JP2008521462A - ２次元／３次元の統合されたコンターエディター - Google Patents

Abstract

完全統合されたコンターエディタのためのシステムと方法を示す。本発明の実施形態において、２次元インターフェースは３次元インターフェースとともに提供される。上述の２次元インターフェースとは、ユーザーが、同時に、データセットでの特定のイメージスライスにコンターを定義及び編集することができるインターフェースを示し、上述の３次元インターフェースとは、ユーザーが全３次元データセットをデータセットとインタラクティブに操作することのできるインターフェースを示す。２次元インターフェースと３次元インターフェースは完全に統合されていて、２次元インターフェース内で定義もしくは編集したコンターは、同時に、３次元データセットの適切な位置に表示される。２次元コンターは、すぐに利用可能なさまざまなツールを用いて、作成および編集される。そして、３次元データセット内の所望の領域を指し示すことで、関連する２次元スライスが、２次元インターフェース内に表示される。スライス内で、ユーザーが選択した所望の領域を指し示している。本発明の実施形態において、システムが自動的にコンターを生成する。それは、ユーザーが上部と下部のコンターを定義することに基づいてなされる。そして、複数のデータセットにわたってコンターの再マッピングが実行される。
【選択図】 図1

Description

本出願はインタラクティブな３次元データセットを視覚化することに関する。さらに特定すれば、種々の２次元によるコンターを定義することで、３次元データセットのオブジェクトを分割することに関する。この出願は２００４年１１月２７日に提出された米国仮特許出願第60/631,201号の優先権を主張する。該仮特許出願の開示内容全体が、本出願の参考文献として組み込まれている。

任意の医療画像データセットの中から種々の解剖対象を分割する機能は、病変に対する分析並びに可視化を行なう際の重要なツールである。様々な従来技術は、この処理を自動化することを試みるものであった。従来技術の試みは、解剖学的構造の自動分割に関して、よい結果を出してきた。それゆえ、解剖学的構造は、はっきりとその形が分離した状態で示される。従来技術を用いて、解剖学的構造を分割する試みによって、各解剖学的構造はこのように簡単に分割できる種類の解剖学的構造は常に入手可能とは限らない。解剖学的構造は同様の特徴をもった他の構造物と空間的に繋がっており、このことが分割決定を困難とするのである。この状況では、自動分割を用いても、正確な結果を得ることができない。なぜなら、固有の困難性、すなわち、一の構造を同様の隣接する構造から自動的に識別しなければならない困難性が存在するからである。

一つの解決手法は、分割処理にユーザーインプットを行う段階を取り入れることである。それは、例えば、ユーザーが手動で分割する領域を決めることによって、さらに厳密に言えば、所望のオブジェクトとその周辺との境界を決めることによって、実際に分割処理を行うことができる。そのような領域及び／または境界はコンターとして知られている。コンター情報を医療画像データセットにある、種々の２次元スライスにインプットすると、所望のオブジェクトはユーザー指定するコンター境界を基に３次元オブジェクトを分割することができる。手動によるトレースは煩雑だが、半自動的な手法、例えば、コンター検出の手法を取り入れることで、比較的平易にコンター決定することができる。手動によるコンター処理は自動コンター処理よりも時間はかかるものの、ユーザーは十分柔軟に対応できる。そして、ユーザーは３次元オブジェクトを分割することをコントロールできる。分割が困難な場合であっても、時間はかかるが、半自動的な手法であれば、ユーザーは十分対応できる。

それ故に、従来から様々なコンター編集ソフトウェアパッケージが市販されている。これらのプログラムはユーザーがコンター決定することを手助けするツールを提供する。一般的に、ユーザーに対して２次元インターフェースが提示される。そのインターフェース上で、ユーザーは３次元オブジェクトの中から様々なスライスを選択及び視覚化できる。それから、コンターはイメージスライス上に描かれる。しかしながら、そのようなインターフェースは制限が厳しく、制約が存在する。なぜなら、多くの場合、ユーザー自身は視覚化された単一のスライスイメージに基づいて、様々な解剖学的構造を正確に識別できないからである。このような状況で、ユーザーはいくつかのイメージスライスの中をスクロールし、現実に応じた解剖学的構造の正確な概観を把握する必要がある。

ある従来のソフトウェアではこの制限を克服しようと、ソフトウェアに切り替えモードを提供し、ユーザーが２次元イメージスライスビューと３次元立体ビューを変更できるようにした。また別の従来のソフトウェアは、ディスプレイ画面を複数の異なるウィンドウに分割した。そして、その複数の異なるウィンドウで、同時に２次元と３次元のビューを表示させようとした。上記の実施形態では、ユーザーはデータを視認しやすくなるが、シームレスにデータを定義する方法がない。同時に、３次元立体オブジェクトとインタラクティブな操作方法を提供するものではない。２次元データあるいは３次元データ内でインタラクティブな操作を行なうためには、ユーザーは特定のウィンドウ内で操作しなければならない。さらに、これらのソフトウェアに提供されたツールは主に２次元コンターを定義することに焦点を当てていて、３次元オブジェクトとのインタラクティブな操作を容易にすることは目的としていない。

