(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
優勢な構造の近くの所望の構造の強調像を作成する方法において、
ａ）優勢な構造と弱い所望の構造とを含む三次元測定データ・セットＩを取得するステップ、
ｂ）所定の閾値Ｃを前記データ・セットＩに適用することにより、優勢な構造および所望の構造と共にノイズも含む３Ｄ二進データ・セットＸ＝｛Ｉ＞Ｃ｝を作成するステップ、
ｃ）前記３Ｄ二進データ・セットＸを平滑化することにより、実質的に所望の構造を除去し且つノイズを低減した平滑化データ・セットＹを作成するステップ、
ｄ）前記平滑化データ・セットＹを拡張することにより作成された拡張データ・セットから前記平滑化データ・セットＹを減算することにより、前記３Ｄ二進データ・セットＸから、所望の構造を含んでいるが実質的に優勢な構造を除去した３ＤマスクＭを作成するステップ、
ｅ）前記マスクＭを元のデータ・セットＩと交差させることにより、所望の構造を含み且つ優勢な構造を除いた強調データ・セットＥ＝Ｍ∩Ｉを作成するステップ、並びに
ｆ）前記強調データ・セットＥを通常のイメージング技術により処理して表示することにより、強調像を作成するステップ、
を有することを特徴とする前記方法。
【請求項２】
更に、前記ステップｆ）の前に、ｇ）前記強調データ・セットＥの所望の構造内の、ユーザにより定められた「シード」を受け取るステップ、およびｈ）実質的に前記シードと同じ値を持つ、同じ源タイプを表す前記強調データ・セットＥ内の固体領域を決定し、該領域を前記シードに直接に又は同じ源タイプを介して物理的に連結するステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップｃ）が、半径ｒ０を持つ構造要素Ｂ０を使用して浸食を行うことにより、浸食データ・セット（ＸΘＢ０）を作成するステップ、並びに半径ｒ１を持つ構造要素Ｂ１で前記浸食データ・セット（ＸΘＢ０）を拡張することにより、実質的に所望の構造を除外し且つノイズを低減した平滑化データ・セットＹを作成するステップを有している請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｄ）が、前記平滑化データ・セットＹを構造要素Ｂ２で拡張することにより拡張データ・セット
【数１】
0004209017.tif 000008
を作成するステップ、並びに
前記拡張データ・セット
【数２】
0004209017.tif 000009
から前記平滑化データ・セットＹを減算することにより、
【数３】
0004209017.tif 000010
を作成するステップ、
を有している請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｆ）が、所定の観察点から前記強調データ・セットＥを通る複数の最大強度投影（ＭＩＰ），πを行うことにより、像Ａ＝π（Ｉ∩Ｍ）＝πＥを作成することを有している請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｆ）が、複数の相次ぐ観察点から前記強調データ・セットＥを通る複数の最大強度投影（ＭＩＰ），πを行うことにより、複数の像Ａを作成するステップ、および前記複数の像Ａを再生して、あたかも観察者が所望の構造の周りを動いているかのように所望の構造の映画を作成するステップを有している請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
強調冠状動脈像を作成する方法において、
ａ）優勢な血液プール源および該血液プールを囲む弱い源である冠状動脈を含む三次元血管造影データ・セットＩを取得するステップ、
ｂ）所定の閾値Ｃを前記データ・セットＩに適用することにより、血液プールおよび冠状動脈と共にノイズも含む３Ｄ二進データ・セットＸ＝｛Ｉ＞Ｃ｝を作成するステップ、
ｃ）前記３Ｄ二進データ・セットＸを平滑化することにより、実質的に冠状動脈を除去し且つノイズを低減した平滑化血液プールＹを作成するステップ、
ｄ）前記平滑化血液プールＹを拡張することにより作成された拡張血液プールから前記平滑化血液プールを減算することにより、前記３Ｄ二進データ・セットＸから、冠状動脈を含んでいるが実質的に血液プールを除去した３ＤマスクＭを作成するステップ、
ｅ）前記マスクＭを元のデータ・セットＩと交差させることにより、冠状動脈を含み且つ優勢な血液プールを除いた強調データ・セットＥ＝Ｍ∩Ｉを作成するステップ、並びに
