JP2006055631A - 分割結果の３次元位置情報を用いた生物学的構造を視覚化するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輪郭表面の状況に対して、明確に調整することができる相互に別個の手順に従って、2つ以上の輪郭表面を見出すこと。
【解決手段】特定のオブジェクト・ボリュームの特性を視覚化するための方法であって、ＭＲ又は他の３次元撮像技術によるソース画像データの組を受信し、ターゲット・オブジェクト・ボリュームを集合的に規定する第1の輪郭表面を種データとして用いることによって、第1の輪郭表面を確立し、ターゲット・オブジェクト・ボリュームを集合的に規定する第2の輪郭表面を確立し、分割を経て、画像データの組から、ターゲット・オブジェクト・ボリュームの外側の構造に関連している全ての情報を除外し、除外されていない情報に基づいて、ターゲット・オブジェクトを視覚化する、コンピュータ操作ステップを備える、オブジェクト・ボリュームの特定の表面を視覚化するための方法である。
【選択図】図４

Description

本発明は、全体的な医学的／生物学的環境内において、ターゲット・オブジェクト・ボリュームを集合的に規定する、少なくとも第1および第2の輪郭表面を確立することにより、ターゲット・オブジェクト・ボリュームの外側の構造に関連する情報を選択的に除外することを可能にする、当該環境におけるオブジェクト・ボリュームの特定の表面を視覚化するための方法に関する。より詳細には、本発明は、請求項1のプリアンブルに規定されている方法に関する。2つの輪郭表面間の領域は、以下において、心臓の壁または殻のような、壁と称す。

特に、医学的／生物学的MR診断によって代表され、さらには、医学的／生物学的CT（コンピュータ・トモグラフィ）およびUS（超音波学）技術も含む従来技術は、関心の無いボリュームを排除して、限られたターゲット・オブジェクト・ボリュームしか視覚化させないことの重要性を認識させて来た。関連するがこれに限定されない応用例としては、興味があるこれらのオブジェクト（この場合、ヒト心臓の内部の心室と、更には心臓の近傍の外側に位置する構造との双方）を隠す可能性がある心壁の外側の情報を除外することによって、冠状動脈を視覚化することがある。この例では、関心のあるボリュームを識別する輪郭データは、鼓動中の心臓を視覚化するときに、心臓の鼓動サイクルの位相に依存するであろう。したがって、ECG（electrocardiogram：心電図）に対する同期調整は、それ自体、その鼓動サイクルのそれぞれ選択された位相に属する連続的なスライスを視覚化するために必要であろう。このような同期調整を実行するための方法そのものは、医療専門家において広く知られている。

クライン(Cline)氏の特許文献1には、閾値レベルをデータへ当てはめて、閾値化されたデータの組を平滑化し、平滑化されたデータの組を拡張し、平滑結果に基づいて当初のデータの組から特定のデータを除外し、除外されていないデータを画像化することが開示されている。クライン氏のマスキング／拡張操作は、実質的には、ボクセル強度を二進値に減少させている。その後、ボクセル環境を均一な二進演算子のもとに置くことにより、上記拡張が、遂行される。ここで、特許文献1では、しばしば、心臓の内側輪郭から開始することが、より良好な結果をもたらすであろうことが、すでに認識されている。この従来技術においては、ウォーターマーク表面を作成し、その後、そのウォーターマークの両側のボクセルに基づいて視覚化を実効化させることが、実際的である。以下に更に詳しく議論されるように、画像を２値化し、かつ、相対的に単純な演算子を用いることによる、特許文献1の用途の範囲は、限られている。

実際に、本発明の発明者は、ある程度相互に独立して連続している様々な表面（内側対外側）では、多くの例の場合、上記手順によって、正確な結果がレンダリングされていないことを、認識している。ヒトの心臓の例では、壁厚は、実際に、測定可能なファクターを越えて変化する可能性がある。その結果、上で議論されたように、均一の拡張プロセスは、厚い場所では壁厚を過小評価し、かつ、薄い場所では厚みを過大評価しやすくなるであろう。

