましく、腹部の３Ｄ画像形成は、吐き出す状態にて捕捉された３Ｄデータを専ら利用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、臓器の所与の部分又は特に心臓の別の部分の運動は、同時的に起こるものではなく、臓器の刺激パターンに従う；このことは、画像処理される臓器個々の部分は、別の時点では別の大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）で動く可能性があることを意味する。従って、画像処理される対象物全体に対して固定された（一時的な）再構成ウインドウを利用することは、品質の低い画像を生じさせたり、別の臓器に想定された期間に捕捉されたデータによる最適条件でない利用になってしまう。
【０００４】
従って、本発明は、患者の動いている検査領域に関する高解像度３Ｄ画像が、改善された画像品質で形成されることの可能な手法により、この種の方法及び装置を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明による請求項１記載の方法により及び請求項６記載の装置により達成される。本方法は、以下のステップを含む：
ａ）  ３Ｄ画像データセットから複数の低解像度３Ｄ画像を再構成するステップであって、前記低解像度３Ｄ画像は、周期的運動に関する別の運動期間の間に捕捉された３Ｄ画像データセット中の３Ｄ画像データから再構成されるところのステップ；
ｂ）  低解像度３Ｄ画像を利用して、別の運動期間中の検査領域の少なくとも１つのサブゾーンの動き情報を判別するステップ；
ｃ）  少なくとも１つのサブゾーンに関する動きが所定のレベル以下であるところの時間的再構成ウインドウを選択するステップ；
ｄ）  サブゾーンについて選択された時間的再構成ウインドウ内にある３Ｄ画像データから少なくとも１つのサブゾーンについての高解像度サブ画像を再構成するステップ；及び
ｅ）  少なくとも１つのサブ画像から所望の３Ｄ画像を形成するステップであって、サブ画像として再構成されなかった３Ｄ画像の領域は、少なくとも１つのサブ画像と結合されるように、３Ｄ画像データから再構成されるところのステップ。
【０００６】
請求項６は、再構成装置に加えて本方法を実行する演算装置と共に設けられる対応装置に関する。
【０００７】
本発明は、３Ｄ画像の再構成に関し、同様な時間的領域からの、即ち心臓のような検査される臓器のような、検査領域全体についての固定された動きの期間からの３Ｄ画像データのみを利用することは、最適なものより少ないことの認識に着目する。検査領域の個々の部分は、異なる時点では又は異なる動きの区間では異なる大きさ又は広がりにて運動するが、本発明によれば、様々に動く検査領域の各部分について特別の再構成ウインドウを選択し、それらサブ画像を以後に結合し、そして所望の３Ｄ画像である画像全体を形成することが提案される。各自各々のサブ画像は、同じ３Ｄ画像セットの様々な３Ｄ画像データから導出され得る。
【０００８】
３Ｄ画像にて再構成される完全な検査領域は、個々のサブゾーンに分割され、個々の（時間的に）最適な再構成ウインドウが本発明によってその都度決定される。しかしながら、特に関心のある検査領域の各サブゾーンは、適用される再構成ウインドウを利用してそのようなサブ画像の形成を行なうために選択されることが可能であるが、検査領域の他の総てのゾーンは、３Ｄ画像データセット中の総ての３Ｄ画像データに準拠して、又は動く程度の低い期間に捕捉されたそれらの特定の部分に準拠して、通常の手法で再構築され得る。
【０００９】
本発明による方法及び装置の更なる態様又は好適な態様は、請求項２乃至５及び７，８にそれぞれ関連する。本発明は、心臓に加えて心臓血管に関する３Ｄ画像を再構成する用途に特に適しており；その場合に、動き信号は好ましくは心電図に対応する周期的な心拍運動を表現する。しかしながら、本発明は、原則として、例えば腹部の画像処理又は肝臓や胃のような他の対象物の画像処理のような、他の対象物又は他の領域の画像処理にも使用されることが可能であり、その理由はそのような領域や臓器も周期的運動、即ち呼吸運動に委ねられるからである。従って、呼吸運動信号は動き信号として測定されることが可能であり；そのために、腹部壁の運動又は横隔膜の運動を表現する信号のような様々な方法が利用可能である。基本的に、本発明を実行することは、画像処理される各サブゾーン又は検査領域の副次的対象物が非同時性の運動パターンを示す場合に、画像品質の顕著な改善をもたらす。