ｆ）前記強調データ・セットＥを通常のイメージング技術により処理して表示することにより、冠状動脈の強調像を作成するステップ、を有することを特徴とする前記方法。
【請求項８】
更に、前記ステップｆ）の前に、
ｇ）前記強調データ・セットＥの冠状動脈内の、ユーザにより定められた「シード」を受け取るステップ、および
ｈ）実質的に前記シードと同じ値を持つ、同じ組織タイプを表す前記強調データ・セットＥ内の固体領域を決定し、該領域を前記シードに直接に又は同じ組織タイプを介して物理的に連結するステップを含んでいる請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記ステップｃ）が、半径ｒ０を持つ構造要素Ｂ０を使用して浸食を行うことにより、浸食データ・セット（ＸΘＢ０）を作成するステップ、並びに半径ｒ１を持つ構造要素Ｂ１で前記浸食データ・セット（ＸΘＢ０）を拡張することにより、冠状動脈を含まないがノイズを低減した平滑化血液プールＹを作成するステップを有している請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップｄ）が、前記平滑化血液プールＹを構造要素Ｂ２で拡張することにより拡張血液プール
【数４】
0004209017.tif 000011
を作成するステップ、並びに
前記拡張血液プール
【数５】
0004209017.tif 000012
から前記平滑化血液プールＹを減算することにより、
【数６】
0004209017.tif 000013
を作成するステップ、
を有している請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｆ）が、所定の観察点から前記強調データ・セットＥを通る複数の最大強度投影（ＭＩＰ），πを行うことにより、冠状動脈造影像Ａ＝π（Ｉ∩Ｍ）＝πＥを作成することを有している請求項７乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップｆ）が、複数の相次ぐ観察点から前記強調データ・セットＥを通る複数の最大強度投影（ＭＩＰ），πを行うことにより、複数の冠状動脈造影像Ａを作成するステップ、および前記複数の冠状動脈造影像Ａを再生して、あたかも観察者が冠状動脈の周りを動いているかのように冠状動脈の映画を作成するステップを有している請求項７乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
優勢な構造の近くの所望の構造の強調像を作成する装置において、ａ）優勢な構造と弱い所望の構造とを含む三次元測定データ・セットＩを取得する手段、ｂ）所定の閾値Ｃを前記データ・セットＩに適用することにより、優勢な構造および所望の構造と共にノイズも含む３Ｄ二進データ・セットＸ＝｛Ｉ＞Ｃ｝を作成する手段、ｃ）前記３Ｄ二進データ・セットＸを平滑化することにより、実質的に所望の構造を除去し且つノイズを低減した平滑化データ・セットＹを作成する手段、ｄ）前記平滑化血液プールＹを拡張することにより作成された拡張血液プールから前記平滑化血液プールを減算することにより、前記３Ｄ二進データ・セットＸから、所望の構造を含んでいるが実質的に優勢な構造を除去した３ＤマスクＭを作成する手段、ｅ）前記マスクＭを元のデータ・セットＩと交差させることにより、所望の構造を含み且つ優勢な構造を除いた強調データ・セットＥ＝Ｍ∩Ｉを作成する手段、並びにｆ）前記強調データ・セットＥを通常のイメージング技術により処理して表示することにより、強調像を作成する手段、を有することを特徴とする前記装置。
【請求項１４】
強調冠状動脈像を作成する装置において、ａ）優勢な血液プール源および該血液プールを囲む弱い源である冠状動脈を含む三次元血管造影データ・セットＩを取得する手段、ｂ）所定の閾値Ｃを前記データ・セットＩに適用することにより、血液プールおよび冠状動脈と共にノイズも含む３Ｄ二進データ・セットＸ＝｛Ｉ＞Ｃ｝を作成する手段、ｃ）前記３Ｄ二進データ・セットＸを平滑化することにより、実質的に冠状動脈を除去し且つノイズを低減した平滑化血液プールＹを作成する手段、ｄ）前記平滑化血液プールＹを拡張することにより作成された拡張血液プールから前記平滑化血液プールを減算することにより、前記３Ｄ二進データ・セットＸから、冠状動脈を含んでいるが実質的に血液プールを除去した３ＤマスクＭを作成する手段、ｅ）前記マスクＭを元のデータ・セットＩと交差させることにより、冠状動脈を含み且つ優勢な血液プールを除いた強調データ・セットＥ＝Ｍ∩Ｉを作成する手段、並びにｆ）前記強調データ・セットＥを通常のイメージング技術により処理して表示することにより、冠状動脈の強調像を作成する手段、を有することを特徴とする前記装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に三次元（３Ｄ）イメージングに関するものであり、更に詳しくは優勢な構造の近くにある劣勢の構造を３Ｄイメージングすることに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの異なる形式のイメージングにおいて、大きい高強度の源（ｓｏｕｒｃｅ）が優勢であって、より弱い、小さい、低強度の源を覆い隠してしまう。これは異なる形式のイメージングで現れることがある。１つの特定の形式のイメージングは医用イメージングであり、より具体的なものは心臓イメージングである。
【０００３】
冠状動脈の病気は主要な死亡原因の１つであり、その治療コストはかなりなものになっている。現代における磁気共鳴（ＭＲ）心臓イメージングおよびＸ線カテーテル法の進歩にも拘わらず、血管造影法が冠状動脈の病気に対する決定的な検査法である。冠状動脈は、Ｘ線透視イメージングにより監視しながらカテーテルによって右または左冠状動脈に注入した造影剤を利用して異なる観察点から撮影した医学的像に基づいて検査される。心房、心室および大動脈の血液プールと比較して、冠状動脈は一層弱い低強度の小さい源であり、前者は冠状動脈の像より優勢である。もし冠状動脈をより明瞭にイメージングする（すなわち、より明瞭な冠状動脈の像を作成する）ことが出来たら、冠状動脈枝を観察することによって冠状動脈の病気の診断が行える。具体的に述べると、ＭＲイメージングにより冠状動脈の像を得ることが出来れば、患者は苦痛を伴うカテーテル法を必要としないであろう。
【０００４】
表示の前に、取得した医学的像データ・セットから血液プールを除去する手動方法が、Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ２０１、８５７−８６３（１９９６）に所載のディー・りー、エス・カウシカー、イー・エム・ハック等による論文「冠状動脈：呼吸によるゲート駆動を使用した三次元ＭＲイメージング」に記載されている。この方法は、冠状動脈の輪郭を描くのにユーザによる辛抱のいる長い作業が必要である。
【０００５】
冠状動脈を分割する別の方法では、連結性または管腔の追跡によって血管を見つけ出している。しかし、血管中の不連続性および血管と血液プールとを結ぶノイズにより、自動的な血管見付け出し法は損なわれる。
そこで、相対的に大きい優勢な構造の近くの領域内にある相対的に小さい劣勢の構造の像を自動的に作成するシステムに対する要求がある。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、大きい優勢な構造の近くにある小さい劣勢の構造を視覚化する方法を提供することである。
本発明の別の目的は、対象の冠状動脈の像を三次元測定データ・セットから自動的に作成するシステムを提供することである。
【０００７】
【発明の概要】
本発明では、優勢な構造の近くにある劣勢の構造の強調像を作成するシステムが提供される。
劣勢の（所望の）構造と共に優勢な構造を持つ三次元測定データ・セットＩが、対話型でユーザによって供給されるような閾値Ｃと比較される。閾値より大きいデータ・セットＩ内のデータ値が１つのビット値であり、且つ他のビット値が閾値以下のデータ・セットＩ内の値を表している３Ｄ二進データ・セットＸ＝｛Ｉ＞Ｃ｝が作成される。これは優勢な構造および所望の構造の両方を幾分かのノイズと共に含む。
【０００８】
３Ｄ二進データ・セットＸは平滑化されて、実質的に所望の構造を除き且つノイズを低減した平滑化データ・セットＹを生じる。このような平滑化方法の１つは浸食（ｅｒｏｓｉｏｎ）であり、これは半径ｒ0 を持つ構造要素Ｂ0 を使用して、浸食データ・セット（ＸΘＢ0 ）を生じる。半径ｒ1 を持つ構造要素Ｂ1 を使用した浸食データ・セット（ＸΘＢ0 ）の拡張（ｄｉｌａｔｉｏｎ）により、実質的に所望の構造を除外し且つノイズを低減した平滑化データ・セットＹが作成される。
【０００９】
【外５】
0004209017.tif 000002
【００１０】
