(57)【要約】  本発明は、診断画像データを処理するための画像処理デバイス１０であって、画像処理デバイス１０は、ベクトル値付き診断画像データを受信するためのデータ入力１１と、各ピクセルについて、テンプレート識別子の所定のセットから選択された、識別子のサブセットを決定することと、サブセットの各識別子について、識別子に対応する物質又は状態のピクセルにおける存在、比率及び／又は有意性を示す定量化値を決定することとを行うための定量化ユニット１２とを備える、画像処理デバイス１０に関する。画像処理デバイス１０は、各一意の識別子サブセットにインデックスを割り当てる、辞書を提供するための辞書定義ユニット１４と、画像データを符号化するための画像データ符号化器１６とを備える。画像データ符号化器１６は、各ピクセルについて、インデックスを符号化するビットの第１のセットと、定量化値を符号化するビットのさらなるセットとを含むビットシーケンスを計算するために適応される。画像処理デバイス１０は、診断画像フォーマットで符号化画像をパックし、辞書をそのフォーマットのメタデータに挿入するためのデータパッケージャ１８をも備える。さらなる態様は、復号デバイス、システム、符号化及び復号するための対応する方法、並びに派生のコンピュータ関連製品に関する。
2020521532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断画像データを処理するための画像処理デバイスであって、前記画像処理デバイスは、
ベクトル値付きの診断画像データを受信するためのデータ入力と、
前記診断画像データにおける複数の画像座標の各画像座標について、ｍ個の物質識別子のサブセットを決定することであって、各物質識別子が、受信された前記ベクトル値付きの診断画像データに基づいて、Ｎｍ＞ｍであるＮｍ個の知られているテンプレート物質識別子の所定のセットから選択された、その画像座標によって表されるロケーションにおける撮像物体中に含まれている物質を示す、決定することと、前記物質識別子の前記サブセットの各物質識別子について、前記物質識別子に対応する物質又は状態の前記画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示す対応する定量化値を決定することとを行うための定量化ユニットであって、前記定量化ユニットが、前記複数のテンプレート物質識別子の複数のＳ個のテンプレートサブセットから前記物質識別子の前記サブセットを選択することによって前記物質識別子の前記サブセットを決定することであって、前記複数のＳ個のテンプレートサブセットが各々物質識別子の一意の特定のシーケンスを有する、決定することを行う、定量化ユニットと、
辞書を提供するための辞書定義ユニットであって、前記辞書定義ユニットが、前記ベクトル値付き診断画像データについて前記定量化ユニットによって決定される、前記物質識別子の各一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当て、前記割当ての各々の定義を前記辞書に含める、辞書定義ユニットと、
符号化画像を提供するため、前記診断画像データを符号化するための画像データ符号化器であって、前記画像データ符号化器が、各画像座標について、ビットシーケンスのビットの第１のセットが、前記画像座標について決定された前記物質識別子の前記サブセットに割り当てられた前記サブセット識別インデックスを符号化し、前記ビットシーケンスのビットのさらなるセットが、前記画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するように、前記ビットシーケンスを計算する、画像データ符号化器と、
メタデータを含む診断画像フォーマットで前記符号化画像をパックし、前記辞書を前記メタデータに挿入するためのデータパッケージャと
を備え、
前記画像データ符号化器が、前記複数のＳ個のテンプレートサブセット中のテンプレートサブセットの数の底が２の対数よりも大きいか又はそれに等しい最小の後続の整数に等しいビット数での前記サブセット識別インデックスのバイナリ表現としてビットの前記第１のセットを決定する、
画像処理デバイス。
【請求項２】
前記データ入力が、スペクトルコンピュータ断層撮影体積画像データ、磁気共鳴体積画像データ、及び／又は核医学断層撮影体積画像データを受信する、
請求項１に記載の画像処理デバイス。
【請求項３】
前記複数のテンプレート物質識別子が、異なる物質及び／又は化学元素を表すテンプレート識別子を含み、前記定量化ユニットが、各画像座標によって表される体積における、前記テンプレート識別子によって識別された物質の体積分率を示す値として前記定量化値を決定するため、前記画像座標についての前記ベクトル値付き診断画像データに基づいて異なる物質の性質を決定するための物質分解プロセッサを備える、
請求項１又は２に記載の画像処理デバイス。
【請求項４】
前記画像データ符号化器が、前記辞書によって定義された順序で前記定量化値を符号化することによって前記ビットシーケンスのビットの前記さらなるセットを決定し、ビットの各さらなるセットが、精度値の逆数の底が２の対数よりも大きいか又はそれに等しい最小の後続の整数に等しいビット数からなる、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像処理デバイス。
【請求項５】
前記定量化ユニットが、識別子の各サブセットについて決定された前記定量化値の和が所定の値に等しくなるように前記定量化値を決定し、ビットの前記さらなるセットが、識別子の決定された前記サブセット中の、１つの識別子を除いてすべての識別子についての前記定量化値を符号化する、
請求項４に記載の画像処理デバイス。
【請求項６】
前記データパッケージャが、前記符号化画像を圧縮するために圧縮アルゴリズムを適用し、前記診断画像フォーマットで、圧縮された前記符号化画像を含む、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像処理デバイス。
【請求項７】
前記データパッケージャが前記診断画像フォーマットで出力診断画像を生成し、前記診断画像フォーマットがＤＩＣＯＭ規格に準拠する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像処理デバイス。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像処理デバイスを備える、ピクチャアーカイビング通信システム及び／又は診断画像ポータルシステム。
【請求項９】
メタデータを含む診断画像フォーマットでパックされた診断画像データを復号するための画像復号デバイスであって、前記画像復号デバイスが、
パックされた前記診断画像データを受信するためのデータ入力と、
パックされた前記診断画像データから符号化画像をアンパックし、パックされた前記診断画像データ中のメタデータから辞書をアンパックするためのデータアンパッケージャと、
診断画像データを提供するため、前記符号化画像を復号するための画像データ復号器であって、前記画像データ復号器が、各画像座標について、前記符号化画像からビットシーケンスを取り出し、前記辞書中で、前記ビットシーケンスのビットの第１のセット中で符号化された、サブセット識別インデックスをルックアップすることによって識別子のサブセットを識別し、前記ビットシーケンスのビットのさらなるセットから前記識別子に割り当てられた定量化値を決定し、前記ビットシーケンスのビットの前記第１のセットが、複数のＳ個のテンプレートサブセット中のテンプレートサブセットの数の底が２の対数よりも大きいか又はそれに等しい最小の後続の整数に等しいビット数での前記サブセット識別インデックスのバイナリ表現である、画像データ復号器と、
前記辞書中で参照される各識別子についてのマップを生成するためのマッピングユニットであって、各マップが、前記識別子に対応する物質又は状態の各画像座標における存在、比率及び／又は有意性を表すために、前記画像データ復号器によって対応する前記識別子に割り当てられた前記定量化値を含む、マッピングユニットと
を備える、画像復号デバイス。
【請求項１０】
前記画像データ復号器が、前記辞書中の識別子の前記サブセットによって定義された順序で定量化値を符号化する前記ビットシーケンスのビットのさらなるセットを復号することによって前記定量化値を決定し、ビットの前記さらなるセット中で符号化された前記定量化値の和を所定の値から減算することによって識別子の前記サブセット中の最後の識別子についてのさらなる定量化値を算出する、
請求項９に記載の画像復号デバイス。
【請求項１１】
前記マッピングユニットによって生成された前記マップに基づいてさらなる物理的性質を各画像座標に属させるための処理ユニットを備える、
請求項９又は１０に記載の画像復号デバイス。
【請求項１２】
前記マップのうちの少なくとも１つの視覚表現をユーザに示すための視覚化ユニットであって、前記視覚化ユニットが、前記視覚表現を閲覧するためのグラフィカルユーザインターフェースを前記ユーザに提供し、前記視覚化ユニットは、前記ユーザが、前記視覚表現上の特定のポイント及び／又は関心領域を選択して、選択された前記関心領域中の及び／又は選択された前記ポイントの周りの均質領域を決定し、決定された前記均質領域に対応するデータを前記マップから抽出し、決定された前記均質領域に関係する物質分類及び／又は定量化統計情報を前記ユーザに提示することを可能にする、視覚化ユニットを備える、
請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の画像復号デバイス。
【請求項１３】
診断画像データを処理するための方法であって、前記方法は、
ベクトル値付き診断画像データを取得するステップと、
前記診断画像データにおける複数の画像座標の各画像座標について、取得された前記ベクトル値付き診断画像データに基づいて、テンプレート識別子の所定のセットから選択された、識別子のサブセットを決定するステップと、
前記識別子の前記サブセットの各識別子について、前記識別子に対応する物質又は状態の前記画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示す対応する定量化値を決定するステップと、
