結合された強度の投影
本発明は、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステム１００に関し、当該システムは、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される、画像のある画素の最初の画素強度を計算する計算ユニット１１０、最初の画素強度と対応するボクセルの位置とに基づいて、画素の最後の画素強度を計算する調節ユニット１２０を有する。したがって、本発明のシステムは、ボリュームの画像データのセットの視覚化を可能にする。有利なことに、画像データセットに含まれるボクセルの強度の調節を必要とするＶＩＰ技術を使用したシステムとは異なり、本発明のシステムは、画素の強度を調節する。これは、ＶＩＰ技術の計算の複雑度に関して、本システムにより採用されるレンダリング技術の計算の複雑さを低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療画像データの視覚化に関し、より詳細には、ボリュームの医療画像データの視覚化に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの観点から、ボリュームの視覚化（volume visualization）により、ユーザは、ボリュームの画像データのセットを迅速に調べ、放射線医師のようなユーザにとって関心のある領域を選択することができる。ＭＩＰ（maximum intensity projection）、ＣＶＰ（closest vessel projection）及びＡＩＰ（average intensity projection）のようなアルゴリズムは、レイキャスティング（ray casting）に基づいている。表示された画像のそれぞれの画素について、前記画素から、典型的にはスラブである画像データのボリュームを通してレイ（視線）が射出される。射出されたレイに沿ったボクセルの強度に基づいて、画素の強度が計算される。ＭＩＰについて、画素の強度は、最高の強度を有する射出されたレイに沿ったボクセルの強度である。ＣＶＰについて、画素の強度は、おそらくＣＶＰ閾値よりも大きいローカルの最高強度である、最高強度を有する射出されたレイに沿った第一のボクセルの強度である。ＡＩＰについて、画素の強度は、射出されたレイに沿ったボクセルの強度の平均である。しかし、これらの画像に含まれる情報は、射出されたレイに沿った画素の位置を考慮していない。
【０００３】
近年、Philips Medical SystemsによりＶＩＰ（volume intensity projection）と呼ばれる新たな手法が導入された。ＶＩＰの考えは、ある画素から射出されたレイに沿ったボクセルの強度は、重み要素で乗算される。あるボクセルから前記画素への距離が長くなると、重み要素が小さくなる。次いで、重み付けされた強度をもつボクセルが使用され、たとえばＭＩＰを使用して画像が計算される。
【０００４】
現在のレンダリング技術は、それらの利点及び問題点を有する。たとえば、あるボリュームは、僅かに異なる輝度をもつ互いに近い多数の血管を含むことを想定している。ＶＩＰ技術をこのケースに適用するとき、ビューイングプレーン（viewing plane）から更に離れた血管は、ビューイングプレーンに近い血管よりも暗く見え、このことは、放射線医師に対して、ビューイングプレーンから更に離れた血管が、ビューイングプレーンに近い血管よりも血液の流れが少ないという誤った印象を与える場合がある。他方で、あるボリュームが、脊椎の上に大動脈を含み、大動脈と脊椎の両者が同様に強度を有すると想定する。ＶＩＰ技術をこのケースに適用することは、脊椎よりも大動脈が明るく見える結果となる。また、他のレンダリング技術は、ボリュームの画像データセットを視覚化するために有効な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
視覚化されたボリュームの画像データセットに関する更なる情報を提供可能な新たなレンダリング技術を使用した、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステムを有することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に対処するため、本発明の態様では、あるボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステムは、以下を有する。計算ユニットは、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する。調節ユニットは、最初の画素の強度と対応するボクセルの位置とに基づいて、画素の最終的な画素強度を計算する。
【０００７】
計算ユニットは、限定されるものではないが、ＭＩＰ及びＣＶＰといった様々なレンダリング方法を採用して、最初の画素の強度を計算する場合がある。調節ユニットは、たとえばＭＩＰのケースにおいて、対応するボクセルの位置に基づいて、計算された最初の画素の強度を調節可能であり、あるボクセルは、最初の強度を計算するために計算ユニットにより使用される、前記画素から射出されたレイに関して、ボクセルのうちで最高の強度を有する。たとえば、最終的な画素強度は、画素を含むビューイングプレーンへの前記対応するボクセルの距離に比例して弱くなる場合がある。したがって、本発明のシステムは、ボリュームの画像データのセットの新たな視覚化を可能にする。システムが上手く適用される場合があるボリュームの画像データのセットの例は、後景において僅かに異なる強度をもつ、互いに接近した微小な交差する血管を含む画像である。有利なことに、画像データセットに含まれるボクセルの強度を調節するのを必要とするＶＩＰ技術を使用したシステムとは異なり、本発明のシステムは、画素の強度を調節するために構成される。これは、ＶＩＰ技術の計算上の複雑さに関して、システムにより採用されるレンダリング技術の計算上の複雑さを低減する。
【０００８】
システムの実施の形態では、システムは、対応するボクセルの位置に基づいて、画素の画素重みを計算する重みユニットを更に有し、最後の画素強度は、最初の画素強度と画素の重みとの積である。最初の画素の強度と画素の重みとの積として最後の画素の強度を定義することは、実現が簡単であり、解釈するのが容易である。典型的に、画素の重みは、画像の前景における構造の視覚化を強調し、画像の後景における構造の視覚化を抑圧するために定義される。
【０００９】
本発明の実施の形態では、直交レイキャスティング（orthogonal ray casting）を使用して画像が低減され、最終的な画素強度は、対応するボクセルからビューイングプレーンまでの距離に依存する。これにより、ＭＩＰ及びＣＶＰのような多くのレンダリング技術では視覚化されない、ボクセルの深さを視覚化することができる。
【００１０】
システムの実施の形態では、ＭＩＰ又はＣＶＰに基づいて最初の画素強度が計算される。これら計算的に安価なレンダリング技術は高速であり、システムの大部分のユーザ、放射線医師のような医療の専門家は、これらの技術の少なくとも１つに慣れている。
【００１１】
システムの実施の形態では、ユーザ入力に基づいて画素の重みが計算される。この重みは、重み関数に基づいて計算される。重み関数は、対応するボクセルからビューイングプレーンへの距離の関数である場合がある。システムは、重み関数を決定する手段を有する。たとえば、重み関数は、幾つかのユーザ定義された制御ポイントにより制御されるＢスプライン又はBezier曲線を使用して定義される。これにより、ユーザは、最適な画像をレンダリングするために重みを操作することができる。
【００１２】
本発明の更なる態様では、本発明に係るシステムは、画像取得装置に含まれる。
本発明の更なる態様では、本発明に係るシステムは、ワークステーションに含まれる。
【００１３】
本発明の更なる態様では、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする方法は、以下を含む。計算ステップは、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する。調節ステップは、最初の画素強度に基づいて、及び対応するボクセルの位置に基づいて、画素の最後の画素強度を計算する。
【００１４】
本発明の更なる態様では、コンピュータアレンジメントによりロードされるコンピュータプログラムは、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする命令を含み、コンピュータアレンジメントは、処理ユニット及びメモリを有し、当該コンピュータプログラムは、ロードされた後に、前記処理ユニットに以下のタスクを実行する機能を提供する。ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセルの強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算すること、及び最初の画素の強度に基づいて、及び対応するボクセルの位置に基づいて、該画素の最後の画素強度を計算すること。
【００１５】
画像取得する装置の変更及び変形、ワークステーションの変更及び変形、方法の変更及び変形、及び／又は、コンピュータプログラムの変更及び変形は、当該システムの変更及び変形に対応するものであり、本発明の説明に基づいて当業者により実行することができる。
