JP2003180678A - 制御パラメータを用いた肺結節のリアルタイム対話式セグメント分割システム - Google Patents
制御パラメータを用いた肺結節のリアルタイム対話式セグメント分割システムInfo
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- Image Processing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デジタル容積画像からリアルタイムで肺結節
をセグメント化するシステムを提供する。 【解決手段】 本発明は、付着した解剖学的構造から対
象物を分析し、テンプレートを調整するための１つもし
くはそれ以上の調整パラメータを提供することによって
肺結節を自動的にセグメント化するものであって、当該
テンプレートは、対象物を含む対象容積のセグメント化
を表している。 【効果】 肺結節の自動セグメント分割が高精度化で
き、セグメント分割結果の整合性が高まり検証が容易に
なる。
をセグメント化するシステムを提供する。 【解決手段】 本発明は、付着した解剖学的構造から対
象物を分析し、テンプレートを調整するための１つもし
くはそれ以上の調整パラメータを提供することによって
肺結節を自動的にセグメント化するものであって、当該
テンプレートは、対象物を含む対象容積のセグメント化
を表している。 【効果】 肺結節の自動セグメント分割が高精度化で
き、セグメント分割結果の整合性が高まり検証が容易に
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ支援
診断（CADx）及び、特に、デジタル式容量の医用画像に
おいて肺結節の診断支援を行うための対話式コンピュー
タ支援診断（ICAD）システムに関する。
診断（CADx）及び、特に、デジタル式容量の医用画像に
おいて肺結節の診断支援を行うための対話式コンピュー
タ支援診断（ICAD）システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】計算断層像法（CT）で肺ガンの判別検査
及び診断をする場合は、肺結節のセグメント化は、定量
化、クラス分け、３次元（3D）表示といった分析に必要
であり、それ故、正確性が求められる。しかしながら、
肺結節が周囲の解剖学的構造と共に複雑な連結を有して
いるために、完全解剖学的セグメント化方法は、必ずし
も望ましいセグメント化の結果をもたらし得ない。例え
ば、肺結節が患者の胸壁や血管に付着している場合は、
完全な解剖学的方法によるセグメント化の結果は、望ま
しくない結果をもたらすだろう。
及び診断をする場合は、肺結節のセグメント化は、定量
化、クラス分け、３次元（3D）表示といった分析に必要
であり、それ故、正確性が求められる。しかしながら、
肺結節が周囲の解剖学的構造と共に複雑な連結を有して
いるために、完全解剖学的セグメント化方法は、必ずし
も望ましいセグメント化の結果をもたらし得ない。例え
ば、肺結節が患者の胸壁や血管に付着している場合は、
完全な解剖学的方法によるセグメント化の結果は、望ま
しくない結果をもたらすだろう。
【０００３】従前の提案によれば、セグメント化の修正
は、セグメント化の結果の存在を示すために、２次元ス
ライスにおける多角形のマニュアルドローイングによっ
て実現される。もう一つの提案は、３次元編集、即ち、
３次元で、マニュアルで対象物体を自由に切り貼りする
ツールを提供するものである。
は、セグメント化の結果の存在を示すために、２次元ス
ライスにおける多角形のマニュアルドローイングによっ
て実現される。もう一つの提案は、３次元編集、即ち、
３次元で、マニュアルで対象物体を自由に切り貼りする
ツールを提供するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２次元
スライス上のマニュアルドローイング多角形は、いくつ
かの欠点を有している。多くの場合、結節のセグメント
化の検証ができず、それ故、マニュアルの修正が必ずし
もより良い結果をもたらさない。加えて、２次元スライ
ス上では、３次元データの編集は困難である。更に、マ
ニュアルの修正は、再現が困難で、それ故、追跡研究で
不一致な結果が生じてしまう。一致することは、シーケ
ンシャルなCT肺研究での結節セグメント化にとって重要
な特性である。なぜなら、結節の成長比や大きさの変化
は、肺ガン診断のための最も重要な測定の一つだからで
ある。
スライス上のマニュアルドローイング多角形は、いくつ
かの欠点を有している。多くの場合、結節のセグメント
化の検証ができず、それ故、マニュアルの修正が必ずし
もより良い結果をもたらさない。加えて、２次元スライ
ス上では、３次元データの編集は困難である。更に、マ
ニュアルの修正は、再現が困難で、それ故、追跡研究で
不一致な結果が生じてしまう。一致することは、シーケ
ンシャルなCT肺研究での結節セグメント化にとって重要
な特性である。なぜなら、結節の成長比や大きさの変化
は、肺ガン診断のための最も重要な測定の一つだからで
ある。
【０００５】３次元編集のアプローチも、不一致の問題
を有している。多くの場合、結節は、ミリメータの大き
さであるため、たとえわずかな手の震えでも再現性を低
くして医療的には許容できなくなるおそれがある。
を有している。多くの場合、結節は、ミリメータの大き
さであるため、たとえわずかな手の震えでも再現性を低
くして医療的には許容できなくなるおそれがある。
【０００６】それ故、望ましく且つ実質的に瞬間的な方
法で結節を抽出することのできる対話的セグメント化方
法が必要とされる。
法で結節を抽出することのできる対話的セグメント化方
