JP2014171870A - 医用画像処理装置、医用画像処理方法、および医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】解剖学的経路の編集中に、解剖学的経路の編集状態を任意の断面で容易に確認可能な医用画像処理装置の提供。
【解決手段】本実施形態に係る医用画像処理装置１００は、第１断面画像において、解剖学的特徴における解剖学的経路を設定する設定部１１０と、解剖学的経路周りの回転操作を入力する入力部１１４と、回転操作により入力された回転角度と第１断面画像に関するボリュームデータとに基づいて、解剖学的経路を含む第２断面画像を発生する断面画像発生部１１８と、第２断面画像を、解剖学的経路とともに表示する表示部１２４と、を具備する
【選択図】図１４

Description

本明細書で説明されている実施形態は、３次元（３Ｄ）画像データセットに関するものであり、詳細には、３Ｄ画像データセット内の注目する解剖学的特徴に関する経路を辿る曲線の編集に関する医用画像処理方法、医用画像処理装置と医用画像処理プログラムとに関するものである。

医療分野では、３次元（３Ｄ）画像データセット、つまりボリュームデータセットは、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、超音波、および陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）を含む各種の技術（この分野ではモダリティと称される）によって収集される。

画像を表示するときに、画像データセットに関連付けられている特定の信号値は、特定の表示輝度に関連付けられ、また、非グレースケール画像の場合には、視覚化しやすくするために色に関連付けられる。この関連付けまたはマッピングは、３Ｄデータセット（ボクセルデータセット）からのデータを使用して、コンピュータ画面または他の従来の２Ｄ表示装置に表示するため３Ｄデータセットの２Ｄ投影を表す２Ｄデータセット（ピクセルデータセット）を計算するときに実行される。このプロセスは、ボリュームレンダリングまたはより一般的にレンダリングと称される。

広く使用されているレンダリング技術は、多断面再構成（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ＭＰＲ）法である。

ＭＰＲは、ＣＴまたはＭＲの場合はスライスの形で収集された基礎データの向きと独立した任意の平面の向きでデータを表示することを可能にするボリュームデータを通じて、平面的断面図を構成する一方法である。

しかし、医学的画像では、注目する多くの解剖学的特徴は非平面的である。その結果、平面的な画像では非平面的特徴全体を見通すことができないためＭＰＲなどの平面的画像化法は必ずしも最適ではない。例えば、外科医は動脈をその全長にわたって調査したい場合がある。動脈は、３次元内で複雑な経路を辿り、したがって動脈の周りのボリュームを通るスライスではその一部しか見えない。気管支、結腸、脊椎、および歯系組織などの他の湾曲した解剖学的構造についても同じ問題が生じる。

従来の（平面的）ＭＰＲの制限を取り払うために曲面ＭＰＲの技術が開発された。

曲面ＭＰＲでは、データセットの範囲内で曲面を規定し、次いで２次元画像として表示することができる。このため、データセットを通して単一の平面的スライスでは完全には見ることができない、例えば、血管もしくは結腸などの湾曲した非平面的解剖学的構造を単一の像として表示することができる。湾曲した像を生成するために、注目する構造に従う３次元曲面を、患者の身体を表すボリュームデータセットを通して規定する。次いで、曲面を特定の方向に押し出すことによって曲面ＭＰＲ像を生成し、３次元ボリュームのカーテン状シートを形成し、次いでシートを平たくしてそれを２次元画像として表示する。

文献では、曲面ＭＰＲは、ときには、ＣＰＲ（Ｃｕｒｖｅｄ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｆｏｒｍａｔｔｉｎｇ：湾曲平面再構成）とも称される。

クロスカーブＭＰＲ像と呼ばれるさらなる像を、曲面が規定された後に表示することができ、これらの像は、選択された点における曲面に垂直なデータセットを通る平面的断面である。

規定により、混乱を回避するために、「曲面」または「クロスカーブ」という語を前に付けていない、本明細書でこれ以降参照する「ＭＰＲ」は、従来の平面的ＭＰＲを指すものとする。

さらに、例えば特定の像を参照するときに、従来の医学的規定による矢状、冠状、横断を使用する。さらに、斜位という用語を使用して、正確には矢状、冠状、または横断ではない像もしくは方向もしくは平面を指す。したがって、斜位ＭＰＲ像との関係は、任意の視角の、任意の観測面にあるＭＰＲ像と関係している。斜位横断像との関係は、実質的に、ただし正確にではないが、横断的である像を意味する。

血管、腸、または他の一般的に管状の解剖学的特徴の場合、曲面ＭＰＲ像に対して関連する曲線は中心線である。脊椎の湾曲に従うか、または顎の周りの歯の並びに従うような、他の構造については、中心線という用語はたぶん曲線に対してはあまり適切なラベルではない。

規定により、内腔という用語を、血管、動脈もしくは静脈、または腸もしくは結腸などの管状臓器の総称的ラベルとして使用する。内腔の中心線を見つけるには、自動中心線発見アルゴリズムを使用するのが標準的な方法である。曲面ＭＰＲ像は、中心線に基づいているため、注目している基礎となる解剖学的特徴に関する誤差があると、曲面ＭＰＲ画像が観察者が思っているのと違った見え方になる可能性が高い。

図１は、動脈に対する自動化中心線発見アルゴリズムによってもたらされるよくあるタイプの誤差を例示している。動脈に湾曲部があると、ここで使用される自動中心線発見アルゴリズムがコーナーを切断する。中心線アルゴリズムは、湾曲部の周りの「レーシングライン」を辿っている。つまり、動脈の中心から離れる方向に移動し、湾曲部の頂点に接近する。湾曲部の周りにレーシングラインがあり、また動脈がその長さにそって一定である完全な円の直径を有すると仮定すると、曲面ＭＰＲ像は、湾曲部がある場所では動脈の直径が減少（または増大）するが、曲部の位置および湾曲のきつさは、必ずしも曲面ＭＰＲ像からは明らかでない。その結果、曲面ＭＰＲ像では、動脈の直径のバラツキは、曲部と単純な相関を有するように見えない場合がある。したがって、臨床医にとっては、動脈は、実際に完全に健全である場合に狭窄（または動脈瘤）を有しているように見えることがある。

図２および図３は、動脈壁の領域に著しいプラーク堆積がある場合に動脈に対する自動化中心線発見アルゴリズムによってもたらされる別のよくあるタイプの誤差を例示している。図２および図３はそれぞれ、自動中心線発見アルゴリズムで計算された中心線がマークを付けられ、暗色線として示されている動脈、およびプラーク誘発誤差を丸で囲んだ動脈の一部分の像（横断ＭＰＲ、冠状ＭＰＲ、クロスカーブＭＰＲ、および曲面ＭＰＲの像）を集めた図である。

いくつかの自動中心線発見アルゴリズムでは、プラークと動脈の管状構造とを混同する傾向を有し、そのため、中心線はプラークがない動脈の中心から、動脈の片側に著しいプラークがあるプラークの中心までジャンプする。さらに、プラークは、断面で見たときに動脈壁上で任意の角度位置にあってよいので、中心線は、ある種のジグザグの螺旋で壁の周りをランダムに移動することができる。プラーク誘発中心線誤差は、図２および図３のクロスカーブＭＰＲ像において極端な形で示されており、そこでは、プラークは白色で、動脈は灰色で示されている。中心線は、プラークの真ん中、動脈のまさに縁にあることがはっきり分かる。図２および図３の冠状ＭＰＲ像では、プラークに続くジグザグの効果は目に見え、中心線を置き間違えていることはきわめて明らかである。その一方で、図２および図３の横断ＭＰＲ像では、この中心線は、おおよそ正しいという誤った印象を与える。

曲面ＭＰＲに関わる変換の複雑な、非直観的な性質およびそれと中心線における誤差との関係から、これが実際に難しい問題となっている。例えば、湾曲部は、実際の湾曲部にいくぶん類似しているが、同じではない曲面ＭＰＲ像中に見えることもありうる。これは、曲面ＭＰＲ像が単純に曲線を真っ直ぐにするだけでないためであり、曲面ＭＰＲの計算はそれよりもっと複雑である。ユーザーは、曲面ＭＰＲ画像が患者体内の背景状況に入れやすくなることから、曲面ＭＰＲを、標準のＭＰＲ平面（冠状、矢状、または横断）が表示される際に起点となる視野方向に対して平行な視野方向を有する（平面的）ＭＰＲ像と考える傾向がある。しかし、この考え方は、ユーザーが曲面ＭＰＲ像を実際の基礎となるデータと比較することになる場合に不実な友である。一般的な場合において、曲面ＭＰＲ像を計算するために実行された変換に従い、それと同時に中心線の位置決めにおける異なる種類のよくある誤差が曲面ＭＰＲ像をどのように歪ませるかを考慮することは、単純に通常ユーザーの直観を超えている。

