JP4538260B2 - Specific area extraction method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、X線CT装置やMRI装置などの医用画像診断装置で得られる画像から個々の臓器を抽出するための特定領域抽出方法及び装置に関する。 The present invention relates to a specific region extraction method and apparatus for extracting individual organs from an image obtained by a medical image diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus.
近年、X線CT装置やMRI装置などの医用画像診断装置で得られる画像を診断時のみならず治療時にも用いることが盛んに行われるようになっている。最近では、表示画像の中から特定臓器を自動的に抽出するという研究が盛んに行なわれるようになっている。特に、肝臓などの特定領域の抽出には、いわゆる領域拡張(リージョングローイング)方法を用いた特定領域抽出処理が有効である。図1は、領域拡張方法の一例を示す図である。このリージョングロイング方法は、起点となる画素10を特定し、その画素10の濃度に対して周囲の画素が所定の閾値の条件を満たす画素であるか否かの判定を行い、条件を満たす場合にはその画素を抽出領域として拡張していくものである。
In recent years, an image obtained by a medical image diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus has been actively used not only for diagnosis but also for treatment. Recently, research on automatically extracting a specific organ from a display image has been actively conducted. In particular, a specific region extraction process using a so-called region expansion (region growing) method is effective for extracting a specific region such as the liver. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a region expansion method. In this region glowing method, a
しかし、この領域拡張方法は、画素単位で拡張するか否かの判断を行っているために、図2に示すように、細いくびれた隙間が1画素分でも存在すれば、期待しないにもかかわらず、外部へはみ出してしまい、目的の領域以外に拡張してしまう(いわゆる拡張溢れ又は拡張洩れ)という問題があった。図2は、この領域拡張方法における目的領域外へのはみ出した場合の一例を示す図である。図から明かなように、画像に細いくびれが存在し、その部分の画素が所定の閾値条件を満足する場合には、目的の領域以外にはみ出し領域20が現れるという問題があった。そこで、特許文献1に示すように、図2のようなはみ出し領域20が存在する場合に、それを人為的処理によって除去するようにしたものが提案されている。
ところが、特許文献1に記載されたものは、表示画像上で人為的にマウスなどのポインティングデバイスを用いて操作しなければはみ出し領域を削除することができず、その作業に膨大な時間を要し、煩雑であるという問題を有している。
However, the method described in
本発明の目的は、拡張溢れ又は拡張洩れなどを極力少なくし、簡単な操作で特定の臓器領域などの抽出を行うことができるようにした特定領域抽出方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a specific region extraction method and apparatus capable of extracting a specific organ region and the like with a simple operation while minimizing expansion overflow or expansion leakage.
本発明に係る特定領域抽出方法の第1の特徴は、医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出方法において、既に抽出された既抽出領域を拡張するか否かの判定に、前記既抽出画素点を中心とする円若しくは球又は前記既抽出画素点を頂点とする円錐を用いて、前記円内、前記球内若しくは前記円錐内に含まれる画素又は前記円周、前記球外周若しくは前記円錐外周に沿う帯状の領域内に含まれる画素の画素値、又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定するステップと、前記条件を満たす場合には前記既抽出領域を拡張するステップとを含むことにある。 The first feature of the specific region extraction method according to the present invention is that, in the specific region extraction method for extracting a specific region based on a medical image, the determination as to whether or not to expand an already extracted region is described above. Using a circle or sphere centered on the already-extracted pixel point or a cone centered on the already-extracted pixel point, the pixel included in the circle, the sphere, or the cone, the circumference, the outer circumference of the sphere, or Determining whether or not a pixel value of a pixel included in a band-shaped region along the outer periphery of the cone or a calculation value using the pixel value satisfies a predetermined threshold value; and Includes a step of expanding the extracted area.
これは、医用画像から特定の臓器領域を抽出する場合に、画素単位で拡張するのではなく、予め大きさの設定された円、球又は円錐などの図形によって規定される領域をセンス領域として、このセンス領域に含まれる画素の画素値又はこの画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定することによって、領域を拡張するようにしたものである。従って、医用画像中にセンス領域よりも小さな細いくびれた隙間などが存在しても、その隙間がセンス領域よりも小さい場合にはそこからはみ出したりする拡張溢れ又は拡張洩れなどが減少し、簡単な操作で特定の臓器領域などの抽出を行うことができる。なお、円には楕円を含むものとする。 When extracting a specific organ region from a medical image, instead of expanding in pixel units, a region defined by a figure such as a circle, a sphere, or a cone set in advance as a sense region, The region is expanded by determining whether the pixel value of the pixel included in the sense region or the operation value using the pixel value satisfies a predetermined threshold value. Therefore, even if a narrow gap that is smaller than the sense area is present in the medical image, if the gap is smaller than the sense area, expansion overflow or expansion leakage that protrudes from the sense area is reduced. A specific organ region or the like can be extracted by operation. The circle includes an ellipse.
本発明に係る特定領域抽出方法の第2の特徴は、前記第1の特徴に記載の特定領域抽出方法において、前記既抽出領域を拡張するステップの拡張途中の様子を随時表示手段に表示するステップを含むことにある。これは、拡張処理の様子を外部からモニタできるようにしたものである。 The second feature of the specific region extraction method according to the present invention is the specific region extraction method according to the first feature, wherein the step of displaying the state during the expansion of the step of expanding the already extracted region on the display means as needed. It is to include. This is to allow the state of the expansion process to be monitored from the outside.
