JP5629582B2 - 医療画像データの組からデータを検索する方法、システム及びコンピュータ・プログラム - Google Patents

医療画像データの組からデータを検索する方法、システム及びコンピュータ・プログラム Download PDF

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Description

本発明は、医療撮像モダリティから得られた医療画像データの組からデータを検索する方法に関する。本発明は、上記方法を実現するための対応するシステム、及び前述の実現形態のための対応するコンピュータ・プログラム・プロダクトにも関する。
3D医療画像データは多くの場合、データ・スライスの組の形式で獲得される。スライスの組は、ボリューム(すなわち、3D)画像データを規定する。前述の組は、画像データの組として、又は単に画像データとして表すことができる。例えば、CTスキャナ又は同様な装置からの大きな3D医療データの組を検査する最も一般的なやり方には、記憶媒体からデータの組をロードし、そのボリュームの断面スライスを表示することがある。そのボリュームにおける関心の位置は、(多くの場合、多数の)スライスにわたってスクロールすることによって求められる。通常、これは、獲得装置から来る状態の元のスライスのスタックである。これは、非常に時間がかかる作業である。この作業には、関心領域までたどり、スライスを視覚的に検査することが含まれる。このようなデータを検査する際に、目標位置を求めることを容易にするか、又は加速化させるために利用可能な手助け又は支援は存在しない。
よって、現在の手順は、完全なデータの組を検索し、獲得されたスライスをたどって関心の領域又は物体を位置特定し、この関心領域を検査し、2つ以上の物体を検査する必要がある場合に、データをスクロールすることにより、一関心領域から次の関心領域までたどるということである。
あるいは、関心の物体を期待することが可能なデータの組のうちの部分をユーザが分かっている場合、データの組の一部分を検索することが可能である。しかし、これは、ユーザが、データの組において等間隔でスライスのサムネイル表現をいくつか検査し、どの区間を検索するかを決定することを必要とする。
複数の物体を検査しなければならない場合、ユーザは一般に、データの組全体、又はその一部を検索し、第1の関心領域をたどり、この第1の物体の一部を含むスライスにわたり、局所的にスクロールしなければならない。その後、物体全てが検査された状態になるまで、ユーザは次の関心領域までたどって、次の物体等を検査する。データの組に対する物体の位置及びサイズ等についての入手可能な情報が存在しないため、データの組全てを検索しなければならない。あるいは、ユーザは、何れの場合にも、関心の物体よりも大きなボリュームを包含するデータの組の一部の選択に時間を費やし得る。
データの組のうちの一部によって表される物体の検査のために、大きなデータの組からデータを検索することが要求されるアプリケーションは全て時間を要する。関心の物体を備えた断面を保つスライスの数は、データの組におけるスライスの合計数よりもずっと小さくなり得る。大きなデータの組をロードするには、更に多くの時間がかかり、これはユーザにとって面倒である。データの組のうちの比較的小さな部分のみが必要な場合、関心領域は、完全に包含されるボリュームよりもずっと小さいので、時間及びコンピュータ資源が無駄になる。
(ほぼ)無用のデータ検索の課題は、現在の医療撮像モダリティの空間分解能の増大により、一層急務となっている。よって、以前、おそらく約100乃至200スライスが撮像セッションから得られており、現在、その数は、通常、1000スライスを上回り、前述のスライス量の手作業の分析が、時間が非常にかかる状態にされることがあり得る。
大量のデータを表し、医療画像データの組の改良された概要をユーザに与えるための現在の手法は、例えば、米国特許公開公報2006/0085407号明細書(一行リスト又はサムネイルを使用して、大きなデータの組の概要を与える)にみられる。しかし、サムネイル・ピクチャが、スライス又はピクチャの番号付けに基づいて行われる。これは、関心領域において適切な解剖学的部位を選択するためにあまり効果的でない。
