-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Programm zum Evaluieren der Bildqualität von Zielstrukturen, wie z. B. einer Leber, die in einem dreidimensionalen Bild enthalten ist.
-
Beschreibung des Standes der Technik
-
Seit kurzem erfolgt vor dem Ausführen chirurgischer Operationen eine vorchirurgische Planung. Diese vorchirurgische Planung erfolgt, indem ein dreidimensionales Bild erhalten wird, das aus mehreren Schnittbildern erzeugt wird, beispielsweise CT-(Computertomograph)-Bildern und MRI-(Kernspinresonanz)-Bildern. Anschließend wird ein Organ, bei dem es sich um das Ziel des chirurgischen Eingriffs handelt, aus dem dreidimensionalen Bild extrahiert. Sodann wird das extrahierte Organ dazu benutzt, die vorchirurgische Planung auszuführen, damit der auszuschneidende Teil des Organs bestimmt wird. Insbesondere wird dann, wenn es sich bei dem Ziel des chirurgischen Eingriffs um eine Struktur mit Lumenstrukturen in deren Innerem handelt, so z. B. die Pfortader der Leber, so werden die Leber und die Pfortader aus dem dreidimensionalen Bild extrahiert. Als Nächstes wird die dominante Zone jedes Zweigs in der Pfortader basierend auf der Verteilung der Pfortader bestimmt. Danach erfolgt die vorchirurgische Planung, um die dominante Zone festzustellen, die durch den chirurgischen Eingriff herauszuschneiden ist. Die dominante (oder dominierte) Zone bezieht sich auf eine Zone, der über Pfortadern in Richtung der distalen Enden von Zweigen Blut zugeführt wird, falls es sich um die Leber handelt.
-
Darüber hinaus wird das Zuverlässigkeitsmaß, das die Angemessenheit von vorchirurgischen Plänen repräsentiert, dadurch evaluiert, dass die Ergebnisse von vorchirurgischen Plänen, die aus dreidimensionalen Bildern von medizinischen Einrichtungen gemäß den Bildgebungsbedingungen jeder der medizinischen Einrichtungen erhalten werden, und die Ergebnisse aktueller Chirurgie miteinander verglichen werden.
-
Darüber hinaus wurde auch eine Methode zum Berechnen des Zuverlässigkeitsmaßes der Extraktionsergebnisse von Organen und dergleichen vorgeschlagen (siehe Patentschrift 1). Bei dieser Methode werden statistische Größen erhalten, so z. B. die Durchschnittswerte von Messwerten anatomischer Merkmale (die Längen, die Flächen, die Volumina, die Formen, die Orientierungen und die Lagebeziehungen von Organen und Lumenstrukturen, die aus Schnittbildern extrahiert werden. Dann wird beurteilt, ob die statistischen Größen innerhalb von vorab eingerichteten Bereichen liegen. Außerdem wurde eine Methode vorgeschlagen, die statistische Größen wie z. B. Durchschnittswerte aus Analyseergebnissen von Bildern gewinnt und das Zuverlässigkeitsmaß der Analyseergebnisse basierend auf statistischen Größen berechnet (siehe Patentschrift 2).
-
[Schriften zum Stand der Technik]
-
[Patentschrift 1]
-
-
Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2009-98644
-
[Patentschrift 2]
-
-
Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2014-100555
-
[Nicht-Patentdokumente]
-
[Nicht-Patentdokument 1]
-
-
„Planning of Anatomical Liver Segmentectomy and Subsegmentectomy with 3-Dimensional Simulation Software", The American Journal of Surgery, Bd. 206, 4, Seiten 530–538, Oktober 2013
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es gibt Fälle, in denen die Bildqualität gewonnener dreidimensionaler Bilder schlechter wird, bedingt durch den Einfluss von Bildgebungsbedingungen, wie z. B. der Menge an Kontrastmittel, welches in Lumenstrukturen injiziert wird, und Bildaufnahme-Zeiten, falls die Zielstrukturen Lumenstrukturen sind. Wenn die Bildqualität eines dreidimensionalen Bilds gering ist, ist auch die Bildqualität einer Zielstruktur gering. Im Ergebnis wird die Grenze zwischen der Zielstruktur und der Struktur von Lumenstrukturen unklar. Daher verringert sich die Genauigkeit beim Extrahieren der Zielstruktur und von Lumenstrukturen aus dem dreidimensionalen Bild. Aus diesem Grund steigt auch die Möglichkeit dafür an, dass eine zu extrahierende dominante Zone unangemessen ist. In derartigen Fällen kann an die Berechnung des Zuverlässigkeitsmaßes der Extraktionsergebnisse für die Zielstruktur und die Lumenstrukturen mit Hilfe der in den Patentschriften 1 und 2 offenbarten Methoden gedacht werden. Allerdings berücksichtigen die Methoden nach den Patentschriften 1 und 2 nicht die Beziehung zwischen den Zielstrukturen und den Lumenstrukturen, die in den Zielstrukturen enthalten sind. Insoweit sind diese Methoden nicht imstande, in exakter Weise das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse für eine Zielstruktur und für Lumenstrukturen zu berechnen.
