JP2004517408A - クリッピング面間の領域の立体的ビューイング - Google Patents

Abstract

３Ｄ医療の像点に関するデータセットの制限された部分を視覚化するために、データセットの選択的に幾何学的に選択された一部分は抑制されて、画像はデータセットの任意の抑えていない部分に基づくように再現されている。特に、選択された部分は、第一のクリッピング面に関してより近い領域に関連するすべての点を含有し、さらに第二のクリッピング面に関してより離れた領域に関連したすべての点をそれぞれ含有する最初の選択を含む。それによって、再現される画像は、第一のクリッピング面と第二のクリッピング面間の中間領域に基づく。

Description

【０００１】
第一と第二のクリッピング面との間の中間領域に再現された画像に基づくことによって、かかる領域の分光的ビューイングを含有する、三次元の医療の像点に関連するデータセットの制限された部分を視覚化する方法及び装置。
【０００２】
発明の背景
本発明は、請求項１の序文で語られるような方法に関係がある。
【０００３】
デジタルの３Ｄ画像化データセットを生成する幅広い医療環境における様々な異なる技術が使用されており、例えば、３Ｄ−ＣＴ、３Ｄ−ＭＲＩ、３Ｄ−超音波、３Ｄ−回転式アンジオ（Ａｎｇｉｏ）、回転式Ｘ線、などである。生命体において重要な様々な組織型に適用されるように、医療環境は、制限なしで治療立案、調査、教示若しくは獣医学のためにそのように視覚化する使用を一般に含んでいる。先行技術は単一のクリッピング面に適用することが提案されており、クリッピング面の一方の側に存在するポイントをすべて無視する。本発明は、２つのクリッピング面の適用により、及び２つの面間の領域のみを続いて考慮することにより到達するかもしれないさらなる利点を認識する。特に、そのような“厚い−スラブ”方法は、一方の再現のための大容量の情報を維持する単一の側のクリッピングと他方の単一の面に実質上制限される単に情報の使用法との間で適切なトレードオフを容認するだろう。後者の手順は実際に二次元情報のみを提供するだろう。本発明は、前述の厚いスラブを見ることが、考慮中の対象物の空間的な詳細についてより示唆的な情報も伴い使用者に提供する立体の見る配置の使用をさらに認めるだろうことをさらに認識した。
【０００４】
発明の概要
従って、他のものの中で、本発明の目的は、本質的に三次元の画像化領域に関する情報を保持することであるが、しかし、中間領域の情報を保持している間、第一のクリッピング面に関してより近い領域に関する情報、及びさらに考察からの第二のクリッピング面に関してさらに遠い領域に関する情報の両方を維持することである。したがって、本発明の一つの態様よると、本発明は請求項１の特徴的な部分によって特徴づけられる。
【０００５】
特に、本発明は、中間に保持された領域の三次元の実体像をともに提供するための、０度と６度の間の範囲にあるようなわずかに分岐する角度を有する対象物の視野の二つのラインを実行するさらなる目的として有している。さらに、本発明は、トモシンセシス（ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）が実現可能である、データセットに関する像点用の付加的な生成する技術として認識される。トモシンセシス技術は、像点の単一の面だけを鋭くすることだけに集中するが、しかし、後の平行移動若しくはこの面のステッピングは、“厚いスラブ”の特徴を同様に有する領域を覆うことを可能にするだろう。さらに、前述の記載と同じ値域中の立体の角度に関するそのような単一の面の回転は、単一の像平面のオリジナルの鮮鋭度及び解像度を保持するだろう、その結果、立体のペアの面をステッピングすることによって、トモシンセシス技術はさらに厚いスラブ状の領域上の立体のアプローチの法則を適用することを考慮に入れるだろう。
【０００６】
本発明はまた、請求項１に記載の方法を実行するために配置された装置に関する。本発明のさらなる有利な態様な従属項に記載される。
【０００７】
本発明のこれら及びさらなる態様及び利点は、特に添付図に関して、これより後に記載の好ましい実施態様の開示に関しより詳細に議論される。
【０００８】
一般的な考察
