JP5060720B2 - Diagnosis support apparatus, method, and computer program - Google Patents
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Description
本発明は、内腔を有し、運動する生体臓器の診断を支援するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for supporting diagnosis of a living organ having a lumen and moving.
非侵襲的に、心臓などの生体臓器の断層画像を撮影し、これを解析して医師の診断に役立てることが従来から行われている。この一つの手法として、心電図同期心筋SPECT法(Single Photon Emission Computed Tomography)が知られている。これにより、心臓の運動と同期させて左心室の動きを解析することができる(例えば、非特許文献1)。 Conventionally, a tomographic image of a living organ such as a heart is taken non-invasively and analyzed to be useful for a doctor's diagnosis. As one of the techniques, an electrocardiogram-gated myocardial SPECT method (Single Photon Emission Computed Tomography) is known. Thereby, the motion of the left ventricle can be analyzed in synchronization with the motion of the heart (for example, Non-Patent Document 1).
また、心筋SPECT画像の評価方法として、心筋SPECTの短軸断層画像を重ね合わせたようなブルズアイマップというものが知られている。さらに、このブルズアイマップを用いた解析手法の一つとして、ブルズアイマップを17セグメントに分割し、ブルズアイマップのそれぞれのセグメントに対応する領域の画像に基づいて、各セグメントの心筋血流を把握する手法が知られている(例えば、非特許文献2)。
心電図同期心筋SPECT法では、左心室全体での容量変化を把握することはできるが、局所の心筋に異常がある場合であっても、その異常の箇所を客観的に特定することができない。 In the ECG-synchronized myocardial SPECT method, it is possible to grasp the volume change in the entire left ventricle, but even if there is an abnormality in the local myocardium, the location of the abnormality cannot be objectively specified.
また、従来のブルズアイマップでの解析では、心筋の血流に異常のある箇所を検知することはできるが、この異常による左心室の容量変化を局所的に把握することはできない。 In addition, in the analysis with the conventional bullseye map, it is possible to detect a portion where the blood flow of the myocardium is abnormal, but it is impossible to locally grasp the change in the volume of the left ventricle due to this abnormality.
そこで、本発明の目的は、生体臓器の局所的な運動状態の変化を表示し、医師の診断を支援するための技術を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for displaying a change in the local motion state of a living organ and assisting a doctor's diagnosis.
本発明の一実施態様に従う、内腔を有し、運動する生体臓器の状態を表示する診断支援装置であって、前記臓器の臓器壁を所定の複数のセグメントに分割したときの、各セグメントに関する前記生体臓器の状態変化を示す時系列データを記憶する記憶手段と、前記時系列データに基づいて、前記セグメントに関する前記生体臓器の状態変化を表示する表示手段と、を備える。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a diagnostic support apparatus for displaying a state of a living organ having a lumen and moving, and relates to each segment when the organ wall of the organ is divided into a plurality of predetermined segments. Storage means for storing time-series data indicating the state change of the living organ, and display means for displaying the state change of the living organ related to the segment based on the time-series data.
好適な実施形態では、前記時系列データは、各セグメントとそれぞれ対応付けられた、前記内腔の複数の部分空間の容量を示す時系列データであり、前記表示手段は、各部分空間の容量の時間変化を示す曲線を表示するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the time-series data is time-series data indicating the capacity of a plurality of partial spaces of the lumen, each of which is associated with each segment, and the display means displays the capacity of each partial space. You may make it display the curve which shows a time change.
好適な実施形態では、前記時系列データは、前記生体臓器を撮影した断層画像から抽出された画素値の時系列データであって、セグメント別に、各セグメントに属する臓器壁領域画像のうちの最大画素値を示す時系列データであり、前記表示手段は、各セグメントの最大画素値の変化に基づく曲線を表示するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the time-series data is time-series data of pixel values extracted from a tomographic image obtained by imaging the living organ, and is the largest pixel in the organ wall region image belonging to each segment for each segment. Time-series data indicating values, and the display means may display a curve based on a change in the maximum pixel value of each segment.
好適な実施形態では、前記表示手段は、前記複数のセグメントのうち、一又は複数のセグメントの選択を受け付けるための選択領域と、前記選択領域で選択されたセグメントに関する前記生体臓器の状態変化を表示する領域とを表示するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the display means displays a selection region for accepting selection of one or a plurality of segments among the plurality of segments and a change in the state of the living organ related to the segment selected in the selection region. The area to be displayed may be displayed.
好適な実施形態では、前記生体臓器は心臓であり、かつ、前記複数のセグメントは、心臓の冠動脈の支配領域に基づいて心筋をセグメント化したものであって、前記選択領域は、ブルズアイマップ形式で各セグメントの選択を受け付けるようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the living organ is a heart, and the plurality of segments are segments of the myocardium based on a dominant region of the coronary artery of the heart, and the selected region is in a bullseye map format. You may make it receive selection of each segment.
好適な実施形態では、前記生体臓器は心臓であり、かつ、前記複数のセグメントは、心臓の冠動脈の支配領域に基づいて心筋をセグメント化したものであって、前記表示手段は、前記時系列データから求まるセグメント別のES,TPE,TPFを表示するようにしてもよい。 In a preferred embodiment, the living organ is a heart, and the plurality of segments are obtained by segmenting a myocardium based on a dominant region of a coronary artery of the heart, and the display means includes the time series data. The ES, TPE, and TPF for each segment obtained from the above may be displayed.
