JP5100323B2 - 複数の画像の間で対応する標認点を同期させるシステム - Google Patents

Description

本発明は一般的には、対象の多数の画像の画像処理のシステム及び方法に関する。具体的には、本発明は、対象の多数の画像の間で対応する標認点を同期させるシステム及び方法に関する。

医療診断イメージング・システムは、Ｘ線システム、計算機式断層写真法（ＣＴ）システム、超音波システム、電子ビーム断層写真法（ＥＢＴ）システム、及び磁気共鳴（ＭＲ）システム等のような多様な撮像モダリティを包含している。医療診断イメージング・システムは、例えば患者のような対象の画像を、例えば患者を透過するＸ線のようなエネルギ源での曝射を介して形成する。形成された画像は多くの目的に用いられ得る。例えば、対象の内部欠陥を検出することができる。加えて、内部の構造又は整列性の変化を決定することができる。また、対象の内部の流体の流れを表わすこともできる。さらに、画像は、対象における物体の存在の有無を示すことができる。医療診断撮像から得られた情報は、医療及び製造を含めた多くの分野で応用することができる。

医療診断撮像から取得された情報の一つの特定の応用に、癌の診断及び治療がある。多くの異なる種類の癌が存在するが、これらの癌は全て、共通の原因を共有している。すなわち異常な細胞の制御不能な成長である。殆どの癌細胞は、成長して蓄積するにつれて腫瘍を形成する。医療診断撮像は、癌細胞及び腫瘍について人体の様々な部位を検査することを可能にする。

癌腫を検出するのに用いられる医療診断撮像の一つの特定の形式に、断層写真法再構成がある。断層写真法再構成は、二次元画像走査及び三次元画像走査について断層画像を再構成する。断層写真法再構成は、画像取得システムにおいて形成された画像データ投影（Ｘ線投影等）から画像を再構成する。多数の投影からのデータが結合されて、対象を表わす１枚の画像が形成される。多くの場合に、三次元の対象の走査から二次元スライスが再構成される。これらの二次元スライスを結合して三次元画像を構築することができる。これらの二次元画像又は三次元画像は、例えば癌腫を求めて医師又は他の医療人員によって観察され得る。

しかしながら、断層写真法再構成を用いれば全ての形態の癌腫が容易に検出される訳ではない。かかる一つの領域は、結腸直腸癌である。皮膚癌を除き、結腸直腸癌は、米国において男女共に三番目に多く診断される癌である。米国癌学会（The American Cancer Society）によれば、２００３年には、約１０５，５００件の結腸癌の新規症例（男性４９，０００件及び女性５６，５００件）、並びに４２，０００件の直腸癌の新規症例（男性２３，８００件及び女性１８，２００件）が診断されるものと推定されている。結腸直腸癌による死亡は、２００３年の間に約５７，１００件（男性２８，３００件及び女性２８，８００件）に上ると予測されている。

結腸直腸癌は、数年間にわたって徐々に進行すると考えられている。殆どの結腸直腸癌は、結腸又は直腸を構成する管の中心に向かって成長する組織塊であるポリープとして始まる。一旦、これらのポリープに癌が形成したら、癌は結腸又は直腸の中心に向かって成長し得る。癌性ポリープはまた、結腸壁又は直腸壁の内部に向かっても成長し、この場合には癌細胞は血管の内部まで成長し得る。次いで、これらの血管から癌細胞が離脱する場合があり、すると癌細胞は体内の他の部分に拡散する。

結腸癌は、米国において三番目に多く診断される癌であると共に、癌関連で二番目に多い死因であるが、結腸癌の９０％近くは予防され得ると推定されている。結腸ポリープは徐々に進行し、癌性となるまでには何年も掛かる。ポリープが早期に発見されれば癌になる前に除去することができるし、或いは既に癌性となっていても癌が拡散する前に除去することができる。このように、結腸癌を予防する鍵の一つは潜在的な癌性ポリープのスクリーニングである。殆どの結腸ポリープは何ら症状を現わさず、また結腸癌の罹患者の約７５％が疾患について危険因子を有さず、癌の徴候に対する警告が得られないため、スクリーニングの重要性はさらに高まっている。

米国癌学会は、５０歳を過ぎた全員が結腸癌スクリーニングを受けることを推奨している。学会は、全員が受診すれば、毎年数万人の生命を救うことができると推定している。しかしながら、結腸癌は癌関連で二番目に多い死因であるが、現状では、この疾患の危険性のある米国人の僅か４０％しか推奨に沿ったスクリーニングを受けていない。スクリーニングを受ける個人がこれほど少ない理由は、人々が典型的には、結腸癌のスクリーニング方法が不快であると考えているためである。例えば、一つのスクリーニング方法は、便を血液について試験することを必要とする。この血液スクリーニング方法では、患者が家庭で便検体を収集して、試験のために医師の許に送付することが必要とされる。もう一つのスクリーニング方法である結腸内視術では、約一日掛かる腸洗浄工程を行ない、続いて鎮静及び５フィート長のプローブで結腸の検査を行なう。結腸内視術は時間が掛かり、また侵襲性であるため、多くの人々は結腸内視術を受けない選択をする。

結腸の断層写真法再構成は、結腸直腸癌の集団スクリーニングを提供する有望な手法として提唱されている。結腸の断層写真法再構成はしばしば、計算機式断層写真法コロノグラフィ（ＣＴＣ）と呼ばれており、また仮想的結腸内視術とも呼ばれている。仮想的結腸内視術は、洗浄して空気で膨らませた結腸の計算機式断層写真法（ＣＴ）走査を用いることにより、結腸直腸新生物を検出する手法である。ＣＴＣ走査は典型的には、結腸の２回のＣＴ走査すなわち伏臥時走査及び仰臥時走査を行なう。伏臥時走査は、例えば顔面を下向きにして横臥する患者を含み得る。さらに、仰臥時走査は、例えば顔面を上向きにして横臥する患者を含み得る。伏臥時走査及び仰臥時走査のいずれにおいても、患者の腹部の数百枚の画像が撮影されて、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合を形成する。各々の画像は、例えば２０秒〜３０秒間で撮影され、すなわち他のスクリーニング試験で可能であるよりも容易で快適な検査であると言える。通常、ＣＴＣには約１０分間掛かり、受診者は当日中に職場に戻ることができる。このように、迅速、実効的で利用し易いスクリーニング法を提供するシステム及び方法が得られると極めて望ましい。癌性ポリープ及び他の物質の早期検出を向上させる方法及びシステムが必要とされている。
米国特許出願公開第２００５／００９４８５８号