前記ベクトル値付き診断画像データについて定量化ユニットによって決定される識別子の各一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当てることによって辞書を提供するステップと、
符号化画像を提供するため、前記診断画像データを符号化するステップであって、各画像座標について、ビットシーケンスのビットの第１のセットが、前記画像座標について決定された識別子の前記サブセットに割り当てられた前記サブセット識別インデックスを符号化し、前記ビットシーケンスのビットのさらなるセットが、前記画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するように、前記ビットシーケンスが計算される、符号化するステップと、
複数のＳ個のテンプレートサブセット中のテンプレートサブセットの数の底が２の対数よりも大きいか又はそれに等しい最小の後続の整数に等しいビット数での前記サブセット識別インデックスのバイナリ表現としてビットの前記第１のセットを決定するステップと、
メタデータを含む診断画像フォーマットで前記符号化画像をパックし、前記辞書を前記メタデータに含めるステップと
を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル画像処理、例えば診断画像処理の分野に関する。より詳細には、本発明は、診断画像データを処理するための画像処理デバイス、画像復号デバイス、及び関係する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像データ、核医学画像データ、及び磁気共鳴（ＭＲ）画像データなど、医療画像データは、通常、例えばＤＩＣＯＭ画像フォーマット規格に従って、例えばＮＥＭＡ  ＤＩＣＯＭ  ＰＳ３  ２０１７ａ仕様において指定されているようにＮＥＭＡ  ＤＩＣＯＭ  ＰＳ３規格に従って、及び／又は、ＩＳＯ規格１２０５２：２００６「Ｈｅａｌｔｈ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ−−Ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｍｅｄｉｃｉｎｅ（ＤＩＣＯＭ）  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｗｏｒｋｆｌｏｗ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」に従って、医療画像のための標準画像フォーマットで記憶され、例えば符号化される。
【０００３】
また、特定の医療撮像技術が、非スカラー画像データ、したがって、各画像ボクセル（又はピクセル）ロケーションについての、例えばベクトル値を形成する複数の別個の値を含む画像データを生成することが、当技術分野で知られている。これらの別個の値は、撮像対象者の異なる物性を示すか、或いは、少なくとも、同じ撮像ピクセル又はボクセルロケーションに関する異なる又は補足的な情報を伝達する。
【０００４】
例えば、マルチエネルギーＣＴ撮像、例えばスペクトルＣＴ撮像又はデュアルエネルギーＣＴ撮像では、ＣＴスキャニング中に収集されたマルチエネルギーデータを分析することによって、異なる物質が識別され得る。したがって、生成されたＣＴ画像における各ピクセルは、例えば、物質分解及び当技術分野において知られている関係する技法を適用することによって識別され得る１つ又は複数の物質又は化学元素に対応する、各ピクセルに関連付けられたピクセル値を有する。さらに、各ピクセル（又はボクセル）における質量分率又は物質単位の数など、物質の様々な性質が計算され得る。
【０００５】
別個に、そのような非スカラー画像データ、すなわちベクトル値画像データ、例えば各物質の各スカラー成分についてのＤＩＣＯＭ適合画像を生成し、閲覧することによって物質固有データを扱うことが、当技術分野で知られている。
【０００６】
例えば、米国特許出願公開第２０１０／００１４７２９号は、画像再生及びウィンドウ処理を達成するためにＸ線画像の診断コンテンツを非診断コンテンツから分離するための方法を開示する。複数の放射線密度画像が、開示される方法に従って、単一のディスプレイウィンドウにおいて各放射線密度画像のグレースケール画像をオーバーレイすることによって、単一の閲覧ウィンドウにおいて表示される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態の目的は、診断画像データを記憶し、送信し、及び／又は視覚化するための効率的な方法及び手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、本発明による方法及びデバイスによって達成される。
【０００９】
本発明の実施形態の利点は、ベクトル値付き診断画像情報、例えば複数の異なる物質に関係する物質固有性質が、標準画像フォーマット、例えばＤＩＣＯＭフォーマットで、例えば低い記憶オーバーヘッドを伴って、効率的に記憶され得ることである。
【００１０】
本発明の実施形態の利点は、ベクトル値付き診断画像情報、例えば複数の異なる物質に関係する物質固有性質が、例えば画像における個々のピクセル（又はボクセル）及び／又は選択された関心領域について、容易に視覚化され得ることである。
【００１１】
本発明の実施形態の利点は、診断画像、例えば、ベクトル値ピクセル又はボクセル情報を含む診断画像の効率的なデータ記憶が達成され得ることである。
【００１２】
本発明の実施形態の利点は、診断画像、例えば、ベクトル値ピクセル又はボクセル情報を含む診断画像の効率的なデータ送信、例えばネットワーク転送が達成され得ることである。
【００１３】
例えば、当技術分野で知られているように、ベクトル値画像データ、例えば異なる物質に関係するデータを、そのベクトル値画像データの各スカラー成分について別個のＤＩＣＯＭ適合画像に記憶することは、例えばそれらの画像がアーカイブに記憶され、及び／又は、例えば医療機関の間でデータ通信ネットワークを介して転送されるとき、著しいデータ記憶及びネットワーク転送オーバーヘッドを課す。例えば、これは、医療画像データを記憶し、転送するためのピクチャアーカイビング通信システム（ＰＡＣＳ）に著しい負担を課す。本発明の実施形態の利点は、そのようなオーバーヘッドが低減されることである。
【００１４】
本発明の実施形態の利点は、ユーザが、ベクトル値ピクセル又はボクセル情報を含む診断画像における、例えば異なる物質に関係する補足的な情報を容易に閲覧し、判断することである。例えば、当技術分野で知られている画像記憶方法では、そのようなベクトル値画像データの異なるスカラー成分は、実質的に別個に、例えば独立して記憶され、視覚化される。したがって、ユーザは、当技術分野で知られている方法に従って、様々な解剖学的領域の物質コンテンツを判断するために画像の複数のセットを検査するように要求される。一般的な診断断層画像、例えばＣＴスキャンは数百個の画像からなり得、したがってユーザの負担が著しくなることがあり、例えば、これは、詳細には、当技術分野で知られている方法に従って、ベクトル値画像データ、例えばスペクトル画像データを評価するとき、かなりの負担である。本発明の実施形態の利点は、ユーザのそのような負担が低減されることである。
【００１５】
第１の態様では、本発明は、診断画像データを処理、例えば符号化及びパックするための画像処理デバイスに関する。画像処理デバイスは、例えばデータ通信ネットワークを介して及び／又は物理的データキャリアを介して、ベクトル値付き診断画像データを受信するためのデータ入力を備える。
【００１６】
画像処理デバイスは、診断画像データにおける複数の画像座標の各画像座標について、例えば各ピクセル又はボクセルロケーションについて、受信されたベクトル値付き診断画像データに基づいて、テンプレート識別子の所定のセットから選択された、識別子のサブセットを決定することと、識別子のサブセットの各識別子について、識別子に対応する物質又は状態の画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示す対応する定量化値を決定することとを行うための定量化ユニットを備える。
【００１７】
画像処理デバイスは、辞書を提供するための辞書定義ユニットであって、辞書定義ユニットが、ベクトル値付き診断画像データについて定量化ユニットによって決定される、識別子の各一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当て、割当ての各々の定義を辞書に含めるために適応される、辞書定義ユニットを備える。
【００１８】
画像処理デバイスは、符号化画像を提供するためになど、診断画像データを符号化するための画像データ符号化器であって、画像データ符号化器が、各画像座標について、ビットシーケンスのビットの第１のセットが、画像座標について決定された識別子のサブセットに割り当てられたサブセット識別インデックスを符号化するように、及びビットシーケンスのビットのさらなるセットが、画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するように、ビットシーケンスを計算するために適応される、画像データ符号化器を備える。
【００１９】
画像処理デバイスは、メタデータを含む診断画像フォーマットで符号化画像をパックし、辞書をメタデータに挿入するためのデータパッケージャを備える。
【００２０】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、データ入力は、スペクトルコンピュータ断層撮影体積（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ）画像データ、磁気共鳴体積画像データ、及び／又は核医学断層撮影体積画像データを受信するために適応される。
【００２１】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、複数のテンプレート識別子は、異なる物質及び／又は化学元素を表すテンプレート識別子を含む。
【００２２】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、定量化ユニットは、各画像座標によって表される体積（ｖｏｌｕｍｅ）における、テンプレート識別子によって識別された物質の体積分率を示す値として定量化値を決定するためになど、画像座標についてのベクトル値付き診断画像データに基づいて異なる物質の性質を決定するための物質分解プロセッサを備える。