ユーザーがコンター決定するのに掛かる負担を低減させる試みとして、上記の従来ソフトウェアは、時に様々なツールを提供している。そのツールとは、ユーザーのインプット（内容）を基に、自動的にコンターを検出しようとしたツールである。しかしながら、正確な結果を得るには、一般的に、ユーザーは多重パラメータを設定し、修正を加える必要がある。

必要とされるのは、３次元オブジェクトの２次元のコンターを分割する、より改善された方法である。そしてその分割処理は、インタラクティブな３次元データセットを視覚化する統合アプリケーションでの操作と編集環境でなされるべきである。

完全統合されたコンターエディタのためのシステムと方法を示す。本発明の例示的実施形態において、２次元インターフェースは３次元インターフェースとともに提供される。上述の２次元インターフェースとは、ユーザーが、同時に、データセットでの特定のイメージスライスにコンターを定義及び編集することができるインターフェースを示し、上述の３次元インターフェースとは、ユーザーが全３次元データセットをデータセットとインタラクティブに操作することのできるインターフェースを示す。２次元インターフェースと３次元インターフェースは完全に統合されていて、２次元インターフェース内で定義もしくは編集したコンターは、同時に、３次元データセットの適切な位置に表示される。２次元コンターは、すぐに利用可能なさまざまなツールを用いて、作成および編集される。そして、３次元データセット内の所望の領域を指し示すことで、関連する２次元スライスが、２次元インターフェース内に表示される。２次元インターフェースは、スライス内で、ユーザーが選択した所望の領域を指し示している。本発明の例示的実施形態において、システムが自動的にコンターを生成する。それは、ユーザーが上部と下部のコンターを定義することに基づいてなされる。そして、複数のデータセットにわたってコンターの再マッピングが実行される。

この特許出願の書類には、色彩で描かれた図が１以上存在する。この色彩の図を有する特許公報のコピーを要する場合は、米国特許庁に申請し、必要な手数料を支払うことで入手できる。グレースケールの図のみ入手できる読者がいると思われるので、できるだけ原本を忠実に表現するために、図の色彩については、付加的に説明を加える。よって、どの要素もしくは構造を指し示すのか理解できる。
本発明は、３次元オブジェクトの分割を行う際に、ユーザーがコンターを、コンピュータに提示される項目から指定選択し、視覚化し、定義する方法の異なる例を提供することで、コンター決定のワークフローに対する新たな方法を説明する。本発明における実施形態では、上記過程の方法は、様々な要素、例えば、ユーザーインターフェース、ツールインタラクション、コンター視覚化などといった要素を下記の説明の通り、新たに設計することでなされる。これらの要素を組み合わせることで、ユーザーがコンター決定し、３次元オブジェクトの分割を行なうといった、特有のワークフローを定義することができる。本発明の例示的実施形態において、その特徴は、下記の項目の通り区分することができる。
３次元仮想環境内に２次元インターフェースを表示することによる、２次元及び３次元インタラクションの統合。結果、一方でのデータインプットが他方でも同時に利用可能となる。
コンターの決定と操作に使われるツールの互換性
ツールやファンクションの単一箇所での起動
３次元選択ツールを使うことによるイメージスライスへの即時アクセス
一体化された環境での４次元データの表示
次にこれらの要素についてはさらに詳細に説明する。

（３次元仮想環境内に２次元インターフェースを表示することによる、２次元及び３次元インタラクションの統合）
シームレスにコンターを定義するのとほぼ同時に、所望のオブジェクト及び関連データを３次元ビューで視覚化できるようにするために、本発明の例示的実施形態では、コンター定義に用いる２次元インターフェースは、一つの３次元仮想環境内に完全に統合される。従来のソフトウェアにおいて、２次元でのインタラクティブな操作及び３次元でのインタラクティブな操作は、ウィンドウを別々に分離する試みがなされたために、各ウィンドウ間のつながりは切断されている。このような従来ソフトウェアとは異なり、本発明は、単一の統合された環境内で、個々の２次元イメージスライスのコンター決定、そして、２次元でそのコンター決定した箇所と対応する３次元立体データのインタラクティブな操作及び視覚化ができるようになっている。一つに統合された環境におけるスクリーンショットの例は、図１に表示されている。

（コンターの決定と操作に使われるツールの互換性）
コンターを定義する連続的な手法を提供する際、本発明の例示的実施形態は、ユーザーの選択する様々なツールを用いて実施される。
図２は、ポイントツールを用いて、ポイントモード上のコンターを定義する例を示す。
図３は、ユーザーがポイントツールを用いて指定した部分における自動コンター検出結果を示す。
図４Ａ−図４Ｂは、トレースツールを用いて、自動コンター検出による既存のコンターの編集を示す。
図５は再びポイントモードに戻って、コンターを編集している様子を示す。

（ツールやファンクションの単一箇所での起動における手法）
本発明の例示的実施形態では、ユーザーインターフェースは、全てのツールと機能がシングルクリックによって起動される手法を採用することができる。本発明の例示的実施形態では、全てのツールが有効化されるために、ユーザーによるパラメータの指定もしくは定義することは必要としない。全てのツールと機能は、直接ユーザーインターフェース上においてシングルクリックすることで利用可能である。この点は著しく従来技術のソフトウェアとは異なる点である。従来技術では、ユーザーインプットに用いるテキストボックス及び機能選択に用いるメニューを備えるのが、通例である。
図６は当該ソフトウェア実行のスクリーンショットの一例であり、様々な機能やツールを示している。これら全ての機能やツールは、本発明の例示的実施形態で示される通り、シングルクリックで起動される。当該ソフトウェア実行の詳細については下記において説明される。