しかしながら、現状では、ＣＴＣは結腸癌スクリーニングの実用的な臨床的ツールではない。ＣＴＣを結腸癌の実用的なスクリーニング手順とするためには、手法は、時間対効果の高い態様で多数の画像を解釈して高い精度でポリープ及び腫瘤を検出するための時間を短縮するものとすべきである。しかしながら、現状では、ＣＴＣ検査全体の解釈には長時間が掛かる。典型的なＣＴＣ検査は、各々の仰臥時画像集合及び伏臥時画像集合について１５０枚〜３００枚ずつのアキシャルＣＴ画像を形成し、合計で患者当たり３００枚〜７００枚の画像を生ずる。研究によれば、読影が腹部撮像の専門家によって行なわれたとしても、患者当たりの症例解釈時間は１５分〜４０分間である。従って、ＣＴＣ症例解釈時間を短縮するシステム及び方法が提供されると極めて望ましい。

加えて、ＣＴＣの診断を実行するときに、現状では依然として知覚誤差を生じ易い。幾つかの研究では、ＣＴＣ検査を用いたポリープの検出における比較的低い感度、例えば４０％〜７０％の感度が報告されている。検出率が低いのは、画像を表示して観察するのに用いられるシステム及び方法に起因すると考えられる。このように、画像を表示して観察するのに用いられる改良されたシステム及び方法は、癌腫の検出を改善することができる。

前述のように、ＣＴＣ検査では２回の走査すなわち伏臥時走査及び仰臥時走査を行なう。結腸の弾性構造のため、多数の走査を得る場合もある。すなわち、結腸は、体姿勢に基づいて形状を変化させるアコーディオンによく似た柔軟な構造である。例えば伏臥時像で見える結腸の部分が仰臥時像で見えない場合もあれば、反対の場合もある。このように、結腸の正確な表現を提供するためには、伏臥時走査及び仰臥時走査の両方を行なうべきである。

結腸の２回の走査を実行すると単一の走査よりも正確な表現を与えるもう一つの理由は、検査前の処置が腸洗浄工程を求めていても、結腸内の過剰な液体又は便残渣物が依然として検査時に滞留し得るからである。過剰な物質は、伏臥時画像集合と仰臥時画像集合との間で移動する傾向を有するため、標的項目又は潜在的なポリープが一方の画像集合では観察可能となり他方の画像集合では不明瞭となる場合がある。故に、ＣＴＣ症例解釈時に、両画像集合を比較して対照させなければならない。

多くの場合に、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の両方を同時に比較して対照させる。理想的には、一方の集合での結腸の特定の部分をポリープについて探索した後に、第二の集合での結腸の対応する部分をポリープについて再検討する。各々の潜在的な発生物（腫瘍）又はポリープを吟味して、実際にポリープであるのか単に過剰な物質であるのかを判定する。過剰な物質をポリープから区別する一つの方法は、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の両方での結腸の対応する位置を比較するものである。過剰な物質は、伏臥時画像走査と仰臥時画像走査との間で移動する傾向にあるため、一方の画像集合において特定の位置に見られた過剰な物質は通常は、対応する画像集合では異なる位置に位置する。しかしながら、ポリープは典型的には、画像集合の間で位置を変化させない。このように、発生物が両画像集合において結腸の特定の位置に位置する場合には、この発生物は潜在的なポリープであり得る。

伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の両方で結腸の対応する位置に類似の発生物を観察すると、比較解析が容易になる。ＣＴＣの伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合を観察する現在のシステム及び方法は、これらの画像集合を結び付けない。画像を結び付けなければ、利用者が伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の対応する位置を観察しているのか否かを判定するのが困難になる場合がある。故に、利用者は現状では、伏臥時画像集合において観察されている結腸の部分が仰臥時画像集合において観察されている結腸の同じ部分であるか否かを推測している。

伏臥時画像集合において観察されている結腸の部分が仰臥時画像集合において観察されている結腸の同じ部分であるか否かを推測することは、解析の性質が手動的で不正確であるため極めて時間浪費的である。利用者が結腸位置を推測せざるを得ないことを理由として、患者当たりのＣＴＣ症例解釈時間が極めて長くなっている。利用者は、自分が伏臥時像及び仰臥時像の各々において結腸の対応する位置を観察しているのか否かを確認するのに甚大な時間量を費やす。利用者が、自分は結腸の２箇所の対応する位置を観察していると考える場合でも、現状では利用者は確信できない場合がある。上で説明したように、ＣＴＣ症例解釈時間が長いため、現状では臨床スクリーニングが非実用的となっている。

また、対応する位置の推定が粗いため、過剰な物質を潜在的な癌腫又は他の対象から区別する手順が極めて不正確となっている。上で言及したＣＴＣ検査を用いてポリープを検出するときの低い検出率は部分的には、利用者が、自分が伏臥時像及び仰臥時像において結腸の対応する位置を観察しているか否かを判定し得ないことに起因する。上で説明したように、検出率が低いため、現状では臨床的ＣＴＣスクリーニングが非実用的となっている。