本発明に係る特定領域抽出方法の第3の特徴は、前記第1又は2の特徴に記載の特定領域抽出方法において、前記円及び前記球の半径、前記円錐の頂角の大きさを可変にしたことにある。これは、センス領域を適宜変更可能にしたものである。 A third feature of the specific region extraction method according to the present invention is the specific region extraction method according to the first or second feature, wherein the radius of the circle and the sphere and the apex angle of the cone are variable. It is to have done. In this case, the sense region can be appropriately changed.
本発明に係る特定領域抽出方法の第4の特徴は、前記第1、2又は3の特徴に記載の特定領域抽出方法において、前記条件を満たすか否かの判定に従った拡張処理が終了した時点おける前記既抽出領域の周囲にさらに所定の画素幅の帯状領域を設定するステップと、前記帯状領域の画素値又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定するステップと、前記条件を満たす場合には前記帯状領域を前記既抽出領域として拡張するステップとを含むことにある。これは、センス領域を用いて抽出された既抽出領域の周囲にさらに帯状領域を設定し、この帯状領域の画素値等を用いて既抽出領域を最終的に拡張するようにしたものである。 A fourth feature of the specific region extraction method according to the present invention is the specific region extraction method according to the first, second, or third feature, wherein the extension process according to the determination as to whether or not the condition is satisfied is completed. A step of further setting a band-like area having a predetermined pixel width around the already-extracted area at a time point, and whether a pixel value of the band-like area or an operation value using the pixel value satisfies a predetermined threshold value And a step of expanding the band-like region as the extracted region when the condition is satisfied. In this method, a strip-shaped region is further set around the extracted region extracted using the sense region, and the extracted region is finally expanded using the pixel value of the strip-shaped region.
本発明に係る特定領域抽出方法の第5の特徴は、医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出方法において、前記医用画像上の任意の位置を第1の点として指定する第1のステップと、前記第1の点を中心とする動径を回転させて前記動径上の濃度勾配が最大となる方向を求める第2のステップと、前記第1の点を前記方向に所定距離だけ移動させて移動後の点を第2の点として指定する第3のステップと、前記第2の点を前記第1の点として前記第2及び第3のステップの処理を繰り返し実行する第4のステップと、前記第4のステップの繰り返しによって求められた複数の点を補間処理で結ぶことによって前記特定の領域を抽出する第5のステップとを含むことにある。これは、長さが可変の動径を用いて、移動方向及び移動距離を動径上の濃度勾配に応じて決定し、順次移動するようにしたものである。 A fifth feature of the specific region extraction method according to the present invention is a specific region extraction method for extracting a specific region based on a medical image, wherein a first position that designates an arbitrary position on the medical image as a first point is specified. A second step of rotating a moving radius around the first point to obtain a direction in which a concentration gradient on the moving radius is maximized, and setting the first point a predetermined distance in the direction A third step in which the second point is designated as the second point, and the second and third steps are repeatedly executed with the second point as the first point. And a fifth step of extracting the specific region by connecting a plurality of points obtained by repetition of the fourth step by interpolation processing. In this method, the moving direction and the moving distance are determined in accordance with the concentration gradient on the moving radius by using the moving radius having a variable length, and are sequentially moved.
本発明に係る特定領域抽出装置の第6の特徴は、医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出装置において、既に抽出された既抽出領域を拡張するか否かの判定に、前記既抽出画素点を中心とする円若しくは球又は前記既抽出画素点を頂点とする円錐を用いて、前記円内、前記球内若しくは前記円錐内に含まれる画素又は前記円周、前記球外周若しくは前記円錐外周に沿う帯状の領域内に含まれる画素の画素値、又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段の判定条件を満たす場合には前記既抽出領域を拡張する第1の拡張手段とを備えたことにある。これは、前記第1の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。 A sixth feature of the specific area extracting apparatus according to the present invention is that, in the specific area extracting apparatus that extracts a specific area based on a medical image, the determination as to whether or not to expand an already extracted area is performed. Using a circle or sphere centered on the already-extracted pixel point or a cone centered on the already-extracted pixel point, the pixel included in the circle, the sphere, or the cone, the circumference, the outer circumference of the sphere, or First determination means for determining whether or not a pixel value of a pixel included in a band-shaped region along the outer periphery of the cone, or an operation value using the pixel value satisfies a predetermined threshold value; In the case where the determination condition of the first determination means is satisfied, a first expansion means for expanding the already extracted region is provided. This is an invention of an apparatus corresponding to the specific region extraction method described in the first feature.
本発明に係る特定領域抽出装置の第7の特徴は、前記第6の特徴に記載の特定領域抽出装置において、前記第1の拡張手段によって前記既抽出領域が拡張される途中の様子を随時表示する表示手段を備えたことにある。これは、前記第2の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。 A seventh feature of the specific area extracting apparatus according to the present invention is that, in the specific area extracting apparatus described in the sixth feature, a state in which the already extracted area is being expanded by the first extending means is displayed as needed. The display means to be provided. This is an invention of an apparatus corresponding to the specific area extracting method described in the second feature.
本発明に係る特定領域抽出装置の第8の特徴は、前記第1又は2の特徴に記載の特定領域抽出装置において、前記円及び前記球の半径、前記円錐の頂角の大きさを可変にしたことにある。これは、前記第3の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。 An eighth feature of the specific area extracting apparatus according to the present invention is that the specific area extracting apparatus according to the first or second feature is configured such that the radius of the circle and the sphere and the apex angle of the cone are variable. It is to have done. This is an invention of an apparatus corresponding to the specific region extraction method described in the third feature.
