CN102548480A - 医用图像显示设备、方法和程序 - Google Patents

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Abstract

[目的]有效地识别关于对象的形态学信息和功能信息两者。[解决问题的方式]获得形态学图像(SI)和功能图像(FI)。之后，在形态学图像(SI)中设置基线(CL)，并且基于基线(CL)分割功能图像(FI)。形态学图像(SI)和分割的图像(FI1、FI2)以一个叠在另一个上的方式放置，并且显示在显示装置(2)上。此时，相对于芯线(CL)分割功能图像(FI)，并且显示分割的图像。备选地，旋转显示在形态学图像(SI)中的横截面位置而不改变功能图像(FI)的显示。

Description

医用图像显示设备、方法和程序
技术领域
本发明涉及用于显示对象的三维体数据和功能图像的医用图像显示设备、方法和程序。
背景技术
过去，已知这样的医用图像显示设备，所述医用图像显示设备具有用于观察被拍摄对象的腔内壁就好像从所述腔的内部看它那样的模式。在此模式中，通过基于通过CT等获得的物体的三维数字数据的体绘制来获得三维结构的图像，并且基于三维体数据产生与内窥镜图像相似的图像从而观察被拍摄对象的管状器官中的病变，所述管状器官如血管、肠、支气管和动脉。此外，作为三维图像处理，MIP(最大强度投影)处理、MinIP(最小强度投影)处理、MPR(多平面重建)处理、CPR(曲面重建)处理等是已知的。特别地，CPR处理选择三维体数据中的任意表面，并且沿选择的表面自三维图像重建二维图像。因此，关于管状结构(例如诸如大肠和血管)的内壁的形态学，能够在显示屏上在管状结构的纵向上显示管状结构的横截面(例如，请参见日本未审查专利公布号2007-135843(专利文件1)和日本未审查专利公布号2004-283373(专利文件2))。
除了自CT设备等获得并且表示被拍摄对象的形态学的形态学图像，表示被拍摄对象的功能的功能图像提供给使用者。作为功能图像，例如，通过单光子发射体层摄影术(单光子发射层析计算机断层摄影)获得的SPECT图像、通过正电子发射体层摄影(正电子发射计算机断层摄影)获得的PET图像、通过分析形态学图像和功能图像获得的分析结果如靶心(bull’s eye)图像等是已知的。
作为显示上述形态学图像和功能图像的方法，将形态学图像和功能图像以一个叠在另一个上的方式显示的方法是已知的(例如，请参见日本未审查专利公布号2006-198060(专利文件3))。专利文件1公开了：在获得了功能图像和形态学图像之间的相对位置关系后将功能图像和形态学图像一个叠在另一个上的显示，并且基于相对位置关系进行坐标变换以使功能图像的尺寸与形态学图像的尺寸相匹配。
然而，当如专利文件1所述的那样简单地将功能图像和形态学图像一个叠在另一个上时，可以识别被拍摄对象的各个区域的功能，但是存在这样的问题，即因为被拍摄对象的形态学难于识别所以诊断功效变得低。例如，当将SPECT图像等显示在获自形态学图像如CT图像的血管等的CPR图像上时，如果简单地以直接放置在CPR图像上的方式显示SPECT图像等，则对形态学信息如血管的狭窄状态和斑块部位的观察变得困难，因为图像被以一个叠在另一个上的方式放置。同时，即使分开显示功能图像和形态学图像，也存在这样的问题，即不能一眼就识别各个区域的功能。
发明内容
考虑到上述情形，本发明的目的是提供医用图像显示设备、方法和程序，所述医用图像显示设备、方法和程序能够使有效地识别关于被拍摄对象的形态学信息和功能信息两者成为可能。
本发明的医用图像显示设备的特征在于其包括：