法が必要とされる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明よれば、デジタル
容積画像からリアルタイムで肺結節をセグメント化する
システムが提供される。本発明は、付着した解剖学的構
造から対象物を分析し、テンプレートを調整するための
１つもしくはそれ以上の調整パラメータを提供すること
によって肺結節を自動的にセグメント化するものであっ
て、当該テンプレートは、対象物を含む対象容積のセグ
メント化を表している。
容積画像からリアルタイムで肺結節をセグメント化する
システムが提供される。本発明は、付着した解剖学的構
造から対象物を分析し、テンプレートを調整するための
１つもしくはそれ以上の調整パラメータを提供すること
によって肺結節を自動的にセグメント化するものであっ
て、当該テンプレートは、対象物を含む対象容積のセグ
メント化を表している。
【０００８】本発明は、対象物に応じてパラメータの値
を保持し、そのパラメータ値に応じて対象物のセグメン
ト化を保持し、そして、そのパラメータ値に応じて、対
象物の第２のセグメント化と保持されたセグメント化を
比較するものである。
を保持し、そのパラメータ値に応じて対象物のセグメン
ト化を保持し、そして、そのパラメータ値に応じて、対
象物の第２のセグメント化と保持されたセグメント化を
比較するものである。
【０００９】更に、本発明は、輝度の閾値と３次元の接
続情報を使用して対象物を抽出することを含む。本シス
テムは、デジタル容積画像の局所領域でのヒストグラム
分析に従って、セグメント化のための輝度閾値を選択す
ることを含む。
続情報を使用して対象物を抽出することを含む。本シス
テムは、デジタル容積画像の局所領域でのヒストグラム
分析に従って、セグメント化のための輝度閾値を選択す
ることを含む。
【００１０】本発明は、対象物の核を決定する。その核
は、形態学的な操作に従って決定される。本発明は、複
数の成長過程での対象構造に対する相関を再帰的に決定
する。
は、形態学的な操作に従って決定される。本発明は、複
数の成長過程での対象構造に対する相関を再帰的に決定
する。
【００１１】更に、本発明は、対象物のための相互相関
を決定することと、カットオフ値を決定することを含
む。そのテンプレートは、カットオフ値によって示唆さ
れる。
を決定することと、カットオフ値を決定することを含
む。そのテンプレートは、カットオフ値によって示唆さ
れる。
【００１２】本発明は、固有値と固有ベクトルに従っ
て、対象物の方向づけを決定する。
て、対象物の方向づけを決定する。
【００１３】本発明は、更に、セグメント化を改善する
ことを含む。
ことを含む。
【００１４】本発明は、対話的に、リアルタイムでパラ
メータを調整する。
メータを調整する。
【００１５】本発明の実施形態に従って、ある手段がセ
グメント化を改善するために提案される。その手段は、
セグメント化の結果の周辺で解剖学的構造の複数の周囲
構造を抽出し、周囲構造をラベリングすることを含む。
本発明は、対象物の境界に接触した各々の周囲構造を延
長物体として定義し、各々の周囲構造に対して大きさと
形状の特徴を決定する。本発明は、現在の周囲構造のセ
グメント化までの距離を、小さくなるまでの距離を決定
することによって、予め定義された閾値と比較して決定
することを含む。
グメント化を改善するために提案される。その手段は、
セグメント化の結果の周辺で解剖学的構造の複数の周囲
構造を抽出し、周囲構造をラベリングすることを含む。
本発明は、対象物の境界に接触した各々の周囲構造を延
長物体として定義し、各々の周囲構造に対して大きさと
形状の特徴を決定する。本発明は、現在の周囲構造のセ
グメント化までの距離を、小さくなるまでの距離を決定
することによって、予め定義された閾値と比較して決定
することを含む。
【００１６】更に、本発明は、全てのラベリングされた
構造が評価されたかどうかを判断することを含む。
構造が評価されたかどうかを判断することを含む。
【００１７】本発明の実施形態によれば、デジタル容積
画像から肺結節のセグメント化をリアルタイムで行うシ
ステムが提案される。本発明は、付着した解剖学的構造
から対象構造を分析することで肺結節を自動的にセグメ
ント化し、そして、分析された対象構造に従ってテンプ
レートを提供することを含み、そこでは、そのテンプレ
ートは、対象物を含んだ対象容積のセグメント化を表示
する。そのテンプレートは、１つもしくはそれ以上の調
整可能なパラメータに従って調整されうる。そのシステ
ムは、対象物に従ってパラメータの値を保持し、そして
パラメータの値に従って対象物のセグメント化を保持す
る。
画像から肺結節のセグメント化をリアルタイムで行うシ
ステムが提案される。本発明は、付着した解剖学的構造
から対象構造を分析することで肺結節を自動的にセグメ
ント化し、そして、分析された対象構造に従ってテンプ
レートを提供することを含み、そこでは、そのテンプレ
ートは、対象物を含んだ対象容積のセグメント化を表示
する。そのテンプレートは、１つもしくはそれ以上の調
整可能なパラメータに従って調整されうる。そのシステ
ムは、対象物に従ってパラメータの値を保持し、そして
パラメータの値に従って対象物のセグメント化を保持す
る。
【００１８】本発明は、保持されたセグメント化を、パ
ラメータの値に従って、対象物の第２のセグメント化と
比較する。
ラメータの値に従って、対象物の第２のセグメント化と
比較する。
【００１９】更に、本発明は、輝度閾値と３次元接続情
報を使って対象物を抽出することを含む。本発明は、デ
ジタル容積画像の局所領域ヒストグラム分析に従って、
セグメント化のための輝度閾値を選択する。
報を使って対象物を抽出することを含む。本発明は、デ
ジタル容積画像の局所領域ヒストグラム分析に従って、
セグメント化のための輝度閾値を選択する。