マスクＭは元のデータ・セットＩと交差（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔ）されて、所望の構造を含み且つ優勢な血液プールを除いた強調データ・セットＥ＝Ｍ∩Ｉを生じる。
この強調データ・セットＥは次いで、最大強度投影（ＭＩＰ）のような通常のイメージング技術により処理して表示することにより、強調像を作成することが出来る。
【００１１】
別の実施態様では、ユーザが所望の構造を指示する表示像中の位置を対話型で選択し得る。これらの位置は、強調データ・セットＥ内の「シード（ｓｅｅｄ）」として使用される。実質的に「シード」と同じ値を持つ強調データ・セットＥ内の位置は同じ源タイプを表しており、これらの位置はシードに直接に又は同じ源タイプを介して物理的に連結され、固体構造として一緒にグループ分けされる。この固体構造は他の位置から除去するか、或いは別々に表示することが出来る。
【００１２】
本発明は、高分解能三次元ＭＲ像で蛇行性冠状動脈の強調した表示を作成するのに使用することが出来る。
これは、対象となる冠状動脈を表示するために実施され、その際、数理形態学を使用して、冠状動脈を含むシェルすなわち外殻を選択し且つ優勢な血液プールを除く。次いで、３Ｄデータを複数の異なるビュー（ｖｉｅｗ）から投影することにより、心臓病専門医による診断のための見慣れた形の血管造影図を構成することが出来る。
【００１３】
本発明の新規な特徴は特許請求の範囲に具体的に記載してあるが、本発明自体の構成、作用並びにその他の目的および利点は、添付の図面を参照した以下の説明から最も良く理解されよう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明では、イメージング対象の所望の小さい低強度の信号源の近くにあって該信号源を不鮮明にするような優勢な信号源すなわち大きい高強度の信号源を除くことを対象とする。心臓のイメージングにおいては、心房、心室および大動脈内の血液プールが血管造影像で優勢であり、心臓の動脈を不鮮明にする。冠状動脈が心筋に血液を供給する。これらの心臓動脈の視覚化は、重大な冠状動脈の病気の診断および防止にとって重要である。
【００１５】
これらの動脈は曲がりくねっており、簡単な２Ｄ平面像ではこれらの動脈の適切な概念を得ることは出来難い。
【００１６】
本発明は、心臓の三次元ＭＲ像から優勢な血液プール源を自動的に除去して、異なる観察点から見ることの出来る対話型の３Ｄ構造として分割された血管を表示する。
この結果として強調３Ｄデータ・セットが得られ、これはＭＲ血管造影法で普通に使用されている最大強度投影（ＭＩＰ）のような通常のイメージング方法を容易に行えるようにする。３Ｄ体積を通るＭＩＰ投影は、通常のＸ線心臓投影と同様であると考えられる。
【００１７】
［データ取得］
三次元測定データ・セットが取得される。本発明に適合する一形式のデータは、Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ．３３，６８９−６９６（１９９５）に所載のピー・イララザバルおよびディー・ジー・ニシムラによる論文「高速三次元磁気共鳴イメージング」に記載されているような心臓イメージングの三次元ＭＲデータ・セットである。
【００１８】
［コイル感度補正］
ＭＲ三次元測定データが使用され、且つそれが面受信コイルを使用して取得される場合、距離につれ変化する面コイルの感度を調節するためにコイル感度の補正が必要である。すなわち、信号源がコイルの近く又はコイルの直ぐ前にあるときは大きいＭＲ応答信号が発生され、信号源がコイルより遠くにあるときは応答信号がより小さくなるからである。このことが、１９９７年８月１９日発行の米国特許第５，６５９，６２９号に記載されている。
【００１９】
［プールの分割のための閾値演算］
本発明では３Ｄ三次元測定データ・セットを必要とする。１つの特に重要な使用法は、３Ｄ三次元測定データ・セットにおいて冠状動脈を識別して表示することである。本発明では、血管の輪郭を手動で作成して血液プールを識別する忍耐を要するステップを避けて、データ・セットを自動的に平滑化し、ユーザ入力により閾値演算する。
【００２０】
閾値はユーザ・インターフェイスを介してユーザによって対話型で設定され、閾値より大きい／小さい値の領域の黒白のコントラストを構成する。ユーザは、血液プールの輪郭が明確に描かれるようになるまで閾値を調節する。随意選択により、簡単な閾値演算よりも一層巧妙な血液プール検出器を使用して、コイル感度補正を必要としないようにすることが出来る。