图像获取装置，所述图像获取装置获取基于体数据生成的对象的第一图像和第二图像；
基线设置装置，所述基线设置装置在通过所述图像获取装置获取的所述第一图像中设置基线；
图像分割装置，所述图像分割装置基于已经由所述基线设置装置在所述第一图像中设置的所述基线，将所述第二图像分割为两个分割的图像；以及
显示控制装置，所述显示控制装置以这样的方式在显示装置处的所述第一图像上显示已经被所述图像分割装置分割的两个分割的图像，以致所述两个分割的图像以预定的距离远离所述基线。
本发明的医用图像显示方法的特征在于其包括以下步骤：
获得基于体数据生成的对象的第一图像和第二图像；
在获得的所述第一图像中设置基线；
基于已经在所述第一图像中设置的所述基线，将所述第二图像分割为两个分割的图像；并且
以这样的方式在显示装置处的所述第一图像上显示已经被分割的所述两个分割的图像，以致所述两个分割的图像以预定的距离远离所述基线。
本发明的医用图像显示程序是使计算机执行以下过程的程序：
获得基于体数据生成的对象的第一图像和第二图像；
在获得的所述第一图像中设置基线；
基于已经在所述第一图像中设置的所述基线，将所述第二图像分割为两个分割的图像；并且
以这样的方式在显示装置处的所述第一图像上显示已经被分割的所述两个分割的图像，以致所述两个分割的图像以预定的距离远离所述基线。
此处，术语“对象”是指，例如，人体的各个器官，如上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织，以及管状物体如血管、肠、支气管、动脉和冠状动脉。
此外，第一图像和第二图像可以是任何图像只要它们是基于彼此不同的体数据(volume data)集或基于相同的体数据生成的。例如，第一图像可以是表示关于对象的形态学信息的形态学图像，而第二图像可以是表示关于对象的功能信息的功能图像。功能图像是，例如，通过单光子发射体层摄影(单光子发射计算机断层摄影)获得的SPECT图像、通过正电子发射体层摄影(正电子发射计算机断层摄影)获得的PET图像、通过分析形态学图像和功能图像获得的分析结果等
具体地，形态学图像应当是表示关于对象的形态学信息的图像。形态学图像可以是作为对象的管状物体的CPR图像。此时，基线设置装置将管状物体的芯线设置为基线。术语“芯线”是指连接管状物体的各个横截面的中心(重心)的中心线。可以使用已知技术来抽取芯线。
此外，功能图像可以表示与芯线正交并且与CPR图像的表面不同的表面的功能。此时，显示控制装置可以包括旋转显示装置，所述旋转显示装置相对于作为旋转轴的芯线旋转CPR图像，并且显示被旋转的图像。即使当CPR图像已经被显示控制装置旋转并显示时，功能图像的显示可以不变。
此外，显示控制装置可以具有这样的功能，所述功能基于在输入装置处的输入调整第一被分割的功能图像距芯线的距离和第二被分割的功能图像距芯线的距离。
根据本发明的医用图像显示设备、方法和程序，获得基于体数据生成的对象的第一图像和第二图像，并且以一个叠在另一个上的方式放置获得的第一图像和第二图像。此外，在所述第一图像中设置基线，并且基于设置的基线将放置在第一图像上的第二图像分割为两个分割的图像。在第一图像上在远离基线以预定距离的位置处显示已经被分割的两个分割的图像。因此，能够在第一图像中在使用者想要观察的区域中设置基线，并且能够避免将第二图像放置在第一图像中基线附近的区域上。因此，能够防止因功能图像而难以观察使用者想要观察其中形态学的区域。此外，因为第一图像和第二图像变得一眼就可观察到，所以能够改善诊断的效率。
此外，当显示控制装置具有基于在输入装置处的输入调整两个分割的图像之间的距离的功能时，能够以这样的方式配置图像以致使用者能够最容易地观察形态学信息和对应于形态学信息的功能图像。
此外，在下述情况时，能够在只旋转形态学图像的同时基于功能图像一眼就识别对象的状态，如冠状动脉狭窄的影响：功能图像沿芯线表示与芯线正交并且与CPR图像的表面不同的表面的功能，并且显示控制装置具有旋转显示装置，所述旋转显示装置相对于作为旋转轴的芯线旋转CPR图像(其为第一图像)，并且显示被旋转的CPR图像，并且即使当旋转显示装置已经将CPR图像旋转并且显示被旋转的CPR图像，功能图像的显示也不改变。
附图简述
图1是图示本发明的医用图像显示设备的期望实施方案的框图；
图2是图示通过图1中图示的图像获取装置获取的形态学图像的实例的图；
图3是图示通过图1中图示的图像获取装置获取的功能图像的实例的图；
图4是图示由图3中图示的功能图像表示的功能的表面的实例的示意图；
图5是图示生成图2中图示的CPR图像的方式的示意图；
图6是图示基于芯线分割功能图像和通过图1中图示的显示控制装置显示分割的图像的方式的图；和
图7是图示本发明的内窥镜图像处理方法的期望实施方案的流程图。
具体实施方式
下文中，将根据附图详细描述本发明的医用图像显示设备的实施方案。图1是图示本发明的医用图像显示设备1的配置的示意图。通过使计算机执行已经在辅助存储装置中读取的医用图像显示程序来实现如在图1中所示的医用图像显示设备1的配置。此时，医用图像显示程序被记录在记录介质如CD-ROM中，或者经由网络如互联网分配并安装在计算机中。
显示在图1中的医用图像显示设备1包括图像获取装置10、基线设置装置30、图像分割装置40和显示控制装置50。图像获取装置10获取已经基于体数据生成的对象S的第一图像SI和第二图像FI。下文中，在本发明的实施方案中，以下情况将作为实施例被描述：第一图像SI是表示关于对象的形态学信息的形态学图像，而第二图像FI是表示关于对象S的功能信息的功能图像FI。此处，形态学图像SI是CPR图像，如在图2中所示。通过以下方式生成CPR图像：基于通过CT设备等获得的图像获得关于管状物体(如血管)的体数据，并且通过对体数据进行CPR(曲面重建)处理。可以使用已知技术来生成CPR图像。例如，请参见日本未审查专利公布号2004-283373。图2图示了以所谓的直线视图(straight view)模式显示图像的情况。备选地，所述图像可以以直线视图模式显示。
图像获取装置10可以获取存储在图像数据库DB中的CPR图像。备选地，图像获取装置10可以获取由CPR图像获取装置(未显示)生成的CPR图像。通过使用已知技术，CPR图像获取装置基于存储在图像数据库DB中的体数据生成CPR图像。
当基于彼此不同的体数据集(例如，基于CT图像的体数据和基于PET图像的体数据)生成形态学图像SI和功能图像FI时，图像获取装置10在进行不同体数据集之间的重合(registration)(坐标变换)后获取形态学图像SI和功能图像FI。备选地，图像获取装置10获取已经基于已经进行了重合的图像数据库DB中相应的体数据集而生成的形态学图像SI和功能图像FI。以下情况将作为实施例被描述：在进行了不同体数据集之间的重合后，生成形态学图像SI和功能图像FI。备选地，可以在获得形态学图像SI和功能图像FI后进行形态学图像SI和功能图像FI之间的重合。此外，图像获取装置10可以相对于芯线CL的方向进行形态学图像SI和功能图像FI之间的重合。
同时，功能图像FI是指表示对形态学图像SI的功能分析结果的图像(诸如通过单光子发射体层摄影(单光子发射计算机断层摄影)获得的SPECT图像和通过正电子发射体层摄影(正电子发射计算机断层摄影)获得的PET图像的图像)；表示通过使用不同成像技术来自形态学图像FI的对象S的功能的图像；和表示对PET图像等的分析结果的图像。