本発明におけるクリッピング作用の考慮に関して、全面的な容積は、関連する一様でない画像化強度を引き起こすことができる様々なカテゴリーの組織を包含するだろう。二次元画像化面に投影している場合、複雑な体は中間部分の関心ある詳細から保護するかもしれない、干渉若しくは興味のない近い部分をしばしば表現するか、又はそのような遮蔽さえもないさらに遠い部分は中間部分の情報に重ねられる一種の構造的な背景の雑音を提供するであろう。この状況において、主要な見る軸の方向は空間における任意の方向であるかもしれない。ここで、本発明が適用する二つの面をクリッピングすることによって、特に、しかし排他的でなく、それらが平行である場合の再現は、その後、はるかにより探究的でより特定の手法で見られ検査することができる２つの面の間の領域に制限されるかもしれない。見ることは、厚いスラブに特に適用する。そのような厚い層若しくはスラブは、傾斜するか実質上任意の軸のまわりで、そのサイズ若しくは厚さを修正するために全体として変わること、あるいはこれらの三モードの大部分は任意の組み合わせに回転することなどの様々な操作に従わせられ、恐らく、まだ、さらに要素の操作と結合するかもしれない。２つの面における平行度合いは装置の技術的な規格が許可するのと同じくらい良好かもしれない。一方で、使用者は、様々な理由のために完全に平行でない２つのクリッピング面を有することを所望するかもしれない。一つの理由は、多かれ少なかれＶ字形の重要性の領域を開いたままである対比が豊富な対象であるか、若しくはどちらかと言うと干渉する対象の何れかである。本発明のほとんどの知覚的な利点は６０度未満である角度を備えたウェッジにおいて到達するだろうが、しかし、２５度未満に位置する角度については、知覚的な視野の品質が１００％の平行で到達したそれよりほとんど劣っていないだろうことを本発明は期待する。
【０００９】
特に、本発明は到達した三次元でリアルタイムで画像のダイナミックな操作を有し、したがって、後者に有効に示されているものによりフィードバックによるように使用者によってダイナミックに制御されるかもしれない。
【００１０】
好ましい実施態様の詳細な記載
本発明の手順は、目的とする対象物に対するＸ線走査などの従来の二次元画像化方法を適用することによって一般的に開始するだろう。対象物をＸ線の“視線”の軸に対して一般的に垂直である軸の周りで１８０度以上回転することなどによって、様々な軸に沿った２Ｄ操作の繰り返しによって、３Ｄ回転式Ｘ線データセットが得られる。実質的に１８０度よりも小さい前述の回転角度の減少は最終的な見る品質を低下するであろう。一方で、実質的に１８０度より大きい回転角度の上昇は、より多くの情報を提供すべき点からすると一般的に費用効率は良くない。
【００１１】
この分野のオリジナルの文献は、Ｌ．Ａ．Ｆｅｌｄｋａｍｐ等の“Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ／Ｖｏｌ．１、Ｎｏ．６、１９８４年６月、６１２乃至６１９Ａ頁である。参照文献はまた、特に様々な画像結果を含有している、Ｍ．Ｇｒａｓｓ等の“Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｏｂｊｅｃｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃ−Ａｒｍ Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ”、コンピューター化画像及びグラフィックス、第二３巻（１９９９）、３１１乃至３２１頁である。それらのアルゴリズム若しくは別の高出力計算アルゴリズムはデータセットをポイントに関連する３Ｄデータセットに変換するであろう。この３Ｄデータセットは表示画面上に対象物の３Ｄ画像を演出するために直ちに使用されるかもしれない。この画像は、動脈、骨、器官及び表示される様々な他の種類の組織を識別することを可能にするかもしれない対象の最良の可能な視野を得るための移動を回転させるように様々な動きを受けるかもしれない。
【００１２】
しかしながら、本発明は、画質における大きな改良はそれによって効果的な視覚化状態における大きな改良を容認するために、空間の望まれないか若しくは興味のない点に関係があるような情報からクリッピングすることによって到達可能になることを認識する。例えば、考察からのこれらの骨格に関連したポイントをクリッピングする場合、ある特定の骨格背後の組織領域を見ることが非常に高められる。同様の考慮は３Ｄ−ＭＲＩ、３Ｄ−超音波、３Ｄ−回転式アンジオ、回転式Ｘ線、などの他の診断技術に適用する。
【００１３】
クリッピングの使用は、単独でＨｕｓｅｙｉｎ Ｋｅｍａｌの“ＩＶ０Ｒ： Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ａｎｄ Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｖｏｌｕｍｅ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｏｆ ３Ｄ−Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄａｔａ ｗｉｔｈ ３Ｄ−Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”、ｈｔｔｐ：／／ｉｒｅｇｔｌ．ｉａｉ．ｆｚｋ．ｄｅ／ＶＲＴＲＡＩＮ／ｄｉｐｌｏｍａｒｂｅｉｔ．ｈｔｍ．によって記載されている。ここで、３つの相互に垂直な切り取り面が使用されるが、しかし本発明は画像化領域を第一と第二のクリッピング面間の中間領域に限定することは、Ｋｅｍａｌ技術より現行操作情況においてはるかにより有用である。