米国特許第6,058,218号

従って、本発明の目的は、とりわけ、凸状、凹状、または、相対的に平坦であるような、特に、輪郭表面の様々な幾何学的性質と考えられるような、各々が明確な状況に対して明確に調整することができる相互に別個の手順に従って、2つ以上の輪郭表面を見出すことである。

よって、本発明は、その態様のうちの1つによると、請求項1のプリアンブル以外の部分に従うことを特徴としている。特に、当該第1の輪郭と第2の輪郭との表面間の間隔が非均一となるように、多値のボクセル強度とボクセルのサブセット間の相対位置との双方を組み合わせることにより、さらには、当該分割の区別として当該第2の輪郭表面を用いることによって、第2の輪郭表面を確立する。ボクセル強度および相対位置は、極座標系の半径方向線のような様々な線に沿って位置決めされるような、ボクセルのサブセット間の、第1および第2のアナログまたは離散した空間強度の階調度に変換することができる。さらに、この手順は、ファジー連結性原理に基づいてもよい。ここで、輪郭の連続性および／またはスライス全体の輪郭表面を見出すには、実際に測定された強度値と検討中のボクセルの相対配置との双方が用いられるであろう。隣接しているボクセルが（ほぼ）等しい値の場合には、それらは、特定の輪郭に位置していることを示す。しかしながら、ボクセルが相対的に相互に離れている場合には、それらのそれぞれの隣接値の強度に関連する、それらの実際の強度も、この点で、手掛かりを与えることができる。後述するように、様々な輪郭発生アルゴリズム自体は、公知である。

本発明の好ましい実施例では、たとえば、ヒトの心臓の壁の中身は、たとえば、3次元レンダリング方法によって、または、MIP（= 最大強度投影法）のような投影方法によって、視覚化される。

他の好ましい例では、たとえば、ヒトの心臓の壁の外側の表面は、3次元視覚化方法を用いて、外側から心臓の壁までを調べることにより視覚化される。

本発明は、請求項1に記載の方法を実施するように構成されている装置にも関する。本発明の更なる好都合な態様は、従属項に列挙されている。

本発明の、これらのおよび更なる、特性、態様、および、利点は、以下、本発明の好ましい実施例の開示を参照し、かつ、特に、添付の図面を参照して、より詳細に議論されるであろう。

図1は、全体的な3次元視覚化デバイスを例示している。本願明細書では、部材20は、人体の一部のような、医学的または他の生物学的なオブジェクトである。部材22は、グレースケールによって示されるような、相対強度または他の定量的データのパターンを提供する、X線、MRまたは超音波デバイスのような、医療画像処理システムである。部材24は、様々な形の画像強調または他のデータ処理操作を実行することができる、画像処理デバイスを表している。つぎに、画像は、データ処理装置26において処理される。この結果、その後、医師に適切な観察領域を提供するために用いられる、3次元像点（すなわちボクセル）関連データの組が得られる。これらのデータは、一時的に、記憶装置30に格納され、その後、ディスプレイ・スクリーン28へのディスプレイを遂行するために、アクセスされる。キーボード32が典型例であり、かつ全体的にはマウス型または明示的には示されていない他の特性によって機能強化されるような、ユーザー・インターフェースによって、ユーザは、様々な画像位置または方向を選択することができ、または、様々な適用可能なデータ処理モダリティを選択することができる。この選択は、結果的に、ディスプレイを補正するために、デバイス26に対してレトロに結合されるであろう。適用可能であるならば、そのようにして見出された特定の画像化された構造は、たとえば、反復的な使用のために、メモリに格納することができる。