功能图像FI是，例如，如在图3中所示的表示与对象S的芯线CL正交的切片表面的功能的图像，或者是通过沿芯线CL使对象S的各个区域的功能在一个平面上显影而获得的图像。具体地，显示在图3中的功能图像FI表示例如对以下表面的功能分析的结果：在冠状动脉的CPR图像中芯线CL附近的表面，以及如在图4中所示的基于左心室的轴形成的表面。
图像获取装置10可以获取存储在图像数据库DB中的功能图像FI。备选地，图像获取装置10可以获取已经由功能分析装置(未显示)分析过的功能图像FI。功能分析装置使用体数据和功能图像如PET图像，并且通过使用已知技术进行分析。
此处，将通过使用冠状动脉作为实例描述CPR图像(请参见图2)的生成。首先，基于构成体数据的体素数据的值计算构成冠状动脉芯线的多个候选点Ni的位置和主轴方向。备选地，通过计算关于体数据的Hessian矩阵并且通过分析经计算的Hessian矩阵的本征值，计算构成冠状动脉芯线CL的多个候选点Ni的位置和主轴方向。此外，关于候选点Ni附近的体素数据计算表示冠状动脉可能性的特征值，并且基于经计算的特征值对体素数据是否表示冠状动脉区5作出判断。基于已经例如通过机器学习预先获得的评价函数作出基于特征值的判断。因此，如在图5中所示的冠状动脉区5，从体数据中被抽取出。
在抽取冠状动脉区5的过程中，设置冠状动脉的芯线CL，并且计算构成芯线CL的各个候选点的位置和主轴方向。因此，能够基于在各个候选点计算的信息设置垂直于主轴方向的横截面Pi(正交横截面)。之后，经过已知过程通过使用以下各项生成直线(straight)CPR图像：冠状动脉区5、各个候选点的位置和主轴方向、芯线的路径、横截面P的位置和方向等。在本实施方案中，当选择其中观察范围的起点和终点已经被设置的血管分支时，表示该血管分支的全部范围的直线CPR图像得到显示。
图示在图1中的基线设置装置30在形态学图像SI中设置基线CL，并且如之后将描述的，当功能图像FI被分割时使用基线CL。如上所述，当形态学图像SI是作为对象的管状物体的CPR图像时，基线设置装置30将该管状物体的芯线设置为基线CL。基线设置装置30可以具有这样的功能，所述功能用于基于使用者在输入装置3处的输入在使用者想要观察的区域附近设置基线CL。
图像分割装置40基于芯线CL将功能图像FI分割成两个图像：第一被分割的功能图像FI1和第二被分割的功能图像FI2。显示控制装置50基于在输入装置3如鼠标和键盘的输入改变显示形态学图像SI和功能图像FI的方式。显示控制装置50包括被分割图像移动装置51和旋转显示装置52。
图示在图1中的显示控制装置50将CPR图像和被分割的功能图像FI1、FI2中的每个以一个叠在另一个上的方式在显示装置2显示。显示控制装置50包括被分割图像移动装置51和旋转显示装置52。如在图5中所示，被分割图像移动装置51调整已经被图像分割装置40基于芯线CL分割的第一被分割的功能图像FI1和第二被分割的功能图像FI2的显示位置。具体地，被分割图像移动装置51基于在输入装置3处的输入调整芯线CL距被分割的功能图像FI1、FI2中的每个的距离ΔL。此外，能够在通过在输入装置3的输入使ΔL＝0时显示功能图像FI和CPR图像。具体地，能够简单地以一个叠在另一个上的方式显示功能图像FI和CPR图像。此外，显示控制装置50以这样的方式显示被分割的功能图像FI1、FI2中的每个以致使位于形态学图像SI上的区域得到显示，而使不位于形态学图像SI上的区域(图5中上部和下部的外部区域)得不到显示。