（３次元選択ツールを使うことによるイメージスライスへの即時アクセス）
効率的にコンターを定義するには、ユーザーが所望の領域を含んだスライスに素早くかつ効率的な方法でアクセスできることが重要である。大部分の従来のソフトウェアは、スライダを利用し、ユーザーが３次元オブジェクトの中からさまざまなスライスを選択できるように設定されている。従来技術によるこの手法は非能率的である。ユーザーは様々なスライスを行き来する必要があると同時に、実際に目にしているスライスイメージを認識する必要がある。それゆえ、本発明の例示的実施形態において、ユーザーはデータを３次元で視覚化し、３次元の画像から所望の領域を取り出すことを可能としている。また、本発明の例示的実施形態において、２次元インターフェースは、ユーザーが指定する所望の領域を含んだイメージスライスを直接ディスプレイ上に表示する。
図７は、ユーザーが３次元オブジェクトの中から所望の領域を選択する様子を示している。
図８は、図７の選択に対応したスライスと即時アクセスしている様子を示す。この即時アクセスは、統合された環境によって提供される。図８における２次元イメージスライスの矩形領域（コントロールパネルでの中央領域）が示すのは、ユーザーが選択した領域である。そして、３次元オブジェクト内のスライスインジケータは３次元内で選択したスライスの位置へと移動する。

（一体化された環境での４次元データの表示）
多くの従来技術のソフトウェアは、統合化されていない環境での３次元データのコンターにのみ対応している。本発明の例示的実施形態において、完全に統合された環境内での４次元コンターの視覚化と、コンター描写が容易となる。４次元データの手動でのコンター描写は煩雑なので頻繁には行なわないが、本ソフトウェアの特徴として、４次元データのコンターの描写は、重要である。なぜなら、４次元のコンターを取り込み、視認できるからである。なおかつ、本発明の例示的実施形態においては、自動的に４次元コンターが生成される。
図９は、本発明の例示的実施形態において、統合された環境内で、４次元コンターを視認する例を示す。

（例示的システム）
本発明は、データ・プロセッサ上で実行されるソフトウェア、１若しくはそれ以上の専用チップに組み込まれたハードウェア、又はこれらの組み合わせにおいて実行可能である。例示的なシステムとして、例えば、立体表示ディスプレイ、データ・プロセッサ、対話式ディスプレイ制御コマンド並びに機能性がマッピングされた１もしくはそれ以上のインターフェース、１若しくはそれ以上のメモリー又は記憶デバイス、及びグラフィックス・プロセッサー並びに関連するシステムを備えるシステムが挙げられる。RadioDexter（登録商標）を実行するDextroscope（登録商標）システム及びDextrobeam（登録商標）システム（シンガポールのVolume Interactions Pte Ltdで製造されている）、または任意の同様の又は機能的に同等である３次元データセット対話式視覚化システム上において、本発明の方法を容易に実行可能である。
本発明の例示的な実施形態を、適切なデータ・プロセッサにより実行可能な命令からなるモジュラー・ソフトウェア・プログラムとして実行することにより、本発明の好適な例示的実施形態を実行することができる。データ・プロセッサとしては、本技術分野において既知である又は既知と考えられるものを用いることができる。ソフトウェア・プログラムは例えば、ハード・ドライブ、フラッシュ・メモリ、メモリ・スティック、光学記憶媒体、又はその他のデータ記憶デバイス上に記憶されることが可能である。これらのデータ記憶デバイスとしては、本技術分野において既知である、又は既知と考えられるものを用いることができる。このようなプログラムが、適切なデータ・プロセッサのＣＰＵからアクセスを受けて実行されると、このプログラムは、本発明の例示的実施形態によると、３次元データ表示システムにおいて、管状構造の１若しくは複数の３次元コンピュータ・モデルを表示するための上述した方法を実行することができる。

上述した機能を（備えること）を前提として、本発明の例示的実施形態に基づいた例示的システムは下記で詳細に説明される。

（例示的インターフェースの概観）
図１０から図２９は本発明の例示的実施形態に基づいた、例示的インターフェースのスクリーンショットである。そして、本発明の例示的実施形態では、Dextroscope上で実行されるソフトウェアモジュールとして実装される。そのような例示的なソフトウェアの実施は、他の実施形態において、任意の３次元視認化システムで行うこともできる。本発明の例示的実施形態において、コンター編集インターフェースは、例えば、５つのセクションに区分される。そして、この５つのセクションは、ユーザーに対して、統合された２次元及び３次元環境を提供する。このような環境で、コンターを定義することで、容易にオブジェクトを分割できる。多くの場合、所望の生体構造はこの生体構造に結合する結合組織と類似している。従って、上述のように、自動分割を行なうのは困難である。コンター描写することによる分割は、ユーザーが専門知識を生かして、必要な領域と不要な領域とを明確にすることを可能とする。これにより、分割処理過程の際も、よりよい制御性がもたらされることになる。
図１０が示すのは、肝臓のスライスイメージ、及び肝臓を含んだ３次元オブジェクトである。この３次元オブジェクトには、肝臓とその周辺にある類似組織が含まれている。そして、
図１１が示すのは、ユーザーがコンターを描写して、正確に領域を定義する方法である。