これらの知られている問題があるため、自動化中心線発見アルゴリズムによって計算された中心線は、エキスパートによって精査される必要があり、必要ならばグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）を用いた介入によって手動で訂正する。ＧＵＩは、編集を支援するため標準ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）ツールを備える。編集セッションは、補正する必要のある中心線の一部の識別、および中心線を移動できるようにする、「ナッジ」ツールなどの、グラフィカルユーザーインターフェイスツールの提供を含む。

自動中心線発見アルゴリズムによって計算された中心線の精査および編集は、既存のレンダリングアプリケーションに備えられている編集ツールを使ってきわめて時間のかかる作業である。さらに、既存の編集ツールには、理解しづらい面がある。これらの要因があるため、自動中心線発見アルゴリズムによって計算された中心線の精査および編集は、典型的には、臨床医から技師に委託される。

編集に対するいくつかの既存の解決策は、クロスカーブＭＰＲまたは曲面ＭＰＲ像内の中心線を編集することに基づく。例えば、Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．によって販売されているレンダリングアプリケーション「ｓｙｎｇｏ」（登録商標）は、バージョン「ＣＴ ２００５Ａ」の機能などを備えている。

図４は、レンダリング／視覚化アプリケーション用の潜在的な一レイアウトである、いくつかの後続の図中で使用される像のレイアウトを示している。横断、冠状、および矢状ＭＰＲ像は、ディスプレイの一番上の左から右へのストリップ（細長い一片）で示されている。曲面ＭＰＲ像は、ディスプレイの右下に他の像よりも大きく示されている。ディスプレイの左中間部に、クロスカーブＭＰＲ像が示されており、ディスプレイの左下側の部分に、著しい矢状、冠状、および軸方向成分を持つ斜視図である立体像が示されている。最小の像は、Ｐ．Ｈ．とラベルが付けられた３つの像で、これらは、この特定の例示的なレイアウトに関連付けられた狭窄測定像のプレースホルダーである。

次にクロスカーブＭＰＲ像を編集することに基づく例示的な編集セッションを説明する。

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、図４の形式のスクリーンショットである。図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、クロスカーブＭＰＲ像を編集することに基づく例示的な中心線編集セッションを示している。図５Ａは、編集セッションが開始する前の開始状態を示し、図５Ｂは、第１の編集の後のレイアウトを示す。図５Ｃは、第２の編集の後のレイアウトを示す。

図５Ａでは、中心線は、いくつかの石灰化プラークを通過しており、動脈の真の中心線に従う正しい位置に移動される必要がある。補正を行うために、ユーザーは、編集セッションを開始し、図５Ｂに示されているように、クロスカーブＭＰＲ像の助けを借りて中心線を血管腔の中心にドラッグする。しかし、図５Ｂの冠状ＭＰＲ像内に示されうるように、この操作は、中心線内に鋭いスパイク、つまり、新しい誤差を生じさせている。さらに、このスパイクは、曲面ＭＰＲ像の人工的な伸長を引き起こしている。スパイクを補正するために、図５Ｃに示されているように、ユーザーは、クロスカーブＭＰＲ像を斜位矢状から斜位横断に変更し、この像内で中心線をドラッグすることによってスパイクを平らにする。ドラッグは、スパイクに対して所望の効果をもたらすが、曲面ＭＰＲ像をさらに人工的に伸長する。

この例が示している基本的な問題は、クロスカーブＭＰＲ像（および曲面ＭＰＲ像も）はそれ自体既存の中心線の副産物であるため、これらの像を編集することは、本質的に、ユーザーへの混乱を引き起こす可能性が高い。中心線の一部分を補正することを試みて、ユーザーが編集セッションをリスタートしなければならないような混乱した状態に至ることは希ではない。

図６Ａおよび図６Ｂは、冠状ＭＰＲ像を編集することに基づく例示的な中心線編集セッションを示す図４のレイアウトにおける像の一番上の行のスクリーンショットである。図６Ａは、編集前の標準的な平面的ＭＰＲ像（横断、冠状、矢状）を示す。図６Ｂは、編集の後の同じ像を示す。

図６Ａでは、中心線が横断ＭＰＲ像内でおおよそ（ただし完全にではなく）正しいように見えるが、冠状ＭＰＲ像および矢状ＭＰＲ像における著しいプラーク誤差を示し、プラークは明るい白色、動脈は灰色に示されていると、ユーザーは確認する。例えば、冠状の像では、計算された中心線は、動脈の真の中心線の下にあるものとして確認できる。横断の像では、計算された中心線は、動脈の真の中心線よりギザギザであるものとして確認できる。ユーザーは、したがって、図６Ｂの冠状ＭＰＲ像に示されているように、プラークではなく、動脈を辿るように冠状ＭＰＲ像内の中心線を編集する。図６Ｂの冠状ＭＰＲ像は、図６Ａと比較して中心線位置における何らかの改善を示すが、それでも、正確には見えない。しかし、図６Ｂの横断ＭＰＲ像は、横断ＭＰＲ像において中心線はプラークを辿るようにジグザグのまま（例えば、横断像および矢状像と比べたときに）であるため、編集で中心線を完全には補正していないことを明らかに示している。この例では、いくつかのポジティブな進捗がなされているように見えるが、明らかに、ユーザーには、例えば、横断ＭＰＲ像を編集することによって行うべき作業が増えている。

したがって、これらの知られているアプローチを使用して中心線を編集するため、ユーザーは、自分が対応する平面内で行っている中心線編集の効果の明確な視認性を必要とする。画面上に空き領域がないため、ユーザーは、表示を修正して注目する領域を実際に拡大する必要がある場合がある。例えば、ユーザーは、実際に他の像から画面の空き領域を取って、注目する拡張された像で他の像を完全に潜在的に「覆う」ことによって注目する像を含む窓を拡張する必要がある可能性もある。あるいは、またはそれに加えて、ユーザーは、注目する像のより小さな部分にズームインすることも可能である。しかし、これらのアプローチは両方とも、不便で厄介な場合がある。例えば、第１のアプローチでは、ユーザーは、異なる像を順次循環的に辿り、複数の平面内の編集の全体的な影響を評価することを試みる必要がある（ユーザーはもはやすべての像を一度に見ることができないため）。第２のアプローチでは、ユーザーは、注目する中心線の全体的な部分を一度に見渡すことはできず、したがって、同じ観測面内で中心線の異なる部分によって反復的に修正を加える必要がある。

目的は、解剖学的経路の編集中に、解剖学的経路の編集状態を任意の断面で容易に確認可能な医用画像処理装置と、医用画像処理方法と医用画像処理プログラムとを提供することにある。

本実施形態に係る医用画像処理装置によれば、第１断面画像において、解剖学的特徴における解剖学的経路を設定する設定部と、前記解剖学的経路周りの回転操作を入力する入力部と、前記回転操作により入力された回転角度と前記第１断面画像に関するボリュームデータとに基づいて、前記解剖学的経路を含む第２断面画像を発生する断面画像発生部と、前記第２断面画像を、前記解剖学的経路とともに表示する表示部と、を具備する。

自動中心線発見アルゴリズムで計算された中心線がマークを付けられ、暗色線で示されている動脈、およびレーシング線誤差を丸で囲んだ動脈の一部分の動脈の曲面ＭＰＲ像。 自動中心線発見アルゴリズムで計算された中心線がマークを付けられ、暗色線で示されている動脈、およびプラーク誘発誤差を丸で囲んだ動脈の一部分の像（横断ＭＰＲ、冠状ＭＰＲ、クロスカーブＭＰＲ、および曲面ＭＰＲの像）を集めた図。 中心線におけるプラーク誘発誤差の別の例を示す図２に類似する図。 レンダリングアプリケーション用の潜在的な一レイアウトである、いくつかの後続の図中で使用される像のレイアウトを示す図。 クロスカーブＭＰＲ像の操作に基づく例示的な中心線編集セッションを示す図４のレイアウトにおけるスクリーンショット。 クロスカーブＭＰＲ像の操作に基づく例示的な中心線編集セッションを示す図４のレイアウトにおけるスクリーンショット。 クロスカーブＭＰＲ像の操作に基づく例示的な中心線編集セッションを示す図４のレイアウトにおけるスクリーンショット。 冠状ＭＰＲ像を編集することに基づく例示的な中心線編集セッションを示す図４のレイアウトにおける像の一番上の行のスクリーンショット。 冠状ＭＰＲ像を編集することに基づく例示的な中心線編集セッションを示す図４のレイアウトにおける像の一番上の行のスクリーンショット。 本実施形態による曲面編集セッションのステップを示す流れ図。 本実施形態による図７に表されている流れ図のステップＳ５の傾向線の確立の概略を表す図。 本実施形態による図７に表されている流れ図のステップＳ５の傾向線の確立の概略を表す図。 本実施形態による図７に表されている流れ図のステップＳ５の傾向線の確立の概略を表す図。 本実施形態による図７に表されている流れ図のステップＳ５の傾向線の確立の概略を表す図。 図７による例示的な編集セッションの前の例示的なスクリーンショット。 図７による例示的な編集セッション中の例示的なスクリーンショット。 図７による例示的な編集セッションの後の例示的なスクリーンショット。 診断デバイスならびに関連する機器の例示的なネットワークを示す略図。 ボリュームデータを生成するための一般ＣＴスキャナを示す図。 本実施形態による画像データを処理するためのコンピュータシステムを示す概略図。 本実施形態による画像データを処理するためのコンピュータシステムを示す概略図。 より詳細な図１２Ａおよび１２Ｂのコンピュータシステムの特徴の一部を示す概略図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の構成の一例を示す構成図。