従って、多数の画像の間で対象の対応する位置を同期させるシステム及び方法が必要とされている。かかるシステム及び方法を用いると、例えばＣＴＣ検査の伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合の対応する位置を同期させて、これによりＣＴＣ症例解釈時間を短縮すると共に、癌性の可能性のあるポリープの検出率を高めることができる。

一観点では、弾性的な対象の複数の画像の間で対応する標認点を同期させる方法を提供する。この方法は、対象の第一の画像及び対象の第二の画像において複数の標認点を識別するステップと、第一の画像における標認点と第二の画像における標認点との間の対応性を決定するステップと、第一の画像における一対の隣接する標認点と第二の画像における対応する一対の隣接する標認点との間の距離変換を決定するステップと、第一及び第二の画像を表示するときに、ナビゲーション時に第一及び第二の画像の対応する標認点に略同時に到達するような距離変換を用いて隣接する標認点の間で滑らかにナビゲーションを行なうステップとを含んでいる。

他の観点では、対象の複数の画像の間で対応する標認点を同期させるシステムを提供する。このシステムは、対象の第一の画像及び対象の第二の画像において複数の標認点を識別し、第一の画像における標認点と第二の画像における標認点との間の対応性を決定し、第一の画像における一対の隣接する標認点と第二の画像における対応する一対の隣接する標認点との間の距離変換を決定するように構成されている標認点ユニットを含んでいる。システムはまた、対象の第一及び第二の画像を表示する画像表示ユニットを含んでいる。画像表示ユニットは、ナビゲーション時に第一及び第二の画像の対応する標認点に略同時に到達するような距離変換を用いて隣接する標認点の間で滑らかにナビゲーションを行なうように構成されている。

他の観点では、画像処理システムによって用いられるコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。この媒体は、対象の第一の画像及び対象の第二の画像において複数の標認点を識別するようにシステムに指令する命令と、第一の画像における標認点と第二の画像における標認点との間の対応性を決定するようにシステムに指令する命令と、第一の画像における一対の隣接する標認点と第二の画像における対応する一対の隣接する標認点との間の距離変換を決定するようにシステムに指令する命令と、この距離変換を用いて、利用者が、システムを用いて第一及び第二の画像を観察するときに、ナビゲーション時に第一及び第二の画像の対応する標認点に略同時に到達するように隣接する標認点の間で滑らかにナビゲーションを行なうことを可能にするようにシステムに指令する命令を含んでいる。

図１は、本発明の一実施形態による画像処理システム１００の概略ブロック図である。システム１００は画像供給源ユニット１０２を含んでいる。画像供給源ユニット１０２は、限定しないが弾性的な対象のような対象の第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０５（図示されていない）を含んでいる。システム１００はまた、メモリ・ユニット１０４、参照点識別ユニット１０６、標認点ユニット１０８、位置揃えユニット１１０、操作コンソール１１２、画像表示ユニット１１４、及び画像表示ユニット１１６を含んでいる。

一実施形態では、システム１００は、画像データ１０３、１０５を前処理した後に、処理済みの画像データ１０３、１０５を利用者による表示及びナビゲーションに利用可能にする。加えて又は代替的に、画像データ１０３、１０５は、システム１００によって処理される前に表示に利用可能となる。画像供給源ユニット１０２は、画像データ１０３、１０５を処理のためにメモリ・ユニット１０４へ提供する。メモリ・ユニット１０４は画像データ１０３、１０５を記憶する。メモリ・ユニット１０４は、参照点識別ユニット１０６、画像表示ユニット１１４、画像表示ユニット１１６、位置揃えユニット１１０、及び画像供給源ユニット１０２に接続されて動作する。前処理済みの画像データ１０３、１０５は参照点識別ユニット１０６へ伝達される。参照点識別ユニット１０６は動作を実行し、標認点ユニット１０８に接続されて動作する。標認点ユニット１０８は動作を実行し、位置揃えユニット１１０に接続されて動作する。位置揃えユニット１１０は処理済みのデータを体系化して、メモリ・ユニット１０４と連絡する。次いで、メモリ・ユニット１０４は処理済みの画像データ１０３、１０５を画像表示ユニット１１４、１１６へ伝達する。操作コンソール・ユニット１１２は、画像表示ユニット１１４、１１６及び標認点ユニット１０８に接続されて動作する。操作コンソール・ユニット１１２は選択随意で、参照点識別ユニット１０６に接続されて動作してもよい。操作コンソール・ユニット１１２は、ユニット１１２が、ボール制御、キーボード、タッチ・スクリーン及び／又はマウスのように、本書に記載しているように作用することを可能にする任意の適当な制御機構（１又は複数）を含み得る。選択随意で、操作コンソール・ユニット１１２は、画像表示ユニット１１４、１１６の一方又は両方の構成要素であってよい。

システム１００の各構成要素は別々のユニットであってもよいし、様々な形態で一体化されていてもよいし、またハードウェアとして具現化されていても且つ／又はソフトウェアとして具現化されていてもよい。さらに、システム１００は、本書に記載されておらず且つ／又は図示されていないが本書に記載され且つ／又は図示されているシステム１００の構成要素の１又は複数の作用の幾つか又は全てを果たす構成要素を含んでいてもよい。システム１００の各々の構成要素は、当該構成要素が、限定しないがプロセッサ及び／又はメモリのように、本書に記載しているように作用することを可能にする任意の適当な構造及び／又は手段を含んでいてよい。また、多数の画像集合を用いることができる。図１は二組の画像集合（第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０５）を用いる本発明の実施形態を例示しているが、本発明自体は二組の画像集合に限定されない。代替的には、単一の画像集合から多数の画像を採取することができる。さらに、多数の画像表示ユニットを用いてもよい。図１は２台の画像表示ユニットを用いる本発明の実施形態を例示しているが、本発明自体の実施形態は二組の画像集合に限定されない。

