(57)【要約】【課題】再構成したコンピュータ断層（ＣＴ）画像（５０）のサンプリング表面を対話式で回転させるための方法を提供する。【解決手段】本方法は、複数スライスの画像データを収集するように患者（２２）のあるボリュームをスキャンするステップと、関心対象構造（５２）を含む画像スライスをディスプレイ（４２）上に表示するステップと、この関心対象構造の中心線を近似した折れ線を規定するステップと、回転ベクトル、基準ベクトル及び角度を選択するステップと、この回転ベクトル、基準ベクトル及び選択した角度の関数としてサンプリング・ベクトルを生成するステップと、折れ線及びサンプリング・ベクトルを用いて複数スライスの画像データから湾曲再形成画像（５４）を作成するステップと、を含む。【選択図】図１
2004514972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再構成したコンピュータ断層（ＣＴ）画像（５０）のサンプリング表面を対話式で回転させるための方法であって、
複数スライスの画像データを収集するように患者（２２）のあるボリュームをスキャンするステップと、
関心対象構造（５２）を含む画像スライスをディスプレイ（４２）上に表示するステップと、
前記関心対象構造の中心線を近似した折れ線を規定するステップと、
回転ベクトル、基準ベクトル及び角度を選択するステップと、
前記回転ベクトル、前記基準ベクトル及び前記選択した角度の関数としてサンプリング・ベクトルを生成するステップと、
前記折れ線及び前記サンプリング・ベクトルを用いて前記複数スライスの画像データから湾曲再形成画像（５４）を作成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
折れ線を規定する前記ステップが、中心線追跡アルゴリズムを用いて前記折れ線を作成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の角度を逐次ループで作成するステップと、前記複数の角度の各々に関してサンプリング・ベクトルを生成するステップと、前記サンプリング・ベクトルの各々に対応した湾曲した再構成画像（５４）を作成するステップと、をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
基準ベクトルを選択する前記ステップが、回転ベクトルにより規定される面上で基準ベクトルを関心対象（５２）のあるフィーチャの軸の投影として選択することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
回転ベクトルを選択する前記ステップが、回転ベクトルを前記折れ線の向きの関数として選択することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
回転ベクトル及び基準ベクトルを選択する前記ステップが最高のイメージング分解能を提供する面に最も近い回転ベクトル及び基準ベクトルを選択することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
複数の角度を逐次ループで作成するステップと、前記複数の角度の各々に関してサンプリング・ベクトルを生成するステップと、前記サンプリング・ベクトルの各々に対応した湾曲した再構成画像（５４）を作成するステップと、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも一つの前記湾曲再構成画像（５４）を記憶媒体に保存するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記記憶媒体がフィルムを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
再構成したコンピュータ断層（ＣＴ）画像（５０）のサンプリング表面を対話式で回転させるためのシステム（１０）であって、
複数スライスのコンピュータ断層画像データから選択した関心対象構造（５２）を含む画像スライスをディスプレイ（４２）上に表示すること、
前記関心対象構造の中心線を近似した折れ線を規定すること、
回転ベクトル、基準ベクトル及び角度を選択すること、
前記回転ベクトル、前記基準ベクトル及び前記選択した角度の関数としてサンプリング・ベクトルを生成すること、
前記折れ線及び前記サンプリング・ベクトルを用いて前記複数スライスの画像データから湾曲再形成画像（５４）を作成すること、
を行うように構成したシステム（１０）。
【請求項１１】