このコンター編集インターフェースは、例えば、下記の（要素）から成る。（下記見出し番号は図１２で用いられる番号である）
スライスビューワー １２１５
コンターツール １２４０
機能セクション １２２０
表示セクション １２３０
ビルド（形成）セクション １２２５
これらのセクションについては、図１２を用いて、下記に説明する。

（１．スライスビューワー）
本発明の例示的実施形態において、スライスビューワー（１２１５）が提供するインターフェースを用いて、ユーザーは３次元立体オブジェクトの２次元イメージスライスを視認できる。ユーザーは、スライダ（イメージビューイングフレームの右側に図示）を用いて、他のイメージスライスに移動できる。スライダは、例えば、データセット内のイメージスライスを循環して表示できる。イメージスライス上で、ユーザーはズーミングやパンニングを行い、イメージのさまざまな領域を視認する。ユーザーが２次元イメージ上でツールを動かすと、対応する位置が３次元環境内に示される。さらに、イメージスライスに対してインタラクティブな操作を行なう際に、ユーザーは、異なるコントロールデバイスを用いて、３次元オブジェクトを操作することも可能である。コントロールデバイスとしては、左手用のデバイスが例としてあげられる。このようにして、ユーザーは２次元及び３次元の両方において同時に操作を行なうことができる。

（２．コンターツール）
コンターツールセクション（１２４０）はユーザーに対して、種々の便利なツールを提供している。この種々の便利なツールを用いて、シームレスにユーザーはコンターを定義し、編集することができる。コンターツールセクション（１２４０）で図示するように、６つのツールを利用することができる。例えば、その６つのツールは、ポイントツール、トレースツール、編集ツール、選択ツール、スナップツール、そして削除ツールから成る。これらは全て、ツールセクション（１２４０）にて示されている。詳細については、下記に説明を述べる。

（２．１ ポイントツール）
ポイントツールを用い、スライスイメージ上に点を定めることで、ユーザーは、コンターを定義することができる。次に、線分は点と点との間を繋げるのに用いられ、閉領域を形成するコンターが描かれる。さらに、ユーザーは新たに点を付け加えることと、既存の線分上に点を付け加えることと、又は既存の点を削除したりすることができる。

（２．２ トレースツール）
トレースツールを用い、フリーハンドでコンターを描くと、ユーザーは、コンターを定義することができる。また、ユーザーはこのツールを用いて、既存のコンターを編集することが可能となる。新たに選択した領域周囲にコンターを描いたり、コンターで囲まれていた領域から既存の領域を削除したりすることが可能となる。トレースツールあるいは他のツール（例えば、ポイントツールなど）を使って描かれたコンターに対してもこのような編集を行なうことができる。
図１３は、トレースツールを用いて、既存のコンターを付加的な領域を囲むように延長することができる。そして、図１４は、このトレースツールを用いて、既存のコンターで囲まれた領域から複数の領域を削除する様子を示す。

（２．３． 削除ツール）
本発明の例示的実施形態において、削除ツールを用いることで、ユーザーはイメージスライス上にあるコンターを削除することができる。特定の状況では、スライスイメージ上に１以上のコンターが存在する。削除ツールを用い、ユーザーが削除するコンターを選択することで、各々のコンターを削除することができる。

（２．４． スナップツール）
本発明の例示的実施形態において、スナップツールにより、ライブワイヤ（live wire）を用いて、ユーザーは半自動的にコンターのトレースを行なうことができる。これを行なうために、ユーザーはイメージスライス上で種子点（seed point）を定義することができる。ユーザーがスナップツールを動かすと、自動的にイメージスライスの境界であると想定される箇所にトレース線が自動的に移動し、ユーザーがコンター定義するのを容易にする。これは、コンピュータに補助されたコンター定義の一例である。

（２．５． 選択ツール）
本発明の例示的実施形態において、選択ツールを用い、３次元空間上の点を選択すると、任意のスライスイメージへ即時アクセスすることができる。これは、非常に実用的である。なぜなら、所望のオブジェクトは、対応するイメージスライスよりも３次元オブジェクト内で容易に確認できることがあげられるからである。立体オブジェクト上で所望の点をクリックすることで（例示的な選択点（１５１０）が、図１５に示されている）、２次元イメージスライス上の対応する点が表示される。（図１５では、四角形の明るい箇所が２次元スライスの中央上部に示されている）また、選択ツールは、例えば、既存の３次元のコンターを選択するのにも用いられる。結果、編集する既存のコンターに対して素早くアクセスし、選択することが可能となる。上述の通り、図１５には、例示的な３次元での選択点、その下にはそれに対応する２次元のイメージスライスが表示されている。本発明の例示的実施形態において、選択ツールを用いると、ユーザーはイメージスライス上で領域を定義できる。そして、対応する３次元立体オブジェクト内で定義された領域をズームすることができる。
図１６は、所望の領域を定義している様子を示す（２次元スライスの右上の点線で囲まれた四角を参照）。そして、
図１７は、所望の定義された領域をズームしている様子を示す。