本発明に係る特定領域抽出装置の第9の特徴は、前記第1、2又は3の特徴に記載の特定領域抽出装置において、前記条件を満たすか否かの判定に従った拡張処理が終了した時点おける前記既抽出領域の周囲にさらに所定の画素幅の帯状領域を設定する帯状領域設定手段と、前記帯状領域の画素値又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定する第2の判定手段と、前記第2の判定手段の判定条件を満たす場合には前記帯状領域を前記既抽出領域として拡張する第2の拡張手段とを備えたことにある。これは、前記第4の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。 According to a ninth feature of the specific area extracting apparatus according to the present invention, in the specific area extracting device described in the first, second, or third characteristic, the expansion process according to the determination as to whether or not the condition is satisfied is completed. A band-shaped area setting means for further setting a band-shaped area having a predetermined pixel width around the already extracted area at a time point, and a pixel value of the band-shaped area or a calculation value using the pixel value satisfies a predetermined threshold condition A second determination unit that determines whether or not the second determination unit satisfies the condition; and a second expansion unit that expands the band-like region as the already-extracted region when the determination condition of the second determination unit is satisfied. is there. This is an invention of an apparatus corresponding to the specific area extracting method described in the fourth feature.
本発明に係る特定領域抽出装置の第10の特徴は、医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出装置において、前記医用画像上の任意の位置を第1の点として指定する第1の位置指定手段と、前記第1の点を中心とする動径を回転させて前記動径上の濃度勾配が最大となる方向を求める方向決定手段と、前記第1の点を前記方向に所定距離だけ移動させて移動後の点を第2の点として指定する第2の位置指定手段と、前記第2の点を前記第1の点として前記方向決定手段及び前記第2の位置指定手段の処理を繰り返し実行させる繰り返し実行手段と、前記繰り返し実行手段の繰り返し処理によって求められた複数の点を補間処理で結ぶことによって前記特定の領域を抽出する領域抽出手段とを備えたことにある。これは、前記第5の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。 According to a tenth feature of the specific area extracting apparatus of the present invention, in the specific area extracting apparatus that extracts a specific area based on a medical image, a first position that designates an arbitrary position on the medical image as a first point is specified. Position specifying means, direction determining means for obtaining a direction in which the concentration gradient on the radial radius is maximized by rotating the radial radius around the first point, and determining the first point in the predetermined direction. A second position specifying means for moving the distance and specifying the moved point as a second point; and the direction determining means and the second position specifying means with the second point as the first point. It is provided with repetitive execution means for repetitively executing processing, and area extraction means for extracting the specific area by connecting a plurality of points obtained by repetitive processing of the repetitive execution means by interpolation processing. This is an invention of an apparatus corresponding to the specific area extracting method described in the fifth feature.
本発明の領域拡張方法及び装置によれば、拡張溢れ又は拡張洩れなどを極力少なくし、簡単な操作で特定臓器などの抽出を行うことができるという効果がある。 According to the region expansion method and apparatus of the present invention, there is an effect that it is possible to extract a specific organ or the like by a simple operation while minimizing expansion overflow or expansion leakage.
以下、添付図面に従って本発明に係る特定領域抽出方法及び装置の好ましい実施の形態について説明する。図3は、本発明が適用される特定領域抽出装置全体のハードウエア構成を示すブロック図である。この特定領域抽出装置は、例えば特定の臓器、例えば心臓の撮影を行ったX線CT画像を処理対象画像として用いるものである。この特定領域抽出装置は、各構成要素の動作を制御する中央処理装置(CPU)30と、装置全体の制御プログラムが格納された主メモリ31と、複数の断層像データ及びプログラム等が格納された磁気ディスク32と、表示用の画像データを一時記憶する表示メモリ33と、この表示メモリ33からの画像データに基づいて画像を表示する表示装置としてのCRTディスプレイ34と、画面上のソフトスイッチを操作するマウス35及びそのコントローラ36と、各種パラメータ設定用のキーやスイッチを備えたキーボード37と、スピーカ38と、上記各構成要素を接続する共通バス39とから構成される。
Hereinafter, preferred embodiments of a specific area extracting method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration of the entire specific area extracting apparatus to which the present invention is applied. This specific area extraction apparatus uses, for example, an X-ray CT image obtained by imaging a specific organ, for example, a heart, as a processing target image. This specific area extracting apparatus stores a central processing unit (CPU) 30 that controls the operation of each component, a
この実施の形態では、主メモリ31以外の記憶装置として、磁気ディスク32のみが接続されている場合を示しているが、これ以外にフロッピディスクドライブ、ハードディスクドライブ、CD−ROMドライブ、光磁気ディスク(MO)ドライブ、ZIPドライブ、PDドライブ、DVDドライブなどが接続されていてもよい。さらに、通信インターフェイスを介してLAN(ローカルエリアネットワーク)やインターネット、電話回線などの種々の通信ネットワーク3a上に接続可能とし、他のコンピュータやCT装置3bなどとの間で画像データのやりとりを行えるようにしてもよい。また、画像データのやりとりは、X線CT装置やMRI装置などの被検体の断層像が収集可能な特定領域抽出装置を上記LAN等の通信ネットワーク3aと接続して行ってもよい。
In this embodiment, a case where only the
以下、図3の特定領域抽出装置の動作例について図面を用いて説明する。図4は、特定領域抽出装置が実行するメインフローの一例を示す図である。図5は、図4の大粒領域拡張処理の詳細を示すフローチャート図である。図6〜図13は、特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す図である。図3のCPU30は、図4のメインフローに従って動作する。以下、このメインフローの詳細をステップ順に説明する。このメインフローは、大粒領域拡張処理と周辺を埋める処理に大別される。CPU30は、大粒領域拡張処理を実行し、次に、この大粒領域拡張処理で埋めることのできなかった領域を周辺を埋める処理を実行することによって埋め、その結果、特定の領域を抽出している。