前記折れ線を規定するために、中心線追跡アルゴリズムを用いて前記折れ線を作成するように構成した請求項１０に記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
さらに、複数の角度を逐次ループで作成すること、前記複数の角度の各々に関してサンプリング・ベクトルを生成すること、並びに前記サンプリング・ベクトルの各々に対応した湾曲した再構成画像（５４）を作成すること、を行うように構成した請求項１１に記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
前記基準ベクトルを選択するために、前記回転ベクトルにより規定される面上で基準ベクトルを関心対象（５２）のあるフィーチャの軸の投影として選択するように構成した請求項１０に記載のシステム（１０）。
【請求項１４】
前記回転ベクトルを選択するために、回転ベクトルを前記折れ線の向きの関数として選択するように構成した請求項１０に記載のシステム（１０）。
【請求項１５】
前記回転ベクトル及び前記基準ベクトルを選択するために、最高のイメージング分解能を提供する面に最も近い回転ベクトル及び基準ベクトルを選択するように構成した請求項１０に記載のシステム（１０）。
【請求項１６】
さらに、複数の角度を逐次ループで作成すること、前記複数の角度の各々に関してサンプリング・ベクトルを生成すること、並びに前記サンプリング・ベクトルの各々に対応した湾曲した再構成画像（５４）を作成すること、を行うように構成した請求項１０に記載のシステム（１０）。
【請求項１７】
さらに、少なくとも一つの前記湾曲再構成画像（５４）を記憶媒体に保存するように構成した請求項１６に記載のシステム（１０）。
【請求項１８】
前記記憶媒体がフィルムを含む、請求項１７に記載のシステム（１０）。
【請求項１９】
さらに、前記複数スライスの画像データを収集するように患者（２２）のあるボリュームをスキャンするように構成した請求項１０に記載のシステム（１０）。
【請求項２０】
前記複数スライスの画像データを、電子記憶媒体と通信リンクからなる群のうちの少なくとも一つの要素を介して受け取るように構成した請求項１０に記載のシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、全般的には、コンピュータ断層（ＣＴ）画像を対話式に表示させるための方法及び装置に関し、さらに詳細には、ユーザフレンドリな方式で十分なボリュメトリック解析が実行できるように限られた時間内でこうした画像を表示させるための方法及び装置に関する。
【０００２】
周知のコンピュータ断層（ＣＴ）イメージング・システムの少なくとも幾つかの構成では、Ｘ線源は、デカルト座標系のＸ−Ｙ平面（一般に「画像作成面」と呼ばれる）内に位置するようにコリメートされた扇形状のビームを放出する。Ｘ線ビームは、例えば患者などの被検体を透過する。ビームは、この被検体によって減衰を受けた後、放射線検出器のアレイ上に入射する。検出器アレイで受け取った減衰したビーム状放射線の強度は、被検体によるＸ線ビームの減衰に依存する。このアレイの各検出器素子は、それぞれの検出器位置でのビーム減衰の計測値に相当する電気信号を別々に発生させる。すべての検出器からの減衰量計測値を別々に収集し、透過プロフィールが作成される。
【０００３】
周知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが被検体を切る角度が一定に変化するようにして、画像作成面内でこの被検体の周りをガントリと共に回転する。Ｘ線源は、典型的には、焦点の位置からＸ線ビームを放出するＸ線管を含む。Ｘ線検出器は、典型的には、検出器の位置で受け取るＸ線ビームをコリメートするためのコリメータと、このコリメータに隣接するシンチレータと、このシンチレータに隣接する光検出器とを含む。
【０００４】
ＣＴ、ＭＲ及びＸＲでは、ルーチンとして３Ｄデータの組を作成する。気道、血管、各管（ｄｕｃｔｓ）、神経など蛇行した構造を解析することは、これらの装置の主たる用途の一つである。こうした解析を実現させるための周知の方法及び装置では、複数の斜方向スライスを用いてこれらの構造の局所的なセグメントを解析している。こうした複数の斜方向スライスのビューは、蛇行状構造の短い区画に対しては明瞭で歪みのない画像を提供できるが、その全長を包含できることは滅多にない。
【０００５】
湾曲した再形成画像によっても蛇行状構造の合成ビューが提供でき、さらに、これらの対象の全体の長さを取り込めるので有利である。したがって、湾曲再形成画像はこうした構造の解析によく適合している。これらのビューから蛇行状構造の軸に沿った真の３Ｄ長さの計測値を得ることができ、かつ、これらのビューからの計測値は多くの場合に実際の解剖構造に十分近いものである。