【００１０】
本発明の好適な態様によれば、検査領域の動きモデル（ｍｏｔｉｏｎ  ｍｏｄｅｌ）が、少なくとも１つのサブゾーンの動きを判別するために形成され；このため、低解像度３Ｄ画像における特に重要なポイントが追跡され、又は低解像度３Ｄ画像で再生された対象物が区分化又はセグメント化される。重要なポイントは、例えば、心臓血管中の分岐部のような構造的特徴部であり得る。そのような重要なポイントを個々の低解像度サブ画像にて時間どおりに追跡することは、そのポイントが時間と共にどのように動くかについての動き情報の捕捉を可能にする。また、この動き情報は、例えば、様々な運動期間に関連付けられた低解像度３Ｄ画像における葉脈状血管のような、区分化によって自動的に抽出され得る。
【００１１】
更に好適な態様によれば、別々の時間的再構成ウインドウが、特に関心のある検査領域の各要素について又は検査領域中の領域について選択され、各要素（３Ｄ画素）又は関心のある領域は、選択された時間的再構成ウインドウにて捕捉された３Ｄ画像データに準拠して別々に再構成される。適切な計算時間が利用可能である限り、又は可能な限り高解像度及び最良の動き補償を有する３Ｄ画像が形成されるべきならば、本発明による方法は、検査領域の各３Ｄ画素全体に適用されることが可能であり；このことは、個々の３Ｄ画素各々について、特別な時間的再構成ウインドウが３Ｄ画素について、即ち３Ｄ画素値の再構成が行なわれるウインドウについて判別されることに準拠して、動き情報が導出されることを意味する。しかしながら、いくつかの３Ｄ画素それぞれを結合し、３Ｄ画素の個々のグループを形成し、本発明による方法が計算時間を節約しながら実行されるようにすることも可能である。
【００１２】
本発明は、基本的には任意の３Ｄ画像データからの３Ｄ画像の形成に使用されることが可能であり；これは、基本的には、３Ｄ画像データを取得するための形式自体は重要でないことを意味する。しかしながら、本発明による方法は、望ましくは、ＣアームＸ線システムを利用するような、コンピュータ化されたＸ線断層撮影法により又は３Ｄ回転Ｘ線法により取得された３Ｄ画像データに関連して使用される。
【００１３】
また、本発明は、請求項１記載の方法を実行し及び／又は請求項６記載の装置を制御する請求項９記載のコンピュータプログラムにも関連する。コンコンピュータプログラムは、特にプログラム手段を含み、その手段は、コンピュータプログラムがコンピュータにより又は適切な演算装置により実行される場合に、本発明による方法を実行し、又は本発明による装置を制御するのに適している。
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明が詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による方法が実施例に基づいて詳細に説明され、その実施例では葉脈状の心臓血管の高解像度３Ｄ画像が再構成される。心臓の収縮パターンが検査される場合には、心室の収縮に続いて、心房の収縮と共に、その頂点から、そのパターンが始まることが示される。観測される人体構造の運動パターンの複雑さに起因して、心臓動脈に沿う多数の要素（３Ｄ画素）が、心拍リズム又は心臓運動期間の間に非常に様々な運動パターンを呈する。既存の再構成法では、一時的な再構成ウインドウが、心電図（ＥＣＧ）におけるＲ偏移（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）に関しての一定の時間遅延と、所定期間の再構成ウインドウとによる簡易な手法にて定められている。そして、再構成される領域中の総ての３Ｄ画素の再構成に、同一の再構成ウインドウが使用される。
【００１６】
しかしながら、本発明によれば、３Ｄ画素固有の再構成ウインドウが選択され；これらのウインドウは、個々の２次的画像の再構成に先ず使用され、その２次的画像は、所望の画像全体を形成するように以後結合される。図１は心電図Ｅを示し、心電図は、心臓運動を表現する動き信号の時間の関数として（電圧が測定される）、特性変化を示す。ＥＣＧに関する重要事項は、いわゆるＲ偏移であり、Ｒ偏移は以後に再構成ウインドウを決定するために使用される。