【００１６】
当業者であれば、本方法は、限定されるものではないが、ＣＴ（Computed Tomography）、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）、ＵＳ（Ultrasound）、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）及びＮＭ（Nuclear Medicine）といった様々な取得様式により取得される、ボリュームの、すなわち３次元（３Ｄ）及び４次元（４Ｄ）の画像データに適用される場合があることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実現及び実施の形態に関して、及び添付図面を参照して明らかとなるであろう。図面を通して類似の部材を示すため、同じ参照符号が使用される。
【図１】システムの例示的な実施の形態のブロック図を概念的に示す図である。
【図２】ＭＩＰ及びＣＶＰを使用した最初の強度の計算を概念的に例示する図である。
【図３】線形重み付け関数に基づいて画素の重み要素を決定する例示的な制御パネルを示す図である。
【図４】非線形重み関数に基づいて画素の重み要素を決定する例示的な制御パネルを示す図である。
【図５】本方法の例示的な実現を説明するフローチャートである。
【図６】画像取得装置の例示的な実施の形態を概念的に示す図である。
【図７】ワークステーションの例示的な実施の形態を概念的に示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステム１００の例示的な実施の形態のブロック図を概念的に示しており、当該システムは、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセルの強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する計算ユニット１１０、及び最初の画素強度に基づいて、対応するボクセルの位置に基づいて、その画素の最後の画素強度を計算する調節ユニット１２０を有する。
【００１９】
当該システム１００の例示的な実施の形態は、以下の任意のユニットを更に有する。重みユニット１１５は、対応するボクセルの位置に基づいて画素の重みを計算し、最後の画素強度は、画素の強度と画素の重みとの積である。制御ユニット１６０は、システム１００における動作を制御する。ユーザインタフェース１６５は、システム１００のユーザと通信する。メモリユニット１７０は、データを記憶する。
【００２０】
システム１００の実施の形態では、到来するデータ用の３つの入力コネクタ１８１，１８２及び１８３が存在する。第一の入力コネクタ１８１は、限定されるものではないが、ハードディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ又は光ディスクのようなデータストレージ手段から到来するデータを受ける。第二の入力コネクタ１８２は、限定されるものではないが、マウス又はタッチスクリーンのようなユーザ入力装置から到来するデータを受ける。第三の入力コネクタ１８３は、キーボードのようなユーザ入力装置から到来するデータを受ける。入力コネクタ１８１，１８２及び１８３は、入力制御ユニット１８０に接続される。
【００２１】
システム１００の実施の形態では、出力されるデータ用の２つの出力コネクタ１９１及び１９２が存在する。第一の出力コネクタ１９１は、ハードディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ又は光ディスクのようなデータストレージ手段にデータを出力する。第二の出力コネクタ１９２は、表示装置にデータを出力する。出力コネクタ１９１及び１９２は、出力制御ユニット１９０を介してそれぞれのデータを受ける。
【００２２】
当業者であれば、システム１００の入力装置を入力コネクタ１８１，１８２及び１８３に接続し、出力装置を出力コネクタ１９１及び１９２に接続する多くのやり方が存在することを理解されるであろう。これらのやり方は、限定されるものではないが、有線及び無線接続、ローカルエリアネットワーク（LAN）及びワイドエリアネットワーク、インターネット、デジタル電話回線網のようなデジタルネットワーク、アナログ電話回線網を含む。
【００２３】
システム１００の実施の形態では、システム１００は、メモリユニット１７０を有する。システム１００は、入力コネクタ１８１，１８２及び１８３の何れかを介して外部装置から入力データを受け、受けた入力データをメモリユニット１７０に記憶する。入力データをメモリユニット１７０にロードすることで、システム１００のユニットによる関連するデータ部分への迅速なアクセスが可能となる。入力データは、たとえば、ボリュームの画像データのセットを含む。メモリユニット１７０は、限定されるものではないがランダムアクセスメモリ（RAM）チップ、リードオンリメモリ（ROM）チップ、及び／又はハードディスクドライブ及びハードディスクのような装置により実現される場合がある。メモリユニット１７０は、出力データを記憶する。出力データは、たとえば、レンダリングされた画像データを含む場合がある。また、メモリユニット１７０は、メモリバス１７５を介して計算ユニット１１０、重みユニット１１５、調節ユニット１２０、制御ユニット１６０及びユーザインタフェース１６５を有するシステム１００のユニットからのデータを受け、システム１００のユニットにデータを伝達する。メモリユニット１７０は、出力コネクション１９１及び１９２の何れかを介して、出力データを外部装置にとって利用可能にする。メモリユニット１７０におけるシステム１００のユニットからデータを記憶することは、システム１００のユニットの性能と同様に、システム１００のユニットから外部装置への出力データの転送のレートを改善する場合がある。
【００２４】
代替的に、システム１００は、メモリユニット１７０及びメモリバス１７５を有さない場合がある。システム１００により使用される入力データは、システム１００のユニットに接続される、外部メモリ又はプロセッサのような少なくとも１つの外部装置により供給される場合がある。同様に、システム１００により生成される出力データは、システム１００のユニットに接続される、外部メモリ又はプロセッサのような少なくとも１つの外部装置に供給される。システム１００のユニットは、内部コネクション又はデータバスを介して、互いにデータを受ける。
【００２５】
システム１００の実施の形態では、システム１００は、システム１００における動作を制御する制御ユニット１６０を有する。制御ユニットは、システム１００のユニットからの制御データを受け、システム１００のユニットに制御データを供給する。たとえば、ある画素の最初の画素強度を計算した後、計算ユニット１１０は、制御データ“最初の画素強度が計算された”を制御ユニット１６０に送出し、制御ユニット１６０は、制御データ“最終的な画素強度を計算せよ”を調節ユニット１２０に供給して、調節ユニット１２０が最後の画素強度を計算するのを要求する。制御ユニット１６０は、画像の最後の画素の最初の画素強度が計算された後、最初の画素強度の計算を終了する。代替的に、制御機能は、システム１００の別のユニットで実現される。
【００２６】
システム１００の実施の形態では、システム１００は、システム１００のユーザと通信するユーザインタフェース１６５を有する。ユーザインタフェース１６５は、どのように画素の重みを計算すべきかを定義する手段をユーザに提供する。任意に、ユーザインタフェース１６５は、計算ユニット１１０により採用されるべきレンダリング方法を選択するモードのような、システム１００の動作モードを選択するユーザ入力を受ける。当業者であれば、より多くの機能がシステム１００のユーザインタフェース１６５で有利に実現される場合があることを理解されるであろう。
【００２７】
ボリューム、すなわち３次元（３Ｄ）の画像データセットは、データエレメントを有する。医療画像データのそれぞれのデータエレメント（ｘ，ｙ，ｚ，Ｉ）は、画像データセットの座標系において３つのデカルト座標ｘ，ｙ，ｚにより典型的に表される位置（ｘ，ｙ，ｚ）、及びこの位置での強度Ｉを有する。ボリュームの画像データの体積は、画像データエレメント（ｘ，ｙ，ｚ，Ｉ）に含まれる全ての位置（ｘ，ｙ，ｚ）を有する体積として定義される。データエレメントは、強度Ｉと、位置（ｘ，ｙ，ｚ）に位置される、典型的には立方体又は直平行六面体である小体積を含むボクセルとして解釈され、位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、たとえば頂点の位置又はボクセルの中心の位置である。画像データのボリュームは、全てのボクセルの立方体又は直平行六面体の結合として解釈される。ボリュームの画像データセットは、たとえば画像データセットの座標系のｚ軸に実質的に垂直なセクション又はスライスである、画像ボリュームの実質的に平面のセクション又はスライスの集合として編成される。４Ｄ画像データセットは、異なる時間の瞬間で取得されるボリュームの画像データセットの集合を有する。
【００２８】
