CN1988850B - 医用图像诊断辅助方法、装置和图像处理程序 - Google Patents

医用图像诊断辅助方法、装置和图像处理程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种医用图像诊断辅助方法，包括：部位区域提取工序，得到由医用图像诊断装置摄像的断层图像，并从该得到的断层图像提取规定部位区域；第一区域提取工序，根据由该规定部位区域提取工序提取的部位区域的像素值，从该部位区域提取第一病变候选区域；第二区域提取工序，根据由所述规定部位区域提取工序提取的部位区域的像素值的分布，从该部位区域提取第二病变候选区域；和区域校正工序，使用由该第二区域提取工序提取的第二病变候选区域，对由所述第一区域提取工序提取的第一病变候选区域进行校正。

Description

医用图像诊断辅助方法、装置和图像处理程序
技术领域
本发明涉及高精度显示肺气肿的进展程度的医用图像诊断辅助方法和装置。
本申请以基于日本专利法的专利申请特愿第2004-222711号为基础要求巴黎优先权，由于享受特愿第2004-222711号的利益，参照引用其内容。
背景技术
肺气肿是一旦发病就无法停止其进展的疾病。为此，向医生提供可以实现肺气肿的早期发现、进展程度的鉴别的图像诊断信息，成为重要的技术。
目前，就用于对肺气肿的进展程度进行图像诊断的技术而言，根据阈值从包括整个肺野区域的断层图像提取肺野区域和肺气肿区域，计算肺气肿区域相对于整个肺野区域的比例，根据该比例的大小改变肺气肿区域的轮廓的颜色而进行显示，以容易直观了解肺气肿的进展程度的方式进行显示(例如，专利文件1)。
专利文件1：特开2003-10171号公报
但是，关于专利文件1中公开的肺气肿区域的提取方法，提取的区域比原本的肺气肿区域大数个像素，担心过度提取。即，在专利文件1中并没有提高肺气肿区域的提取精度的考虑。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供可以提高病变候选区域的提取精度的医用图像诊断辅助方法、装置和图像处理程序。
本发明的医用图像诊断辅助方法，包括：部位区域提取工序，得到由医用图像诊断装置摄像的断层图像，并从该得到的断层图像提取规定部位区域；第一区域提取工序，根据由该规定部位区域提取工序提取的部位区域的像素值，从该部位区域提取第一病变候选区域；第二区域提取工序，根据由上述规定部位区域提取工序提取的部位区域的像素值的分布，从该部位区域提取第二病变候选区域；和区域校正工序，使用由该第二区域提取工序提取的第二病变候选区域，对由上述第一区域提取工序提取的第一病变候选区域进行校正。
在这里，规定部位是指肺，病变候选适合为肺气肿；部位为肠管等管腔脏器，病变候选可以用于检测癌细胞，所以分别称之为“规定部位”、“病变候选”。
本发明的医用图像诊断辅助装置，包括：部位区域提取机构，得到由医用图像诊断装置摄像的断层图像，并从该得到的断层图像提取规定部位区域；第一区域提取机构，根据由该规定部位区域提取机构提取的部位区域的像素值，从该部位区域提取第一病变候选区域；第二区域提取机构，根据由上述规定部位区域提取机构提取的部位区域的像素值的分布，从该部位区域提取第二病变候选区域；和区域校正机构，使用由该第二区域提取机构提取的第二病变候选区域，对由上述第一区域提取机构提取的第一病变候选区域进行校正。
本发明的图像处理程序，使计算机执行如下所述的工序，即读入由医用图像诊断装置摄像的断层图像的工序；从该得到的断层图像提取规定部位区域的部位区域提取工序；根据由该规定部位区域提取工序提取的部位区域的像素值，从该部位区域提取第一病变候选区域的第一区域提取工序；根据由上述规定部位区域提取工序提取的部位区域的像素值的分布，从该部位区域提取第二病变候选区域的第二区域提取工序；使用由该第二区域提取工序提取的第二病变候选区域，对由上述第一区域提取工序提取的第一病变候选区域进行校正的区域校正工序；和显示上述第一病变候选区域的显示工序。