-
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände entwickelt. Ziel der Erfindung ist es, eine exakte Berechnung des Zuverlässigkeitsmaßes von Extraktionsergebnissen für eine Zielstruktur und für Lumenstrukturen aus einem dreidimensionalen Bild zu ermöglichen.
-
Eine Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung umfasst:
eine erste Extrahiereinrichtung, konfiguriert zum Extrahieren mindestens eines Teils einer Zone einer Zielstruktur aus einem dreidimensionalen Bild der Zielstruktur, die Lumenstrukturen mit Zweigen enthält;
eine zweite Extrahiereinrichtung, konfiguriert zum Extrahieren der Lumenstrukturen aus dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur;
und eine Indexwert-Berechnungseinrichtung, konfiguriert zum Berechnen eines Indexwerts, der die Gleichförmigkeit der Verteilung der Lumenstrukturen innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur repräsentiert, basierend auf dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur und den extrahierten Lumenstrukturen.
-
Die Zielstruktur beinhaltet Lumenstrukturen, d. h. Hohlorganstrukturen, welche Zweige aufweisen. Die Lumenstrukturen sollten gleichmäßig innerhalb der Zielstruktur, die aus dem dreidimensionalen Bild extrahiert wird, verteilt sein. In solchen Fällen allerdings, in denen die Bildqualität des dreidimensionalen Bilds gering ist, sind die Extraktionsergebnisse der Zielstruktur nicht günstig, und es kommt zu einer Unausgewogenheit innerhalb der Lumenstrukturen in der Zielstruktur, die aus dem dreidimensionalen Bild extrahiert wurde, so dass die Lumenstrukturen nicht gleichmäßig innerhalb der Zielstruktur verteilt sind. Der „Indexwert”, der die Gleichförmigkeit der Verteilung der Lumenstrukturen innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur repräsentiert”, ist ein Indexwert, welcher das Maß repräsentiert, in welchem die Lumenstrukturen verteilt sind, ohne Unausgewogenheit innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur. Der Indexwert kann angeben, dass die Lumenstrukturen gleichmäßiger verteilt sind, wenn der Wert größer ist, oder kann angeben, dass die Lumenstrukturen gleichmäßiger verteilt sind, wenn der Wert kleiner ist.
-
Der „mindestens eine Teil einer Zone der Zielstruktur” kann die gesamte Zone der Zielstruktur beinhalten. Wenn z. B. die Zielstruktur eine Leber ist, so kann „der mindestens eine Teil einer Zone der Zielstruktur” die gesamte Zone der Leber beinhalten. Alternativ kann „der mindestens eine Teil einer Zone der Zielstruktur” einen Teil der Zone der Leber enthalten. Ein Beispiel für einen Teil der Zone der Leber kann eine auszuschneidende Zone sein, die durch beispielsweise vorchirurgische Planung festgelegt wird. Man beachte, dass in der erfindungsgemäßen Evaluiervorrichtung die Indexberechnungseinrichtung den Indexwert aus anderen Zonen als aus einer Läsion innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur berechnen kann, falls eine Läsion sich innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur befindet.
-
Darüber hinaus kann die Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung außerdem eine Quantifiziereinrichtung aufweisen, konfiguriert zum Quantifizieren mindestens eines Maßes der Zuverlässigkeit der Bildqualität von dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur, des Maßes der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse für den mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur, und des Maßes der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse für die Lumenstrukturen, jeweils basierend auf dem Indexwert.