よって、医療画像データの組からデータを検索する改良された方法が効果的であり、特に、より効率的であり、かつ/又は高信頼度の方法が効果的である。
医療画像分析に対して増大する需要が理由で、この医療データの組における物体の(粗い)セグメンテーションの自動手法を提供することが可能なシステムにおける成長が最近みられているので、近似の境界及び占有ボリュームが、いくつかの物体について知られている。前述の情報は、「コンテンツ・アウェア・ビューイング」のために使用することが可能である。医療データの組の場合、物体は、データの組が包含するボリューム内に存在し、肺、心臓、肝臓、脾臓、腎臓のような、検出され、識別され、粗くセグメント化される種々の器官であり得る。データの組において存在している種々の物体のセグメント化及び認識の自動手法は、既に利用可能であり、常に完全に機能する訳でないが、急速に追加開発され、当該技術分野において台頭してきている。前述の手法の結果は、利用可能であり、データの組とともに記憶され得、名前、セグメント化されたボリューム、外観特性、形状又は位置における異常等のような物体特有の情報を含む。コンテンツ情報は、データの最初のアクセス時に又は獲得時に自動的に抽出することが可能である。
よって、自動セグメント化及びコンテンツ分析は、例えば、米国特許出願公開2005/0276455号明細書を参照されたい。医療撮像におけるセグメント化の概括的なレビューのために、読者は、C. Xu、 D. Pham及びJ.L. Princeによる「Medical Image Segmentation Using Deformable Models, Handbook of Medical Imaging, Volume 2: Medical Image Processing and Analysis, pp. 129−174, J.M. Fitzpatrick及びM. Sonka(編), SPIE Press, May 2000」を参照されたい。
よって、本発明は、好ましくは、単一で、又は何れかの組合せで、前述の欠点の1つ又は複数を緩和し、軽減し、なくそうとするものである。特に、本発明の目的は、医療画像データの組から代表的なデータをより簡単にかつ/又はより速く検索する方法を提供することであり得る。
前述の目的及いくつかの他の目的は、医療画像データの組から複数のデータ・スライスを検索する方法を提供することにより、本発明の第1の局面において達成される。上記方法は、
a)複数のデータ・スライスに関連付けられた表示子を表示する工程と、
b)ユーザ入力に基づいて表示子を選択する工程と、
c)表示子に関連付けられた複数のデータ・スライスを、上記表示子が選択されると検索する工程と
を含み、
表示子と、複数のスライスとの間の関連付けは医療画像データの組のセグメント化に基づき、表示子は、医療画像データの組のセグメント化において得られた物体を表し、複数のデータ・スライスは物体データを含む。
本発明は、排他的でないが、特に、ユーザが、比較的大きな医療画像データの組の改良された概要を有し得る方法を得るために効果的である。更に、方法は、より短いユーザ待ち時間をもたらし得る。代表的な表示子は通常、データの組の一部分の容量に過ぎないので、ユーザが、検索する対象の大きなデータの組を待たなくてよいからである。更に、ユーザは、関心の部位又は領域(ROI)に関係するスライスを位置特定するために、獲得されたスライスを前方及び後方にスクロールしなくてよい。
好ましい実施例では、方法は、更に
医療画像データをセグメント化し、それにより、物体データを得る工程と、
物体データを含むスライスを識別し、それにより、複数のデータ・スライスを作成する工程と、複数のデータ・スライスで関連付けられる対象の表示子を求める工程と、複数のデータ・スライスに表示子を関連付ける工程とを
含み得る。
一実施例では、表示子は、複数のスライスからのスライスに基づいた、物体を表すピクチャであり得る。好ましくは、ピクチャは、サムネイル・ピクチャ又は別の小規模ピクチャであり得、よって、多くのピクチャをディスプレイ上に表示し、ユーザによって視ることができる。更に、又はあるいは、第1の表示子及び第2の表示子は、複数のスライスを表す代表的なテキストであり得る。テキストは、当該分野における一般的に受け入れられた言語(例えば、適用例の地域において一般的に話される言語又はラテン語)が最も適している。
