JP2004513736A - 血管解析を支援し容易にするための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】血管その他の構造を解析するに際し、高品質で一貫性のあるレポートを迅速に提供することを支援する。
【解決手段】本発明の実施の一形態は、患者（２２）内の管状構造を解析するための方法であって、患者内の管状構造を表している表示された管形状ツリー（５４）から関心領域及び該関心領域内のロケーション（５６）を選択するステップと、関心領域内で、管形状ツリー内の一つの構造の中心線（６０）を特定するステップと、関心領域の一つまたは複数のビュー（２１０、１２２、１２４）を表示するステップと、を含む方法である。このビュー（または、複数のビュー）は、特定した関心領域を有する区分３Ｄビュー、選択した枝（８０）の湾曲ビュー、特定した中心線に依存した再フォーマット・ビュー、及び特定した中心線に依存した３Ｄビューのうちの少なくとも一つから選択している。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の実施の一形態は、患者（２２）内の管状構造を解析するための方法であって、患者内の管状構造を表している表示された管形状ツリー（５４）から関心領域及び該関心領域内のロケーション（５６）を選択するステップと、関心領域内で、管形状ツリー内の一つの構造の中心線（６０）を特定するステップと、関心領域の一つまたは複数のビュー（２１０、１２２、１２４）を表示するステップと、を含む方法である。このビュー（または、複数のビュー）は、特定した関心領域を有する区分３Ｄビュー、選択した枝（８０）の湾曲ビュー、特定した中心線に依存した再フォーマット・ビュー、及び特定した中心線に依存した３Ｄビューのうちの少なくとも一つから選択している。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、全般的には、血管画像を解析するための方法及び装置に関し、さらに詳細には、コンピュータ断層、ＭＲ及び３Ｄ放射線イメージングにより得た画像から外科処置計画のための計測値及びレポートを作成する際に放射線医など医療スタッフを支援す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】
コンピュータ断層（ＣＴ）イメージング、並びに磁気共鳴（ＭＲ）イメージングや３Ｄ式Ｘ線イメージングの重要な用途の一つに血管解析がある。血管病変に対してＸ線による定量及び解析をすることは、狭窄や動脈瘤のパラメータを評価し、長さ、セクション・サイズ、角度及び関連するパラメータを定量化することを求められる放射線医にとって重要である。これらの計測は一貫した繰り返し可能な方法で実行し、参照する担当医がこれらの計測を外科処置計画で信頼可能とできるようにすることが望ましい。さらに、放射線医は完全な視覚的レポートを提供することが期待されている。生産性の理由から、さらにまたフィルムのコストを削減するため、これら視覚的レポートは重要な画像からなる小規模な組だけに限定する必要がある。
【０００５】
３Ｄ描画ソフトウェアは、長さ、角度または体積の計測を実行し、様々な方法で（例えば、断面、ナビゲータ、あるいはボリューム・レンダリングを用いて）ボリュームを描画するためのツールの組を提供している。血管病変の定量化及び解析のための周知の方法では、病変と考えられる部分を位置特定し、次いでその計測を実行するための拡張ツールの組が必要となる。こうした方法は、オペレータ依存性が極めて高く、かつ時間とソフトウェア専門知識の両方を必要とする。例えば、熟練したオペレータが一つの腹部大動脈瘤症例を完了させるまでに１時間以上を要することもある。熟練したオペレータが必要とする時間をすべて与えられた場合であっても、結果が特に再現性が良いとは限らず、また一貫性のあるレポート用の骨格も存在していない。さらに、血管に沿った真の３Ｄ長さの計測などの幾つかの計測は、周知の手動ツールを使用して実行することができない。これらの限界のため、高品質のレポートを提供できるのはごく少数の部位でしかない。
【０００６】
したがって、血管その他の構造の解析を支援する方法及び装置を提供し、オペレータが高品質で一貫性のあるレポートを迅速に提供することを支援するようにすることが望ましい。
【０００７】
【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、患者内の管状構造を解析するための方法であって、患者内の管状構造を表している表示された管形状ツリーから関心領域並びに該関心領域内のロケーションを選択するステップと、関心領域内で管形状ツリー内の一つの構造の中心線を特定するステップと、関心領域の一つまたは複数のビューを表示するステップと、を含む方法を提供する。このビュー（または、複数のビュー）は、特定した関心領域を有する区分３Ｄビュー（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ３−Ｄ ｖｉｅｗ）、選択した枝の湾曲ビュー、特定した中心線に依存した再フォーマット・ビュー（ｒｅｆｏｒｍａｔｔｅｄ ｖｉｅｗ）、及び特定した中心線に依存した３Ｄビューのうちの少なくとも一つから選択している。
【０００８】