以下、本発明の一実施形態に係る生体臓器の動作を解析するシステムについて、図面を用いて説明する。本システムは、特に心臓を対象とし、心筋の血流及び機能の解析を行うための心電図同期心筋SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)法に基づいて画像を撮影し、その画像を用いて心筋の運動状況の解析を局所的に行う。さらに、医師の診断を支援するために、心筋の運動状態を出力する。 Hereinafter, a system for analyzing movement of a living organ according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This system, especially for the heart, takes images based on the ECG-synchronized myocardial SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) method for analyzing myocardial blood flow and function, and using that image, myocardial motion Analyze the situation locally. Furthermore, in order to support a doctor's diagnosis, the myocardial motion state is output.
まず、図1に本発明の第1の実施形態にかかる心臓の動作解析システムの全体構成を示す。すなわち、本システムは、心臓の断層画像を撮影する断層画像再構成システム1と、断層画像再構成システム1が撮影した時系列の画像データの解析を行う画像解析システム10とを備える。
First, FIG. 1 shows an overall configuration of a heart motion analysis system according to a first embodiment of the present invention. That is, this system includes a tomographic
断層画像再構成システム1では、図示しないSPECT撮像機器が64方向から撮像した投影データに基づいて、対象物の断層像を再構成する。断層画像再構成システム1が再構成するSPECT画像は、左心室の長軸垂直断層像(Vertical Long Axis)、長軸水平断層像(Horizontal Long Axis)及び短軸断層画像(Short Axis)である。本実施形態の画像解析システム10では、これらのSPECT画像のうち、短軸断層画像(以下、SA画像という)を用いて解析を行う。
In the tomographic
ここで、本実施形態で用いるSA画像について、図2を用いて説明する。本システムでは主に心臓の左心室100のSA画像を対象とする。従って、同図に示すように、心基部110と心尖部120とを結ぶ直線に対して垂直な断面の画像がSA画像140である。後述するように、心臓の運動の1周期における所定の位相において、複数のSA画像140が得られる。この各SA画像140間の距離は、予め定められているスライス間隔dである。従って、各位相において再構成されるSA画像の枚数(スライス枚数)は、患者により異なる。以後の処理の便宜のため、このスライス枚数は後述するように所定の枚数に規格化される。なお、断層画像再構成システム1が、スライス間隔dを可変として、所定のスライス枚数だけSA画像を撮影する場合、後述の規格化は不要となる。
Here, the SA image used in the present embodiment will be described with reference to FIG. This system mainly targets the SA image of the
また、断層画像再構成システム1は、心電図と同期させてSA画像を撮影する、心筋Gated SPECTを行う。従って、例えば図3に示すように、心電図のR波同士の間隔(R−R間隔:心臓の運動の1周期)をN等分し、R−R間隔の1/Nのサンプリング周期でSA画像を撮影する。図2は、ある位相(T=T1)における状態を示す。この撮影は、少なくとも1周期以上の間継続して行われる。1周期分の画像の枚数は、スライス数×N位相となる。なお、図3ではN=8の例を示したが、これ以外にNは、16,20,32などでもよい。
In addition, the tomographic
上記のようにして、1周期以上のSA画像が、断層画像再構成システム1から画像解析システム10へ送られる。
As described above, one or more SA images are sent from the tomographic
再び図1を参照し、画像解析システム10について説明する。画像解析システム10は、例えば汎用的なコンピュータシステムにより構成され、以下に説明する画像解析システム10内の個々の構成要素または機能は、例えば、コンピュータプログラムを実行することにより実現される。
The
画像解析システム10は、断層画像再構成システム1が再構成した時系列のSA画像を取得し、これを記憶するための画像データ記憶部11と、それぞれのSA画像から心臓の外輪郭及び内輪郭を抽出する輪郭抽出部12と、輪郭抽出部12により抽出された輪郭を示す座標データを記憶する座標データ記憶部13と、座標データを用いて、所定の単位空間ごとに左心室内腔の容量を算出する単位空間別内腔容量算出部14と、単位空間別の内腔容量を記憶する容量データ記憶部15と、左心室内を所定の部分空間に分割する場合に、各部分空間と単位空間との対応関係を定義した部分空間定義テーブル16と、各部分空間ごとのデータに変換する部分空間処理部17と、部分空間処理部17から出力された部分空間ごとのデータを記憶する部分空間データ記憶部18と、部分空間データ記憶部18に記憶されている部分空間データを出力するための出力処理部19とを備える。
The
輪郭抽出部12は、画像データ記憶部11に記憶されている複数のSA画像の画像データから、図4に示すフローチャートに従って、左心室を構成する心筋の輪郭の検出などを行う。
The
まず、輪郭抽出部12は、画像データ記憶部11からSA画像を1枚取得する(S11)。ここで取得したSA画像について、輪郭抽出部12は、左心室の外輪郭及び内輪郭を抽出し、内輪郭の中心点を特定する(S12)。ここでは、外輪郭、内輪郭及び中心点はいずれも座標値で特定される。
First, the
例えば、輪郭抽出部12は、図5に示すようにSA画像140の画像データを、所定の画像処理手法を用いて解析し、左心室の外輪郭141及び内輪郭142を検出する。ここで検出された外輪郭141と内輪郭142の間が心筋であり、内輪郭142の内側が左心室の内腔である。さらに、輪郭抽出部12は、外輪郭141及び内輪郭142に沿って複数のサンプリングポイント145,146(図中のドット、符号は1カ所ずつ示す)を設ける。そして、各サンプリングポイント145,146について、このSA画像140上での座標値を取得する。さらに、輪郭抽出部12は、内輪郭142のサンプリングポイント146の座標値を用いて、内輪郭142の中心点143を決定する。この中心点143、外輪郭141及び内輪郭142は自動的に検出してもよいし、自動検出せずにオペレータが指定するか、あるいは自動検出されたものをオペレータが修正してもよい。
For example, the
上記のようにして特定された内輪郭141及び外輪郭142のサンプリングポイント145,146の座標値と、中心点143の座標値とが座標データ記憶部13に格納される(S13)。