-
Wenn der mindestens eine Teil der Zone der Zielstruktur ein Teil einer Zone ist, der innerhalb der Zielstruktur festgestellt wird, kann die Indexwert-Berechnungseinrichtung einen Indexwert berechnen, welcher die Verteilung von Lumenstrukturen innerhalb des Teils der Zone repräsentiert; und
die Quantifiziereinrichtung kann das Zuverlässigkeitsmaß für den vorbestimmten Teil der Zone innerhalb der Zielstruktur quantifizieren.
-
Wenn in der Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung der mindestens eine Teil der Zone der Zielstruktur ein Teil einer Zone ist, der innerhalb der Zielstruktur festgestellt wird, kann die Indexwert-Berechnungseinrichtung einen Indexwert berechnen, welcher die Verteilung von Lumenstrukturen innerhalb des Teils der Zone repräsentiert; und
die Evaluiervorrichtung kann weiterhin aufweisen:
eine Quantifiziereinrichtung, konfiguriert zum Quantifizieren des Zuverlässigkeitsmaßes für den bestimmten Teil der Zone innerhalb der Zielstruktur.
-
Darüber hinaus kann in der Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung die Quantifiziereinrichtung Bezug nehmen auf eine Zuverlässigkeitskarte, welche die Beziehung zwischen Indexwerten und dem Zuverlässigkeitsmaß definiert, um das Maß der Zuverlässigkeit zu quantifizieren.
-
In diesem Fall kann die Zuverlässigkeitskarte die Beziehung zwischen Indexwerten und dem Zuverlässigkeitsmaß entsprechend einem zulässigen Fehlermaß in Bezug auf den mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur definieren.
-
Außerdem kann in der Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung die Indexberechnungseinrichtung den kürzesten Abstand von jedem Punkt innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur zu den Lumenstrukturen berechnen, und kann die Indexwerte basierend auf den kürzesten Entfernungen berechnen.
-
In diesem Fall kann die Indexwert-Berechnungseinrichtung die Indexwerte basierend auf einem zu den kürzesten Entfernungen in Beziehung stehenden statistischen Wert berechnen.
-
Mindestens einer von dem Durchschnittswert, dem Maximumwert und der Standardabweichung der kürzesten Entfernungen kann als der „statistische Wert in Bezug auf die kürzesten Entfernungen” verwendet werden.
-
Der Ausdruck „Berechnen der Indexwerte basierend auf einem zu den kürzesten Entfernungen in Beziehung stehenden statistischen Wert” bedeutet, dass die Indexwerte berechnet werden können, so dass sie größer werden, wenn der zu den kürzesten Entfernungen in Beziehung stehende statistische Wert größer ist, oder die Indexwerte können berechnet werden, so dass sie größer werden, wenn der zu den kürzesten Entfernungen in Beziehung stehende statistische Wert kleiner ist. In ersterem Fall kann der statistische Wert in Bezug auf die kürzesten Entfernungen als Indexwert berechnet werden, in letzterem Fall kann der inverse Wert des zu den kürzesten Entfernungen in Beziehung stehenden statistischen Werts als der Indexwert berechnet werden. Darüber hinaus kann der statistische Wert berechnet werden durch Multiplizieren des statistischen Werts oder dessen inversem Wert mit einem passenden Koeffizienten, um den Vergleich von Indexwerten untereinander zu erleichtern.
-
Darüber hinaus kann in der Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung die Indexwert-Berechnungseinrichtung den Indexwert basierend auf dem Prozentsatz des Volumens berechnen, der von den Lumenstrukturen in dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur belegt ist.
-
Darüber hinaus kann in der Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung die Indexwert-Berechnungseinrichtung einen Schwellenwert berechnen, um Lumenstrukturen und von Lumenstrukturen verschiedene Strukturen in Bezug auf den mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur zu unterscheiden, den Durchschnittswert der Pixelwerte innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur berechnen, und den Indexwert basierend auf der Differenz zwischen dem Schwellenwert und dem Durchschnittswert berechnen.
-
Darüber hinaus kann in der Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung die Indexwert-Berechnungseinrichtung den Indexwert basierend auf der Anzahl von Zweigen der Lumenstruktur innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur berechnen.