上述の実施形態を含め本発明の実施形態により、訓練やソフトウェア専門知識を過度に必要とすることなく、迅速であり、簡単であり、一貫性があり、かつ完全なレポートを提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態では、コンピュータ断層画像を使用する。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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
以下のステップでは、コンピュータ３６、コンソール４０及びディスプレイ４２をポインティング・デバイスと共に使用している。このポインティング・デバイスは、例えば、コンソール４０上の一つのコントロール、あるいはマウス（図示せず）などの別のデバイスである。実施の一形態で図３を参照すると、コンピュータ３６が実行させるソフトウェアは、管形状ツリー（例えば、血管ツリー５４）内でロケーションを選択するようにユーザにプロンプトを出すためのウィザード・パネル５２を表示させており、ユーザはツリー５４の一つのセクションをポイントする（５６）ように指示される。こうしたセクションまたは関心領域は幾つかの枝に及ぶこともあるが、このセクションは接続されている必要がある。次いで、ユーザはクリックにより再フォーマットしたスライスか３Ｄビューのいずれかを選択する。図４を参照すると、次いで、ソフトウェア・プログラムはユーザがポイントしたロケーション５６に最も近い中心点５８を位置特定する。中心点を計算するためには、選択した血管のローカル軸６０を計算する。本ソフトウェアは、軸６０と直角な面内で、選択した点５６の周りに見いだされる輪郭点６２の「平均値（ａｖｅｒａｇｅ）」（すなわち、幾何学中心）を計算する。（輪郭点６２はコンピュータ３６がコントラスト、しきい値処理、またはその他適当な任意の方法を用いて見いだした血管６４その他の構造の境界点である。）次いで、本ソフトウェアは、次の関心対象点に進むようにユーザにプロンプト６６を出す。この過程は、所与の種類の解剖構造により規定される一組の点５６のロケーションをユーザが指示し終わるまで反復される。実施の一形態では、本ソフトウェアは所与の様々な種類の解剖構造に対して多数の点５６を選択するようにプログラムされているが、本ソフトウェアでは、ユーザの具体的な必要性からして重要でない点５６を省略するためのオプションをユーザに提供している。この方式では、ユーザは、特定し終えた枝の中心線に沿って一連の関心対象点を選択する。ウィザード・パネル５２はさらに、実施の一形態では、指定すべきセクションの数及び／または名称をカスタマイズし、部位の優先度や解剖学的状況に合わせてソフトウェアを仕立て直すためのツールを（図４では図示せず）を提供している。
【００１３】
次に、本ソフトウェアは、関心対象の血管セクションに対する中心線６０を、直前のステップの間で規定された点の組５６から計算する。費用関数（ｃｏｓｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を最小にするような初期経路（図示せず）、例えば、画像の低いグレイレベル値を避けるような経路が動的計画アルゴリズムを用いて計算される。次に、本ソフトウェアはこの経路に垂直な面を決定し、その各面上で、本ソフトウェアは輪郭点６２の平均値（すなわち、幾何学中心）を用いて新たな中心点５８を計算している。血管６４は新たな中心点５８により規定される中心線６０に沿って展開させ（８０）、各枝に沿って、本ソフトウェアはセクションの面積、並びにそのセクションの最大及び最小直径を計算している。計算を終えた後、その結果が正しくないと見なされる場合、本ソフトウェアはユーザが各枝ごとに中心線６０及びセクション面積を編集することを許容している。ウィザード・パネル６８により、これらの処置を実行させるためのツール７０及びガイド７２が提供される。さらに、一つまたは複数のビュー１２０、１２２、１２４が表示される。図６を参照すると、ユーザが関心対象血管ツリー５４の任意の枝７６、７８を選択するのを支援するようなメニュー１２６が利用可能となっている。
【００１４】
実施の一形態では、表示させるビュー（または、複数のビュー）１２０、１２２及び１２４は、選択した枝の関数とした湾曲ビュー、特定済みの中心線及びこの中心線に沿ったロケーション、並びに選択した枝（枝が複数ある場合）の関数として作成される再フォーマット・ビューまたは３Ｄビューであるか、あるいは特定した中心線、この中心線に沿ったロケーション及び選択したロケーションの位置での管形状ツリーの断面境界の選択した幾何学特性、並びに選択した枝（枝が複数ある場合）の関数として作成される再フォーマット・ビューまたは３Ｄビューである。
【００１５】
さらに本発明の実施の一形態では、表示させるビュー（または、複数のビュー）は、区分３Ｄビュー（関心対象セクションが特定済みであると共に患者の解剖構造の残りの部分が視覚化されていないか減衰している場合）、選択した枝（枝が複数ある場合）の関数である湾曲ビュー、特定済みの中心線及びこの中心線に沿ったロケーション、並びに選択した枝（枝が複数ある場合）の関数として作成される再フォーマット・ビューまたは３Ｄビュー、あるいは、特定した中心線、この中心線に沿ったロケーション及び選択したロケーションの位置での管形状ツリーの断面境界の選択した幾何学特性、並びに選択した枝（枝が複数ある場合）の関数として作成される再フォーマット・ビューまたは３Ｄビューである。