通过本发明，可以提高病变候选区域的抽取精度。
附图说明
图1是表示本发明的医用图像诊断辅助装置的构成的框图。
图2是表示图1的医用图像诊断辅助装置的动作顺序的一例的流程图。
图3是表示图2的步骤21的肺野区域提取处理的流程图。
图4是表示图2的步骤22的气管/支气管区域删除处理的详细情况的图。
图5是表示图2的步骤23的肠管区域删除处理的详细情况的图。
图6是表示图2的步骤24的肺野区域分割处理的详细情况的图。
图7是表示图2的步骤25的肺气肿区域分割处理的详细情况的图。
图8是表示图2的步骤26的分析处理的一部分的局部CT值偏差计算处理的说明图。
图9是测量结果显示画面的例子。
图10是与图9不同的测量结果和分析结果显示画面的例子。
图11是表示基于支气管的肺野区域的分割例子的模式图，(a)是表示外侧面的图，(b)是表示内侧面的图，(c)是表示膈面的图。
图12是测量结果显示画面的例子。
图13是表示图象处理程序的构成的框图。
图中：中央处理装置(CPU)，11—医用断层图像摄像装置，12—局域网(LAN)，13—磁盘，14—主存储器，15—控制器，16—鼠标，17—键盘，18—显示存储器，19—显示器，20—打印机。
具体实施方式
医用图像诊断辅助装置是由中央处理装置(CPU)10、医用断层图像摄像装置11、磁盘13、主存储器14、鼠标15和鼠标控制器16、键盘17、显示存储器18、CRT显示器19、电连接打印机20的各构成要素的局域网(LAN)12以及公共总线12a构成。
CPU10对各构成要素的动作进行控制。医用断层图像摄像装置11是X线CT装置、核磁共振成像装置、超声波诊断装置、核医学装置等可以测量被检查者的断层图像的医用图像诊断装置。LAN12不单是指狭义的网络，可以与因特网、电话线路等各种通信网络连接，与其他计算机或数据库之间进行图像数据的交换。磁盘13中储存各患者的多个断层图像数据和动作程序等。主存储器14中储存医用图像诊断辅助装置的控制程序。鼠标15和鼠标控制器16操作画面上的软开关(soft switch)。键盘17设定各种参数。显示存储器18临时存储用于显示的图像数据。CRT显示器19根据来自显示存储器18的图像数据显示图像。打印机20例如输出图像诊断的结果的报告。
在该实施方式中，作为主存储器14以外的存储装置，只连接有磁盘13，但除此之外，还可以连接FDD、硬盘驱动、CD-ROM驱动、磁光盘(MO)驱动、ZIP驱动、PD驱动、DVD驱动等。
使用附图说明图1的图像诊断辅助装置的动作例子。图2是表示图1的医用图像诊断辅助装置所执行的主流程的图。图1的CPU10按照该主流程进行动作。下面依照步骤顺序详细说明该主流程。
首先，在医用图像诊断辅助装置的显示器19上显示被检查者的ID输入画面，操作者输入患者的ID编号。于是，从磁盘13，读出由医用断层图像摄像装置11预先摄像的断层图像之中，与成为诊断对象的患者的ID编号相对应的断层图像。    
[步骤S21]
CPU10对上述读出的断层图像子程序调用肺野区域提取处理而执行。图3是表示步骤21的肺野区域提取处理的子程序的流程图。下面依照步骤顺序详细说明肺野区域提取处理。
[步骤S31]
对读出的断层图像进行阈值处理，作成二进制化图像。在这里的阈值预先设定：计算对象区域明确分离那样的数值。另外，可以以显示上述断层图像的CT值范围内最多频度的CT值为中央值，运算其CT值范围内的下限值/上限值，将该运算的阈值作为CT值范围内的下限值/上限值。
[步骤S32]
关于在步骤S30中作成的二进制化图像，进行个别识别的标记处理，作成二维标记图像。