（２．６ 編集ツール）
本発明の例示的実施形態において、編集ツールを用い、コンターの境界を示すボックス上で主要な制御点（key control point）を提供することで、ユーザーは、既存のコンターを編集したり、修正したりすることができる。これらの主要な制御点を調整することで、ユーザーは、例えば、コンターの配置、大きさ、向きをコントロールする。図１８は、コンターの大きさ調整を行なっている様子を示す。図１９は、コンターを移動している様子を示す。そして、図２０は、コンターを回転している様子を示す。

（３． 機能セクション）
本発明の例示的実施形態において、機能セクション（図１２の１２２０を参照）は様々な実用的な機能を備え、さらに、この機能は、ユーザーによる分割過程を支援する。本発明の例示的実施形態において、機能セクションは、例えば、６つの機能から構成される。コピー機能、単一スライスのコンター検出機能、複数スライスのコンター検出機能、単一スライスのコンター除去機能、複数スライスのコンター除去機能、そしてアンドゥ機能である。これらの詳細については、以下に説明を述べる。

（３．１ コピー機能）
ユーザーがスライス上のコンターを定義し、次のスライスに移って、新たにコンターを定義すると、新しいコンターは前に描いたコンターと類似することが多い。３次元立体オブジェクトの外形輪郭の大きさは、軸に沿ってわずかな増分により、急激に変動しない。したがって、新しいスライスに同様の類似したコンターを描き直すのではなく、コピー機能を用い、既存のコンターを元に、既存のコンターの新しいコピーを作成することができる。また、コピー元となる既存のコンターは、現在アクティブになっているスライスに最も近くに位置するものを選択する。従って、ユーザーはコピー機能を用いて、前に描いたコンターと類似したコンターを新しいスライス上に作成できる。それに、少し編集を加えると、正確に所望のコンターが形成される。これによって、コンターを定義する効率が向上する。

（３．２ 単一スライスのコンター検出機能）
本発明の例示的実施形態において、単一スライスのコンター検出はユーザーの描いたコンターの精度を向上させるのに用いられる。この機能によって、ユーザーは、ユーザーが描いたコンターを所望のコンターに近づけることが可能となる。イメージスライス上で実行されるエッジ検出機能、及びユーザーが描いたコンター（アクティブなコンターとして知られている）を元に、システムで作成されたコンターが提供される。システムに提案されるコンターは、ユーザーの意図に一層合致するものである。

（３．３ 複数スライスのコンター検出機能）
本発明の例示的実施形態において、複数スライスのコンター検出機能は、自動的に様々なスライスのコンターを検出するのに用いられる。ユーザーは２以上のイメージスライスのコンターを定義することができる。ユーザーが定義するコンターを基に、この機能は、自動的に、コンター検出を実行する。それは、コンターがまだ定義されていない（この未定義のコンターは、ユーザーがコンター定義した２以上のイメージスライスの間に存する）イメージスライスに対して、自動的に、コンター定義がなされる。ユーザーは手動で各々のスライスにコンターを定義する必要がないため、非常に実用的な機能である。たとえ、そのコンターが正確にユーザー所望のものでなくても、このようなコンターを編集する方が手動でコンター定義するよりも能率よく編集することができる。

（複数スライスのコンター検出で用いられる擬似コード）
本発明の例示的実施形態において、複数スライスのコンター検出は、下記の擬似コードを用いて、実行される。
ユーザーが定義したコンターのコピー作成。
２つのコンターを１つのペアとしてグループ分けする。例えば、３つのコンターがあれば、最初の２つのコンターを１組のペアとみなす。２番目と最後のコンターは別の１組のペアとみなす。したがって、ペアの総数は、Ｎ−１となる。なお、Ｎは、ユーザーが定義したコンターの数を示す。
コンターの最初のペアから処理を始める。ペアの最初のコンターは、上面コンターと呼び、ペアの２番目のコンターは、下面コンターと呼ぶ。
単一スライスのコンター検出機能はユーザーが定義した２つのコンターに適用される。
上面コンターは、コピー機能を用いて、次のスライスにコピーされる。次のイメージスライスは、コピー元のイメージスライスとは一般的には異なるものの、スライス同士が近接しているため、類似点が多々存在する。単一スライスのコンター検出機能を新しくコピーしたコンターに対して適用することで、ユーザー所望のコンターに近いものが形成される。この新たにできあがったコンターが「上面」コンターになる。
下面コンターは、コピー機能を用いて、前のスライスにコピーされる。そして、ステップ５と類似したステップが実行される。
ステップ５とステップ６が両方繰り返され、コンターが中間地点で合流する。
それから、ステップ３からステップ７までの処理が、異なるペアのコンターに対して繰り返される。全てのペアの処理が完了するまで、この処理が行なわれる。
図２１は、初期のコンターを示す。このコンターは腎臓の上端及び下端が定義されたものである。
図２２は、自動的に作成された上端と下端の間のスライス上に新しいコンターを示す。これは、本発明の例示的実施形態の、上述した複数スライスのコンター検出機能を用いて作成されたものである。スライスビューワーは平面と対応したコンターを表示する。この平面は３次元立体中に示された箇所を指す。
図２３は、分割された腎臓を示す。検出されたコンターに基づいて、分割されたものである。

（３．４ 単一スライスのコンター除去機能）
本発明の例示的実施形態において、この機能を用いると、ユーザーは現在アクティブになっているスライスのコンターを全て除去することができる。