【００１６】
さらにユーザは、カーソル・マウス８２を移動させることにより、展開させた選択した枝８０の周りにこのビューを回転させ、別のビュー上のカーソル位置での血管断面を得ることができる。
【００１７】
実施の一形態で図７を参照すると、本ソフトウェアは次に、高度表示ツール８６、８８、９０、９２、９４及び９６からなるパレット８４を提供する。実施の一形態では、これには、回転制御を備える湾曲ビュー用、関心領域の自動区分を備える３Ｄビュー用、血管内３Ｄビュー用、並びに、局所的により狭い血管セクションやより広い血管セクションを取り込むように断面、長手方向のセクションまたは特定のビューを表示させるための再フォーマット・スライスの自動調整用の各ツールが含まれる。
【００１８】
再び図５を参照すると、本ソフトウェアは計測及びレポートに関する関心対象セクション（例えば、計測を実行させたり、あるいは具体的な画像を作成させようとする特定の点）を指定するようにユーザにプロンプトを出す（９８）。実施の一形態では、本ソフトウェアは明示的な指令１００及び事前定義のラベル１０２を提供する。こうした関心対象点の例としては、狭窄や動脈瘤セクションの開始点及び終了点、血管内人工装具や基準とする健全セクションの配置に関係する具体的なロケーションが含まれる。これらの点の幾つかはユーザにより配置させることができ、一方、これ以外の点は自動的に位置特定させることができる。血管６４の一部分のセクション面積または直径、長さ、曲がりまたは体積を計算するために、これらの点には一つまたは複数の計測値１０４を付属させている。ウィザード・パネル７４によりさらに、こうした点の組、並びに実行すべき計測をカスタマイズするためのツール１０６、１０８、１１０が提供される。ソフトウェアにより自動的に実施される計測としては、中心線に沿った二つのロケーション間の３Ｄ長さの自動計測、これらのロケーションのうちの二つの間にある血管セクションの体積の計算、選択した点における局所断面積、最大及び最小直径、及び／または平均直径の決定がある。これらの計測値は中心線及び輪郭の特定により得られる。
【００１９】
実施の一形態で図８を参照すると、計測値を要約するための結果表１１２を設けている。実施の一形態では、印刷機能１１４及び保存機能１１６を設けて、ユーザが重要な血管６４の画像の組と共に結果表の保存または印刷のいずれかを行えるようにしている。計測値及び選択した画像は、コンピュータ３６に付属する短期記憶媒体や長期記憶媒体（放射線フィルムやペーパーのハードコピー）に保存することができる。本ソフトウェアはさらに、これらの処置を実行させるためのツール及びガイドを備えたウィザード・パネル１１８を提供している。所望であれば、ユーザは画像を選択してレポートに追加することができる。
【００２０】
本発明の実施形態は、限られた訓練であっても十分に支援が受けられると共に使用可能であり、これにより訓練コストを軽減させかつより多数の医療ユーザが触れることのできるような解析方法及び装置を提供する。さらに、手作業により得られる結果と比べより信頼性が高い結果が自動的に提供される。本発明の方法及び装置はさらに生産性を大幅に上昇させており、自動トレース以外にも、解剖学的名称が自動的に提供され、必要となるタイピングの量を減少させている。さらに、レポート作成も自動化される。完璧なケースでは、従来の方法では１時間以上であるのに対して１０分未満で処理することができる。本発明の実施形態は血管ツリーの幾つかの枝を単一の工程で解析することができる。さらに、レポートの形式がソフトウェアにより規定されているため一貫性のあるレポートが提供される。このような一貫性は参照する担当医にとって重要である。というのは、担当医はレポートをより速やかでかつより確信をもって読むことができ、これにより担当医が放射線医に問い合わせる疑問点がより少なくなるためである。さらに、本発明の実施形態は、時間の節約となり、より完全なレポートを作成でき、かつ周知のスキャナと比べてより良好な画質を提供することができる。
【００２１】
さらに融通性を与えるため、本発明の実施の一形態では、ユーザに対して事前定義のメッセージ（例えば、プロンプト９８）の性質及び内容を変更する機能が提供されている。
【００２２】
本発明の実施形態は、血管構造、冠状血管、気道を含む多くの種類の管状構造の選択及び解析に適用可能である。さらに、本発明の実施形態をＣＴイメージング・システム１０に関連させて説明してきたが、本発明が、別のタイプのイメージング・システムやこうしたシステムから得られる画像にも同様に適用可能であることを理解されたい。本発明の別の実施形態で使用されるこうした別のタイプのイメージング・システムの例としては、ＭＲイメージング・システムや３Ｄ式Ｘ線イメージング・システムが含まれる。さらに、本発明の幾つかの実施形態は、それ自体がどのイメージング・システムの一部にもなっていないデータ用コンピュータやディスプレイを利用している。こうした場合では、このコンピュータは、一つまたは複数の分離されたイメージング・システムから、例えば、テープ、ディスクやその他の記憶媒体を介したり、あるいはネットワークを介してデータを取得している。こうした実施形態の少なくとも一つは、複数のタイプのイメージング・システムからのデータに対して、受け取り、操作及び処理を行うように構成されている。