２Ｄ画像データは、画像としても示され、２Ｄ画像データエレメントを含む。それぞれ２Ｄ画像データのエレメント（ｉ，ｊ，Ｉ）は、ディスプレイの座標系で２つのデカルト座標ｉ，ｊにより典型的に表される位置（ｉ，ｊ）と、この位置での少なくとも１つの強度Ｉを含む。２Ｄ画像データエレメントは、たとえば画素の頂点又は中央の位置（ｉ，ｊ）によるといった、画素、すなわち画素の位置で記述される典型的に方形又は矩形であるディスプレイの小領域と、カラー画像のケースで幾つかの色値である画素の強度として解釈されることを、当業者であれば理解されるであろう。ディスプレイの平面とビューイングプレーンとの間には１対１の対応関係がある。したがって、ビューイングプレーンにおける位置は、ディスプレイにおける位置として言及され、逆もまた同様である。同様に、ディスプレイにおける画素は、ビューイングプレーンにおける画素とも呼ばれる。
【００２９】
ボリュームレンダリング技術は、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像を計算する技術である。画像を計算することは、表示された画素の強度を計算することを含む。システム１００の計算ユニット１１０による使用に適したレンダリング技術において、表示された画素の強度は、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの強度から導出され、計算ユニット１１０により採用されるレンダリング技術により定義される。
【００３０】
係る適切なレンダリング技術の例は、限定されるものではないが、ＭＩＰ、ＣＶＰ及びｍＩＰ（minimum intensity projection）を含む。これらのレンダリング技術は、レイキャスティングを使用する。直交レイは、ビューイングプレーンでの位置から画像データのボリュームに射出される。ビューイングプレーンの位置は、ディスプレイの画素に等価である。画素の強度は、レイの対応するボクセルのボクセル強度に基づいて計算される。システム１００の実施の形態は、ＭＩＰ及びＣＶＰレンダリング技術を参照して記載される。しかし、当業者であれば、請求項の範囲はこれらのレンダリング技術に限定されず、他の適切なレンダリング技術もまたシステム１００により採用されることを理解されるであろう。
【００３１】
システム１００の計算ユニット１１０は、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセルの強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する。図２は、ＭＩＰ及びＣＶＰを使用した、最初の強度の計算を概念的に例示する。図２におけるそれぞれのドットは、ビューイングプレーンに直交するビューイング方向で、ビューイングプレーンにおける画素から射出されたレイのボクセルを示す。あるドットの水平座標は、レイのボクセルの位置を示し、あるドットの垂直座標は、レイのボクセルのボクセル強度を示す。図２は、ノイズレベルと、ＣＶＰにケースで最初の画素強度を計算するＣＶＰ閾値とを概念的に示す。
【００３２】
レイのボクセルの強度は、関数Voxel_Intensity（Voxel_location）により記述される。ＭＩＰでは、最初の画素強度は、“ＭＩＰ画素値”でラベル付けされた対応する画素から導出される。対応するボクセルは、関数Voxel_Intensity（Voxel_location）の絶対の最大により定義される。ＣＶＰでは、最初の画素値は、“ＣＶＰ画素値”でラベル付けされた対応するボクセルから導出される。対応するボクセルは、ＣＶＰ閾値よりも大きな関数Voxel_Intensity（Voxel_location）の最初の最大により定義される。
【００３３】
システム１００の調節ユニット１２０は、計算ユニット１１０により計算された前記画素の最初の画素強度及び計算ユニット１１０により使用された対応するボクセルの位置に基づいて、ある画素の最後の画素強度を計算し、前記画素の最初の画素強度を計算する。したがって、調節ユニット１２０は、関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）により記述され、ここでInitial_Pixel_Intensityは、最初の画素強度であり、Corresponding_Voxel_Locationは、画素の最初の画素強度を計算するため、計算ユニット１１０により決定される対応するボクセルの位置である。当業者であれば、様々な関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）は、ボリュームの画像データのセットを視覚化するために有効な場合があることを理解されたい。請求項の範囲は、この関数の特定の選択に限定されない。
【００３４】
システム１００の実施の形態では、システム１００は、重み付けユニット１１５を更に有し、この重み付けユニットは、計算ユニット１１０により使用される対応するボクセルの位置に基づいて、ある画素の画素の重みを計算して、前記が素の最初の画素強度を計算し、最後の画素強度は、前記画素の最初の画素強度と画素の重みとの積である。したがって、調節ユニット１１０を記述する関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）は、積の関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）＝Initial_Pixel_Intensity* Weight（Corresponding_Voxel_Location）として書くことができ、ここでWeight（Corresponding_Voxel_Location）は、Corresponding_Voxel_Locationに基づいて重みユニット１１５により計算される画素の重みである。
【００３５】
システム１００の実施の形態では、画像は、直交レイキャスティングを使用してレンダリングされ、ある画素の最後の画素強度は、前記画素の最初の画素強度を計算するために計算ユニット１１０により使用される対応するボクセルからビューイングプレーンへの距離に依存する。したがって、関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）は、より簡単な関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Distance）により置き換えることができ、ここでCorresponding_Voxel_Distanceは、たとえばユークリッド距離といった、対応するボクセルからビューイングプレーンへの距離である。画像データセットの座標系は、ビューイングプレーンがｘｙ平面に実質的に同じであるようなやり方で典型的に定義され、射出されたレイ及びビューシング方向は、実質的にｚ軸に平行である。Corresponding_Voxel_Distanceの値は、いわゆる画素のｚバッファに典型的に記憶される。さらに、最後の画素強度が最初の画素強度と画素の重みとの積である場合、Weight（Corresponding_Voxel_Location）は、Weight（Corresponding_Voxel_Distance）により置き換えられる。
【００３６】
システム１００の実施の形態では、画素の重みは、ユーザ入力に基づいて計算される。ユーザインタフェース１６５は、たとえばコントロールパネルといった、画素の重みを計算するため、ユーザ入力を取得する手段を有する。任意に、コントロールパネルは、ＣＶＰ閾値を定義する手段を有する。代替的に、画素の重み及び／又はＣＶＰ閾値は、予め決定されるか、たとえばシステム１００を使用するプロトコルから導出される。係るプロトコルは、ボリュームの画像データのセットを取得するために使用されるボリュームの画像データ取得の様式に基づく。ボリュームの画像データ取得の様式に関する情報は、たとえばボリュームの画像データに関連するメタデータに含まれる。
【００３７】
図３は、線形の重み関数に基づいて画素の重み要素を決定する例示的なコントロールパネルを示す。重みWeight（Corresponding_Voxel_Distance）は、Corresponding_Voxel_Distanceの線形関数である。Corresponding_Voxel_Distance＝０について、すなわちビューイングプレーンに実質的に含まれるボクセルについて、画素の重みは１００％である。重みスライダ３１の位置は、最も離れたボクセルの重みを定義する。図３では、最も離れたボクセルの画素の重みは２０％である。任意に、コントロールパネルは、ＣＶＰ閾値を定義する閾値スライダ３２を有する。
【００３８】
図４は、非線形重み関数Weight（Corresponding_Voxel_Distance）に基づいて画素の重み要素を決定する例示的なコントロールパネルを示す。Weight（Corresponding_Voxel_Distance）は、Corresponding_Voxel_Distanceの非線形関数である。画素の重み関数は、重み関数のグラフを表す曲線４１によりグラフィカルに表される。曲線上のあるポイントの垂直座標は、たとえば範囲［０，１］からの数である重みを定義する。曲線上のあるポイントの水平座標は、対応するボクセルからビューイングプレーンへの距離を定義する。曲線は、制御ポイントのセットにより制御される。制御ポイントは、たとえばマウス入力装置を使用して、ユーザにより定義及び制御される。曲線は、たとえばＢスプラインを使用して実現される。任意に、コントロールパネルは、ＣＶＰ閾値を定義するために閾値スライダ３２を有する。
【００３９】