図2は、全体的な医学的／生物学的な立体配置を例示している。第一に、MRまたは他の3次元撮像技術（たとえば、CTおよび3次元超音波に限定されない更なる技術も含む）によって例証されるように、ブロック40によって示される総合的な医療環境は、既知の診断手順による。このような診断では、各々がボクセル・パラメーター値を有するボクセルの、連続平面、すなわちスライス42、44…等を生成するであろう。この値は、一般的には、識別できる、筋肉、脂肪、血液などのような、局所的な組織または物質の、密度または組成などの特性に依存するであろう。さらに、体内の深さまたは他の幾何学的な傾向が測定感度に多かれ少かれ強く影響するので、この測定中のパラメータ値は、診断システムに関連するボクセル位置に依存するであろう。しかしながら、説明の簡単化のため、離散したボクセルは、図示されていない。表面またはボリュームの全体は、一般的には、複数のスライスから構成される。ユーザは、ブロック40内に、全体的に、心臓およびそれに近接する環境を含むことが期待されるような、図2に示される全体ブロックよりも相対的に小さい関心ボリュームを規定することができる。心臓46は、点線によって取り囲まれるボリュームとして、例示的な識別方法で示されている。ここで、心臓は、血液が満たされている一組の心室、心室内容自体または心筋を備える内側部と、脂肪質、冠状動脈血栓および大動脈などの様々な血管のようなものを備えることができる心臓の外側を形成する心膜との集合で構成される内部を含む、複雑な構造である。さらに、心臓が、通常多かれ少なかれ周期的に動いている間、様々なスライスは、連続して測定されるので、診断手順は、このような非安定的な動作を把握していなければならない。

つぎに、図2に例として示されるようないわゆる短軸スライドの代わりに、代替の長軸スライスを、内側輪郭および外側輪郭を見出すために用いることもできる。このような場合、左心室の長軸スライスのたとえば、4つという限られた数は、壁を規定するのに十分であろう。

図3は、図2の3次元データの組を分割することによって生じる、様々な内側輪郭および外側輪郭を示す。内側輪郭は、表面31内で変換されていて、また、外側輪郭は、ワイヤー・モデル32として示されている。これらの輪郭は、オブジェクトの壁または殻を集合的に規定することができる。ここで、たとえば、心臓壁の位置が確立されるべきであるような実用的な実施態様では、心臓内の輪郭を導出するために用いられる自動分割アルゴリズムは、ヒトの心臓の左心室のようなオブジェクトの構造体に関与する、特定の画像要素（ピクセルまたはボクセル）の「共同懸垂」（または、ファジー連結性）と記述されている特性を規定するための方法として表現することができる。この演算は、複数のスライスをカバーすることによって、3次元で実行することができる。問題のアルゴリズムは、平均密度およびその標準偏差のようなデータの組から、様々な統計パラメータを、入力データとして、抽出するであろう。その後、このようなパラメータは、分割されるべきオブジェクトを記載するであろう。これらのパラメータは、心室内部に位置している初期のエリアから導出することができる。診断幾何学による、オブジェクト密度とボクセル強度との間の、非均一な並進関数に関する、既述のコメントに留意されたい。ここで、このアルゴリズムは、これらの入力データに基づいて、図2のような関心ボリューム（VOI：Volume Of Interest）内で、各々のボクセルの上記の「共同懸垂」の品質を計算するであろう。図3では、線33は、3次元（x軸系、y軸系、および、z軸系）に対応していて、画像は、それのより良好な視覚化のために、並進または回転させることができる。

つぎに、こうして発生させた、ファジーな結果は、オブジェクトボクセルと非オブジェクトボクセルとに、ボクセルを分類するために、分離されるはずである。その後、オブジェクトボクセルの2組の分離が、微調整され、最終的には、心内膜の輪郭（心壁の内側境界）になる。