（３．５ 複数スライスのコンター除去機能）
本発明の例示的実施形態において、この機能を用いると、ユーザーはあらゆる既存のスライス上の全ての既存のコンターを削除することができる。

（３．６ アンドゥ機能）
本発明の例示的実施形態において、アンドゥ機能を用いることで、ユーザーは、現在の操作を取り消すことができる。また、現在の操作を行なう前のコンター編集状態に戻すことができる。ユーザーは何度でもアンドゥ操作を行なうことができる。

（４． 表示セクション）
図１２におけるビューセクション（１２３０）を用いて、ユーザーはさまざまなオプションを選択することができる。特定のビューイングオプションを選択することで、ユーザーはコンター編集過程のさまざまな段階において所望のオブジェクトにのみ的を絞って、表示することができる。本発明の例示的実施形態において、３つのビュー（イング）オプションが利用可能である。平面を確認するビューイングオプション、コンターを確認するビューイングオプション、そして３次元立体オブジェクトを確認するビューイングオプションである。

（４．１ 平面を確認するビューイングオプション）
このビュー機能を用いて、ユーザーはコンター平面（コンターが描かれる断面の３次元オブジェクト中の位置を示す平面）の表示、非表示を切り替えることができる。コンターが描かれた平面を表示すると、ユーザーは現在表示されているスライスイメージをすばやく特定することが可能となる。しかしながら、ユーザーは３次元立体のみ確認したい状況もありうる。したがって、このビューイングオプションは、必要に応じて、表示、非表示を切り替えることが可能となっている。

（４．２ コンターを表示するビューイングオプション）
このビュー機能を用いて、ユーザーはコンターの表示、非表示を切り替えることができる。ユーザーは一連のコンターを定義し、定義されたコンターに基づいてオブジェクトを分割する。オブジェクトの分割後は、一時的にコンターを非表示にし、分割したオブジェクトの明確な視認もユーザーが希望することができる。

（４．３ コンターが描かれた３次元立体オブジェクトを表示するビューイングオプション）
このビュー機能を用いて、ユーザーはコンター３次元立体の表示、非表示を切り替えることができる。ユーザーが一連のコンターを描き、そのコンターが３次元立体オブジェクトの内部に位置すると、コンターを確認できないこともありうる。このビュー機能を用いると、コンターが描かれた３次元立体オブジェクトを非表示にし、コンターのみを視認することができる。

（５．形成（ビルド）セクション）
ユーザーがさまざまなコンターを定義した後に、定義されたコンターに基づいて例えば、オブジェクトの分割を希望することもある。形成（ビルド）セクションにより（図１２の（１２２５））ユーザーは、メッシュオブジェクトあるいは立体オブジェクトを形成することが可能となる。この形成は、定義されたコンターに基づいてなされる。

（５．１ メッシュ表面の形成）
この機能を用いることで、ユーザーは、定義されたコンターに基づいて、メッシュ表面を形成することができる。

（５．２ 立体オブジェクトの形成）
この機能を用いることで、ユーザーは、定義されたコンターに基づいて、立体オブジェクトを形成することができる。

（形成に用いられる擬似コード）
本発明の例示的実施形態において、形成機能は、下記の擬似コードを用いて、実行される。
一連の定義されたコンターに基づいて、メッシュ表面を生成する。
定義したコンターの境界ボックスを決定する。
境界ボックスに基づいて、３次元立体オブジェクトのコピーを生成する。
新しくコピーしたボリューム内の各スライスに、ユーザー定義のコンターを含むかどうか規定する。
ユーザー定義のコンターが存在する場合、スライスイメージ内のボクセルをスキャンし、コンターのボクセルがユーザー定義のコンター内部に位置するかどうか確認する。ボクセルがコンターの内部に含まれない場合、値０が設定される。（ユーザーから見えないように設定される。）
ユーザー定義のコンターが存在しない場合、メッシュ表面と平面スライスとを交差させることで、コンターを作成する。スライスイメージのボクセルをスキャンし、新しく作り出されたコンター内部にそのボクセルが存在するかどうか確認する。ボクセルが新しく作り出されたコンター内部にない場合、値０が設定される。（ユーザーから見えないように設定される。）
７．分割された立体オブジェクトに対してスムージング操作（平滑化）を行う。結果、分割された立体は平滑表面を備えるようになる。

（５．３ 外部抽出オプション）
本発明の例示的実施形態において、この機能は、立体オブジェクトを形成する際に付加的なオプションを提供している。立体オブジェクトを形成する時のデフォルトモードは、コンター内部に位置する立体オブジェクトを分割し、コンターの外側にあるスキャンデータは削除される。外側抽出オプションを選択すると、ユーザーは、定義したコンター外部の３次元立体オブジェクトを分割することが可能となる。（その代わりとして、コンター内部のデータは削除される。）
図２４は３次元立体オブジェクト内で最初に定義されたコンターを例示的に示す。
図２５は、分割された３次元立体オブジェクトを示す。これは、デフォルトの形成（ビルド）オプションを用いて分割がなされている。（コンター外部のスキャンデータは削除される）そして
図２６は、３次元立体オブジェクトが分割された結果を示す。この例において、３次元立体オブジェクトの外部抽出オプションを選択し、分割がなされている。（コンター内部のデータは削除される。）