【００２０】本発明は、対話的に、リアルタイムでその
パラメータを調整することを含む。
パラメータを調整することを含む。
【００２１】本発明は、セグメント化を改善することを
含む。そのシステムは、セグメント化の周辺で複数の解
剖学的な周囲の構造を抽出し、周囲構造をラベリングす
ることを含む。更に、本発明は、対象容積の境界に接触
する各々の周囲構造を延長物体として定義し、各々の周
囲構造のための大きさと形状の特徴を決定することを含
む。本発明は、現在の周囲構造のセグメント化までの距
離を、小さくなるまでの距離の決定に基づいて、予め決
められた閾値と比較して、そして、全てのラベリングさ
れた構造が評価されたかどうかを判断する。
含む。そのシステムは、セグメント化の周辺で複数の解
剖学的な周囲の構造を抽出し、周囲構造をラベリングす
ることを含む。更に、本発明は、対象容積の境界に接触
する各々の周囲構造を延長物体として定義し、各々の周
囲構造のための大きさと形状の特徴を決定することを含
む。本発明は、現在の周囲構造のセグメント化までの距
離を、小さくなるまでの距離の決定に基づいて、予め決
められた閾値と比較して、そして、全てのラベリングさ
れた構造が評価されたかどうかを判断する。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明は、デジタル容積医用画像
から肺結節をリアルタイムにセグメント分割するシステ
ムを提供するものである。本発明は、ユーザーに対話的
なセグメント化手段を提供し、その肺結節のセグメント
化は、自動的に実施されて、そして、好ましい整合性を
以て単純なパラメータで、対話的に、調整され修正され
るものである。
から肺結節をリアルタイムにセグメント分割するシステ
ムを提供するものである。本発明は、ユーザーに対話的
なセグメント化手段を提供し、その肺結節のセグメント
化は、自動的に実施されて、そして、好ましい整合性を
以て単純なパラメータで、対話的に、調整され修正され
るものである。
【００２３】本システムは、ハードウェア、ソフトウェ
ア、ファームウェア、特別の目的のプロセッサ、若しく
はそれらのコンビネーションの形態で、実現されること
が理解できよう。好ましくは、本システムは、ハードウ
ェアとソフトウェアとのコンビネーションとして実現さ
れる。更に、そのソフトウェアは、好ましくは、プログ
ラムの保存されたデバイス上で有形的に実体化されたア
プリケーションプログラムとして実現される。そのアプ
リケーションプログラムは、幾つかの適当なアーキテク
チャからなる装置にアップロードされ、そして、実行さ
れる。好ましくは、その装置は、１つもくはそれ以上の
中央処理ユニット（CPU）やランダムアクセスメモリ（R
AM）や入出力（I/O）インターフェースといったハード
ウェアを有するコンピュータプラットホーム上で実現さ
れる。そのコンピュータプラットホームは、オペレーテ
ィングシステムやマイクロ命令コードも含んでいる。こ
こで説明した各種の処理や機能が、マイクロ命令コード
の一部、若しくはオペレーティングシステムを介して実
行されるアプリケーションプログラムの一部（又はそれ
らのコンビネーション）となることもある。加えて、追
加のデータストレージデバイスやプリントデバイスとい
った各種の他の周辺機器が、そのコンピュータプラット
ホームに接続されることもある。
ア、ファームウェア、特別の目的のプロセッサ、若しく
はそれらのコンビネーションの形態で、実現されること
が理解できよう。好ましくは、本システムは、ハードウ
ェアとソフトウェアとのコンビネーションとして実現さ
れる。更に、そのソフトウェアは、好ましくは、プログ
ラムの保存されたデバイス上で有形的に実体化されたア
プリケーションプログラムとして実現される。そのアプ
リケーションプログラムは、幾つかの適当なアーキテク
チャからなる装置にアップロードされ、そして、実行さ
れる。好ましくは、その装置は、１つもくはそれ以上の
中央処理ユニット（CPU）やランダムアクセスメモリ（R
AM）や入出力（I/O）インターフェースといったハード
ウェアを有するコンピュータプラットホーム上で実現さ
れる。そのコンピュータプラットホームは、オペレーテ
ィングシステムやマイクロ命令コードも含んでいる。こ
こで説明した各種の処理や機能が、マイクロ命令コード
の一部、若しくはオペレーティングシステムを介して実
行されるアプリケーションプログラムの一部（又はそれ
らのコンビネーション）となることもある。加えて、追
加のデータストレージデバイスやプリントデバイスとい
った各種の他の周辺機器が、そのコンピュータプラット
ホームに接続されることもある。
【００２４】更には、添付図面で示した一体的なシステ
ムのコンポーネント、及び、ステップのいくつかは、好
ましくは、ソフトウェアで実現され、システムコンポー
ネント（若しくは処理ステップ）間の実際の接続は、本
発明のプログラムの仕方によって異なるかもしれないと
いうことが理解される。ここでの示唆が与えられれば、
関連分野の通常の技術を有する者は、これらの及び本発
明の類似の実施化や配置を企図できるであろう。
ムのコンポーネント、及び、ステップのいくつかは、好
ましくは、ソフトウェアで実現され、システムコンポー
ネント（若しくは処理ステップ）間の実際の接続は、本
発明のプログラムの仕方によって異なるかもしれないと
いうことが理解される。ここでの示唆が与えられれば、
関連分野の通常の技術を有する者は、これらの及び本発
明の類似の実施化や配置を企図できるであろう。
【００２５】結節が血管や胸壁に付着している場合、完
全自動セグメント化方法は、満足な結果をもたらさな
い。本システムは、ユーザーに調整可能な単純な制御パ
ラメータを提供し、そして、望ましいセグメント結果が