-
Ein Evaluierverfahren gemäß der Erfindung umfasst:
Extrahieren mindestens eines Teils einer Zone einer Zielstruktur aus einem dreidimensionalen Bild der Zielstruktur, die Lumenstrukturen mit Zweigen enthält;
Extrahieren der Lumenstrukturen aus dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur; und
Berechnen eines Indexwerts, der die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Lumenstrukturen innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur repräsentiert, basierend auf dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur und den extrahierten Lumenstrukturen.
-
Man beachte, dass das Evaluierverfahren gemäß der Erfindung als Programm vorgesehen werden kann, welches einen Computer veranlasst, das Evaluierverfahren auszuführen.
-
Erfindungsgemäß kann mindestens ein Teil einer Zone einer Zielstruktur aus einem dreidimensionalen Bild der Zielstruktur extrahiert werden, welche Lumenstrukturen mit Verzweigungen enthält, und die Lumenstrukturen werden aus dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur extrahiert. Dann repräsentiert ein Indexwert die Gleichförmigkeit der Verteilung der Lumenstrukturen innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur nach seiner Berechnung, basierend auf dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur und den extrahierten Lumenstrukturen.
-
Die Lumenstrukturen mit Zweigen sind hier innerhalb der Zielstruktur gleichmäßig verteilt, für den Fall, dass die Lumenstrukturen aus der Zielstruktur extrahiert werden, sollten die Lumenstrukturen gleichmäßig über die gesamte Zone innerhalb der Zielstruktur verteilt sein. Wenn allerdings die Bildqualität des dreidimensinalen Bilds gering ist, so ist auch die Genauigkeit der Extraktion des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur von minderer Qualität, die Genauigkeit der Extraktion der Lumenstrukturen ist von minderer Qualität, und es gibt Fälle, in denen die Lumenstrukturen nicht gleichmäßig aus der Gesamtheit des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur extrahiert werden können. Für den Fall, dass sich innerhalb der Zielstruktur eine Läsion befindet, verhindert das Vorhandensein der Läsion die Ausbreitung der Lumenstrukturen. Auch aus diesem Grund gibt es Fälle, in denen die Lumenstrukturen nicht gleichmäßig über die Gesamtheit des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur extrahiert werden können, wenn sich innerhalb der Zielstruktur eine Läsion befindet.
-
Die vorliegende Erfindung berechnet den Indexwert, welcher die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Lumenstrukturen innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur repräsentiert. Daher lassen sich das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse der Zielstruktur und der Lumenstrukturen aus dem dreidimensionalen Bild basierend auf dem Indexwert exakt quantifizieren.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist ein Diagramm, welches die Hardwarekonfiguration eines Diagnoseunterstützungssystems veranschaulicht, bei dem eine Evaluiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung angewendet wird.
-
2 ist ein schematisches Diagramm, welches die Konfiguration einer Evaluiervorrichtung veranschaulicht, die realisiert wird durch Installieren eines Evaluierprogramms in einem Computer.
-
3 ist ein Diagramm zum Erläutern der Berechnung eines Indexwerts.
-
4 ist ein Diagramm zum Erläutern der Berechnung eines Indexwerts.
-
5 ist ein Diagramm zum Berechnen eines Indexwerts für jede von mehreren dominierten Zonen.
-
6 ist ein Diagramm zum Erläutern der Berechnung eines Indexwerts für jede mehrerer dominierter Zonen.
-
7 ist ein Diagramm, welches eine Zuverlässigkeitskarte zeigt.
-
8 ist ein Diagramm, das das Zuverlässigkeitsmaß von Extraktionsergebnissen einer angezeigten Pfortader veranschaulicht.
-
9 ist ein Flussdiagramm, das die Prozesse veranschaulicht, die von der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt werden.
-
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Diagramm, welches die Hardwarekonfiguration eines Diagnoseunterstützungssystems veranschaulicht, bei dem eine Evaluiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewendet wird. In diesem System sind eine Evaluiervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, eine Gewinnungsvorrichtung 2 zum Gewinnen eines dreidimensionalen Bilds und ein Bildspeicherserver 3 über ein Netzwerk 4 verbunden, so dass die Komponenten in der Lage sind, miteinander zu kommunizieren, wie in 1 dargestellt ist.
