JP2019508141A - 医療画像ナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするためのシステム及び方法であって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表す、システム及び方法が提供される。ユーザは、ユーザにより操作可能なユーザ入力装置から受信されたナビゲーション命令に基づいて、静的閲覧モードからナビゲーションモードへと切り換えることを可能とされ得る。表示プロセッサは、静的閲覧モードにおいて、該スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成するよう構成されても良い。表示プロセッサは、ナビゲーションモードにおいて、該画像ボリュームのスラブのボリューム描画により該出力画像における該１枚のスライス画像を置き換えるよう構成されても良く、ここで該スラブは、１枚より多いスライス画像を有する。該システム及び方法は斯くして、ナビゲーションの間に、ボリューム描画へと選択的に切り換え、静的閲覧（即ち非ナビゲーション）モードにおいては、スライス画像が表示される。有利にも、ユーザは斯くして、ボリューム画像を通してナビゲートする際に、より正確に構造を追従することができ、これにより対象のスライス画像をより迅速且つ正確に特定することができる。

Description

本発明は、ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするシステム及び方法に関する。本発明は更に、該システムを有するワークステーション及び撮像装置、及びプロセッサに該方法を実行させるための命令を有するコンピュータプログラム製品に関する。

コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）等のような医療画像取得手法は、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表す、スライス画像のセット又はスタックを提供し得る。斯かる画像ボリュームは、血管、結節、病変または気道のような、解剖学的構造の３次元（３Ｄ）ビューを提供し得る。該画像ボリュームをナビゲート（navigate）することは、例えば該解剖学的構造における疾患の診断のため、限定するものではないが放射線医を含む臨床医により、しばしば望まれる。ユーザが画像ボリュームをナビゲートすることを可能とするため、画像ボリュームは、ユーザが連続的にスクロールできる個々のスライス画像としてユーザに表示され得る。そのため、画像ボリュームは、スライス毎の態様でユーザに対して視覚化され得る。スライス画像のセットからの１枚以上のスライス画像は、ユーザに特に関心のある領域を有し得る。例えば、スライス画像のセットは血管を示し、画像ボリュームの１枚以上のスライス画像は、放射線医にとって特に関心のあるものであり得る血管の分岐または狭窄症を示し得る。

例えばUS2012/306849A1に記載されたボリューム描画のような、画像ボリュームを可視化するための他の視覚化手法が知られているが、臨床医は少なくとも診断の目的のためスライス画像の表示を好むことが知られている。

本発明者は、スライス画像の表示が、ユーザが画像ボリュームをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするために常に最適であるわけではないことを認識した。

ユーザが画像ボリュームをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするための改善されたシステム又は方法を持つことが、有利となり得る。

この問題に好適に対処するため、本発明の第１の態様は、ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするためのシステムであって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表し、前記システムは、
前記スライス画像のセットにアクセスするよう構成された画像データインタフェースと、
前記ユーザにより操作可能なユーザ入力装置からナビゲーション命令を受信するよう構成されたユーザ入力インタフェースであって、前記ナビゲーション命令の受信が、静的閲覧モードからナビゲーションモードへとシステムを切り換えさせる、ユーザ入力インタフェースと、
前記静的閲覧モードにおいて、前記スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成し、
前記ナビゲーションモードにおいて、前記画像ボリュームのスラブのボリューム描画により前記出力画像における前記１枚のスライス画像を置き換える
よう構成された表示プロセッサと、
を有するシステムを提供する。

前記ユーザ入力インタフェースは、前記ナビゲーションモードにおいて、前進又は後退ナビゲーション命令をユーザが提供することを可能とするよう構成されても良い。前記表示プロセッサは、前記前進又は後退ナビゲーション命令に応答して、前記画像ボリュームにおけるそれぞれの方向内のスラブ（slab）のサイズを調節するよう構成されても良い。以上の手段は、スライス画像のセットにアクセスするよう構成された画像データインタフェースを提供する。スライス画像のセットは、画像のスタックとも呼ばれ得るものであり、切断された構造を伴う身体を通る平面の形をとする画像を生成する種々の撮像モダリティにより取得され得る断面画像を有しても良い。斯かる撮像モダリティは、ＣＴ及びＭＲＩ、電子放射断層撮影、ＳＰＥＣＴスキャン、超音波検査等を含んでも良い
スライス画像のセットにおける各スライスの連続的な位置間の差は、該スライス画像のセットにより表される画像ボリュームにおけるスライス間の距離を示し得る。

以上の手段は更に、ユーザにより操作可能なユーザ入力装置からナビゲーション命令を受信するよう構成されたユーザ入力インタフェースを提供する。ユーザは、例えばコンピュータのマウスのようなユーザ入力装置を用いて、ナビゲーション命令を提供しても良い。例えば、ユーザは、スクロールホイールを動作しながら、マウスボタンを押下しても良い。マウスボタンが押下された間のスクロールホイールの操作のような、ナビゲーション命令の受信は、静的閲覧モードからナビゲーションモードへと該システムを切り換えさせる。該システムの切り換えは、例えば表示プロセッサのような少なくとも１つのプロセッサが、モードを切り換えることを意味し得る。