The coordinate values of the
ところで、断層画像再構成システム1は、図2に示すように一つの位相で複数枚のSA画像を再構成している。そこで、輪郭抽出部12は同一位相で撮影されたすべてのSA画像について、上記のステップS11〜S13までの処理を行う(S14)。
Incidentally, the tomographic
そして、一つの位相での全SA画像について上記の処理が完了すると、他の位相におけるSA画像についても上記処理を繰り返して行う(S15)。これにより、1周期分の全位相の、すべてのSA画像について上記処理が実行され、断層画像再構成システム1によって撮影された画像データが座標データに変換される。
When the above processing is completed for all SA images in one phase, the above processing is repeated for SA images in other phases (S15). As a result, the above processing is executed for all SA images in all phases for one cycle, and the image data photographed by the tomographic
ここで、患者に応じて同時に撮影されるSA画像の枚数が異なる場合がある。これは、SA画像間の間隔であるスライス幅dを一定にすると、患者ごとに心臓の大きさが異なるからである。そこで、輪郭抽出部12は、これ以降の処理の便宜のために、同一の位相で撮影されたSA画像の枚数を所定枚数にそろえるために規格化する処理を行う(S16)。
Here, the number of SA images taken at the same time may differ depending on the patient. This is because if the slice width d, which is the interval between the SA images, is constant, the size of the heart differs for each patient. Therefore, for the convenience of the subsequent processing, the
この規格化では、例えば、原画像の枚数が16スライスでないものを16スライスにそろえる。まず、撮影時のスライス幅dと原画像の枚数に応じて、16枚に規格化するための規格化されたスライス幅Dを定める。そして、この規格化されたスライス幅Dとそれぞれの原画像の座標データに基づいて補間処理を行い、16枚の規格化された座標データを求める。 In this normalization, for example, an original image whose number is not 16 slices is aligned to 16 slices. First, a standardized slice width D for standardization to 16 is determined according to the slice width d at the time of shooting and the number of original images. Then, interpolation processing is performed based on the standardized slice width D and the coordinate data of each original image to obtain 16 standardized coordinate data.
輪郭抽出部12は、ステップS16で規格化された16スライスの各座標値及び規格化されたスライス幅Dを含む規格化データを、座標データ記憶部13に格納する(S17)。これにより、座標データ記憶部13には、ステップS13において格納された、それぞれのSA画像ごとの外輪郭のサンプリングポイント145の座標値と、内輪郭のサンプリングポイント146の座標値と、中心点143の座標値とともに、規格化された16スライスの内輪郭、外輪郭及び中心点の座標データが記憶されている。
The
上記のような処理により、断層画像再構成システム1から取得した画像データが、16スライスの内輪郭等の座標データに変換された。
Through the above processing, the image data acquired from the tomographic
再び図1を参照すると、単位空間別内腔容量算出部14は、座標データ記憶部13に記憶された規格化された座標値に基づいて、左心室内腔の容量を算出する。ここでは、左心室内腔を所定の単位空間に分割し、それぞれの単位空間ごとに容量を算出する。
Referring to FIG. 1 again, the unit space-by-unit-space lumen
そこで、単位空間への分割について、図6を用いて説明する。図6には、上述の処理によって16スライスに規格化された座標データから求まる、ある位相における左心室内腔の様子をモデル化した図を示す。各スライス160は、略円形の内輪郭142に、規格化されたスライス幅Dの高さを有する略円柱である。そして、それぞれのスライス160の略円形の面161を所定の単位面積に分割する。ここでは、各スライス面161の中心点143を中心とした所定数の扇形を単位面積とする。さらに、本実施形態では1スライスを48分割にするとすれば、扇形の中心角を7.5度とする。単位面積の切り出しは、所定の基準となる方向から7.5度ずつ、時計回りで行う。本実施形態では、この基準方向は、図5に示すようにSA画像140における3時の方向である。この扇形で厚みDを有する領域が単位空間165である。
Therefore, division into unit spaces will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram modeling the state of the left ventricular lumen in a certain phase, which is obtained from the coordinate data normalized to 16 slices by the above-described processing. Each
単位空間別内腔容量算出部14は、16スライスすべてに対して、上記の単位空間165ごとの容量を算出し、容量データ記憶部15に格納する。この具体的な処理手順を、図7のフローチャートを用いて説明する。
The lumen
まず、単位空間別内腔容量算出部14は、座標データ記憶部13から1スライス分の規格化された座標データを読み込む(S21)。このときに、規格化されたスライス幅Dも併せて取得する。そして、上述のようにして、各スライス160を48の単位空間165に分割する(S22)。単位空間別内腔容量算出部14は、ここで分割された各単位空間165の容量をそれぞれ算出し、これを容量データ記憶部15に格納する(S23、S24)。
First, the unit space-specific lumen
ステップS21〜S24の処理を繰り返し、同一位相の16スライスすべてについて処理を実行する(S25)。 The processes in steps S21 to S24 are repeated, and the process is executed for all 16 slices having the same phase (S25).
