JP2006516909A

JP2006516909A - 医療画像表示方法及び装置

Info

Publication number: JP2006516909A
Application number: JP2006500350A
Authority: JP
Inventors: イェーエーハベッツレイモンド; ジャスパーピーター; エルテーデブリークフブレヒト
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-01-13
Filing date: 2004-01-12
Publication date: 2006-07-13
Also published as: WO2004062463A2; WO2004062463A3; US20060215888A1; EP1595229A2

Abstract

本発明は、３次元量データをディスプレイユニットにレンダリングするステップと、画素を選択するステップと、前記画素に対応するボリュームエレメントの基準面からの符号付距離を決定するステップと、前記距離に基づいてシンボルのサイズをスケーリングするステップと、選択された画素又はその近傍にあるスケーリングされたシンボルを、表示し又はプリントするステップとを具えることを特徴とする医療画像表示方法に関する。

Description

本発明は、画像の分野に関し、更に詳しくは、３次元医療データの画像に関する。

３次元医療画像データのレンダリングを行う種々の画像技術は、従来知られている。その一例は、最大値投影（ＭＩＰ）法である。他の種々のボリュームレンダリング手法は、例えば、Cline, H. E.; Dumoulin, C.L.; Hart, H.R.,Jr.; Lorensen, W.E.; & Ludke S.(1987). “3D Reconstruction Of The Brain From Magnetic Resonance Images Using A Connectivity Algorithm”, Magnetic Resonance Imaging, Vol.5, pp345-352, 1987, Rubin, D. Geoffrey; Dake, D. Michael; Napel, Sandy R. Brooke Jeffrey, Jr; McDonnell, H. Charles; Sommer, F. Graham; Wexler, Lewis; & Williams, M. David (1994) "Spiral CT of Renal Artery Stenosis: Comparison of Three-Dimensional Rendering Techniques", Radiology, 190, pp.181-189, 1994, Halpern, J. Ethan; Wechsler, J. Richard; & DiCampli, Dennis (1995), "Threshold Selection for CT Angiography Shaded Surface Display of the Renal Arteries", Journal of Digital Imaging, Vol.8, No.3 (August), 1995: pp.142-147から知られている。

一般に、そのようなボリュームレンダリング手法によって、ビュー及び／又は投影方向を規定する基準面の選択を可能にする。典型的には、そのようなボリュームレンダリング手法は、医療画像の観察及び注釈のために双方向グラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェア環境に組み込まれる。

例えば、ボリュームビューは、複数のボリュームデータセットを処理し、相関し及び比較する３次元環境である。ボリュームビューは、特にフィリプッスシステムで用いるためにフィリップスから市販されているイージービジョンプラットホーム(Easy Vision Platform)の一部であるツールである。ツールは、向上した処理パッケージの範囲で用いられ、この範囲は、フルボリュームＭＰＲ、３次元ボリューム及びサーフェースレンダリング、ＣＴ−Ａｎｇｉｏ、ＣＴ／ＭＲマッチング及びＥｎｄｏ３Ｄを含む。

そのようなソフトウェア環境は、ランドマーク及びラベル（シンボル）を入力する、特に医療画像に注釈を付けるグラフィカルユーザインタフェースを提供する。そのようなシンボルを、放射線技師によって手動で入力することができ、又は、これらを、コンピュータ支援診断装置（ＣＡＤ）ツールによって発生したコンピュータとすることができる。

医療画像におけるそのようなシンボルの表示が直感的に不十分であるために改善が必要であることが、従来の表示方法の共通の不都合である。

本発明は、一つ以上の他のシンボルを有する医療画像の表示方法を提供する。シンボルは、癌の診断に対する疑わしい領域の識別、関心のある他の領域のマーキング及び／又は注釈を入力するためのラベルの提供等の種々の目的を有することができる。さらに、１対のシンボルを、レンダリングされた画像内のラインの開始及び終了をマークするのに用いることができる。さらに、シンボルを、レンガ、立方体又は他のボリュームのような幾何学的なボディのエッジをマークするのに用いることができる。

本発明は、レンダリングされた画像データに関連してシンボルを直感的に表示するマークされた画像領域の基準面からの距離に依存するシンボルサイズのスケーリングとして特に有益である。基準面からの距離に比例するシンボルのサイズのスケーリングによって、レンダリングされた画像の対応する領域に対してシンボルを直感的に関連させる空間的な印象又は深さの認識が行われる。このようにして、注釈を付けたシンボルの位置を適切に分析するためにユーザが画像に連関する必要を回避することができ、さらに、注釈の分析中の誤りを防ぐことができる。