【００２３】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、複数のテンプレート識別子は、空気、脂肪組織、軟組織、放射線造影剤、例えばヨード、及び骨を示すテンプレート識別子を含む。
【００２４】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、定量化ユニットは、複数のテンプレート識別子の複数のテンプレートサブセット、例えば所定のテンプレート識別子の所定の複数の所定のテンプレートサブセットから、サブセットを選択することによって識別子のサブセットを決定するために適応される。
【００２５】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、複数のテンプレートサブセットの各々は、同数のテンプレート識別子を含む。
【００２６】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、画像データ符号化器は、複数のテンプレートサブセット中のテンプレートサブセットの数の底が２の対数よりも大きいか又はそれに等しい最小の後続の整数に等しいビット数でのサブセット識別インデックスのバイナリ表現としてビットの第１のセットを決定するために適応される。
【００２７】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、画像データ符号化器は、辞書によって定義された順序で定量化値を符号化することによってビットシーケンスのビットのさらなるセットを決定するために適応され、ビットの各さらなるセットは、精度値の逆数の底が２の対数よりも大きいか又はそれに等しい最小の後続の整数に等しいビット数からなる。
【００２８】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、定量化ユニットは、識別子の各サブセットについて決定された定量化値の和が所定の値に等しくなるように定量化値を決定するために適応される。
【００２９】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、ビットのさらなるセットは、識別子の決定されたサブセット中の、１つの識別子を除いてすべての識別子、例えば、識別子の決定されたサブセット中の、最後の識別子を除いてすべての識別子についての定量化値を符号化する。
【００３０】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、データパッケージャは、符号化画像を圧縮するために圧縮アルゴリズムを適用し、診断画像フォーマットで、圧縮された符号化画像を含むために適応される。
【００３１】
本発明の実施形態による画像処理デバイスでは、データパッケージャは、診断画像フォーマットで出力診断画像を生成するために適応され、診断画像フォーマットはＤＩＣＯＭ規格に準拠する。
【００３２】
本発明の実施形態はまた、本発明の実施形態による画像処理デバイスを備える、ピクチャアーカイビング通信システム又は診断画像ポータルシステムに関する。
【００３３】
第２の態様では、本発明はまた、メタデータを含む診断画像フォーマットで、例えばＤＩＣＯＭフォーマットでパックされた診断画像データを復号するための画像復号デバイスに関する。画像復号デバイスは、本発明の第１の態様の実施形態によるデバイスによって生成された画像を復号するために適応される。例えば、本発明の第１の態様の実施形態によるデバイスと本発明の第２の態様の実施形態によるデバイスとは、例えば互いに補完し、及び／又は協働する２つの相互に関係する製品と考えられる。
【００３４】
画像復号デバイスは、例えば本発明の第１の態様の実施形態によるデバイスから、例えばデータ通信ネットワークを介して及び／又は物理的データキャリアを介して、パックされた診断画像データを受信するためのデータ入力を備える。
【００３５】
画像復号デバイスは、パックされた診断画像データから符号化画像をアンパックし、パックされた診断画像データ中のメタデータから辞書をアンパックするためのデータアンパッケージャを備える。
【００３６】
画像復号デバイスは、診断画像データを提供するため、符号化画像を復号するための画像データ復号器であって、画像データ復号器が、各画像座標について、符号化画像からビットシーケンスを取り出し、ビットシーケンスのビットの第１のセット中で符号化された、サブセット識別インデックスを、辞書中でルックアップすることによって識別子のサブセットを識別し、ビットシーケンスのビットのさらなるセットからサブセットの識別子に割り当てられた定量化値を決定するために適応された、画像データ復号器を備える。
【００３７】
画像復号デバイスは、辞書中で参照される各識別子についてのマップを生成するためのマッピングユニットであって、各マップが、識別子に対応する物質又は状態の各画像座標における存在、比率及び／又は有意性を表すために、画像データ復号器によって対応する識別子に割り当てられた定量化値を含む、マッピングユニットを備える。
【００３８】
本発明の実施形態による画像復号デバイスでは、画像データ復号器は、辞書中の識別子のサブセットによって定義された順序で定量化値を符号化するビットシーケンスのビットのさらなるセットを復号することによって定量化値を決定し、ビットのさらなるセット中で符号化された定量化値の和を所定の値から減算することによって識別子のサブセット中の最後の識別子についてのさらなる定量化値を算出するために適応される。
【００３９】
本発明の実施形態による画像復号デバイスは、マッピングユニットによって生成されたマップに基づいてさらなる物理的性質を各画像座標に属させるための処理ユニットを備える。
【００４０】
本発明の実施形態による画像復号デバイスは、マップのうちの少なくとも１つの視覚表現をユーザに示すための視覚化ユニットであって、視覚化ユニットが、視覚表現を閲覧するためのグラフィカルユーザインターフェースをユーザに提供するために適応される、視覚化ユニットを備える。
【００４１】
本発明の実施形態による画像復号デバイスでは、視覚化ユニットは、ユーザが、視覚表現上の特定のポイント及び／又は関心領域を選択して、選択された関心領域中の及び／又は選択されたポイントの周りの均質領域を選択し、選択された均質領域に対応するデータをマップから及び／又はさらなる物理的性質から抽出し、選択された均質領域に関係する物質分類及び／又は定量化統計情報をユーザに提示することを可能にするように適応される。
【００４２】
本発明の実施形態はまた、本発明の実施形態による画像復号デバイスを備えるワークステーションに関する。
【００４３】
第３の態様では、本発明の実施形態はまた、本発明の第１の態様の実施形態による画像処理デバイス及び／又は本発明の第２の態様の実施形態による画像復号デバイスを備えるスペクトルコンピュータ断層撮影システムに関する。
【００４４】
第４の態様では、本発明は、診断画像データを処理するための方法に関する。本方法は、ベクトル値付き診断画像データ、例えば、スペクトルＣＴ画像データなどのＣＴ画像データ、ＭＲ画像データ、及び／又は核医学画像データを取得するステップを有する。本方法は、診断画像データにおける複数の画像座標の各画像座標について、受信されたベクトル値付き診断画像データに基づいて、テンプレート識別子の所定のセットから選択された、識別子のサブセットを決定するステップを有する。本方法は、識別子のサブセットの各識別子について、識別子に対応する物質又は状態の対応する画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示す対応する定量化値を決定するステップを有する。
【００４５】
本方法は、ベクトル値付き診断画像データについて定量化ユニットによって決定される識別子の各一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当てることによって辞書を提供するステップをも有する。
【００４６】
本方法は、符号化画像を提供するため、診断画像データを符号化するステップであって、各画像座標について、ビットシーケンスのビットの第１のセットが、画像座標について決定された識別子のサブセットに割り当てられたサブセット識別インデックスを符号化し、ビットシーケンスのビットのさらなるセットが、画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するように、ビットシーケンスが計算される、符号化するステップをさらに有する。
【００４７】
本方法は、メタデータを含む診断画像フォーマットで符号化画像をパックし、辞書をメタデータに含めるステップを有する。
【００４８】
第５の態様では、本発明はまた、メタデータを含む診断画像フォーマットでパックされた診断画像データを復号するための方法に関する。本方法は、パックされた診断画像データを取得するステップと、それぞれ、パックされた診断画像データから符号化画像をアンパックし、メタデータから辞書をアンパックするステップとを有する。本方法は、診断画像データを提供するため、符号化画像を復号するステップであって、各画像座標について、符号化画像からビットシーケンスが取り出され、辞書中で、ビットシーケンスのビットの第１のセット中で符号化された、サブセット識別インデックスをルックアップすることによって識別子のサブセットが識別され、ビットシーケンスのビットのさらなるセットから、識別子に割り当てられた定量化値が決定される、復号するステップをさらに有する。
【００４９】
本方法は、辞書中で参照される各識別子についてのマップを生成するステップであって、各マップが、識別子に対応する物質又は状態の各画像座標における存在、比率及び／又は有意性を表すために、画像データ復号器によって対応する識別子に割り当てられた定量化値を含む、生成するステップをも有する。本発明の実施形態によるそのような方法は、生成されたマップのうちの少なくとも１つを視覚化するステップをも有する。
【００５０】
