CN101661627B - 图像处理装置以及图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像处理装置。存储部对与管状构造物有关的体积数据进行存储。芯线提取部提取体积数据所含有的管状构造物的芯线。CPR图像产生部根据体积数据产生与多个曲断面有关的多个CPR图像的数据。这些多个曲断面的各自包含所提取的芯线。图像确定部从所产生的多个曲断面图像中确定第1曲断面图像或第2曲断面图像。上述第1曲断面图像根据上述多个曲断面图像分别具有的多个图像长度而确定。上述第2曲断面图像根据上述多个曲断面图像分别包含的多个芯线的倾斜而确定。显示部显示所确定的第1曲断面图像或第2曲断面图像。

Description

图像处理装置以及图像处理方法

本申请基于2008年8月29日提交的日本在先专利申请2008-222647，并要求享受其优先权，后一份申请以引用方式全部并入本申请。

技术领域

本发明涉及产生CPR(Curved multi-Planar Reconstruction)图像的数据的图像处理装置以及图像处理方法。

背景技术

作为对通过X线计算机断层摄影装置或磁共振成像装置等得到的体积数据中所包含的管状构造物进行观察的方法，已知CPR方法。在CPR方法中，初始地设定与X轴、Y轴或Z轴平行的切断线。然后，对与由所设定的切断线沿着管状构造物的芯线切断体积数据而形成的曲断面相关的CPR图像(曲断面图像)进行初始地显示。但是，在通过CPR图像对在与切断线平行的方向上行进的部分进行观察时，难以把握其位置关系，并且图像上的平行的部分紊乱。此时，用户必须手动将切断线的方向重新设定到适于观察的方向上。因此，产生图像诊断时间的延迟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现基于CPR图像的图像诊断的效率提高的图像处理装置以及图像处理方法。

本发明的第1方式的图像处理装置为，具有：存储部，对与管状构造物有关的体积数据进行存储；提取部，提取上述体积数据所含有的管状构造物的芯线；产生部，根据上述体积数据产生与多个曲断面有关的多个曲断面图像的数据，上述多个曲断面的各自包含上述提取的芯线；第1确定部，从上述产生的多个曲断面图像中确定第1曲断面图像或第2曲断面图像，上述第1曲断面图像根据上述多个曲断面图像分别具有的多个图像长度而确定，上述第2曲断面图像根据上述多个曲断面图像分别包含的多个芯线的倾斜而确定；以及显示部，显示上述确定的第1曲断面图像或第2曲断面图像。

本发明的第2方式的图像处理方法为，具有如下步骤：提取上述体积数据所含有的管状构造物的芯线，根据上述体积数据产生与包含上述提取的芯线的多个曲断面有关的多个曲断面图像的数据，从上述产生的多个曲断面图像中、根据上述多个曲断面图像分别具有的多个图像长度确定第1曲断面图像或者根据上述多个曲断面图像分别包含的多个芯线的倾斜确定第2曲断面图像，显示上述确定的第1曲断面图像或第2曲断面图像。

本发明的其它目的和优点将在下面的详细说明部分中列出，并且，它们根据说明部分也将是显而易见的，或者可以通过实施本发明来获悉。本发明的目的和优点可以借助于下面具体给出的手段和组合方式来实现和获得。

附图说明

附图是说明书的一部分，它们示出了本发明当前的优选实施例，并且，与上面给出的概要说明和下面给出的优选实施例详细说明一起，阐明本发明的原理。

图1是表示本发明实施方式的图像处理装置的构成的图。

图2是用于说明CPR图像产生处理的原理的图。

图3是用于说明CPR图像的紊乱的图。

图4是用于说明CPR图像的紊乱的其他的图。

图5是表示在图1的控制部的控制下进行的最长CPR图像的显示处理的流程的图。

图6是用于对图5的步骤SA2以及SA6中的切断线的设定处理进行说明的图。

图7是对图5的步骤SA7中的最长CPR图像的确定处理进行说明的图。

图8是表示在图1的控制部的控制下进行的最长CPR图像的显示处理的流程的图。

图9是对图8的步骤SB8中最小倾斜CPR图像的确定处理进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的图像处理装置以及图像处理方法进行说明。