Hereinafter, an example of the operation of the specific area extracting apparatus in FIG. 3 will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a main flow executed by the specific area extracting apparatus. FIG. 5 is a flowchart showing details of the large grain region expansion processing of FIG. 6-13 is a figure which shows typically the mode of operation | movement of a specific area extraction apparatus. 3 operates according to the main flow of FIG. Hereinafter, details of the main flow will be described in the order of steps. This main flow is roughly divided into a large-grain area expansion process and a process of filling the periphery. The
次に、図5の大粒領域拡張処理の詳細をステップ順に説明する。
[ステップS51]
拡張処理を実行する前に、拡張可能かどうかの判定を行う。そのために、判定領域(センス領域)と拡張条件を設定する。ここでの判定領域すなわちセンス領域は、既抽出点を中心として半径R1≦r≦R2の円によって囲まれる領域のことである。ここで拡張条件とは、センス領域内でCT値の上限、下限、濃度勾配などを満たす画素が何割(何個)存在するか等である。これらの数値は、マウスクリック時のマウス位置周辺から取得したり、又は磁気ディスクに予め記録しておいたものを読み込むことによって設定する。
Next, details of the large-area expansion process in FIG. 5 will be described in the order of steps.
[Step S51]
Before executing the expansion process, it is determined whether or not expansion is possible. For this purpose, a determination area (sense area) and an expansion condition are set. Here, the determination region, that is, the sense region is a region surrounded by a circle having a radius R1 ≦ r ≦ R2 with the already extracted point as the center. Here, the expansion condition refers to what percentage (number) of pixels satisfying the upper limit, lower limit, density gradient, etc. of the CT value in the sense region. These numerical values are set by acquiring from the vicinity of the mouse position when the mouse is clicked or by reading what is recorded in advance on the magnetic disk.
[ステップS52]
このステップでは、既抽出領域のうち、領域周辺の画素を求める。そして、非接触数レジスタNを「0」にクリアする。
[ステップS53]
このステップでは、既抽出領域の周辺画素のどれか一つを指定する。例えば、図6の場合、既抽出領域61における各周辺画素の中からx座標が最小の画素62を指定する。これに限らず、x座標の最大やy座標の最小又は最大を指定してもよい。
[ステップS54]
このステップでは、指定画素を中心とし、半径RをR1<R<R2の範囲で動かして、各種しきい値が拡張条件に合致しているか否かを調べる。拡張条件に合致した場合は、非対象領域に接触しなかったことを意味し、拡張条件に合致しない場合は非対象領域に接触したことを意味する。ここで、しきい値とは、CT値、濃度、濃度勾配、隣の画素その差の絶対値、標準偏差など画素に関する数量的属性のことである。
[Step S52]
In this step, pixels around the extracted area are obtained. Then, the non-contact number register N is cleared to “0”.
[Step S53]
In this step, one of the peripheral pixels of the already extracted area is designated. For example, in the case of FIG. 6, the
[Step S54]
In this step, the specified pixel is set as the center, and the radius R is moved in the range of R1 <R <R2, and it is checked whether or not various threshold values meet the expansion condition. When the expansion condition is met, it means that the non-target area has not been touched, and when the expansion condition is not met, the non-target area has been touched. Here, the threshold is a quantitative attribute relating to a pixel such as CT value, density, density gradient, the absolute value of the difference between adjacent pixels, and standard deviation.
[ステップS55]
R1<R<R2の範囲で動かした半径Rが対象でない領域(非対象領域)に接触したかどうかの判定を行う。すなわち、拡張条件を満たさなくなったかどうかを調べる。接触した(yes)場合はステップS56に進み、接触しなかった(no)場合は、ステップS57に進む。
[ステップS56]
前のステップS55で接触したと判定されたので、ここでは、指定画素を中心とする半径(C×R)の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を抽出領域の一部とする。ここでCは0≦C<1を満たす定数とする。
[Step S55]
It is determined whether or not the radius R moved in the range of R1 <R <R2 has touched a non-target region (non-target region). That is, it is checked whether or not the extended condition is not satisfied. If contacted (yes), the process proceeds to step S56, and if not contacted (no), the process proceeds to step S57.
[Step S56]
Since it is determined that the contact has been made in the previous step S55, here, a circle having a radius (C × R) centering on the designated pixel is filled, and the filled area is made a part of the extraction area. Here, C is a constant satisfying 0 ≦ C <1.
[ステップS57]
前のステップS55で接触しなかったと判定されたので、ここでは、指定画素を中心とする半径(C×R2)の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を抽出領域の一部とする。ここでCは0≦C<1を満たす定数とする。
[ステップS58]
非接触数レジスタNに「1」を加える。
[ステップS59]
全ての周辺画素について上述のステップS54〜ステップS58の処理を実行したかどうかを判定し、実行していない(no)場合はステップS5Aに進み、実行している(yes)場合にはステップS5Bに進む。なお、全ての周辺画素に対して実行しなくても、周辺画素から数画素を間引いて画素について実行してもよい。
[ステップS5A]
周辺画素の他の一つの画素を指定し、ステップS54にリターンする。
[ステップS5B]
非接触数レジスタNの値が「0」か否かを判定し、「0」(yes)の場合は処理を終了し、「0」以外の値の場合にはステップS52にリターンする。
[Step S57]
Since it is determined that the contact has not occurred in the previous step S55, here, a circle having a radius (C × R2) centering on the designated pixel is filled, and the filled area is set as a part of the extraction area. Here, C is a constant satisfying 0 ≦ C <1.