[步骤S33]
用由步骤S32二维作成的标记图像，提取最大面积的标记区域作为计算对象区域。
[步骤S34]
对于在步骤S33中提取的计算对象区域，对连接区域中缺损的部分进行填补处理，作成体区域。
[步骤S35]
通过在步骤S33中提取的区域和在步骤S34中作成的体区域的判断辨别处理提取肺野区域。因此，移行至作为主程序的图2的步骤22。
[步骤S22]
接着，子程序调用气管/支气管区域删除处理并执行。图4是表示步骤22的气管/支气管区域删除处理的子程序的流程图。下面依照步骤顺序详细说明该气管/支气管区域删除处理。
[步骤S41]
对于在步骤S21中提取的肺野区域内的气管/支气管区域，利用其特征性形状删除上述气管/支气管区域。作为该处理，在每一张断层图像的肺野区域，可以删除其重心附近孤立的小区域。
[步骤S42]
删除在步骤S21中提取的肺野区域和在步骤S41中提取的气管/支气管区域中重叠的区域。由此，移行至作为主程序的图2的步骤23。
[步骤S23]
接着，子程序调用肠管删除处理并执行。就该处理而言，在肺野和膈接触的部分存在肠的影响，所以该处理删除该影响。作为该处理，以在步骤S21和步骤S22中提取的肺野区域的重心为开始点，采用图5的处理。图5是表示步骤23的肠管删除处理的子程序的流程图。下面依照步骤顺序详细说明该肠管区域删除处理。
[步骤S51]
在由步骤S21和S22提取的肺野区域中，判断在上下片层(slice)相同位置处有无肺野区域。如果有肺野区域，进行至下一个片层。若无，进行至步骤S52。
[步骤S52]
删除上下没有重叠的区域。由此，移行至作为主程序的图2的步骤24。
另外，代替图5，可以采用在基于日本专利法的专利第2845995号公报中公开的区域提取方法。
[步骤S24]
接着，子程序调用肺野区域分割处理并执行。在本处理中，将肺野分割成右上/中/下肺层面野、右上/下肺野，但在各断层图像中，可以分割成肺野内部和外部。图6是表示步骤24的肺野区域分割处理的子程序的流程图。下面依照步骤顺序详细说明该肺野区域分割处理。
[步骤S61]
在由步骤S21～S23提取的肺野区域中，识别各断层图像中提取的肺野区域的边缘部分。
[步骤S62]
设定以由步骤S61识别的边缘的像素为重心的圆形区域作为屏蔽(mask)区域，区域半径的初始值设为2cm，但操作者可以任意设定该值。
[步骤S63]
进行由步骤S21～S23提取的肺野区域和由步骤S62设定的屏蔽区域的判断辨别处理。如果肺野区域和屏蔽区域重叠，肺野外部区域，如果不重叠，设定成肺野内部区域。由此，移行至作为主程序的图2的步骤25。
[步骤S25]
接着，子程序调用肺气肿区域检测处理并执行。图7是表示步骤25的肺气肿区域检测处理的子程序的流程图。下面依照步骤顺序详细说明该肺气肿区域检测处理。
[步骤S71]
在由步骤S21～S23提取的肺野区域中，进行阈值处理，作成二进制化图像。这里的阈值设定成比健康者的肺野内的平均CT值低的—910。另外，可以使用判别分析法，根据其分析结果设定阈值。
[步骤S72]
在由步骤S71提取的肺气肿区域中，删除被看作肺泡的直径不到3mm的区域。
[步骤S73]
在由步骤S21～S23提取的肺野区域中，计算出图8的关心区域81内的CT值分布，根据其分布信息进行阈值处理。
上述CT值的分布可以通过上述规定部位区域和上述病变候选区域的面积比、均值比、标准差比的至少一个计算出来。
就面积比而言，只需计数各区域的像素数就可以得到，所以是最容易求得的值，均值比和标准差比使用区域的像素值，因此与面积比相比可以提高病变候选区域检测的精度。如果组合面积比、均值比和标准差比，可以进一步提高病变候选区域检测的精度。    