セグメント化は医療画像データの組を介して複数のスライスに基づき得るが、単一のデ―タ・スライスから計算された画像における輪郭の検出に基づいたセグメント化などの別のセグメント化手法も本発明の方法において実現することができる。更に、表示子は、複数のデータ・スライスからの代表的なスライスに基づき得る。代表的なスライスは好ましくは、例えば、サムネイルとして、サイズを削減して示し得る。本発明の考えられる変形では、表示子は、検査対象の医療画像データの組の何れかのデータのサブセット(例えば、立方体又は円形のデータ・サブセット)に基づき得る。場合によっては、表示子は、おおよそ、複数のデータ・スライスの中央から選ばれたスライスに基づき得る。
一実施例では、物体は、解剖学的に別個の領域である(すなわち、複数のスライスにおける残りのボリュームと別個である)。更に、又は、あるいは、物体は、解剖学的な認識手法を含むコンテンツ特有分析から求めることができる。
一実施例では、表示子は、(例えば、物体の慣性テンソルのモーメントの)物体の1つ又は複数の主軸を含む断面図から選択することができる。よって、種々の考慮点が表示子の選択に影響を及ぼし得る。
別の実施例では、複数のスライスに関連付けられた表示子は、予め定義された表示子を備えたテーブルから選択することができる。テーブルは、特定の意味(好ましくは、医学の分野において一般的に受け入れられている意味)を各シンボルが有するシンボルの予め定義されたシンボル・リストを含み得る。あるいは、テーブルは、表示子を作成するための設定を含み得る。例えば、心臓が検出されると、表示子ビューを、4つの心腔を表示するために設定することが可能である。
第2の局面では、本発明は、医療画像データの組から複数のデータ・スライスを検索するためのシステムに関し、上記システムは、
a)複数のデータ・スライスに関連付けられた表示子を表示するための表示子装置と、
b)ユーザ入力に基づいて表示子を選択するための選択装置と、
c)表示子が選択されると、表示子に関連付けられた複数のデータ・スライスを検索するための検索装置とを備え、
表示子と複数のスライスとの間の関連付けは、医療画像データの組のセグメント化に基づき、表示子は、医療画像データの組のセグメント化において得られた物体を表し、複数のデータ・スライスは物体データを含む。
好ましくは、システムは、
医療画像データをセグメント化し、それにより、物体データを得るためのセグメント化装置と、
物体データを含むスライスを識別し、それにより、複数のデータ・スライスを作成するための識別装置と、
複数のデータ・スライスと関連付けられる対象の表示子を判定するための判定装置と、
複数のデータ・スライスと表示子を関連付けるための関連付け装置と
を更に備え得る。
第4の局面では、本発明は、第3の局面によるシステムを備える画像獲得装置に関する。
第5の局面では、本発明は、本発明の第1の局面により、コンピュータ・システムを制御するために、接続されたデータ記憶手段を有する少なくとも1つのコンピュータを備えるコンピュータ・システムを動作可能にするよう適合されたコンピュータ・プログラム・プロダクトに関する。
本発明の前述の局面は、コンピュータ・プログラム・プロダクトがコンピュータ・システムにダウンロード又はアップロードされると、本発明の第1の局面の動作をコンピュータ・システムが行うことを可能にするコンピュータ・プログラム・プロダクトによって本発明を実現することができるという点で排他的でないが特に効果的である。前述のコンピュータ・プログラム・・プロダクトは、何れかの種類のコンピュータ読み取り可能な媒体、又はネットワークを介して供給することができる。
本発明の個々の局面はそれぞれ、他の局面の何れかと組み合わせることができる。本発明の前述及び他の局面は、後述する実施例を参照すると、以下の説明から明らかにされるであろう。
胸郭及び上腹部のコンテンツ・アウェア分析から求められる種々の器官を示す概略図である。 どのようにして医療画像データの組がスライスに分割されるかを示す、図1と同様な概略図である。 本発明のシステムの実施例を示す概略図である。 複数のデータ・スライスそれぞれと表示子との間の関連付けを略示した図である。 各種の代表的な表示子を示す概略図である。 本発明によるユーザ・インタフェースの一部分を示す図である。 医療画像データの組から複数のデータ・スライスを検索する方法を示す概略フローチャートである。