第６の態様では、本発明の実施形態はまた、処理ユニット上で実施される場合、本発明の実施形態による方法を実行する、例えば、本発明の第４及び／又は第５の態様の実施形態による方法を実行するためのコンピュータプログラム製品に関する。
【００５１】
第７の態様では、本発明の実施形態はまた、本発明の第６の態様の実施形態によるコンピュータプログラム製品を記憶するデータキャリアに関する。
【００５２】
第８の態様では、本発明の実施形態はまた、デジタル通信ネットワークを介した、本発明の第６の態様の実施形態によるコンピュータプログラム製品の送信に関する。
【００５３】
第９の態様では、本発明の実施形態はまた、メタデータを含む診断画像フォーマットでの符号化画像に関し、メタデータは、識別子の複数の一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当てるための辞書を含み、符号化画像は、例えば圧縮又は非圧縮形式で、複数の画像座標の各々についての、例えば画像における各ピクセル又はボクセルについてのビットシーケンスをさらに含む。ビットシーケンスは、その画像座標に識別子のサブセットのうちの１つを割り当てるためのサブセット識別インデックスを符号化するビットの第１のセットと、その画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するビットのさらなるセットとを含む。各定量化値は、それが関連付けられた識別子に対応する物質又は状態の対応する画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示し、例えば、識別子に対応する物質の画像座標に対応するボクセルにおける体積分率を示す。
【００５４】
本発明の特定の及び好ましい態様は、添付の独立請求項及び従属請求項において提示される。従属請求項からの特徴は、適宜に、単に特許請求の範囲において明示的に提示されるようにだけでなく、独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と組み合わせられる。
【００５５】
本発明のこれら及び他の態様は、以下で説明される（１つ又は複数の）実施形態から明らかになり、それらに関して解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態による画像処理デバイスを概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態による画像復号デバイスを概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態に関係する例示的な視覚化を示す図である。
【図４】本発明による方法を示す図である。
【図５】本発明の実施形態によるシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図面は、概略的なものにすぎず、非限定的である。図面において、要素のうちのいくつかの大きさは、説明の目的で、拡大され、縮尺通りに描画されていない。
【００５８】
特許請求の範囲中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるものではない。
【００５９】
異なる図面において、同じ参照符号は、同じ又は類似する要素を指す。
【００６０】
本発明は、特定の実施形態に関して、及びいくつかの図面を参照しながら説明されるが、本発明はそれらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。説明される図面は、概略的なものにすぎず、非限定的である。図面において、要素のうちのいくつかの大きさは、説明の目的で、拡大され、縮尺通りに描画されていない。寸法及び相対的な寸法は、本発明の実際の実施化に対応しない。
【００６１】
さらに、説明及び特許請求の範囲における、第１の、第２のなどという用語は、同様の要素を区別するために使用され、必ずしも、時間的に、空間的に、ランキングで、又は任意の他の様式でのいずれかでシーケンスについて説明するために使用されるとは限らない。そのように使用される用語が、適切な状況の下で交換可能であり、本明細書で説明される本発明の実施形態が、本明細書で説明される又は示されるシーケンス以外の他のシーケンスでの動作が可能であることを理解されたい。
【００６２】
さらに、説明及び特許請求の範囲における、上の、下のなどという用語は、説明の目的で使用され、必ずしも、相対位置について説明するために使用されるとは限らない。そのように使用される用語が、適切な状況の下で交換可能であり、本明細書で説明される本発明の実施形態が、本明細書で説明される又は示される配向以外の他の配向での動作が可能であることを理解されたい。
【００６３】
特許請求の範囲において使用される「備える、含む、有する」という用語が、その後にリストされる手段に制限されるものとして解釈されるべきでなく、それが他の要素又はステップを除外しないことに注意されたい。したがって、それは、言及されるような、述べられた特徴、整数、ステップ又は構成要素の存在を指定するものとして解釈されるべきであり、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ又は構成要素、或いはそれらのグループの存在又は追加を妨げない。したがって、「手段Ａ及びＢを備えるデバイス」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなるデバイスに限定されるべきでない。それは、本発明に関して、デバイスの関連する構成要素がＡ及びＢであるにすぎないことを意味する。
【００６４】
「一実施形態」への本明細書全体にわたる言及は、実施形態に関して説明される特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な箇所における「一実施形態では」という句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているとは限らないが、そうである場合もある。さらに、特定の特徴、構造又は特性は、１つ又は複数の実施形態では、本開示から当業者に明らかになるように、任意の好適な様式で組み合わせられる。
【００６５】
同様に、本発明の例示的な実施形態の説明では、本開示を合理化し、様々な発明的態様のうちの１つ又は複数の理解を助ける目的で、本発明の様々な特徴が、単一の実施形態、図、又はその説明において一緒にグループ化されることがあることを理解されたい。ただし、開示のこの方法は、請求される本発明が、各請求項に明確に記載されるものよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきでない。そうではなく、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明的態様は、単一の上記の開示される実施形態の、すべてよりも少ない特徴にある。したがって、発明を実施するための形態に続く特許請求の範囲は、本明細書によって、この発明を実施するための形態に明確に組み込まれ、各請求項が本発明の別個の実施形態として独立している。
【００６６】
さらに、当業者によって理解されるように、本明細書で説明されるいくつかの実施形態はいくつかの特徴を含むが、他の実施形態に含まれる他の特徴を含まず、異なる実施形態の特徴の組合せは、本発明の範囲内にあり、異なる実施形態を形成することが意図される。例えば、以下の特許請求の範囲では、請求される実施形態のいずれも、任意の組合せで使用され得る。
【００６７】
本明細書で提供される説明では、多数の具体的な詳細が記載される。ただし、本発明の実施形態がこれらの具体的な詳細なしに実施されることを理解されたい。他の事例では、よく知られている方法、構造及び技法は、この説明の理解を不明瞭にしないために、詳細には示されていない。
【００６８】
本発明の実施形態において、「ピクセル」への言及が行われる場合、２次元、３次元、４次元の画像、又は概して多次元の画像における特定のロケーションに属する値、例えば、少なくとも２つの、例えば３つの空間座標成分、例えば座標系の異なる座標成分によって定義された特定のロケーションに属する値への言及が行われる。ロケーションは、空間座標成分に加えて（１つ又は複数の）さらなる非空間座標成分、例えば時間座標を随意に含むことによって定義される。詳細には、「ピクセル」は「ボクセル」をも指すが、必ずしも３次元ボクセルに限定されるとは限らない。画像におけるピクセルロケーション、例えばボクセルロケーションは、一般に「画像座標」と呼ばれる。
【００６９】
本発明の実施形態において、「ベクトル値付き（ｖｅｃｔｏｒ−ｖａｌｕｅｄ）」への言及が行われる場合、データへの言及が行われ、そこで、ドメイン中の各座標に、例えば、そのデータが定義される空間的又は時間空間的スペースにおける範囲中の各座標に、例えば、スカラー成分値、例えば詳細には２つ以上のそのようなスカラー値の順序セットからなるベクトル値が割り当てられる。そのようなベクトル値の、例えばそのようなデータにおける各ベクトル値の異なるスカラー成分値は、異なる物理的性質、化学的性質、及び／又は物性を表し、例えば、入力座標ドメイン中の同じロケーションにおける、異なる物質、又は物質の異なる組合せを表す。
【００７０】
第１の態様では、本発明の実施形態は、診断画像データ、例えば医療画像を処理するための画像処理デバイスに関する。画像処理デバイスは、ベクトル値付き診断画像データを受信するためのデータ入力を備える。例えば、診断画像データでは、複数のスカラー成分値が、複数の画像座標の各々に、例えば各ピクセル又はボクセルロケーションに属し、そこで、これらのスカラー成分は、画像座標、例えばピクセル座標、例えばボクセル座標に対応するロケーションにおける撮像物体の異なる物理的性質、化学的性質、及び／又は物性を表す。
【００７１】
画像処理デバイスは、例えばその画像座標上で診断画像データが定義される、診断画像データにおける複数の画像座標の各画像座標について、テンプレート識別子の所定のより大きいセット、すなわち、サブセットの識別子の数よりも大きい数のテンプレート識別子からなるより大きいセットから選択された、識別子のサブセットを決定するための定量化ユニットを備える。識別子のこのサブセットは、ベクトル値付き診断画像データに基づいて決定される。定量化ユニットは、識別子のサブセットの各識別子について、例えばベクトル値付き診断画像データに基づいて、その識別子に対応する物質又は状態のその画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示す対応する定量化値を決定するためにさらに適応される。