いくつかの実施形態は、ディスプレイと注目する解剖学的特徴を含む３次元患者画像データセットを視覚化するための視覚化アプリケーションを実行するプロセッサとを備えるコンピュータ装置を実現する。視覚化アプリケーションは、ａ）注目する解剖学的特徴に対して関連する経路を辿ることを意図されているが、その経路からの１つまたは複数の逸脱を含みうる曲線と一緒に画像データセットの少なくとも１つの像をディスプレイに表示し、ｂ）補正のため経路からの逸脱に関連付けられている曲線の一部分を選択することによって曲線に対する編集セッションを開始し、編集セッションは（ｉ）曲線の選択された部分を含むＭＲＰ像（いくつかの実施形態により薄いＭＰＲ像またはスラブＭＰＲ像であってもよい）を表示することと、（ｉｉ）曲線の選択された部分の付近の解剖学的経路をほぼ辿る傾向線を規定することと、（ｉｉｉ）ＭＰＲ像内の曲線の選択された部分の任意の所望の部分をユーザー制御の下で修正して曲線に補正を加えることと、（ｉｖ）ユーザーが画像データセットにおける３つの次元の補正を精査できるように、ユーザー制御の下でＭＰＲ像を傾向線に平行な回転軸の周りに回転させることと、（ｖ）さらなる補正を加え、精査するためにユーザー制御の下で修正および回転ステップを繰り返すことと、（ｖｉ）補正を受け入れるか、または却下することによって、ユーザー制御の下で編集セッションを終了することとを含み、ｃ）編集セッションからの修正を組み込んだ曲線と一緒に画像データセットの少なくとも１つの像を表示するように動作可能である。

いくつかの実施形態によれば、視覚化アプリケーションは、編集セッションを開始する一環として、ユーザーが画像データの少なくとも１つの像から補正を必要とする曲線の選択された部分を示す最初に提示されるべき特定の像を選択するように動作可能である。

いくつかの実施形態によれば、注目する解剖学的特徴は、管状構造であり、解剖学的経路は、曲線が辿ることを意図されている管状構造の中心線である。

いくつかの実施形態によれば、回転軸は、曲線の選択された部分の修正された部分の付近を通過するように傾向線からオフセットされる。

いくつかの実施形態によれば、視覚化アプリケーションは、編集セッションにおいて、回転軸が曲線の選択された部分の修正された部分と交差したままであるか、または交差に近いままであるように自由に移動できるように動作可能である。

いくつかの実施形態によれば、視覚化アプリケーションは、傾向線が曲線の選択された部分の末端のところで曲線上の点から自動的に計算されるように動作可能である。

いくつかの実施形態によれば、視覚化アプリケーションは、編集セッション時に、ＭＰＲ像が前記回転に従うように更新された曲面ＭＰＲ像および／またはクロスカーブＭＰＲ像とともにディスプレイ上に表示されるように動作可能である。

いくつかの実施形態によれば、視覚化アプリケーションは、コンピュータ装置に関連付けられているメモリ内に編集された形態の曲線の指示とともに３次元患者画像データセットを格納するか、または外部記憶装置用の編集された形態の曲線の指示とともに３次元患者画像データセットを出力するようにさらに動作可能である。

いくつかの実施形態によれば、視覚化アプリケーションは、修正が調整可能な直径の円を幾何学的形状構造体として使用してグラフィカルユーザーインターフェースコントロールにより実行され、円は曲線と接触するようにＭＰＲ像の平面内で平行移動可能であり、この後、曲線は修正されて円の接触する縁部分に形状適合するように動作可能である。

いくつかの実施形態は、注目する解剖学的特徴を含む３次元患者画像データセットを視覚化するためにコンピュータ装置上で視覚化アプリケーションを実行するコンピュータ自動化方法を提供し、この方法は、ａ）注目する解剖学的特徴に対して関連する経路を辿ることを意図されているが、その経路からの１つまたは複数の逸脱を含みうる曲線と一緒に画像データセットの少なくとも１つの像を表示すること、ｂ）補正のため経路からの逸脱に関連付けられている曲線の一部分を選択することによって編集セッションを開始し、編集セッションは（ｉ）曲線の選択された部分を含むＭＰＲ像を表示することと、（ｉｉ）曲線の選択された部分の付近の解剖学的経路をほぼ辿る傾向線を規定することと、（ｉｉｉ）ＭＰＲ像内の曲線の選択された部分の任意の所望の部分をユーザー制御の下で修正して曲線に補正を加えることと、（ｉｖ）ユーザーが３次元で補正を精査できるように、ユーザー制御の下でＭＰＲ像を傾向線に平行な回転軸の周りに回転させることと、（ｖ）所望に応じて、さらなる補正を加え精査するために、ユーザー制御の下で修正および回転ステップを繰り返すことと、（ｖｉ）補正を受け入れるか、または却下することによって、ユーザー制御の下で編集セッションを終了することとを備えること、次いでｃ）編集セッションからの修正を組み込んだ曲線と一緒に画像データセットの少なくとも１つの像を表示することとを備える。

いくつかの実施形態は、視覚化アプリケーションを格納するコンピュータプログラム製品を実現し、これはａ）データセット内に表される注目する解剖学的特徴に対して関連する経路を辿ることを意図されているが、その経路からの１つまたは複数の逸脱を含みうる、曲線と一緒に画像データセットの少なくとも１つの像をコンピュータのディスプレイに表示し、ｂ）補正のため経路からの逸脱に関連付けられている曲線の一部分を選択することによって曲線に対する編集セッションを開始し、編集セッションは（ｉ）曲線の選択された部分を含むＭＰＲ像を表示することと、（ｉｉ）曲線の選択された部分の付近の解剖学的経路をほぼ辿る傾向線を規定することと、（ｉｉｉ）ＭＰＲ像内の曲線の選択された部分の任意の所望の部分をユーザー制御の下で修正して曲線に補正を加えることと、（ｉｖ）ユーザーが画像データセットにおける３つの次元の補正を精査できるように、ユーザー制御の下でＭＰＲ像を傾向線に平行な回転軸の周りに回転させることと、（ｖ）所望に応じて、さらなる補正を加え精査するために、ユーザー制御の下で修正および回転ステップを繰り返すことと、（ｖｉ）補正を受け入れるか、または却下することによって、ユーザー制御の下で編集セッションを終了することとを備え、ｃ）編集セッションからの修正を組み込んだ曲線と一緒に画像データセットの少なくとも１つの像を表示するように動作可能である。

いくつかの実施形態は、視覚化アプリケーションをロードされ、視覚化アプリケーションを実行するように動作可能な画像収集デバイスを実現し、この視覚化アプリケーションはａ）データセット内に表される注目する解剖学的特徴に対して関連する経路を辿ることを意図されているが、その経路からの１つまたは複数の逸脱を含みうる、曲線と一緒に画像データセットの少なくとも１つの像をコンピュータのディスプレイに表示し、ｂ）補正のため経路からの逸脱に関連付けられている曲線の一部分を選択することによって曲線に対する編集セッションを開始し、編集セッションは（ｉ）曲線の選択された部分を含むＭＰＲ像を表示することと、（ｉｉ）曲線の選択された部分の付近の解剖学的経路をほぼ辿る傾向線を規定することと、（ｉｉｉ）ＭＰＲ像内の曲線の選択された部分の任意の所望の部分をユーザー制御の下で修正して曲線に補正を加えることと、（ｉｖ）ユーザーが画像データセットにおける３つの次元の補正を精査できるように、ユーザー制御の下でＭＰＲ像を傾向線に平行な回転軸の周りに回転させることと、（ｖ）所望に応じて、さらなる補正を加え精査するために、ユーザー制御の下で修正および回転ステップを繰り返すことと、（ｖｉ）補正を受け入れるか、または却下することによって、ユーザー制御の下で編集セッションを終了することとを備え、ｃ）編集セッションからの修正を組み込んだ曲線と一緒に画像データセットの少なくとも１つの像を表示するように動作可能である。

図７は、本実施形態による曲面編集セッションの方法のステップを示す流れ図である。

この方法は、図４のレイアウトなどのマルチビュー表示レイアウトを表示しているときに、中心線が内腔の真ん中を通ると想定されている経路を正確には辿らないが、真の経路、すなわちグランドトゥルースのような経路からの１つまたは複数のずれを含むために、ユーザーが不正確である中心線の一部分またはセグメントを識別するときに開始される。