生成される。本発明の実施例によれば、生成されたセグ
メント結果は、整合性を有し、何度もそして異なった研
究の間でも再現性がある。マニュアルで調節されたパラ
メータは、研究及び/又は再利用のために記録され、検
索される。この特徴は、結節の大きさが測定されて成長
比を計算して比較される追試験においては重要である。
更に、本システムは、局所領域でのヒストグラム分析に
基づいた分割の閾値を自動的に選択することができる。
従って、その処理は、実質的に瞬間的である。局所領域
でのヒストグラム分析方法は、一般的に、特許弁護士の
明細書整理番号00P7879USの「マルチスライスの高解像
度のコンピュータトモグラフィから肺結節を自動検出す
る方法とシステム」中で説明されており、参考文献によ
ってその全体が組み込まれている。本システムは、解剖
学的な対象構造が、結節の構造ないしは予め定められた
判定基準や量的測定に基づいたリアルタイムの領域調査
に対応しているという可能性を評価している。本システ
ムは、パラメータのセット、例えば、単一のパラメータ
や、３つの同期したパラメータ、若しくは、３つの非同
期のパラメータ、に応じて自動的に調節されたテンプレ
ートを提供する。本システムは、デジタル容積画像の自
動分析に従って、１セットのパラメータを設定すること
を示唆している。セグメント化の結果は、実質的に瞬時
に生成される。そのセグメント結果は、ユーザーがスク
ロールバー（後述）を提示値の周辺でコントロールする
ときは、３次元で表示される。セグメント化のパラメー
タは、３次元表示に応じて決定される。
全自動セグメント化方法は、満足な結果をもたらさな
い。本システムは、ユーザーに調整可能な単純な制御パ
ラメータを提供し、そして、望ましいセグメント結果が
生成される。本発明の実施例によれば、生成されたセグ
メント結果は、整合性を有し、何度もそして異なった研
究の間でも再現性がある。マニュアルで調節されたパラ
メータは、研究及び/又は再利用のために記録され、検
索される。この特徴は、結節の大きさが測定されて成長
比を計算して比較される追試験においては重要である。
更に、本システムは、局所領域でのヒストグラム分析に
基づいた分割の閾値を自動的に選択することができる。
従って、その処理は、実質的に瞬間的である。局所領域
でのヒストグラム分析方法は、一般的に、特許弁護士の
明細書整理番号00P7879USの「マルチスライスの高解像
度のコンピュータトモグラフィから肺結節を自動検出す
る方法とシステム」中で説明されており、参考文献によ
ってその全体が組み込まれている。本システムは、解剖
学的な対象構造が、結節の構造ないしは予め定められた
判定基準や量的測定に基づいたリアルタイムの領域調査
に対応しているという可能性を評価している。本システ
ムは、パラメータのセット、例えば、単一のパラメータ
や、３つの同期したパラメータ、若しくは、３つの非同
期のパラメータ、に応じて自動的に調節されたテンプレ
ートを提供する。本システムは、デジタル容積画像の自
動分析に従って、１セットのパラメータを設定すること
を示唆している。セグメント化の結果は、実質的に瞬時
に生成される。そのセグメント結果は、ユーザーがスク
ロールバー（後述）を提示値の周辺でコントロールする
ときは、３次元で表示される。セグメント化のパラメー
タは、３次元表示に応じて決定される。
【００２６】図１に示したように、ユーザーは、CT画像
データがロードされ（１０１）た後、例えば、ユーザー
がカーソルをそれに合わせることによって、対象構造を
選択すること（１０２）ができる。対象容積（VOI）
は、対話的結節探索のためセットアップされる（１０
３）。VOIの形状と大きさは、胸部のデータに従って、
定義される。本システムは、３次元テンプレート及びセ
グメント化を初期化する（１０４）。
データがロードされ（１０１）た後、例えば、ユーザー
がカーソルをそれに合わせることによって、対象構造を
選択すること（１０２）ができる。対象容積（VOI）
は、対話的結節探索のためセットアップされる（１０
３）。VOIの形状と大きさは、胸部のデータに従って、
定義される。本システムは、３次元テンプレート及びセ
グメント化を初期化する（１０４）。
【００２７】図２を参照すれば、VOI及び対象構造が与
えられると（２０１）、本システムは、局所領域のヒス
トグラム分析に基づいたセグメント化のための輝度閾値
を適応的に選択する（２０２）。本システムは、輝度閾
値と３次元接続情報、例えば、１０，１８，２６の接続
性、を使用して対象構造を抽出する（２０３）。２値の
VOIは、閾値によって生成される。対象物の核は、形態
学的オープニングに制限されることなく、形態学的な操
作を使用して決定される（２０５）。「核」という用語
は、対象物の方向性について言及しており、もし対象物
が孤立した結節であれば、対象物の形状や大きさと同様
であり、もし対象物が他の解剖学的構造に付着した結節
であったり、対象物が結節以外の構造であれれば、対象
物全体の形状や大きさとは異なったものである。本発明
の実施例によれば、核を得る１つの方法は、オープニン
グのような形態学的操作を使用することである。本シス
テムは、核の大きさと方向づけを評価する（２０５）。
方向付けは、固有値や固有ベクトルを計算することで評
価されるだろう。３次元テンプレートは、核の方向付け
に沿って配された楕円体として初期化される（２０
６）。テンプレートの大きさは、核のそれよりも小さ
い。本システムは、３次元テンプレートを膨張させ、成
長させ、そして、各々の膨張過程における対象構造の相
互相関を計算する（２０７）。相互相関は、グレイスケ
ールの対象物間、２値の対象物間若しくはグレイスケー
ルと２値との対象物間で計算される。相互相関は、以下
のように定義される。
えられると（２０１）、本システムは、局所領域のヒス