本発明の好適例によれば、シンボルのサイズのスケーリングは、シンボルの基準面からの距離に比例する。距離が大きくなると、ディスプレイ上で放射線技師からほとんど見えなくなるシンボルのサイズとなることがある。そのような情報の損失を防止するために、予め規定された最小サイズのシンボルが存在する。

本発明の他の好適例によれば、レンダリングされた画像の画素の基準面からの最短及び最長距離が決定される。この距離は、最大及び最小深さとも称される。最短距離と最長距離との間の差は、サイズのスケーリングに対するスケールを提供する。例えば、最短距離の画素が選択される場合、シンボルは、予め規定された最大サイズで表示される。この予め規定された最大サイズは、シンボルの全サイズである。基準面からの最長距離を有する画素が選択される場合、シンボルは、この位置で最大サイズを有するように表示される。換言すれば、最大深さを有するシンボルは、最小サイズで表示され、最小深さを有するシンボルは、全サイズで表示され、これらの間の全てのシンボルは、これら両極に関連してスケーリングされる。

一般に、基準面に対する距離は符号付値である（その理由は、基準面がボリューム内の位置となりうるからである。）。正の値は、基準面の後方になり、負の値は、基準面の前方となる。この距離は深さとも称される（正の深さは、基準面の後方になり、負の値は、基準面の前方となり、０は、基準面の内側を意味する。）。

本質的には、この深さは、ランドマークをスケーリングするのに用いられる（深さが小さくなると、観察者に近づき、深さが大きくなると、それを視覚化するためにシンボルが用いられる。）。

最短距離と最長距離との間にある基準面からの距離を有する画素に対して、シンボルの結果的に得られるサイズは、全サイズと最小サイズとの間にある。例えば、線形スケールが、基準面からの距離に反比例して全サイズから最小サイズまでサイズを減少するのに用いられる。

本発明の他の好適例によれば、ユーザは、基準面をシフトし又はボリュームを回転することによって、レンダリングされたオブジェクトのビューを変更することができる。そのような動作が生じると、レンダリングされた画像の関心のある領域とシンボルとの間の視覚化された空間的な関係を維持するために、シンボルのサイズの対応する再スケーリングが実行される。

回転中心がシンボル（ランドマーク）に等しい場合、そのシンボルのサイズは同一のままである必要がある（この場合、シンボルは、基準面の内側に位置する。）。この場合、スケーリングは、このサイズと、規定された最小及び最大シンボルサイズとに関連する必要がある。

本発明を、全てのボリュームレンダリング手法、特に、（例えばＭＩＰで用いられる）透視投影(perspective)ボリュームレンダリング及びパラレルレンダリングに用いることができる。本発明によって、（斜視図に存在する）サイズによる自然な深さ認識を、ランドマーク（及びラベル）とともに斜視の観察及び垂直方向の観察において用いることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照することによって詳細に説明する。
図１は、３次元画像データのレンダリング及びレンダリングされた画像データに関連した一つ以上のシンボルの表示を実行するステップを表すフローチャートを示す。ステップ１００において、３次元医療画像データを取得するデータ取得ステップが実行される。このために、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）等の任意の適切なデータ取得技術を用いることができる。通常、そのような３次元医療画像データは、ＤＩＣＯＭフォーマットで提供される。基本的には、３次元医療画像データは、ボクセルの３次元アレイを有する。

ステップ１０２において、所定の画角又は視角からの画像を観察するために、ユーザによって基準面が選択される。ステップ１０４において、３次元医療画像データが、ステップ１０２で選択した基準面に基づいてスクリーン上にレンダリングされる。例えば、ＭＩＰの場合、基準面は、ＭＩＰを実行するための投射線の方向を規定する。

ステップ１０６において、画素又は画素のセットが、関心のある領域として選択される。これは、コンピュータ支援診断装置（ＣＡＤ）ツールによるようなソフトウェアによって自動的に又は放射線技師によって手動で行われる。好適には、そのような関心のある領域の手動の選択が、関心のある領域をコンピュータマウスでクリックするようにグラフィカルユーザインタフェースによってインタラクティブに行われる。