ステップＳ１で、ユーザーは、横断、冠状、矢状、または斜位ＭＰＲ像を調整する。上記調整は、ＭＰＲスラブ（ＭＰＲ像）の厚さに対する調整を含んでいてもよい。その結果、補正を必要とする中心線のセグメントは、単一のＭＰＲ像（横断、冠状、矢状、または斜位）において明白となる。このため、編集セッションの開始時に、補正を必要とする中心線の選択された部分の全体を示すＭＰＲ像が表示される。（これらのさまざまなＭＰＲ像は、単一またはスラブＭＰＲ像であってよいことは理解されるであろう。）
ステップＳ２で、ユーザーは、コントロール（制御装置）を作動させて、中心線編集セッションを開始する。コントロールは、例えば、ディスプレイ画面上のキーボードショートカットもしくはボタンとすることができる。この作動は、補正すべき中心線部分全体が表示可能である所望の像の選択だけでなく、誤差の性質が明らかである像の選択も含む。カーソルコントロールを使用して、ユーザーは、補正すべき曲がっている中心線上の点をクリックする（図８Ａの湾曲を参照）。これにより中心線上の考察対象の誤差に関する中点として、参照するものを定める（図８Ａの円形記号を参照）。次いで、中心線の長さ部分は、識別された誤差中点を参照して規定される。例えば、長さ部分は、誤差中点のいずれかの側上における中心線上に配置され、所定の距離（中心線それ自体に沿って測定された距離または最短距離）だけ隔てられた２つの端点によって規定される。例示的な端（境界）点は、図８Ｂにおいて正方形の記号の点によって表される。他の例示的な実施形態では、補正すべき中心線の長さ部分は、潜在的にユーザーが最初に境界点からその後計算されうる誤差中点を規定することなく、これら２つの境界点をユーザーが直接クリックすることによって手動で識別することが可能である。次いで、編集すべき点に対する傾向線として参照することができる、２つの境界点と交差する概念的な直線（傾向線）を計算する（図８Ｃの破線を参照）。傾向線を計算する目的は、編集すべき中心線部分の付近の内腔（または注目する他の解剖学的特徴）に対する広がりの一般的方向を確立することである。そのようなものとして、傾向線を規定する他の方法を使用することも可能である。さらに、いつものように、ＭＰＲがスラブＭＰＲである場合、例えば、スラブ境界を表すために、または特定の境界点がスラブの外側にありその値をスラブ境界にクリップする場合に、境界点を編集すべき中心線部分を含むスラブの内側の目に見える湾曲部分の範囲に制限することができる。

ステップＳ３で、ユーザーが中心線編集コントロールを選択した後、表示は、傾向線とともに選択されたＭＰＲ像を拡大して示すレイアウトに変わる。本質的ではないけれども、いくつかの実装は、平面的ＭＰＲ像に加えて曲面ＭＰＲ像および／またはクロスカーブＭＰＲ像を含むことができ、ユーザーに視覚的フィードバックを与えるために編集セッションにおいてこれらの像さらには（平面的）ＭＰＲ像を絶えず更新することができる。ナッジツールの一部であるナッジオブジェクトを視覚的に表す円も示されている。円は、ユーザー規定直径を有する２Ｄナッジオブジェクトである。縁部分が中心線の一部に触れるように円を移動することによって、円弧と交差する中心線のその部分がナッジされる、つまり、円弧に形状適合するように移動される。直径の小さなナッジ円では、より大きな直径のナッジ円に比べて曲線の局所的補正が大きくなる。円の直径は、円の中心および中心線までの最小距離を置くためにユーザーがクリックした場所からの距離に等しい初期値に自動的に設定される。ナッジの制御の仕方の一例では、特定のマウスボタンを押し下げたままにして、円が中心線と交わった場合に、中心線が円の交差する円弧と一致するように調整されるが、そのマウスボタンを上げ（つまり、押し下げていない）、円が線と交わる場合、円の直径は、カーソルがその線の方へさらに移動するにつれ減少する（またはカーソルがその線から離れてゆくと増大する）。また円の直径は、最大値に抑えられうる。ナッジツールは、知られているＣＡＤツールであり、これ以上説明しない。例えば、知られているナッジツールの１つは、最近のＭＡＣ ＯＳバージョンＯｓｉｒｉＸに含まれるいわゆる「ｒｅｐｕｌｓｏｒ ｔｏｏｌ」−ＤＩＣＯＭファイルのよく知られているオープンソースのレンダリングアプリケーション−である。

ステップＳ４で、ユーザーは、ナッジツールまたは他の好適な曲線編集ツールを使用して中心線の一部を調整する。他の例示的な曲線編集ツールは、ドラッグツールであってもよい。ドラッグツールは、局所領域内で中心線を引くために使用することができるツールであり、中心線の影響のある部分の長さは、ドラッグの広がりと方向に応じて変化しうる。ドラッグツールの例示的な実装では、カーソルが中心線のある点上に、またはその点の近くにあり、特定のマウスボタンが押し下げられた場合に、中心線上の点および最大範囲までの隣接する点は、カーソルのその後の移動に応じて滑らかで適切な方法で自由に移動することができる。

別の例示的な曲線編集ツールは、境界点の間を、非常にシンプルに、例えば、境界点または誤差中点に近い他の点の間の直線により、またはより高次の多項式補間を使用して編集すべき選択された部分の外側の中心線の部分を考慮することによって、補間するツールである。ＭＰＲ像ならびにオプションの曲面ＭＰＲ像およびクロスカーブＭＰＲ像は、リアルタイムで更新される。

ステップＳ５で、好ましくは３６０度の完全な回転、ただし、広い角度範囲にわたって広がる少なくとも異なる回転角度を通じての曲線編集の効果を精査するために、中心線を実際に傾向線に平行で誤差中点（図８Ｄを参照）と交差する直線として規定される回転軸の周りに回転させる。ＭＰＲ像は、回転時に、つまり、回転軸の周りの選択された角度毎に中心線の更新を示す。つまり、中心線を示すＭＰＲ像のレンダリングに対する視野方向は、回転軸の周りに移動され、したがってユーザーは実際には中心線が回転軸の周りに回転されるときに異なる方向から中心線を見ることになる。したがって、回転軸の周りの回転は、異なる任意の回転角度でＭＰＲ像を示すことができる（つまり、元々選択されているＭＰＲ像と同じ平面内にない）。編集セッションのレイアウトにも含まれる場合、曲面ＭＰＲ像および／またはクロスカーブＭＰＲ像は、この例でも、回転時に更新される。発明者らは、このアプローチを用いれば、１つのＭＰＲ像において表されるような中心線に対してなされる編集／補正が３Ｄボリュームの他の平面内の中心線の表現にどのような影響を及ぼすかに関するフィードバックをユーザーに容易に提供できることを認識している。

他の例では、回転軸を、傾向線に平行で、編集セッションで編集された（例えば、ナッジツールで移動された）、または編集セッションで最近編集された中心線上の点（または点群の重心）と交差する軸にとることも可能である。さらに別の代替的形態では、回転軸を傾向線に平行であり、一致する軸として固定された軸にとることも可能である。

与えられた実装において選択された特定の回転軸に関係なく、本実施形態により達成される効果は、編集されている中心線の一部の付近を通る軸および基礎となる解剖学的特徴の方向に一般的に向き付けされている軸の周りの回転である。ユーザーは、ナッジツールを特定の回転角度で停止し、必要に応じてナッジツールを再び使用して中心線への調整をさらに行うことができる。回転は、連続的、つまり、十分に小さな角度増分値で準連続的、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、３０、または４５度の増分で準連続的である。回転速度は、固定されるか、またはユーザーコントロールで調整可能であるものとしてよい。またユーザーインターフェースコントロールを使用することで、ユーザーは、セッションの開始時の初期ＭＰＲ像（典型的には、冠状、矢状、または横断である）に戻り、初期ＭＰＲ像（初期像がこれらの標準像の１つである場合に冠状、矢状、または横断のうちの他方である）から直交ＭＰＲ像にジャンプすることができる。

ステップＳ６で、ユーザーは、中心線が現在満足のゆくものであるかどうか、つまり、全範囲にわたる回転に対する「カスタム」ＭＰＲ像、さらには、全範囲にわたる回転に対する、もし含まれるならば曲面およびクロスカーブＭＰＲ像において正確であるように見えるかどうかという質問に応えるよう促される。「いいえ」である場合、ステップの流れはステップＳ４に戻り、さらに曲線編集を行うことができる。「はい」である場合、補正は、満足のゆくものであるとみなされ、ステップの流れは、ステップＳ７に続く。他の例では、これを確認することをユーザーに求める明示的なプロンプトはありえないことは理解されるであろう。むしろ、ユーザーは、中心線が満足のゆくものであると考えたときに編集セッションを（例えば、ステップＳ７に関して以下でさらに説明されているように）単に終了させることができる。この場合、視覚化アプリケーションは、ユーザーが編集セッションが終了するまで中心線への編集／調整を行い、中心線の回転を連続して表示することができるように単純に構成されうる。