【００１４】
図１は一般的な３Ｄ画像化装置を例示している。この図の要素２０は、人体の一部などの医療的な対象物である。要素２２は、相対的な透過率のパターンを提供するＸ線装置などの医療画像化装置である。磁気共鳴、超音波、アンジオスコーピィ、及び様々な他のものなどの別の画像化技術において、画像強度を生成するであろう物理的なバックグラウンドはもちろん異なる。要素２４は、様々な種類の画像増幅操作若しくは他の処理を実行するかもしれない画像処理装置を表す。次いで、画像はデータ処理装置２６で処理され、それによって、使用者に適切なビューイング領域を提供するために続いて使用されるかもしれない３Ｄの像点を関連づけるデータセットを生じる。それらの画像は一時的に記憶装置３０に保存され、表示画面２８への表示を引き起こすためにそこにアクセスされる。適切なユーザーインターフェイスにより、キーボード３２によって例証され、マウス型若しくは別の特質によって一般的に増大されることなどは明かにするために示されておらず、使用者は切り取り面に関連するために様々な画像位置もしくは方向を選択するかもしれない。この選択は、表示画面への再現を抑制されている、関心ある領域よりも視者により近い領域か、若しくは関心ある領域よりも視者から遠ざかっている表現領域の何れかを表現するすべての像点において表示をそこで修正するために装置２６に逆接続（ｒｅｔｒｏｃｏｕｐｌｅｄ）されているだろう。所望であれば、クリッピング面を選択する処理は、手動によるトライアルアンドエラーか若しくは予め指定してコンピュータ制御によって続くかもしれない。適用可能である場合は、特別の画像化構造は見つけられて、反復の使用法のためにあるように、メモリに記憶されるかもしれない。
【００１５】
図２ａ乃至２ｄは様々な“厚い層のモード”機能の原理を例証する。まず図２ａにおいて、対象物の立方体の型における再構成容積は、その主対角線ＡＡ´の一つによって描写されているように例証される。容積の中央点は立方体の４つの主対角線の交点のいわゆる立体のカーソルＢである。今ここで、図によって識別される空間を画像化することを可能にするための情報を獲得中の１８０度以上の軸の回転は、世界空間で垂直かもしれないし、及び立体のカーソルＢを通過し垂直である。今ここで、第一のクリッピング面は、示されているように点Ａから点Ｃに向かって平行移動するかもしれない。さらに、第二のクリッピング面は、示されているように点Ａから点Ｃ´に向かう第一のクリッピング面に対して平行移動するかもしれない。主対角線ＡＡ´によって描写される立方体内で、より薄いブロック若しくはスラブはその主対角線ＣＣ´によって今ここで定義される。多くの医療情報は、二つのクリッピング面間の中間領域に画像化することを制限することによって獲得されるかもしれない。二つのクリッピング面間の異なる移動は一様でないサイズの厚いスラブを有することを可能にする。もちろん、厚いスラブの操作のさらなる特定の型は、二つのクリッピング面が共なった平行移動であるだろう。ある特定の状況において、二つのクリッピング面は完全に平行であることを必要としない。平行からの偏差の量は対象物における任意の干渉する構造の型によって示唆されるかもしれない。２５度より小さい偏差は、様々な型の干渉する構造を無視することを可能にする一方で、本質的にわずかな悪化だけを与えると予想される。ある状況では、６０度よりいくらか小さい偏差はさらに有利になりえる。次いで、それらの手順はクリッピング面の回転と同様に移動することを伴うかもしれない。
【００１６】
クリッピング面を平行にする実施例の手段による図２ｂは、任意の軸周辺の厚いスラブの回転を伴って組み合わせられているような本発明による二つのクリッピング面を導入する組み合わせを例証する。図において、この回転はビデオカーソルＢによる水平ライン周辺の第二の回転を伴って組み合わせられるビデオカーソルＢによる視線の周りの第一回転として描写されるかもしれない。もちろん、さらなる回転は、ビデオカーソルＢによる垂直ラインのまわりのように実現可能である。原理では、どのような回転の位置も達成可能である。各々のそのような回転により、厚いスラブはまだその主対角線ＤＤ´によって描写されている。回転は任意の軸と角度を有するかもしれない。もちろん、回転は、以前に記載された移動の相違で平行な型を伴う組合せで使用されるかもしれない。
【００１７】