トグラム分析に基づいたセグメント化のための輝度閾値
を適応的に選択する（２０２）。本システムは、輝度閾
値と３次元接続情報、例えば、１０，１８，２６の接続
性、を使用して対象構造を抽出する（２０３）。２値の
VOIは、閾値によって生成される。対象物の核は、形態
学的オープニングに制限されることなく、形態学的な操
作を使用して決定される（２０５）。「核」という用語
は、対象物の方向性について言及しており、もし対象物
が孤立した結節であれば、対象物の形状や大きさと同様
であり、もし対象物が他の解剖学的構造に付着した結節
であったり、対象物が結節以外の構造であれれば、対象
物全体の形状や大きさとは異なったものである。本発明
の実施例によれば、核を得る１つの方法は、オープニン
グのような形態学的操作を使用することである。本シス
テムは、核の大きさと方向づけを評価する（２０５）。
方向付けは、固有値や固有ベクトルを計算することで評
価されるだろう。３次元テンプレートは、核の方向付け
に沿って配された楕円体として初期化される（２０
６）。テンプレートの大きさは、核のそれよりも小さ
い。本システムは、３次元テンプレートを膨張させ、成
長させ、そして、各々の膨張過程における対象構造の相
互相関を計算する（２０７）。相互相関は、グレイスケ
ールの対象物間、２値の対象物間若しくはグレイスケー
ルと２値との対象物間で計算される。相互相関は、以下
のように定義される。
【００２８】
【数１】
【００２９】ここで、fは、対象構造を表し、gは、テン
プレートを表している。３次元テンプレートは、楕円体
テンプレートの半径が増加するのにつれて成長する。相
互相関は、各々の成長過程で決定され、その対応する曲
線は、ユーザーの決定を支援するために、スクリーン上
にプロットされる。３次元テンプレートがセットされる
と、本方法は、相互相関の曲線を分析し、ピーク値を決
定する（２０８）。カットオフ値は、経験的に設定され
る。テンプレートは、カットオフ値でのパラメータ設定
を選択することで得られる。対象構造は、テンプレート
に従って、セグメントに分けられる（２０９）。これ
は、テンプレートと対象構造との間でAND操作を実行す
ることによりなされ、そして、この結果を、ラフなセグ
メント化の結果として参照する。セグメント化は改善さ
れ（２１０）、前の過程から得られたセグメント化の結
果は、過度に平滑化されて、診断の指標として重要な
（例えば、良性もしくは悪性の結節を分類するための）
表面の細部をルーズにすることができる。更に、図４に
示されたように、処理は、セグメント化を改善し、これ
らの細部を保持する。形状及び輝度情報といった幾何学
的な特性は、セグメント部分とVOIの残りの両方のため
に決定される（２１１）。表面の情報に沿ったこの情報
は、結節診断においては有用となりうる。
プレートを表している。３次元テンプレートは、楕円体
テンプレートの半径が増加するのにつれて成長する。相
互相関は、各々の成長過程で決定され、その対応する曲
線は、ユーザーの決定を支援するために、スクリーン上
にプロットされる。３次元テンプレートがセットされる
と、本方法は、相互相関の曲線を分析し、ピーク値を決
定する（２０８）。カットオフ値は、経験的に設定され
る。テンプレートは、カットオフ値でのパラメータ設定
を選択することで得られる。対象構造は、テンプレート
に従って、セグメントに分けられる（２０９）。これ
は、テンプレートと対象構造との間でAND操作を実行す
ることによりなされ、そして、この結果を、ラフなセグ
メント化の結果として参照する。セグメント化は改善さ
れ（２１０）、前の過程から得られたセグメント化の結
果は、過度に平滑化されて、診断の指標として重要な
（例えば、良性もしくは悪性の結節を分類するための）
表面の細部をルーズにすることができる。更に、図４に
示されたように、処理は、セグメント化を改善し、これ
らの細部を保持する。形状及び輝度情報といった幾何学
的な特性は、セグメント部分とVOIの残りの両方のため
に決定される（２１１）。表面の情報に沿ったこの情報
は、結節診断においては有用となりうる。
【００３０】図１を再度参照すると、初期のセグメント
化の結果は表示される（１０５）。表示には、テンプレ
ートが形を変形させている間、相互相関曲線のプロット
することも含まれる。それは、カットオフ値（図２のブ
ロック２０９）や提案されたテンプレートパラメータ
や、対象構造の３次元表示の指標となっている。ユーザ
ーは、直感的な情報を得るため、当該表示を３次元で自
由に回転させることができる。対象構造や３次元テンプ
レートやセグメント化の結果の表示は、回転するときは
同期することができる。これは、ユーザーが結果を理解
するのを容易にする。
化の結果は表示される（１０５）。表示には、テンプレ
ートが形を変形させている間、相互相関曲線のプロット
することも含まれる。それは、カットオフ値（図２のブ
ロック２０９）や提案されたテンプレートパラメータ
や、対象構造の３次元表示の指標となっている。ユーザ
ーは、直感的な情報を得るため、当該表示を３次元で自
由に回転させることができる。対象構造や３次元テンプ
レートやセグメント化の結果の表示は、回転するときは
同期することができる。これは、ユーザーが結果を理解
するのを容易にする。
【００３１】ユーザーは、セグメント化に関する最終的
な決定をすることができる（１０６）。表示されたセグ
メント化結果を検査する間、ユーザーは、セグメント化
の結果が満足なものかどうかを決定する。セグメント化
の結果が満足であれば、ユーザーは、対話的セグメント
化手順を終了することができる（１０８）。セグメント
化の結果とパラメータ設定は保存され、追試験や再実験
のため後でリロードされることもある。こうして、再現