（５．４ 保存とビュー機能）
本発明の例示的実施形態において、ユーザーは形成されたメッシュ／３次元立体オブジェクトの表示、非表示を選択する。その選択には、上述の形成（ビルド）セクションにおけるビューイングオプションが用いられる。また、ユーザーは、分割されたメッシュ／３次元立体オブジェクトを保存することを選択し、将来、操作を行なう際に利用することができる。また、その保存は、形成（ビルド）オプションの保存機能（効果的に操作を保存する）を用いて、なされる。

（コンターの再マッピング）
本発明の例示的実施形態において、ユーザーは３次元立体オブジェクト上に一連のコンターを定義することができる。例として、ＭＲＩスキャンで表示される患者の腫瘍があげられる。コンターの定義は、例えば、軸方向表示（軸方向像）を用いることでなされる。続いてユーザーは、矢状方向表示（矢状方向像）により、より鮮明な腫瘍の像が得られることに気づく場合がある。本発明の例示的実施形態においては、矢状方向表示を用いて、コンターを再定義することなく、ユーザーは軸方向表示で定義された既存のコンターを用いることができる。コンターエディタは既存のコンターを再マッピングし、ユーザー所望の表示に適合させることができる。したがって、この機能を用いると、ユーザーは再マッピングされたコンターに対して編集を行なうことができる。この編集は、全てのコンターを手動で再定義するよりもさらに能率的である。図２７−２８が示すのは、コンターの再マッピングである。したがって、図２７が示すのは、軸方向表示で定義されたコンターの例である。そして、図２８は、矢状方向表示において自動的に再マッピングされた図２７と対応するコンターを示す。
同一の３次元データに関する異なる表示に対して、コンターを再マッピングすることに加えて、本発明の例示的実施形態において、同一もしくは他のモダリティによる異なるデータに対してコンターを再マッピングすることも可能である。例えば、ユーザーはＭＲＩデータセットのスライス上の腫瘍コンターを定義した場合、同じコンターを用いると、コンターエディタは、コンターを、互いに登録されたデータセットへと再マッピングすることができる。（例えば、ＭＲＡデータ）したがって、ユーザーは、モダリティで定義されたコンター、及び別のモダリティで定義されたコンターで占められた領域を即座に確認することができる。図２９−３０はこの機能を示す。この機能は、ユーザーに対して、操作している３次元立体を多角的に理解することを提供する。図２９は、例示的コンターを示す。そのコンターはＭＲＩデータセットにおける腫瘍を定義している。図３０は、本発明の例示的実施形態に基づいて、図２９の既存のコンターを他のモダリティへと再マッピングしているのを示す。（例ＣＴスキャンのデータ）

（コンターの再マッピングで用いられる擬似コード）
本発明の例示的実施形態において、コンター再マッピングは以下の擬似コードを用いて、実行される。
既存のコンターに基づいてメッシュを形成する。
他のビューあるいはモダリティが選択されると、新たにコンターが構築される。それは、新しい表示の平面とメッシュ表面とを交差させることで構築される。
上記交差は、さまざまなスライスに対して実行される。必要数のコンター構築がなされるまで実行される。
作成するコンターの数は、既存のコンター数に基づく。例えば、既存のコンター数が３である時、再マッピングによって既存のコンター数の２倍の数のコンターを作成する。しかしながら、異なるビュー又はデータセットにおけるスライスの数が異なるために、コンター生成が不可能なこともある。例えば、他のビューにマッピングした後で、その異なるビューにおいて生成されたメッシュ内に含まれるスライスの数は５となる。この場合、再配置処理によって生成された最大コンター数は、最大で５つである。

（例示的システム）
本発明は、データ・プロセッサ上で実行されるソフトウェア、１若しくはそれ以上の専用チップに組み込まれたハードウェア、又はこれらの組み合わせにおいて実行可能である。例示的なシステムとして、例えば、立体表示ディスプレイ、データ・プロセッサ、対話式ディスプレイ制御コマンド並びに機能性がマッピングされた１もしくはそれ以上のインターフェース、１若しくはそれ以上のメモリー又は記憶デバイス、及びグラフィックス・プロセッサー並びに関連するシステムを備えるシステムが挙げられる。RadioDexter（登録商標）を実行するDextroscope（登録商標）システム及びDextrobeam（登録商標）システム（シンガポールのVolume Interactions Pte Ltdで製造されている）、または任意の同様の又は機能的に同等である３次元データセット対話式視覚化システム上において、本発明の方法を容易に実行可能である。
本発明の例示的な実施形態を、適切なデータ・プロセッサにより実行可能な命令からなるモジュラー・ソフトウェア・プログラムとして実行することにより、本発明の好適な例示的実施形態を実行することができる。データ・プロセッサとしては、本技術分野において既知である又は既知と考えられるものを用いることができる。ソフトウェア・プログラムは例えば、ハード・ドライブ、フラッシュ・メモリ、メモリ・スティック、光学記憶媒体、又はその他のデータ記憶デバイス上に記憶されることが可能である。これらのデータ記憶デバイスとしては、本技術分野において既知である、又は既知と考えられるものを用いることができる。このようなプログラムが、適切なデータ・プロセッサのＣＰＵからアクセスを受けて実行されると、このプログラムは、本発明の例示的実施形態によると、３次元データ表示システムにおいて、管状構造の１若しくは複数の３次元コンピュータ・モデルを表示するための上述した方法を実行することができる。