以上の手段は更に、前記静的閲覧モードにおいて、前記スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成する、表示プロセッサを提供する。静的閲覧モードにおいて、出力画像はディスプレイに表示され、ユーザがスライス画像の所望する１枚を閲覧することを可能としても良い。ナビゲーションモードにおいては、ユーザは画像ボリュームをナビゲートし、例えば現在表示されているスライス画像から、画像ボリュームの別の部分へと移動しても良い。該表示プロセッサは更に、ナビゲーションモードにおいて、前記画像ボリュームのスラブのボリューム描画により前記出力画像における前記１枚のスライス画像を置き換えるよう構成される。そのため、ナビゲーションモードにおいては、該表示プロセッサは、画像ボリュームのスラブのボリューム描画を計算し、個々のスライス画像ではなく、該スラブのボリューム描画を表示する。これにより、以前に表示されたスライス画像が、計算されたボリューム描画によって、出力画像において置き換えられる。

スライス画像とは、単一の面により定義される画像ボリュームの断面を示し、スラブとは、例えば画像ボリュームに交差する２枚の平行な面により定義される、画像ボリュームのサブボリュームを示し得ることに、留意されたい。斯かるスライス画像は、例えば長軸断データを表しても良いし、又はゼロ又は限られた厚さを持つ画像ボリュームの複数の平面の再フォーマットにより得られても良い。反対に、スラブの厚さはゼロではなく、スライスの厚さよりも大きい。事実上、従ってスラブは、２枚以上のスライス画像の視覚的な情報を有し得る。そのため、ボリューム描画は、スライス画像のセットの２枚以上のスライス画像に基づいて算出され得る。スラブに含まれるスライス画像は、スライス画像のセットにおける隣接したスライス画像であっても良いし、又は離れたスライス画像であっても良い。

しかしながら、本発明者は更に、ボリューム描画された画像は、視覚化には適していないものの、一般に複数のスライスに基づくものであり、従って画像ボリュームのビューの大きな視野を提供し、そのためユーザがナビゲーションの間に「先読み」することを可能とするため、ナビゲーションには適していることを認識した。斯かる先読みは、ナビゲーションを容易化し得るものであり、例えばユーザが、ナビゲーションの間に解剖学的構造をより正確に追従することを支援し得る。このことは例えば、解剖学的構造が、閲覧面に垂直である場合又は斜めである場合、解剖学的構造が分岐を持つ場合、等に当てはまり得る。それ故、本発明によれば、表示プロセッサは、ナビゲーションの間に自動的にボリューム描画に切り換え、静的閲覧モード（即ちナビゲーションではない）においては、表示プロセッサは、スライス画像の表示に復帰する。静的閲覧モードにおけるスライス毎の表示から、ナビゲーションモードにおけるボリューム描画への切り換え、及びその逆により、ユーザは有利にも、ナビゲーションの間にスライス画像を閲覧することを可能とされ、ナビゲーションの間に、ユーザはボリューム描画の形をとる付加的な情報を提供され、該付加的な視覚的情報は、隣接するスライス画像により提供される。当該付加的な視覚的情報は有利にも、ナビゲーションの間に、ユーザが関連するスライス画像を迅速且つ正確に特定することを支援し得る。

ナビゲーションモードにおいて、ユーザは、前進又は後退ナビゲーション命令を利用して、スラブのサイズを調節しても良い。このことは、ボリューム描画されたスラブに含まれるより多くの又はより少ないスライス画像に帰着し、それによりボリューム描画により提供される奥行を調節し得る。例えば、前進ナビゲーション命令に応答して、スラブのサイズが特定の方向に増大させられ、後退ナビゲーション命令に応答して、スラブのサイズが再び減少させられても良い。他の例では、前進ナビゲーション命令が、スラブのサイズを特定の方向に増大させ、後退ナビゲーション命令が、スラブのサイズを反対の方向に増大させても良い。斯かるサイズの調節は、これにより画像ボリュームの異なる部分がボリューム描画に含まれるため、画像ボリュームのナビゲーションのタイプを効果的に表す。

要約すると、本発明のシステム及び方法は、静的閲覧モードにおいては、「元の」即ちボリューム描画されていないスライス画像を表示する。しかしながら、ユーザがナビゲーションを開始するとすぐに、スライス画像は画像ボリュームのボリューム描画に置き換えられ、ユーザはこれにより、隣接するスライス画像により提供される、静的閲覧モードにおいては利用可能ではない、付加的な視覚的情報を提供される。そのため、ユーザは有利にも、ボリューム画像をナビゲートする際に、より正確に構造を追従することを可能とされ得る。

任意に、表示プロセッサは更に、ナビゲーションモードにおいて、ナビゲーション命令に基づいて、前記スラブの位置を調節するよう構成される。ナビゲーション命令によりスラブのサイズ及び／又は位置を調節することにより、ユーザは、画像ボリュームをナビゲートすることを可能とされる。例えば、更なるスライス画像をスラブに含めることにより、ユーザはボリューム描画により提供される奥行を増大させることができ、スラブの位置を調節することにより、画像ボリュームを通してスラブを効果的に「移動する」ことができる。両方の調節は、あわせて及び個別に、ユーザが、画像ボリュームの他の部分を視覚化することができ、それによりユーザが画像ボリュームをナビゲートすることを可能とし得る効果を持つ。

任意に、前記表示プロセッサは、１つのスライス画像から目標スライス画像へのナビゲーションの後に、前記ナビゲーションモードから出るときに、前記目標スライス画像を有する出力画像を生成するよう構成され、前記目標スライス画像は、前記ボリューム描画されたスラブの現在のサイズ及び／又は位置に基づいて選択される。ボリューム描画されたスラブは、ボリューム描画が計算される元となったスラブであることに留意されたい。

任意に、前記目標スライス画像は、スラブの中央又は外側のスライス画像である。スラブに対して所定の、即ち「固定された」目標スライス画像の選択を持つことにより、ユーザは、ナビゲーションの直後に、静的閲覧モードにおいて、スラブに対してどのスライス画像が表示されているかを迅速に認識することができる。