【００２３】
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】
解析しようとする血管セクションを選択するための本発明の実施の一形態によるコンピュータ表示の図である。
【図４】
関心対象の血管セクションに対する中心線の自動計算を示しているコンピュータ表示の図である。
【図５】
計測値及びレポートに関する関心対象セクションの選択のためのコンピュータ表示の図である。
【図６】
枝選択メニューを示しているコンピュータ表示の図である。
【図７】
高度表示ツールからなるパレットを示しているコンピュータ表示の図である。
【図８】
本発明の実施の一形態による計測値及びレポートに関する関心対象セクションの選択のための別のコンピュータ表示であって、さらに計測値の表も示している図である。
【図９】
図３、４、５、及び８の各画像に対応している参照符号を省略したネガ画像である。これらの図は読み手の便宜を図るため、図の再現において不明瞭となることがある対応するポジ画像の微細部分をより明瞭に示す目的で提供している。
【図１０】
図３、４、５、及び８の各画像に対応している参照符号を省略したネガ画像である。これらの図は読み手の便宜を図るため、図の再現において不明瞭となることがある対応するポジ画像の微細部分をより明瞭に示す目的で提供している。
【図１１】
図３、４、５、及び８の各画像に対応している参照符号を省略したネガ画像である。これらの図は読み手の便宜を図るため、図の再現において不明瞭となることがある対応するポジ画像の微細部分をより明瞭に示す目的で提供している。
【図１２】
図３、４、５、及び８の各画像に対応している参照符号を省略したネガ画像である。これらの図は読み手の便宜を図るため、図の再現において不明瞭となることがある対応するポジ画像の微細部分をより明瞭に示す目的で提供している。
【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
５２ ウィザード・パネル
５４ 管形状ツリー、血管ツリー
５６ ロケーション、規定された点
５８ 中心点
６０ 血管のローカル軸、中心線
６２ 輪郭点
６４ 血管
６８ ウィザード・パネル
７０ ツール
７２ ガイド
７４ ウィザード・パネル
７６ 枝
７８ 枝
８０ 枝
８２ カーソル・マウス
８４ ツール・パレット
８６ 高度表示ツール
８８ 高度表示ツール
９０ 高度表示ツール
９２ 高度表示ツール
９４ 高度表示ツール
９６ 高度表示ツール
１００ 明示的な指令
１０２ 事前定義のラベル
１０４ 計測値
１０６ ツール
１０８ ツール
１１０ ツール
１１２ 結果表
１１４ 印刷機能
１１６ 保存機能
１１８ ウィザード・パネル
１２０ ビュー
１２２ ビュー
１２４ ビュー
１２６ メニュー
【発明の背景】
本発明は、全般的には、血管画像を解析するための方法及び装置に関し、さらに詳細には、コンピュータ断層、ＭＲ及び３Ｄ放射線イメージングにより得た画像から外科処置計画のための計測値及びレポートを作成する際に放射線医など医療スタッフを支援す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】
コンピュータ断層（ＣＴ）イメージング、並びに磁気共鳴（ＭＲ）イメージングや３Ｄ式Ｘ線イメージングの重要な用途の一つに血管解析がある。血管病変に対してＸ線による定量及び解析をすることは、狭窄や動脈瘤のパラメータを評価し、長さ、セクション・サイズ、角度及び関連するパラメータを定量化することを求められる放射線医にとって重要である。これらの計測は一貫した繰り返し可能な方法で実行し、参照する担当医がこれらの計測を外科処置計画で信頼可能とできるようにすることが望ましい。さらに、放射線医は完全な視覚的レポートを提供することが期待されている。生産性の理由から、さらにまたフィルムのコストを削減するため、これら視覚的レポートは重要な画像からなる小規模な組だけに限定する必要がある。
【０００５】
３Ｄ描画ソフトウェアは、長さ、角度または体積の計測を実行し、様々な方法で（例えば、断面、ナビゲータ、あるいはボリューム・レンダリングを用いて）ボリュームを描画するためのツールの組を提供している。血管病変の定量化及び解析のための周知の方法では、病変と考えられる部分を位置特定し、次いでその計測を実行するための拡張ツールの組が必要となる。こうした方法は、オペレータ依存性が極めて高く、かつ時間とソフトウェア専門知識の両方を必要とする。例えば、熟練したオペレータが一つの腹部大動脈瘤症例を完了させるまでに１時間以上を要することもある。熟練したオペレータが必要とする時間をすべて与えられた場合であっても、結果が特に再現性が良いとは限らず、また一貫性のあるレポート用の骨格も存在していない。さらに、血管に沿った真の３Ｄ長さの計測などの幾つかの計測は、周知の手動ツールを使用して実行することができない。これらの限界のため、高品質のレポートを提供できるのはごく少数の部位でしかない。
【０００６】
したがって、血管その他の構造の解析を支援する方法及び装置を提供し、オペレータが高品質で一貫性のあるレポートを迅速に提供することを支援するようにすることが望ましい。
【０００７】