つぎに、心外膜または外側輪郭は、半径方向最小費用アルゴリズムに基づいて分割される。それ故に、上記の検出された心内膜の輪郭または内面は、種すなわち開始の実体として、用いられる。この心内膜の輪郭から、半径方向線の起源となる起点を含む極モデルが、導出される。この起点は、いくつかの適切なアルゴリズムに従って、中央または重心を見出し、さらに、標準的な数およびそこから始まる半径方向線の間隔を見出す、いくつかの手順によって、見出すことができる。さらに、このような半径方向線上のボクセルで位置決めは、要求されるプロトコルに従って選択される。つぎに、この極モデルは、再度、当初の画像を再標本化するために用いられる。つまり、実際に、当初のボクセルは、その後、たとえば、このような半径方向線の近くに位置するボクセルおよび／または問題の特定の二次ボクセルの近くに位置するボクセルとの間の補間手順によって、このような半径方向線に中心を置く二次ボクセルに変換される。つぎに、再標本化された画像に基づいて、各々の再標本化された画像の線に沿った動的な符号決定が、算出される。このような半径方向線に沿ったボクセル値間の一次および二次空間導関数の組合せから、空間的に規定された費用関数を含む費用画像が、導出される。最後に、この空間費用画像によって、最小費用に関連する経路が、選択され、このことにより閉じた外側輪郭が見出される。このようにして、ボクセル強度（ボクセル値）と、上記半径方向線上のボクセル・サブセットの間の（共同して一次導関数および二次導関数をもたらす）相対位置との双方を組み合わせることにより、外側輪郭が見出される。このことにより、内側輪郭と外側輪郭との間の間隔が可能な限り非均一となる。上記手順の全ては、人間の介入を絶えず必要とすることなく、高品質の出力をもたらすための人間の介入なしで、完全に自動的に実行することができる。

更に適切な場合、心外膜の（外側の）輪郭の検出の後に、後者は、外向きに延伸させて、心臓の外側にあるが、検出済みの心外膜の輪郭から限られた距離内にしか存在しないことが知られていて、さらに、医学的／生物学的観点で関連性がある、構造を保持することができる領域を、心臓自体以外に、含むようにさせることができる。これの有用なケースとしては、たとえば、冠状血管およびバイパス移植において、結果的に、以前の治療をもたらすことになる。このように延伸させることは、延伸層の厚みが演繹的に推定されるときには、均一な延伸として、単純な、局所的、幾何学的拡張によって、行うことができる。その後、半径方向線上の輪郭位置は、同じ半径方向線上に延伸位置を即座に生成するであろう。このような延伸は、通常、心臓の全体的なサイズに対し相対的に小さい分画に対応するので、二値演算子によって制御されるクライン(Cline)の局所的拡張のような局所的な手順を、用いることができる。この演算子は、人ではなく、むしろボクセル強度値に基づいて定式化される数理的表現であるという点に留意されたい。

このような延伸を行うための他の更に洗練された方法によると、輪郭が、空間的に非均一に延伸することが可能になる。このような手順は、この延伸が、外側輪郭の重心と、以前に使用された外側輪郭に対する極モデルの起点との間の距離の均一な百分率であり、かつ、半径に沿ってなされる場合に、意味を持つことになろう。百分率自体の選択は別にして、これは、クラインの演算子の基本的延伸の使用により実行されるであろう純粋に局所的な手順である。

なお更に洗練された代替法では、局所的な延伸が、内側輪郭と外側輪郭との間の局所的な距離、すなわち、局所的な壁厚に対して比例している。これも、上記の極モデルにより管理することができる。

更に洗練された方法では、外側輪郭の外向きの延伸は、動的な符号決定が上記外側輪郭の検出プロセスの一部であったという条件が必要である。心臓の左心室の場合には、この決定された動的な符号は、外側輪郭を、心臓の外壁、または、これに代えて、左心室と右心室との間の隔膜のような内側の分割の隔壁のいずれかと、識別するであろう。

内側輪郭と外側輪郭の両方が規定されている場合、考察されるオブジェクトの壁自体が、構成される。一方で、このように構成された部分的なボリュームは、今や、壁およびその中身を選択的に視覚化することを最適にするために、用いることができる。他方で、この部分的なボリュームは、品質が改良された、新たに測定されたデータの組を取得するために用いることができ、さらに、壁の中身の優れた視覚化を可能とする。このことは、二次データ収集操作を、より選択的に、関心領域にのみ向けることによって、または、これに代えて、測定値自体の解像度を上げることによって、遂行することができる。