ステップＳ７において、ユーザーは、この特定の中心線部分の編集セッションの完了を指示し、編集セッションは終了する。これは、例えばビューポート内で単純にダブルクリックするだけで達成されうる。編集結果を受け入れるか、または拒絶するオプション用に、異なるコントロールが備えられる。

ステップＳ８で、中心線編集モードが終了した後、ユーザーは前のレイアウトに戻り、データの精査を再開する。

図７に表されている実装によるいくつかの実施形態について、特定の編集セッションに対して、中心線に沿ったどの場所が最も適切であるとみなされるか−典型的には補正が現在行われている中心線にそった点または長さ部分−に応じて回転軸が傾向線に平行に自由に移動することができることに留意されたい。したがって、特定の編集セッションにおいて、回転軸は、回転軸が中心線の選択された部分の修正された部分と交差したままであるか、またはその交差部に近いまま移動する。

上で説明されている例において、傾向線は、曲線の選択された部分の末端のところで曲線上のいくつかの点から自動的に計算される。他の例では、異なる自動的計算方法を傾向線を規定するために使用することができる。さらに別の例では、傾向線の位置および方向は、グラフィカルユーザーインターフェースのコントロールをユーザー側で操作することによって固定されるか、または少なくとも、ユーザーは、自動的に計算される傾向線の調整を可能にするユーザーインターフェースのコントロールを備えることができる。

現在の実装では、与えられた編集セッションにおいて、傾向線は、新しい編集位置が確立されると必ず計算されるものとしてよい（例えば、図８Ａから８Ｃを参照して上で説明されているプロセスにより）。しかし、他の実装では、傾向線は、傾向線が確立された後編集セッションの全部または一部について固定されたままとすることも可能である（例えば、図８Ｂに表されている種類の端点が編集点の変化に応じて再確立されない場合）。

スラブＭＰＲでは、スラブ厚さは、一般的に、注目する解剖学的特徴の厚さとほぼ同じに設定され、したがって、血管の場合には、血管の直径より少し大きく、心臓血管では、数ミリメートルとすることができることにさらに留意されたい。

この方法の精密化では、注目する中心線の部分が目に見える状態を保てるようにＭＰＲのいわゆる自動スラビング機能を組み込む。例えば、スラブ厚さは、ステップＳ５で回転中に自動的に変えることが可能であり、これにより、注目する中心線部分、つまり、境界点の間の中心線部分をすべての回転角度において目に見える状態に保つことができる。自動スラビングをステップＳ２のプロセスの始めの方で使用して、ユーザーが境界点を規定する場所に基づきスラブ厚さを規定することもできる。

要約すると、上記の方法は、限られた数の像を含む単一のレイアウトに基づき中心線を補正する、極端な場合には、ユーザーに対してただ１つのＭＰＲ像を表示する、また他の場合には、曲面ＭＰＲ像および／またはクロスカーブＭＰＲ像を付加的に表示する、単純で、素早く行える、信頼性の高い方法であるということである。

この方法は、ユーザーが一般に曲面ＭＰＲ像を生成するために使用される変換の非直観的な高度な性質により基礎となるデータの単純な評価を有しえない場合に基本的に欠陥のあるアプローチである曲面ＭＰＲ像内で中心線を編集することに付随する問題を回避する。単一の固定ＭＰＲ像において中心線を編集することに付随する制限と比較した場合、内腔の一般的方向の軸の周りにＭＰＲ像を回転させるという概念は、単一の像における編集中に３次元で補正の効果を確認できるようにしながら単一のすぐに理解可能であるＭＰＲ像における補正を行う十分な自由度をもたらす。

次に、例示的な編集セッションを、図９Ａ、９Ｂ、および９Ｃを参照しつつ説明する。

図９Ａは、ブラウズして補正する必要のある中心線の部分がないか調べるときにユーザーに提示されるような例示的なレイアウトを示す図４のレイアウトのスクリーンショットである。中心線におけるいくつかの誤差は、横断、冠状、および矢状ＭＰＲ像のそれぞれにおいて明白である。ユーザー側で、編集セッションに対する像の１つを選択する。この例では、ユーザーが冠状ＭＰＲ像を選択すると仮定されているが、これが補正すべき誤差を明確に示す（知識のあるユーザーであれば容易にわかるように、中心線の経路の非現実的なギザギザとして明らかである）、また冠状血管の原点を含む、編集すべき中心線の主要部分を示す、像であるからである。この選択は、例えば、曲線編集セッションのショートカットとなる別のキーを押し下げたまま冠状ＭＰＲ像上でカーソルをクリックすることによって、行うことができる。

図９Ｂは、選択されたＭＰＲ像が画面領域の大部分を占有する曲線編集セッションに対する簡素化されたカスタムレイアウトのスクリーンショットである。この例では、ＭＰＲ像は、編集セッションの開始時の冠状ＭＰＲ像であるが、もちろん、これは傾向線に平行である回転軸の周りのその後の回転とともに変化する。このレイアウトの左手側を下る形で、クロスカーブＭＰＲ像および曲面ＭＰＲ像が付加的に表示される。傾向線は、曲面ＭＰＲ像およびクロスカーブＭＰＲ像内ではなくＭＰＲ像内に表示されるように図示されているけれども、必要ならばそれらの一方または両方に追加することも可能である。これから明らかなように、傾向線は、編集すべき中心線の部分の一般的方向、つまり、中心線が編集される領域内の下にある内腔の一般的方向に従うだけでよい。ナッジツールも、図９ＢのＭＰＲ像内に図示され、ユーザーがそれをすでに配置しており、中心線への補正を行っていることを示す。３つの平行な湾曲した矢印も、編集セッションにおいてユーザー側で実行できるＭＰＲ像の回転、つまり、傾向線に平行であり、ナッジツールによって編集された中心線のより局所的な部分と交差する軸の周りの回転の概略を示している。

図９Ｃは、編集セッションにおいて行われた中心線の補正を組み込んでいることを除き図９Ａと同じ像を示している。横断、冠状、および矢状ＭＰＲ像のそれぞれに見られるように、中心線の補正は正確に実行されている。

上記の説明では、元の中心線は、自動中心線発見アルゴリズムによって得られたと仮定している。しかし、本明細書で説明されている中心線の補正方法は、中心線にどのように到達したかについては不可知論の立場をとり、したがって、自動的であろうと手動であろうと、どのような手段で中心線が規定されていても中心線に等しく適用可能であることは理解されるであろう。

上記の例において、基本像をＭＰＲ像と称するが、これは、ボリュームレンダリングされた像などの基礎となるデータと実質的に同じ形態の基礎となるデータを表す別の像、つまり、表面レンダリングおよび反転ＭＩＰ立体像などの立体像とすることが可能である。

上で説明されているような方法は、ソフトウェアまたはボリュームレンダリングに適した、または最適化されたグラフィックスカードもしくはチップセットなどのソフトウェアと最適化されるか、または専用のハードウェアとの組み合わせで実装される。ソフトウェアは、コンピュータワークステーションまたはクライアントサーバーモデルの下で動作するネットワークの一部であるサーバー上で実行することができるレンダリングアプリケーションに組み込まれる。レンダリングアプリケーションが常駐するワークステーションもしくはサーバーに対する通常の背景状況は、次に説明されているように病院ネットワークである。

図１０は、コンピュータ制御の診断デバイス、スタンドアロンのコンピュータワークステーション、および関連する機器の例示的なネットワーク１を表す概略図である。ネットワーク１は、３つのコンポーネントを備える。主病院コンポーネント２、リモート診断デバイスコンポーネント４、およびリモートシングルユーザーコンポーネント６がある。主病院コンポーネント２は、患者画像を取得するための複数の診断デバイス、この例では、ＣＴスキャナ８と、ＭＲ撮像装置１０と、デジタルＸ線撮影（ＤＲ）デバイスならびにコンピュータＸ線撮影（ＣＲ）デバイス１２、超音波診断装置１４と、複数のコンピュータワークステーション１６と、共通フォーマットファイルサーバー１８と、ファイルアーカイブ２０と、インターネットゲートウェイ１５とを備える。これらの機能のすべてが、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）２５によって相互接続されている。それぞれのコンピュータ装置は、ネットワーク経由で通信するための少なくとも１つのネットワーク出力接続部を有することは理解されるであろう。

リモート診断デバイスコンポーネント４は、ＣＴスキャナ１１と、共通フォーマットファイルサーバー１３と、インターネットゲートウェイ１７とを備える。ＣＴスキャナ１１およびファイルサーバー１３は、通常、インターネットゲートウェイ１７に接続され、次いで、主病院コンポーネント２内のインターネットゲートウェイ１５にインターネットを介して接続される。

リモートシングルユーザーコンポーネント６は、内部モデム（図示せず）を有するコンピュータワークステーション２１を備える。コンピュータワークステーション２１は、インターネットを介して、主病院コンポーネント２内のインターネットゲートウェイ１５にも接続される。