そして、さらに単位空間別内腔容量算出部14は、ステップS21〜S25の処理を繰り返し、1周期分の全データについて上記の処理を行い、単位空間165の容量を算出する(S26)。
Further, the lumen
ここで、上記の処理により容量データ記憶部15に格納された容量データ150のデータ構造の一例を、図8に示す。例えば、位相別の、全16スライスについて各48単位空間の容量データが、図8示すような16行48列の配列形式([1,1]〜[16,48])のデータ構造に格納されている。そこで、各単位空間は、位相Tと配列[X,Y]で識別可能である。
Here, an example of the data structure of the
つぎに、部分空間定義テーブル16の一例を図9に示す。部分空間定義テーブル16は、左心室内腔を複数の部分空間に分割したときの、各部分空間を構成する領域を定義するための情報を格納する。例えば、本実施形態では、左心室内腔を17の部分空間に分割するために、部分空間定義テーブル16には、各部分空間とその部分空間を構成する単位空間との対応関係が示されている。すなわち、図9(a)には、各部分空間の番号(1〜17)と各単位空間との対応関係が格納されている。これは、図8の容量データ記憶部15のデータ構造と対応付けて各部分空間を定義したものである。部分空間1〜12は4行8列、部分空間13〜16は4行12列、部分空間17は4行48列で構成される。例えば、9(b)に示すように、部分空間1に属する単位空間は、配列[1,33]から[4,40]までの32コの単位空間であることがわかる。
Next, an example of the partial space definition table 16 is shown in FIG. The partial space definition table 16 stores information for defining regions constituting each partial space when the left ventricular lumen is divided into a plurality of partial spaces. For example, in the present embodiment, in order to divide the left ventricular chamber into 17 partial spaces, the partial space definition table 16 shows the correspondence between each partial space and the unit spaces constituting the partial space. Yes. That is, FIG. 9A stores the correspondence between the number (1 to 17) of each partial space and each unit space. This defines each partial space in association with the data structure of the capacity
ここで、本実施形態の部分空間は、心臓の冠動脈の経路に基づいて心筋をセグメント化して得られる複数のセグメントと対応付けられている。例えば、典型的には、上記部分空間は、AHA(American Heart Association)が定める心筋の17セグメント(セグメント番号1〜17は部分空間番号とそれぞれ対応する)と、一対一に対応付けられている。あるいは、上記部分空間は、3本の冠状動脈支配領域に従って定まる3つのセグメントに対応付けてもよい。ここで、3本の冠状動脈とは、LAD(左前下降枝)、RCA(右冠動脈)、LCX(回旋枝)であり、各冠状動脈支配領域は、AHAの17セグメントのセグメント番号と以下のように対応する。すなわち、LADが1,2,7,8,14,13,17の各セグメント、RCAが3,4,9,10,15の各セグメント、及び、LCXが5,6,11,12,16の各セグメントの領域を支配する。
Here, the partial space of the present embodiment is associated with a plurality of segments obtained by segmenting the myocardium based on the path of the coronary artery of the heart. For example, typically, the partial space is associated one-to-one with 17 segments of the myocardium defined by AHA (American Heart Association) (
図1を改めて参照すると、部分空間処理部17は、部分空間定義テーブル16に記憶されている定義に基づいて、容量データ記憶部15に記憶されている容量データを処理する。例えば、部分空間処理部17は、図10のフローチャートに従って、部分空間ごとに、1周期内での容量の変化及び各指標を算出するための処理を実行する。
Referring back to FIG. 1, the
まず、部分空間処理部17は、部分空間定義テーブル16を参照して、ある一つの対象とする部分空間に属する単位空間を特定する。そして、ここで特定された単位空間の、ある位相での容量データを読み込む(S31)。そして、ここで読み込んだ容量データを加算して、その対象部分空間全体の容量を算出する(S32)。ステップS31,S32の処理を、他の位相にも順次適用し、ここで対象とする部分空間の各位相における容量を算出する。そして、これを1周期分のすべての位相について実行する(S33)。
First, the
ステップS31〜S33で求めたここで対象とする部分空間の各位相における容量データに基づいて、部分空間処理部17は1周期の容量の変化曲線を算出する(S34)。この変化曲線は、例えば上記の処理で算出された各位相における容量に基づいて、フーリエ近似などを適用して求めてもよい。さらに、部分空間処理部17は、ここで求めた容量の変化曲線を微分し、容量の変化率を求める(S35)。さらに、部分空間処理部17は、上記の処理で求まった1周期に渡る対象部分空間の容量変化及び変化率などに基づいて、対象部分空間の動作特性を示す種々の指標を算出する(S36)。そして、部分空間処理部17は、ステップS34〜S36で算出された対象の部分空間に関する部分空間データを部分空間データ記憶部18に格納する(S37)。
Based on the capacity data in each phase of the target subspace obtained in steps S31 to S33, the
上記処理を、すべての部分空間について行って、全部分空間について部分空間データを求める(S38)。 The above processing is performed for all partial spaces, and partial space data is obtained for all partial spaces (S38).
つぎに、出力処理部19は部分空間データ記憶部18からそれぞれの部分空間ごとのデータを取得して、表示装置2あるいは印刷装置3に出力する。ここで、出力処理部19が表示装置2に表示する画面の一例を図11に示す。
Next, the
図11に示す表示画面200は、心臓の1周期における左心室内腔の容量変化曲線210と、容量変化曲線210から求めた容量変化率曲線220と、セグメント表示領域230と、セグメント選択領域240と、部分空間データ表示領域250とを含む。
A
ここで、セグメント表示領域230は、左心室の機能解析において用いられる手法の一つであるブルズアイマップと同様の表示態様となっている。つまり、セグメント表示領域230はブルズアイマップと同様に円形領域を、上述のAHAが定める17セグメントに対応するように分割して表示している。
Here, the
オペレータは、セグメント表示領域230またはセグメント選択領域240を用いて1つ以上のセグメントを選択することができる。ここで1つ以上のセグメントが選択されると、選択されたセグメントと対応する部分空間の容量変化曲線210及び容量変化率曲線220がそれぞれ表示される。複数セグメントが選択されると、容量変化曲線210及び容量変化率曲線220は、それぞれ重ねて表示される。
The operator can select one or more segments using the
部分空間データ表示領域250には、選択されたセグメント及びそのセグメントと対応する部分空間に関する種々のデータが表示される。
In the partial space
なお、図11の例ではセグメント10が選択されていて、セグメント10と対応する部分空間について、それぞれ、容量変化曲線210及び容量変化率曲線220が表示され、部分空間データ表示領域250には種々のデータが表示されている。
In the example of FIG. 11, the
本実施形態によれば、心電図と同期した、左心室の部分空間別の運動状況を把握することができる。特に、各部分空間が、AHAの17セグメントと対応付けられている場合は、各部分空間の容量の時間変化及び変化率を把握することにより、その部分空間と対応する心筋のセグメントの運動状況を知ることができる。例えば、容量の変化量あるいは容量の変化率が正常の場合よりも小さいときは、その部分空間と対応する心筋のセグメントの機能が低下していることを示す。従って、この場合は、そのセグメントと関連する冠状動脈に何らかの異常が生じていることが推測される。 According to the present embodiment, it is possible to grasp the motion status of each left ventricular subspace synchronized with the electrocardiogram. In particular, when each subspace is associated with 17 segments of AHA, by grasping the temporal change and rate of change of the capacity of each subspace, the motion status of the myocardial segment corresponding to that subspace can be determined. I can know. For example, when the amount of change in capacity or the rate of change in capacity is smaller than normal, it indicates that the function of the segment of the myocardium corresponding to the partial space is degraded. Therefore, in this case, it is estimated that some abnormality has occurred in the coronary artery associated with the segment.