【００２１】
［血液プールの隔離；平滑化］
血液プールは、Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｉｍａｇｉｎｇ，７巻４５−５４頁（１９８９）に所載のエッチ・イー・クライン、アール・ジェー・ハーフケンス、ジー・エー・ジョンソン、ジー・エッチ・グローバーによる論文「三次元磁気共鳴イメージングによる血管形態学」に記載されているような、浸食および拡張の数理形態学的演算によって、冠状動脈から分離される。
【００２２】
３Ｄオブジェクトの浸食（ｅｒｏｓｉｏｎ）は、表面から所与の距離にある表面領域を除去することを含む。等方性データの場合、構造要素が球を近似する。血液プールが、冠状動脈およびノイズと共に、図３Ａに示されているように浸食される。ノイズおよび血管は除去され、血液プールは小さくなる。
拡張（ｄｉｌａｔｉｏｎ）はオブジェクトの寸法を増大させ、これは背景の浸食と等価である。浸食とそれに続く拡張との組合せは、オープニング（ｏｐｅｎｉｎｇ）と呼ばれ、小さい領域を除去し且つ３Ｄ二進オブジェクトを平滑化する。
【００２３】
［マスク作成］
冠状動脈の分割は、予め定めた又はユーザの選択した半径ｒ2 を持つ構造要素Ｂ2 による平滑化血液プールＹの拡張を含む。
【００２４】
【外６】
0004209017.tif 000003
【００２５】
【外７】
0004209017.tif 000004
【００２６】
この領域は関心のある動脈を含んでいる。すなわち、マスクＭは冠状動脈を含んでいて、実質的に血液プールを除いている。
【００２７】
［強調データ・セットＥの作成］
マスクＭは次いで補償済みデータ・セットＩと交差（∩）されて、強調データ・セットＥを形成する。マスクＭが「０」である時は常に、強調データ・セットＥの項目は「０」であり、またマスクＭが「１」である時は常に、強調データ・セットＥの項目は補償済みデータ・セットＩの対応する項目に設定される。
【００２８】
［強調データ・セットＥの表示］
処理された３Ｄデータ・セットは、分割のためのパラメータを選択し且つ冠状動脈を視覚化するために対話型で操作される。冠状動脈造影像のＭＩＰは、像が異なる観察点から回転される場合は特に深さの認識を劇的に改善するような高速表示手段である。
【００２９】
代わりの実施態様では、呼吸による対象物の変位を記憶しておき、作成される２Ｄ像を、呼吸の変位を補償する量だけ変形させて、冠状動脈中の人為的な不連続を防止することが出来る。
【００３０】
血液プールを分割してＭＲ冠状動脈造影像を作成するステップは次の通りである。
１．生の三次元（３Ｄ）測定データ・セットを局部的なコイル感度に対して補正することにより、補償済みデータ・セットＩを作成する。
２．補償済みデータ・セットＩを一定値Ｃで閾値演算することにより、血液プールおよび冠状動脈の両方に含まれている血液の３Ｄ二進像Ｘを作成する。すなわち、Ｘ＝｛Ｉ＞Ｃ｝。
【００３１】
３．半径ｒ0 を持つ構造要素Ｂ0 および半径ｒ1 を持つ構造要素Ｂ1 を使用した浸食／拡張により平滑化データ・セットＹを作成する。平滑化データ・セットＹは冠状動脈を含まず、ノイズが低減されている。この場合、選択された半径内の点の集合（セット）が構造要素Ｂ0 およびＢ1 を定める。
【００３２】
【外８】
0004209017.tif 000005
【００３３】
５．マスクＭを補償済みデータ・セットＩと交差（∩）させることにより、強調データ・セットＥを形成する。
６．この強調データ・セットＥは次いで、ＭＩＰ，πのような通常のイメージング技術によって表示することにより、冠状動脈造影像を形成することが出来る。異なる観察点から投影することによってビューを回転させることにより、冠状動脈枝の動いている表示像、Ａ＝π（Ｉ∩Ｍ）、を作成することが出来る。
【００３４】
図１は、本発明の簡略ブロック図を示す。像データ源３が、視覚化しようとする領域をカバーする生の三次元測定データを供給する。この生の三次元測定データは、面コイルを使用して取得されたものである場合、前掲の米国特許第５，６５９，６２９号に記載されているものと同様な感度補償装置１３によってコイルの感度に対して補償されて、補償済みデータ・セットＩを生じ、これは閾値演算装置１５に供給される。
【００３５】
代わりの実施態様では、三次元測定データは補償を必要としないコイルまたは予め補償されたコイルで取得して、閾値演算装置１５に直接供給される。
【００３６】