本発明は、添付図面に関して更に詳細に説明する。図面は、本発明を実現するための1つのやり方を示し、特許請求の範囲記載の範囲内に収まる他の考えられる実施例に限定されるものとして解されるべきでない。
図1は、人間(ホモ・サピエンス)の上腹部及び胸郭のコンテンツ・アウェア分析から求められる種々の器官の概略図を示す。半自動/自動の解剖学的な認識手法により、コンテンツ特有分析を行うために現在、利用可能なシステムでは、肺(左右)、心臓及び肝臓(図1中の3つの器官全て)のような器官を分析し、認識することが可能である、しかし、更に、脾臓、脊髄、脳、膀胱、結腸、一般的な脈管構造、及び腎臓は現在、医療画像データの組5から検出可能である。医療撮像におけるセグメント化に対する概括的な参考文献については、読者は、内容全体を本明細書及び特許請求の範囲に援用する、C. Xu、 D. Pham、及びJ.L. Princeによる「Medical Image Segmentation Using Deformable Models, Handbook of Medical Imaging, Volume 2: Medical Image Processing and Analysis, pp. 129−174、 J.M. Fitzpatrick及びM. Sonka(編)、 SPIE Press, May 2000」を参照されたい。
図2は、医療画像データの組5を示す矩形内の等距離の水平線によって示されるように、どのようにして医療画像データの組がスライスに分割されるかを示す、図1と同様な概略図を示す。データの組5の右側には、求められた器官の名称によって表される患者のこの解剖学的部位のコンテンツ・アウェア分析及び認識の結果を示す。よって、肺(左右)、心臓、脾臓、腎臓及び肝臓は、スライスに関して種々の器官の範囲を示す両側矢印線に隣接して示す。一スライスは、2つ以上の器官を含み得る。更に、一器官はサブ部位に区分することが可能である、すなわち、心臓の分析及び認識は、4つの心腔を識別し、右若しくは左の心房、又は右若しくは左の心室として各心腔を識別することが可能である。
図3は、本発明の検索システムの実施例の概略図を示す。検索システム100は画像獲得装置MIMを備える。検索システム100は、例えば、コンピュータ・トモグラフィ(CT)、磁気共鳴撮像(MRI)、陽電子放射断層撮影(PET)、単光子放射断層撮影(SPECT)、超音波走査、及び回転性血管造影、又は他の何れかの医療撮像モダリティを使用して、画像獲得装置MIMに獲得された医療画像データの組5からデータ・スライスを検索するよう構成される。モダリティMIMから装置12への伝送は、(短距離又は長距離で(場合によってはインターネットを介して))専用接続手段11経由又は無線伝送経由であり得る。
システム100は、医療画像データの組5をセグメント化するためのセグメント化手段13を備える。システム100は、複数のスライスと表示子を関連付ける処理手段14も備え、表示子は、セグメント化において得られた物体を表す。物体は、例えば、セグメント化された医療画像データの組5に対する、半自動の(すなわち、ユーザ入力を備えた)、又は完全に自動化された解剖学的な認識手法によるコンテンツ特有分析から求めることが可能である。よって、例えば、第1の物体1は心臓であり得、第2の物体2は肺であり得る(図4)。 本発明の意味合いにおいて、何れの複数の器官も適用し得、「第1」及び「第2」という概念は、参照の都合のためであるに過ぎない。更に、表示子が選択されると、表示子に関連付けられた複数のデータ・スライスを検索するための検索手段15が提供される。検索された複数のデータ・スライスは通常、合計の医療画像データの組よりも少なく、それにより、データ転送を削減することに対する必要性が生じる。検索手段15は、ユーザ・インタフェース17(UI)近くに部分的に、又は全部があり得る。表示子を選択するためのユーザ入力は通常、ユーザ・インタフェース17(UI)からのものであり得る。表示子は、本発明によって提供される改良された検索機能の恩恵を、放射線専門医又は同様に訓練された要員が受けることが可能なユーザ・インタフェース(UI)17に無線伝送により、又は、(短距離若しくは長距離で、場合によってはインターネットを介して)専用接続手段16を介して表示するために転送することができる。