典型的に、システム１００は、ビューイングプレーンに比較的近いボクセルの視覚化を強調し、ビューイングプレーンから比較的離れたボクセルの視覚化を弱めるために使用される。しかし、システム１００は、ビューイングプレーンからの任意の距離の範囲におけるボクセルの視覚化を高め、この範囲外のボクセルの視覚化を弱めるために使用される。
【００４０】
当業者であれば、システム１００の他の実施の形態も可能であることを理解されるであろう。特に、システムのユニットを定義し直すこと、それらの機能を分散し直すことが可能である。たとえば、システム１００の実施の形態では、重みユニット１１５は、調節ユニット１２０のコンポーネントである場合がある。システム１００の更なる実施の形態では、計算ユニット１１０を置き換える複数の計算ユニットが存在する。複数の計算ユニットのそれぞれの計算ユニットは、異なるレンダリング方法を採用するために構成される場合がある。採用される方法は、ユーザ選択に基づく場合がある。
【００４１】
システム１００のユニットは、プロセッサを使用して実現される場合がある。通常、それらの機能は、ソフトウェアプログラムの制御下で実行される。実行の間、ソフトウェアプログラムは、ＲＡＭのようなメモリに通常ロードされ、そこから実行される。プログラムは、ＲＯＭ、ハードディスク又は、磁気及び／又は光ストレージのようなバックグランドメモリからロードされるか、又は、インターネットのようなネットワークを介してロードされる場合がある。任意に、特定用途向け集積回路は、記載された機能を提供する場合がある。
【００４２】
図５は、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする方法５００の例示的な実現のフローチャートを示す。本方法５００は、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセルの強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する計算ステップ５１０で開始する。計算ステップ５１０の後、本方法５００は、画像データのボリュームにおける対応するボクセルの位置に基づいて、画素の重みを計算する重みステップ５１５に継続する。重みステップ５１５の後、本方法は、最初の画素強度に基づいて、及び対応する位置に基づいて計算された重みに基づいて、該画素の最後の画素強度を計算する調節ステップ５２０に継続する。調節ステップ５２０の後、本方法５００は、終了する。任意に、本方法は、新たな画素の重みを使用した最後の画素強度の更なる調節がユーザにより要求された場合、重みステップ５１５を継続する。
【００４３】
本方法５００におけるステップの順序は、強制的なものではなく、当業者であれば、幾つかのステップの順序を変えるか、本発明により意図される概念から逸脱することなしに、threadingモデル、マルチプロセッサシステム又はマルチプルプロセスを使用して同時に幾つかのステップを実行する場合がある。任意に、本発明の方法５００の２以上のステップは、１つのステップに結合される場合がある。任意に、本発明の方法５００のステップは、複数のステップに分割される場合がある。
【００４４】
図６は、システム１００を採用する画像取得装置６００の例示的な実施の形態を概念的に示しており、当該画像取得装置６００は、システム１００との内部接続を介して接続される画像取得ユニット６１０、入力コネクタ６０１、及び出力コネクタ６０２を有する。このアレンジメントは、画像取得装置６００の機能を有利に増加し、ボリュームの画像データのセットに基づいて、画像をレンダリングするシステム１００の有利な機能を前記画像取得装置６００に提供する。画像取得装置の例は、限定されるものではないが、ＣＴシステム、Ｘ線システム、ＭＲＩシステム、ＵＳシステム、ＰＥＴシステム、ＳＰＥＣＴシステム及びＮＭシステムを含む。
【００４５】
図７は、ワークステーション７００の例示的な実施の形態を概念的に示す。ワークステーションは、システムバス７０１を有する。プロセッサ７０１、メモリ７２０、ディスク入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ７３０、及びユーザインタフェース（ＵＩ）７４０は、システムバス７０１に作用的に接続される。ディスクストレージシステム７３１は、ディスクＩ／Ｏアダプタ７３０に動作的に接続される。キーボード７４１、マウス７４２、及びディスプレイ７４３は、ＵＩ７４０に動作的に結合される。本発明のシステム１００は、コンピュータプログラムとして実現され、ディスクストレージ装置７３１に記憶される。ワークステーション７００は、プログラム及び入力データをメモリ７２０にロードし、プロセッサ７１０でプログラムを実行する。ユーザは、キーボード７４１及び／又はマウス７４２を使用して、ワークステーション７００に情報を入力する。ワークステーションは、表示装置７４３及び／又はディスク７３１に情報を出力する。当業者であれば、当該技術で知られるワークステーション７００の様々な他の実施の形態が存在すること、本実施の形態が本発明を例示する目的を果たすこと、特定の実施の形態に本発明が限定されるものとして解釈されないことを理解されるであろう。
【００４６】
上述された実施の形態は本発明を限定するものではなく例示するものであって、当業者であれば、特許請求の範囲から逸脱することなしに代替的な実施の形態を設計することができる。請求項では、括弧間に配置さてる参照符号は請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。単語「有する“comprising”」は、請求項又は発明の詳細な説明で列挙されたエレメント又はステップの存在を排除しない。エレメントに先行する単語“ａ”又は“ａｎ”は、複数の係るエレメントの存在を排除しない。本発明は、幾つかの個別のエレメントを有するハードウェアにより、プログラムされたコンピュータにより実現される。幾つかのユニットを列挙したシステムの請求項では、これらのユニットの幾つかは、同一アイテムのハードウェア又はソフトウェアにより実施される。第一、第二及び第三等の単語の使用は、任意の順序を示さない。これらの単語は、名前として解釈される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療画像データの視覚化に関し、より詳細には、ボリュームの医療画像データの視覚化に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの観点から、ボリュームの視覚化（volume visualization）により、ユーザは、ボリュームの画像データのセットを迅速に調べ、放射線医師のようなユーザにとって関心のある領域を選択することができる。ＭＩＰ（maximum intensity projection）、ＣＶＰ（closest vessel projection）及びＡＩＰ（average intensity projection）のようなアルゴリズムは、レイキャスティング（ray casting）に基づいている。表示された画像のそれぞれの画素について、前記画素から、典型的にはスラブである画像データのボリュームを通してレイ（視線）が射出される。射出されたレイに沿ったボクセルの強度に基づいて、画素の強度が計算される。ＭＩＰについて、画素の強度は、最高の強度を有する射出されたレイに沿ったボクセルの強度である。ＣＶＰについて、画素の強度は、おそらくＣＶＰ閾値よりも大きいローカルの最高強度である、最高強度を有する射出されたレイに沿った第一のボクセルの強度である。ＡＩＰについて、画素の強度は、射出されたレイに沿ったボクセルの強度の平均である。しかし、これらの画像に含まれる情報は、射出されたレイに沿った画素の位置を考慮していない。
【０００３】
近年、Philips Medical SystemsによりＶＩＰ（volume intensity projection）と呼ばれる新たな手法が導入された。ＶＩＰの考えは、ある画素から射出されたレイに沿ったボクセルの強度は、重み要素で乗算される。あるボクセルから前記画素への距離が長くなると、重み要素が小さくなる。次いで、重み付けされた強度をもつボクセルが使用され、たとえばＭＩＰを使用して画像が計算される。
【０００４】
現在のレンダリング技術は、それらの利点及び問題点を有する。たとえば、あるボリュームは、僅かに異なる輝度をもつ互いに近い多数の血管を含むことを想定している。ＶＩＰ技術をこのケースに適用するとき、ビューイングプレーン（viewing plane）から更に離れた血管は、ビューイングプレーンに近い血管よりも暗く見え、このことは、放射線医師に対して、ビューイングプレーンから更に離れた血管が、ビューイングプレーンに近い血管よりも血液の流れが少ないという誤った印象を与える場合がある。他方で、あるボリュームが、脊椎の上に大動脈を含み、大動脈と脊椎の両者が同様に強度を有すると想定する。ＶＩＰ技術をこのケースに適用することは、脊椎よりも大動脈が明るく見える結果となる。また、他のレンダリング技術は、ボリュームの画像データセットを視覚化するために有効な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