ネットワーク１は、データを標準化された共通フォーマットで送信するように構成される。例えば、ＣＴスキャナ８は、最初に、オペレータが適切な２Ｄ画像を導出することができるソースデータセット、つまり、３Ｄ画像データセットを生成する。２Ｄ画像は標準画像データフォーマットにエンコードされて、ＬＡＮ２５経由でファイルサーバー１８に転送され、ファイルアーカイブ２０に格納される。コンピュータワークステーション１６のうちの１つで作業しているユーザーは、その後、画像を要求することがあり、ファイルサーバー１８が、アーカイブ２０から画像を取り出して、ＬＡＮ２５を介してユーザーに受け渡す。同様に、リモート診断デバイスコンポーネント４、またはリモートシングルユーザーコンポーネント６のいずれかにおいて、主病院コンポーネント２をリモート操作しているユーザーも、アーカイブ２０上に、またはネットワーク１上の別のところに格納されているデータにアクセスし、送信することができる。

図１１は、スキャナ８の開口部７内の患者５の領域に関連するＸ線減弱に関する断面画像を撮るための、図１０に表されているような一般的なスキャナ、とりわけ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナ８の概略斜視図である。異なるイメージングモダリティ（例えば、ＣＴ、ＭＲ、ＰＥＴ、超音波）を使用して、異なるタイプの医用画像データを構成することができる。

図１０および図１１を参照すると、本実施形態を具現化するレンダリングアプリケーションは、図示されているコンピュータ装置のどれか、つまり、ワークステーション６、１６、サーバー１３、１５、１７、１８またはコンピュータおよびスキャナ８、１０、１１、１２、１４に関連するグラフィックス処理ハードウェア上に常駐していてよい。

図１２Ａおよび１２Ｂは、本実施形態により処理を実行するように構成された汎用コンピュータシステム２２の概略を例示している。図１２Ａは、もっぱら、コンピュータシステム２２を備える機能ユニットを表しているが、図１２Ｂは、使用できるように配置構成されたコンピュータシステム２２を示す概略斜視図である。

コンピュータ２２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２４と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２６と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２８と、ハードディスクドライブ３０と、ディスプレイドライバ３２、および２つのディスプレイ３４、つまり、第１のディスプレイ３４Ａおよび第２のディスプレイ３４Ｂ、ならびにキーボード３８およびマウス４０に結合されたユーザー入出力（ＩＯ）回路３６とを備える。これらのデバイスは、共通バス４２を介して接続される。コンピュータシステム２２は、共通バス４２に接続されているグラフィックスカード４４も備える。グラフィックスカードは、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）とＧＰＵ（ＧＰＵメモリ）に密結合されたランダムアクセスメモリとを備える。

ＣＰＵ２４は、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２８、またはハードディスクドライブ３０内に格納されているプログラム命令を実行して、ＲＡＭ２８またはハードディスクドライブ３０内に格納されうる医用画像データの処理、表示、および操作を実行することができる。ＲＡＭ２８およびハードディスクドライブ３０は、システムメモリと総称される。またＣＰＵ２４は、コンピュータシステム２２のオペレーティングシステムに対応するプログラム命令を実行することができる。この点で、ＣＰＵ２４は、コンピュータシステム２２のオペレーションに関連付けられているタスクを実行するためのさまざまな機能ユニットを備えると考えることができる。ＧＰＵは、ＣＰＵから受け渡された画像データの処理を実行するプログラム命令を実行することもできる。

ＣＰＵ２４、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２８、ハードディスク３０、ディスプレイドライバ３２、ユーザー入出力（ＩＯ）回路３６、グラフィックスカード４４、および接続バス４２などの、コンピュータシステム２２を備えるさまざまな機能要素が、エンクロージャ２１内に収容される。２つのディスプレイ３４Ａ、３４Ｂ、キーボード３８、およびマウス４０は、この場合、エンクロージャから分離されており、これらは適切な配線でエンクロージャ２１内のコンピュータシステムの関連する機能要素に戻る形で接続される。この点で、図１２Ａおよび１２Ｂの例示的な実施形態のコンピュータシステム２２は、デスクトップタイプであると考えることができるが、他のタイプのコンピュータシステムも全く同じように使用することが可能である。

図１３は、図１２Ａおよび１２Ｂにより詳細に示されているコンピュータシステム２の特徴の一部の概略を示している。ＲＡＭ２８およびハードディスクドライブ３０は、システムメモリ４６としてまとめて示されている。図１１に示されているスキャナ８から得られた医用画像データは、図に概略が示されているようにシステムメモリ４６内に格納される。コンピュータシステム２２の機能間の異なるデータ転送経路を示すのを補助するために、図１２Ａに示されている共通バス４２は概略が、図１３に一連の独立したバス接続４２ａ〜ｄとして示されている。１つのバス接続４２ａでシステムメモリ４６とＣＰＵ２４とを接続する。別バス接続４２ｂでＣＰＵ２４とグラフィックスカード４４とを接続する。バス接続部のさらなる対、つまり、第１のバス接続部４２ｃＡと第２のバス接続部４２ｃＢは、グラフィックスカード４４とディスプレイ３４Ａ、３４Ｂのうちの各一方とを接続する。別のバス接続部４２ｄは、ユーザーＩ／Ｏ回路３６、カーソル制御ユニット、およびＣＰＵ２４を接続する。ＣＰＵ２４は、ＣＰＵキャッシュ５０を備える。グラフィックスカード４４は、ＧＰＵ５４とＧＰＵメモリ５６とを備える。ＧＰＵ５４は、アクセラレーテッドグラフィックスプロセッシングインターフェイス６０と、ＧＰＵキャッシュＩ／Ｏコントローラ６２と、処理エンジン６４と、ディスプレイＩ／Ｏコントローラ６６とを構成するための回路を備える。処理エンジン６４は、医用画像データセットを処理することに典型的には関連付けられている種類のプログラム命令の実行を最適化するように設計されている。

ユーザーは、キーボード３８とマウス４０（またはトラックパッドまたはペンタブレット／ディジタイザなどの他のポインティングデバイス）とをディスプレイ３４上に表示されるグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）と組み合わせて使用して、例えば、第１のディスプレイ３４Ａおよび第２のディスプレイ３４Ｂのうちの各１つの中でポイントしてクリックするマウス、トラックパッドと組み合わせて移動可能な画面上のカーソルを使用して、所望の処理パラメータを選択することができる。

図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１３を参照すると、本実施形態を採用するレンダリングアプリケーションをＨＤＤ３０および／またはＲＯＭ２６に格納することができることがわかる。アプリケーションを実行する場合、必要に応じてシステムメモリ４６またはＲＡＭ２８内にロードすることができる。実行時に、ＣＰＵ２４およびＧＰＵ５４から利用できるキャッシュメモリ５０、６２などのより高速なメモリに、アプリケーションの一部を置く。レンダリングアプリケーションから出力される画像を、第１のディスプレイ３４Ａおよび第２のディスプレイ３４Ｂなどの好適なディスプレイに表示することができる。レンダリングアプリケーションから出力される画像は、好適なメモリに格納することもできる。レンダリングアプリケーションから出力される画像を、ネットワーク経由で送信し、ネットワーク内の別の場所で表示もしくは格納することができる。

さらに、３次元画像データセットへの参照は、４次元画像データセットとしてときには参照される時間分解イメージングによって生成されるような、一連の３次元画像データセットをいくつも含む。３次元画像データセットへの参照は、ＰＥＴとＭＲの組み合わせ、またはＰＥＴとＣＴの組み合わせなどの、マルチモーダリティデータセットも含む。

いくつかの実施形態は、方法を実行するための機械可読命令を収めた、一時的でないコンピュータプログラム製品であってもよい、コンピュータプログラム製品を備える。

いくつかの実施形態は、方法を実行するための機械可読命令をロードされ、機械可読命令を実行するように動作可能であるコンピュータシステムを備える。

いくつかの実施形態は、方法を実行するための機械可読命令をロードされ、機械可読命令を実行するように動作可能である画像収集デバイスを備える。

本実施形態は、これ以降において、一時的でない媒体上に格納されうるコンピュータで実装されるシステム、方法、ならびにコンピュータプログラム製品を背景状況として説明される。本実施形態のいくつかは、コンピュータ、例えば、パーソナルコンピュータまたは他の形態のワークステーションに、いくつかの実施形態の必要な機能を備えさせるコンピュータプログラム製品に関して説明されているけれども、以下の説明から、これはいくつかの実施形態のただ１つの例に関係することは理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態では、スタンドアロンのコンピュータではなく、コンピュータのネットワークにより、本実施形態を実装することができる。代替えとして、またはそれに加えて、本機能の少なくとも一部は、専用ハードウェア、例えば専用集積回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））の形態のハードウェアを使って実装することができる。