図4は、例えば、物体又は解剖学的に別個の領域によって規定されたデータを備えるそれぞれの複数のデータ・スライスと表示子との間の関連付けを略示する。図4は、スライスS1、S2、S3、S4、S5及びS6を含むセグメント化された医療画像データの組5を略示する。医療画像データの組5のセグメント化により、2つの物体(すなわち、心臓1及び肺2)が明らかになる。前述の例証的な例では、物体1のデータ(すなわち、心臓データ)がスライスS1、S2及びS3内に含まれる一方、別の物体2のデ―タ(すなわち、肺データ)がスライスS2、S3、S4及びS5内に含まれる。セグメント化された医療画像データ5の組に対する、半自動の、かつ/又は自動化された解剖学的認識手法によるコンテンツ特有分析を備えたセグメント化に基づいた物体データを含むスライスとの表示子の関連付けを行うと、前記関連付けは、表示子10「心臓」及び20「肺」を心臓1のデータ及び肺2のデータそれぞれと関連付けることがもたらされる。心臓1に関連付けられたデータ・スライス1を検索すると、スライスS1乃至S6全てを転送する必要はなく、スライスS1乃至S3のみを転送すればよい(スライスの数は例証の目的のためのものに過ぎない。現実的な条件下では、スライス合計数は通常、かなり高くなり、検索されたスライスの数は合計数の少ない分数になる)。図4に示す例示的な実施例では、表示子10及び20はテキスト表示子である。以下に説明するように他の表示子も考えられる。
図5は、各種の表示子10及び20の概略図を示す。図4中のように、表示子は、テキストであり得、好ましくは、例えば、図5の欄Aに示すように、適切な言語での器官の名称であり得る。別の実施例では、第1の表示子10及び第2の表示子20は、欄B及びCに示すように、第2の物体2及び第1の物体1のピクチャであり得る。欄Bはスライスの側面図を表す一方、欄Cは断面図を表す、すなわち、獲得された画像データの元のスライスの再フォーマティングされた多断面撮像を表す。ピクチャは好ましくは、ユーザの概要を改善させるために、サムネイル・ピクチャ又は同様な小さいピクチャである。更に、適切なシンボルを表示子10又は20として使用することが可能である。
図6は、肺及び心臓それぞれを表す表示子10及び表示子20により、本発明によるユーザ・インタフェースUIの一部分を示す。各表示子は、テキスト・ラベル及び代表的な画像を含む。
図7は、医療画像データの組5から複数のデータ・スライスを検索する方法の概略フローチャートを示す。上記方法は、
a)複数のデータ・スライスに関連付けられた表示子10及び20を表示する工程と、
b)ユーザ入力17に基づいて表示子10及び20を選択する工程と、
c)表示子が選択されると、表示子に関連付けられた複数のデータ・スライスを検索する工程とを含み、
複数のスライスと表示子との間の関連付けは、医療画像データの組のセグメント化に基づき、表示子は、医療画像データの組のセグメント化において得られる物体を表し、複数のデータ・スライスは物体データを含む。
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は前述の何れかの組合せによって実現することが可能である。本発明、又はその構成の一部は、1つ又は複数のデータ・プロセッサ及び/又はディジタル信号プロセッサ上で実行するソフトウェアとして実現することも可能である。
本発明の実施例の個々の構成要素は、単一の装置において、複数の装置において、又は、別個の機能装置の一部として何れかの適切なやり方で物理的に、機能的に、及び論理的に実現することができる。本発明は、単一の装置で実現してもよく、別々の装置及びプロセッサ間で物理的かつ機能的に分散させてもよい。