-
Die Gewinnungsvorrichtung 2 zum Gewinnen eines dreidimensionalen Bilds bildet einen Teil eines Subjekts 7 als Ziel eines chirurgischen Eingriffs ab, um ein dreidimensionales Bild V0 zu erzeugen, welches den Teil des Subjekts 7 repräsentiert. Spezielle Beispiele für eine Gewinnungsvorrichtung 2 zum Erhalten eines dreidimensionalen Bilds beinhalten eine CT-Anlage, eine MRI-Anlage und eine PET-Anlage (PET = Positron Emission Tomography; Positronen-Emission-Tomographie). Das dreidimensionale Bild V0, das von der Gewinnungsvorrichtung 3 für dreidimensionale Bilder erzeugt wird, wird dem Bildspeicherserver 3 zugesendet und dort gespeichert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Teil des Subjekts 7, der das Ziel des chirurgischen Eingriffs bildet, die Leber, die Gewinnungsvorrichtung 3 ist eine CT-Anlage, und es wird ein dreidimensionales Bild V0 des Abdomens des Subjekts 7 erzeugt. Die Leber ist hier eine Zielstruktur, die das Ziel eines chirurgischen Eingriffs darstellt. Außerdem sind die in der Leber enthaltenen Pfortadern Lumenstrukturen.
-
Der Bildspeicherserver 3 ist ein Computer, der unterschiedliche Arten von Daten speichert und verwaltet, er ist ausgestattet mit einem externen Massenspeicher und einer Datenbank-Verwaltungssoftware. Der Bildspeicherserver 3 kommuniziert mit den anderen Komponenten des Systems über ein verdrahtetes oder ein Drahtlos-Netzwerk 4, um Bilddaten und dergleichen zu übertragen. Insbesondere werden Bilddaten, wie z. B. das dreidimensionale Bild V0, das von der Gewinnungsvorrichtung 3 für dreidimensionale Bilder erzeugt wird, über das Netzwerk gewonnen, anschließend auf einem Aufzeichnungsträger wie z. B. dem externen Massenspeicher gespeichert und verwaltet. Das Speicherformat der Bilddaten und die Kommunikation zwischen den jeweiligen Komponenten des Systems basieren auf einem Protokoll, wie z. B. dem DICOM-Protokoll (Digital Imaging and Communication in Medicine).
-
Die Evaluiervorrichtung 1 ist ein einzelner Computer, in welchem ein Evaluierprogramm gemäß der Erfindung installiert ist. Der Computer kann eine Workstation oder ein Personal-Computer sein, der direkt von einem eine Diagnose vornehmenden Arzt bedient wird, oder es kann sich um einen Server-Computer handeln, der mit der Workstation oder dem Personal-Computer über ein Netzwerk verbunden ist. Das Evaluierprogramm ist auf Aufzeichnungsmedien aufgezeichnet, so z. B. einer DVD (Digital Versatile Disc) und einer CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), die verteilt sind, und auf denen eine Installierung von dem Aufzeichnungsmedium auf ein Tablet-Terminal erfolgt. Alternativ ist das Evaluierprogramm in einer Aufzeichnungsvorrichtung eines Servercomputers gespeichert, der an ein Netzwerk angeschlossen ist, oder ist in einem Netzwerkspeicher in einem Zustand gespeichert, in welchem es von außen her zugänglich ist, auf Anforderung in das Tablet-Terminal heruntergeladen wird und anschließend dort installiert wird.
-
2 ist ein schematisches Diagramm, welches die Konfiguration einer Evaluiervorrichtung veranschaulicht, die realisiert ist durch Installieren eines Evaluierprogramms in einem Computer. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Positionsausrichtvorrichtung 1 mit einer CPU (Central Processing Unit) 11, einem Speicher 12 und einer Speichereinrichtung 13 ausgestattet, wobei es sich um Standardkomponenten eines Computers handelt. Darüber hinaus sind an die Evaluiervorrichtung eine Anzeige 14 und eine Eingabeeinheit 15, z. B. eine Maus, angeschlossen.
-
In der Speichereinrichtung 13 sind unterschiedliche Typen von Daten aufgezeichnet, darunter das dreidimensionale Bild V0, welches von dem Speicherserver 3 über das Netzwerk 4 erhalten wird, Indexwerte und dergleichen, die erzeugt werden durch Prozesse, welche von der Evaluiervorrichtung 1 in der unten beschriebenen Weise ausgeführt werden, ferner für diese Prozesse notwendige Daten.