図１４は、本実施形態に係る医用画像処理装置１００の構成の一例を示す構成図である。
医用画像処理装置１００は、設定部１１０と、インターフェース部１１２と、入力部１１４と、線決定部１１６と、断面画像発生部１１８と、記憶部１２０と、制御部１２２と、表示部１２４とを有する。

設定部１１０は、断面画像発生部により発生された第１断面画像において、解剖学的特徴における解剖学的経路を設定する。個々で、解剖学的特徴とは、例えば管状構造である。管状構造とは、例えば、血管、リンパ管、胆管、気管、消化管などである。解剖学的経路とは、管状構造の芯線である。芯線とは、例えば、管状構造の中心を示す中心線である。なお、解剖学的構造は、組織であってもよい。このとき、解剖学的経路は、例えば、組織内における管状構造の芯線となる。設定部１１０は、設定した中心線を、線決定部１１６および表示部１２４に出力する。なお、設定部１１０は、ボリュームデータにおいて、解剖学的特徴における解剖学的経路を設定してもよい。

具体的には、設定部１１０は、所定の芯線特定技術により、第１断面画像の管状構造における中心線を特定し、第１断面画像に中心線を設定する。なお、第１断面画像が断面方向の異なる複数の医用画像を有する場合、設定部１１０は、複数の医用画像各々において、中心線を設定する。なお、設定部１１０は、中心線の端点を設定してもよい。また、設定部１１０は、断面画像発生部１１８により発生された曲断面画像（ＣＰＲ）画像に対して中心線を設定してもよい。設定部１１０は、図１２Ａおよび図１３のグラフィックスカード（ＧＦＸ）４４または中央演算処理装置（ＣＰＵ）２４に組み込まれてもよい。

インターフェース部１１２は、入力部１１４、ネットワーク、インターネット、図示していない外部記憶装置などに関するインターフェースである。インターフェース部１１２は、医用画像撮影装置（ＣＴスキャナ８、ＭＲ撮像装置１０、デジタルＸ線撮影（ＤＲ）デバイスならびにコンピュータＸ線撮影（ＣＲ）デバイス１２、超音波診断装置１４など）および医用画像保管装置（コンピュータワークステーション１６、共通フォーマットファイルサーバー１８など）に対して電子的通信回線、典型的にはローカルエリアネットワーク（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下ＬＡＮと呼ぶ）、インターネットなどを介して接続される。

医用画像撮影装置で発生されたボリュームデータ、または医用画像保管装置で保管されたボリュームデータは、インターフェース部１１２を介して、記憶部１２０に記憶される。また、本医用画像処理装置１００で編集された編集対象を有する医用画像のデータ、ボリュームデータなどは、ネットワークを介して図示していない医用画像保管装置などの他の装置に転送可能である。インターフェース部１１２は、例えば、図１０のインターネットゲートウェイ１５、１７などに対応する。

入力部１１４は、操作者などからの各種指示・命令・情報・選択・設定などを制御部１２２に入力する。具体的には、入力部１１４は、上記各種指示・命令・情報・選択・設定などを入力するためのトラックボール、スイッチボタン、マウス４０、マウス・ホイール、キーボード３８等の入力デバイスを有する。なお、入力デバイスは、表示部１２４における表示画面を覆うタッチパネルでもよい。

入力部１１４は、表示部１２４に表示された複数の医用画像（第１断面画像）において、編集対象となる中心線を有する医用画像を選択する選択指示を入力する。なお、入力部１１４は、選択指示として、複数の医用画像各々における中心線の選択指示を入力してもよい。また、入力部１１４は、編集対象として、選択された中心線のうち一部分の選択指示を入力してもよい。入力部１１４は、選択された中心線または中心線の一部を、線決定部１１６に出力する。

入力部１１４は、選択された中心線において、編集対象の基点となる点を入力してもよい。入力部１１４は、中心線の端点を入力してもよい。入力部１１４は、入力された端点および基点を、線決定部１１６に出力する。

入力部１１４は、中心線周りの回転操作を入力する。なお、入力部１１４は、線決定部１１６により決定された直線周りまたは後述する傾向線周りの回転操作を入力してもよい。例えば、入力部１１４は、回転軸に対する回転角度を、マウス・ホイールの回転方向および回転量に応じて、入力する。入力部１１４は、回転操作に伴う回転角度を、断面画像発生部１１８に出力する。

入力部１１４は、入力デバイスを介して、第１断面画像および第２断面画像に表示された編集ツールを用いて、中心線を編集する操作を入力する。なお、表示部１２４に表示された円形編集ツールにおける円形形状の半径は、マウス・ホイールの回転方向および回転量に応じて、変更されてもよい。入力部１１４は、図１２Ａおよび図１３のユーザー入出力（ＩＯ）回路３６、キーボード３８、マウス４０に対応する。

線決定部１１６は、中心線に基づいて、中心線の傾きの傾向を示す傾向線を決定する。具体的には、線決定部１１６は、中心線（または中心線の一部分）の端点を結ぶことにより中心線の傾きの傾向を示す傾向線を決定する。線決定部１１６は、傾向線の傾きと、基点とに基づいて、傾向線と平行であって基点を通る直線を決定してもよい。線決定部１１６は、直線または傾向線を回転軸として、表示部１２４に出力する。線決定部１１６は、図１２Ａおよび図１３のグラフィックスカード（ＧＦＸ）４４または中央演算処理装置（ＣＰＵ）２４に組み込まれてもよい。

断面画像発生部１１８は、被検体のボリュームデータに基づいて、第１断面画像を発生する。具体的には、断面画像発生部１１８は、例えば断面変換処理を用いることにより、第１断面画像として、複数の医用画像（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ＭＰＲ画像）を発生する。ＭＰＲ画像は、例えば、直交３断面にそれぞれ対応する３つの断面画像（アキシャル像、コロナル像、サジタル像）である。なお、断面画像発生部１１８は、第１断面画像に加えて、曲断面変換処理により、第１断面画像における中心線に沿った医用画像（Ｃｕｒｖｅｄ−Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ＣＰＲ画像（ＣｕｒｖｅｄＭＰＲ画像、クロスカーブＭＰＲ画像））などを発生してもよい。断面画像発生部１１８は、発生した第１断面画像（ＭＰＲ画像）およびＣＰＲ画像を、設定部１１０および表示部１２４に出力する。

断面画像発生部１１８は、回転操作により入力された回転角度と第１断面画像に関するボリュームデータとに基づいて、中心線を含む第２断面画像を発生する。具体的には、断面画像発生部１１８は、傾向線または傾向線に平行な直線を回転軸とした回転角度とボリュームデータとに基づいて、傾向線および中心線を含む第２断面画像を発生する。例えば、図９Ｂに示すように第１断面画像であるコロナル画像上に回転軸となる傾向線が表示されている時に回転操作が入力されると、断面画像発生部１１８は、回転角度とボリュームデータとに基づいて、回転操作の回転角度に応じた断面の第２断面画像を、例えば断面変換処理により発生する。すなわち、第２断面画像は、第１断面画像の断面とは異なる断面に関する画像である。

なお、第１断面画像がＣＰＲ画像である場合、断面画像発生部１１８は、回転角度とボリュームデータとに基づいて、曲断面変換処理により、中心線および回転軸を有する曲断面画像を、第２断面画像として発生する。断面画像発生部１１８は、発生した第２断面画像を、表示部１２４に出力する。また、断面画像発生部１１８は、ボリュームデータをレンダリングすることにより、レンダリング画像を発生してもよい。このとき、レンダリング画像は、第１断面画像および第２断面画像とともに、表示部１２４に出力される。なお、断面画像発生部１１８は、図１２Ａおよび図１３のグラフィックスカード（ＧＦＸ）４４または中央演算処理装置（ＣＰＵ）２４に組み込まれてもよい。

記憶部１２０は、編集ツールとボリュームデータとを記憶する。記憶部１２０は、入力部１１４を介して中心線の選択指示が入力されると、編集ツールを表示部１２４に出力する。編集ツールは、形形状または棒状形状を有する。編集ツールは、円形形状または棒状形状を解剖学的経路に接触させることにより解剖学的経路を編集可能なツールである。記憶部１２０は、編集ツールにより編集された解剖学的経路（中心線）をボリュームデータとともに記憶する。記憶部１２０は、本実施形態の各機能（回転軸設定、回転角度による第２断面画像の発生および表示等）に関する医用画像処理プログラムを記憶する。記憶部１２０は、図１２Ａのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２８、ハードディスクドライブ３０、図１３のシステムメモリ４６、ＧＰＵメモリ５６に対応する。

制御部１２２は、本医用画像処理装置１００の中枢として機能とする。制御部１２２は、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：以下、ＣＰＵと呼ぶ）２４、メモリ５０等を有する。具体的には、制御部１２２は、入力部１１４を介して入力された入力操作に応じて、記憶部１２０から制御プログラムなどを読み出して自身のメモリ上に展開する。制御部１２２は、展開した制御プログラムを実行することにより、本医用画像処理装置１００の各部を制御する。また、例えば、制御部１２２は、記憶部１２０から医用画像処理プログラムを読み出して実行することにより、設定部１１０、線決定部１１６、断面画像発生部１１８、記憶部１２０、表示部１２４などの各部を制御する。