閾値演算装置１５はまた閾値を受け取る。閾値は、ユーザ・インターフェイス１１を介してユーザ１によって対話型で設定することが出来る。閾値演算装置１５は、補償済み三次元測定データ・セットＩの各々のデータ値を閾値と比較して、データ値が閾値を越えるときは「１」の値を持ち、且つデータ値が閾値以下であるときは「０」の値を持つ３Ｄ二進データ・セットＸを作成する。
【００３７】
３Ｄ二進データ・セットＸは次いでユーザ・インターフェイス１１を介してモニタ１７上に表示される。その際、ユーザ１はユーザ・インターフェイス１１を介して閾値演算装置１５を対話型で操作して、補償済みデータ・セットＩのボリューム内の所望の点が除去されるように閾値を調節することが出来る。使用されるデータ・セットが心臓の像である場合、閾値は心房、心室および大動脈が明瞭に画成されるように調節される。
【００３８】
閾値演算済みのデータ・セットＸは平滑化フィルタ３０に供給され、平滑化フィルタ３０はユーザによって対話型で選択された優勢な源を平滑化する。平滑化フィルタ３０は優勢な源の周囲のノイズを低減し、且つ優勢な源のエッジを平滑化する。
このような平滑化フィルタとしては、例えば浸食装置３１および拡張装置３３が採用される。
【００３９】
浸食装置３１は構造要素作成装置７３と協調して機能する。ユーザ１が、ユーザ・インターフェイス１１を介して、優勢な源２７から取り去るべき領域に対応する半径ｒ0 を定める。半径ｒ0 は、使用すべきボクセル（ｖｏｘｅｌ）が含まれている領域を画成する。その領域内のボクセルの集合が１つの構造要素として定義され、この場合はＢ0 である。各々の構造要素は中心のボクセルを持ち、これはその領域内の他のボクセルの試験に基づいて修正される。
【００４０】
例えば、図２を参照して説明すると、ボクセル８は優勢な源２７の外側にある。従って、浸食プロセスにおいて、中心のボクセル９は二進データ・セットの浸食でゼロに設定される。次いで、構造要素Ｂ0 は別の位置に動かされて、いずれかのボクセルが優勢な源２７の外側にあるかどうか判定するために再び試験される。もし外側にある場合、中心のボクセルはゼロに設定される。このプロセスは、関心のある領域の各々のボクセルが中心のボクセルになるまで続けられる。その結果が破線６によって示された領域であり、これは浸食された優勢な源の新しい外側領域になる。
【００４１】
図１において、ユーザ１はユーザ・インターフェイス１１を介して半径ｒ0 を選択し、これは構造要素作成装置７３に供給される。構造要素作成装置７３は構造要素Ｂ0 を作成して、浸食装置３１に供給する。浸食装置３１は閾値演算済みのデータ・セットＸを浸食する。浸食されたボリュームは（Ｂ0 ΘＸ）として知られているものである。この浸食されたボリュームは次いで拡張装置３３に供給される。
【００４２】
図２を参照して説明すると、拡張を示すためにボクセル２１および２３が使用される。ボリュームを拡張するために半径ｒ1 が選択されている。優勢な源２７を拡張すべき場合、中心のボクセル２１の半径ｒ1 内にある全てのボクセルを検査して、これらのボクセルのいずれかが優勢な源２７の内側にあるかどうか判定する。少なくとも１つあった場合、ボクセル２１は１に設定される。次いで構造要素Ｂ1 が新しい位置へ動かされて、処理を続ける。このプロセスは所望の領域内の全てのボクセルが中心のボクセルになるまで繰り返される。この結果、破線２５までの拡大が生じる。
【００４３】
平滑化フィルタ３０において、優勢な源が先ず破線６まで浸食され、次いで再び拡大される。半径ｒ0 ＝ｒ1 である場合、前と同じ優勢な源が生じるが、表面が平滑化されていると共にノイズが低減されている。この浸食に続いて拡張を行うプロセスは、小さい源およびランダム・ノイズを消去しようとするものである。この結果得られるデータ・セットは平滑化データ・セットＹと呼ばれる。
【００４４】
平滑化データ・セットＹは、マスク装置５０に供給される。マスク装置５０は、所望の周縁構造のみを含み且つ優勢な源を除去したマスクＭを作成する。マスクＭを構成する１つの方法は、拡張装置５１を使用して構造要素Ｂ2 を用いることである。拡張装置５１は平滑化データ・セットＹを受け取って、拡張データ・
【００４５】
【外９】
0004209017.tif 000006
【００４６】
【外１０】
0004209017.tif 000007
【００４７】
図３はこれらの演算の結果を示す。図３において、（Ａ）は浸食ステップ（Ｂ0 ΘＸ）後の血液プールを示す。これは浸食装置３１の出力である。