可能で連続性のあるセグメント化の結果が生成される。
な決定をすることができる（１０６）。表示されたセグ
メント化結果を検査する間、ユーザーは、セグメント化
の結果が満足なものかどうかを決定する。セグメント化
の結果が満足であれば、ユーザーは、対話的セグメント
化手順を終了することができる（１０８）。セグメント
化の結果とパラメータ設定は保存され、追試験や再実験
のため後でリロードされることもある。こうして、再現
可能で連続性のあるセグメント化の結果が生成される。
【００３２】現在のセグメント化の結果が満足でないな
らば、ユーザーは、テンプレートのパラメータ設定を指
し示すスクロールバーを調整することで対話的な修正が
実行できる（１０７）。本方法は、ユーザーによるパラ
メータ調整に従って、３次元テンプレートを再構成す
る。ユーザーは、ロックされた比率でパラメータを調整
したり、別々にパラメータを調整することもできる。本
システムは、新しいテンプレートに対して対象物をセグ
メント化する。本システムは、セグメント化を改善し、
セグメント化された物体や構造の残りを特徴づける。そ
して、本システムは、調整されたセグメント化の結果を
表示し続ける。
らば、ユーザーは、テンプレートのパラメータ設定を指
し示すスクロールバーを調整することで対話的な修正が
実行できる（１０７）。本方法は、ユーザーによるパラ
メータ調整に従って、３次元テンプレートを再構成す
る。ユーザーは、ロックされた比率でパラメータを調整
したり、別々にパラメータを調整することもできる。本
システムは、新しいテンプレートに対して対象物をセグ
メント化する。本システムは、セグメント化を改善し、
セグメント化された物体や構造の残りを特徴づける。そ
して、本システムは、調整されたセグメント化の結果を
表示し続ける。
【００３３】図３は、対話的セグメント化のためのイン
ターフェースの一例を示している。横軸にR(mm)のプロ
ット３０１、縦軸に相互相関３０２がとられ、即ち、VO
Iについての３次元テンプレートが表示されている。対
象容積３０３の中に血管に付着した結節が示されてい
る。結節３０３の核３０４の方向に沿って配置された３
次元テンプレートが表示されている。セグメント化され
た対象（結節３０３のセグメント化の結果３０５を示し
ている）が、表示されている。これらのコンポーネント
は、例えば３次元コンポーネントのx軸、y軸、z軸を制
御するためのコントロールセット３０６と一緒に供給さ
れる。これらのコントロールは、例えば、スクロールバ
ーやハンドツールなどである。更に、そのインターフェ
ースは、本発明の範囲内で追加の特徴、例えば、スクロ
ールバーのロック等を提供することが可能である。
ターフェースの一例を示している。横軸にR(mm)のプロ
ット３０１、縦軸に相互相関３０２がとられ、即ち、VO
Iについての３次元テンプレートが表示されている。対
象容積３０３の中に血管に付着した結節が示されてい
る。結節３０３の核３０４の方向に沿って配置された３
次元テンプレートが表示されている。セグメント化され
た対象（結節３０３のセグメント化の結果３０５を示し
ている）が、表示されている。これらのコンポーネント
は、例えば３次元コンポーネントのx軸、y軸、z軸を制
御するためのコントロールセット３０６と一緒に供給さ
れる。これらのコントロールは、例えば、スクロールバ
ーやハンドツールなどである。更に、そのインターフェ
ースは、本発明の範囲内で追加の特徴、例えば、スクロ
ールバーのロック等を提供することが可能である。
【００３４】図４によれば、自動セグメント化４００が
実行されれば、ユーザーは、例えば、スクロールバーや
ハンドツールを使用して、テンプレートのコントロール
パラメータ４０１を調整することができる。本システム
は、テンプレート（例えば図３の３０４）をリセット
し、相互相関を再計算する（４０２）。相互相関は、対
象構造の変化に従って、例えば図３の３０１及び３０２
のように示される（４０３）。調整されたテンプレート
は、対象構造に適用され（４０４）、改善されたセグメ
ント化は、図３の３０５のように示される。
実行されれば、ユーザーは、例えば、スクロールバーや
ハンドツールを使用して、テンプレートのコントロール
パラメータ４０１を調整することができる。本システム
は、テンプレート（例えば図３の３０４）をリセット
し、相互相関を再計算する（４０２）。相互相関は、対
象構造の変化に従って、例えば図３の３０１及び３０２
のように示される（４０３）。調整されたテンプレート
は、対象構造に適用され（４０４）、改善されたセグメ
ント化は、図３の３０５のように示される。
【００３５】図５を参照すると、本システムは、ブロッ
ク２０９でセグメントされたラフなセグメント化の結果
の周辺で、周囲の全ての解剖学的構造を抽出する（５０
１）。結節が胸壁や血管に付着している場合には、周囲
の構造は、ラフなセグメント化の結果に含まれていない
結節のいくつかの部分と同様に、その付着した血管や胸
壁の構造を含んでいる。本システムは、周囲の構造をラ
ベリングする（５０２）。
ク２０９でセグメントされたラフなセグメント化の結果
の周辺で、周囲の全ての解剖学的構造を抽出する（５０
１）。結節が胸壁や血管に付着している場合には、周囲
の構造は、ラフなセグメント化の結果に含まれていない
結節のいくつかの部分と同様に、その付着した血管や胸
壁の構造を含んでいる。本システムは、周囲の構造をラ
ベリングする（５０２）。
【００３６】各々の周囲構造に対して（５０３）、本シ
ステムは、自動的に、周囲構造がVOIの境界に接触する
かどうかを決定し（５０４）、もしそうであれば、現在
の周囲構造は延長対象物で、改善されたセグメント化の
結果の一部でないとみなされ、そして、本システムは、
ブロック５０３に戻る。そうでなければ、本システム