【０００６】
周知の一技法では、湾曲再形成画像は、等距離の点において曲線に沿って値をサンプリングして線（ｌｉｎｅｓ）を生成し、次いでこの曲線をサンプリング・ベクトルを用いて平行移動させて次の画像線（すなわち、任意の２Ｄ向きに沿う）を生成することにより作成される。各点を極座標系で表現することにより、座標系の上側の二つの象限内にある点のすべてについて、３次スプライン（ｃｕｂｉｃ　ｓｐｌｉｎｅ）アルゴリズムを適用して再定義した点の組とし、これにより所望の曲線に最も近い一連の関数を生成させている。次いで、表示させる画素値を選択するための画面座標を生成させるように変換を実施している。さらに、元の曲線から等距離にある追加の曲線を生成させスキャンした構造に対する追加のビューを作成している。これら追加の曲線の計算についても、元の曲線に対する３次スプライン係数の極座標表示を用いている。これらの係数は、均一の長さの垂線を作図する基点となる中間のデータ点を決定するために使用される。それぞれの垂線を所望の長さだけ横に延ばすことによって、元の曲線から等距離にある新たなデータ点が計算される。
【０００７】
こうした周知の技法及びシステムでは、蛇行状構造の表示に十分に適合した対話式調整を提供できていない。例えば、幾つかの周知の実現形態では、曲線を対話式に平行移動させているが、サンプリング曲線が対象の外部に位置することがあるため蛇行状構造の場合にアーチファクトが生成される。こうしたアーチファクトは擬似的狭窄と類似している。
【０００８】
幾つかのフィーチャ（例えば、分岐部、局所的狭窄、及び石灰化）を表示させるには、サンプリング・ベクトルを手作業で再定義する必要がある。この処理は時間がかかる。さらに、選択したフィーチャが描出されるように表示を調整することが困難である。さらに、この表示では、サンプリング・ベクトルを選択する時点で目標とするフィーチャが既知であることを前提としている。したがって、病変となり得る箇所が事前には既知でないため、この周知の方法は医学的検討で実用可能でない。
【０００９】
したがって、蛇行状構造を対話式に表示及び調整するための方法及び装置を提供できることが望ましい。
【００１０】
【発明の簡単な要約】
したがって、本発明の実施の一形態では、再構成したコンピュータ断層（ＣＴ）画像のサンプリング表面を対話式で回転させるための方法を提供している。本方法は、複数スライスの画像データを収集するように患者のあるボリュームをスキャンするステップと、関心対象構造を含む画像スライスをディスプレイ上に表示するステップと、この関心対象構造の中心線を近似した折れ線（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ　ｌｉｎｅ）を規定するステップと、回転ベクトル、基準ベクトル及び角度を選択するステップと、この回転ベクトル、基準ベクトル及び選択した角度の関数としてサンプリング・ベクトルを生成するステップと、この折れ線及びサンプリング・ベクトルを用いて複数スライスの画像データから湾曲再形成画像を作成するステップと、を含む。
【００１１】
本発明の実施形態は、蛇行状構造の表示によく適合した効率の良い対話式調整を提供する。さらに本発明の実施形態では、サンプリング・ベクトルを選択する時点で目標とするフィーチャが既知である必要がない。したがって、こうした実施形態は、病変となり得る箇所が事前に既知でなくとも、医学的検討で実用とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照すると、「第３世代」のＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして、コンピュータ断層（ＣＴ）イメージング・システム１０を示している。ガントリ１２は、このガントリ１２の対向面上に位置する検出器アレイ１８に向けてＸ線ビーム１６を放出するＸ線源１４を有する。検出器アレイ１８は、投射され被検体（例えば、患者２２）を透過したＸ線を一体となって検知する検出器素子２０により形成される。各検出器素子２０は、入射したＸ線ビームの強度、すなわち、Ｘ線ビームが被検体（すなわち、患者２２）を透過して受ける減衰、を表す電気信号を発生させる。Ｘ線投影データを収集するためのスキャンの間に、ガントリ１２及びガントリ上に装着されたコンポーネントは回転中心２４の周りを回転する。実施の一形態では、図２に示すように、検出器素子２０は、一つの横列の形に配列させ、スキャンの間に単一画像スライスに対応する投影データが収集されるようにしている。別の実施形態では、検出器素子２０は複数の並列な横列の形に配列させ、スキャンの間に複数の並列のスライスに対応する投影データが同時に収集されるようにしている。