なお、上記実施形態では、画像解析システム10が断層画像再構成システム1から画像データを取得して、取得した画像データに基づいて種々の処理を行っている。しかし、別の実施形態では、画像解析システム10が行っている処理を複数のシステムに分割して行うようにしてもよい。例えば、単位空間容量データの作成までの行う前段システムと、それ以降の処理を行う後段システムに分割してもよい。そして、この場合、単位空間容量データ記憶部15には、前段システムが生成したデータが格納される。
In the above embodiment, the
ここで、単位空間容量データ記憶部15に格納されているデータの形式が、後段システム所望の形式になっていない場合は、部分空間処理部17が部分空間ごとの処理を行う前に、所定のデータコンバートを行うようにしてもよい。例えば、前段システムが出力した単位空間容量データが、単位空間として1スライスあたり40分割にしているときは、補間処理を実行して、1スライスあたり48分割の単位空間に再構成してもよい。
Here, if the format of the data stored in the unit space capacity
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。以下の説明においては、主に第1の実施形態と相違する点について説明し、第1の実施形態と同様の構成ないし機能に関しては説明を省略する場合がある。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, differences from the first embodiment will be mainly described, and description of the same configuration or function as in the first embodiment may be omitted.
図12は、本発明の第2の実施形態に係る心臓の動作解析システムの全体構成を示す図である。そして、本実施形態に係る画像解析システム50も、第1の実施形態の画像解析システム10と同様に断層画像再構成システム1から供給される1周期以上のSA画像を用いて処理を行い、画像解析システム10と同様に心筋の運動状態を示すデータを抽出する。
FIG. 12 is a diagram showing an overall configuration of a cardiac motion analysis system according to the second embodiment of the present invention. Then, the
画像解析システム50は、例えば汎用的なコンピュータシステムにより構成され、以下に説明する画像解析システム50内の個々の構成要素または機能は、例えば、コンピュータプログラムを実行することにより実現される。
The
画像解析システム50は、画像データ記憶部11と、SA画像の心筋領域の単位領域別の最大カウント値を検出する最大カウント値検出部54と、単位領域別の最大カウント値を記憶する最大カウント値記憶部55と、心筋の各単位領域と所定のセグメントとの対応関係を定義したセグメント定義テーブル56と、最大カウント値記憶部55に記憶されている単位領域別の最大カウント値の中から、各セグメントにおける最大カウント値を選択するセグメント内最大カウント値選択処理部57と、セグメント別データを記憶するセグメント別データ記憶部58と、セグメント別データ記憶部58に記憶されているセグメントデータを出力するための出力処理部59とを備える。さらに、画像解析システム50は、第1の実施形態の部分空間データ記憶部18を備えていてもよい。
The
最大カウント値検出部54は、SA画像において、心筋領域を複数の単位領域に分割し、各単位領域の画素をサンプリングして、その中から最大カウント値(画素値)を選択する。
The maximum count
ここで、本実施形態でカウント値(画素値)を利用するのは以下の理由による。すなわち、部分容積効果により、画像のカウント値(画素値)と心筋の壁厚が比例することが知られているので、最大カウント値の変化から心臓の運動状態を知ることができるからである。 Here, the reason why the count value (pixel value) is used in the present embodiment is as follows. That is, because it is known that the count value (pixel value) of the image and the wall thickness of the myocardium are proportional to each other due to the partial volume effect, it is possible to know the motion state of the heart from the change in the maximum count value.
図13は、最大カウント値検出部54による最大カウント値の検出処理のフローチャートである。図14は、SA画像から最大カウント値を検出する処理の説明図である。以下、図13,図14を用いて最大カウント値検出部54の処理について説明する。
FIG. 13 is a flowchart of the maximum count value detection process by the maximum count
最大カウント値検出部54は、まず、第1の実施形態の輪郭抽出部12と同様に、1枚のSA画像を取得し、左心室断面の中心点143を抽出する(S61,S62)。
The maximum count
その後、そのSA画像において、単位領域ごとの最大カウント値を抽出し、最大カウント値記憶部55に格納する(S63、S64)。例えば、最大カウント値検出部54は、中心点143から所定の基準方向へ向けた直線上のカウント値(画素値)をサンプリングし、その中の最大のカウント値を選択する。このとき、最大カウント値は、外輪郭141と内輪郭142の間の心筋領域148の画素となる。そして、この最大カウント値の選択を、中心点143を中心に基準方向から所定角αだけ時計回りに回転した直線に沿って行う。以下、例えばαを7.5°としてこれを繰り返すと、一枚のSA画像に対して48の最大カウント値を得ることができる。
Thereafter, the maximum count value for each unit area is extracted from the SA image and stored in the maximum count value storage unit 55 (S63, S64). For example, the maximum count
すなわち、ステップS63は、SA画像の心筋領域を所定数の単位領域に分割し、各単位領域の画素をサンプリングし、その中の最大カウント値を選択している。 That is, in step S63, the myocardial region of the SA image is divided into a predetermined number of unit regions, the pixels of each unit region are sampled, and the maximum count value among them is selected.