本発明は特定の実施例に関して説明してきたが、本発明は、本出願に記載の例に、如何なるやり方によって限定されるものとも解されるべきでない。本発明の範囲は、特許請求の範囲記載の範囲に照らして解釈されるものとする。特許請求の範囲の意味合いでは、「含む」という動詞及びその活用は、考えられる他の構成要素又は構成工程を排除するものでない。更に、不定冠詞「a」、「an」等を使用していることは、複数形を排除するものとして解されないものとする。図面に示す構成要素に関して、特許請求の範囲において参照符号を使用していることは、更に、本発明の範囲を限定するものとして解されないものとする。更に、場合によっては、別々の請求項に記載された個々の構成を効果的に組合せることができ、前述の構成を別々の請求項において言及していることは、構成の組合せが可能であり、効果的であるということを排除するものでない。

Claims (11)

  1. 医療画像データの組から複数のデータ・スライスを検索する方法であって、
    a)前記複数のデータ・スライスに関連付けられた表示子を表示する工程と、
    b)ユーザ入力に基づいて前記表示子を選択する工程と、
    c)前記表示子に関連付けられた前記複数のデータ・スライスを、前記表示子が選択されると検索する工程と
    を含み、
    前記表示子と、複数のスライスとの間の関連付けは前記医療画像データの組のセグメント化に基づき、前記表示子は、前記医療画像データの組の前記セグメント化において得られた物体を表し、前記物体は解剖学的に別個の領域であり、前記複数のデータ・スライスは物体データを含む方法。
  2. 請求項1記載の方法であって、
    前記医療画像データをセグメント化し、それにより、前記物体データを得る工程と、
    前記物体データを含むスライスを識別し、それにより、前記複数のデータ・スライスを作成する工程と、
    前記複数のデータ・スライスと関連付けられる対象の前記表示子を求める工程と、
    前記複数のデータ・スライスと前記表示子を関連付ける工程と
    を更に含む方法。
  3. 請求項1又は2に記載の方法であって、前記表示子は、前記複数のスライスから計算される代表的なピクチャである方法。
  4. 請求項1又は2に記載の方法であって、前記表示子は、前記複数のスライスを表す代表的なテキストである方法。
  5. 請求項1又は2に記載の方法であって、前記物体は、解剖学的な認識手法を含むコンテンツ特有分析から求められる方法。
  6. 請求項1又は2に記載の方法であって、前記表示子は、前記物体の1つ又は複数の主軸によって規定される前記物体の断面図である方法。
  7. 請求項1又は2に記載の方法であって、前記複数のスライスに関連付けられた代表的な表示子は、予め定義された表示子を備えたテーブルから選択される方法。
  8. 医療画像データの組から複数のデータ・スライスを検索するシステムであって、
    a)前記複数のデータ・スライスに関連付けられた表示子を表示するための表示子装置と、
    b)ユーザ入力に基づいて前記表示子を選択するための選択装置と、
    c)前記表示子が選択されると、前記表示子に関連付けられた前記複数のデータ・スライスを検索するための検索装置とを備え、
    前記表示子と複数のスライスとの間の関連付けは、前記医療画像データの組のセグメント化に基づき、前記表示子は、前記医療画像データの組のセグメント化において得られた物体を表し、前記物体は解剖学的に別個の領域であり、前記複数のデータ・スライスは物体データを含むシステム。
  9. 請求項8記載のシステムであって、
    前記医療画像データをセグメント化し、それにより、前記物体データを得るためのセグメント化装置と、
    前記物体データを含むスライスを識別し、それにより、前記複数のデータ・スライスを作成するための識別装置と、
    前記複数のデータ・スライスと関連付けられる対象の前記表示子を判定するための判定装置と、
    前記複数のデータ・スライスと前記表示子を関連付ける関連付け装置と
    を備えるシステム。
  10. 画像獲得装置(MIM)を備えた、請求項8又は9に記載のシステム。
  11. 請求項1記載の医療画像データの組から複数のデータ・スライスを検索する方法を実行するために、接続されたデータ記憶手段を有する少なくとも1つのコンピュータを備えたコンピュータ・システムを動作可能にするよう適合されたコンピュータ・プログラム。
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