【００１７】
例えば、コンピュータＸ線断層撮影装置や、３Ｄ回転血管撮影法に準拠して動作するＣアームＸ線装置のような画像処理システムを用いて、最初に３Ｄ画像データセットＤが捕捉される。これは、個々のデータセット要素、即ち検査領域に関するいわゆる射影成分Ｄ０１，Ｄ０２，．．．が、様々な視点又は画像処理位置から、即ち時間ｔにて等間隔で連続的に捕捉されることを意味する。これら個々の画像データセット要素は、共に３Ｄ画像データセットＤを形成し、それにより検査領域の３Ｄ画像が形成される。３Ｄ画像データＤの捕捉は、ＥＣＧ  Ｅの捕捉と時間的に並行して行なわれるので、捕捉される３Ｄ画像データは、検査領域の運動に関する個々の期間に割り当てられることが可能である。データセット要素Ｄ０１，Ｄ１１，Ｄ２１，Ｄ３１，．．．は、総て運動の第１期間にて捕捉され、その期間ではＥＣＧ  ＥがＲ偏移を示し；Ｄ０２，Ｄ１２，Ｄ２２，Ｄ３２，．．．は、Ｒ偏移に関する第１の固定された時間遅延による第２期間にて捕捉される、等々である。Ｒ偏移は、時間合計（周期）がＴの長さで生じる。
【００１８】
本発明によれば、各々の低解像度３Ｄ画像Ｉは、同位相又は同じ区間の動きの間の時間にてそれぞれ捕捉されたデータセット要素から形成される。これは、例えば、第１の低解像度画像Ｉ１が、動きに関する第１期間のデータセット要素Ｄ０１，Ｄ１１，Ｄ２１，Ｄ３１，．．．から再構成されること、第２の低解像度画像Ｉ２が、動きに関する第２期間のデータセット要素Ｄ０２，Ｄ１２，Ｄ２２，Ｄ３２，．．．から再構成されること等を意味する。これら低解像度画像Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，．．．の各々は、Ｒ偏移に関する固定時間遅延を示す３Ｄデータから形成される。
【００１９】
そのような低解像度３Ｄ画像Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，．．．から動き情報Ｂが得られ、動き情報は、運動サイクル中の検査領域に存在する人体構造の動きに関する情報を与える。ここに説明される実施例では、動き情報Ｂは、心臓サイクル中に心臓の各領域又はそれぞれの心臓血管がどのように動くかに関連して捕捉される。このため、例えば、心臓血管の分岐のような重要なポイントは、個々の低解像度画像Ｉにて追跡されることが可能であり、又は葉脈状血管がこれらの画像に自動的に区分化され得る。従って、検査領域の２次的領域（サブゾーン）にて又は検査領域の３Ｄ画素個々の極端な場合に動いた期間及びその範囲を規定し、且つ動きサイクル中に何ら重要でない動き又は重要でない動きのみが生じる運動期間又は周期を規定する情報を導出することが可能である。
【００２０】
この動き情報を後に利用して、個々のサブゾーンＡ１，Ａ２，Ａ３，．．．について各自の最適な時間的再構成ウインドウＴ１，Ｔ２，Ｔ３，．．．を決定し、それらはまた場合によっては個々の画素にも対応し得る。第１サブゾーンＡ１について第１の時間的再構成ウインドウＴ１が決定され；これは、それと同時に、運動サイクル時間のその区間から取得された画像データセット要素のみが、このサブゾーンＡ１の高解像度サブ画像Ｋ１の再構成に使用されることを意味する。この再構成ウインドウＴ１も図２にて認識され得る；例えば、サブゾーンＡ１に関する高解像度サブ画像Ｋ１の再構成内容は、画像データセット要素Ｄ０２，Ｄ０３，Ｄ０４，Ｄ０５，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４，Ｄ１５，Ｄ２２，Ｄ２３，．．．を利用することから演繹され得る、というのは、このサブゾーンは動きサイクルの時間ウインドウＴ１の間に明らかにほとんど動きに委ねられていないからである。しかしながら、第２サブゾーンＡ２については、異なる時間的再構成ウインドウＴ２が動き情報Ｂから導出される。従って、サブゾーンＡ２の高解像度画像Ｋ２の形成については、画像データセット要素Ｄ０４，Ｄ０５，Ｄ０６，Ｄ０７，Ｄ１４，Ｄ１５，．．．が使用される、というのは明らかにサブゾーンＡ２は期間Ｔ２の区間では最も小さく動くからである。
【００２１】