-
Darüber hinaus ist in dem Speicher 12 das Evaluierprogramm abgespeichert. Das Evaluierprogramm definiert einen Bildgewinnungsprozess, der das von der Gewinnungseinrichtung 2 erhaltene dreidimensionale Bild V0 gewinnt; einen ersten Extrahierprozess, der mindestens einen Teil einer Zone der Leber aus dem dreidimensionalen Bild V0 extrahiert; einen zweiten Extrahierprozess, der die Pfortader, bei der es sich um Lumenstrukturen handelt, aus dem mindestens einen Teil der Zone der Leber extrahiert; einen Indexwert-Berechnungsprozess, der einen Indexwert, welcher das Gleichförmigkeitsmaß in der Verteilung der Pfortadern innerhalb des mindestens einen Teils der Zone der Leber repräsentiert, basierend auf den Pfortadern berechnet, die aus dem mindestens einen Teil der Zone der Leber extrahiert werden; und einen Quantifizierprozess, der mindestens das Zuverlässigkeitsmaß der Bildqualität des mindestens einen Teils der Zone der Leber, das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse für den mindestens einen Teil der Leber und/oder das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern quantifiziert.
-
Der Computer arbeitet als eine Bildgewinnungeinheit 21, als eine erste Extrahiereinheit 22, als eine zweite Extrahiereinheit 23, als Indexwert-Berechnungseinheit 24 und als eine Quantifiziereinheit 25, in dem die CPU die obigen Prozesse gemäß dem Programm ausführt. Man beachte, dass die Evaluiervorrichtung 1 mit mehreren Prozessoren ausgestattet sind, die jedem von dem Bildgewinnungsprozess, dem ersten Extrahierprozess, dem zweiten Extrahierprozess, dem Indexwert-Berechnungsprozess und dem Quantifizierprozess ausführen.
-
Der Bildgewinnungsabschnitt 21 ermittelt das dreidimensionale Bild V0 aus dem Bildspeicherserver. Der Bildgewinnungsabschnitt 21 kann das dreidimensionale Bild V0 aus der Speichereinrichtung 13 holen, wenn das dreidimensionale Bild V0 bereits in der Speichereinrichtung 13 aufgezeichnet ist.
-
Die erste Extrahiereinheit 22 extrahiert als Zielstruktur aus dem dreidimensionalen Bild V0 eine Leber. Bei der vorliegenden Ausführungsform extrahiert die Extrahiereinheit 22 die gesamte Zone der Leber aus dem dreidimensionalen Bild V0. Zum Extrahieren der Leber kann jedes Verfahren verwendet werden, so z. B. ein Verfahren, bei dem ein Bereich von CT-Werten für die Leber innerhalb des dreidimensionalen Bilds V0 abgeschätzt wird, ein Schwellenwertprozess unter Verwendung dieser Werte ausgeführt wird, und auf eine durch den Schwellenwertprozess extrahierte Zone ein Morphologiefilter angewendet wird. Alternativ wird zum Extrahieren eines abgebildeten Musters der Leberzone ein Verfahren verwendet, bei dem mehrere Leber-Phasenbilder in zeitlicher Folge gewonnen werden und die Leberzone unter Verwendung des abgebildeten Musters extrahiert wird, wie dies offenbart ist in „Method for Automatically Extracting Liver Region from Multiple CT Images of the Abdomen at Multiple Temporal Phases by Applying Non Rigid Registration", Journal of the Academy of Computer Assisted Image Diagnosis, Bd. 7, Nr. 4-1, Juni 2003. Als weitere Alternative kann ein Level-Einstellverfahren verwendet werden, wie es offenbart ist in „A Liver Level Set (LLS) Algorithm for Extracting Liver's Volume Containing Disconnected Region Automatically2, IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, Bd. 8, Nr. 12, Dezember 2008 und „Development and Evaluation of Liver Region Extracting Methods that Employ the Level Set Method"; Journal of the Academy of Computer Assisted Image Diagnosis, Bd. 7, Nr. 4-2, Juni 2003. Als weitere Alternative kann ein Benutzer eine Leberzone aus dem dreidimensionalen Bild V0 durch manuelle Aktionen extrahieren.