另外，就上述CT值的分布而言，将肺野区域至少2分割，根据该至少2分割的规定部位区域和上述肺气肿区域的面积比、均值比、标准差比的至少一个，可以计算出来。由此，根据分割区域的局部像素值的分布，求得面积比、均值比和标准差比，所以与上述部位区域整体相比可以实现极为细小的病变候选区域检测的精度的调整。
[步骤S74]
仅提取由步骤S71/S72提取的区域和由步骤S73提取的区域相重叠的区域。由此，移行至作为主程序的图2的步骤26。
[步骤S26]
接着，子程序调用分析处理并执行。根据由步骤S21～S23提取的肺野区域、由步骤S24分割的肺野区域和由步骤S25提取的肺气肿区域的信息，以各断层图像单位，以各对应值成对的形式计算出肺野区域的面积、均值、标准差、均值的95％可靠区间的上限值、下限值，和肺气肿区域的面积、比例、均值、标准差、均值的95％可靠区间的上限值、下限值。另外，如此计算出各全肺野/各肺野单位的分析结果。在这里，将均值的可靠区域初始设定为95％，但操作者可以任意设定。
[步骤S27]
接着，执行测量结果显示处理。在步骤S26中，以将全肺野作为对象的分析结果为基础，切换显示肺气肿区域的显示颜色。图9表示此时的画面显示例。画面91显示读入的断层图像。画面92表示测量结果的显示图像。另外，在图9中，显示画面93上显示拍摄上述断层图像时的摄像条件，但显示画面93不是必须的，可以仅显示画面91和92。在这里，提示了用2个画面显示画面91和92的例子，但可以用1个画面显示断层图像和肺气肿区域重叠的图像。
另外，在图10中显示表示分析结果的画面显示例子。画面101表示读入的断层图像，画面102表示测量结果的显示图像，以及画面103表示分析结果。
图10的画面103显示每个肺气肿区域的实测面积值“30000cm2、1000cm2”、占全肺野区域的比例“3.33％”，作为分析结果。由此，可以明示精度好的病变候选区域，并提供给医生。
另外，上述显示可以重叠显示上述断层图像和上述病变候选区域。
由此，可以直观诊断断层图像和病变候选区域的位置关系。
另外，上述显示可以是将上述病变候选区域与上述断层图像邻接而显示。
由此，可以分析通过上述重叠显示而隐藏起来的断层图像的像素值。
另外，上述显示可以将表示上述病变候选区域的显示/不显示的软开关显示于显示画面，能够通过指示设备进行选择。由此，选择是仅显示断层图像来进行图像诊断，还是显示断层图像和病变候选区域两者。
另外，可以列表显示如图10的103所示的各断层图像的分析结果。此外，向打印机20输出该列表显示的结果，并提供给患者，可以有助于戒烟指导等。另外，当用鼠标16指定病变候选区域时，可以显示弹出窗口，在该弹出窗口中显示病变候选区域的特征量和位置信息。根据图11和12说明该显示例子。
图11显示根据支气管分割肺野区域的例子。左下斜线表示上叶区域，横线表示中叶区域，右下斜线表示下叶区域。另外，“S1”、“S2”…是识别主要支气管的识别编号。“S1a”、“S2b”…是表示以主要支气管为中心的区域。图12是显示画面例子，画面121表示断层图像，画面122表示测量结果的显示图像，画面123表示弹出窗口。
医用图像诊断辅助装置预先在磁盘23中储存以图11所示的支气管为中心的区域信息。此外，根据由S21提取的肺区域和以图11所示的支气管为中心的区域信息，判断肺气肿区域位于以支气管为中心的区域“S1a”、“S2b”…的哪一部位，记录该结果作为肺气肿区域的位置信息。其中，肺气肿区域的位置信息不限于以支气管为中心的区域，还可以是显示属于上叶、中叶、下叶区域的哪个区域的信息。
操作者用鼠标16点击显示在显示器19上的肺气肿区域，此时，显示图12的弹出窗口123。在弹出窗口123显示用鼠标16点击的肺气肿区域的特征量“30000cm2、1000cm2、3.33％”、和肺气肿的位置“S9b区域”。在弹出窗口123显示的信息可以是肺气肿区域的特征量、位置信息的任一方，还可以显示其他信息。