[Step S58]
“1” is added to the non-contact number register N.
[Step S59]
It is determined whether or not the above-described steps S54 to S58 have been executed for all the peripheral pixels. If not (no), the process proceeds to step S5A. If (Yes), the process proceeds to step S5B. move on. Note that the processing may not be performed for all the peripheral pixels, but may be performed for pixels by thinning out several pixels from the peripheral pixels.
[Step S5A]
One other pixel of the peripheral pixel is designated, and the process returns to step S54.
[Step S5B]
It is determined whether or not the value of the non-contact number register N is “0”. If “0” (yes), the process is terminated, and if the value is other than “0”, the process returns to step S52.
例えば、図6に示すように、既抽出領域61が存在する場合、この既抽出領域61のうち、領域周辺の画素を求め、非接触数レジスタNを「0」にクリアする。この既抽出領域61の周辺画素として、x座標が最小の画素62を指定画素とする。この指定画素62を中心とし、半径Rを実線の半径R1から点線の半径R2の範囲で動かして、拡張条件を調べる。図6の場合は、半径R2は非対象領域に接触しないので、指定画素62を中心とする半径(C×R2)の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を既抽出領域61の一部とする。ここで半径(C×R2)は半径R1に近似した値である。従って、図6では、半径R1の円が塗り潰されたようになっている。以上の処理を図7に示すように既抽出領域61の別の周辺画素について順次実行する。図7では、最初の指定画素62が既抽出領域61の周辺画素に対して時計方向に順次移動しながら、上述の処理を実行する様子が示されている。図8は、既抽出領域61の全ての周辺画素について上述のステップS54〜ステップS58の処理が実行された結果を示し、その抽出結果が新たな既抽出領域81として存在し、この既抽出領域81の周辺の画素が指定画素82として指定された状態を示す図である。この場合の既抽出領域81は、図6の既抽出領域61よりも半径(C×R2)分だけ大きな領域となっている。
For example, as shown in FIG. 6, when the extracted
図8に示すように、新たな既抽出領域81が形成されたので、この既抽出領域81のうち、領域周辺の画素を求め、非接触数レジスタNを「0」にクリアする。この既抽出領域81の周辺画素として、x座標が最小の画素82が指定画素となる。この指定画素82を中心とし、半径Rを実線の半径R1から点線の半径R2の範囲で動かして、拡張条件を調べる。図8の場合も図6の場合と同様に、半径R2は非対象領域に接触しないので、指定画素82を中心とする半径(C×R2)の円が塗り潰され、その塗り潰し領域が抽出領域81の一部となる。同様の処理を図8の既抽出領域81の別の周辺画素について順次実行することによって、図8の既抽出領域81は図9の新たな既抽出領域91となる。
As shown in FIG. 8, since a new extracted
図9に示すように、新たな既抽出領域91についても、前述と同様の処理が実行される。この既抽出領域91の場合は、図に示すように、指定画素9nを中心とし、半径Rを実線の半径R1から点線の半径R2の範囲で動かして、拡張条件を調べると、任意の半径Rが非対象領域に接触してしまう。そこで、指定画素9nを中心とする半径(C×R)の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を既抽出領域91の一部とする。同様の処理を図9の既抽出領域91の別の周辺画素について順次実行することによって、図9の既抽出領域91は図10の新たな既抽出領域101のようになる。この既抽出領域101についても同様の処理を繰り返し実行することによって、図11のような新たな既抽出領域111が抽出され、最終的に図12のような既抽出領域121が抽出される。
As shown in FIG. 9, the same process as described above is executed for the new extracted
図5の処理が終了することによって、図12のような領域121が最終的に抽出される。この領域121について、図4の周辺を埋めるという処理が実行される。この周辺を埋めるという処理には、二通りの方法がある。一つは、曲線で周辺を埋めるという方法と、前述の処理よりも小さい半径の円(球)を用いて埋めていくという方法である。図13は、曲線で周辺を埋める方法の一例を示す図である。図から明かなように、最終的に抽出された領域121の周辺を1ラインずつしきい値を太らせつつ、拡張していく。この太らせる場合のライン数は、1ライン以外に、前述の半径R2を用いて、次の式から求めてもよい。
R2−C×R2+α (αは経験的に決定される任意の値)
このようにして求められた領域123が最終的な抽出領域となる。
When the process of FIG. 5 is completed, an
R2−C × R2 + α (α is an arbitrary value determined empirically)
The
上述の実施の形態では、半径Rを実線の半径R1から点線の半径R2の範囲で動かして、その拡張条件を調べる場合について説明したが、半径Rを中心(半径R=0)から半径R2までの範囲で動かして、その拡張条件を調べるようにしてもよい。この場合、接触時の半径Rが半径R1よりも大きいときには、指定画素を中心とする半径(C×R)の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を抽出領域の一部とし、逆に接触時の半径Rが半径R1以下の場合にはなにもしないようにしてもよい。これによって同様の処理を実行することができる。
また、上述の実施の形態では、2次元画像について説明したが、3次元画像の場合には、図14に示すように、円の代わりに、球を用いて同様の処理を行えばよい。
In the above-described embodiment, the case where the radius R is moved in the range from the solid line radius R1 to the dotted line radius R2 to examine the expansion condition has been described. However, the radius R is from the center (radius R = 0) to the radius R2. The expansion condition may be examined by moving within the range of. In this case, when the radius R at the time of contact is larger than the radius R1, a circle having a radius (C × R) centering on the designated pixel is filled, the filled area is made a part of the extraction area, and conversely the radius at the time of contact If R is less than or equal to radius R1, nothing may be done. As a result, similar processing can be executed.