再び図１を参照して、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０５は、２枚の画像であってもよいし、例えば同じ対象を異なる像（ビュー）から見た二組の画像集合であってもよい。例えば、第一の画像集合１０３が、第一の位置にある対象の１又は複数の画像を含んでおり、第二の画像集合１０５が、第二の位置にある対象の１又は複数の画像を含んでいてよい。一例として、対象は、例えば第一の画像集合１０３について第一の面を下にして第二の面を上向きにして横臥することができる。第二の画像集合１０５の間に、対象は、例えば第二の面を下にして第一の面を上向きにして横臥するように向きを変えることができる。

画像集合１０３及び１０５内の個々の画像は、画像集合内の他の画像と同じパラメータを含んでいても異なるパラメータを含んでいてもよい。説明の目的のみのために述べると、画像集合は、円形の態様で対象の周りを進みながら対象の像を撮影するように設計され得る。一例として、画像集合内の画像は、画像が対象を中心として３６０°の円を描いて撮影されるときに１°毎に採取されたものであってよい。この例では、画像集合には３６０枚の画像が存在する。本発明の各実施形態は、円形パターンの画像集合に限定されず、また画像集合内での１°の増分にも、測定点としての度数単位にも限定されない。画像集合は、集合が１枚の画像を含んでいるか多くの画像を含んでいるかを問わず、一組の画像である。

画像及び画像集合は、多様な供給源及び方法から得ることができる。一例として、画像及び画像集合は、二次元画像、三次元画像又は四次元画像として取得されてよい。二次元画像は二元ベクトル平面を含み、三次元画像は三元ベクトル平面を含み、四次元画像は三元ベクトル平面及び時間成分を含む。撮像設備はシステム１００に直接接続されていてもよいし、システム１００に間接的に接続されていてもよい。間接的な接続の一例は、データ・ネットワークを介してシステム１００に接続されている画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）のような画像記憶ユニットに接続されている撮像設備であってよい。画像及び画像集合を生成し又は送達することが可能な任意の方法及び装置がシステム１００と共に用いるのに適している。

一旦、システム１００によって取得されたら、前処理済みの第一の画像集合１０３及び前処理済みの第二の画像集合１０５はメモリ・ユニット１０４へ送信される。メモリ・ユニット１０４は、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０５によって供給された二次元データ、三次元データ又は四次元（時間）データを記憶する。記憶された画像集合１０３及び１０５は、表示ユニット１４５及び１６０へ送出されて表示されてもよいし、参照点識別ユニット１０６へ送信されてもよい。参照点識別ユニット１０６は、計算の基礎となる参照点として用いることのできる全ての画像集合に共通の対象の明瞭な項目を識別する。一実施形態では、参照点は、対象の姿勢に基づいて変形したり位置を変化させたりしない単一の項目である。代替的には、参照点識別ユニット１０６は、利用者が、操作者コンソール・ユニット１１２を用いて参照点を手動で指定しすなわち選択するのを可能にすることができる。

一旦、参照点が識別されたら、第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０５を標認点ユニット１０８へ送信する。標認点は、対象の姿勢に基づいて変化する場合もあれば変化しない場合もある対象の持続性の特徴である。標認点ユニット１０８は、利用者が自動工程及び／又は手動工程を用いて第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０５の両方において対象の持続性の特徴を識別して結び付けることを可能にする。このことについては後に改めて説明する。

明確に述べると、幾つかの実施形態では、利用者は操作コンソール・ユニット１１２を介して標認点ユニット１０８を用いて、第一及び第二の画像集合１０３、１０５の各々において対象の１又は複数の標認点を手動で識別することができる。次いで、利用者は操作コンソール・ユニット１１２を介して、第一及び第二の画像集合１０３、１０５の標認点の間の対応性を手動で決定することができる。明確に述べると、第一の画像集合１０３において選択された各々の標認点を、操作コンソール・ユニット１１２を用いて、第二の画像集合１０５における対応する標認点と結び付け若しくは等しく置き、且つ／又は反対も同様とする。例えば、利用者は、第一の画像集合１０３において標認点Ａ_１及びＢ_１を選択し、第二の画像集合１０５において標認点Ａ_２及びＢ_２を選択することができる。次いで、利用者は、第一の画像集合１０３の標認点Ａ_１を第二の画像集合１０５の標認点Ａ_２と等しく置くことができる。同様に、利用者は、第一の画像集合１０３の標認点Ｂ_１を第二の画像集合１０５の標認点Ｂ_２と等しく置くことができる。対応する標認点の各々の組の各標認点は、異なる画像集合において観察される対象の同じ構造を表わしている。例えば、第二の画像集合１０５が第一の画像集合１０３とは異なる位置に同じ対象の画像を含み、且つ／又は異なる第一の画像集合１０３とは異なる時刻に撮影された同じ対象の画像を含み得る。

加えて又は代替的に、標認点を標認点ユニット１０８によって自動的に識別してもよい。明確に述べると、標認点ユニット１０８が標認点を求めて第一の画像集合１０３及び第二の画像集合１０５を探索する。例えば、標認点ユニット１０８は、第一の画像集合１０３において標認点Ａ_１及びＢ_１を識別し、第二の画像集合１０５において標認点Ａ_２及びＢ_２を識別することができる。次いで、標認点ユニット１０８は、各々の集合における類似の標認点を求めて第一の画像集合１０３の標認点を第二の画像集合１０７の標認点と比較する。標認点ユニット１０８が類似の標認点を見出すと、標認点ユニット１０８は、第一の画像集合１０３の各々の標認点を第二の画像集合１０５の対応する標認点と結び付け又は等しく置き、これにより全ての識別された標認点同士の間の対応性を決定する。例えば、第一の画像集合１０３の標認点Ａ_１及びＢ_１が標認点ユニット１０８によって識別されると、標認点ユニット１０８は第二の画像集合１０５において対応する標認点Ａ_２及びＢ_２を探索してこれらの点の位置を突き止める。