【００７２】
画像処理デバイスは、辞書を提供するための辞書定義ユニットをさらに備える。辞書定義ユニットは、ベクトル値付き診断画像データについて定量化ユニットによって決定される、識別子の各一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当て、これらの割当ての各々の定義を辞書に含めるために適応される。
【００７３】
画像処理デバイスは、符号化画像を提供するため、診断画像データを符号化するための画像データ符号化器をも備える。画像データ符号化器は、複数の画像座標の各々について、ビットシーケンスのビットの第１のセットが、その画像座標について決定された識別子のサブセットに割り当てられたサブセット識別インデックスを符号化し、ビットシーケンスのビットのさらなるセットが、その画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するように、ビットシーケンスを計算するために適応される。
【００７４】
画像処理デバイスは、メタデータを含む診断画像フォーマットで符号化画像をパックし、辞書をメタデータに挿入するためのデータパッケージャを備える。
【００７５】
図１を参照すると、診断画像データ、例えば医療画像を処理するための画像処理デバイス１０が示されている。
【００７６】
画像処理デバイス１０は、ベクトル値付き診断画像データを受信するためのデータ入力１１を備える。例えば、診断画像データでは、複数のスカラー成分値が、複数の画像座標の各々に属し、そこで、これらのスカラー成分は、画像座標、例えばピクセル座標、例えばボクセル座標に対応するロケーションにおける撮像物体の異なる物理的性質、化学的性質、及び／又は物性を表す。
【００７７】
診断画像データは、対象者の解剖学的構造に関する解剖学的情報を伝達する。ベクトル値付き診断画像データの異なるスカラー成分は、異なる解剖学的情報、例えば補足的な解剖学的、生理的及び／又は機能的情報を伝達し、例えば、各成分が、他のスカラー成分によって伝達されない少なくとも一部の情報を伝達する。
【００７８】
データ入力１１は、放射線画像データを受信するために適応される。例えば、データ入力１１は、コンピュータ断層撮影体積画像データ、例えば、デュアルエネルギーコンピュータ断層撮影画像データなどのスペクトルコンピュータ断層撮影画像データ、及び／又は、磁気共鳴体積画像データ、例えば磁気共鳴分光画像データを受信するために適応される。データ入力は、核医学断層撮影体積画像データ、例えば、同じピクセル又はボクセルロケーションにおける異なる放射性同位元素の放出に関係するベクトル値データを受信するために適応される。
【００７９】
画像処理デバイスは、例えばその画像座標上で診断画像データが定義される、診断画像データにおける複数の画像座標の各画像座標について、テンプレート識別子の所定のより大きいセット、すなわち、サブセット中の識別子の数よりも大きい数のテンプレート識別子からなるセットから選択された、識別子のサブセットを決定するための定量化ユニット１２を備える。
【００８０】
複数のテンプレート識別子は、異なる物質、化学元素、並びに／或いは、画像座標に対応する撮像対象者の身体中のロケーションにおける生理機能、代謝及び／又は病気に関係する状態などの状態を表す、テンプレート識別子を含む。
【００８１】
識別子のサブセットは、ベクトル値付き診断画像データに基づいて決定される。定量化ユニット１２は、各ピクセルについて、識別子のサブセット、例えば、ｍ個の識別子、例えば物質識別子のシーケンスを決定する。
【００８２】
例えば、各画像座標について、例えば各ピクセルロケーションについて、例えば、ＣＴ画像などの体積診断画像における各ボクセルについて、定量化ユニットは、その画像座標によって表されるロケーションにおける撮像物体中に含まれている物質を示す識別子のサブセット、例えば、Ｎｍ個の知られている物質のリストから選択されたサブセットを識別するように適応され、例えば、ここでＮｍ＞ｍである。
【００８３】
例えば、複数のテンプレート識別子は、例えば、（例えば「空気」として識別される）空気と、（例えば「脂肪」として識別される）脂肪組織と、（例えば「組織」として識別される）軟組織と、（例えば「ヨード」として識別される）放射線造影剤（例えばヨード）と、（例えば「骨」として識別される）骨とを示すテンプレート識別子を含み、したがって、例えば、Ｎｍ＝５個のテンプレート物質を定義し、本発明の実施形態は必ずしもそのような特定の例示的な識別子に限定されるとは限らない。
【００８４】
定量化ユニット１２は、Ｓ個のテンプレート識別子セットのうちのセットから、例えば、テンプレート識別子のＳ個のテンプレートサブセットのリスト、例えば物質シーケンスのリストから、各ピクセルについての識別子の１つのそのようなサブセットを選択するために適応される。定量化ユニット１２は、診断画像データにおける複数の画像座標の各画像座標について、テンプレート識別子の所定のより大きいセットから選択された識別子のサブセットを決定するために適応され、そこで、サブセットはテンプレート識別子の複数のテンプレートサブセットから選択される。例えば、各ピクセル、又はボクセルが、物質シーケンスの所定のセット、例えばＳ個の物質シーケンスのセットからのｍ個の物質の特定のシーケンス、例えば最も適切と見なされるシーケンスを用いて識別される。
【００８５】
複数のテンプレートサブセットの各々は同数ｍ個のテンプレート識別子を含み、ここでｍ＜Ｎｍであり、ただし、本発明の実施形態は、必ずしも、同数の要素を有するテンプレートサブセットに限定されるとは限らない。
【００８６】
上記で説明されたテンプレート識別子の例示的なセットでは、複数のテンプレートサブセットは、例えば、本発明の実施形態はそれらに限定されないが、順序セット｛“空気”，“組織”，“ヨード”｝、｛“空気”，“組織”，“脂肪”｝、｛“組織”，“脂肪”，“骨”｝及び｛“組織”，“ヨード”，“骨”｝を含み、したがって、例えば、テンプレート識別子のＳ＝４個のテンプレート組合せを形成し、各テンプレート組合せはＮｍ＝５個の所定のテンプレート識別子のうちのｍ＝３個の識別子からなる。例えば、複数のテンプレートサブセットは、Ｎｍ個のテンプレート識別子から選択されたｍ個の要素のすべての組合せを含むが、上記で与えられた例の通り、本発明の実施形態はそれらに限定されない。例えば、テンプレートサブセットの数は、可能な組合せ、例えば、２項式による
【数１】
2020521532.tif 000003
の総数よりも小さい。
【００８７】
定量化ユニット１２は、識別子のサブセットの各識別子について、例えばベクトル値付き診断画像データに基づいて、その識別子に対応する物質又は状態のその画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示す対応する定量化値を決定するためにさらに適応される。
【００８８】
例えば、定量化値は、画像ロケーションによって表される体積における、例えばピクセル又はボクセルにおける、識別子によって識別される、物質の体積分率を示す。
【００８９】
定量化ユニット１２は、各画像座標について、例えば各画像ピクセルについて、ベクトル値付き診断画像データ、例えば密度及び／又は相対体積、例えば体積分率に基づいて、異なる物質の性質を決定するための物質分解プロセッサを備える。例えば、物質分解プロセッサは、当技術分野で知られているように、スペクトルＣＴ撮像、例えばマルチエネルギー又はデュアルエネルギーＣＴ撮像のための物質分解技法を実行するために適応される。
【００９０】
例えば、本発明の実施形態は、受信されたＣＴ画像の各ボクセルについて、例えば、知られている物質のリストからの、識別子のサブセットの形態で表される、例えば、そのボクセル中に含まれている、複数のテンプレート識別子の形態で表される、物質のサブセットを識別するために、当技術分野で知られている方法を使用する。
【００９１】
定量化ユニットは、識別子の各サブセットについて決定された定量化値の和が所定の値、例えば単位値、例えば１に等しくなるように定量化値を決定するために適応される。例えば、定量化値は、ピクセル又はボクセルの体積単位を示す、和が１になる体積分率を表す。
【００９２】
定量化ユニットは、数値最適化を適用すること、例えば定量化値の対応するセットのための最良適合としてサブセットを選択すること、例えば最適化コスト関数及び／又は潜在的関数を考慮に入れることによって、サブセットを選択し、定量化値を決定するために適応される。
【００９３】
定量化ユニットは、画像ロケーションにおける可能性がある組成を推論することによって、例えば画像セグメンテーションを適用することによってサブセットを選択し、定量化値を決定するために適応される。定量化ユニットは、非ローカル情報を考慮に入れることによって、例えば、近隣画像ロケーションを考慮に入れることによって、及び／又は、例えば検出された画像ランドマークに対する、画像ロケーションのグローバル位置を考慮に入れることによってサブセットを選択し、定量化値を決定するために適応される。
【００９４】
定量化ユニットは、数値最適化の組合せを適用すること、例えば、例えば最大事後確率法（ｍａｘｉｍｕｍ−ａ−ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ  ｍｅｔｈｏｄ）を適用することによって、例えばマルコフ確率場法（Ｍａｒｋｏｖ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｉｅｌｄ  ｍｅｔｈｏｄ）を適用することによって定量化値の対応するセットのための診断画像データにおける画像ロケーションにおける画像情報と、非ローカル画像情報との最良適合としてサブセットを選択することによって、サブセットを選択し、定量化値を決定するために適応される。
【００９５】
