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公開番号2025084740
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2025014437,2021537106
出願日2025-01-31,2020-01-10
発明の名称動的解剖学的構造を視覚化する方法
出願人コーニンクレッカフィリップスエヌヴェ,Koninklijke Philips N.V.
代理人個人,個人,個人
主分類G06T 19/00 20110101AFI20250527BHJP(計算;計数)
要約【課題】動的な解剖学的構造を視覚化する方法であって、画像データを解釈する危険性、特に解剖学的特徴間の相対的な空間的関係を誤って解釈するか又は不正確に測定する危険性を最小限に抑える方法、プログラム及びユーザインターフェースを提供する。
【解決手段】方法は、期間(T)にまたがるダイナミック構造1の三次元医療画像のシーケンスを提供すること、動的モデル14を提供すること、三次元画像の各々内の関心ボリューム3を有する関心ボリューム40を決定すること、関心ボリューム40が期間にわたる関心解読機能3の位置及び/又は形状に従い、関心ボリューム40が三次元医療画像の完全な視野より小さいこと及び三次元視覚化環境50、70を提供することを含む。特定の時点に対応する可視化45は、三次元画像の関心ボリューム40のボリュームレンダリングを有すること及び動的モデルの可視化を有することを含む。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
動的解剖学的構造を視覚化する方法であって、前記方法は、
a)ある期間にわたる三次元医用画像のシーケンスを提供するステップであって、前記シーケンスの各三次元医用画像は前記期間中の時点における動的解剖学的構造を示す、ステップと、
b)前記解剖学的構造の少なくとも一部の動的モデルを提供するステップであって、前記動的モデルは前記三次元医用画像の前記シーケンスから導出され、レジストレーションされる、ステップと、
c)前記三次元画像の各々の中に関心解剖学的特徴を含む関心ボリュームを決定するステップであって、前記関心ボリュームは前記期間の間に前記関心解剖学的特徴の前記位置及び／又は前記形状に従い、前記関心ボリュームは前記三次元医用画像の前記完全な視野よりも小さい、ステップと、
d)前記期間の間に前記動的解剖学的構造を表示するための三次元視覚化環境を提供するステップであって、前記期間内の特定の時点に対応する視覚化は、
(i)前記特定の時点に対応する前記三次元画像の前記関心ボリュームのボリュームレンダリングと、
(ii)前記特定の時点及び前記関心ボリュームの前記ボリュームレンダリングと同じ座標系における前記動的モデルの視覚化と
を有する、ステップと
を有する、方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記三次元視覚化環境は仮想現実環境である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記動的解剖学的構造は人間又は動物の心臓であり、前記関心解剖学的特徴は前記心臓の一部である、請求項1乃至２の何れか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記動的モデルは1つ又は複数の心腔の動的表面モデルであり、前記解剖学的特徴は心臓弁である、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記動的モデルは動的表面モデルであり、全ての三次元画像にわたるセグメント化によって、又は1つの三次元画像及び前記後続する画像におけるスペックル又は特徴追跡におけるセグメント化によって、前記三次元医用画像のシーケンスから導出される、請求項1乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記関心ボリュームの位置及び／又は方向は、前記動的モデルにおける前記関心特徴の対応する位置及び／又は方向を識別することによって、前記期間の間で決定される、請求項1乃至５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記関心ボリュームは、前記動的モデル又は前記三次元画像における前記解剖学的特徴のランドマーク点のセットを識別することによって決定され、前記ランドマーク点は前記期間の間に前記関心解剖学的特徴の前記位置及び／又は前記形状に従い、各三次元画像に対して前記ランドマーク点のセットにわたる近似表面を定義することによって決定され、前記関心ボリュームを、前記近似表面の上及び／又は下及び／又は側面に延在するボリュームとして決定することによって決定される、請求項1乃至６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記三次元視覚化環境を提供するステップは、
医用装置、特にインプラントに対応するコンピュータグラフィックオブジェクトを前記ボリュームレンダリングと同じ座標系で表示するステップであって、前記動的モデル及び前記ボリュームレンダリングされるVOIがシネモードで表示されるとき、前記コンピュータグラフィックオブジェクトは前記動的モデル内の位置にロックされる、ステップと、
入力ツールをユーザに提供するステップであって、前記入力ツールは、前記ユーザが前記ボリュームレンダリング及び前記動的モデルの前記視覚化に対して前記医用装置に対応して前記コンピュータグラフィックオブジェクトを移動及び傾斜させることを可能にする、ステップと
を有する、請求項1乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記三次元視覚化環境を提供するステップは、
入力ツールをユーザに提供するステップであって、前記入力ツールは、前記ユーザが前記解剖学的構造内の点を選択し、前記解剖学的構造上で測定することを可能にする、ステップ
を有する、請求項1乃至８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記仮想現実環境は、少なくとも1つの入力ツールを有し、前記入力ツールは、仮想現実コントローラによって実現され、ユーザが手のジェスチャを使用して前記仮想現実環境内の対象物を把持し、移動させることを可能にする、請求項2に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、動的解剖学的構造を視覚化する方法、関連するコンピュータプログラム、及びユーザインターフェースに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