【００１３】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６により制御される。制御機構２６は、Ｘ線源１４に電力及びタイミング信号を供給するＸ線制御装置２８と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御装置３０とを含む。制御機構２６内にはデータ収集システム（ＤＡＳ）３２があり、これによって検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングし、このデータを後続の処理のためにディジタル信号に変換している。画像再構成装置３４は、サンプリングされディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取り、高速で画像再構成を行う。再構成された画像はコンピュータ３６に入力として与えられ、コンピュータにより大容量記憶装置３８内に格納される。
【００１４】
コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０を介して、オペレータからのコマンド及びスキャン・パラメータを受け取る。付属の陰極線管ディスプレイ４２により、オペレータはコンピュータ３６からの再構成画像やその他のデータを観察することができる。コンピュータ３６は、オペレータの発したコマンド及びパラメータを用いて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御装置２８及びガントリ・モータ制御装置３０に対して制御信号や制御情報を提供する。さらにコンピュータ３６は、モータ式テーブル４６を制御してガントリ１２内での患者２２の位置決めをするためのテーブル・モータ制御装置４４を操作している。詳細には、テーブル４６により患者２２の各部分はガントリ開口４８を通過できる。
【００１５】
本発明の実施の一形態は、限られた時間内に当該の画像を迅速に表示させるようにサンプリング表面を対話式で回転させるために、コンピュータ３６上で動作するソフトウェアまたはファームウェアをコンソール４０及びディスプレイ４２と共に利用している。さらに、データ及び／または画像位置の入力を容易にするため、マウスその他のポインティング・デバイス（図示せず）を設けることができる。したがって、患者２２のある部分に対する十分なボリュメトリック解析をユーザーフレンドリな方式で実行することができる。別の実施形態では、画像の保存やプリントのためにメモリ機能（すなわち、短期的または長期的記憶）及び／またはプリント機能を備えている汎用のコンピュータまたはワークステーションを利用している。適当なメモリ・デバイスはよく知られており、ＲＡＭ、ディスケット、ハードドライブ及び光学媒体を含むが、これらに限るものではない。こうしたスタンドアロンのコンピュータまたはワークステーションを用いている実施形態では、画像に再構成させるためのデータを、ＣＴイメージング・システム１０から従来の電子記憶媒体（図示せず）を介したり、あるいは従来の通信リンク（図示せず）を介して受け取っている。
【００１６】
本発明の実施の一形態では、患者２２のあるボリュームに対してスキャンを実行し、複数スライスの画像データの収集を得ている。図３を参照すると、ディスプレイ４２上に表示させるように一つの画像５０が選択されている。次いで、関心対象構造５２の中心線を近似した折れ線Ｐを規定する。この規定は、例えば、中心線を追跡する自動化方法を用いたり、あるいはユーザが手入力したデータを用いて実施する。例えば、この手入力は、その関心対象構造を含んでいるボリュームの任意のビュー上で、マウスその他のポインティング・デバイスを用いて描き出しをすることにより得られる。
【００１７】
さらに、回転軸（すなわち、ベクトル）Ｒを規定する。実施の一形態では、この回転軸は自由に決めてかまわない。また別に、関心対象構造の全体的な向きに最も近い座標ベクトル（Ｘ、ＹまたはＺ）を用いると、より直感的な制御が提供される。別の実施形態では、回転軸（すなわち、ベクトル）Ｒは折れ線Ｐの向きから規定している。別の任意の軸を使用することもできる。
【００１８】