表示部１２４は、設定部１１０により設定された中心線を、第１断面画像（例えば、断面方向が異なる複数の医用画像）に重畳させて表示する。なお、表示部１２４は、入力部１１４を介して選択された中心線の基点を、例えば図８Ａに示すように中心線上に表示してもよい。また、表示部１２４は、入力部１１４により選択された中心線の一部分を表示してもよい。また、表示部１２４は、図８Ｂに示すように、入力部１１４により選択された中心線の端点を表示してもよい。なお、表示部１２４は、レンダリング画像に対して中心線を重畳させて表示してもよい。

表示部１２４は、入力部１１４を介した中心線の選択を契機として、例えば、図９Ｂに示す様に、編集セッションの画面として、選択された第１断面画像とＣＰＲ画像とを、中心線および回転軸を示す傾向線（または直線）、中心線または中心線の一部を編集する編集ツール（ナッジツールなど）とともに表示してもよい。なお、表示部１２４は、回転軸を示す直線を、中心線から基点まで離れた直線として表示してもよい。また、表示部１２４は、上記直線（回転軸）を、傾向線に平行な状態を維持して移動可能に表示してもよい。

中心線または回転軸に対して回転操作が入力されると、表示部１２４は、表示された第１断面画像を、回転角度に応じて発生された第２断面画像に置換して表示する。このとき、表示部１２４は、第２断面画像における中心線および回転軸、編集ツールを、第２断面画像に重畳させて表示する。編集ツールにより中心線が編集されると、表示部１２４は、編集前の中心線を、編集後の中心線に置換して表示する。なお、表示部１２４は、編集セッションの終了の有無について表示してもよい。表示部１２４は、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３における第１のディスプレイ３４Ａおよび第２のディスプレイ３４Ｂに対応する。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態に係る医用画像処理装置１００によれば、ユーザーによって選択された解剖学的経路（中心線、芯線）、または解剖学的経路の傾きに平行な直線を回転軸として入力された回転角度に応じて、解剖学的経路を含む断面画像を発生して表示することができる。このため、操作者は、解剖学的経路の編集中に、解剖学的経路の編集状態を任意の断面で容易に確認することができる。すなわち、本実施形態によれば、操作者は、芯線の編集状態が他の断面および３次元的な位置関係において期待した形状となっているか否かを、簡便に確認することができる。以上のことから、本実施形態によれば、操作者は、芯線の編集状態を、他の断面および３次元的な位置関係において、直感的に把握することできる。加えて、本実施形態によれば、芯線の編集作業の効率を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１・・・ネットワーク、２・・・主病院コンポーネント、４・・・リモート診断デバイスコンポーネント、５・・・患者、６・・・リモートシングルユーザーコンポーネント、７・・・開口部、８・・・ＣＴスキャナ８、１０・・・ＭＲ撮像装置１、１１・・・ＣＴスキャナ、１２・・・デジタルＸ線撮影（ＤＲ）デバイスならびにコンピュータＸ線撮影（ＣＲ）デバイス、１３・・・共通フォーマットファイルサーバー、１４・・・超音波診断装置、１５・・・インターネットゲートウェイ、１６・・・複数のコンピュータワークステーション、１７・・・インターネットゲートウェイ、１８・・・共通フォーマットファイルサーバー、２０・・・ファイルアーカイブ、２１・・・コンピュータワークステーション、２２・・・コンピュータシステム、２４・・・中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２５・・・ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、２６・・・読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２８・・・ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、３０・・・ハードディスクドライブ、３２・・・ディスプレイドライバ３２、３４Ａ・・・第１のディスプレイ、３４Ｂ・・・第２のディスプレイ、３６・・・ユーザー入出力（ＩＯ）回路、３８・・・キーボード、４０・・・マウス、４２・・・共通バス４２、４２ａ・・・バス接続、４２ｂ・・・バス接続、４２ｃＡ・・・第１のバス接続部、４２ｃＢ・・・第２のバス接続部、４４・・・グラフィックスカード、４６・・・システムメモリ、５０・・・ＣＰＵキャッシュ、５４・・・ＧＰＵ、５６・・・ＧＰＵメモリ、６０・・・アクセラレーテッドグラフィックスプロセッシングインターフェイス、６２・・・ＧＰＵキャッシュＩ／Ｏコントローラ、６４・・・処理エンジン、６６・・・ディスプレイＩ／Ｏコントローラ、１００・・・医用画像処理装置、１１０・・・設定部、１１２・・・インターフェース部、１１４・・・入力部、１１６・・・線決定部、１１８・・・断面画像発生部、１２０・・・記憶部、１２２・・・制御部、１２４・・・表示部。

Claims (14)

1. 第１断面画像において、解剖学的特徴における解剖学的経路を設定する設定部と、
   前記解剖学的経路周りの回転操作を入力する入力部と、
   前記回転操作により入力された回転角度と前記第１断面画像に関するボリュームデータとに基づいて、前記解剖学的経路を含む第２断面画像を発生する断面画像発生部と、
   前記第２断面画像を、前記解剖学的経路とともに表示する表示部と、
   を具備する医用画像処理装置。
2. 前記解剖学的特徴は管状構造であり、前記解剖学的経路は前記管状構造の中心線である請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記解剖学的経路に基づいて、前記解剖学的経路の傾向を示す傾向線を決定する線決定部をさらに具備し、
   前記断面画像発生部は、前記傾向線に平行な直線を回転軸とした前記回転角度と前記ボリュームデータとに基づいて、前記傾向線および前記解剖学的経路を含む前記第２断面画像を発生し、
   前記表示部は、前記第２断面画像を、前記解剖学的経路と前記傾向線とともに表示する請求項１または２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記断面画像発生部は、前記第１断面画像および前記第２断面画像を、断面変換処理と曲断面変換処理とのうち少なくとも一方の処理により発生する請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
5. 前記表示部は、前記第１断面画像として断面方向が異なる複数の医用画像を表示し、
   設定部は、前記複数の医用画像各々において、前記解剖学的経路を設定し、
   前記入力部は、前記医用画像のうち一つの医用画像を選択する選択指示を入力し、前記選択された医用画像における前記解剖学的経路周りの回転操作を入力する請求項１に記載の医用画像処理装置。
6. 前記入力部は、前記解剖学的経路のうち一部分を選択する選択指示を入力し、
   前記表示部は、前記選択指示を契機として前記一部分を編集する編集ツールを表示する請求項１乃至５のうちいづれか一項に記載の医用画像処理装置。
7. 前記表示部は、前記傾向線および前記解剖学的経路から離れて、前記第１断面画像上に前記回転軸を表示する請求項３に記載の医用画像処理装置。
8. 前記表示部は、前記傾向線に平行な状態を維持して前記回転軸を移動可能に表示する請求項３に記載の医用画像処理装置。、
9. 前記線決定部は、前記解剖学的経路の端点に基づいて、前記傾向線を決定する請求項３に記載の医用画像処理装置。
10. 前記断面画像発生部は、前記回転角度と前記ボリュームデータとに基づいて、前記解剖学的経路を有する曲断面画像を発生し、
    前記表示部は、前記曲断面画像を、前記第２断面画像および前記解剖学的経路とともに表示する請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
11. 前記編集ツールにより編集された解剖学的経路を前記ボリュームデータとともに記憶する記憶部をさらに具備し、
    前記表示部は、前記ボリュームデータをレンダリングしたレンダリング画像とともに、前記編集された解剖学的経路を表示する請求項６に記載の医用画像処理装置。
12. 前記編集ツールは、円形形状または棒状形状を有し、前記円形形状または前記棒状形状を前記解剖学的経路に接触させることにより前記解剖学的経路を編集可能なツールである請求項６に記載の医用画像処理装置。
13. ボリュームデータに基づいて第１断面画像を発生し、
    前記第１断面画像を表示し、
    前記表示された第１断面画像において、解剖学的特徴における解剖学的経路を設定し、
    前記解剖学的経路周りに回転操作を入力し、
    前記回転操作に伴う回転角度と前記第１断面画像に関するボリュームデータとに基づいて、前記解剖学的経路を含む第２断面画像を発生し、
    前記第２断面画像を、前記解剖学的経路とともに表示する医用画像処理方法。
14. コンピュータに
    ボリュームデータに基づいて第１断面画像を発生させ、
    前記第１断面画像を表示させ、
    前記表示されて第１断面画像において、解剖学的特徴における解剖学的経路を設定させ、
    前記解剖学的経路周りの回転操作を入力させ、
    前記回転操作により入力された回転角度と前記第１断面画像に関するボリュームデータとに基づいて、前記解剖学的経路を含む第２断面画像を発生させ、
    前記第２断面画像を、前記解剖学的経路とともに表示させる医用画像処理プログラム。