任意に、前記表示プロセッサは、最大強度投射、最小強度投射、陰影表面表示、直接ボリューム描画、及び仮想内視法のうち少なくとも１つから選択されたボリューム描画手法を用いて、前記ボリューム描画を計算するよう構成される。これらの手法は、適切なボリューム描画手法である。

任意に、前記ボリューム描画は、前記スラブに含まれるスライス画像の画像ボクセルの寄与の影響を重み付けするボリューム描画手法を用いて計算され、前記影響は、画面上のポインタにより示される画像値に基づいて調節される。ボリューム描画に寄与するスライスの範囲は、規定された限度よりも現在のスライスから遠いスライスの寄与を除去するため、制限されても良い。このようにして、例えばスライス画像のセットを通して長い距離をナビゲートするために、大きなスラブを利用するときには、遠い構造は有利にもフェードアウトされ得る。画面上のポインタにより示される画像グレイ値に基づいて影響を調節することにより、ユーザは、主に画面上のポインタを適切に位置決めすることにより、どの画像グレイ値が関連するもの、例えば対象の組織を表すものであって、ボリューム描画に大きな影響を持つもの、又はその逆と考えられるかを示すことを可能とされる。

任意に、前記表示プロセッサは、前記ボリューム描画を計算する際に、前記スラブに含まれる各スライス画像の寄与を、各スライス画像と、前記スライス画像のセットの前記１枚のスライス画像との間の距離に基づいて調節するよう構成される。有利にも、現在のスライス画像に最も近いスライス画像により提供される情報は、ユーザに表示されるときに強調されても良い。更に、ボリューム描画は、ナビゲーションモードに切り換えるときに、切り換えの影響を有利にも制限し得るスライス画像により類似するものであっても良い。切り換えの影響を制限することは、ユーザが例えば、現在のスライスにより提供される情報と、追加されたスライスによりスラブに含まれる付加的な情報と、をより正確に比較することを支援し得る。

任意に、前記表示プロセッサは、前記スラブに含まれる前記スライス画像のそれぞれの寄与に基づいて、前記ボリューム描画に対する色付きのオーバレイ（overlay）を生成するよう構成されても良い。このことは、対象のスライスに最も近いスライスにより提供される情報間をより容易に且つ正確に区別することを支援し得、ユーザが対象のスライスをより正確に視覚化／分析することを支援し得る。

ワークステーションが、開示されるシステムを有しても良い。

撮像装置が、開示されるシステムを有しても良い。

本発明の更なる態様は、ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とする方法であって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表し、前記方法は、
前記スライス画像のセットにアクセスするステップと、
前記ユーザにより操作可能なユーザ入力装置からナビゲーション命令を受信するステップと、
前記ナビゲーション命令の受信に応答して、静的閲覧モードからナビゲーションモードへと切り換えるステップと、
前記静的閲覧モードにおいて、前記スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成するステップと、
前記ナビゲーションモードにおいて、前記画像ボリュームのスラブのボリューム描画により前記出力画像における前記１枚のスライス画像を置き換えるステップと、
を有する方法を提供する。

前記方法は、請求されない実施例においては必須ではないが、更に、
前記ナビゲーションモードにおいて、前進又は後退ナビゲーション命令をユーザが提供することを可能とするステップと、
前記前進又は後退ナビゲーション命令に応答して、前記画像ボリュームにおけるそれぞれの方向内のスラブのサイズを調節するステップと、
を有する。

コンピュータプログラム製品は、開示される方法をプロセッサシステムに実行させるための命令を有しても良い。

出願時の請求の範囲内ではない実施例においては、ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするよう一般的に構成されたシステムであって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表し、前記システムは、
前記スライス画像のセットにアクセスするよう構成された画像データインタフェースと、
前記ユーザにより操作可能なユーザ入力装置からナビゲーション命令を受信するよう構成されたユーザ入力インタフェースであって、前記ナビゲーション命令の受信が、静的閲覧モードからナビゲーションモードへとシステムを切り換えさせる、ユーザ入力インタフェースと、
前記静的閲覧モードにおいて、前記スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成し、
前記ナビゲーションモードにおいて、前記画像ボリュームのスラブのボリューム描画により前記出力画像における前記１枚のスライス画像を置き換える
よう構成された表示プロセッサと、
を有するシステムが提供され得る。

出願時の請求の範囲内ではない他の実施例においては、対応する方法が提供され得る。

本発明の上述した実施例、実装及び／又は態様の２つ以上が、有用と考えられるいずれかの態様で組み合わせられ得ることは、当業者には理解されるであろう。

前記システムの記載された変更及び変形に対応する、画像取得装置、ワークステーション、方法及び／又はコンピュータプログラム製品の変更及び変形が、本明細に基づいて当業者により実行され得る。