図２ｃは、位置Ｂから位置Ｆへ向かう立体カーソルの三次元空間での移動を伴い図２ｂで導入される回転の組み合わせを例証する。この手法において、図２ａ乃至２ｃは画像化する厚いスラブのすべての可能な再形状化を描写する。同様の手法において、近く及び離れている面は完全に平行である必要はない。望まれない点に対して所望の形態がフラットなスラブと整合しないであろうが、しかし一つの形態がその拡張に沿った一様でない厚さを有する場合、そのように望ましくなりえる。
【００１８】
図２ｄは、厚いスラブアプローチとの組み合わせでの対象物の立体の視野を獲得するための形態を提案する。実際に、図は前述から見られるように図２ａの立方体の視野を表現している。ここでは、同一の厚さで一致している立体カーソルの二つのスラブ４４及び４６が存在するが、しかし０乃至６度の範囲で数度の角度を越えるような相違の回転である。今ここで、表面に対する通常ライン（４０、４２）は拡大となり、その結果組み合わされたスラブは、それぞれのスラブに関係する各眼鏡、適切な立体ゴーグルの使用により定位に見ることを可能にするだろう。そのようなゴーグルは単独で偽りの立体の映画を見るためのように幅広く使用される。
【００１９】
図３ａ乃至３ｂは、複数の連続する“薄層”を重層することによる“トモシンセシスの厚い層”の構築を例証する。単独で、医療画像化技術の当業者は、トモシンセシス技術を認識し、参考文献は標準的な大学の教科書に関している。図３ａに示されているように、図２ａと同様に空間的な対象物の立方体４８に対するかかる技術の標準的な適用は薄いスラブか偽りの面５０内のポイントについての正確な視覚的な情報を得ることを可能にするだろうが、しかしながらかかる点の鋭利さは偽りの面５０の外側のビットの点において急速に縮小するであろう。図３ｂは、互い違いに配列された位置５２、５４、５６に沿ったこの偽りの面をステッピングするか若しくは移動する間に同じ測定を繰り返す作用を例証する。それぞれの偽りの面において多く得られる重層の結果は、図２ａの“厚いスラブ”を完全に受け入れ可能であるように再構成することを可能にするだろう。この場合の前後の偽りの面は、より近く及びかけ離れた面をクリッピングすることに対応してそれぞれ概念的に密接になるだろう。この効果を得るために、位置５２乃至５６の空間は大きすぎても小さすぎてもいけない。あまりにも小さい場合は、様々な偽りの面が妨害を生成し、あまりにも大きい場合は、二つの偽りの面間の重要な情報を失う傾向にある。
【００２０】
図４ａ乃至４ｂは、図３ａで導入されるような連続する薄層の重層により空間的な分光上の画像の形成を例証する。まず、図２ｄと同じ手法と見る方向（つまり、前述から再度見られるように）の図４ａは二つの偽りの面５８、６０におけるそれぞれの見る方向間の回転を提供し、この手法の後者はいわゆる“立体カップル”を構成する。情報が偽りの面から遠ざかって軽減するという事実により、偽りの面６０の内側に存在する全く多くの有用な情報がまだ存在し、特に、ブロックの中央の領域に存在する。次ぎに、それらの立体カップルは、それぞれの立体カップル５８／６０、６２／６６、及び６４／６８によって表現されるこの典型的な実施態様において、図３ｂのような同一の手法で移動される。この移動は、偽りの面の配位の維持の下で行なわれる。次いで、その結果、これは、特に、ブロックの中央部分は図２ｄに関して議論されるのと同じ定位の方法で見られるかもしれないが、しかし、そのブロックがトモシンセシスと並びにこの精巧な技術によって提示された先天的特性及び利点に基づいているかもしれないことを有している。さらに、図２ａ、２ｂに関して議論されたような相違で平行移動し回転する３つの操作機能はここで同様の手法に適用され、それによって初期の実施態様として比較可能な知覚とエルゴノミックスの利点をもたらしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
一般的な三次元画像化装置を示す。
【図２ａ】
様々な“厚い層のモード”機能の原理を示す。
【図２ｂ】
様々な“厚い層のモード”機能の原理を示す。
【図２ｃ】
様々な“厚い層のモード”機能の原理を示す。
【図２ｄ】
様々な“厚い層のモード”機能の原理を示す。
【図３ａ】
複数の連続する“薄層”を重層することによる“トモシンセシスの厚い層”の構築を示す。
【図３ｂ】
複数の連続する“薄層”を重層することによる“トモシンセシスの厚い層”の構築を示す。
【図４ａ】
連続する薄層のかかる重層により空間的な立体画像の形成を示す。
【図４ｂ】
連続する薄層のかかる重層により空間的な立体画像の形成を示す。

Claims (11)

1. 三次元の医療の像点に関連するデータセットの制限された部分を視覚化する方法であって、該方法は前記データセットの幾何学的に選択された部分を選択的に抑えることに基づいており、前記データセットの任意の抑えていない部分に基づく画像を再現しており、