は、現在の周囲構造の大きさ及び形状の特徴を決定する
（５０５）。もしその構造がコンパクトで、即ち、リニ
アでなく、閾値に従って、改善された核に近接している
と判断されたならば（５０６）、本システムは、ラフな
セグメント化を改善する（５０７）。しかしながら、も
しその構造がリニアであると判断されれば、本システム
はブロック５０３へ戻る。
ステムは、自動的に、周囲構造がVOIの境界に接触する
かどうかを決定し（５０４）、もしそうであれば、現在
の周囲構造は延長対象物で、改善されたセグメント化の
結果の一部でないとみなされ、そして、本システムは、
ブロック５０３に戻る。そうでなければ、本システム
は、現在の周囲構造の大きさ及び形状の特徴を決定する
（５０５）。もしその構造がコンパクトで、即ち、リニ
アでなく、閾値に従って、改善された核に近接している
と判断されたならば（５０６）、本システムは、ラフな
セグメント化を改善する（５０７）。しかしながら、も
しその構造がリニアであると判断されれば、本システム
はブロック５０３へ戻る。
【００３７】本システムは、現在の周囲構造のラフなセ
グメント化の結果までの距離を決定する（５０６）。も
し現在の周囲構造とラフなセグメント化の結果との距離
が大きければ（例えば、予め定められた閾値と比較し
て）、現在の周囲構造は、改善されたセグメント化の一
部とはみなされない。その距離が（例えば、予め定めら
れた閾値と比較して）小さいとの判断に基づいて、本シ
ステムは、現在の周囲構造を付加することで、セグメン
ト化の結果を改善する（５０７）。本システムは、すべ
ての周囲構造が評価されたかどうかを判断し、もしそう
であれば終了する（５０８）。さもなくば、本システム
は、ブロック５０３へ戻る。
グメント化の結果までの距離を決定する（５０６）。も
し現在の周囲構造とラフなセグメント化の結果との距離
が大きければ（例えば、予め定められた閾値と比較し
て）、現在の周囲構造は、改善されたセグメント化の一
部とはみなされない。その距離が（例えば、予め定めら
れた閾値と比較して）小さいとの判断に基づいて、本シ
ステムは、現在の周囲構造を付加することで、セグメン
ト化の結果を改善する（５０７）。本システムは、すべ
ての周囲構造が評価されたかどうかを判断し、もしそう
であれば終了する（５０８）。さもなくば、本システム
は、ブロック５０３へ戻る。
【００３８】コントロールパラメータを用いて、リアル
タイムで肺結節を対話式にセグメント化するシステムの
実施例を示したため、修正と変更は、上述の教示の中で
当該分野の技術を有する者によってなされるだろう。そ
れ故、従属項によって定義された発明の広がりと精神の
範囲内で、開示された発明の特殊な実施例の中で、変更
が加えられることは理解される。従って、本発明は、詳
細に、かつ、特に特許法によって要求されるように説明
されており、特許として請求され、特許によって望まし
く保護されるものは、追加の請求項において述べられ
る。
タイムで肺結節を対話式にセグメント化するシステムの
実施例を示したため、修正と変更は、上述の教示の中で
当該分野の技術を有する者によってなされるだろう。そ
れ故、従属項によって定義された発明の広がりと精神の
範囲内で、開示された発明の特殊な実施例の中で、変更
が加えられることは理解される。従って、本発明は、詳
細に、かつ、特に特許法によって要求されるように説明
されており、特許として請求され、特許によって望まし
く保護されるものは、追加の請求項において述べられ
る。
【図１】図１は、リアルタイムで対話的にセグメント分
割するための方法を示すフローチャートである。
割するための方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施例に従った、３次元テン
プレートの初期化とセグメント分割の方法を示すフロー
チャートである。
プレートの初期化とセグメント分割の方法を示すフロー
チャートである。
【図３】図３は、対話的セグメント分割のためのインタ
ーフェースの具体例を示している。
ーフェースの具体例を示している。
【図４】図４は、セグメント分割を調整するために制御
パラメータを使った方法を示すフローチャートである。
パラメータを使った方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施例に従った、セグメント
分割修正方法を示すフローチャートである。
分割修正方法を示すフローチャートである。
３０１ 対象容積の半径の大きさR(mm)
３０２ 相互相関
３０３ 結節
３０４ 核
３０５ セグメント化の結果
３０６ x軸、y軸、z軸のコントロールセット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ジアンツォン キアン
アメリカ合衆国 ニュージャージー プリ
ンストン ジャンクション オックスフォ
ード コート ３
(72)発明者 ベンジャミン オドリー
アメリカ合衆国 ニュージャージー プリ
ンストン ラッセン コート 101 アパ
ートメント １
Ｆターム(参考） 4C093 AA26 CA18 CA23 FF20 FF23
FF28
5B057 AA08 CA08 CA12 CA16 CB08
CB12 CB16 CC01 DA08 DB02
DB05 DB09 DC19
5L096 BA06 FA02 FA34 JA09
Claims (20)
- 【請求項１】 デジタル容積画像から肺結節をリアルタ
イムでセグメント化するシステムであって、 対象物を分析することで、付着した解剖学的構造から肺
結節を自動的にセグメント化する手段と、 テンプレートを調整するための調整可能なパラメータを
供給する手段とを含み、 前記テンプレートは、対象物を含む対象容積のセグメン