当業者は、本方法が、限定するものではないが、標準的なＸ線撮像、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、超音波（ＵＳ）、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、単光子放射型コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、及び核医学（ＮＭ）のような、種々の取得モダリティにより取得された、例えば３次元（３Ｄ）又は４次元（４Ｄ）画像のような多次元画像データに適用され得ることを、理解するであろう。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表すスライス画像のセットをユーザがインタラクティブにナビゲートすることを可能とするためのシステムを示す。 画像ボリュームを表すスライス画像のセットを示す。 静的閲覧モードにおいてスライス画像のうち１枚がユーザに示されている、図２のスライス画像のセットの俯瞰図を示す。 ナビゲーションモードにおいてボリューム描画された画像ボリュームのスラブであって、以前に表示されたスライス画像を有するスラブを示す。 図２のスライス画像のセットの俯瞰図を示す。 目標スライス画像へのナビゲーションの間の画像ボリュームの他のスラブを示す。 スライス画像を追加することによりナビゲーション命令に応答して増大させられた図４ｂのスラブのサイズを示す。 目標スライス画像が図４ｃのナビゲーションの後に静的閲覧モードにおいてユーザに表示される画像として示される、スライス画像のセットの俯瞰図を示す。 図２のスライス画像のセットの俯瞰図を示す。 目標スライス画像へのナビゲーションの間にボリューム描画された画像ボリュームのスラブを示す。 ナビゲーションモードにおいてナビゲーション命令に応答して目標スライス画像へと移動されたスラブを示す。 目標スライス画像が図５ｃのナビゲーションの後に静的閲覧モードにおいてユーザに表示される画像として示される、スライス画像のセットの俯瞰図を示す。 図２のスライス画像のセットの俯瞰図を示す。 目標スライス画像へのナビゲーションの間の他のスラブを示す。 スライス画像を追加することによりナビゲーション命令に応答して増大させられた図６ｂのスラブのサイズを示す。 目標スライス画像に向けて調節された図６ｃのスラブの位置を示す。 目標スライス画像が図６ｄのナビゲーションの後に静的閲覧モードにおいてユーザに表示される画像として示される、スライス画像のセットの俯瞰図を示す。 スラブに含まれる各スライス画像の、強度により表される寄与が、各スライス画像とスラブの第１のスライス画像との間の距離に基づいて調節された、ナビゲーションの間の画像ボリュームの他のスラブを示す。 患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームをあわせて表す、スライス画像のセットを示す。 ユーザに表示され得る図８のスライス画像のセットのスライス画像の静的なビューを示す。 ナビゲーションの間の図９ａの位置変更されたスライス画像を置き換える画像ボリュームのスラブのボリューム描画を示す。 図９ｂのナビゲーションの後にユーザに表示される図８のスライス画像のセットの他のスライス画像を示す。 ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とする方法であって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表す方法を示す。 本方法をプロセッサシステムに実行させるための命令を有する、コンピュータプログラム製品を示す。

図１は、ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするためのシステムであって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表すシステム１００を示す。システム１００は、スライス画像のセットにアクセスするよう構成された画像データインタフェース１２０を有する。図１の例においては、画像データインタフェース１２０は、スライス画像のセットを表すデータ０２２を有する外部の画像リポジトリ０２０に接続されて示されている。例えば、画像リポジトリ０２０は、システム１００が接触された又は含まれるものであっても良い画像保存及び通信システム（ＰＡＣＳ）又は病院情報システム（ＨＩＳ）により構成されるか又はその一部であっても良い。従って、システム１００は、ＨＩＳを介してスライス画像のセットのデータ０２２にアクセスを得ても良い。代替としては、画像データ０２２は、システム１００の内部データ記憶部からアクセスされても良い。一般的に、画像データインタフェース１２０は、例えばインターネットのようなローカル又はワイドエリアネットワークへのネットワークインタフェース、内部又は外部のデータ源への記憶インタフェース、等のような、いずれの適切な形態をとっても良い。

システム１００は更に、ユーザにより操作可能なユーザ入力装置からナビゲーション命令を受信するよう構成されたユーザ入力インタフェースであって、前記ナビゲーション命令の受信が、静的閲覧モードからナビゲーションモードへとシステム１００を切り換えさせる、ユーザ入力インタフェース１６０を有する。そのため、ユーザ入力インタフェース１６０は、ユーザにより操作可能なユーザ入力装置０７０から受信されたナビゲーション命令に基づいて、静的閲覧モードからナビゲーションモードへとユーザが切り換えることを可能とし得る。ナビゲーション命令を表すユーザ入力データ０７２は、ユーザ入力装置０７０から取得されても良い。ユーザ入力装置０７０は、限定するものではないが、コンピュータのマウス０７０、タッチスクリーン、キーボード等を含む、種々の形態をとり得ることに留意されたい。ユーザ入力インタフェース１６０は、ユーザ入力装置０７０のタイプに対応するタイプのものであっても良い、即ち対応するユーザ装置インタフェースであっても良い、入力インタフェース１７０を有しても良い。ユーザ入力インタフェース１６０は、出力画像１４２を受信し、表示データ０８２をディスプレイ０８０に供給するための表示出力部１８０を有する。該ディスプレイは、例えばコンピュータのモニタ又はテレビジョンのような、いずれの適切なディスプレイであっても良い。該表示データは例えば、スライス画像のセットの１枚のスライス画像を有する出力画像を有しても良い。

システム１００は更に、表示プロセッサ１４０を有する。表示プロセッサ１４０は、静的閲覧モードにおいては、前記スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像１４２を生成するよう構成される。表示プロセッサ１４０は更に、ナビゲーションモードにおいては、前記画像ボリュームのスラブのボリューム描画により前記出力画像における前記１枚のスライス画像を置き換えるよう構成され、該スラブは、１枚よりも多いスライス画像を有する。図１の例の表示プロセッサ１４０は、画像入力インタフェース１２０からスライス画像のデータ０２２を受信し、ユーザ入力インタフェース１６０からユーザ入力データ０７２を受信し、出力画像１４２を出力するものとして示される。