【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、患者内の管状構造を解析するための方法であって、患者内の管状構造を表している表示された管形状ツリーから関心領域並びに該関心領域内のロケーションを選択するステップと、関心領域内で管形状ツリー内の一つの構造の中心線を特定するステップと、関心領域の一つまたは複数のビューを表示するステップと、を含む方法を提供する。このビュー（または、複数のビュー）は、特定した関心領域を有する区分３Ｄビュー（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ３−Ｄ ｖｉｅｗ）、選択した枝の湾曲ビュー、特定した中心線に依存した再フォーマット・ビュー（ｒｅｆｏｒｍａｔｔｅｄ ｖｉｅｗ）、及び特定した中心線に依存した３Ｄビューのうちの少なくとも一つから選択している。
【０００８】
上述の実施形態を含め本発明の実施形態により、訓練やソフトウェア専門知識を過度に必要とすることなく、迅速であり、簡単であり、一貫性があり、かつ完全なレポートを提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態では、コンピュータ断層画像を使用する。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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
以下のステップでは、コンピュータ３６、コンソール４０及びディスプレイ４２をポインティング・デバイスと共に使用している。このポインティング・デバイスは、例えば、コンソール４０上の一つのコントロール、あるいはマウス（図示せず）などの別のデバイスである。実施の一形態で図３を参照すると、コンピュータ３６が実行させるソフトウェアは、管形状ツリー（例えば、血管ツリー５４）内でロケーションを選択するようにユーザにプロンプトを出すためのウィザード・パネル５２を表示させており、ユーザはツリー５４の一つのセクションをポイントする（５６）ように指示される。こうしたセクションまたは関心領域は幾つかの枝に及ぶこともあるが、このセクションは接続されている必要がある。次いで、ユーザはクリックにより再フォーマットしたスライスか３Ｄビューのいずれかを選択する。図４を参照すると、次いで、ソフトウェア・プログラムはユーザがポイントしたロケーション５６に最も近い中心点５８を位置特定する。中心点を計算するためには、選択した血管のローカル軸６０を計算する。本ソフトウェアは、軸６０と直角な面内で、選択した点５６の周りに見いだされる輪郭点６２の「平均値（ａｖｅｒａｇｅ）」（すなわち、幾何学中心）を計算する。（輪郭点６２はコンピュータ３６がコントラスト、しきい値処理、またはその他適当な任意の方法を用いて見いだした血管６４その他の構造の境界点である。）次いで、本ソフトウェアは、次の関心対象点に進むようにユーザにプロンプト６６を出す。この過程は、所与の種類の解剖構造により規定される一組の点５６のロケーションをユーザが指示し終わるまで反復される。実施の一形態では、本ソフトウェアは所与の様々な種類の解剖構造に対して多数の点５６を選択するようにプログラムされているが、本ソフトウェアでは、ユーザの具体的な必要性からして重要でない点５６を省略するためのオプションをユーザに提供している。この方式では、ユーザは、特定し終えた枝の中心線に沿って一連の関心対象点を選択する。ウィザード・パネル５２はさらに、実施の一形態では、指定すべきセクションの数及び／または名称をカスタマイズし、部位の優先度や解剖学的状況に合わせてソフトウェアを仕立て直すためのツールを（図４では図示せず）を提供している。
【００１３】
次に、本ソフトウェアは、関心対象の血管セクションに対する中心線６０を、直前のステップの間で規定された点の組５６から計算する。費用関数（ｃｏｓｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を最小にするような初期経路（図示せず）、例えば、画像の低いグレイレベル値を避けるような経路が動的計画アルゴリズムを用いて計算される。次に、本ソフトウェアはこの経路に垂直な面を決定し、その各面上で、本ソフトウェアは輪郭点６２の平均値（すなわち、幾何学中心）を用いて新たな中心点５８を計算している。血管６４は新たな中心点５８により規定される中心線６０に沿って展開させ（８０）、各枝に沿って、本ソフトウェアはセクションの面積、並びにそのセクションの最大及び最小直径を計算している。計算を終えた後、その結果が正しくないと見なされる場合、本ソフトウェアはユーザが各枝ごとに中心線６０及びセクション面積を編集することを許容している。ウィザード・パネル６８により、これらの処置を実行させるためのツール７０及びガイド７２が提供される。さらに、一つまたは複数のビュー１２０、１２２、１２４が表示される。図６を参照すると、ユーザが関心対象血管ツリー５４の任意の枝７６、７８を選択するのを支援するようなメニュー１２６が利用可能となっている。
【００１４】
実施の一形態では、表示させるビュー（または、複数のビュー）１２０、１２２及び１２４は、選択した枝の関数とした湾曲ビュー、特定済みの中心線及びこの中心線に沿ったロケーション、並びに選択した枝（枝が複数ある場合）の関数として作成される再フォーマット・ビューまたは３Ｄビューであるか、あるいは特定した中心線、この中心線に沿ったロケーション及び選択したロケーションの位置での管形状ツリーの断面境界の選択した幾何学特性、並びに選択した枝（枝が複数ある場合）の関数として作成される再フォーマット・ビューまたは３Ｄビューである。