標認点ユニット１０８は、各々の画像集合の各々の標認点の参照点からの距離、及び／又は各々の画像集合の各々の標認点の同じ画像集合において隣接する標認点からの距離を決定することができる。例えば、第一の画像集合１０３において参照点から標認点Ａ_１までの距離及び／又は第二の画像集合１０５において参照点から標認点Ａ_２までの距離を決定することができる。加えて、第一の画像集合１０３において参照点から標認点Ｂ_１までの距離及び／又は第二の画像集合１０５において参照点から標認点Ｂ_２までの距離を決定することができる。一旦、参照点からの標認点Ａ及びＢの距離情報が第一及び第二の画像集合１０３、１０５のいずれか又は両方に付いて既知となったら、標認点Ａから標認点Ｂまでの距離も第一及び第二の画像集合１０３、１０５のいずれか又は両方について決定することができる。

一旦、標認点ユニット１０８が各々の画像集合１０３、１０５の各々の隣接する標認点同士の間の距離を決定したら、標認点ユニット１０８は、第一の画像集合１０３における各々の一対の隣接する標認点と、第二の画像集合１０５における対応する一対の隣接する標認点との間の距離変換を決定する。明確に述べると、第一の画像集合１０３における各々の一対の隣接する標認点及び第二の画像集合１０５における対応する一対の隣接する標認点について、標認点ユニット１０８は、第一の画像集合１０３における一対の隣接する標認点同士の間の距離を、第二の画像集合１０５における対応する一対の隣接する標認点同士の間の距離と比較する。例えば、標認点ユニット１０８は、第一の画像集合１０３の標認点Ａ_１と標認点Ｂ_１との間の距離を、第二の画像集合１０５の標認点Ａ_２と標認点Ｂ_２との間の距離と比較することができる。この比較に基づいて、第一の画像集合１０３における各々の一対の隣接する標認点及び第二の画像集合１０５における対応する一対の隣接する標認点について、画像集合１０３、１０５の観察時に対応する距離に沿った異なる走行速度を、これら異なる対応する距離が略同じ横断時間を要するようにして確立する距離変換を決定することができる。換言すると、距離変換は、画像表示ユニット１１４が第一の画像集合１０３の一対の隣接する標認点の間の距離をナビゲートしなければならないときの速度、及び画像表示ユニット１１６が第二の画像集合１０５の対応する一対の隣接する標認点の間の距離をナビゲートしなければならないときの異なる速度を、第一の画像集合１０３の一対の隣接する標認点の間のナビゲーションが第二の画像集合１０５の対応する一対の隣接する標認点の間のナビゲーションと略同じ時間を要するようにして確立する。従って、決定された距離変換を用いて、第一及び第二の画像集合１０３、１０５を観察するときに、標認点の間を滑らかにナビゲートするのを促進することができる。明確に述べると、利用者が、画像集合１０３、１０５の各々の標認点を相次いでナビゲートするときに、画像集合１０３、１０５の対応する標認点に略同時に到達する。

各々の画像集合１０３、１０５からの標認点、第一及び第二の画像集合１０３、１０５の標認点同士の間の決定された対応性、並びに各々の決定された距離変換は、メモリ１０８に記憶され得る。幾つかの実施形態では、各々の画像集合１０３、１０５からの標認点、第一及び第二の画像集合１０３、１０５の標認点同士の間の決定された対応性、並びに各々の決定された距離変換は、記憶のためにメモリ・ユニット１０４へ転送される前に、体系化及び／又は記録のために位置揃えユニット１１０へ転送される。

一実施形態では、一旦、メモリ・ユニット１０４が位置揃えユニット１１０又は標認点ユニット１０８から受け取った処理済み画像データ１０３、１０５を記憶したら、処理済み画像データ１０３、１０５が表示及びナビゲーションに利用可能になる。上で説明したように、画像データを処理の前に表示に利用可能にしてもよい。例えば、画像を表示ユニット１１４、１１６に表示して、画像データ１０３、１０５がシステム１００において処理されるのに伴って更新することができる。画像データ１０３、１０５の表示は、対象の全体的な又は部分的な二次元表示、三次元表示又は四次元表示から成っていてよい。さらに、表示される画像集合の数は、表示ユニットの数を左右しない。表示ユニット及び画像集合の任意の組み合わせを用いて本発明を具現化することができる。図１の組み合わせは一例に過ぎない。

図１を参照して述べると、利用者又はコンピュータ・プログラムが、画像表示ユニット１１４での画像集合１０３の表示及び画像表示ユニット１１６での画像集合１０５の表示を命令することができる。画像集合１０５から画像表示ユニット１１６に表示される画像は、画像集合１０３から画像表示ユニット１１４に表示される画像に対応している。両表示とも、利用者が二つの異なる画像集合における対象の同じ位置を観察することを可能にする。画像データ１０３、１０５のナビゲーションは、二次元像、三次元像及び／又は四次元像としての静的画像及び／又は動的画像を含み得る。操作者コンソール・ユニット１１２はまた、対象の「早送り（fly through）」を可能にすることができる。早送り時には、対象の部分像が矢継ぎ早に表示されて、画像集合１０３、１０５内の画像のビデオを生成する。

画像表示ユニット１１４、１１６は、画像集合１０３、１０５の各々における隣接する標認点の間を滑らかにナビゲートするように構成されている。明確に述べると、利用者が画像集合１０３、１０５の各々の標認点を相次いでナビゲートするときに、画像集合１０３、１０５の対応する標認点に略同時に到達する。滑らかなナビゲーションは、第一の画像集合１０３における各々の一対の隣接する標認点と第二の画像集合１０５における対応する一対の隣接する標認点との間で決定された距離変換によって可能になる。明確に述べると、決定された距離変換に基づいて、画像表示ユニット１１４、１１６は、画像表示ユニット（例えばユニット１１４）が一方の画像集合（例えば画像集合１０３）の次の標認点までの距離をナビゲートするときの速度を、他方の画像表示ユニット（例えばユニット１１６）が他方の画像集合（例えば画像集合１０５）の対応する標認点までの距離をナビゲートするときの速度に対して調節する。