システム１００は、単一の装置若しくは機器として、又は単一の装置若しくは機器において実施化されても良い。該装置又は機器は、適切なソフトウェアを実行する１つ以上のマイクロプロセッサを有しても良い。ソフトウェアが、例えばＲＡＭのような揮発性メモリ又はフラッシュのような不揮発性メモリといった、対応するメモリにダウンロード及び／又は保存されていても良い。代替としては、例えば表示プロセッサ１４０のような該システムの機能ユニットは、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）としてのように、プログラム可能な論理回路の形で該装置又は機器に実装されても良い。一般的に、該システムの機能ユニットは、回路の形で実装されても良い。システム１００はまた、例えば種々の装置又は機器を含む、分散された態様で実装されても良い。例えば、該分散はクライアント−サーバモデルに従うものであっても良い。

図２は、画像ボリュームを表すスライス画像２１０乃至２７０のセット２００を示す。スライス画像のセット２００は、例えばＣＴ、ＭＲＩモダリティにより得られた、例えばスライス画像のスタックであっても良い。画像ボリュームは、人間の解剖学的構造の３次元再構築であっても良い。図１のシステム１００は、スライス画像２１０乃至２７０のセットを表す画像データを受信し、該スライス画像のセットのスライス画像を有する出力画像を生成しても良い。ユーザは、ユーザが静的閲覧モードを選択したときに、図１のディスプレイにおいて該スライス画像のセットの単一のスライスを閲覧することを可能とされても良い。

図３ａは、静的閲覧モードにおいてスライス画像のうち１枚３１０がユーザに示されている、図２のスライス画像のセット２００の俯瞰図を示す。図１のシステム１００は更に、ユーザが静的閲覧モードではなくシステム１００のナビゲーションモードを選択したときに、ユーザがスライス画像のセット２００をインタラクティブにナビゲートすることを可能としても良い。ナビゲーションモードにおいては、画像ボリュームのスラブ３１５のボリューム描画が算出され、出力画像において前記した単一のスライス画像３１０を置き換えても良い。図３ｂは、ナビゲーションモードにおける図２の画像ボリュームのスラブ３１５を示す。スラブ３１５は、複数のスライス画像を含んでも良い。図３ｂのスラブは、図３の示されるスライス画像３１０と、該示されるスライス画像に隣接する更に２枚のスライス画像と、を有するものとして示される。斯かるスラブから算出されるボリューム描画は、例えば何枚かのスライス画像を有する、画像ボリュームのより大きな視野を提供し、それによりユーザが、ナビゲーションの間に画像ボリュームに含まれ得る解剖学的構造を追従することを可能とし得る。

ボリューム描画は、可視化及びコンピュータグラフィックスのような分野において知られていることに、更に留意されたい。ボリューム描画は、一般に、３Ｄの離散的にサンプリングされたデータセット、典型的には３Ｄのスカラー場の、２Ｄ投射を表示するために用いられる手法のセットとして定義され得る。ボリューム描画は、最大強度投射、最小強度投射、陰影表面表示、直接ボリューム描画、仮想内視法等のような種々の手法に基づいて計算されても良い。限定するものではない例においては、全てのサンプル値が不透明度及び色にマッピングされることを必要とし得る、直接ボリューム描画が利用されても良い。このことは、伝達関数を用いて為されても良い。斯かる伝達関数の例は、区分線形関数、単純ランプ、任意のテーブル等を含み得る。ＲＧＢＡ値に変換されると、構成されたＲＧＢＡ結果が、フレームバッファの対応する画素に投射されても良い。ＲＧＢＡは、赤色、緑色、青色、アルファを表すことに留意されたい。最小強度投射においては、最小の強度を持つボクセルのみが取り出され、視点から投射面へと追跡される平行な線の経路に落ちるよう投射される。最小強度投射の例においては、各ＸＹ座標について、最も高いハウンスフィールド番号を持つＺ軸に沿った画素のみが表される。その結果、単一の双次元画像において、所与のボリュームにおける全ての密な構造が観察され得る。斯かる手法を用いて、例えば、ボリュームのなかの特に密な構造を、その位置にかかわらず見つけ出すことが可能となり得る。

ナビゲーションを可能とするため、図１のシステム１００のユーザ装置０７０は、スクロールホイールを有するコンピュータのマウスであっても良いことに、更に留意されたい。スクロールホイールは、ユーザがスライス画像のセットをナビゲートすることを可能とし得る、機械的に回転可能な装置である。例えば、スクロールホイールを前方に回転させることが、「次」又は「前進」命令を発しても良く、スクロールホイールを後方に回転させることが、「前」又は「後退」命令を発しても良い。そのため、ナビゲーションは、スライス画像のセットにおいて、或るスライス画像から別のスライス画像へとユーザが移動することを可能とし得る。スライス画像のセットを通したナビゲーションの後退方向及び前進方向は、ユーザが、対象の特定のスライス画像に向かって又は該スライス画像から離れるように移動し、当該特定のスライス画像に隣接する及び該スライス画像から離れたスライス画像を閲覧することを可能とする。例えばスクロールホイールをもち例えば前方向のスクロールのような、斯かるナビゲーション命令がシステムにより受信されると、該システムは自動的に、ボリューム描画に切り換わっても良い。ナビゲーション命令は、例えば種々のタイプのユーザ入力装置を用いて、及び／又はユーザ入力装置と異なる態様で相互作用して、のように他の種々の方法で提供されても良いことに留意されたい。

ユーザは更に、例えばコンピュータのマウスを用いて、画面上のポインタをドラッグすることを可能とされての良いことに、更に留意されたい。一例においては、ユーザがポインタをドラッグすると、システム１００は、ナビゲーションモードにおいて画像のセットをユーザがナビゲートすることを可能とし、その一部として、ボリューム描画に自動的に切り換えるよう構成されても良い。ユーザがポインタを放すとすぐに、システム１００は、ナビゲーションモードから出て、静的閲覧モードに戻り、スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像をディスプレイの画面においてユーザに表示するよう構成されても良い。