上記処理を、第1の実施形態の輪郭抽出部12と同様に、同一位相の全SA画像に適用するとともに(S65)、1周期の全データに対して適用する(S66)。
The above processing is applied to all SA images having the same phase (S65) as in the
さらに、上記処理で得たデータを、第1の実施形態の輪郭抽出部12と同様に16スライスに正規化する(S67)。この正規化では、最大カウント値も補間処理などを行って正規化する。そして、正規化された中心点の座標データ及び最大カウント値データを最大カウント値記憶部55へ格納する(S68)。
Further, the data obtained by the above processing is normalized to 16 slices as in the
図15は、最大カウント値記憶部55のデータ構造の一例を示す。
FIG. 15 shows an example of the data structure of the maximum count
最大カウント値記憶部55は、第1の実施形態の単位空間容量データ15の構造と類似する。すなわち、正規化された全16スライスについて、各スライスの心筋領域が48の単位領域に分割され、単位領域ごとに最大カウント値が格納されている。
The maximum count
図16は、セグメント定義テーブル56のデータ構造の一例を示す。 FIG. 16 shows an example of the data structure of the segment definition table 56.
セグメント定義テーブル56は、第1の実施形態の部分空間定義テーブル16と同様の構造を有する。すなわち、上述した48の各単位領域と第1の実施形態で説明したAHAの17セグメントとが対応付けられている。 The segment definition table 56 has the same structure as the partial space definition table 16 of the first embodiment. That is, the 48 unit areas described above are associated with the 17 segments of AHA described in the first embodiment.
セグメント内最大カウント値選択部57は、セグメント定義テーブル56の定義に従って、各セグメントの最大カウント値を選択する。
The intra-segment maximum count
図17は、セグメント内最大カウント値選択部57による処理のフローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart of the processing by the intra-segment maximum count
まず、セグメント定義テーブル56を参照し、対象セグメントに属する単位領域の最大カウント値を最大カウント値記憶部55から読み出し、そのセグメント中で最大の最大カウント値を抽出する(S71,S72)。ステップS71、S72の処理を、他の位相にも順次適用し、対象セグメントの1周期分の最大カウント値を抽出する(S73)。
First, referring to the segment definition table 56, the maximum count value of the unit area belonging to the target segment is read from the maximum count
ステップS71〜S73で求めた対象セグメントの各位相における最大カウント値に基づいて、セグメント内最大カウント値選択処理部57は1周期の最大カウント値の変化曲線を算出する(S74)。この変化曲線は、例えば上記の処理で算出された各位相におけるカウント値に基づいて、フーリエ近似などを適用して求めてもよい。さらに、セグメント内最大カウント値選択処理部57は、ここで求めた変化曲線を微分し、最大カウント値の変化率を求める(S75)。さらに、セグメント内最大カウント値選択処理部57は、上記の処理で求まった1周期に渡る対象セグメントの変化及び変化率などに基づいて、対象セグメントの動作特性を示す種々の指標を算出する(S76)。そして、セグメント内最大カウント値選択処理部57は、ステップS74〜S76で算出された対象セグメントに関するデータをセグメント別データ記憶部58に格納する(S77)。
Based on the maximum count value in each phase of the target segment obtained in steps S71 to S73, the intra-segment maximum count value
上記処理を、すべてのセグメントについて行って、全セグメントについてセグメントデータを求める(S78)。 The above processing is performed for all segments, and segment data is obtained for all segments (S78).