従って、本発明による方法が使用されるところの各サブゾーンＡについては、各別の時間的再構成ウインドウＴが選択され、Ｒ偏移に対する時間遅延及び再構成ウインドウの期間における持続時間は、各サブゾーンＡにつき異なり得る。但し、再構成ウインドウは重複させることも等しくさせることも可能である。
【００２２】
既に述べたように、特殊な場合には、別々の時間的再構成ウインドウＴが検査領域の各３Ｄ画素各々について決定され、各３Ｄ画素各々が特別に選択されたデータセット要素から個々に最適に再構成されるようにすることが可能である。他の特殊な例では、別々の再構成ウインドウは検査領域に関する１つのサブゾーンについてのみ決定され、検査領域に関する他の総てのゾーンは、３Ｄ画像データセットの３Ｄ画像データ総てから又は固定された時間的再構成ウインドウに関する３Ｄ画像データから、慣例的な手法で再構成される。再構成ウインドウは、変化し得ること並びに動き区間の時間内で各サブゾーンにつき異なる長さ及び異なる区間を網羅し得ることに、再び留意を要する。
【００２３】
最終的な段階では、形成された高解像度サブ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，．．．は結合され、所望の高解像度３Ｄ画像Ｇを形成するようにする。従って、本発明により別々の再構成ウインドウが選択された３Ｄ画像におけるサブ画像は、高解像度を有し、アーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）の少ない改善された明瞭な画像品質を呈する。
【００２４】
図２は、上述した方法を実行する本発明による装置のブロック図を示す。ここで、３Ｄ画像データセットＤは、例えばコンピュータ化されたＸ線断層撮影装置又はＣアームＸ線装置のような画像データ捕捉装置１を用いて捕捉される。動き信号Ｅと共に、適切な測定装置２を利用することで、例えば心電図を利用することで、例えばＥＣＧが取得され；この動き信号は、画像処理される人体構造の動きに関連する情報を与える。捕捉されたデータは先ずメモリ３に格納され、以後に評価及び更なる処理のために再構成装置４に与えられる。
【００２５】
そして、動きに関する異なる期間中の検査領域を表現する低解像度３Ｄ画像Ｉが、第１再構成モジュール４１にて最初に形成される。その後に、低解像度画像は演算装置５に印加され、そこでは動き情報Ｂが、例えば動きモデルの形式にて、第１モジュール５１内で捕捉され；この動き情報は次に第２モジュール５２内で評価される。従ってモジュール５２では、動き情報が、例えばユーザにより決定された各サブゾーンについて、個々の時間的再構成ウインドウを決定するために使用される。これらの再構成ウインドウは、その後に第２再構成モジュール４２に与えられ、そのモジュールは、この情報に準拠することに加えて３Ｄ画像データセットによる動き信号Ｅに準拠して、個々のサブゾーンＡに対する各自の高解像度サブ画像Ｋを形成する。これらの高解像度サブ画像Ｋは、最終的には結合モジュール４３にて結合され、検査領域に関する所望の高解像度３Ｄ全体画像Ｇを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による方法を示す図である。
【図２】本発明による装置を示す図である。
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2004532703.tif 000005
2004532703.tif 000006
2004532703.tif 000007
2004532703.tif 000008
2004532703.tif 000009
2004532703.tif 000010
2004532703.tif 000011
2004532703.tif 000012
2004532703.tif 000013
2004532703.tif 000014
2004532703.tif 000015
2004532703.tif 000016
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004532703.tif 000017
【国際調査報告】
2004532703.tif 000018
2004532703.tif 000019