次に、基準軸（すなわち、ベクトル）Ｏを規定する。実施の一形態では、この軸は、Ｒ（例えば、｛Ｘ，Ｙ，Ｚ｝からの別のベクトルや解剖学的フィーチャに関連するベクトル）と直角である。解剖学的フィーチャに関連するベクトルの一例は、関心対象構造からの枝の軸がＲにより規定される面上に投影されたものである。実施の一形態では、回転ベクトルＲと基準軸（すなわち、ベクトル）Ｏは共に、最高の画像分解能を提供する面に最も近くなるように選択される。
【００１９】
次いで、例えばユーザからの入力を用いるか逐次ループの自動生成によって角度θを規定する。ＯをＲの周りにθだけ回転させることにより新たなサンプリング・ベクトルＳが生成される。実施の一形態では、逐次ループの各実行ごとに新たに一つのサンプリング・ベクトルＳが生成される。
【００２０】
実施の一形態で図４を参照すると、次いで、Ｐ及びＳによる規定に従い、それ以外のパラメータはすべて同じのままとしながら湾曲再形成画像５４を作成している。実施の一形態で図５及び６を参照すると、追加の湾曲再形成画像（例えば、５６及び５８）を作成している。一つまたは複数の画像５４は、例えば、長期記憶装置、短期記憶装置及び／またはフィルムやペーパーに保存している。
【００２１】
本明細書で詳細に説明した実施形態を含め、本発明の実施形態により、蛇行状構造の表示によく適合した効率の良い対話式の調整が提供される。少なくとも一つの実施形態では、サンプリング・ベクトルを手作業で再定義する必要がなく、したがって、サンプリング・ベクトルの手作業による再定義を必要とする周知の方法と比べて時間の節約となる。さらに、本発明の実施形態では、サンプリング・ベクトルを選択する時点で目標とするフィーチャが既知である必要がない。したがって、こうした実施形態は、病変となり得る箇所が事前に既知でなくとも、医学的検討に実用可能である。
【００２２】
本発明を、様々な具体的な実施形態に関して記載してきたが、当業者であれば、本発明は本特許請求の範囲の精神及び趣旨の域内にある修正を伴って実施できることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＣＴイメージング・システムの外観図である。
【図２】
図１に示すシステムのブロック概要図である。
【図３】
関心対象構造の中心線を近似した折れ線と、湾曲再構成画像を作成する元になる一組の軸（すなわち、ベクトル）を示している表示画像の図である。
【図４】
９０度の選択角度を用いた患者の胴体の湾曲再構成画像である。
【図５】
７５度の選択角度を用いた患者の胴体の湾曲再構成画像である。
【図６】
６０度の選択角度を用いた患者の胴体の湾曲再構成画像である。
【符号の説明】
１０　コンピュータ断層（ＣＴ）イメージング・システム
１２　ガントリ
１４　Ｘ線源
１６　Ｘ線ビーム
１８　検出器アレイ
２０　検出器素子
２２　被検体／患者
２４　回転中心
２６　制御機構
２８　Ｘ線制御装置
３０　ガントリ・モータ制御装置
３２　データ収集システム（ＤＡＳ）
３４　画像再構成装置
３６　コンピュータ
３８　大容量記憶装置
４０　コンソール
４２　陰極線管ディスプレイ
４４　テーブル・モータ制御装置
４６　テーブル
４８　ガントリ開口
５０　画像
５２　関心対象構造
５４　湾曲再形成画像
５６　湾曲再形成画像
５８　湾曲再形成画像
【図１】
2004514972.tif 000003
【図２】
2004514972.tif 000004
【図３】
2004514972.tif 000005
【図４】
2004514972.tif 000006
【図５】
2004514972.tif 000007
【図６】
2004514972.tif 000008
【国際公開パンフレット】
2004514972.tif 000009
2004514972.tif 000010
2004514972.tif 000011
2004514972.tif 000012
2004514972.tif 000013
2004514972.tif 000014
2004514972.tif 000015
2004514972.tif 000016
2004514972.tif 000017
2004514972.tif 000018
2004514972.tif 000019
2004514972.tif 000020
2004514972.tif 000021
2004514972.tif 000022
2004514972.tif 000023
2004514972.tif 000024
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004514972.tif 000025
【国際調査報告】
2004514972.tif 000026
2004514972.tif 000027