図4は、本発明による手順のブロック図を例示している。ブロック50において、手順を、開始する。そして、適切な場合、必要なハードウェア機能およびソフトウェア機能が、割り当てられる。ブロック52では、第1のスライスが、従来の手順に従って測定される。この測定は、長軸スライスと短軸スライスのいずれでもよい。

それから、ブロック56では、最近このようにして測定されたスライスに関連する内側輪郭が導出される。ここでは、図2を参照して以前に議論したアプローチを、用いることができる。

その後、ブロック62で、最近測定されたスライスの外側輪郭が導出される。ここでは、図2を参照して以前に議論されたアプローチを、用いることもできる。明示的には示されていないが、ブロック62の一部と考えられる処理ブロックにおいて、適切であり、かつ、心外膜の輪郭が検出されると、新しく確立された外側輪郭は、たとえば、冠状血管およびバイパス移植のような、外側にあることが知られているが、検出済みの心外膜の輪郭から限られた間隔しか離れていない構造を保持する領域を含むように、外側に延伸される。図2を参照して以前に議論されたアプローチを、用いることができる。

ブロック54では、このシステムは、全ての必要なスライスの測定および評価がなされたか否かを検出する。それらがなされていない場合、このシステムは、ブロック52に戻る。事実、様々な状況において、限られた数のスライスでも、新たなデータ収集によって、壁の中身が完全に改良された視覚化をもたらすであろうボリュームを識別するのに、十分なものとすることができよう。当初のデータの組が壁の視覚化に用いられる場合には、画像品質は、スライスの増加数とともに、空間的分解能は改良されるであろう。

ブロック54の結果が肯定である場合、ブロック58では、様々な内側輪郭が、壁の内面と結合され、かつ、様々な外側輪郭が、壁の外面と結合される。

つぎに、ブロック60で、輪郭の内側空間における全てのボクセルが、除外され、かつ、その後、ブロック68で、輪郭の外部空間における全てのボクセルが、除外される。つぎに、ブロック70で、オブジェクト空間の非除外部分、ゆえに、壁に位置する全てのボクセルが、視覚化される。そのための特定の手順は、MIP、すなわち、最大強度投影（Maximum Intensity Projection）である。最後に、ブロック72において、このプロセスは、終了する。

以下の関連するコメントは、上記手続き的記述に追加される。しかしながら、これらのコメントは、一般的かつ例示的な説明および情報を示しているに過ぎない。

1. 参照文献のクラインの従来技術（米国特許第6,058,218号）が、初期の演算として閾値化を実行するのに対して、本発明は、スライスの統計値に基づいて、内側輪郭の位置を選択する。この手順は、自動的に行なわれるのみならず、従来技術よりも正確である。特定の例は、ボクセルでしか選択されないサブセットに基づくヒストグラムにおいて、統計的な最小量が発生する遷移で、強度を見出す（このような最小量は、次いで、壁素材と内部の中身（通常、血液）との間で、階段状の遷移を示す）。さらにまた、ファジー結合原理の使用は、本発明を実施する上で適切で有用なものとなることが見いだされた。たとえ、何らかの理由で大動脈または心臓弁から導出されるような隙間が輪郭に生じたとしても、事実上、問題の隙間を埋めるための橋渡し操作は、簡単なアクションとなるであろう。

2. 同様に、外側輪郭は、本発明においては、それ自体で決定されるのに対して、参照文献の場合、第1の決定された輪郭から、直接、それの幾何学的拡張により、第2の輪郭を導出する。本発明における拡張は、それが発生する限り、たとえば、心臓自体の外側に位置するバイパス、および、以前の心臓手術から生じたバイパスの拡張を含む、外側輪郭がすでに設定された後の、手順のステップである。本発明は、オブジェクトの壁の厚さが変化する場合に、はるかにより良く機能する点に留意されたい。特に、本発明の有用な実施態様に用いられる最小費用アルゴリズムと組み合わされる動的な符号決定は、外壁を確立する適切な手順である。