【００１５】
さらに本発明の実施の一形態では、表示させるビュー（または、複数のビュー）は、区分３Ｄビュー（関心対象セクションが特定済みであると共に患者の解剖構造の残りの部分が視覚化されていないか減衰している場合）、選択した枝（枝が複数ある場合）の関数である湾曲ビュー、特定済みの中心線及びこの中心線に沿ったロケーション、並びに選択した枝（枝が複数ある場合）の関数として作成される再フォーマット・ビューまたは３Ｄビュー、あるいは、特定した中心線、この中心線に沿ったロケーション及び選択したロケーションの位置での管形状ツリーの断面境界の選択した幾何学特性、並びに選択した枝（枝が複数ある場合）の関数として作成される再フォーマット・ビューまたは３Ｄビューである。
【００１６】
さらにユーザは、カーソル・マウス８２を移動させることにより、展開させた選択した枝８０の周りにこのビューを回転させ、別のビュー上のカーソル位置での血管断面を得ることができる。
【００１７】
実施の一形態で図７を参照すると、本ソフトウェアは次に、高度表示ツール８６、８８、９０、９２、９４及び９６からなるパレット８４を提供する。実施の一形態では、これには、回転制御を備える湾曲ビュー用、関心領域の自動区分を備える３Ｄビュー用、血管内３Ｄビュー用、並びに、局所的により狭い血管セクションやより広い血管セクションを取り込むように断面、長手方向のセクションまたは特定のビューを表示させるための再フォーマット・スライスの自動調整用の各ツールが含まれる。
【００１８】
再び図５を参照すると、本ソフトウェアは計測及びレポートに関する関心対象セクション（例えば、計測を実行させたり、あるいは具体的な画像を作成させようとする特定の点）を指定するようにユーザにプロンプトを出す（９８）。実施の一形態では、本ソフトウェアは明示的な指令１００及び事前定義のラベル１０２を提供する。こうした関心対象点の例としては、狭窄や動脈瘤セクションの開始点及び終了点、血管内人工装具や基準とする健全セクションの配置に関係する具体的なロケーションが含まれる。これらの点の幾つかはユーザにより配置させることができ、一方、これ以外の点は自動的に位置特定させることができる。血管６４の一部分のセクション面積または直径、長さ、曲がりまたは体積を計算するために、これらの点には一つまたは複数の計測値１０４を付属させている。ウィザード・パネル７４によりさらに、こうした点の組、並びに実行すべき計測をカスタマイズするためのツール１０６、１０８、１１０が提供される。ソフトウェアにより自動的に実施される計測としては、中心線に沿った二つのロケーション間の３Ｄ長さの自動計測、これらのロケーションのうちの二つの間にある血管セクションの体積の計算、選択した点における局所断面積、最大及び最小直径、及び／または平均直径の決定がある。これらの計測値は中心線及び輪郭の特定により得られる。
【００１９】
実施の一形態で図８を参照すると、計測値を要約するための結果表１１２を設けている。実施の一形態では、印刷機能１１４及び保存機能１１６を設けて、ユーザが重要な血管６４の画像の組と共に結果表の保存または印刷のいずれかを行えるようにしている。計測値及び選択した画像は、コンピュータ３６に付属する短期記憶媒体や長期記憶媒体（放射線フィルムやペーパーのハードコピー）に保存することができる。本ソフトウェアはさらに、これらの処置を実行させるためのツール及びガイドを備えたウィザード・パネル１１８を提供している。所望であれば、ユーザは画像を選択してレポートに追加することができる。
【００２０】
本発明の実施形態は、限られた訓練であっても十分に支援が受けられると共に使用可能であり、これにより訓練コストを軽減させかつより多数の医療ユーザが触れることのできるような解析方法及び装置を提供する。さらに、手作業により得られる結果と比べより信頼性が高い結果が自動的に提供される。本発明の方法及び装置はさらに生産性を大幅に上昇させており、自動トレース以外にも、解剖学的名称が自動的に提供され、必要となるタイピングの量を減少させている。さらに、レポート作成も自動化される。完璧なケースでは、従来の方法では１時間以上であるのに対して１０分未満で処理することができる。本発明の実施形態は血管ツリーの幾つかの枝を単一の工程で解析することができる。さらに、レポートの形式がソフトウェアにより規定されているため一貫性のあるレポートが提供される。このような一貫性は参照する担当医にとって重要である。というのは、担当医はレポートをより速やかでかつより確信をもって読むことができ、これにより担当医が放射線医に問い合わせる疑問点がより少なくなるためである。さらに、本発明の実施形態は、時間の節約となり、より完全なレポートを作成でき、かつ周知のスキャナと比べてより良好な画質を提供することができる。
【００２１】
さらに融通性を与えるため、本発明の実施の一形態では、ユーザに対して事前定義のメッセージ（例えば、プロンプト９８）の性質及び内容を変更する機能が提供されている。
【００２２】