ステップ１０８において、選択した画素に対応する３次元医療画像データのボクセルを決定して、その画素の基準面からの投射線上での深さ又は距離を決定する。これは、ステップ１１０で行われる。ステップ１１２において、この距離に比例してシンボルがスケーリングされる。

シンボルが、基準面から遠距離で背景に遠く離れているとき、シンボルのサイズがそれに応じて減少し、それに対して、シンボルが前景にあるとき、サイズが大きくなる。このようにして、レンダリングされたオブジェクトの関心のある領域にシンボルを関連付ける空間的な印象を形成する。ステップ１１４において、スケーリングされたシンボルの表示を、元の画像データのレンダリングに追加する。

図２は、画像の回転又は基準面の変更によって基準面が変化するときのプロセスを示す。そのような変化は、ステップ２００で実行される。ステップ２０２において、シンボルから基準面までの新たな距離が、図１のステップ１０８〜１１０の距離の決定と同様に決定される。ステップ２０４において、シンボルのサイズが、新たな距離に基づいて再びスケーリングされる。ステップ２０６において、再びスケーリングされたシンボルは、元々割り当てられた関心のある領域又はその近傍で表示される。

このようにして、画像が回転され又は基準面が変更されたとしても、関心のある各領域に対するシンボルの直感的な関係が維持される。

図３は、医療画像を観察するためのスクリーン３０２を有するワークステーション３００を示す。ワークステーション３００は、入力装置としてのコンピュータマウス３０４を有するグラフィカルユーザインタフェースを有する。トラックボール、ライトペン等の他の入力装置を用いることもできる。

医療オブジェクト３０６は、ボリュームレンダリング手法によってスクリーン３０２に表示される。コンピュータマウス３０４によって、放射線技師は、医療オブジェクト３０６の関心のある領域３０８を選択することができる。これに応答して、シンボル３１０は、関心のある領域３０８の位置でスクリーン３０２に表示される。シンボル３１０のサイズは、図１，２に関連して説明したような原理に従ってワークステーション３００によって決定される。

さらに、ラベルをシンボル３１０に割り当てることができ、これによって注釈を入力できる。ラベルのサイズを、シンボル３１０のサイズと同様にスケーリングすることができる。

図４は、医療オブジェクト３０６に対して取得された３次元画像データを示す。３次元画像データは、ボクセルの３次元アレイである。図４は、ボクセルの３次元アレイの２次元スライスを示す。スクリーン３０２（図３参照）の医療オブジェクト３０６のディスプレイの画素の各々は、３次元画像データのボクセルと１対１の関係を有する。例えば、関心のある領域３０８は、ボクセル領域４００に対応する。

さらに、図４は、図３のボリュームレンダリングに対して用いられる基準面４０２を概略的に示す。

ボクセル領域４００は、基準面４０２からの距離ｄを有する。この距離ｄは、シンボル３１０のサイズのスケーリングに基づいている。距離ｄは、基準面４０２が医療オブジェクト３０６の内側にあるときに重要である符号付の値である。

他の関心のある領域が、ボクセル４０４に対応するスクリーン３０２上で選択されると、シンボル３１０のサイズは、それに応じて増大する。ボクセル４０６に対応する画素が、シンボルの位置として選択されると、シンボルのサイズは、ボクセル４０６の基準面４０２からの距離が大きくなるに従って減少する。

図５は、対応する医療イメージングシステムのブロック図を示す。システムは、３次元医療画像データを取得するイメージングシステム５００を有する。３次元医療画像データは、イメージングシステム５００から医療ワークステーション５０２に供給される。ワークステーション５０２は、イメージングシステム５００から供給された画像データを記憶する大容量記憶装置５０４を有する。さらに、ワークステーション５０２は、記憶装置５０４の３次元画像データに対してボリュームレンダリング手法を提供するためにプログラムモジュール５０６を有する。さらに、ワークステーション５０２に接続されたディスプレイユニット５１０に表示するために結果的に得られる２次元画像データを格納するフレームバッファ５０８を設ける。ディスプレイユニット５１０の代わりに、プリンタを出力手段として用いることもできる。

ワークステーション５０２は、医療画像のラベリング及び／又は注釈用のシンボルを入力するためのグラフィカルユーザインタフェース５１２及びプログラムモジュール５１４を有する。記憶装置５１６は、医療画像のラベリング及び／又は注釈を付けるために一つ以上のシンボルを記憶する役割を果たす。記憶装置５１６に記憶されたシンボルは、予め規定されたサイズを有する。