一例として、システム１００を計算機式断層写真法コロノグラフィ（ＣＴＣ）を実行するのに用いて結腸癌を検出することができる。ＣＴＣでは、計算機式断層写真法（ＣＴ）機械を用いて人体の結腸の画像を取得する。二組の画像集合すなわち伏臥時の画像の集合及び仰臥時の画像の集合が取得される。画像を取得するのに用いられる計算機式断層写真法機械は、ローカルの機械であってもよいし、画像を記憶し又は検索することのできるネットワークに接続された機械であってもよい。画像は一般的には、取得時において二次元画像、三次元画像又は四次元画像である。

図２は、本発明の一実施形態による人体の結腸の伏臥時表現及び仰臥時表現を示している。仰臥時画像集合２１０は、ＣＴ仰臥時走査から得られる結腸の典型的な三次元表現及び典型的な二次元表現を示している。伏臥時画像集合２２０は、ＣＴ伏臥時走査から得られる結腸の典型的な三次元表現及び典型的な二次元表現を示している。これらの表現は、各々の画像集合において多数の画像を用いて作成される。

図４は、本発明の一実施形態による仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の間で対応する標認点を同期させる方法１０００を示す流れ図である。図１、図２及び図４を参照して、例えば第一の画像集合１０３を仰臥時画像集合２１０と呼び、第二の画像集合１０５を伏臥時画像集合２２０と呼ぶことができる。一実施形態では、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０は画像供給源ユニット１０２によって取得されて（ブロック１００２）、メモリ・ユニット１０４に伝達される（ブロック１００４）。メモリ・ユニット１０４は、仰臥時画像集合及び伏臥時画像集合２１０、２２０を記憶する（ブロック１００６）。次いで、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０を参照点識別ユニット１０６へ送信する（ブロック１００８）。前述したように、参照点識別ユニット１０６を手動又は自動を問わず用いて、計算の目的のための参照点を識別する（ブロック１０１０）。一実施形態では、参照点は人体の肛門である。肛門は解剖学的に明瞭な対象であり、伏臥時像と仰臥時像との間の移行の間に実質的に変形することはない。故に、肛門の位置は、伏臥時画像集合２２０において仰臥時画像集合２１０での位置と同じである筈であり、肛門の位置は、伏臥時画像集合２２０及び仰臥時画像集合２１０の両方での計算を行なうのに利用に適した参照点となる。

次いで、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合２２０、２１０をそれぞれ標認点ユニット１０８へ送信する（ブロック１０１１）。次いで、伏臥時画像集合２２０の複数の標認点及び仰臥時画像集合２１０の複数の標認点を手動で又は自動で識別する（ブロック１０１２）。上で説明したように、標認点は、対象の姿勢を問わず対象の持続性の特徴となっている。一実施形態では、標認点は、例えば結腸の皺襞又はポリープである。結腸が伏臥時像から仰臥時像へ位置を変化させたとしても、結腸の皺襞は一般的には、伏臥時像から仰臥時像まで認識可能なままに留まる。幾つかの実施形態では、識別された（ブロック１０１２）標認点の幾つか又は全てが、限定しないが、ポリープのような診断価値を有する標認点であってよい。図３は、本発明の一実施形態に従って手動及び／又は自動を問わず識別され得る（ブロック１０１２）標認点の一例を示す。仰臥時画像集合２１０は標認点１、２、３、４、５、６及び７を示している。伏臥時画像集合２２０は対応する標認点１、２、３、４、５、６及び７を示しており、これらの標認点は、仰臥時画像集合２１０での標認点１〜７とそれぞれ同じ結腸の構造を表わしている。また、参照点３３０も示されている。標認点１、２、３、４及び５は、結腸の様々な皺襞を表わしている。標認点６及び７は、結腸の様々なポリープを表わしている。参照点３３０は、例えば肛門を表わしている。

一旦、仰臥時画像集合２１０の標認点及び伏臥時画像集合２２０の標認点が手動及び／又は自動を問わず識別されたら（ブロック１０１２）、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の標認点同士の間の対応性を決定する（ブロック１０１４）。前述のように、対応性は、利用者によって手動で及び／又は標認点ユニット１０８によって自動的に、決定することができる（ブロック１０１４）。対応する標認点が各々の画像集合２１０、２２０において参照点３３０から同じ距離に位置していない場合もある。伏臥姿勢及び仰臥姿勢からの結腸の非一様な伸長が図３に示されている。各々の画像集合２１０及び２２０の標認点３、４、５及び７が同じ対象の全体的に同じ構造であったとしても、伏臥時集合２２０の標認点３、４、５及び７は、参照点３３０から、仰臥時画像集合２１０の標認点３、４及び５の場合とは異なる距離に位置する。図３では、伏臥時画像集合２２０での標認点６と標認点７との間の距離Ｄ_１と、仰臥時画像集合２１０での標認点６と標認点７との間の距離Ｄ_２との間の差が結腸のような弾性的な対象の距離の非一様性を強調している。