本発明の実施形態は、血管構造、冠状血管、気道を含む多くの種類の管状構造の選択及び解析に適用可能である。さらに、本発明の実施形態をＣＴイメージング・システム１０に関連させて説明してきたが、本発明が、別のタイプのイメージング・システムやこうしたシステムから得られる画像にも同様に適用可能であることを理解されたい。本発明の別の実施形態で使用されるこうした別のタイプのイメージング・システムの例としては、ＭＲイメージング・システムや３Ｄ式Ｘ線イメージング・システムが含まれる。さらに、本発明の幾つかの実施形態は、それ自体がどのイメージング・システムの一部にもなっていないデータ用コンピュータやディスプレイを利用している。こうした場合では、このコンピュータは、一つまたは複数の分離されたイメージング・システムから、例えば、テープ、ディスクやその他の記憶媒体を介したり、あるいはネットワークを介してデータを取得している。こうした実施形態の少なくとも一つは、複数のタイプのイメージング・システムからのデータに対して、受け取り、操作及び処理を行うように構成されている。
【００２３】
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】
解析しようとする血管セクションを選択するための本発明の実施の一形態によるコンピュータ表示の図である。
【図４】
関心対象の血管セクションに対する中心線の自動計算を示しているコンピュータ表示の図である。
【図５】
計測値及びレポートに関する関心対象セクションの選択のためのコンピュータ表示の図である。
【図６】
枝選択メニューを示しているコンピュータ表示の図である。
【図７】
高度表示ツールからなるパレットを示しているコンピュータ表示の図である。
【図８】
本発明の実施の一形態による計測値及びレポートに関する関心対象セクションの選択のための別のコンピュータ表示であって、さらに計測値の表も示している図である。
【図９】
図３、４、５、及び８の各画像に対応している参照符号を省略したネガ画像である。これらの図は読み手の便宜を図るため、図の再現において不明瞭となることがある対応するポジ画像の微細部分をより明瞭に示す目的で提供している。
【図１０】
図３、４、５、及び８の各画像に対応している参照符号を省略したネガ画像である。これらの図は読み手の便宜を図るため、図の再現において不明瞭となることがある対応するポジ画像の微細部分をより明瞭に示す目的で提供している。
【図１１】
図３、４、５、及び８の各画像に対応している参照符号を省略したネガ画像である。これらの図は読み手の便宜を図るため、図の再現において不明瞭となることがある対応するポジ画像の微細部分をより明瞭に示す目的で提供している。
【図１２】
図３、４、５、及び８の各画像に対応している参照符号を省略したネガ画像である。これらの図は読み手の便宜を図るため、図の再現において不明瞭となることがある対応するポジ画像の微細部分をより明瞭に示す目的で提供している。
【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
５２ ウィザード・パネル
５４ 管形状ツリー、血管ツリー
５６ ロケーション、規定された点
５８ 中心点
６０ 血管のローカル軸、中心線
６２ 輪郭点
６４ 血管
６８ ウィザード・パネル
７０ ツール
７２ ガイド
７４ ウィザード・パネル
７６ 枝
７８ 枝
８０ 枝
８２ カーソル・マウス
８４ ツール・パレット
８６ 高度表示ツール
８８ 高度表示ツール
９０ 高度表示ツール
９２ 高度表示ツール
９４ 高度表示ツール
９６ 高度表示ツール
１００ 明示的な指令
１０２ 事前定義のラベル
１０４ 計測値
１０６ ツール
１０８ ツール
１１０ ツール
１１２ 結果表
１１４ 印刷機能
１１６ 保存機能
１１８ ウィザード・パネル
１２０ ビュー
１２２ ビュー
１２４ ビュー
１２６ メニュー
Claims (28)
- 患者（２２）内の管状構造を解析するための方法であって、
患者内の管状構造を表している表示された管形状ツリー（５４）から関心領域及び該関心領域内のロケーション（５６）を選択するステップと、
前記関心領域内で、管形状ツリー内の一つの構造の中心線（６０）を特定するステップと、
特定した関心領域を有する区分３Ｄビュー、選択した枝（８０）の湾曲ビュー、特定した中心線に依存した再フォーマット・ビュー、及び特定した中心線に依存した３Ｄビューからなるビューの群から選択した前記関心領域の少なくとも一つのビュー（１２０）を表示するステップと、
を含む方法。 - 前記表示されるビューのうちの一つ（１２０）が、特定した中心線（６０）に依存した再フォーマット・ビュー及び特定した中心線に依存した３Ｄビューからなる群より選択されており、かつ表示されるビューのうちの前記一つはさらに選択した枝（８０）を含んでいる、請求項１に記載の方法。
- 前記表示されるビューのうちの一つ（１２０）が、特定した中心線（６０）に依存した再フォーマット・ビュー及び特定した中心線に依存した３Ｄビューからなる群より選択されており、かつ表示されるビューのうちの前記一つは前記中心線に沿った一つのロケーション（５６）及び前記関心領域の位置で管形状ツリー（５４）の断面境界の幾何学的特性を含んでいる、請求項１に記載の方法。
- 前記管形状構造の枝（７６、７８、８０）を特定するステップと、
管形状構造の前記枝の中心線（６０）に沿って関心対象点（５６）を選択するステップと、