3. 全体的な手順は、以下の通りに省略することができる。第一に、オブジェクトの３次元データスタックから開始する。つぎに、オブジェクトを、グローバルを有する下位ボリュームに制限する。つぎに、シングル・スライスを選択する。つぎに、全てのピクセルのグレー値分布を見出して、かつ、グレースケール値の統計分布を確立する。つぎに、ボクセルの連結性および分布におけるボクセルの統計的なグループの一部であるそれらに基づいて、内側輪郭の中でボクセルを分離する。改良された精度については、多数の隣接するスライスのデータを、用いることができる。この結果、内側輪郭が得られる。類似したアプローチとして、短軸スライスを、一連の長軸スライスに代えることもできる。

4. スライスの外側輪郭は、内側輪郭の重心のような中心を起源とする半径方向線に沿ったスライス内のグレースケール情報を再標本化することによって、見出される。つぎに、内側輪郭に対して以前に用いられた統計的なグレースケール分布データを用いて、内壁の外側のグレースケール変化の符号が、検出される。次いで、一次導関数および二次導関数が算出され、かつ、最小費用アルゴリズムにおいて通常である最小費用で経路の確立がなされ、かつ、その後、平滑フィルタによって最適化される。外側輪郭を確立するための後者の方法は、単なる一例として示されている。多くの場合、半径方向線に沿った二次導関数のゼロまたはゼロに近い部分は、外側輪郭ポイントとして取り出すことができる。

5. 適切な場合には、たとえば、心壁の近くのバイパス移植を含むように、外側にあることが知られているが、外部表面から限られた距離にしかない、構造を含むことが可能となるように、空間的に均一または非均一な延伸によって外側輪郭を延伸させる。

6. 以下に、図4のブロック70に代わるものとして、単独でまたは組み合わせて適用することができる様々な特定のアプローチが、示される。第一に、3次元の壁または殻のみを視覚化するために、内側輪郭と外側輪郭とを結合する。

7. これに代えて、特に、壁の外側に位置する全てのボクセル・データを削除することによって壁の外側を視覚化し、かつ、医学会／生物学会において通常知られている3次元表示方法で残りのデータを表示しても良い。特に、本発明は、外側からデータの組までを見ることによって、検査中に、オブジェクトの外面を示すという可能性を提供する。これにより、特定の心臓病の場合には、心壁の更に外側の脂肪または筋肉の組織のような、他の構造による干渉なしに、心壁の冠状血管の可視化がなされるであろう。この特性は、たとえば、CTおよびMRのデータの組にも用いることができる。

8. これに代えて、3次元ディスプレイ・レンダリング方法によってまたはMIP（Maximum Intensity Projection）のような射影法によって、壁の外面の外側と壁の内面の内側との双方の、全てのデータを削除することによって、壁のみの中身を視覚化することもできる。心壁の場合、その後、冠状動脈は、心室を構成する内側データからの外乱と、心臓自体の一部ではない他の動脈および静脈、並びに骨構造、脂肪組織、および、冠状動脈の可視化の障害となる他の構造を保持することができる外側のデータからの外乱無しに、可視化されるであろう。

9. これに代えて、図3の手順では、ブロック70において、更なる測定値による画像データの新たな入手を実行することにより（特に、上記手順によって見出された壁の新たに文書化された位置を用いることにより）、プロセスを延伸させてもよい。この結果、更に、検査中のオブジェクトに対する最適な分解能および／または感度のような、最適化された取得設定を示す一つ以上の付加的なデータの組の取得を最適化することができる。この一例は、特に、壁自体の中身をカバーするように、限定された薄いスライスのMR取得であろう。この特性は、MR画像取得において、または、さらに一般的には、無制限の3次元オリエンテーションでスライスを取得することができる画像取得マシンにおいて、用いることができる。