グラフィカルユーザインタフェールによって、ユーザは、関心のある領域にシンボルをマークするために、既に説明したようにして画素すなわち関心のある領域を選択することができる。プログラムモジュール５１４は、図１〜４を参照して既に説明した原理に従って、関心のある領域の基準面からの距離に基づいてシンボルのサイズをスケーリングする。

本発明の方法の実施の形態を示すフローチャートである。基準面の変化が生じたときにシンボルのサイズを再びスケーリングする方法を示す図である。画素の選択を示す医療ワークステーションのブロック図を示す。基準面からの距離の決定を示す線形図である。医療ワークステーションの更に詳細なブロック図である。

符号の説明

３００ワークステーション
３０２スクリーン
３０４コンピュータマウス
３０６医療オブジェクト
３０８関心のある領域
３１０シンボル
４００ボクセル領域
４０２基準面
４０４ボクセル
４０６ボクセル
５００イメージングシステム
５０２ワークステーション
５０４記憶装置
５０６プログラムモジュール
５０８フレームバッファ
５１０ディスプレイユニット
５１２グラフィカルユーザインタフェース
５１４プログラムモジュール
５１６記憶装置

Claims

３次元量データをディスプレイユニットにレンダリングするステップと、
画素を選択するステップと、
前記画素に対応するボリュームエレメントの基準面からの符号付距離を決定するステップと、
シンボルのサイズを、前記距離に基づいてスケーリングするステップと、
スケーリングされたシンボルを、選択された画素又はその近傍で表示し又はプリントするステップとを具えることを特徴とする医療画像表示方法。
前記シンボルのサイズの減少を制限する最小シンボルサイズが規定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記サイズのスケーリングのためのスケールを設けるために、表示された画素の前記基準面からの最短距離及び最長距離を決定するステップを更に具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
３次元画像データのレンダリングに対するビューを変更するステップと、
選択された画素に対応するボリュームエレメントの前記基準面からの第２の符号付距離を決定するステップと、
前記シンボルのサイズを、第２の距離に基づいて再びスケーリングするステップと、
再びスケーリングされたシンボルを、選択された画素又はその近傍で表示し又はプリントするステップとを更に具えることを特徴とする請求項１，２又は３記載の方法。
特にデジタル記憶媒体におけるコンピュータプログラムであって、
３次元画像データをディスプレイユニットにレンダリングするステップと、
画素を選択するステップと、
前記画素に対応するボリュームエレメントの基準面からの符号付距離を決定するステップと、
シンボルのサイズを、前記距離に基づいてスケーリングするステップと、
スケーリングされたシンボルを、選択された画素又はその近傍で表示し又はプリントするステップとを実行するコンピュータプログラム手段を具えることを特徴とするコンピュータプログラム。
医療画像データを処理するコンピュータシステムであって、
３次元画像データをディスプレイユニットにレンダリングする手段と、
画素を選択する手段と、
前記画素に対応するボリュームエレメントの基準面からの符号付距離を決定する手段と、
シンボルのサイズを、前記距離に基づいてスケーリングする手段と、
スケーリングされたシンボルを、選択された画素又はその近傍で表示し又はプリントする手段とを具えることを特徴とするコンピュータシステム。
前記サイズのスケーリングのためのスケールを設けるために、表示された画素の前記基準面からの最短距離及び最長距離を決定する手段を更に具えることを特徴とする請求項６記載のコンピュータシステム。
３次元画像データのレンダリングに対するビューを変更する手段と、
選択された画素に対応するボリュームエレメントの前記基準面からの第２の符号付距離を決定する手段と、
前記シンボルのサイズを、第２の距離に基づいて再びスケーリングする手段と、
再びスケーリングされたシンボルを、選択された画素又はその近傍で表示し又はプリントする手段とを更に具えることを特徴とする請求項６又は７記載のコンピュータシステム。
３次元医療画像データを取得する手段と、
３次元画像データをディスプレイユニットにレンダリングする手段と、
画素を選択する手段と、
前記画素に対応するボリュームエレメントの基準面からの符号付距離を決定する手段と、
シンボルのサイズを、前記距離に基づいてスケーリングする手段と、
スケーリングされたシンボルを、選択された画素又はその近傍で表示し又はプリントする手段とを具えることを特徴とする医療イメージングシステム。