視覚化されたボリュームの画像データセットに関する更なる情報を提供可能な新たなレンダリング技術を使用した、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステムを有することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に対処するため、本発明の態様では、あるボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステムは、以下を有する。計算ユニットは、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する。調節ユニットは、最初の画素の強度と対応するボクセルの位置とに基づいて、画素の最終的な画素強度を計算する。
【０００７】
計算ユニットは、限定されるものではないが、ＭＩＰ及びＣＶＰといった様々なレンダリング方法を採用して、最初の画素の強度を計算する場合がある。調節ユニットは、たとえばＭＩＰのケースにおいて、対応するボクセルの位置に基づいて、計算された最初の画素の強度を調節可能であり、あるボクセルは、最初の強度を計算するために計算ユニットにより使用される、前記画素から射出されたレイに関して、ボクセルのうちで最高の強度を有する。たとえば、最終的な画素強度は、画素を含むビューイングプレーンへの前記対応するボクセルの距離に比例して弱くなる場合がある。したがって、本発明のシステムは、ボリュームの画像データのセットの新たな視覚化を可能にする。システムが上手く適用される場合があるボリュームの画像データのセットの例は、後景において僅かに異なる強度をもつ、互いに接近した微小な交差する血管を含む画像である。有利なことに、画像データセットに含まれるボクセルの強度を調節するのを必要とするＶＩＰ技術を使用したシステムとは異なり、本発明のシステムは、画素の強度を調節するために構成される。これは、ＶＩＰ技術の計算上の複雑さに関して、システムにより採用されるレンダリング技術の計算上の複雑さを低減する。
【０００８】
システムの実施の形態では、システムは、対応するボクセルの位置に基づいて、画素の画素重みを計算する重みユニットを更に有し、最後の画素強度は、最初の画素強度と画素の重みとの積である。最初の画素の強度と画素の重みとの積として最後の画素の強度を定義することは、実現が簡単であり、解釈するのが容易である。典型的に、画素の重みは、画像の前景における構造の視覚化を強調し、画像の後景における構造の視覚化を抑圧するために定義される。
【０００９】
本発明の実施の形態では、直交レイキャスティング（orthogonal ray casting）を使用して画像が低減され、最終的な画素強度は、対応するボクセルからビューイングプレーンまでの距離に依存する。これにより、ＭＩＰ及びＣＶＰのような多くのレンダリング技術では視覚化されない、ボクセルの深さを視覚化することができる。
【００１０】
システムの実施の形態では、ＭＩＰ又はＣＶＰに基づいて最初の画素強度が計算される。これら計算的に安価なレンダリング技術は高速であり、システムの大部分のユーザ、放射線医師のような医療の専門家は、これらの技術の少なくとも１つに慣れている。
【００１１】
システムの実施の形態では、ユーザ入力に基づいて画素の重みが計算される。この重みは、重み関数に基づいて計算される。重み関数は、対応するボクセルからビューイングプレーンへの距離の関数である場合がある。システムは、重み関数を決定する手段を有する。たとえば、重み関数は、幾つかのユーザ定義された制御ポイントにより制御されるＢスプライン又はBezier曲線を使用して定義される。これにより、ユーザは、最適な画像をレンダリングするために重みを操作することができる。
【００１２】
本発明の更なる態様では、本発明に係るシステムは、画像取得装置に含まれる。
本発明の更なる態様では、本発明に係るシステムは、ワークステーションに含まれる。
【００１３】
本発明の更なる態様では、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする方法は、以下を含む。計算ステップは、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する。調節ステップは、最初の画素強度に基づいて、及び対応するボクセルの位置に基づいて、画素の最後の画素強度を計算する。
【００１４】
本発明の更なる態様では、コンピュータアレンジメントによりロードされるコンピュータプログラムは、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする命令を含み、コンピュータアレンジメントは、処理ユニット及びメモリを有し、当該コンピュータプログラムは、ロードされた後に、前記処理ユニットに以下のタスクを実行する機能を提供する。ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセルの強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算すること、及び最初の画素の強度に基づいて、及び対応するボクセルの位置に基づいて、該画素の最後の画素強度を計算すること。
【００１５】
画像取得する装置の変更及び変形、ワークステーションの変更及び変形、方法の変更及び変形、及び／又は、コンピュータプログラムの変更及び変形は、当該システムの変更及び変形に対応するものであり、本発明の説明に基づいて当業者により実行することができる。
【００１６】
当業者であれば、本方法は、限定されるものではないが、ＣＴ（Computed Tomography）、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）、ＵＳ（Ultrasound）、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）及びＮＭ（Nuclear Medicine）といった様々な取得様式により取得される、ボリュームの、すなわち３次元（３Ｄ）及び４次元（４Ｄ）の画像データに適用される場合があることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実現及び実施の形態に関して、及び添付図面を参照して明らかとなるであろう。図面を通して類似の部材を示すため、同じ参照符号が使用される。
【図１】システムの例示的な実施の形態のブロック図を概念的に示す図である。
【図２】ＭＩＰ及びＣＶＰを使用した最初の強度の計算を概念的に例示する図である。
【図３】線形重み付け関数に基づいて画素の重み要素を決定する例示的な制御パネルを示す図である。
【図４】非線形重み関数に基づいて画素の重み要素を決定する例示的な制御パネルを示す図である。
【図５】本方法の例示的な実現を説明するフローチャートである。
【図６】画像取得装置の例示的な実施の形態を概念的に示す図である。
【図７】ワークステーションの例示的な実施の形態を概念的に示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステム１００の例示的な実施の形態のブロック図を概念的に示しており、当該システムは、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセルの強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する計算ユニット１１０、及び最初の画素強度に基づいて、対応するボクセルの位置に基づいて、その画素の最後の画素強度を計算する調節ユニット１２０を有する。
【００１９】
当該システム１００の例示的な実施の形態は、以下の任意のユニットを更に有する。重みユニット１１５は、対応するボクセルの位置に基づいて画素の重みを計算し、最後の画素強度は、画素の強度と画素の重みとの積である。制御ユニット１６０は、システム１００における動作を制御する。ユーザインタフェース１６５は、システム１００のユーザと通信する。メモリユニット１７０は、データを記憶する。
【００２０】
システム１００の実施の形態では、到来するデータ用の３つの入力コネクタ１８１，１８２及び１８３が存在する。第一の入力コネクタ１８１は、限定されるものではないが、ハードディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ又は光ディスクのようなデータストレージ手段から到来するデータを受ける。第二の入力コネクタ１８２は、限定されるものではないが、マウス又はタッチスクリーンのようなユーザ入力装置から到来するデータを受ける。第三の入力コネクタ１８３は、キーボードのようなユーザ入力装置から到来するデータを受ける。入力コネクタ１８１，１８２及び１８３は、入力制御ユニット１８０に接続される。
【００２１】
システム１００の実施の形態では、出力されるデータ用の２つの出力コネクタ１９１及び１９２が存在する。第一の出力コネクタ１９１は、ハードディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ又は光ディスクのようなデータストレージ手段にデータを出力する。第二の出力コネクタ１９２は、表示装置にデータを出力する。出力コネクタ１９１及び１９２は、出力制御ユニット１９０を介してそれぞれのデータを受ける。
【００２２】