トを示していることに特徴を有する肺結節セグメント化
システム。 - 【請求項２】 対象物に応じたパラメータの値を保持す
る手段と、 パラメータの値に従った対象物のセグメント分割を保持
する手段と、 パラメータの値に従った対象物の第２のセグメント分割
と保持されたセグメント分割とを比較する手段とを含
む、請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】 輝度閾値と３次元接続情報とを使用し
て、対象物を抽出する手段を含む、請求項１記載のシス
テム。 - 【請求項４】 デジタル容積画像の局所領域でのヒスト
グラム分析に従って、セグメント化の輝度閾値を選択す
る手段を含む、請求項３記載のシステム。 - 【請求項５】 対象物の核を決定する手段を含む、請求
項１記載のシステム。 - 【請求項６】 前記核は形態学的操作に従って決定され
る、請求項５記載のシステム。 - 【請求項７】 複数の成長過程で対象構造との相互相関
を再帰的に決定する手段を含む、請求項５記載のシステ
ム。 - 【請求項８】 対象物の相互相関を決定するシステム
と、カットオフ値を決定する手段とを含む、請求項１記
載のシステム。 - 【請求項９】 前記テンプレートは、前記カットオフ値
に従って提案される、請求項８記載のシステム。 - 【請求項１０】 １つの固有値と１つの固有ベクトルに
従って、対象物の方向を決定する手段を含む、請求項１
記載のシステム。 - 【請求項１１】 セグメント化を改善する手段を含む、
請求項１記載のシステム。 - 【請求項１２】 リアルタイムに、対話的に、パラメー
タを調整する手段を含む、請求項１記載のシステム。 - 【請求項１３】 セグメント化の結果の周辺で、複数の
周囲の解剖学的構造を抽出する手段と、 前記周囲構造をラベリングする手段と、 対象容積の境界に接触している各々の周囲構造を延長物
体と定義する手段と、 各々の周囲構造のための大きさと形状を決定する手段
と、 小さくなるまでの距離の決定に基づいて、予め決められ
た閾値と比較して、セグメント化の結果までの現在の周
囲構造の距離を決定する手段とを含むセグメント化改善
システム。 - 【請求項１４】 全てのラベル付けされた構造が評価さ
れたかどうかを判断する手段と含む請求項１３記載のシ
ステム。 - 【請求項１５】 デジタル容積画像から肺結節をリアル
タイムでセグメント化するシステムであって、 対象構造の分析により付着した解剖学的構造から肺結節
を自動的にセグメント化する手段と、 分析された対象構造に従って、テンプレートを提供する
手段とを含み、 前記テンプレートは、対象物を含んだ対象容積のセグメ
ント化を示しており、 調整可能なパラメータに応じて前記テンプレートを調整
し、 対象物に応じた前記パラメータ値を保存し、 前記パラメータ値に応じて対象物のセグメント化を保存
することに特徴を有する、肺結節セグメント化システ
ム。 - 【請求項１６】 保存されたセグメント化を、パラメー
タ値に従った対象物の第２のセグメント化と比較する手
段を含む、請求項１５記載のシステム。 - 【請求項１７】 輝度の閾値と３次元接続情報とを使用
して、対象物を抽出する手段を含む、請求項１５記載の
システム。 - 【請求項１８】 デジタル容積画像の局所領域のヒスト
グラム分析に従って、セグメント化の輝度閾値を選択す
る手段を含む、請求項１７記載のシステム。 - 【請求項１９】 リアルタイムで前記パラメータを対話
的に調整する手段を含む、請求項１５記載のシステム。 - 【請求項２０】 セグメント化を改善するシステムであ
って、 セグメント化結果周辺の複数の周囲の解剖学的構造を抽
出する手段と、 周囲構造をラベル付けする手段と、 対象容積が境界に接触した各々の周囲構造を延長物体と
定義付けする手段と、 各々の周囲構造を特徴づける大きさや形状を決定する手
段と、 小さくなるまでの距離の決定に基づいて、予め決められ
た閾値と比較して、セグメント化の結果までの現在の周
囲構造の距離を決定する手段と、 全てのラベル付けされた構造が評価されたかどうかを決
定する手段とを含む、請求項１５記載のセグメント化改
善システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/947,629 US6993174B2 (en) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | Real time interactive segmentation of pulmonary nodules with control parameters |
| US09/947629 | 2001-09-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003180678A true JP2003180678A (ja) | 2003-07-02 |
Family
ID=25486453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002262779A Withdrawn JP2003180678A (ja) | 2001-09-07 | 2002-09-09 | 制御パラメータを用いた肺結節のリアルタイム対話式セグメント分割システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6993174B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003180678A (ja) |
| DE (1) | DE10239646A1 (ja) |
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