由此，选择是仅显示断层图像进行图像诊断，还是显示断层图像和病变候选区域两者。
在本实施方式中，包括：得到由医用断层图像摄像装置11摄像的断层图像并从该得到的断层图像提取规定部位区域的工序21、根据由该规定部位区域提取工序提取的部位区域的像素值从该部位区域提取第一病变候选区域的工序22～24、根据上述所提取的部位区域的像素值的分布从该部位区域提取第二病变候选区域的工序25、使用上述所提取的第二病变候选区域并对由上述第一区域提取工序所提取的第一病变候选区域进行校正的工序26。
由此，可以校正由被检查者的体型等个体差异等主要原因产生的病变候选区域的提取误差。
图13是表示图像处理程序的框图。
图像处理程序包括：从医用断层图像摄像装置11或磁盘、或借助LAN12连接的图像数据库，读入断层图像的读入部10a；从所读入的断层图像提取规定部位(例如肺区域)的部位区域提取部10b；根据该规定部位区域的像素值从该规定部位区域提取第一病变候选区域的第一区域提取部10c；根据该规定部位区域的像素值从该规定部位区域提取第二病变候选区域的第二区域提取部10d；使用第二病变候选区域校正第一病变候选区域的区域校正部10e；以及显示上述第一病变候选区域的显示控制部10f。显示控制部10f按照来自鼠标15或键盘17的输入指示，进行显示图10的分析结果的画面103或图12的弹出窗口123的显示控制。医用图像诊断辅助装置在磁盘23中储存图13所示的图像处理程序，CPU10适当加载在主存储器14上来执行。由此。执行上述实施方式的动作处理。
在上述实施方式中，读入断层图像进行各种处理，但不限于断层图像，还可以根据由X线诊断装置或DR装置拍摄的投影图像进行同样的处理。
工业上的可利用性
本发明并不限于在基于医用图像的图像处理中使用，还可以用于从读入的图像提取第一像素值区域和第二像素值区域并根据第二像素值区域校正第一像素值区域的图像处理常用技术。

Claims (6)

1.一种医用图像诊断辅助装置，其特征在于包括：
部位区域提取机构，得到由医用图像诊断装置摄像的断层图像，并从该得到的断层图像提取规定部位区域；
第一区域提取机构，根据由该规定部位区域提取机构提取的部位区域的像素值，从该部位区域提取第一病变候选区域；
第二区域提取机构，根据由所述规定部位区域提取机构提取的部位区域的像素值的分布，从该部位区域提取第二病变候选区域；和
区域校正机构，使用由该第二区域提取机构提取的第二病变候选区域，对由所述第一区域提取机构提取的第一病变候选区域进行校正。
2.如权利要求1所述的医用图像诊断辅助装置，其特征在于，
所述规定部位区域的像素值的分布包括：根据所述规定部位区域和所述第一病变候选区域的面积比、均值比、标准差比的至少一个计算出来。
3.如权利要求1所述的医用图像诊断辅助装置，其特征在于，
所述规定部位区域的像素值的分布包括：将所述提取的规定部位区域至少2分割，根据该至少2分割的规定部位区域和所述第一病变候选区域的面积比、均值比、标准差比的至少一个计算出来。
4.如权利要求1所述的医用图像诊断辅助装置，其特征在于，
所述断层图像是对被检查者的肺野区域进行摄像而得到的图像，所述第一病变候选区域是所述肺野区域中的肺气肿区域。
5.如权利要求4所述的医用图像诊断辅助装置，其特征在于，
所述肺野区域的分割包括：根据支气管分割所述肺野区域的步骤。
6.如权利要求4所述的医用图像诊断辅助装置，其特征在于，
所述第一区域提取机构提取肺气肿区域，所述第二区域提取机构提取肺泡区域，所述区域校正机构进行从所述肺气肿区域除去所述肺泡区域的校正。
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