定量化ユニットは、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ３３（１）、９９〜１１６ページにおける、Ｍｅｎｄｏｎｃａらによる「Ａ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉ−Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｕａｌ−Ｅｎｅｒｇｙ  ＣＴ  Ｉｍａｇｅｓ」に開示される方法を実施するために適応される。
【００９６】
画像処理デバイスは、辞書を提供するための辞書定義ユニット１４をさらに備える。辞書定義ユニット１４は、ベクトル値付き診断画像データについて定量化ユニットによって決定される、識別子の各一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当て、これらの割当ての各々の定義を辞書に含めるために適応される。
【００９７】
例えば、識別子のサブセット、例えば物質シーケンスは、各ピクセルについて、例えば各々がｍ個の物質識別子に番号を付ける、テンプレート識別子のＳ個のテンプレートサブセットから、例えばＳ個の物質シーケンスから選択され、一意に識別するインデックス（ＵＩＩ：ｕｎｉｑｕｅ  ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ）が各一意のシーケンスに割り当てられる。したがって、シーケンス辞書が、以下で説明されるようにメタデータ内に記憶されるように定義される。
【００９８】
例えば、一意に識別するインデックス（ＵＩＩ）が、各テンプレートサブセット、例えば各テンプレートシーケンスに割り当てられ、完全なシーケンス辞書が定義される。例えば、上記で与えられた例では、辞書は、以下の表に提示されるように定義され得る。
ＵＩＩ    物質シーケンス
０        ｛“空気”，“組織”，“ヨード”｝
１        ｛“空気”，“組織”，“脂肪”｝
２        ｛“組織”，“脂肪”，“骨”｝
３        ｛“組織”，“ヨード”，“骨”｝
【００９９】
各テンプレートサブセット中のテンプレート識別子の順序は、以下でさらに説明されるように、符号化プロセス及び復号プロセスに関連し、これは、必ずしも、方法の情報記憶能力又はその正確さに影響を及ぼすとは限らない。
【０１００】
辞書定義ユニット１４は、符号化精度、例えば各テンプレートサブセット中の各テンプレート識別子についての精度を決定するためにも適応される。例えば、精度は、好ましくは、定量化ユニットによって実施される物質分類及び定量化アルゴリズムの精度を超えないようになど、辞書定義ユニット１４によって決定されるか、又は、あらかじめ決定される。例えば、精度は、得られた記憶されたデータのサイズに直接の影響を及ぼす。例えば、精度、例えば各精度は、ｐ＝２−ｘとして決定され、ここでｘは整数である。例えば、ｘ＝８の場合、精度は、２−８＝０．００３９であり、これは、例えば０．００３９の体積分率の量を表す。
【０１０１】
辞書定義ユニット１４は、ベクトル値付き診断画像データについて定量化ユニットによって決定される、識別子の各一意のサブセットにサブセット識別インデックスを能動的に割り当てるために適応されるか、或いは、受動的データ構造、例えば、辞書を表す静的及び／又は所定のデータ構造を備える。同様に、精度は、辞書定義ユニットによって能動的に決定されるか、或いは、例えば、画像データ符号化器を実装するために静的データ構造に記憶された又はコードでハードコーディングされたデータによってあらかじめ決定され、及び／又は受動的に実施される。
【０１０２】
画像処理デバイスは、符号化画像を提供するため、診断画像データを符号化するための画像データ符号化器１６をも備える。画像データ符号化器１６は、複数の画像座標の各々について、ビットシーケンスのビットの第１のセットが、その画像座標について決定された識別子のサブセットに割り当てられたサブセット識別インデックスを符号化し、ビットシーケンスのビットのさらなるセットが、その画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するように、ビットシーケンスを計算するために適応される。
【０１０３】
例えば、ビットの第１のセットは、本発明の実施形態によれば、必ずしも、ビットシーケンスの開始におけるビットを指すとは限らず、これは、いくつかの実施形態において当てはまる。例えば、第１のｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２Ｓ）個のビット（又は、ｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２Ｓ）個のビットからなるビットシーケンスの別の所定のサブレンジ）は、画像座標についての識別子の選択されたサブセットの一意に識別するインデックス（ＵＩＩ）に対応する。上記で提供された例では、Ｓ＝４個のテンプレートサブセットのうちの選択されたサブセットは、各ビットシーケンス中の２つのビットによって参照される。
【０１０４】
ビットシーケンスのビットのさらなるセットは、例えば対応する辞書エントリによって定義された順序で、定量化値を符号化する。例えば、ビットの各さらなるセットは、ｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２ｐ−１）個のビットからなり、ここで、ｐは、テンプレート識別子のテンプレートサブセット中の特定の識別子に割り当てられた精度、テンプレート識別子のテンプレートサブセット中のすべての識別子に共通に割り当てられた精度、又はすべてのテンプレートサブセット中のすべての識別子に共通に割り当てられた精度を指す。
【０１０５】
ビットのさらなるセットは、テンプレートサブセット中の各識別子についてのビットシーケンスに含まれる。例えば、ビットシーケンス中のビットの総数は、ｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２Ｓ）＋ｍ．ｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２ｐ−１）である。
【０１０６】
好ましくは、定量化ユニットが、識別子の各サブセットについて決定された定量化値の和が所定の値、例えば１に等しくなるように定量化値を決定するために適応される場合、ビットのさらなるセットは、テンプレートサブセット中の、１つの識別子を除いてすべての識別子、例えば最後の識別子を含む。例えば、定量化値の和は所定の値になるので、１つの定量化値は符号化から除外され、対応する定量化値は、所定の値から符号化定量化値の和を減算することによって復号するときに決定可能である。例えば、ビットシーケンス中のビットの総数は、ｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２Ｓ）＋（ｍ−１）．ｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２ｐ−１）である。
【０１０７】
上記で提供された例では、Ｓ＝４個の物質シーケンスがあり、各々がｍ＝３個の物質からなり、選択された精度が２−８の体積分率である場合、各ボクセルについての符号化ビットの数は、ｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２４）＋（３−１）．ｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２２８）＝２＋２×８＝１８ビットである。
【０１０８】
画像データ符号化器１６は、有利には、診断画像中に存在する複数の物質の最適化された符号化を提供する。
【０１０９】
画像処理デバイスは、メタデータを含む診断画像フォーマットで符号化画像をパックし、辞書定義ユニット１４によって提供された辞書をメタデータに挿入するためのデータパッケージャ１８を備える。
【０１１０】
データパッケージャ１８は、符号化画像を圧縮するために圧縮アルゴリズムを適用し、診断画像フォーマットで、圧縮された符号化画像を含むために適応される。
【０１１１】
データパッケージャ１８は、例えば診断画像のための従来技術の画像フォーマット規格に適合する、メタデータを含む標準診断画像フォーマットで符号化画像をパックするために適応される。
【０１１２】
診断画像フォーマットは、ＤＩＣＯＭ規格、例えばＮＥＭＡ  ＤＩＣＯＭ  ＰＳ３  ２０１７ａ仕様において指定されているように、例えばＮＥＭＡ  ＤＩＣＯＭ  ＰＳ３規格に従う、例えばＮＥＭＡ  ＤＩＣＯＭ規格に準拠し、及び／又は、ＩＳＯ規格１２０５２：２００６「Ｈｅａｌｔｈ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ−−Ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｍｅｄｉｃｉｎｅ（ＤＩＣＯＭ）  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｗｏｒｋｆｌｏｗ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」に従う、診断画像フォーマットである。
【０１１３】
画像処理デバイスは、ピクチャアーカイビング通信システム（ＰＡＣＳ）及び／又は診断画像ポータルシステムである。例えば、本発明の実施形態は、本発明の第１の態様の実施形態による画像処理デバイスを備える、ピクチャアーカイビング通信システム（ＰＡＣＳ）及び／又は診断画像ポータルシステムに関する。そのようなＰＡＣＳ又はポータルシステムは、診断画像データを記憶するために、及び／又は、デジタル通信ネットワークを介して診断画像データを転送するために適応される。
【０１１４】