本発明は１以上の例示的な実施形態に準拠して説明がなされてきたが、本発明は、その記載内容に限定されるものではない。添付した特許請求の範囲における、本発明の示す特定の実施形態、及びその他の変更形態を含むものとする。さらに、（本発明による開示を見れば）本発明の技術的範囲から逸脱することなく、当業者が容易に想到することができる形態も含まれる。

本発明の例示的実施形態に基づいた、単一の統合されたコンター編集環境を示している。 本発明の例示的実施形態に基づき、ポイントツールを用いて、ポイントモードにおいて、コンターの定義する様子を例示的に示している。 本発明の例示的実施形態に基づき、ユーザーが図２で指定した点に対して、自動コンター検出機能を用いた結果を示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、トレースツールを用いて、既存のコンターを編集している様子を示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、トレースツールを用いて、既存のコンターを編集している様子を示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、再びポイントモードに戻って、コンターを編集している様子を示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、コンター編集ツール及び（その）インターフェースのスクリーンショットであり、すべての利用可能な機能とツールを示すインターフェースのスクリーンショットを示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、ユーザーが３次元立体オブジェクトの中から所望の領域を選択しているのを示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、図７で選択した領域に対応するスライスへの即時アクセスしている様子を示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、統合された環境内での４次元コンターが表示される様子を示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、肝臓のスライスイメージ、及び肝臓を含んだ３次元オブジェクトが表示される様子を示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、コンターの位置を定めることで、図１０で示すデータの領域を定義するのを示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、コントロールインターフェースを示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、トレースツールを用いている様子を示す。 本発明の例示的実施形態に基づき、トレースツールを用いている様子を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、選択ツールの例を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、選択ツールの例を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、選択ツールの例を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、コンター編集ツールを示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、コンター編集ツールを示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、コンター編集ツールを示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、複数スライスのコンター検出の例を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、複数スライスのコンター検出の例を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、複数スライスのコンター検出の例を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、形成（ビルド）セクションの機能を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、形成（ビルド）セクションの機能を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、形成（ビルド）セクションの機能を示す。そして 本発明の例示的実施形態に基づいた、コンター再マッピング機能を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、コンター再マッピング機能を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、コンター再マッピング機能を示す。 本発明の例示的実施形態に基づいた、コンター再マッピング機能を示す。

Claims (14)

1. ３次元データセットの１以上の２次元スライスを表示する段階と、
   前記１以上の各２次元スライス内に表示されたオブジェクトの一部のコンターを定義する段階を備え、
   入力された各コンターが現在表示されている２次元スライス内に表示されるとともに、３次元データセットから構築される３次元立体オブジェクト内にインタラクティブに表示され、
   ２次元インターフェースと３次元インターフェースが完全に統合されていることを特徴とする３次元データセットから構築されたオブジェクトを分割する方法。
2. コンターのそれぞれがさまざまな編集ツールを用いて、編集されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ツールパレット上のアイコンをクリックすることにより、前記編集ツールにアクセス可能であることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 一のコンターはポイントモードで定義可能であり、
   前記ポイントモードにおいてユーザーが多くの点を設定すると前記点から前記一のコンターは自動的に検出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. ポイントツールもしくはトレースツールのいずれかを用いて一のコンターが編集されることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. ３次元データセット内のインタラクティブな表示に用いられるコンターエディタであって、
   該コンターエディタは、ユーザーが、データセットの一のスライス内にコンターを同時に定義及び編集することを可能にする２次元インターフェースと、
   前記３次元データセット全体とユーザーがインタラクティブに操作することを可能とする３次元インターフェースを備え、
   前記２次元インターフェースと３次元インターフェースが完全に統合され、
   前記２次元インターフェース内で定義され、又は、編集されたコンターは３次元データセットの適切な位置に同時に表示されることを特徴とするコンターエディタ。
7. 物理的なインターフェース上で一度クリックするもしくは、ディスプレイの所定位置にカーソルを合わせることにより、ユーザーが前記２次元インターフェースと前記３次元インターフェースを容易に切り替え可能であることを特徴とする請求項６記載のコンターエディタ。
8. ３次元立体の所望の点を指定することによって、前記３次元データセットの所望の範囲をユーザーが選択可能であり、
   所望の領域を有する前記２次元スライスが前記２次元インターフェースに自動的に表示されることを特徴とする請求項１記載の方法。
9. ユーザーが選択した所望の領域内に含まれた前記範囲を前記２次元インターフェースが表示することを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 一の表示に作成されたコンターが自動的に別の表示に再マッピングされることを特徴とする請求項１記載の方法。
11. 一のスキャンのモダリティから得られるデータを用いて作成したコンターは自動的に他の相互に登録されたモダリティに自動的にマッピング可能であることを特徴とする請求項１記載の方法。
12. ユーザーがイメージスライスの境界として定義したコンターに基づいて、前記境界間に存するイメージスライス中のコンターを自動的に生成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
13. システムインテリジェンスを利用する段階をさらに備え、これにより、ユーザーのコンター定義操作が補助されることを特徴とする請求項１記載の方法。
14. 前記システムはユーザーが定義したコンター及びエッジ検出を用いることを特徴とする請求項１３記載の方法。

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