In the above embodiment, the two-dimensional image has been described. However, in the case of a three-dimensional image, similar processing may be performed using a sphere instead of a circle as shown in FIG.
図15〜図18は、1枚の断層画像において抽出された既抽出領域123を利用して、それに隣接する断層画像に対して特定領域を抽出する場合の一例を示す図である。図15は、前述の処理によって断層画像155上で抽出された既抽出領域123を示す図である。図15(A)では、この断層画像155の前後に断層画像152,154,156が示されている。そして、この断層画像155に直交するような断層画像(補間画像)150を取得する。補間画像150と断層画像155との直交する断面上に存在する既抽出領域123が補間画像150の開始点(領域)15aとなる。図15(B)は、この補間画像150上における開始点(領域)15aの様子を示す図である。
FIGS. 15 to 18 are diagrams illustrating an example in which a specific region is extracted from a tomographic image adjacent to the already extracted
図16は、スライス厚方向に拡張する場合の一例を示す図である。図16では、図15の処理で抽出された断層画像155上の開始点(領域)15aを基に、隣の断層画像154の拡張領域を抽出する場合の処理の一例を示す。開始点(領域)15aの任意の画素を指定画素として、指定する。この指定は、前述の場合と同様に、y座標が最小又は最大の画素を指定したり、開始点(領域)15aの中点を指定画素として指定してもよい。開始点(領域)15aの指定画素が決定したら、この指定画素を中心とし、センス領域として半径RをR1<R<R2の範囲で動かして、前述と同じように拡張条件を調べる。この拡張条件は、図16(B)に示すように、半径Rの円161に含まれる断層画像154について行う。そして、R1<R<R2の範囲で動かした半径Rが対象でない領域(非対象領域)に接触したかどうかの判定を行い、接触した場合と接触していない場合とで塗り潰し範囲を制御して、領域を抽出する。このように開始点(領域)15bについて前述の処理と同様の処理を実行することによって、図16(C)のような拡張領域16aが抽出される。なお、拡張領域16aは、図4の周辺を埋める処理(太らせる処理)が実行された結果を示すものである。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of expansion in the slice thickness direction. FIG. 16 shows an example of processing when extracting an extended region of the adjacent
図17は、図16の変形例を示す図である。図16では、センス領域として半径Rの円161に基づいて、領域抽出処理を行う場合について説明したが、この実施の形態では、センス領域の形状として円161に代えて楕円形171を用いるようにしたものである。この場合も前述と同様に、開始点(領域)15aの任意の画素を指定画素として、指定する。開始点(領域)15aの指定画素が決定したら、この指定画素を中心とし、センス領域として楕円形の大きさを楕円171から楕円172までの範囲で動かして、前述と同じように拡張条件を調べ、塗り潰し範囲を制御して、領域を抽出する。このように開始点(領域)15bについて前述の処理と同様の処理を実行することによって、図17(C)のような拡張領域17aが抽出される。
FIG. 17 is a diagram showing a modification of FIG. In FIG. 16, the case where the region extraction processing is performed based on the
図18は、図16の変形例を示す図である。図18では、指定画素を頂点とする角度Θの円錐形をセンス領域として領域抽出処理を行う場合について説明する。この場合も前述と同様に、開始点(領域)15aの任意の画素Pn−1を指定画素として、指定する。開始点(領域)15aの指定画素Pn−1が決定したら、この指定画素Pn−1を頂点とする角度Θの円錐形をセンス領域として、その円錐形の角度Θの大きさを0≦Θ<θの範囲で動かして、前述と同じように拡張条件を調べ、塗り潰し範囲を制御して、領域を抽出する。ここで、θとして、π/4程度とする。このように開始点(領域)15bについて前述の処理と同様の処理を実行することによって、図18(C)のような拡張領域18aが抽出される。なお、センス領域の形状として、円、楕円、円錐形以外に長方形やその他の形状を用いてもよい。
FIG. 18 is a diagram showing a modification of FIG. FIG. 18 illustrates a case where region extraction processing is performed using a cone having an angle Θ having a designated pixel as a vertex as a sense region. Also in this case, as described above, an arbitrary pixel Pn-1 at the start point (region) 15a is designated as the designated pixel. When the designated pixel Pn-1 of the start point (area) 15a is determined, a cone having an angle Θ having the designated pixel Pn-1 as a vertex is set as a sense region, and the size of the angle Θ of the cone is 0 ≦ Θ <. By moving within the range of θ, the expansion condition is examined in the same manner as described above, and the area is extracted by controlling the filling range. Here, θ is set to about π / 4. In this way, by executing the same processing as the above-described processing for the start point (region) 15b, the
図19は、拡張条件を格納した磁気ディスク装置の一例を示す図である。図に示すように、各臓器の種類毎に、半径R1とその拡張条件を記憶しておき、対象臓器毎に条件を設定するようにしてもよい。例えば、肝臓の場合は、半径は10画素、拡張条件はA、脳の場合は、半径は8画素、拡張条件はB、大腸の場合は、半径は9画素、拡張条件はCのようにする。これらの拡張条件は、上述の各種条件を適宜組み合わせたものを使用するものとする。 FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a magnetic disk device storing expansion conditions. As shown in the figure, the radius R1 and its expansion condition may be stored for each organ type, and the condition may be set for each target organ. For example, for the liver, the radius is 10 pixels, the expansion condition is A, for the brain, the radius is 8 pixels, the expansion condition is B, for the large intestine, the radius is 9 pixels, and the expansion condition is C. . These extended conditions shall use what combined the above-mentioned various conditions suitably.