图1是表示本发明实施方式的图像处理装置的构成的图。如图1所示，图像处理装置1为，以控制部10为中枢而具备输入部12、存储部14、CPR处理部16、图像确定部18以及显示部20。

输入部12受理来自用户的各种指令或信息输入。作为输入部12能够适当使用鼠标或轨迹球等指针设备、开关按钮等选择设备或者键盘等输入设备。

存储部14对与管状构造物有关的体积数据进行存储。该管状构造物是由X线计算机断层摄影装置(X线CT装置)、磁共振成像装置(MRI装置)、超声波诊断装置或核医学诊断装置等产生的。管状构造物是指血管、肠、食道等所有管状的构造物。以下，用于进行具体说明的管状构造物为通过造影剂而被造影的血管。体积数据是由沿切片方向排列的多个切片图像的数据的。

CPR处理部16为，读入存储部14所存储的体积数据并进行CPR处理。如图1所示，CPR处理部16具有芯线提取部162和CPR图像产生部164。芯线提取部162利用现有的技术提取体积数据的血管的芯线。CPR图像产生部164从体积数据产生与多个曲断面有关的多个CPR图像(曲断面图像)的数据，该多个曲断面包含由芯线提取部162提取的芯线。关于CPR处理部16的CPR处理的详细将后述。

图像确定部18从由CPR处理部16产生的多个CPR图像中确定图像紊乱最少的CPR图像。如图1所示，图像确定部18具有图像长度计算部182、最长图像确定部184、倾斜计算部186以及最小倾斜图像确定部188。图像长度计算部182在由CPR处理部16产生的多个CPR图像中分别计算多个图像长度。最长图像确定部184从多个CPR图像中确定具有最长图像长度的CPR图像。以下，将具有最长图像长度的CPR图像称为最长CPR图像。倾斜计算部186对多个CPR图像所分别包含的多个芯线的最大倾斜进行计算。最小倾斜图像确定部188，从多个CPR图像中确定包含具有多个最大倾斜中最小倾斜的芯线的CPR图像。以下，将包含具有多个最大倾斜中最小倾斜的芯线的CPR图像，称为最小倾斜CPR图像。关于图像确定部18的图像确定处理的详细将后述。

显示部20对由图像确定部18确定的最长CPR图像和最小倾斜CPR图像进行显示。作为显示部20例如能够利用CRT显示器、液晶显示器、有机EL显示器或等离子显示器等。

控制部10控制图像处理装置1的整体。控制部10当收到来自输入部12的最长CPR图像的显示处理的开始请求信号时，控制图像处理装置1的各部分，执行最长CPR图像的显示处理。并且，控制部10当收到来自输入部12的最小倾斜CPR图像的显示处理的开始请求信号时，控制图像处理装置1的各部分，执行最小倾斜CPR图像的显示处理。

下面说明CPR图像产生处理。图2是用于说明CPR图像产生处理的原理的图。另外，图2所示的XYZ正交坐标系的Z轴被规定在切片方向(被检体的体轴)上。如图2所示，CPR图像产生处理的特征为，利用血管31的芯线32，将在体积数据30内蛇行的血管31不重叠地一个平面状地可视化。

如图2所示，CPR图像40的断面33为曲面。该曲断面33由分别连贯构成芯线32的多个点的多个切断线34构成。如此，曲断面33在体积数据30内被设定为沿着芯线32。与一个CPR图像40有关的所有切断线34的朝向相同。切断线34的朝向被规定为相对于X轴、Y轴以及Z轴的各自的角度。典型的是，切断线34被设定在与Z轴正交的平面(X Y平面)内。图2中的切断线34设定为在XY平面中与X轴平行。由这些多个切断线34构成的曲断面33被展开到平面上，由此得到CPR图像40。

此处，如图2所示，在曲断面33上规定AB坐标系。A轴规定为相对于切断线34平行。B轴规定为沿曲断面33上相对于A轴正交。即，当从XYZ坐标系观察AB坐标系时，可以看出B轴与芯线32相同地与Y轴相关地弯曲。当使用该A轴和B轴时，CPR图像40的坐标系由与A轴平行的x轴、将B轴与Z轴平行地直线化了的z轴构成。