第２の態様では、本発明は、例えば本発明の第１の態様の実施形態によって提供されるように、メタデータを含む診断画像フォーマットでパックされた診断画像データを復号するための画像復号デバイスに関する。画像復号デバイスは、パックされた診断画像データを受信するためのデータ入力と、パックされた診断画像データから符号化画像をアンパックし、パックされた診断画像データ中のメタデータから辞書をアンパックするためのデータアンパッケージャとを備える。画像復号デバイスは、診断画像データを提供するため、符号化画像を復号するための画像データ復号器を備える。画像データ復号器は、各画像座標について、符号化画像からビットシーケンスを取り出し、辞書中で、ビットシーケンスのビットの第１のセット中で符号化された、サブセット識別インデックスをルックアップすることによって識別子のサブセットを識別し、ビットシーケンスのビットのさらなるセットから識別子のそのサブセットの識別子に割り当てられた定量化値を決定するために適応される。画像復号デバイスは、辞書中で参照される各識別子についてのマップを生成するためのマッピングユニットであって、各マップが、その識別子に対応する物質又は状態の各画像座標における存在、比率及び／又は有意性を表すために、画像データ復号器によって対応する識別子に割り当てられた定量化値を含む、マッピングユニットを備える。
【０１１５】
図２を参照すると、本発明の実施形態による画像復号デバイス２０が示されている。この画像復号デバイスは、例えば、本発明の第１の態様の実施形態によるデバイスによって提供されるような、メタデータを含む診断画像フォーマットでパックされた診断画像データを復号するために適応される。
【０１１６】
画像復号デバイス２０は、例えば、ＤＩＣＯＭフォーマットなどの診断画像フォーマットのパックされた診断画像データを受信するためのデータ入力２１を備える。
【０１１７】
画像復号デバイス２０は、パックされた診断画像データから符号化画像をアンパックし、パックされた診断画像データ中のメタデータから辞書をアンパックするためのデータアンパッケージャ２８を備える。
【０１１８】
データアンパッケージャ２８は、診断画像フォーマットのパックされた診断画像データから符号化画像を圧縮解除するために圧縮解除アルゴリズムを適用するために適応される。
【０１１９】
画像復号デバイス２０は、診断画像データを提供するため、符号化画像を復号するための画像データ復号器２６を備える。画像データ復号器は、各画像座標について、符号化画像からビットシーケンスを取り出し、辞書中で、ビットシーケンスのビットの第１のセット中で符号化された、サブセット識別インデックスをルックアップすることによって識別子のサブセットを識別し、ビットシーケンスのビットのさらなるセットから識別子に割り当てられた定量化値を決定するために適応される。
【０１２０】
例えば、画像データ復号器２６は、辞書において定義されているような、ビットの第１のセットによって符号化されたサブセット識別子インデックスと識別子のサブセットとの間の対応を使用して、識別子のサブセット、例えば物質シーケンスを識別するために、例えば、ビットシーケンス、又はビットシーケンス中の別の所定のビット範囲、例えばｃｅｉｌｉｎｇ（ｌｏｇ２Ｓ）個のビットの所定のセットの開始時に、ビットのこの第１のセットを使用することによって、定量化値、例えば体積分率を決定するために適応される。ビットシーケンスのビットのさらなるセットは、例えば辞書中の識別子のサブセットによって定義された順序で、定量化値、例えば物質の体積分率を符号化する。
【０１２１】
画像データ復号器２６は、所定の値、例えば単位値、例えば１から、ビットシーケンスのビットのさらなるセット中で符号化された定量化値の和を減算することによって、例えば識別子のサブセット中の最後の識別子について、さらなる定量化値を算出するために適応される。
【０１２２】
画像復号デバイス２０は、辞書中で参照される各識別子についてのマップを生成するためのマッピングユニット２２であって、各マップが、識別子に対応する物質又は状態の各画像座標における存在、比率及び／又は有意性を表すために、画像データ復号器２６によって対応する識別子に割り当てられた定量化値を含む、マッピングユニット２２を備える。
【０１２３】
画像復号デバイス２０は、マッピングユニット２２によって生成されたマップに基づいてさらなる物理的性質を各画像座標に、例えば各ピクセル又はボクセルに属させるための処理ユニット２４を備える。例えば、定量化値は物質の体積分率を表し、さらなる物理的性質は、質量分率及び／又は単位の数を表す。例えば、質量分率は、
【数２】
2020521532.tif 000004
によって計算され、ここで、
【数３】
2020521532.tif 000005
であり、ρｉは、識別子のサブセットによって識別される物質シーケンスのｉ番目の物質の参照密度である。例えば、そのような参照密度はメタデータから取得される。
【０１２４】
例えば、単位の数は、
【数４】
2020521532.tif 000006
によって計算され、ここで、（分子量）ｉは、識別子のサブセットによって識別される物質シーケンスのｉ番目の物質の参照分子量であり、ボクセル体積は、ボクセル単位の参照体積である。例えば、そのような参照分子量はメタデータから取得される。
【０１２５】
画像復号デバイス２０は、マップのうちの少なくとも１つの視覚表現をユーザ、例えば放射線科医に示すための視覚化ユニット２３を備える。例えば、視覚化ユニットは、例えば画像の形態の、視覚表現を閲覧するためのグラフィカルユーザインターフェースをユーザに提供するために適応される。
【０１２６】
視覚化ユニット２３は、ユーザが、例えば当技術分野で知られている視覚化及び選択ツールを使用して、視覚表現上の特定のポイント、例えばボクセル、ピクセル、又は関心領域（ＲＯＩ）を選択することを可能にするように適応される。
【０１２７】
例えば、従来の放射線診断読取りプロシージャ中に、例えば標準ＣＴ画像を検査する間に、放射線科医は、標準視覚化ツールを使用して画像上の特定のポイント又は関心領域（ＲＯＩ）を選択することを可能にされる。
【０１２８】
例えば、視覚化ユニット２３は、選択されたＲＯＩ中の均質領域及び／又は選択されたポイントの周りの均質領域を選択するように適応される。均質領域は、定量化値の統計的性質、及び／又はさらなる物理的性質に従って選択される。
【０１２９】
視覚化ユニット２３は、選択されたポイント、選択されたＲＯＩ及び／又は選択された均質領域に対応するデータを、マップ、例えばマルチ物質データ、及び／又はさらなる物理的性質から抽出するために適応される。視覚化ユニット２３は、抽出されたデータをユーザに提示するために適応される。視覚化ユニット２３は、例えば抽出されたデータに基づいて、選択されたポイント又はＲＯＩに関係する物質分類及び／又は定量化統計情報をユーザに提供するために適応される。
【０１３０】
例えば、図３は、本発明の実施形態による例示的な視覚化を示す。選択された関心領域３１中で均質領域３２が決定され、抽出されたデータに基づいて物質分類３３がユーザに提示される。
【０１３１】
画像復号デバイス２０は、ワークステーション、例えば画像診断ワークステーションである。例えば、本発明の実施形態は、本発明の第２の態様の実施形態による画像復号デバイスを備えるワークステーションに関する。そのようなワークステーションは、ユーザ、例えば放射線科医が、例えばＰＡＣＳシステムからデジタル通信ネットワークを介して符号化及びパックされた形態で受信された後に、診断画像データを閲覧し、評価することを可能にするために適応される。
【０１３２】
第３の態様では、本発明の実施形態はまた、本発明の第１の態様の実施形態による画像処理デバイス及び／又は本発明の第２の態様の実施形態による画像復号デバイスを備えるスペクトルコンピュータ断層撮影システムに関する。例えば、本発明の実施形態は、図５に関して以下で説明される撮像システム１００など、スペクトルコンピュータ断層撮影システムに関する。
【０１３３】
図５は、スペクトルコンピュータ断層撮影（スペクトルＣＴ）スキャナを備える撮像システム１００を示す。撮像システム１００は、概して、静止ガントリ１０２と回転ガントリ１０４とを備える。回転ガントリ１０４は、静止ガントリ１０２によって回転可能に支持され、検査領域１０６の周りを、縦軸Ｚを軸にして回転する。
【０１３４】
Ｘ線管などの放射線源１０８が、例えばこの回転ガントリ１０４とともに回転するようになど、回転ガントリ１０４によって回転可能に支持され、検査領域１０６を横断する多エネルギー放射線を放出するために適応される。放射線源１０８は、単一の広域スペクトルＸ線管を備えるか、又は、それからなる。代替的に、放射線源は、スキャニング中に、少なくとも２つの異なる光子放出スペクトルの間で制御可能に切り替える、例えば、８０ｋＶｐ、１４０ｋＶｐなど、少なくとも２つの異なるピーク放出電圧の間で切り替えるために適応される。別の変形形態では、放射線源１０８は、異なる平均スペクトルをもつ放射線を放出するように構成された２つ又はそれ以上のＸ線管を備える。別の変形形態では、放射線源１０８は、上記の組合せを備える。
【０１３５】
放射線感受性検出器アレイ１１０は、検査領域１０６を横切って放射線源１０８の反対側にある角度円弧に配置される。アレイ１１０は、Ｚ軸方向に沿って互いに対して配列された検出器の１つ又は複数の列を備える。アレイ１１０は、検査領域１０６を横断する放射線を検出し、それを示す信号を生成するために適応される。アレイ１１０は、異なるＸ線エネルギー感度を有する少なくとも２つの放射線感受性検出器要素、例えば、対応する光感度を有する少なくとも２つのシンチレータ及び少なくとも２つの対応するフォトセンサーをもつデュアルエネルギー検出器を備える。放射線感受性検出器アレイ１１０は、代替又は追加として、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ又は当技術分野において知られている他の直接変換検出器など、直接変換検出器を備える。
【０１３６】
システムは、検出器アレイ１１０によって出力された信号を再構成するための再構成器１１２を備える。これは、信号を様々なエネルギー依存成分に分解することを含む。再構成器１１２は、エネルギー依存成分を再構成し、１つ又は複数の異なるエネルギーに対応する１つ又は複数の画像を生成するために適応される。再構成器１１２はまた、非スペクトル画像データを生成するためにエネルギー依存成分を組み合わせる。
【０１３７】
システムは、検査領域中の物体又は対象者を支持するための、カウチなどの対象者支持体１１３を備える。システムは、オペレータコンソール１１４、例えば、システム１００を制御又は監視するために、及び／或いはオペレータにユーザインターフェースを提供するためにプログラムされた汎用コンピュータをも備える。コンソール１１４は、モニタ又はディスプレイなど、人間が読み取れる出力デバイスと、キーボード及びマウスなどの入力デバイスとを備える。コンソール１１４上に常駐するソフトウェアは、オペレータが、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介して又は他のやり方でスキャナ１００と対話することを可能にする。この対話は、スペクトル撮像プロトコル又は非スペクトル撮像プロトコルを選択すること、スキャニングを開始することなどを含む。