図４ａは、図２のスライス画像のセット２００の俯瞰図を示し、図４ｂは、目標スライス画像４５０へのナビゲーションの間の画像ボリュームの他のスラブ４１５を示す。図１のシステム１００は、ナビゲーションモードにおいて、ナビゲーション命令によって、ユーザがスラブのサイズを調節することを可能としても良い。図４ｃの例においては、ユーザがスラブ４１５のサイズを調節することが示されている。図４ａのスラブ４１５は、拡大されたスラブ４２５を得るため、スラブ４１５にスライス画像を追加することにより、図４ｃにおいてサイズを増大させられて示されている。スラブ４１５のサイズを増大させることにより、ユーザは、所望の目標スライス画像へと効果的にナビゲートができ、スラブ４１５を増大させることによって、出力画像により提供される画像ボリュームの表示が、画像ボリュームおける更に「先」を見せる。斯くして、スラブ４１５のサイズを調節することは、ユーザが追加されたスライス画像により提供される拡大されたスラブ４２５における画像ボリュームの付加的な情報にアクセスし該情報を見ることを可能とし得る。拡大されたスラブ４２５において提供される情報を用いて、ユーザは、画像ボリュームをナビゲートする際に、より正確な視覚化を得て、構造に追従することを可能とされ得る。ナビゲーションに続いて、ユーザが静的閲覧モードに戻ると、スラブ４２５に含まれる又はスラブ４２５の近くにあるスライス画像が、自動的に又はユーザにより選択され、表示されても良い。図４ｄは、目標スライス画像４５０が図４ｃのナビゲーションの後に静的閲覧モードにおいてユーザに表示される画像として示される、スライス画像のセットの俯瞰図を示す。目標スライス画像は、例えばスラブの中央の又は外側のスライス画像のような、スラブに含まれるいずれかのスライス画像となるよう選択されても良いし、又は、現在のスラブの外側のスライス画像であっても良く、例えば隣接するスラブからのスライス画像であっても良い。

図５ａは、図２のスライス画像のセット２００の俯瞰図を示し、図５ｂは、目標スライス画像５５０へのナビゲーションの間の画像ボリュームの他のスラブ５１５を示す。図１のシステム１００は、ユーザが更なる情報にアクセスし該情報を閲覧することが可能となるよう、ナビゲーションモードにおいて、ナビゲーション命令によって、スラブ５１５の位置をユーザが調節することを可能としても良い。図５ｃは、目標スライス画像５５０に向けて、図５ｂのスラブ５１５に比べて、位置が調節された最配置されたスラブ５２５を示す。目標スライス画像５５０に向かうものであっても良いし又は該画像５５０から離れる方向のものであっても良い、スラブ５２５の位置変更により、ユーザは、画像ボリュームを通して前後にナビゲートすることが可能となり、前後のナビゲーションの間、スラブ５２５に含まれる、従ってボリューム描画に含まれる、ユーザがより望ましいと見出したスライス画像を選択することができる。図５ｄは、目標スライス画像が図５ｃのナビゲーションの後に静的閲覧モードにおいてユーザに表示される画像として示される、スライス画像のセットの俯瞰図を示す。

図６ａは、図２のスライス画像のセット２００の俯瞰図を示し、図６ｂは、目標スライス画像６５０へのナビゲーションの間の画像ボリュームの他のスラブ６１５を示す。図１のシステム１００は、ナビゲーションモードにおいて、ナビゲーション命令により、スラブ６１５のサイズ及び位置の両方を調節することを可能としても良い。図６ｃは、スライス画像をスラブ６２５に追加することによりナビゲーション命令に応答して増大させられた図６ｂのスラブ６２５のサイズを示す。図６ｄは、目標スライス画像６５０に向けて調節された図６ｃのスラブ６２５の位置を示す。スラブ５１５のサイズ及び位置の両方を調節することにより、ユーザは、ボリューム描画に含められることが望ましいスライス画像の数及び位置の柔軟な選択を得ることができる。図６ｅは、目標スライス画像６５０が図６ｄのナビゲーションの後に静的閲覧モードにおいてユーザに表示される画像として示される、スライス画像のセットの俯瞰図を示す。

図７は、スラブに含まれる各スライス画像７１０乃至７４０の寄与が、スラブ７１５の各スライス画像と第１のスライス画像７１０との間の距離に基づいて調節された、ナビゲーションの間の画像ボリュームの他のスラブ７１５を示す。図７の例においては、各スライス画像７１０乃至７４０の寄与は、強度スライス画像として表されるものとして示される。スライス画像がスラブ７１５の第１のスライス画像７１０に近いほど、該スライス画像の強度が大きくなる。そのため、第１のスライス画像７１０に近いスライス画像７２０乃至７４０は、ユーザに提示されるときに強調され、ボリューム描画の強調された部分においてユーザがより集中することができる。強調された部分に集中することにより、より強調されない情報により引き起こされるユーザの視覚的な注意の散漫が低減され得るため、ユーザはより正確に且つ便利に構造を追従することを可能とされ得る。