下面，参照图3和图4说明CPR图像的紊乱。如图3所示，对于具有血管径R的血管31的芯线32上的多个点、分别设定有多个切断线34。各切断线34与X轴平行地设定。并且，切断线34在芯线32上按照每一定间隔p设定。血管31以随着向+Z方向前进相对于切断线34变为平行的方式弯曲。此处，考虑与切断线34正交的血管部分311的芯线32上的点C1和以与切断线34平行的方式弯曲的血管部分312的芯线32上的点C2。点C2上的芯线32的前进方向d2与点C1上的芯线32的前进方向d1比较，相对于34的角度为锐角。因此，沿着设定在点C1上的切断线34的血管31的宽度D1、与血管径R相等，但是沿着设定在点C2上的切断线34的血管31的宽度D2、比血管径R大。

图4表示与由图3所示的多个切断线34构成的曲断面有关的CPR图像40。如图4所示，由与图3的切断线34正交的血管部分311产生的CPR图像40上的血管部分313，在图像中不产生紊乱。但是，由以与切断线34平行的方式弯曲的血管部分312产生的CPR图像40上的血管部分314，看起来是膨胀的。即，芯线32的前进方向越相对于切断线34成为锐角，图像中越产生紊乱。

本实施方式的图像处理装置1为，产生切断线的朝向相互不同的多个CPR图像的数据，从产生的多个CPR图像中，对由在相对于切断线为非正交的方向上前进的血管部分产生的图像紊乱为最少的CPR图像进行显示。

以下，对通过控制部10的控制进行的最长CPR图像的显示处理进行说明。图5是表示最长CPR图像的显示处理的流程的图。

当由用户经由输入部12进行最长CPR图像的显示处理的开始指示时，控制部10使CPR处理部16的芯线提取部162进行芯线提取处理(步骤SA1)。

在芯线提取处理中，芯线提取部162使用现有的技术从体积数据提取血管的芯线。此时，芯线作为点列被提取。作为提取芯线的技术，例如能够使用贝塞耳管道法(例如Onno Wink，Wiroj.Niessen，“Fast Delination andVisualization of Vessel in 3-D Angiographic Images”，IEEE Trans.Med.Imag.Vol.19，No.4，2000)、或者对官腔脏器的内部区域进行细线化的方法(例如G.D.Rubin，D.S.Paik，P.C.Johnston，S.Napel，“Measurment of the Aorta andIts Branches with Helical CT”，Radiology，Vol.206，No.3，pp.823-9，Mar.，1998)等。

当提取了芯线时，控制部10使CPR处理部16的CPR图像产生部164进行初始的切断线的朝向的设定处理(步骤SA2)。在初始的切断线的朝向的设定处理中，CPR图像产生部164将由用户经由输入部12指定的朝向或者预先设定的朝向，设定为初始的切断线的朝向θ1。

当设定了初始的切断线的朝向θ1时，控制部10使CPR图像产生部164进行CPR图像的产生处理(步骤SA3)。在CPR图像的产生处理中，CPR图像产生部164，在体积数据内设定曲断面以使所设定的朝向θ1的多个切断线分别通过构成芯线的多个点。然后，CPR图像产生部164将设定的曲断面展开在平面上而产生CPR图像的数据。另外，切断线也可以对构成芯线的所有点设定，也可以隔几个点设定。在CPR图像的与z轴方向有关的解析度不足是，能够根据切断线上的各像素的像素值插补不足量。

当产生了CPR图像的数据时，控制部10使图像确定部18的图像长度计算部182进行图像长度的计算处理(步骤SA4)。在图像长度的计算处理中，图像长度计算部182对产生的CPR图像的图像长度进行计算。CPR图像的数据与其图像长度相关联地存储到存储部14中。

该步骤SA3和SA4的处理，在改变切断线的朝向的同时重复多次。如图6所示，切断线在规定的旋转轴RA周围在从朝向θ1到+180°为止以一定的角度间隔(例如5°)按顺序设定。该角度间隔也可以预先设定，也可以经由输入部12任意地设定。