図20及び図21は、伸縮自在の曲線を用いて領域を抽出するスネークと呼ばれる方法を示す図である。まず、このスネーク法は、領域200を抽出する際に、伸縮自在の曲線201を収縮していき、領域200の境界で停止させれば、領域200を抽出することができるというものである。しかし、実際は、図21に示すように、断層画像にはノイズ202,203が存在するので、曲線201は収縮時に曲線205のようにノイズ202,203に引っ掛かって停止し、図21に示すように正確な抽出ができないという問題があった。
20 and 21 are diagrams showing a method called a snake that extracts a region using a stretchable curve. First, in this snake method, when the
そこで、この実施の形態では、長さが可変の動径を用いて、移動方向及び移動距離を動径上の濃度勾配に応じて決定し、順次移動するようにしたものである。図22は、動径上の濃度勾配に応じて特定領域を抽出する特定領域抽出方法の一例を示すフローチャート図である。 Therefore, in this embodiment, the moving direction and the moving distance are determined according to the concentration gradient on the moving radius using the moving radius having a variable length, and the moving radius is sequentially moved. FIG. 22 is a flowchart showing an example of a specific area extraction method for extracting a specific area according to the concentration gradient on the radius vector.
図22の特定領域抽出処理の詳細をステップ順に説明する。
[ステップS221]
抽出処理を実行する前に、動径長を設定する。動径長の設定は、対象臓器毎に所定の長さを設定する。そして、始点とある最初の一点Pをマウスなどで指定する。図23に示すように、最初にクリックされた点231が輪郭上に存在しない場合は、マウスでクリックされた点231を中心として動径232を回転させて、この動径に沿った方向の濃度勾配の最大点をサーチし、そこを始点(P点)233とする。
[ステップS222]
始点233として指定されたP点の座標をメモリ上に記録する。
Details of the specific area extraction processing of FIG. 22 will be described in the order of steps.
[Step S221]
The radial length is set before executing the extraction process. The radial length is set to a predetermined length for each target organ. Then, the first point P as the start point is designated with a mouse or the like. As shown in FIG. 23, when the
[Step S222]
The coordinates of the point P designated as the
[ステップS223]
このステップでは、断層画像について濃度勾配画像を作成する。例えば、隣り合う画素点の濃度の差分を取りその絶対値を求め、それを濃度勾配画像としてもよい。又は、広域フィルタを作用させてもよい。
[ステップS224]
このステップでは、P点を中心として動径を回転させ、回転中の動径上における濃度勾配の和が最大となる角度Θを求める。ここでの動径の長さはLmin〜Lmaxの間で可変とする。また、角度Θはx座標に対する角度とする。すなわち、図24に示すように、P点241を中心として動径242を回転させて、この動径上における濃度勾配の和が最大となる角度Θを求める。
[Step S223]
In this step, a density gradient image is created for the tomographic image. For example, a difference in density between adjacent pixel points may be taken to obtain an absolute value and used as a density gradient image. Or you may make a wide area filter act.
[Step S224]
In this step, the radius is rotated around the point P, and an angle Θ that maximizes the sum of the concentration gradients on the radius of rotation is obtained. The length of the moving radius here is variable between Lmin and Lmax. The angle Θ is an angle with respect to the x coordinate. That is, as shown in FIG. 24, the moving
[ステップS225]
このステップでは、P点を前のステップで求められた角度Θの方向にその動径長に応じた距離だけ移動させる。図24では、動径長に係数(0.7)乗じた長さだけP点241を移動させて新たなP点243としている。なお、このステップでは、動径長を可変とし、この動径上における濃度勾配をその動径で除した値の極大となるような動径を求める。このように極大を示す動径は、P点の前後2箇所に現れるので、ここでは、進行方向を、例えば右回りとして限定し、その方向に合致する動径をそのP点における動径長として決定する。また、各P点の座標、P点241の座標(X1,Y1)とP点244の座標(X3,Y3)との距離が最大を示す方向Θ2を採用するようにしてもよい。さらに、図24に示すように、P点244の部分では、輪郭が急激に変化するので、このような部分では動径長が小さくなっている。このように輪郭の凹凸が激しく、急激に変化する場合には、濃度勾配の標準偏差の大きい場所を予め見つけておいたり、又は随時見つけたりして、動径長を可変することによって、輪郭を正確に抽出することができる。
[ステップS226]
このステップでは、前のステップの移動後の座標をメモリに記録する。
[Step S225]
In this step, the point P is moved in the direction of the angle Θ obtained in the previous step by a distance corresponding to the radial length. In FIG. 24, the
[Step S226]
In this step, the coordinates after the movement in the previous step are recorded in the memory.