図８は、患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームをあわせて表す、スライス画像のセット８００を示す。ユーザは、静的閲覧モードにおいて、スライス毎の態様で、スライス画像を視覚化することを可能とされても良い。図９ａは、ユーザに表示され得る図８のスライス画像のセット８００のスライス画像９１０の静的なビューを示す。ユーザが、該ユーザによるナビゲーション命令の供給に際して、画像ボリュームをナビゲートすることによって、解剖学的構造をより正確に追従したいと欲する場合、画像ボリュームのサブボリューム、例えばスラブのボリューム描画が算出され、図９ａのスライス画像９１０の代わりにユーザに自動的に提示されても良い。本例においては、ポインタ９１５が、ユーザにより画面上でドラッグされ、ナビゲーション命令を提供するよう示されている。図９ｂは、ナビゲーションの間の図９ａの位置変更されたスライス画像を置き換える画像ボリュームのスラブのボリューム描画９２０を示す。図９ｂにおいては、図９ａのポインタは、ユーザによりドラッグされ位置変更され、それによりナビゲーション命令が提供されて、ナビゲーションモードに切り換え、ボリューム描画を算出してユーザに提供するものとして示される。本例においては、ボリューム描画は、ユーザが、例えば解剖学的構造における血管の分岐９２５をより正確に追従することを可能とし得る。ユーザがポインタを放すとすぐに、ナビゲーションモードから自動的に出て、スライス画像がユーザに提示されても良い。図９ｃは、図９ｂのナビゲーションの後にユーザに表示される図８のスライス画像のセット８００の他のスライス画像９３０を示す。

図１０は、ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とする方法であって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表す方法１０００を示す。方法１０００は、「スライス画像にアクセスする」動作において、スライス画像のセットにアクセスするステップ１０１０を有する。方法１０００は更に、「ナビゲーション命令を受信する」動作において、ユーザにより操作可能なユーザ入力装置からナビゲーション命令を受信するステップ１０２０を有する。方法１０００は更に、「モードを切り換える」動作において、ナビゲーション命令の受信に応答して、静的閲覧モードからナビゲーションモードへと切り換えるステップ１０３０を有する。方法１０００は更に、「出力画像を生成する」動作において、該スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成するステップ１０４０を有する。方法１０００は更に、「出力画像を更新する」動作において、ナビゲーションモードにおいて、該画像ボリュームのスラブのボリューム描画により該出力画像における該１枚のスライス画像を置き換えるステップ１０５０を有し、ここで該スラブは、１枚より多いスライス画像を有する。

方法１０００は、コンピュータ実装される方法としてコンピュータ上で、専用のハードウェアとして、又は両方の組み合わせとして、実装されても良い。図１１に示されるように、コンピュータのための命令、即ち実行可能なコードは、例えば一連の機械読み取り可能な物理的なマーク１０７１の形で、及び／又は例えば磁気又は光学特性又は値のような種々の電気的特性を持つ一連の要素として、コンピュータプログラム製品１０７０に保存されても良い。該実行可能なコードは、一過性の態様で保存されても良いし、又は持続的な態様で保存されても良い。コンピュータプログラム製品の例は、メモリ装置、光記憶装置１０７０、集積回路、サーバ、オンラインソフトウェア等を含む。図１１は、光ディスクを示す。

本出願の以上の説明及び要約によれば、ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするためのシステム及び方法であって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表す、システム及び方法が提供される。ユーザは、ユーザにより操作可能なユーザ入力装置から受信されたナビゲーション命令に基づいて、静的閲覧モードからナビゲーションモードへと切り換えることを可能とされ得る。表示プロセッサは、静的閲覧モードにおいて、該スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成するよう構成されても良い。表示プロセッサは、ナビゲーションモードにおいて、該画像ボリュームのスラブのボリューム描画により該出力画像における該１枚のスライス画像を置き換えるよう構成されても良く、ここで該スラブは、１枚より多いスライス画像を有する。該システム及び方法は斯くして、ナビゲーションの間に、ボリューム描画へと選択的に切り換え、静的閲覧（即ち非ナビゲーション）モードにおいては、スライス画像が表示される。有利にも、ユーザは斯くして、ボリューム画像を通してナビゲートする際に、より正確に構造を追従することができ、これにより対象のスライス画像をより迅速且つ正確に特定することができる。

本発明は、コンピュータプログラム、特に本発明を実行するように構成された、担体上又は担体中のコンピュータプログラムにも拡張されることは、理解されるであろう。該プログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、部分的にコンパイルされた形態のようなコード中間ソース及びオブジェクトコード、又は本発明による方法の実装における使用に適した他のいずれかの形態であっても良い。斯かるプログラムは、多くの異なる構造的な設計を持ち得ることも理解されるであろう。例えば、本発明による方法又はシステムの機能を実装するプログラムコードは、１つ以上のサブルーチンに分割されても良い。これらサブルーチンに機能を分散させる多くの方法が、当業者には明らかであろう。これらサブルーチンは、１つの実行可能ファイルに合わせて保存され、内蔵型プログラムを形成しても良い。斯かる実行可能ファイルは、例えばプロセッサ命令及び／又はインタプリタ命令（例えばＪａｖａ（登録商標）インタプリタ命令）のような、コンピュータ実行可能な命令を有しても良い。代替として、これらサブルーチンの１つ以上又は全てが、少なくとも１つの外部のライブラリファイルに保存され、例えば実行時に、静的又は動的にメインプログラムとリンクされても良い。メインプログラムは、これらサブルーチンの少なくとも１つに対する少なくとも１つの呼び出しを含む。また、これらサブルーチンは、互いに対する関数呼び出しを有しても良い。コンピュータプログラムに関連する実施例は、開示された方法の少なくとも１つの処理ステップの各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これら命令はサブルーチンに分割されても良く、及び／又は静的又は動的にリンクされ得る１つ以上のファイルに保存されても良い。コンピュータプログラムに関連する他の実施例は、開示されたシステム及び／又はコンピュータプログラムの少なくとも１つの手段の各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これら命令はサブルーチンに分割されても良く、及び／又は静的又は動的にリンクされ得る１つ以上のファイルに保存されても良い。