次に、出力処理部59は、セグメント別データ記憶部58からそれぞれのセグメントごとのデータを取得し、表示装置2または印刷装置3に出力する。
Next, the
図18に表示装置2に表示する画面の一例を示す。
FIG. 18 shows an example of a screen displayed on the
表示画面300は、セグメント別の1周期の最大カウント値変化曲線の表示領域310と、同変化率曲線の表示領域320と、セグメント表示領域330と、セグメント選択領域340と、セグメントデータ表示領域350と、表示切換指示領域360と、補助線表示指示領域370と、グローバル表示選択領域380とを含む。
The
セグメント表示領域330、セグメント選択領域340、及びセグメントデータ表示領域350は、第1の実施形態のセグメント表示領域230、セグメント選択領域240、及びセグメントデータ表示領域250と同様である。
The
最大カウント値変化曲線の表示領域310には、セグメント表示領域330ないしセグメント選択領域340で選択されたセグメントの最大カウント値の変化曲線が表示される。
In the maximum count value change
最大カウント値変化率曲線の表示領域320には、セグメント表示領域330ないしセグメント選択領域340で選択されたセグメントの最大カウント値の変化曲線が表示される。
In the maximum count value change rate
表示切換指示領域360は、表示領域310、320に、第1の実施形態の各セグメントに対応付けられた部分空間ごとの容積の変化及び変化率を表示するか、あるいは、本実施形態の各セグメント別の最大カウント値の変化及び変化率を表示するかの切り換え指示を受け付ける。つまり、本実施形態の画像解析システム50が第1の実施形態の部分空間データ記憶部18をさらに備えているときは、出力処理部59は、表示切換指示領域360が受け付けた指示に従って、表示するデータの切り替えを行うことが可能である。
The display switching
補助線表示指示領域370は、最大カウント値変化曲線表示領域310に表示される変化曲線にES(End Systole:収縮末期の時刻)を示す補助線、TPE(Time to peak ejection:一番速い速度で収縮した時刻)を示す補助線及びTPF(Time to peak filling:一番速い速度で拡張した時刻)を示す補助線を表示するか否かの選択を受け付ける領域である。これらの補助線は各セグメントの曲線ごとに表示されるので、これにより、心筋の各領域の同期性を判断することができる。つまり、セグメントごとのバラツキが小さければ心筋の各領域が同期して動いていることを示し、バラツキが大きければ心筋の各領域の動きにずれが生じていることを示している。これらの補助線は、第1の実施形態の容量変化曲線及び容量変化率曲線のときに表示させることもできる。
The auxiliary line
なお、ES、TPE、TPFは、それぞれセグメント別に定まる。例えば、ESは、第1の実施形態であれば容量変化曲線が極小値をとる時刻、第2の実施形態であれば最大カウント値の変化曲線が極大値をとる時刻である。TPEは、第1の実施形態であれば容量変化率曲線が極小値をとる時刻、第2の実施形態であれば最大カウント値の変化率曲線が極大値をとる時刻である。そして、TPFは、第1の実施形態であれば容量変化率曲線が極大値をとる時刻、第2の実施形態であれば最大カウント値の変化率曲線が極小値をとる時刻である。 Note that ES, TPE, and TPF are determined for each segment. For example, ES is the time when the capacity change curve takes the minimum value in the first embodiment, and the time when the change curve of the maximum count value takes the maximum value in the second embodiment. TPE is the time when the capacity change rate curve takes the minimum value in the first embodiment, and the time when the change rate curve of the maximum count value takes the maximum value in the second embodiment. TPF is the time when the capacity change rate curve takes the maximum value in the first embodiment, and the time when the change rate curve of the maximum count value takes the minimum value in the second embodiment.
グローバル表示選択領域380は、左心室全体での変化曲線及び変化率曲線の表示/非表示の選択を受け付ける領域である。つまり、表示領域310及び320に容積変化のデータが表示されているときは、左心室全体の容積変化及び変化率が表示され、最大カウント値のデータが表示されているときは、左心室全体の最大カウント値のデータが表示される。
The global
なお、本実施形態では、セグメント別の最大カウント値の変化及び変化率を求め、これらを表示しているが、この代わりに局所心筋カウント変化率(%wall thicking)を算出し、この変化曲線等を表示するようにしてもよい。 In the present embodiment, the change and change rate of the maximum count value for each segment are obtained and displayed, but instead, the local myocardial count change rate (% wall thicking) is calculated and this change curve or the like is calculated. May be displayed.
上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。 The above-described embodiments of the present invention are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention only to those embodiments. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述の実施形態では、心臓の断層画像を用いて心臓の運動を解析したが、対象となる物は内腔を有し、周期的に運動するものであれば心臓以外のものでもよい。 For example, in the above-described embodiment, the heart motion is analyzed using the tomographic image of the heart, but the target object may be other than the heart as long as it has a lumen and moves periodically.
また、上述の実施形態では、SPECT画像を用いた解析を行っているが、対象画像は必ずしもこれに限定されない。例えば、第2の実施形態はSPECT以外のRI(Radio Isotope)画像を用いてもよいし、第1の実施形態は、RI画像の他、X線CT画像、MRI画像及び超音波画像等にも適用可能である。 In the above-described embodiment, the analysis using the SPECT image is performed, but the target image is not necessarily limited to this. For example, the second embodiment may use an RI (Radio Isotope) image other than SPECT, and the first embodiment may use an X-ray CT image, an MRI image, an ultrasonic image, etc. in addition to the RI image. Applicable.
さらに、上述の実施形態では、データの解析及び表示を行うシステムについて説明したが、解析及び表示は、それぞれ別々のシステムで行うようにしてもよい。例えば、第1及び第2の実施形態の表示画面200,300を表示するための機能ないし構成及びデータのみを備え、医師による診断を支援する情報を提供する診断支援装置を構成することもできる。 Furthermore, in the above-described embodiment, a system for analyzing and displaying data has been described. However, analysis and display may be performed by separate systems. For example, it is possible to configure a diagnosis support apparatus that includes only functions or configurations and data for displaying the display screens 200 and 300 of the first and second embodiments, and provides information that supports diagnosis by a doctor.
1…断層画像再構成システム、2…表示装置、3…印刷装置、10…画像解析システム、140…短軸断層画像(SA画像)、12…輪郭抽出処理部、14…単位空間別内腔容量算出部、17…セグメント処理部、19…出力処理部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記生体臓器の臓器壁を所定の複数のセグメントに分割したときの、各セグメントとそれぞれ対応付けられた、前記内腔の複数の部分空間の異なる時刻での容量を含む第1の時系列データを第1の記憶手段に記憶するステップと、
前記第1の記憶手段に記憶されている第1の時系列データに基づいて、前記セグメントと対応づけられた部分空間の容量の時間変化を示す曲線を表示させるステップと、を前記診断支援装置に実行させるコンピュータプログラム。 A computer program for a diagnosis support apparatus for supporting diagnosis of a living organ having a lumen and moving,
First time-series data including capacities at different times of a plurality of partial spaces of the lumen respectively associated with each segment when the organ wall of the living organ is divided into a plurality of predetermined segments. Storing in the first storage means;
Displaying the curve indicating the temporal change in the capacity of the partial space associated with the segment based on the first time-series data stored in the first storage means, on the diagnosis support apparatus. A computer program to be executed.