様々な輪郭見出しアルゴリズムまたは方法については、それ自体、たとえば、1997年のジェイ・コンピュータ・アシスト・トモグラフィー（J. Computer Assisted Tomography）756-756における21(5)のロブ ジェイ. バン デル ゲースト（Rob J. van der Geest）他による、「マニュアルと、短軸MR画像からの左心室のボリューム・パラメータの半自動化分析との間の比較（Comparison Between Manual And Semiautomated Analysis of Left Ventricular Volume Parameters from Short-Axis MR Images）」が、出版されている。この出版物は、長い心室軸を推定するために用いられるハフ変換と、さらには、そこから心外膜半径を推定するために、心内膜の半径および心筋の壁厚を決定するための尤度規準とを適用する。最終的な輪郭も、最小費用輪郭検出を用いることにより、計算された。

画像データの組の構造の輪郭を検出するための、ファジー連結性および最小費用アルゴリズムの基本的な原理は、この文献に詳述されている。

本発明は、CTにも用いることができ、かつ、特に、心臓以外の、頭蓋骨と脳と動脈という組合せ、腎臓、腸などのような、様々な他の医療環境にも用いることができる点に留意されたい。

上記のことを要約すると、外側輪郭表面を検出するためのステップは、ボクセル強度（ボクセル値）と、ボクセル・サブセットの中の相対位置（一次導関数および二次導関数）との双方を組み合わせることにより、内側輪郭と外側輪郭との間の、非均一な間隔を可能とする。

1. 種となるエンティティとしては、検出済みの心内膜の輪郭が、用いられる。この輪郭から、内側輪郭の重心を起源とする極モデルが作製される。つぎに、極モデルは、新たなボクセル位置を得るために、画像の再標本化に用いられる。

2. 再標本化された画像に基づいて、各々再標本化された画像線に沿った動的な符号決定が、外側の境界の仮定位置におけるグレー・スケール・レベルの導関数の反転を訂正するために評価される。

3. 一次導関数および二次導関数と、心内膜の境界を導出するために用いられる統計的な情報との組合せから、費用画像が、導出される。

4. 最後に、経路は、この費用画像によって検索されて、かつ、続いて、閉じられた輪郭を見出すために、最適化される。

画像処理ステップの詳細な情報については、たとえば、ミラン ソンカ（Milan Sonka）他の「画像処理、分析、マシン・ビジョン（チャップマンおよびホール：Chapman & Hall）（1995）」のISBN 0-412-45570-6、特に、第5.2章、エッジに基づく分割（Edge Based Segmentation）、および、より詳しくは、136ページから139ページの、費用マトリックスを導出し、その後、最小費用アルゴリズムに基づく輪郭を検出することが記述されている、パラグラフ5.2.4を参照されたい。

ここで、本発明は、好ましい実施例に関して、開示された。当業者であれば、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、多くの変更態様および改変を行うことができることを認識するであろう。従って、これらの実施例は、例示に過ぎないものととみなすべきであり、かつ、特許請求の範囲に列挙されている限定を除き、これらの実施例により本発明が限定されるべきではない。

全体的な3次元視覚化デバイスである。 壁を含む大きな3次元のデータの組で関心のある部分的なボリュームである。 ヒトの心壁の左心室に関連している場合、壁を集合的に規定する内側および外側輪郭のセットの例である。 本発明による手順のブロック図である。

符号の説明

20 オブジェクト
22 医療画像処理システム
24 画像処理デバイス
26 データ処理装置
28 ディスプレイ・スクリーン
30 記憶装置
32 キーボード
40 医療環境
42、44 連続平面（スライス）
46 心臓
31 表面
32 ワイヤー・モデル
33 線

Claims (12)