コンピュータプログラムの担体は、該プログラムを担持することが可能ないずれのエンティティ又は装置であっても良い。例えば、該担体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ若しくは半導体ＲＯＭといったＲＯＭのような記憶媒体、又は例えばフロッピー（登録商標）若しくはハードディスクのような磁気記録媒体を含んでも良い。更に、該担体は、電気若しくは光ケーブル、無線、又はその他の手段を介して搬送され得る、電気又は光信号のような、送信可能な媒体であっても良い。該プログラムが斯かる信号において実施化される場合には、該担体は斯かるケーブル又はその他の装置若しくは手段により構成されても良い。代替として、該担体は、関連する方法を実行するように又は関連する方法の実行における使用のために構成された、該プログラムが組み込まれた集積回路であっても良い。
上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。

請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実装されても良い。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

Claims (13)

1. ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とするためのシステムであって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表し、前記システムは、
   前記スライス画像のセットにアクセスするよう構成された画像データインタフェースと、
   前記ユーザにより操作可能なユーザ入力装置からナビゲーション命令を受信するよう構成されたユーザ入力インタフェースであって、前記ナビゲーション命令の受信が、静的閲覧モードからナビゲーションモードへとシステムを切り換えさせる、ユーザ入力インタフェースと、
   前記静的閲覧モードにおいて、前記スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成し、
   前記ナビゲーションモードにおいて、前記画像ボリュームのスラブのボリューム描画により前記出力画像における前記１枚のスライス画像を置き換える
   よう構成された表示プロセッサと、
   を有し、
   前記ユーザ入力インタフェースは、前記ナビゲーションモードにおいて、前進又は後退ナビゲーション命令をユーザが提供することを可能とするよう構成され、
   前記表示プロセッサは、前記前進又は後退ナビゲーション命令に応答して、前記画像ボリュームにおけるそれぞれの方向内のスラブのサイズを調節するよう構成された、
   システム。
2. 前記表示プロセッサは更に、前記ナビゲーションモードにおいて、前記ナビゲーション命令に基づいて、前記スラブの位置を調節するよう構成された、請求項１に記載のシステム。
3. 前記表示プロセッサは、１つのスライス画像から目標スライス画像へのナビゲーションの後に、前記ナビゲーションモードから出るときに、前記目標スライス画像を有する出力画像を生成するよう構成され、前記目標スライス画像は、前記ボリューム描画されたスラブの現在のサイズ及び／又は位置に基づいて選択された、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記目標スライス画像は、スラブの中央又は外側のスライス画像である、請求項３に記載のシステム。
5. 前記表示プロセッサは、最大強度投射、最小強度投射、陰影表面表示、直接ボリューム描画、及び仮想内視法のうち少なくとも１つから選択されたボリューム描画手法を用いて、前記ボリューム描画を計算するよう構成された、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記ボリューム描画は、前記スラブに含まれるスライス画像の画像ボクセルの寄与の影響を重み付けするボリューム描画手法を用いて計算され、前記影響は、画面上のポインタにより示される画像値に基づいて調節される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記表示プロセッサは、前記ボリューム描画を計算する際に、前記スラブに含まれる各スライス画像の寄与を、各スライス画像と、前記スライス画像のセットの前記１枚のスライス画像との間の距離に基づいて調節するよう構成された、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記表示プロセッサは、前記スラブに含まれる前記スライス画像のそれぞれの寄与に基づいて、前記ボリューム描画に対する色付きのオーバレイを生成するよう構成された、請求項７に記載のシステム。
9. 前記ユーザ入力装置は、マウスボタンを有するコンピュータのマウスであり、前記前進及び後退ナビゲーション命令は、
   前記マウスボタンが押下される間の、対応する方向への前記コンピュータのマウスのスクロールホイールの操作、又は
   前記マウスボタンが押下される間の、前記コンピュータのマウスを用いた対応する方向における画面上のポインタの移動
   の一方を表す、請求項１に記載のシステム。
10. 請求項１に記載のシステムを有する、ワークステーション。
11. 請求項１に記載のシステムを有する、撮像装置。
12. ユーザがスライス画像のセットをインタラクティブにナビゲートすることを可能とする方法であって、前記スライス画像のセットは、あわせて患者の解剖学的構造を示す画像ボリュームを表し、前記方法は、
    前記スライス画像のセットにアクセスするステップと、
    前記ユーザにより操作可能なユーザ入力装置からナビゲーション命令を受信するステップと、
    前記ナビゲーション命令の受信に応答して、静的閲覧モードからナビゲーションモードへと切り換えるステップと、
    前記静的閲覧モードにおいて、前記スライス画像のセットのうちの１枚のスライス画像を有する出力画像を生成するステップと、
    前記ナビゲーションモードにおいて、前記画像ボリュームのスラブのボリューム描画により前記出力画像における前記１枚のスライス画像を置き換えるステップと、
    前記ナビゲーションモードにおいて、前進又は後退ナビゲーション命令をユーザが提供することを可能とするステップと、
    前記前進又は後退ナビゲーション命令に応答して、前記画像ボリュームにおけるそれぞれの方向内のスラブのサイズを調節するステップと、
    を有する方法。
13. 請求項１２に記載の方法をプロセッサシステムに実行させるための命令を有する、コンピュータプログラム製品。

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