図３の（Ｂ）は、平滑化された血液プールＹを示す。
平滑化された血液プールＹは拡張装置５１によって拡張され、次いで減算装置５３によって元の平滑化血液プールＹが拡張装置５１の出力から減算されて、図３の（Ｃ）に示されているようなマスクＭが作成される。
【００４８】
交差装置７１が、減算装置５３の出力を受け取ると共に、元の補償済みデータ・セットＩを受け取って、マスクＭが値１に設定したものを除いて、全ての値をゼロに設定する。この結果、優勢な源が除去された強調データ・セットＥが得られる。心臓の像の場合の強調データ・セットＥは、中心を除去した三次元の殻（外殻）に類似している。この外殻は冠状動脈を含んでおり、表示することが出来る。
【００４９】
強調データ・セットＥは、三次元（３Ｄ）ワーク・ステーション７９によって処理し、或いは逆投影装置７５によって逆投影して、モニタ１７上に画像を作成することが出来る。ユーザ１はユーザ・インターフェイス１１を介して対話的に操作して、３Ｄワーク・ステーション７９または逆投影装置７５に対するイメージング・パラメータを設定することが出来る。上記の外殻はそのまま逆投影することができ、或いはより明瞭な像が得られるように切断して逆投影することが出来る。例えば、心臓の前側の冠状動脈をイメージングすることが望ましい場合、動脈の近くの心臓の前側部分のみを逆投影に使用して、外殻の残りの部分を除去することが出来る。これにより、前側の動脈にオーバーラップして像を見難くするような心臓の後壁上の動脈を作成しないように逆投影を行うことが可能である。
【００５０】
強調データ・セットＥを表示する別の方法は、ユーザ１によって像を見る一連の逐次的な観察点を選択できるようにするものである。これらの観察点を使用して像を作成し、記憶する。次いで、これらの像を相次いで逐次的に再生して、あたかもユーザが構造の周りを動いているかのように映画のような構造の表示を作ることが出来る。
【００５１】
別の実施態様では、３Ｄワーク・ステーション７９が閾値演算装置１５の機能も行えるようにして、これらの装置を単一の装置とすることが出来る。
【００５２】
この代わりの実施態様では、ユーザ１がモニタ１７で像を観察し、次いでユーザ・インターフェイス１１を介して、冠状動脈のような協調したい所望の構造ないの位置すなわち「シード（種）」を選択する。
【００５３】
３Ｄワーク・ステーション７９内の連結装置７６が、入力として「シード」を受け取って、「シード」の近辺において「シード」の値と同様なデータ値を探し、それらを「シード」に物理的に連結する。これは、ジェイ・セラの著書「Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ」、アカデミック・プレス、ニューヨーク（１９８２）、３７３−４１６頁に記載されているように機能する。この結果、同じ組織タイプの固体構造が得られる。連結装置７６を上述したシステムに使用すると、更に明瞭な所望の構造が得られる。
【００５４】
［結果］
図４は、冠状動脈血液プールを含む三次元測定データ・セットの右側冠状動脈（ＲＣＡ）部分における３Ｄボリュームを通る再フォーマットされた斜めスライスを示す。再フォーマットされたビューは、ＧＥ社のリサーチ・ワーク・ステーション・プログラムＭｅｄｉｃ＋＋をワーク・ステーション（ペンティアム・プロ，ヒューレット・パッカード）で動作させて、対話型で算出された。ユーザが斜めの平面を画成するための角度、高さまたは切断深さを選択し、再フォーマットされた斜め像が実時間で連続的にスクリーン上に現れる。
【００５５】
３Ｄデータ・セットの分割後、血液プールが本発明によって自動的に除去されて、強調データ・セットＥが得られる。
【００５６】
図５は、３Ｄ強調データ・セットＥを通るスライスを示す。３ｍｍの半径の構造要素を使用して血液プールを開放して平滑化し、続いて７ｍｍの拡張を行って、外殻のマスクＭを作成した。
【００５７】
図６は、強調データ・セットＥを通る投影像であり、像の中心に左前側下行（ＬＡＤ）動脈を示す。対象の心臓の右横断図を使用して、左前側下行（ＬＡＤ）動脈が視覚化された。ここで、ＬＡＤ動脈は平面状でなく、従って単一の平面像で簡単に表示され得ないことに留意されたい。
【００５８】
三次元測定データ・セットの１ｍｍの間隔を置いた１０個の平行な再フォーマットされたスライスの積重ねが、図７に示されるように厚い再フォーマットされたビュー内の異なる血管セグメントを組み合わせるためにＭＩＰを使用して表示された。これは、心房、心室および大動脈の血液プールを含む。