次いで、参照点３３０を用いて、標認点ユニット１０８は、伏臥時画像集合２２０の各々の標認点の伏臥時画像集合２２０の各々の隣接する標認点からの距離を決定する（ブロック１０１６）と共に、仰臥時画像集合２１０の各々の標認点の仰臥時画像集合２１０の各々の隣接する標認点からの距離を決定する（ブロック１０１６）。例えば図３を参照して述べると、標認点ユニット１０８は、伏臥時画像集合２２０において標認点６と標認点７との間の距離Ｄ_１を測定し、また仰臥時画像集合２１０において標認点６と標認点７との間の距離Ｄ_２を測定することができる。次いで、標認点ユニット１０８は、仰臥時画像集合２１０の各々の一対の隣接する標認点と、伏臥時画像集合２２０の対応する一対の隣接する標認点との間の距離変換を決定する（ブロック１０１８）。明確に述べると、仰臥時画像集合２１０の各々の一対の隣接する標認点及び伏臥時画像集合２２０の対応する一対の隣接する標認点について、標認点ユニット１０８は、仰臥時画像集合２１０の一対の隣接する標認点同士の間の距離を、伏臥時画像集合２２０の対応する一対の隣接する標認点同士の間の距離と比較する。例えば、標認点ユニット１０８は、伏臥時画像集合２２０の標認点６と標認点７との間の距離Ｄ_１を仰臥時画像集合２１０の標認点６と標認点７との間の距離Ｄ_２と比較することができる。この比較に基づいて、仰臥時画像集合２１０の各々の一対の隣接する標認点及び伏臥時画像集合２２０の対応する一対の隣接する標認点について、画像集合２１０、２２０の観察時に対応する距離に沿った異なる走行速度を、これら異なる対応する距離が略同じ横断時間を要するようにして確定する距離変換を決定することができる（ブロック１０１６）。換言すると、例えば、距離変換は、画像表示ユニット１１４が第一の仰臥時画像集合２１０の一対の隣接する標認点の間の距離をナビゲートしなければならないときの速度、及び画像表示ユニット１１６が伏臥時画像集合１０５の対応する一対の隣接する標認点の間の距離をナビゲートしなければならないときの異なる速度を、仰臥時画像集合２１０の一対の隣接する標認点の間のナビゲーションが伏臥時画像集合２２０の対応する一対の隣接する標認点の間のナビゲーションと略同じ時間を要するようにしてして確立する。従って、決定された（ブロック１０１６）距離変換を用いて、仰臥時及画像集合び伏臥時画像集合２１０、２２０をそれぞれ観察するときに標認点の間を滑らかにナビゲートするのを容易にすることができる。明確に述べると、利用者が画像集合２１０、２２０の各々の標認点を相次いでナビゲートするときに、画像集合２１０、２２０の対応する標認点に略同時に到達する。

次いで、各々の画像集合２１０、２２０からの標認点、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合２２０、２１０のそれぞれ標認点同士の間の決定された対応性、並びに各々の決定された距離変換をメモリ１０８に記憶することができる（ブロック１０２０）。幾つかの実施形態では、各々の画像集合２２０、２１０からの標認点、画像集合２２０、２１０の標認点同士の間の決定された対応性、並びに各々の決定された距離変換は、記憶のためにメモリ・ユニット１０４へ転送される前に、体系化及び／又は記録のために位置揃えユニット１１０へ転送される。

一旦、メモリ・ユニット１０４が位置揃えユニット１１０又は標認点ユニット１０８から受け取った処理済み画像データ２２０、２１０を記憶したら、処理済み画像データ２２０、２１０は表示される（ブロック１０２２）。例えば、仰臥時画像集合２１０は画像表示ユニット１１４に表示され（ブロック１０２２）、伏臥時画像集合２２０は画像表示ユニット１１６に表示される（ブロック１０２２）。画像集合２２０、２１０の表示１０２２は、結腸の全体的な又は部分的な二次元表示、三次元表示又は四次元表示から成っていてよい。画像表示ユニット１１４及び画像表示ユニット１１６の両方が結腸の同じ部分を表示する。代替的には、例えば画像表示ユニット１１４が伏臥時画像集合２２０を表示して、画像表示ユニット１１６が結腸の仰臥時画像集合２１０を表示してもよい。代替的には、上述のように、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合２２０、２１０を単一の表示ユニットにそれぞれ表示してもよい。

画像集合２２０、２１０を表示するときに、画像表示ユニット１１４、１１６は決定された距離変換を用いて、各々の画像集合２２０、２１０の標認点の間での滑らかなナビゲーションを可能にする（ブロック１０２４）。明確に述べると、決定された距離変換に基づいて、画像表示ユニット１１４、１１６は、画像表示ユニット１１４が仰臥時画像集合２１０の次の標認点までの距離をナビゲートするときの速度を、画像表示ユニット１１６が伏臥時画像集合２２０の対応する標認点までの距離をナビゲートするときの速度に対して調節する。従って、画像集合２２０、２１０を観察するときに、利用者は、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合２２０、２１０の各々において、それぞれ標認点１〜７の幾つか又は全ての間を滑らかにナビゲートすることができる（ブロック１０２４）。明確に述べると、例えば、利用者が画像集合２１０、２２０の各々の標認点を相次いでナビゲートするときに、画像集合２１０、２２０の対応する標認点に略同時に到達する。

幾つかの実施形態の例を参照して本発明を説明したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形を施し、また均等構成を置換し得ることが理解されよう。加えて、本発明の範囲から逸脱せずに、特定の状況又は材料を本発明の教示に合わせて適応構成する多くの改変を施すことができる。従って、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に属する全ての実施形態を包含するものとする。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の一実施形態に従って対象の複数の画像の間で対応する標認点を同期させる画像処理システムの概略ブロック図である。 本発明の一実施形態に従って用いられるデータの図形的表現を示す図である。 本発明の一実施形態による対象の仰臥時像及び伏臥時像の間での標認点の対応例を示す図である。 本発明の一実施形態による対象の複数の画像の間で対応する標認点を同期させる方法を示す流れ図である。