当業者であれば、システム１００の入力装置を入力コネクタ１８１，１８２及び１８３に接続し、出力装置を出力コネクタ１９１及び１９２に接続する多くのやり方が存在することを理解されるであろう。これらのやり方は、限定されるものではないが、有線及び無線接続、ローカルエリアネットワーク（LAN）及びワイドエリアネットワーク、インターネット、デジタル電話回線網のようなデジタルネットワーク、アナログ電話回線網を含む。
【００２３】
システム１００の実施の形態では、システム１００は、メモリユニット１７０を有する。システム１００は、入力コネクタ１８１，１８２及び１８３の何れかを介して外部装置から入力データを受け、受けた入力データをメモリユニット１７０に記憶する。入力データをメモリユニット１７０にロードすることで、システム１００のユニットによる関連するデータ部分への迅速なアクセスが可能となる。入力データは、たとえば、ボリュームの画像データのセットを含む。メモリユニット１７０は、限定されるものではないがランダムアクセスメモリ（RAM）チップ、リードオンリメモリ（ROM）チップ、及び／又はハードディスクドライブ及びハードディスクのような装置により実現される場合がある。メモリユニット１７０は、出力データを記憶する。出力データは、たとえば、レンダリングされた画像データを含む場合がある。また、メモリユニット１７０は、メモリバス１７５を介して計算ユニット１１０、重みユニット１１５、調節ユニット１２０、制御ユニット１６０及びユーザインタフェース１６５を有するシステム１００のユニットからのデータを受け、システム１００のユニットにデータを伝達する。メモリユニット１７０は、出力コネクション１９１及び１９２の何れかを介して、出力データを外部装置にとって利用可能にする。メモリユニット１７０におけるシステム１００のユニットからデータを記憶することは、システム１００のユニットの性能と同様に、システム１００のユニットから外部装置への出力データの転送のレートを改善する場合がある。
【００２４】
代替的に、システム１００は、メモリユニット１７０及びメモリバス１７５を有さない場合がある。システム１００により使用される入力データは、システム１００のユニットに接続される、外部メモリ又はプロセッサのような少なくとも１つの外部装置により供給される場合がある。同様に、システム１００により生成される出力データは、システム１００のユニットに接続される、外部メモリ又はプロセッサのような少なくとも１つの外部装置に供給される。システム１００のユニットは、内部コネクション又はデータバスを介して、互いにデータを受ける。
【００２５】
システム１００の実施の形態では、システム１００は、システム１００における動作を制御する制御ユニット１６０を有する。制御ユニットは、システム１００のユニットからの制御データを受け、システム１００のユニットに制御データを供給する。たとえば、ある画素の最初の画素強度を計算した後、計算ユニット１１０は、制御データ“最初の画素強度が計算された”を制御ユニット１６０に送出し、制御ユニット１６０は、制御データ“最終的な画素強度を計算せよ”を調節ユニット１２０に供給して、調節ユニット１２０が最後の画素強度を計算するのを要求する。制御ユニット１６０は、画像の最後の画素の最初の画素強度が計算された後、最初の画素強度の計算を終了する。代替的に、制御機能は、システム１００の別のユニットで実現される。
【００２６】
システム１００の実施の形態では、システム１００は、システム１００のユーザと通信するユーザインタフェース１６５を有する。ユーザインタフェース１６５は、どのように画素の重みを計算すべきかを定義する手段をユーザに提供する。任意に、ユーザインタフェース１６５は、計算ユニット１１０により採用されるべきレンダリング方法を選択するモードのような、システム１００の動作モードを選択するユーザ入力を受ける。当業者であれば、より多くの機能がシステム１００のユーザインタフェース１６５で有利に実現される場合があることを理解されるであろう。
【００２７】
ボリューム、すなわち３次元（３Ｄ）の画像データセットは、データエレメントを有する。医療画像データのそれぞれのデータエレメント（ｘ，ｙ，ｚ，Ｉ）は、画像データセットの座標系において３つのデカルト座標ｘ，ｙ，ｚにより典型的に表される位置（ｘ，ｙ，ｚ）、及びこの位置での強度Ｉを有する。ボリュームの画像データの体積は、画像データエレメント（ｘ，ｙ，ｚ，Ｉ）に含まれる全ての位置（ｘ，ｙ，ｚ）を有する体積として定義される。データエレメントは、強度Ｉと、位置（ｘ，ｙ，ｚ）に位置される、典型的には立方体又は直平行六面体である小体積を含むボクセルとして解釈され、位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、たとえば頂点の位置又はボクセルの中心の位置である。画像データのボリュームは、全てのボクセルの立方体又は直平行六面体の結合として解釈される。ボリュームの画像データセットは、たとえば画像データセットの座標系のｚ軸に実質的に垂直なセクション又はスライスである、画像ボリュームの実質的に平面のセクション又はスライスの集合として編成される。４Ｄ画像データセットは、異なる時間の瞬間で取得されるボリュームの画像データセットの集合を有する。
【００２８】
２Ｄ画像データは、画像としても示され、２Ｄ画像データエレメントを含む。それぞれ２Ｄ画像データのエレメント（ｉ，ｊ，Ｉ）は、ディスプレイの座標系で２つのデカルト座標ｉ，ｊにより典型的に表される位置（ｉ，ｊ）と、この位置での少なくとも１つの強度Ｉを含む。２Ｄ画像データエレメントは、たとえば画素の頂点又は中央の位置（ｉ，ｊ）によるといった、画素、すなわち画素の位置で記述される典型的に方形又は矩形であるディスプレイの小領域と、カラー画像のケースで幾つかの色値である画素の強度として解釈されることを、当業者であれば理解されるであろう。ディスプレイの平面とビューイングプレーンとの間には１対１の対応関係がある。したがって、ビューイングプレーンにおける位置は、ディスプレイにおける位置として言及され、逆もまた同様である。同様に、ディスプレイにおける画素は、ビューイングプレーンにおける画素とも呼ばれる。
【００２９】
ボリュームレンダリング技術は、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像を計算する技術である。画像を計算することは、表示された画素の強度を計算することを含む。システム１００の計算ユニット１１０による使用に適したレンダリング技術において、表示された画素の強度は、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの強度から導出され、計算ユニット１１０により採用されるレンダリング技術により定義される。
【００３０】
係る適切なレンダリング技術の例は、限定されるものではないが、ＭＩＰ、ＣＶＰ及びｍＩＰ（minimum intensity projection）を含む。これらのレンダリング技術は、レイキャスティングを使用する。直交レイは、ビューイングプレーンでの位置から画像データのボリュームに射出される。ビューイングプレーンの位置は、ディスプレイの画素に等価である。画素の強度は、レイの対応するボクセルのボクセル強度に基づいて計算される。システム１００の実施の形態は、ＭＩＰ及びＣＶＰレンダリング技術を参照して記載される。しかし、当業者であれば、請求項の範囲はこれらのレンダリング技術に限定されず、他の適切なレンダリング技術もまたシステム１００により採用されることを理解されるであろう。
【００３１】
システム１００の計算ユニット１１０は、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセルの強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する。図２は、ＭＩＰ及びＣＶＰを使用した、最初の強度の計算を概念的に例示する。図２におけるそれぞれのドットは、ビューイングプレーンに直交するビューイング方向で、ビューイングプレーンにおける画素から射出されたレイのボクセルを示す。あるドットの水平座標は、レイのボクセルの位置を示し、あるドットの垂直座標は、レイのボクセルのボクセル強度を示す。図２は、ノイズレベルと、ＣＶＰにケースで最初の画素強度を計算するＣＶＰ閾値とを概念的に示す。
【００３２】
レイのボクセルの強度は、関数Voxel_Intensity（Voxel_location）により記述される。ＭＩＰでは、最初の画素強度は、“ＭＩＰ画素値”でラベル付けされた対応する画素から導出される。対応するボクセルは、関数Voxel_Intensity（Voxel_location）の絶対の最大により定義される。ＣＶＰでは、最初の画素値は、“ＣＶＰ画素値”でラベル付けされた対応するボクセルから導出される。対応するボクセルは、ＣＶＰ閾値よりも大きな関数Voxel_Intensity（Voxel_location）の最初の最大により定義される。
【００３３】
システム１００の調節ユニット１２０は、計算ユニット１１０により計算された前記画素の最初の画素強度及び計算ユニット１１０により使用された対応するボクセルの位置に基づいて、ある画素の最後の画素強度を計算し、前記画素の最初の画素強度を計算する。したがって、調節ユニット１２０は、関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）により記述され、ここでInitial_Pixel_Intensityは、最初の画素強度であり、Corresponding_Voxel_Locationは、画素の最初の画素強度を計算するため、計算ユニット１１０により決定される対応するボクセルの位置である。当業者であれば、様々な関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）は、ボリュームの画像データのセットを視覚化するために有効な場合があることを理解されたい。請求項の範囲は、この関数の特定の選択に限定されない。