1. 医学的／生物学的全体の環境に関連するソース画像データの組を受信し(52)、
   当該環境内で第1の輪郭表面を確立し、かつターゲット・オブジェクト・ボリュームを集合的に規定する当該第1の輪郭表面を種データとして用いることによって、当該環境内で当該ターゲット・オブジェクト・ボリュームを集合的に規定する第2の輪郭表面を確立し(58)、
   分割により、当該画像データの組から、当該ターゲット・オブジェクト・ボリュームの外側の構造に関連している全ての情報を除外し(60, 68)、
   除外されていない情報に基づいて、当該ターゲット・オブジェクトを視覚化する、
   コンピュータ操作ステップを備える、当該環境において当該オブジェクト・ボリュームの特定の表面を視覚化する(70)ための方法であって、
   当該方法は、当該第1および第2の輪郭表面の間が非均一の間隔になるように、ボクセル強度とボクセル・サブセットの中の相対位置との双方を組み合わせ、かつ、
   当該分割の区別として少なくとも当該第2の輪郭表面を用いることによって、
   当該第2の輪郭表面を確立することを含む、方法。
2. 特定の輪郭位置は、このような輪郭位置に幾何学的に隣接している、選択されたボクセル・サブセットの多値強度の統計評価によって確立されている、請求項1に記載の方法。
3. このようなボクセル・サブセットが、その後、このような輪郭位置を導出するために、このようなボクセルの更なるサブセットの幾何学的な配置の発生のために当該ソース画像データの組から導出される、一次ボクセル値に実行されるデータ処理再標本化によって導出される、請求項2に記載の方法。
4. 当該視覚化は、当該分割を実行した後に、当該ターゲット・オブジェクト・ボリュームの中身の、3次元レンダリング方法または最大強度投影を実行することによって遂行される、請求項2または3に記載の方法。
5. 当該第1および第2の輪郭表面を確立した後に、当該ターゲット・オブジェクトの外部表面に基づいて当該分割を実行してから、当該ターゲット・オブジェクト・ボリュームに対して最適化された取得設定でソース画像データの組の反復した導出を実行することによって、当該視覚化を遂行し、当該反復した導出は、実質的に、当該環境の除外されていない部分に向けられる、請求項2または3に記載の方法。
6. 当該ターゲット・オブジェクトに関連する、内部表面と外部表面との間に位置するボリュームを維持する当該分割を実行することによって、当該視覚化を遂行する、請求項2または3に記載の方法。
7. 当該第1の輪郭表面は、中空のオブジェクトの内側輪郭表面であり、かつ、当該第2の輪郭表面は、当該中空のオブジェクトの外側輪郭表面に関する、請求項4、5または6に記載の方法。
8. 外側輪郭表面の当該確立が、以前に見出された外側の当該輪郭を越えて延伸している局所を用いる、請求項7に記載の方法。
9. 当該局所的な延伸が、適用可能な当該外側輪郭を越えて、空間的に非均一である、請求項8に記載の方法。
10. 当該輪郭表面の少なくとも1つは、中空のオブジェクトの外側輪郭であり、かつ、当該外側輪郭表面の確立は、最小費用手順を適用する、請求項2または3に記載の方法。
11. 当該第1の輪郭表面は、さらに、特に、ヒトの心臓の形状に必要な大きさである、請求項7に記載の方法。
12. 総合的な医学的／生物学的全体の環境において当該オブジェクト・ボリュームを視覚化する、請求項1、2または3に記載の方法を実施するように構成されている装置であって、
    当該環境に関連するようなソース画像データの組を受信する受信手段と、
    少なくとも、ターゲット・オブジェクトに関連するターゲット・オブジェクト・ボリュームを規定している、第1および第2の輪郭表面を、当該環境内に確立する輪郭表面確立手段と、
    当該画像データの組から、当該ターゲット・オブジェクト・ボリュームの外の構造に関連している全ての情報を分割によって除外する(60, 68)、分割手段と、
    除外されていない情報に基づいて、当該ターゲット・オブジェクト・ボリュームを視覚化する(70)視覚化手段と、
    を含み、さらに、コンピュータ設備を備え、
    当該確立手段は、相互に分離する手順で当該第1および第2の輪郭表面を確立し、さらに、少なくとも当該第1および第2の輪郭の一方が、ボクセル強度とボクセル・サブセットの間の相対位置との双方を組み合わせることによって、かつ、当該分割および可視化を判別可能な当該第2の輪郭表面を用いることによって、決定される(56)装置。

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