当在步骤SA4中计算了图像长度时，控制部10对于与朝向(θ1+180°)的切断线有关的CPR图像判断是否计算了图像长度(步骤SA5)。当判断为对于与朝向(θ1+180°)的切断线有关的CPR图像未计算图像长度(步骤SA5：否)时，控制部10使CPR图像产生部164将切断线绕规定的旋转轴旋转一定角度并设定下一个切断线(步骤SA6)。然后，通过在步骤SA6设定的切断线，重复CPR图像产生部164的步骤SA3和图像长度计算部182的步骤SA4。

另一方面，在步骤SA5中，当判断为对于与朝向(θ1+180°)的切断线有关的CPR图像计算了图像长度(步骤SA5：是)时，控制部10使图像确定部18的最长图像确定部184进行图像确定处理(步骤SA7)。

在图像确定处理中，最长图像确定部184从产生的多个CPR图像中确定最长CPR图像。图7是表示切断线的朝向相互不同的2个CPR图像40A、40B和其图像长度LA、LB的图。如图7所示，与切断线的朝向θA有关的CPR图像40A所画出的血管区域31A，和与切断线的朝向θB有关的CPR图像40B所画出的血管区域31B比较，图像上较大地弯曲。因此，CPR图像40A的图像长度LA比CPR图像40B的图像长度LB小。如此，CPR图像的图像长度根据切断线的朝向而变化。图像长度较长的CPR图像与图像长度较短的CPR图像相比，在相对于切断线为非正交的方向上前进的血管部分较少。即，图像长度越长、由在相对于切断线为非正交的方向上前进的血管部分产生的图像的紊乱越少。即，最长CPR图像在产生的多个CPR图像中为图像的紊乱最少。

当确定了最长CPR图像时，控制部使显示部20进行显示处理(步骤SA7)。在该显示处理中，显示部20从存储部14读出所确定的最长CPR图像来进行显示。

另外，在步骤SA7中，根据图像长度直接确定最长CPR图像。但是本实施方式不限于此。例如也可以根据CPR图像的纵横比来确定最长CPR图像。纵横比例如为与切断线方向有关的图像长度、相对于与切断线的正交方向有关的图像长度的比。在图7的例子中来说，纵横比为与x轴有关的图像长度相对于与z轴有关的图像长度的比。此时，最长图像确定部184将纵横比最大的CPR图像确定为最长CPR图像。

或者，也可以根据CPR图像上的血管区域的面积来确定最长CPR图像。此时，最长图像确定部184将CPR图像上的血管区域的面积最大的CPR图像确定为最长CPR图像。

上述的最长CPR图像的显示处理，是将通过通常的CPR处理产生的CPR图像、即在血管区域中蛇行而画出的CPR图像作为处理对象。但是，本显示处理也可以将通过CPR处理的应用即SPR(Stretched CPR)处理产生的CPR图像作为处理对象。通过SPR处理产生CPR图像，在图像上血管区域直线状地画出。此时，最长图像确定部184与上述显示处理同样，将与切断线的正交方向(z轴)有关的图像长度为最大的CPR图像确定为最长CPR图像。

下面，对通过控制部10的控制进行的最小倾斜CPR图像的显示处理进行说明。图8是表示最小倾斜CPR图像的显示处理的流程的图。

当由用户经由输入部12进行最小倾斜CPR图像的显示处理的开始指示时，控制部10是CPR处理部16的芯线提取部162进行芯线提取处理(步骤SB1)。

当提取了芯线时，控制部10使CPR处理部16的CPR图像产生部164进行初始的切断线的朝向的设定处理(步骤SB2)。在初始的切断线的朝向的设定处理中，CPR图像产生部164，将由用户经由输入部12指定的朝向或者预先设定的朝向设定为初始的切断线的朝向θ1。

当设定了初始的切断线的朝向θ1时，控制部10使CPR图像产生部164进行CPR图像的产生处理(步骤SB3)。在CPR图像的产生处理中，CPR图像产生部164，产生与所设定的朝向θ1的多个切断线构成的曲断面有关的CPR图像的数据。