【００３４】
システム１００の実施の形態では、システム１００は、重み付けユニット１１５を更に有し、この重み付けユニットは、計算ユニット１１０により使用される対応するボクセルの位置に基づいて、ある画素の画素の重みを計算して、前記が素の最初の画素強度を計算し、最後の画素強度は、前記画素の最初の画素強度と画素の重みとの積である。したがって、調節ユニット１１０を記述する関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）は、積の関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）＝Initial_Pixel_Intensity* Weight（Corresponding_Voxel_Location）として書くことができ、ここでWeight（Corresponding_Voxel_Location）は、Corresponding_Voxel_Locationに基づいて重みユニット１１５により計算される画素の重みである。
【００３５】
システム１００の実施の形態では、画像は、直交レイキャスティングを使用してレンダリングされ、ある画素の最後の画素強度は、前記画素の最初の画素強度を計算するために計算ユニット１１０により使用される対応するボクセルからビューイングプレーンへの距離に依存する。したがって、関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Location）は、より簡単な関数Final_Pixel_Intensity（Initial_Pixel_Intensity, Corresponding_Voxel_Distance）により置き換えることができ、ここでCorresponding_Voxel_Distanceは、たとえばユークリッド距離といった、対応するボクセルからビューイングプレーンへの距離である。画像データセットの座標系は、ビューイングプレーンがｘｙ平面に実質的に同じであるようなやり方で典型的に定義され、射出されたレイ及びビューシング方向は、実質的にｚ軸に平行である。Corresponding_Voxel_Distanceの値は、いわゆる画素のｚバッファに典型的に記憶される。さらに、最後の画素強度が最初の画素強度と画素の重みとの積である場合、Weight（Corresponding_Voxel_Location）は、Weight（Corresponding_Voxel_Distance）により置き換えられる。
【００３６】
システム１００の実施の形態では、画素の重みは、ユーザ入力に基づいて計算される。ユーザインタフェース１６５は、たとえばコントロールパネルといった、画素の重みを計算するため、ユーザ入力を取得する手段を有する。任意に、コントロールパネルは、ＣＶＰ閾値を定義する手段を有する。代替的に、画素の重み及び／又はＣＶＰ閾値は、予め決定されるか、たとえばシステム１００を使用するプロトコルから導出される。係るプロトコルは、ボリュームの画像データのセットを取得するために使用されるボリュームの画像データ取得の様式に基づく。ボリュームの画像データ取得の様式に関する情報は、たとえばボリュームの画像データに関連するメタデータに含まれる。
【００３７】
図３は、線形の重み関数に基づいて画素の重み要素を決定する例示的なコントロールパネルを示す。重みWeight（Corresponding_Voxel_Distance）は、Corresponding_Voxel_Distanceの線形関数である。Corresponding_Voxel_Distance＝０について、すなわちビューイングプレーンに実質的に含まれるボクセルについて、画素の重みは１００％である。重みスライダ３１の位置は、最も離れたボクセルの重みを定義する。図３では、最も離れたボクセルの画素の重みは２０％である。任意に、コントロールパネルは、ＣＶＰ閾値を定義する閾値スライダ３２を有する。
【００３８】
図４は、非線形重み関数Weight（Corresponding_Voxel_Distance）に基づいて画素の重み要素を決定する例示的なコントロールパネルを示す。Weight（Corresponding_Voxel_Distance）は、Corresponding_Voxel_Distanceの非線形関数である。画素の重み関数は、重み関数のグラフを表す曲線４１によりグラフィカルに表される。曲線上のあるポイントの垂直座標は、たとえば範囲［０，１］からの数である重みを定義する。曲線上のあるポイントの水平座標は、対応するボクセルからビューイングプレーンへの距離を定義する。曲線は、制御ポイントのセットにより制御される。制御ポイントは、たとえばマウス入力装置を使用して、ユーザにより定義及び制御される。曲線は、たとえばＢスプラインを使用して実現される。任意に、コントロールパネルは、ＣＶＰ閾値を定義するために閾値スライダ３２を有する。
【００３９】
典型的に、システム１００は、ビューイングプレーンに比較的近いボクセルの視覚化を強調し、ビューイングプレーンから比較的離れたボクセルの視覚化を弱めるために使用される。しかし、システム１００は、ビューイングプレーンからの任意の距離の範囲におけるボクセルの視覚化を高め、この範囲外のボクセルの視覚化を弱めるために使用される。
【００４０】
当業者であれば、システム１００の他の実施の形態も可能であることを理解されるであろう。特に、システムのユニットを定義し直すこと、それらの機能を分散し直すことが可能である。たとえば、システム１００の実施の形態では、重みユニット１１５は、調節ユニット１２０のコンポーネントである場合がある。システム１００の更なる実施の形態では、計算ユニット１１０を置き換える複数の計算ユニットが存在する。複数の計算ユニットのそれぞれの計算ユニットは、異なるレンダリング方法を採用するために構成される場合がある。採用される方法は、ユーザ選択に基づく場合がある。
【００４１】
システム１００のユニットは、プロセッサを使用して実現される場合がある。通常、それらの機能は、ソフトウェアプログラムの制御下で実行される。実行の間、ソフトウェアプログラムは、ＲＡＭのようなメモリに通常ロードされ、そこから実行される。プログラムは、ＲＯＭ、ハードディスク又は、磁気及び／又は光ストレージのようなバックグランドメモリからロードされるか、又は、インターネットのようなネットワークを介してロードされる場合がある。任意に、特定用途向け集積回路は、記載された機能を提供する場合がある。
【００４２】
図５は、ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする方法５００の例示的な実現のフローチャートを示す。本方法５００は、ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセルの強度により定義される画像の画素の最初の画素強度を計算する計算ステップ５１０で開始する。計算ステップ５１０の後、本方法５００は、画像データのボリュームにおける対応するボクセルの位置に基づいて、画素の重みを計算する重みステップ５１５に継続する。重みステップ５１５の後、本方法は、最初の画素強度に基づいて、及び対応する位置に基づいて計算された重みに基づいて、該画素の最後の画素強度を計算する調節ステップ５２０に継続する。調節ステップ５２０の後、本方法５００は、終了する。任意に、本方法は、新たな画素の重みを使用した最後の画素強度の更なる調節がユーザにより要求された場合、重みステップ５１５を継続する。
【００４３】
本方法５００におけるステップの順序は、強制的なものではなく、当業者であれば、幾つかのステップの順序を変えるか、本発明により意図される概念から逸脱することなしに、threadingモデル、マルチプロセッサシステム又はマルチプルプロセスを使用して同時に幾つかのステップを実行する場合がある。任意に、本発明の方法５００の２以上のステップは、１つのステップに結合される場合がある。任意に、本発明の方法５００のステップは、複数のステップに分割される場合がある。
【００４４】
図６は、システム１００を採用する画像取得装置６００の例示的な実施の形態を概念的に示しており、当該画像取得装置６００は、システム１００との内部接続を介して接続される画像取得ユニット６１０、入力コネクタ６０１、及び出力コネクタ６０２を有する。このアレンジメントは、画像取得装置６００の機能を有利に増加し、ボリュームの画像データのセットに基づいて、画像をレンダリングするシステム１００の有利な機能を前記画像取得装置６００に提供する。画像取得装置の例は、限定されるものではないが、ＣＴシステム、Ｘ線システム、ＭＲＩシステム、ＵＳシステム、ＰＥＴシステム、ＳＰＥＣＴシステム及びＮＭシステムを含む。
【００４５】