当功能图像FI如SPECT图像如上所述地显示在形态学图像SI上时，考虑以下的发现：使用者想要在CPR图像中观察的形态学信息在很多情况中存在于CPR图像中的芯线CL附近，并且将功能图像FI显示在除芯线CL附近以外的区域。因此，能够容易地观察形态学信息如血管的狭窄状态和斑块部位。
图示在图1中的旋转显示装置52具有这样的功能，所述功能用于相对于作为旋转轴的芯线CL旋转CPR图像，并且显示被旋转的CPR图像。此时，显示控制装置50可以保持功能图像FI的显示不变，即使CPR图像被旋转显示装置52旋转和显示。因此，当功能图像FI表示在各切片平面处的功能信息(例如，请参见图3和4)而不表示在形态学图像SI的各个位置处的功能信息时，能够防止由于功能图像FI的改变所致的诊断效率的下降。
具体地，当基于功能图像FI如SPECT图像获得的分析结果绘制在获自CT图像等的冠状动脉的形态学图像SI上时，如果关于形态学图像SI的图像位置的分析结果被简单地绘制，则每次当形态学图像SI旋转时待绘制的分析结果就变化。因此，难以一眼就观察到例如冠状动脉狭窄等的影响，并且存在由于旋转而错误识别所述状态的风险。例如，当功能图像FI的分析结果是以左心室的轴为中心在与左心室的轴正交的方向上分析左心室的结果(请参见图4)时，旋转显示装置52将分析结果相对于表面上的图像位置绘制在形态学图像SI上，所述表面上的图像位置通过相对于作为中心的左心室的轴旋转冠状动脉的形态学图像SI的路径而形成。
图6是图示本发明的医用图像显示方法的期望实施方案的流程图。将根据图1至6描述医用图像显示方法。首先，图像获取装置10获取形态学图像SI和功能图像FI(步骤ST1，请参见图2和3)。然后，基线设置装置30设置基线CL(步骤ST2)，而图像分割装置40将功能图像FI分割为两个图像：第一被分割的功能图像FI1和第二被分割的功能图像FI2(步骤ST3)。然后，在显示装置2，第一被分割的功能图像FI1和第二被分割的功能图像FI2中的每个以远离基线CL距离ΔL的方式显示在形态学图像上(步骤ST4，请参见图5)。
此外，显示控制装置50基于在输入装置3处的输入以这样的方式显示功能图像FI以致功能图像FI基于芯线CL被分割(步骤ST5)，或者显示控制装置50旋转由形态学图像SI显示的横截面位置而不改变功能图像FI的显示。
根据各个实施方案，获得基于体数据生成的对象的第一图像SI和第二图像FI，并且以一个叠在另一个上的方式放置获得的第一图像SI和第二图像FI。此外，在第一图像SI中设置基线CL，并且基于设置的基线CL将放置在第一图像上的第二图像FI分割为两个分割的图像。以这样的方式将已经被分割的两个分割的图像显示在第一图像SI上以致分割的图像中的每个以预定的距离ΔL远离基线CL。因此，通过在使用者想要在其中观察形态学的区域中设置基线CL，能够以这样的方式显示功能图像FI以致功能图像FI不被放置在第一图像SI上基线CL附近的区域中。因此，能够防止由于功能图像FI而难以观察使用者想要在其中观察形态学的区域。此外，能够通过使一眼就识别形态学信息和功能信息成为可能而改善诊断的效率。
此外，如在图5中所示，当显示控制装置50具有基于输入装置的输入调整第一被分割的功能图像FI1距芯线CL的距离和第二被分割的功能图像FI2距芯线CL的距离的功能时，对形态学图像SI和对应于形态学图像SI的功能图像FI的观察是可能的，同时图像被以这样的方式布置以致使用者能够最容易地观察图像。