【００５９】
図８は、血液プールを分割してマスクにより除去した後の、図７と同じビューからのＭＩＰ像である。これは、ＬＡＤ動脈と共に、図７で不鮮明であった左側回旋動脈を示している。
【００６０】
図９は、図７および図８と同じビューにおける３Ｄ表面レンダリングを行った像である。これは、血液プール表面およびＬＡＤ動脈を示している。血液プールの表面は、コンピュータ・グラフィクスの通常の表面レンダリング・ルーチンにより構成して表示することが出来る。３Ｄ表面モデルが心外膜の向きを決定するのに有用である。３Ｄ表面モデルは心臓の解剖学的構造の特徴に対してビューの向きを特定するように作成される。
【００６１】
頭方に４９度の左前側斜めビューが使用された。図１０は血液プールを含む補償済み三次元ＭＲ血管造影データ・セットＩのＭＩＰ像である。血液プールが像でゆうせいであり、冠状動脈を不鮮明にしている。
【００６２】
図１１は、図１０と同じビューの分割ＭＩＰ像であり、視覚し得る幾つかの枝路を持つ左側冠状動脈を示している。これは、強調データ・セットＥからのＭＩＰ像であり、血液プールは投影の前に分割されてマスクにより除去された。
【００６３】
図１２は、図１０の同じ元の血管造影データ・セットＩの３Ｄ表面レンダリングを行った像である。左側冠状動脈および右心室の血液プールの表面が見える。
【００６４】
図１３は、前に述べた連結を使用して更に強調された強調データ・セットＥのＭＩＰ像である。
【００６５】
本発明は、表面モデルおよび最大強度投影の両方で得られるもの以上の情報を提供する。
本発明は、特に周縁ＭＲ血管造影表現におけるように像が異なる観察点から回転される場合に深さの知覚を劇的に改善する高速表示として冠状動脈造影像の視覚化を行う。
【００６６】
本発明は、冠状動脈を強調するために同じビューから元の像に重畳される通常の再フォーマットされた部分に対する補足として使用することが出来る。
【００６７】
本発明を特定の好ましい実施態様について詳述したが、種々の変更および変形をなし得ることが当業者には明らかであろう。従って、本発明は、上記の特定の細部や実施態様に限定されず、特許請求の範囲によって定められることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様の簡略ブロック図である。
【図２】本発明による浸食および拡張プロセスを記述する際に使用される心臓の血液プールの概略図である。
【図３】本発明の一実施態様による冠状動脈の視覚化を増強するためのマスクＭを作成するステップの結果を示す概略図である。
【図４】冠状動脈血液を通る再フォーマットした斜めスライスである。
【図５】本発明に従って構成された強調データ・セットＥの、図４と同じビューからの２Ｄスライスである。
【図６】本発明に従った強調データ・セットＥによる投影像である。
【図７】元の補償済みデータ・セットＩから作成された通常の最大強度投影（ＭＩＰ）像である。
【図８】同じデータ・セットＩから始めたが本発明に従って処理した、図７と同じビューからのＭＩＰ像である。
【図９】図７および図８と同じビューにおける３Ｄ表面レンダリングを行った像である。
【図１０】従来のイメージング技術による、血液プールを含む元の三次元測定データ・セットのＭＩＰ像である。
【図１１】同じデータ・セットから始めたが本発明に従って処理した、図１０と同じビューを持つ分割ＭＩＰ像であり、冠状動脈を示す。
【図１２】血管造影三次元測定データ・セットの３Ｄ表面レンダリングを行った像である。
【図１３】本発明に従って、連結を使用して更に強調された強調データ・セットＥのＭＩＰ像である。
【符号の説明】
１    ユーザ
３    像データ源
８、９、２１、２３    ボクセル
１１    ユーザ・インターフェイス
１３    感度補償装置
１５    閾値演算装置
１７    モニタ
２７    優勢な源
３０    平滑化フィルタ
３１    浸食装置
３３    拡張装置
５０    マスク装置
５１    拡張装置
５３    減算装置
７１    交差装置
７３    構造化要素作成装置
７５    逆投影装置
７６    連結装置
７９    ワーク・ステーション
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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