【０１３８】
撮像システム１００は、スペクトルＣＴスキャナとの通信を可能にするための入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１１８を備える、記憶システム及び／又はサーバ、例えばＰＡＣＳシステム、例えば、コンピュータなどのコンピューティングシステム１１６に動作可能に接続される。撮像システム１００は、システムレベル統合構成要素としてコンピューティングシステム１１６を備えるか、又は、撮像システム１００は、例えばスタンドアロンコンピューティングシステム１１６に画像データを送信するために、コンピューティングシステム１１６と通信するために適応される。
【０１３９】
コンピューティングシステム１１６は、出力デバイス１２０をさらに備える。１つ又は複数の出力デバイスは、例えば、ディスプレイモニタ、フィルムプリンタ、ペーパープリンタ、及び／又はオーディオフィードバックのためのオーディオ出力を備える。コンピューティングシステムは、マウス、キーボード、タッチインターフェース及び／又は音声認識インターフェースなど、１つ又は複数の入力デバイス１２２をも備える。コンピューティングシステム１１６は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、処理のための専用特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は、フィールドプログラマブルゲートアレイなどの適切に構成されたプログラマブルハードウェアプロセッサなど、少なくとも１つのプロセッサ１２４をも備える。コンピューティングシステムは、コンピュータ可読記憶媒体１２６、例えば、物理的デジタルメモリなどの非一時的メモリを備える。コンピュータ可読記憶媒体１２６は、コンピュータ可読命令１２８とデータ１３０とを記憶する。少なくとも１つのプロセッサ１２４は、コンピュータ可読命令１２８を実行するために適応される。少なくとも１つのプロセッサ１２４は、信号、搬送波又は他の一時的媒体によって搬送されるコンピュータ可読命令をも実行する。代替又は追加として、少なくとも１つのプロセッサは、例えば命令１２８の少なくとも一部を行うように特別に設計されたフィールドプログラマブルゲートアレイ又はＡＳＩＣの構成によって、これらの命令のメモリ記憶を必ずしも必要とすることなしに、例えば完全に又は部分的に、それらの命令を実施するように物理的に構成される。
【０１４０】
コンピューティングシステムは、例えば上記で言及されたコンピュータ可読命令に従って、本発明の第１の態様の実施形態による画像処理デバイス１０を実装するようにプログラムされる。
【０１４１】
命令１２８は、本発明の第４の態様の実施形態による方法を実行するための画像処理アルゴリズム１３２を含む。
【０１４２】
システムは、ワークステーション、例えば、例えばコンピューティングシステム１１６と同様のさらなるコンピューティングシステムをさらに備え、そこで、例えば命令１２８と同様の命令が、本発明の実施形態による方法を実行するためのアルゴリズムを含む。コンピュータなどのさらなるコンピューティングシステムは、コンピューティングシステム１１６との通信を可能にするための入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを備える。撮像システム１００は、システムレベル統合構成要素としてさらなるコンピューティングシステムを備えるか、又は、撮像システム１００は、例えばスタンドアロンのさらなるコンピューティングシステムに画像データを送信するために、さらなるコンピューティングシステムと通信するために適応される。
【０１４３】
第４の態様では、本発明は、診断画像データを処理するための方法に関する。図４を参照すると、本発明の実施形態による例示的な方法４０が示されている。方法４０は、ベクトル値付き診断画像データを取得するステップ４１と、診断画像データにおける複数の画像座標の各画像座標について、受信されたベクトル値付き診断画像データに基づいて、テンプレート識別子の所定のセットから選択された、識別子のサブセットを決定するステップ４２とを有する。本方法は、識別子のサブセットの各識別子について、識別子に対応する物質又は状態の対応する画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示す対応する定量化値を決定するステップ４３を有する。
【０１４４】
本方法は、ベクトル値付き診断画像データについて定量化ユニットによって決定される識別子の各一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当てることによって辞書を提供するステップ４４をも有する。
【０１４５】
本方法は、符号化画像を提供するため、診断画像データを符号化するステップ４５であって、各画像座標について、例えば各ピクセル又はボクセルについて、ビットシーケンスのビットの第１のセットが、画像座標について決定された識別子のサブセットに割り当てられたサブセット識別インデックスを符号化し、ビットシーケンスのビットのさらなるセットが、画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するように、ビットシーケンスが計算される、符号化するステップ４５をさらに有する。
【０１４６】
本方法は、メタデータを含む診断画像フォーマットで符号化画像をパックし、辞書をメタデータに含めるステップ４６を有する。
【０１４７】
本発明の第１の態様の実施形態によるデバイスが、本発明の第４の態様の実施形態による方法を実施する。本発明の第４の態様の実施形態による方法に関係する詳細、及び／或いは、その方法の必須の又は随意の特徴は、本発明の第１の態様に関係する上記で提供された説明から明らかであろう。
【０１４８】
第５の態様では、本発明はまた、メタデータを含む診断画像フォーマットでパックされた診断画像データを復号するための方法に関する。図４を参照すると、本発明の実施形態による例示的な方法５０が示されている。
【０１４９】
方法５０は、例えば本発明の第４の態様の実施形態による方法４０によって提供されるような、パックされた診断画像データを取得するステップ５１と、パックされた診断画像データから符号化画像をアンパックし、パックされた診断画像データ中のメタデータから辞書をアンパックするステップ５２とを有する。
【０１５０】
方法５０は、診断画像データを提供するため、符号化画像を復号するステップ５３であって、各画像座標について、符号化画像からビットシーケンスが取り出され、辞書中で、ビットシーケンスのビットの第１のセット中で符号化された、サブセット識別インデックスをルックアップすることによって識別子のサブセットが識別され、ビットシーケンスのビットのさらなるセットから、識別子に割り当てられた定量化値が決定される、復号するステップ５３をさらに有する。
【０１５１】
方法５０は、辞書中で参照される各識別子についてのマップを生成するステップ５４であって、各マップが、識別子に対応する物質又は状態の各画像座標における存在、比率及び／又は有意性を表すために、画像データ復号器によって対応する識別子に割り当てられた定量化値を含む、生成するステップ５４をも有する。
【０１５２】
方法５０は、生成されたマップのうちの少なくとも１つを視覚化するステップ５５を有する。
【０１５３】
本発明の第２の態様の実施形態によるデバイスが、本発明の第５の態様の実施形態による方法を実施する。本発明の第５の態様の実施形態による方法に関係する詳細、及び／或いは、その方法の必須の又は随意の特徴は、本発明の第２の態様に関係する上記で提供された説明から明らかであろう。
【０１５４】
第６の態様では、本発明の実施形態はまた、処理ユニット上で実施される場合、本発明の実施形態、例えば、本発明の第４及び／又は第５の態様の実施形態による方法を実行するためのコンピュータプログラム製品に関する。
【０１５５】
第７の態様では、本発明の実施形態はまた、本発明の第６の態様の実施形態によるコンピュータプログラム製品を記憶するデータキャリアに関する。
【０１５６】
第８の態様では、本発明の実施形態はまた、デジタル通信ネットワークを介した、本発明の第６の態様の実施形態によるコンピュータプログラム製品の送信に関する。
【０１５７】
第９の態様では、本発明の実施形態はまた、メタデータを含む診断画像フォーマットでの符号化画像に関し、メタデータは、識別子の複数の一意のサブセットにサブセット識別インデックスを割り当てるための辞書を含み、符号化画像は、例えば圧縮又は非圧縮形式で、複数の画像座標の各々についての、例えば画像における各ピクセル又はボクセルについてのビットシーケンスをさらに含む。ビットシーケンスは、その画像座標に識別子のサブセットのうちの１つを割り当てるためのサブセット識別インデックスを符号化するビットの第１のセットと、その画像座標について決定された定量化値をそれぞれ符号化するビットのさらなるセットとを含む。各定量化値は、それが関連付けられた識別子に対応する物質又は状態の対応する画像座標における存在、比率及び／又は有意性を示す。診断画像フォーマットは、ＤＩＣＯＭフォーマット規格に準拠する。
【０１５８】
符号化画像は、本発明の第４の態様の実施形態による方法によって取得可能な符号化画像である。符号化画像は、本発明の第１の態様の実施形態によるデバイスによって提供されるような符号化画像である。
【図１】
2020521532.tif 000007
【図２】
2020521532.tif 000008
【図３】
2020521532.tif 000009
【図４】
2020521532.tif 000010
【図５】
2020521532.tif 000011
【国際調査報告】
2020521532.tif 000012
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