[ステップS227]
P点が最初の始点に戻ったか否か、すなわちその領域を一周したか否かを判定し、一周した(yes)場合は次のステップS228に進み、まだ一周していない(no)場合はステップS224にリターンする。
[ステップS228]
メモリに記録された各P点の座標間をスプライン補間して、曲線で結ぶ。このようにして描かれた曲線が抽出領域となる。
[Step S227]
It is determined whether or not the point P has returned to the first starting point, that is, whether or not the area has been circled. If the circle has been circled (yes), the process proceeds to the next step S228. The process returns to S224.
[Step S228]
Spline interpolation is performed between the coordinates of each P point recorded in the memory, and a curve is connected. The curve drawn in this way becomes the extraction region.
図25は、図22の特定領域抽出処理における特殊な場合を示す図である。すなわち、図25に示すように、二つの領域251,252が接しているような場所にP点250が存在する場合には、ステップS225の極大方向が2箇所存在するので、このような場合にはA,Bどちらの方向に進行するかを決定する処理が必要となる。ここでは、それまでに進んだ点の重心253までの距離の短い方を選択する。これ以外に開始点254までの距離が短い方を選択したり、重心253までの距離と開始点254までの距離の合計値が短い方を選択してもよい。
FIG. 25 is a diagram illustrating a special case in the specific area extraction processing of FIG. That is, as shown in FIG. 25, when the
10…画素
20…はみ出し領域
30…中央処理装置(CPU)
31…主メモリ
32…磁気ディスク
33…表示メモリ
34…CRTディスプレイ
35…マウス
35a…カーソル
36…コントローラ
37…キーボード
38…スピーカ
39…共通バス
3a…通信ネットワーク
3b…他のコンピュータ又はCT装置61,81,91,101,111,121,123…既抽出領域
62,82,9n…指定画素
10 ...
31 ...
Claims (4)
既に抽出された既抽出領域内の画素から連なり複数画素からなるセンス領域が予め定められた拡張条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、
前記拡張条件を満たす場合には前記センス領域に基づいて前記既抽出領域を拡張する拡張ステップと
を含み、
前記拡張条件は、前記センス領域内の複数画素のうち予め定められた割合の画素が予め定められたしきい値条件を満たすことであることを特徴とする特定領域抽出方法。 In a specific area extraction method for extracting a specific area based on a medical image,
A determining step sensing area is whether predetermined extension satisfies the conditions comprising a succession plurality of pixels already from the pixels of the extracted pre-extraction region,
Wherein when the extended condition is satisfied viewed contains a expansion step of expanding the already extracted region based on the sensing area,
The specific area extraction method according to claim 1, wherein the expansion condition is that a predetermined ratio of pixels among the plurality of pixels in the sense area satisfies a predetermined threshold condition .
前記判定ステップは、前記センス領域の範囲の変更と、変更されたセンス領域の範囲が前記拡張条件を満たすか否かの判定とを繰り返し、前記拡張条件が満たされる間は前記センス領域の範囲の変更を予め定められた大きさまで継続させ、
前記拡張ステップは、センス領域で繰り返された範囲の変更と判定の結果で得られた前記拡張条件を満たした領域よりも小さい領域を既抽出領域に追加して新たな既抽出領域を設定することを特徴とする特定領域抽出方法。 In the specific area extraction method according to claim 1,
The determination step, the repetition and changing the range of the sense region, the range of the modified sense region and the determination of whether the expansion conditions are satisfied, while the extended condition is satisfied in the range of the sense region Continue the change to a predetermined size,
The expansion step is to add a region smaller than the satisfying expansion condition region obtained as a result of the determination and change ranges repeated in cell Nsu region already extraction region setting a new pre-extraction region A specific region extraction method characterized by the above.
既に抽出された既抽出領域内の画素から連なり複数画素からなるセンス領域が予め定められた拡張条件を満たすか否かを判定する第1の判定手段と、
前記拡張条件を満たす場合には前記センス領域に基づいて前記既抽出領域を拡張する第1の拡張手段と
を備え、
前記拡張条件は、前記センス領域内の複数画素のうち予め定められた割合の画素が予め定められたしきい値条件を満たすことを特徴とする特定領域抽出装置。 In a specific area extraction device that extracts a specific area based on a medical image,
A first determination means for determining whether extended condition is satisfied or not the sense area consisting of contiguous plural pixels already from the pixels of the extracted pre-extracted region is predetermined,
A first extension means for extending the extracted area based on the sense area when the extension condition is satisfied ,
The specific region extraction apparatus , wherein the expansion condition satisfies a predetermined threshold condition for a predetermined proportion of pixels among the plurality of pixels in the sense region .
前記第1の判定手段は、前記センス領域の範囲の変更と、変更されたセンス領域の範囲が前記拡張条件を満たすか否かの判定とを繰り返し、前記拡張条件が満たされる間は前記センス領域の範囲の変更を予め定められた大きさまで継続させ、
前記第1の拡張手段は、センス領域で繰り返された範囲の変更と判定の結果で得られた前記拡張条件を満たした領域よりも小さい領域を既抽出領域に追加して新たな既抽出領域を設定することを特徴とする特定領域抽出装置。 In the specific area extraction device according to claim 3 ,
It said first determining means, said a change in the scope of the sense region, the range of the modified sense region repeated and determines whether the expansion conditions are satisfied, while the extended condition is satisfied the sense region Continue to change the range to a predetermined size,
It said first expansion means, the range of changes and results area smaller than the area that satisfies the resulting said expanded condition in addition to the already extracted regions new already extraction region determination was repeated in degrees Nsu region A specific area extracting apparatus characterized by setting the value.
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