前記生体臓器を撮影した断層画像から抽出された画素値の時系列データであって、前記セグメント別に、各セグメントに属する臓器壁領域画像のうちの最大画素値を示す時系列データを第2の記憶手段に記憶するステップと、
前記第2の記憶手段に記憶されている第2の時系列データに基づいて、前記セグメントの最大画素値の変化に基づく曲線を表示させるステップと、を前記診断支援装置に実行させる請求項1記載のコンピュータプログラム。 The computer program further includes:
Time-series data of pixel values extracted from a tomographic image obtained by imaging the living organ, wherein time-series data indicating the maximum pixel value of the organ wall region image belonging to each segment is stored in a second storage for each segment. Storing in the means;
2. The diagnostic support apparatus executes the step of displaying a curve based on a change in the maximum pixel value of the segment based on the second time-series data stored in the second storage unit. Computer program .
前記部分空間の容量の時間変化を示す曲線が表示されているときに切り替え指示を受け付けると、前記セグメントの最大画素値の変化に基づく曲線を表示させるように表示切り替えを行うステップと、 When a switching instruction is received when a curve indicating a temporal change in capacity of the partial space is displayed, the display is switched to display a curve based on a change in the maximum pixel value of the segment;
前記セグメントの最大画素値の変化に基づく曲線が表示されているときに切り替え指示を受け付けると、前記部分空間の容量の時間変化を示す曲線を表示させるように表示切り替えを行うステップと、を前記診断支援装置に実行させる請求項2記載のコンピュータプログラム。 When a switching instruction is received when a curve based on a change in the maximum pixel value of the segment is displayed, the display switching is performed so that a curve indicating a temporal change in the capacity of the partial space is displayed. The computer program according to claim 2, which is executed by a support device.
セグメントの選択領域を表示させ、前記選択領域において一又は複数のセグメントの選択を受け付けるステップと、
前記選択領域で選択されたセグメントと対応づけられた部分空間の容量の時間変化を示す曲線を表示させるステップと、を前記診断支援装置に実行させる請求項1〜3のいずれかに記載のコンピュータプログラム。 The computer program further includes:
To display the selected area of the segment, and the step of accepting one or selection of a plurality of segments in the selected area,
The computer program according to any one of claims 1 to 3, which causes the diagnosis support apparatus to execute a step of displaying a curve indicating a temporal change in the capacity of the partial space associated with the segment selected in the selection region. .
前記選択領域は、ブルズアイマップ形式で各セグメントの選択を受け付けることを特徴とする請求項4記載のコンピュータプログラム。 The living organ is a heart, and the plurality of segments are segments of the myocardium based on a dominant region of the coronary artery of the heart,
5. The computer program according to claim 4, wherein the selection area receives selection of each segment in a bullseye map format.
前記コンピュータプログラムは、さらに、
前記第1の時系列データから求まるセグメント別のES(End Systole:収縮末期時刻),TPE(Time to peak ejection:一番速い速度で収縮した時刻),TPF(Time to peak filling:一番速い速度で拡張した時刻)を表示させるステップ、を前記診断支援装置に実行させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のコンピュータプログラム。 The living organ is a heart, and the plurality of segments are segments of the myocardium based on a dominant region of the coronary artery of the heart,
The computer program further includes:
ES (End System: end systole time) , TPE (Time to peak ejection: time when contracted at the fastest speed) , TPF (Time to peak filling: fastest speed ) by segment obtained from the first time series data 6. The computer program according to claim 1 , further comprising: causing the diagnosis support apparatus to execute a step of displaying a time expanded in step 1).
前記生体臓器を前記異なる時刻に撮影した断層画像と前記複数の部分空間を構成する領域を示す部分空間定義情報とに基づいて、前記複数の部分空間の異なる時刻での容量を算出して、前記第1の時系列データを生成するステップを、前記診断支援装置に実行させる請求項1〜6のいずれかに記載のコンピュータプログラム。 The computer program further includes:
Based on tomographic images obtained by imaging the living organs at different times and partial space definition information indicating regions constituting the plurality of partial spaces, the capacities at different times of the plurality of partial spaces are calculated, The computer program according to claim 1, which causes the diagnosis support apparatus to execute the step of generating first time-series data .
前記生体臓器の臓器壁を所定の複数のセグメントに分割したときの、各セグメントとそれぞれ対応付けられた、前記内腔の複数の部分空間の異なる時刻での容量を示す第1の時系列データを記憶する第1の記憶手段と、 First time-series data indicating capacities at different times of a plurality of partial spaces of the lumen respectively associated with each segment when the organ wall of the living body organ is divided into a plurality of predetermined segments. First storage means for storing;
前記第1の記憶手段に記憶されている第1の時系列データに基づいて、前記セグメントと対応づけられた部分空間の容量の時間変化を示す曲線を表示装置に表示させる出力処理手段と、を有する診断支援装置。 Output processing means for displaying, on a display device, a curve indicating a temporal change in the capacity of the partial space associated with the segment, based on the first time-series data stored in the first storage means. Diagnosis support apparatus having.
前記生体臓器の臓器壁を所定の複数のセグメントに分割したときの、各セグメントとそれぞれ対応付けられた、前記内腔の複数の部分空間の異なる時刻での容量を含む第1の時系列データを第1の記憶手段に記憶するステップと、 First time-series data including capacities at different times of a plurality of partial spaces of the lumen respectively associated with each segment when the organ wall of the living organ is divided into a plurality of predetermined segments. Storing in the first storage means;
前記第1の記憶手段に記憶されている第1の時系列データに基づいて、前記セグメントと対応づけられた部分空間の容量の時間変化を示す曲線を表示させるステップと、を行う方法。 Displaying a curve indicating a temporal change in the capacity of the subspace associated with the segment based on the first time-series data stored in the first storage means.
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