此外，例如，如在图4中所示，在下述情况时，能够在只旋转形态学图像的同时基于功能图像一眼就识别对象的状态，如冠状动脉狭窄的影响：功能图像FI沿芯线表示不同于与芯线正交的CPR图像的表面的表面的功能，并且显示控制装置50包括旋转显示装置52，所述旋转显示装置52相对于作为旋转轴的芯线CL旋转CPR图像(即第一图像)，并且显示被旋转的图像，并且即使当旋转显示装置52已经将CPR图像旋转并且显示被旋转的CPR图像，功能图像FI的显示也不改变
本发明的实施方案不限于上述实施方案。例如，在以上实施方案中，其中对象是血管的情况被作为实例描述。备选地，对象可以是大肠等。此外，其中基线设置装置30自动将芯线CL设置为基线的情况被作为实例描述。备选地，使用者可以将基线设置在他/她想要观察形态学的位置处。
此外，在上述实施方案中，其中第一图像是形态学图像SI，而第二图像是功能图像FI的情况被作为实例描述。备选地，第二图像可以是既往获得的图像或分析结果，如局部射血分数，而不是功能图像FI，并且可以以一个叠在另一个上的方式显示这样的第二图像和第一图像。甚至在此情况中，能够一眼就识别第一图像和第二图像，同时容易地观察使用者想要在第一图像中观察的区域。因此，能够改善诊断效率。

Claims (7)

1.一种医用图像显示设备，所述医用图像显示设备包括：
图像获取装置，所述图像获取装置获取基于体数据生成的对象的第一图像和第二图像；
基线设置装置，所述基线设置装置在通过所述图像获取装置获取的所述第一图像中设置基线；
图像分割装置，所述图像分割装置基于已经由所述基线设置装置在所述第一图像中设置的所述基线，将所述第二图像分割为两个分割的图像；以及
显示控制装置，所述显示控制装置以这样的方式在显示装置处的所述第一图像上显示已经被所述图像分割装置分割的两个分割的图像，以致所述两个分割的图像以预定的距离远离所述基线。
2.权利要求1所述的医用图像显示设备，其中所述显示控制装置具有基于输入装置处的输入调整所述两个分割的图像之间的距离的功能。
3.权利要求1或2所述的医用图像显示设备，其中所述第一图像是表示关于所述对象的形态学信息的形态学图像，并且
其中所述第二图像是表示关于所述对象的功能信息的功能图像。
4.权利要求3所述的医用图像显示设备，其中所述形态学图像是作为对象的管状物体的CPR图像，并且
其中所述基线设置装置将所述管状物体的芯线设置为所述基线。
5.权利要求4所述的医用图像显示设备，其中所述功能图像沿所述芯线表示与所述芯线正交并且独立于所述CPR图像的表面的表面的功能，并且
其中所述显示控制装置具有旋转显示装置，所述旋转显示装置相对于作为旋转轴的芯线旋转所述CPR图像，并且显示所述被旋转的CPR图像，并且
其中即使当所述旋转显示装置已经将所述CPR图像旋转并且显示所述被旋转的CPR图像，所述功能图像的显示也不改变。
6.一种医用图像显示方法，所述方法包括以下步骤：
生成基于体数据生成的对象的第一图像和第二图像；
在生成的所述第一图像中设置基线；
基于已经在所述第一图像中设置的所述基线，将所述第二图像分割为两个分割的图像；并且
以这样的方式在显示装置处的所述第一图像上显示已经被分割的所述两个分割的图像，以致所述两个分割的图像以预定的距离远离所述基线。
7.一种医用图像显示程序，所述程序用于使计算机执行以下过程：
生成基于体数据生成的对象的第一图像和第二图像；
在生成的所述第一图像中设置基线；
基于已经在所述第一图像中设置的所述基线，将所述第二图像分割为两个分割的图像；并且
以这样的方式在显示装置处的所述第一图像上显示已经被分割的所述两个分割的图像，以致所述两个分割的图像以预定的距离远离所述基线。
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