当产生了CPR图像的数据时，控制部10使图像确定部18的倾斜计算部186进行倾斜计算处理(步骤SB4)。在倾斜计算处理中，倾斜计算部186以微小间隔来分割CPR图像上的芯线，并对各微小区间中的芯线的倾斜进行计算。更详细地说，连结微小区间的两端点的线(连线)的倾斜，被计算作为该微小区间的芯线的倾斜。另外，倾斜的计算不限于上述方法。例如也可以为，倾斜计算部186根据芯线上的多个点(多个芯点)而将多个点近似为曲线，以微小间隔来分割该近似曲线，并对各区间中的近似曲线的连线的倾斜进行计算，作为芯线的连线的倾斜。该曲线近似也可以使用样条插补或者拉格朗日插补等现有的某个方法。

当计算了各微小区间的芯线的倾斜时，控制部10使倾斜计算部186进行最大倾斜的确定处理(步骤SB5)。在最大倾斜的确定处理中，倾斜确定部186将所计算的多个倾斜中的最大倾斜作为该CPR图像的芯线的最大倾斜。CPR图像的数据与其最大倾斜相关联地存储到存储部14。

当在步骤SB5中确定了最大倾斜时，控制部对于与朝向(θ1+180°)的切断线有关的CPR图像判断是否确定了最大倾斜(步骤SB6)。当判断为对于与朝向(θ1+180°)的切断线有关的CPR图像未确定最大倾斜(步骤SB6：否)时，控制部10使CPR图像产生部164将切断线绕规定的旋转轴旋转一定角度并设定下一个切断线(步骤SB7)。然后，通过在步骤SB7设定的切断线，按顺序地重复CPR图像产生部164的步骤SB3、倾斜计算部186的步骤SB4以及倾斜计算部186的步骤SB6。

另一方面，在步骤SB6中，当判断为对于与朝向(θ1+180°)的切断线有关的CPR图像确定了最大倾斜(步骤SB6：是)时，控制部10使图像确定部18的最小倾斜图像确定部188进行图像确定处理(步骤SB8)。在图像确定处理中，最小倾斜图像确定部188从多个CPR图像中确定包含多个最大倾斜中的最小倾斜的芯线的最小倾斜CPR图像。

图9是表示切断线的朝向相互不同的2个CPR图像32A、32B和倾斜的图。如图9所示，通过切断线的正交方向的点间距离与平行方向的点间距离之比，来计算倾斜。具体地讲，通过相对切断线的正交方向的点距离的平行方向的点距离，来计算倾斜。与切断线的朝向θA有关的CPR图像上的芯线32A的最大倾斜max[TA(m)]＝TA(5)，是通过点PA(5)与点PA(6)的间隔计算的。并且，与切断线的朝向θB有关的CPR图像上的芯线32B的最大倾斜max[TB(m)]＝TB(1)，是通过点PB(1)与点PB(2)的间隔计算的。并且，与切断线的朝向θA有关的CPR图像上的芯线32A和与切断线的朝向θB有关的CPR图像上的芯线32B相比，在x轴方向上较大地弯曲。因此，芯线32A的最大倾斜TA(5)比芯线32B的最大倾斜TB(5)大。

如果对计算最大倾斜TA(5)的点PA(5)与点PA(6)之间的芯线32A部分进行观察则可知的那样，倾斜较急的芯线部分与倾斜较缓的芯线部分相比，相对于x轴即切断线更加呈锐角地前进。即，所含有的芯线的最大倾斜越小，由相对于切断线沿非正交方向前进的血管部分导致的图像的紊乱越少。即，具有最小的最大倾斜的芯线的CPR图像，在所产生的多个CPR图像中、图像的紊乱最少。

当确定了具有最小的最大倾斜的芯线的CPR图像时，控制部10使显示部20进行显示处理(步骤SB9)。在该显示处理中，显示部20从存储部14读出所确定的CPR图像并进行显示。

如此，本实施方式的图像处理装置1，产生与多个曲断面有关的多个CPR图像的数据，并从产生的多个CPR图像中自动确定最长CPR图像或最小倾斜CPR图像，并进行初始显示。该最长CPR图像或最小倾斜CPR图像为，多个CPR图像中、由沿切断线的非正交方向前进的血管部分导致的图像的紊乱最少。总之，根据本实施方式，能够实现基于CPR图像的图像诊断的效率提高。