図７は、ワークステーション７００の例示的な実施の形態を概念的に示す。ワークステーションは、システムバス７０１を有する。プロセッサ７０１、メモリ７２０、ディスク入力／出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ７３０、及びユーザインタフェース（ＵＩ）７４０は、システムバス７０１に作用的に接続される。ディスクストレージシステム７３１は、ディスクＩ／Ｏアダプタ７３０に動作的に接続される。キーボード７４１、マウス７４２、及びディスプレイ７４３は、ＵＩ７４０に動作的に結合される。本発明のシステム１００は、コンピュータプログラムとして実現され、ディスクストレージ装置７３１に記憶される。ワークステーション７００は、プログラム及び入力データをメモリ７２０にロードし、プロセッサ７１０でプログラムを実行する。ユーザは、キーボード７４１及び／又はマウス７４２を使用して、ワークステーション７００に情報を入力する。ワークステーションは、表示装置７４３及び／又はディスク７３１に情報を出力する。当業者であれば、当該技術で知られるワークステーション７００の様々な他の実施の形態が存在すること、本実施の形態が本発明を例示する目的を果たすこと、特定の実施の形態に本発明が限定されるものとして解釈されないことを理解されるであろう。
【００４６】
上述された実施の形態は本発明を限定するものではなく例示するものであって、当業者であれば、特許請求の範囲から逸脱することなしに代替的な実施の形態を設計することができる。請求項では、括弧間に配置さてる参照符号は請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。単語「有する“comprising”」は、請求項又は発明の詳細な説明で列挙されたエレメント又はステップの存在を排除しない。エレメントに先行する単語“ａ”又は“ａｎ”は、複数の係るエレメントの存在を排除しない。本発明は、幾つかの個別のエレメントを有するハードウェアにより、プログラムされたコンピュータにより実現される。幾つかのユニットを列挙したシステムの請求項では、これらのユニットの幾つかは、同一アイテムのハードウェア又はソフトウェアにより実施される。第一、第二及び第三等の単語の使用は、任意の順序を示さない。これらの単語は、名前として解釈される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステムであって、
前記ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される前記画像におけるある画素の最初の画素強度を計算する計算ユニットと、
前記最初の画素強度と前記対応するボクセルの位置とに基づいて、前記画素の最後の画素強度を計算する調節ユニットと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記対応するボクセルの位置に基づいて、前記画素の重みを計算する重みユニットを更に有し、
前記最後の画素強度は、前記最初の画素強度と前記画素の重みとの積である、
請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記画像は、直交レイキャスティングを使用してレンダリングされ、
前記最後の画素強度は、前記対応するボクセルからビュープレーンへの距離に依存する、
請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記最初の画素強度は、ＭＩＰ（maximum intensity projection）又はＣＶＰ（closest vessel projection）に基づいて計算される、
請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記画素の重みは、ユーザ入力に基づいて計算される、
請求項１記載のシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムを有する画像取得装置。
【請求項７】
請求項１記載のシステムを有するワークステーション。
【請求項８】
ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする方法であって、
前記ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される前記画像におけるある画素の最初の画素強度を計算する計算ステップと、
前記最初の画素強度と前記対応するボクセルの位置とに基づいて、前記画素の最後の画素強度を計算する調節ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする命令を含む、コンピュータアレンジメントによりロードされるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータアレンジメントは、処理ユニットとメモリとを有し、
当該コンピュータプログラムは、ロードされた後に、前記処理ユニットに、
前記ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される前記画像におけるある画素の最初の画素強度を計算し、
前記最初の画素強度と前記対応するボクセルの位置とに基づいて、前記画素の最後の画素強度を計算する、
処理を実行する機能を提供することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１】
ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングするシステムであって、
前記ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される前記画像におけるある画素の最初の画素強度を計算する計算ユニットと、
前記最初の画素強度と前記対応するボクセルの位置とに基づいて、前記画素の最後の画素強度を計算する調節ユニットと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記対応するボクセルの位置に基づいて、前記画素の重みを計算する重みユニットを更に有し、
前記最後の画素強度は、前記最初の画素強度と前記画素の重みとの積である、
請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記画像は、直交レイキャスティングを使用してレンダリングされ、
前記最後の画素強度は、前記対応するボクセルからビュープレーンへの距離に依存する、
請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記最初の画素強度は、ＭＩＰ（maximum intensity projection）又はＣＶＰ（closest vessel projection）に基づいて計算される、
請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記画素の重みは、ユーザ入力に基づいて計算される、
請求項１記載のシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムを有する画像取得装置。
【請求項７】
請求項１記載のシステムを有するワークステーション。
【請求項８】
ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする方法であって、
前記ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される前記画像におけるある画素の最初の画素強度を計算する計算ステップと、
前記最初の画素強度と前記対応するボクセルの位置とに基づいて、前記画素の最後の画素強度を計算する調節ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
ボリュームの画像データのセットに基づいて画像をレンダリングする命令を含む、コンピュータアレンジメントによりロードされるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータアレンジメントは、処理ユニットとメモリとを有し、
当該コンピュータプログラムは、ロードされた後に、前記処理ユニットに、
前記ボリュームの画像データのセットに含まれる対応するボクセルの対応するボクセル強度により定義される前記画像におけるある画素の最初の画素強度を計算し、
前記最初の画素強度と前記対応するボクセルの位置とに基づいて、前記画素の最後の画素強度を計算する、
処理を実行する機能を提供することを特徴とするコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１０−５０８５７０（Ｐ２０１０−５０８５７０Ａ）
【公表日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３４０３８（Ｐ２００９−５３４０３８）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５４３６５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５３４２０
【国際公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５４３６５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５３４２０
【国際公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]