中心線（６０）に沿った選択した二つの関心対象点（５６）間の３Ｄ長さと、選択したロケーションのうちの二つの間の血管セクションの体積と、断面積と、選択した関心対象点における最小直径、最大直径及び平均直径と、からなる群のうちの少なくとも一つの要素を計測し表示するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。 - 関心対象点（５６）の前記選択をガイドする事前定義のメッセージを表示するステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
- 前記事前定義のメッセージがユーザにより選択可能である、請求項５に記載の方法。
- 計測値（１０４）及び選択した表示ビュー（１２０、１２２、１２４）を記憶媒体に保存するステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
- 保存させる計測値（１０４）及び表示（１２０、１２２、１２４）の選択をガイドする事前定義のメッセージを表示するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
- 前記事前定義のメッセージがユーザにより選択可能である、請求項８に記載の方法。
- 関心領域及び該関心領域内のロケーション（５６）の前記選択をガイドする事前定義のメッセージを表示するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
- 前記事前定義のメッセージがユーザにより選択可能である、請求項１０に記載の方法。
- 前記表示される管形状ツリー（５４）が患者（２２）の血管構造を表している、請求項１に記載の方法。
- 前記表示される管形状ツリー（５４）が患者（２２）の冠状血管構造を表している、請求項１に記載の方法。
- 前記管形状ツリー（５４）が患者（２２）の気道を表している、請求項１に記載の方法。
- 患者（２２）内の管状構造の解析を容易にするためのデバイスであって、
患者の管状構造を表している管形状ツリー（５４）を表示すること、
患者内の管状構造を表している表示された管形状ツリーからの、関心領域及び該関心領域内のロケーション（５６）に対する選択を入力すること、
選択した関心領域内で、管形状ツリー内の一つの構造の中心線（６０）を特定すること、
特定した関心領域を有する区分３Ｄビュー、選択した枝（８０）の湾曲ビュー、特定した中心線に依存した再フォーマット・ビュー、及び特定した中心線に依存した３Ｄビューからなるビューの群（１２０）から選択した前記関心領域の少なくとも一つのビュー（１２０）を表示すること、
を行うように構成したデバイス。 - 前記表示されるビューのうちの一つ（１２０）が、特定した中心線（６０）に依存した再フォーマット・ビュー及び特定した中心線に依存した３Ｄビューからなる群より選択されており、かつ表示されるビューのうちの前記一つはさらに選択した枝（８０）を含んでいる、請求項１５に記載のデバイス。
- 前記表示されるビューのうちの一つ（１２０）が、特定した中心線（６０）に依存した再フォーマット・ビュー及び特定した中心線に依存した３Ｄビューからなる群より選択されており、かつ表示されるビューのうちの前記一つは前記中心線に沿った一つのロケーション及び前記関心領域の位置で管形状ツリー（５４）の断面境界の幾何学的特性を含んでいる、請求項１５に記載のデバイス。
- さらに、
前記管形状構造の枝（７６、７８、８０）の選択を入力すること、
管形状構造の前記枝の中心線（６０）に沿って関心対象点（５６）の選択を入力すること、
中心線に沿った選択した二つの関心対象点間の３Ｄ長さと、選択したロケーションのうちの二つの間の血管セクションの体積と、断面積と、選択した関心対象点における最小直径、最大直径及び平均直径と、からなる群のうちの少なくとも一つの要素を計測し表示すること、
を行うように構成した請求項１５に記載のデバイス。 - さらに、関心対象点（５６）の前記選択をガイドする事前定義のメッセージを表示させるように構成した請求項１８に記載のデバイス。
- 前記事前定義のメッセージがユーザにより選択可能である、請求項１９に記載のデバイス。
- さらに、選択した表示ビュー（１２０、１２２、１２４）の計測値（１０４）を記憶媒体に保存させるように構成した請求項１８に記載のデバイス。
- 保存させる計測値（１０４）及び表示（１２０、１２２、１２４）の選択をガイドする事前定義のメッセージを表示するステップをさらに含む請求項２１に記載の方法。
- 前記事前定義のメッセージがユーザにより選択可能である、請求項２２に記載のデバイス。
- さらに、関心領域及び該関心領域内のロケーション（５６）の前記選択をガイドする事前定義のメッセージを表示させるように構成した請求項１５に記載のデバイス。
- 前記事前定義のメッセージがユーザにより選択可能である、請求項２４に記載のデバイス。
- 患者（２２）の血管構造を表している管形状ツリー（５４）を表示させるように構成した請求項１５に記載のデバイス。
- 患者（２２）の冠状血管構造を表している管形状ツリー（５４）を表示させるように構成した請求項１５に記載のデバイス。
- 患者（２２）の気道を表している管形状ツリー（５４）を表示させるように構成した請求項１５に記載のデバイス。
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