符号の説明

１００ システム
１０２ 画像供給源ユニット
１０３ 第一の画像集合
１０４ メモリ・ユニット
１０５ 第二の画像集合
１０６ 参照点識別ユニット
１０７ 第二の画像集合
１０８ 標認点ユニット
１１０ 位置揃えユニット
１１２ 操作コンソール
１１４ 画像表示ユニット
１１６ 画像表示ユニット
２１０ 仰臥時画像集合
２２０ 伏臥時画像集合
３３０ 参照点
１０００ 方法
１００２ 仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０が画像供給源ユニット１０２によって取得される
１００４ 仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０が画像供給源ユニット１０２によって取得されて、メモリ・ユニット１０４に伝達される
１００６ メモリ・ユニット１０４が仰臥時画像集合及び伏臥時画像集合２１０、２２０を記憶する
１００８ 次いで、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０を参照点識別ユニットへ送信する
１０１０ 参照点識別ユニット１０６を手動又は自動を問わず用いて、計算目的のための参照点を識別する
１０１１ 次いで、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合２２０、２１０を標認点ユニットへ送信する
１０１２ 次いで、伏臥時画像集合２２０及び仰臥時画像集合２１０における複数の標認点を手動で又は自動で識別する
１０１４ 一旦、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の標認点が手動及び／又は自動を問わず識別されたら（ブロック１０１２）、仰臥時画像集合２１０及び伏臥時画像集合２２０の標認点同士の間の対応性を決定する
１０１６ 次いで、参照点３３０を用いて、標認点ユニット１０８は、伏臥時画像集合２２０の各々の標認点の伏臥時画像集合２２０の各々の隣接する標認点からの距離を決定すると共に、仰臥時画像集合２１０の各々の標認点の仰臥時画像集合２１０の各々の隣接する標認点からの距離を決定する
１０１８ 次いで、標認点ユニット１０８は、仰臥時画像集合２１０の各々の一対の隣接する標認点と、伏臥時画像集合２２０の対応する一対の隣接する標認点との間の距離変換を決定する
１０２０ 各々の画像集合２１０、２２０からの標認点、伏臥時画像集合及び仰臥時画像集合２２０、２１０におけるそれぞれ標認点同士の間の決定された対応性、並びに各々の決定された距離変換をメモリ１０８に記憶する
１０２２ 一旦、メモリ・ユニット１０４が位置揃えユニット１１０又は標認点ユニット１０８から受け取った処理済みの画像集合２２０、２１０を記憶したら（ブロック１０２０）、処理済みの画像集合２２０、２１０を表示する
１０２４ 画像集合２２０、２１０を表示するときに、画像表示ユニット１１４、１１６は決定された距離変換を用いて、各々の画像集合２２０、２１０の標認点の間での滑らかなナビゲーションを可能にする

Claims (8)

1. 対象の複数の画像の間で対応する標認点を同期させるシステム（１００）であって、
   前記対象の第一の画像（１０３、２１０）及び前記対象の第二の画像（１０５、２２０）において複数の標認点を識別し（１０１２）、
   前記第一の画像（１０３、２１０）における前記標認点と前記第二の画像（１０５、２２０）における前記標認点との間の対応性を決定し（１０１４）、
   前記第一の画像（１０３、２１０）における一対の隣接する標認点の間の第一のナビゲート速度と、前記第二の画像（１０３、２１０）における対応する一対の隣接する標認点の間の前記第一のナビゲート速度とは異なる第二のナビゲート速度を決定する（１０１８）
   ように構成されている標認点ユニット（１０８）と、
   前記対象の前記第一（１０３、２１０）及び第二（１０５、２２０）の画像を表示する画像表示ユニット（１１４、１１６）であって、ナビゲーション時に前記第一（１０３、２１０）及び第二（１０５、２２０）の画像の対応する標認点に略同時に到達するような前記第一及び第二のナビゲート速度を用いて前記隣接する標認点の間で滑らかにナビゲーションを行なう（１０２４）ように構成されている画像表示ユニット（１１４、１１６）と
   を備えたシステム（１００）。
2. 前記対象の前記第一の画像（１０３、２１０）における第一の参照点（３３０）及び前記対象の前記第二の画像（１０５、２２０）における第二の参照点（３３０）であって、前記第一の参照点（３３０）は前記第二の参照点（３３０）に対応している、第一の参照点（３３０）及び第二の参照点（３３０）を識別する（１０１６）ように構成されている参照点識別（１０６）ユニットをさらに含んでいる請求項１に記載のシステム。
3. 前記標認点ユニット（１０８）は、
   前記第一の画像（１０３、２１０）における前記一対の隣接する標認点の間の第一の距離を決定し（１０１６）、
   前記第二の画像（１０５、２２０）における前記対応する一対の隣接する標認点の間の第二の距離を決定して（１０１６）、
   前記距離変換を得るように前記第一及び第二の距離を比較する
   ことにより、前記第一の画像（１０３、２１０）における前記一対の隣接する標認点と、前記第二の画像（１０５、２２０）における前記対応する一対の隣接する標認点との間の前記距離変換を決定する（１０１８）ように構成されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記対象の前記第一（１０３、２１０）及び第二（１０５、２２０）の画像は、二次元像、三次元像及び四次元像の少なくとも一つである、請求項１に記載のシステム。
5. 前記対象は人体の結腸であり、前記第一（１０３、２１０）及び第二（１０５、２２０）の画像は計算機式断層写真法走査であり、前記第一の画像（１０３、２１０）は前記人体の伏臥時走査であり、前記第二の画像（１０５、２２０）は前記人体の仰臥時走査である、請求項１に記載のシステム。
6. 前記標認点ユニット（１０８）及び前記画像表示ユニット（１１４、１１６）に接続されて動作する操作コンソール・ユニット（１１２）をさらに含んでいる請求項１に記載のシステム。
7. 前記標認点ユニット（１０８）は、利用者が、前記対象の前記第一の画像（１０３、２１０）及び前記対象の前記第二の画像（１０５、２２０）における前記複数の標認点を手動で識別することを可能にする、請求項１に記載のシステム。
8. 前記標認点ユニット（１０８）は、利用者が、前記第一の画像（１０３、２１０）における前記標認点と前記第二の画像（１０５、２２０）における前記標認点との間の前記対応性を手動で決定することを可能にする、請求項１に記載のシステム。
   

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