   前記選択された部分は第一のクリッピング面に関してより近い領域に関連するすべての点を含有し、さらに第二のクリッピング面に関してより離れた領域に関連したすべての点をそれぞれ含有する最初の選択を含み、それによって、前記第一のクリッピング面と前記第二のクリッピング面間の中間領域に基づき再現される画像を合成することを特徴とする方法。
2. 前記第一のクリッピング面と前記第二のクリッピング面は実質的に平行な面であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第一のクリッピング面と前記第二のクリッピング面は画像化面に対して実質的に平行であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記中間領域は関心ある画像化領域を包含するために大きさを測られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 請求項１に記載され、並びに差異の移動、平行移動若しくは前記第一及び前記第二のクリッピング面の回転の何れか一つに基づくような前記中間領域におけるユーザ操作を容認するような方法。
6. 前記第一及び前記第二のクリッピング面は６０度よりも小さく、好ましくは２５度よりも小さい分岐する角度を構成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記第一及び第二の制限された部分は実質的に一致しているが、しかしそれぞれの視野の立体ラインに関連し、さらに前記方法は前記第一及び第二の制限された部分の組み合わされた視野により前記中間領域の三次元立体画像を見るために提供していることを特徴とする請求項１に記載の三次元の医療の像点に関連するデータセットそれぞれの第一の制限された部分及び第二の制限された部分を各々視覚化する方法。
8. トモシンセシス工程の適用により生成される三次元の医療の像点に関連するデータセットの制限された部分を視覚化する方法であって、前記データセットの選択された部分に関し、及び前記データセットの任意の抑えていない部分に基づき画像を再現し、
   該方法は視野の第一の立体ラインに関連する第一の画像化面、及び視野の第二の立体ラインに関連する第二の画像化面を第一の立体面カップルへの組み合わせることにより特徴づけられ、並びに、前述の面に関連する偽りの面の配位を維持する間に前記立体面カップルを別の位置に相違移動して、前記に相違移動された立体カップルによって覆われた領域の三次元立体画像を生産するために様々な立体カップルに関係する点情報を重層することを特徴とする方法。
9. 三次元の医療の像点に関するデータセットの制限された部分を視覚化するための装置であって、該装置は、
   組織対象から様々な二次元情報セットを引き出すためのピックアップ手段であり、及び該ピックアップ手段に接続されている表示設備に表示するための三次元データセットを該ピックアップ手段から生成するためのデータ処理手段につながれている該ピックアップ手段と、
   前記データセットの任意の抑えていない部分に基づいた画像の前記表示設備に結果として再現するための前記データセットの幾何学的に選択された部分を選択的に抑えるための前記データ処理手段に関連した選択手段を含み、
   前記選択手段が第一のクリッピング面に関してより近い領域に関連するすべての点を含有し、さらに第二のクリッピング面に関してより離れた領域に関連したすべての点をそれぞれ含有する最初の選択を実行するために配置され、それによって、前記第一のクリッピング面と前記第二のクリッピング面間の中間領域に基づく再現される画像を合成することを特徴とする装置。
10. 前記第一及び第二の制限された部分は実質的に一致しているが、しかしそれぞれの視野の立体ラインに関連し、さらに前記装置は前記第一及び第二の制限された部分の組み合わされた視野により前記中間領域の三次元立体画像を見ることを提供するために配置されていることを特徴とする請求項９に記載の３Ｄ医療の像点に関連するデータセットそれぞれの第一の制限された部分及び第二の制限された部分を各々視覚化するために配置される装置。
11. 三次元の医療の像点に関連するデータセットの制限された部分を視覚化するための装置であって、該装置はトモシンセシスピックアップ及び処理手段を含有し、前記データセットの選択された部分に関し、及び前記データセットの任意の抑えていない部分に基づき画像を再現し、
    該装置は視野の第一の立体ラインに関連する第一の画像化面、及び視野の第二の立体ラインに関連する第二の画像化面を第一の立体面カップルへの組み合わせることにより特徴づけられ、並びに、前述の面に関連する偽りの面の配位を維持する間に前記立体面カップルを別の位置に相違移動して、前記に相違移動された立体カップルによって覆われた領域の三次元立体画像を生産するために様々な立体カップルに関係する点情報を重層することを特徴とする装置。