对于本领域技术人员来说，其他优点和变通是很容易联想得到的。因此，本发明就其较宽方面而言，并不限于本申请给出和描述的具体细节和说明性实施例。因此，在不偏离所附权利要求及其等同物定义的总发明构思精神或保护范围的前提下，可以做出各种修改。

Claims (10)

1.一种图像处理装置，其特征在于，具有：

存储部，对与管状构造物有关的体积数据进行存储；

提取部，提取上述体积数据所含有的管状构造物的芯线；

产生部，根据上述体积数据产生与多个曲断面有关的多个曲断面图像的数据，上述多个曲断面分别包含上述提取的芯线；

第1确定部，从上述产生的多个曲断面图像中确定第1曲断面图像或第2曲断面图像，上述第1曲断面图像根据上述多个曲断面图像分别具有的多个图像长度而确定，上述第2曲断面图像根据上述多个曲断面图像分别包含的多个芯线的倾斜而确定；以及

显示部，显示上述确定的第1曲断面图像或第2曲断面图像。

2.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，

上述第1确定部具有：

第1计算部，分别计算上述多个曲断面图像的多个图像长度；和

第2确定部，从上述多个曲断面图像中确定具有所计算的上述多个图像长度中最长的图像长度的上述第1曲断面图像。

3.如权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，

上述产生部根据以一定的朝向通过上述芯线上的点列的多个切断线构成上述曲断面，

上述第1计算部计算关于上述切断线的正交方向的上述曲断面图像的长度，作为上述图像长度。

4.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，

上述第1确定部具有：

第2计算部，对上述多个曲断面图像分别包含的上述多个芯线的最大倾斜进行计算；和

第3确定部，从上述多个曲断面图像中确定含有具有所计算的上述多个芯线的最大倾斜中的最小倾斜的芯线的上述第2曲断面图像。

5.如权利要求4所述的图像处理装置，其特征在于，

上述产生部根据以一定的朝向通过上述芯线上的点列的多个切断线构成上述曲断面，

上述第2计算部，对于上述芯线的多个位置的各个、分别计算相对于上述切断线的正交方向的倾斜，将所计算的各上述倾斜中的最大值确定为上述最大倾斜。

6.一种图像处理方法，其特征在于，具有如下步骤：

提取体积数据所含有的管状构造物的芯线；

根据上述体积数据产生与包含上述提取的芯线的多个曲断面有关的多个曲断面图像的数据；

从上述产生的多个曲断面图像中、根据上述多个曲断面图像分别具有的多个图像长度确定第1曲断面图像或者根据上述多个曲断面图像分别包含的多个芯线的倾斜确定第2曲断面图像；以及，

显示上述确定的第1曲断面图像或第2曲断面图像。

7.如权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于，

在确定上述第1曲断面图像或上述第2曲断面图像的步骤中，

根据上述多个曲断面图像分别计算上述多个图像长度，

从上述多个曲断面图像中确定具有所计算的上述多个图像长度中最长的图像长度的上述第1曲断面图像。

8.如权利要求7所述的图像处理方法，其特征在于，

在产生上述多个曲断面图像的步骤中，根据以一定的朝向通过上述芯线上的点列的多个切断线构成上述曲断面，

在计算上述多个图像长度的步骤中，计算关于上述切断线的正交方向的上述曲断面图像的长度，作为上述图像长度。

9.如权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于，

在确定上述第1曲断面图像或上述第2曲断面图像的步骤中，

根据上述多个曲断面图像计算上述多个芯线的最大倾斜，

从上述多个曲断面图像中确定含有具有所计算的上述多个芯线的最大倾斜中的最小倾斜的芯线的上述第2曲断面图像。

10.如权利要求9所述的图像处理方法，其特征在于，

在产生上述多个曲断面图像的步骤中，根据以一定的朝向通过上述芯线上的点列的多个切断线构成上述曲断面，

在计算上述多个最大倾斜的步骤中，对于上述芯线的多个点的各个、分别计算相对于上述切断线的正交方向的倾斜，将所计算的各上述倾斜中的最大值确定为上述最大倾斜。

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