医用撮像技術は、人間又は動物の身体の三次元(3D)画像データを提供する。しかしながら、画像は通常、二次元(2D)スクリーン上で見られる。したがって、3Dデータセットが2Dスクリーン上の直交平面内で観察され、分析されるとき、医用3Dデータ上に表される解剖学的構造間の相対的な空間的関係を誤って解釈する全現象的なリスクがある。誤差の頻繁な原因は解剖学的構造の分析及び測定値を行うために、不正確に配置される、又はねじれた測定値面を選択することである。
【０００３】
3Dボリュームレンダリングは、3D画像データセットの2D投影を表示するために使用される技術のセットである。しかしながら、3Dボリュームレンダリングは解剖学的構造のメンタル3Dモデルを形成するのに役立つが、選択される設定(閾値、平滑化など)だけでなく、画質にも強く依存する。これは、しばしば、画像エラーを組み込み、したがって、ユーザがもはや解剖学的構造のボリュームレンダリングされる表現にクリティカルな質問をしたり検証したりしない危険性を伴う。それにもかかわらず、1つ以上の閾値で3D体積を分割するアプローチは複雑な病理(例えば、腫瘍、索状断裂又は石灰化生体弁)に用いる場合、依然として興味深い。
【０００４】
一方、解剖学的構造の単純化されるモデルは悪い画質を補うことができ、より容易かつより速い解釈できるため、臨床現場で高い評価を楽しんでいる。動的表面モデルの一例は、右心室腔の動的表面モデルであるTOMTEC Imaging Systems GmbHによる市販のソフトウェア4D LV-ANALYSIS(登録商標)又は4D MVの特徴であるTOMTEC Beutel(登録商標)である。しかし、複雑で微細な構造は捕捉されず、適切に表示されないため、これらは全ての病理に適しているわけではない。
【０００５】
したがって、複雑な解剖学的構造の医用画像データ、例えば心臓3Dボリュームデータをセグメント化し、表示するための現在のアプローチは、表面モデル又は形状モデルを使用することによって解剖学的特性を過度に単純化するか、又は誤った結論を導き得る閾値ベースのセグメント化を使用するかの何れかである。したがって、例えば心臓介入を計画する際に必要な重要な幾何学的相関及び情報は、失われたり見落とされることがある。
【０００６】
いくつかの研究は、CT又は3Dエコーデータに基づく医用モデルの3Dプリンティングで機能する。しかしながら、3Dプリンティングプロセスは多くの時間及び専門知識を要し、高価であり、毎日の臨床ルーチンに含めることができず、解剖学的構造(特に3Dエコーの場合)の動的な動きを表すことができない。
【０００７】
仮想現実(VR)は、医用画像データを視覚化する際に使用されてきた。例えば、Thomas S. Sorensenらは「心臓介入の計画のための新しい仮想現実アプローチ」（Artificial Intelligence in Medicine 22(2001)， 193乃至2014）において、心臓磁気共鳴(MR)データの仮想現実視覚化を開示している。開示される方法は最適化される呼吸補償3D MRスキャン、セグメンテーション、モデル生成、及びインタラクティブな仮想現実視覚化を含む。セグメンテーションは心臓血管系の異なる解剖学的部分を規定する平行平面内の一組の輪郭をもたらした。3Dモデルがこれらの輪郭を接続することによって作成される。モデルが互いに90度の角度をなす2つのディスプレイのセットアップである「ホロベンチ」と組み合わせてシャッター眼鏡を使用して観察される。
【０００８】
Cristian A. Linteらは「virtual reality enhanced ultrasound guidance心臓内介入のための新技術」（Computer Aided Surgery、2008年3月、13(2)、82乃至94）に、リアルタイムの術中心エコー検査を可視化するための仮想現実環境を開示している。術前画像及び磁気的に追跡される手術器具の位置は、手術中の超音波画像を強調するために外科医に提示され得る。術前画像は、特徴に基づく位置合わせ技術を用いて、術中TEE(経食道心エコー検査)データと位置合わせされる。
【０００９】
米国特許出願公開第2014／052001号明細書は機械学習分類器を用いて僧帽弁を自動的に検出するために、組織を表すBモードデータと逆流ジェットを表すフローデータとの両方を使用することを開示している。一連の分類器を使用することができ、例えば、1つの分類器を用いて弁領域の位置及び方向を決定し、別の分類器を用いて逆流オリフィスを決定し、第3の分類器を用いて僧帽弁の解剖学的構造を位置決めする。いくつかの分類器についての1つ以上の特徴は、弁領域の方向に基づいて計算されてもよい。僧帽弁が検出されると、それはメッシュモデルとしてレンダリングされ、心臓のレンダリング上にオーバーレイされる。
【００１０】
US 2016220311 A1は、医用イメージングシステムから画像データを取得するプロセッサを開示している。プロセッサは、画像データから最初のモデルを生成する。プロセッサは、第1のモデルから推定される心臓電気生理学及び心臓力学を含む計算モデルを生成する。プロセッサは治療の結果を決定するために、計算モデル上でテストを実行する。プロセッサは、介入画像上に転帰をオーバーレイする。インターベンショナルイメージングを用いて、最初の心臓モデルを治療中に更新／重ね合わせて、患者の心臓に対するその効果を可視化することができる。US2008194957 A1は、対象物の三次元画像を生成する方法を開示している。この方法は、対象物のモデルを提供するステップと、対象物の外部のソーストランスデューサから対象物の領域を超音波照射するステップと、対象物の外部の受信トランスデューサにおいて対象物から帰還エコーを受信するステップと、帰還エコーを処理するステップと、対象物のモデルに応答する対象領域と、帰還エコーに応答する対象物領域とを含む対象物のハイブリッド画像を生成するステップとを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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