-
Die zweite Extrahiereinheit
23 extrahiert Pfortadern aus der Leber, die von der ersten Extrahiereinheit extrahiert wurden. Beispiele für Verfahren zum Extrahieren der Pfortadern beinhalten ein Verfahren, bei dem Ortsdaten sowie Hauptrichtungen mehrerer Kandidatenpunkte, die eine Zielstruktur aus linearen Strukturen repräsentieren, berechnet werden, und die mehreren Kandidatenpunkte derart rekonstruiert werden, dass sie miteinander unter Verwendung einer Kostenfunktion verbunden werden, wobei die Kostenfunktion Variable aufweist, die auf den berechneten Ortsdaten und Hauptachsenrichtungen basieren, wie dies in der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2010-220742 offenbart ist, ferner ein Verfahren, das automatisch Blutgefäße diskriminiert und extrahiert, wie dies in der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr 2011-212314 offenbart ist. Alternativ kann auf die Pixelwerte (CT-Werte) der Leber, die von der ersten Extrahiereinheit
22 extrahiert wurde, eine Histogramm-Analyse angewendet werden, es kann ein Schwellenwert berechnet werden, um Pfortadern von anderen Strukturen zu unterscheiden, und die Pfortadern können unter Berechnung des berechneten Schwellenwerts extrahiert werden. Als weitere Alternative kann ein Benutzer die Pfortadern durch manuelle Aktionen extrahieren.
-
Die Indexwert-Berechnungseinheit 24 berechnet einen Indexwert, der das Gleichförmigkeitsmaß der Pfortvenen innerhalb der Leber repräsentiert, basierend auf der extrahierten Ledern und den Pfortadern. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Distanzbild der Leber unter Verwendung der Pfortvenen erzeugt, und basierend auf einem statistischen Wert in Bezug auf die Distanzwerte über der Gesamtheit der Leber wird ein Indexwert berechnet. Insbesondere berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 24 die kürzesten Entfernungen von den Pfortadern an jedem Punkt innerhalb der Leber, und sie berechnet das Inverse des statistischen Werts als den Indexwert. Der statistische Wert kann mindestens einer von einem Durchschnittswert, dem Maximumwert und der Standardabweichung der kürzesten Entfernungen sein. Im Folgenden wird die Berechnung des Indexwerts beschrieben.
-
3 und 4 sind Diagramme zum Erläutern, wie der Indexwert berechnet wird. 3 zeigt einen Zustand, in welchem Pfortadern 32 und 33 von einer Verzweigungsstelle 31 abzweigen und innerhalb der Leberzone gleichförmige verteilt sind. Darüber hinaus zeigt 3 den Bereich der Entfernungen von den Oberflächen der Pfortadern 32 und 33 von jedem Punkt innerhalb der Leber 30 als gebrochene Konturlinien. Die numerischen Werte, die als Bereich der kürzesten Entfernungen angegeben sind, repräsentieren die Entfernungen von den Oberflächen der Pfortadern 32 und 33. Die Entfernungen sind umso größer, desto höher die numerischen Werte sind.
-
Wie in 4 gezeigt ist, sei angenommen, dass die Pfortader 33 nicht innerhalb der Zone derselben Leber extrahiert wurde, wie in 3 gezeigt ist, beispielsweise weil die Bildqualität der Leber gering ist, die Genauigkeit der Pfortadern-Extraktion gering ist und dergleichen. In diesem Fall berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 24 die kürzesten Entfernungen basierend nur auf der Pfortvene 32. Die Werte der kürzesten Entfernungen an Stellen nahe der Pfortader 33 werden zu jenen zu der Pfortader 32 und sind deshalb größer als die in 3 gezeigten Werte. Wenn beispielsweise die Pfortader 33 extrahiert wird, ist der Maximumwert der kürzesten Entfernungen 4. Im Fall der Nicht-Extraktion der Pfortader 33 jedoch ist der Maximumwert der kürzesten Entfernungen 5. Als Ergebnis hiervon wird der statistische Wert, der basierend auf den kürzesten Entfernungen berechnet wird, größer für den Fall, dass die Pfortader 33 nicht extrahiert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 24 den inversen Wert des berechneten statistischen Werts als Indexwert, so dass der Indexwert größer wird, wenn der Grad der Gleichmäßigkeit der Verteilung der Pfortadern innerhalb der Leber höher ist. Dementsprechend wird der statistische Wert kleiner, wenn das Gleichförmigkeitsmaß der Verteilung der Pfortadern innerhalb der Leber höher ist, und der Indexwert wird größer.
-
Bei der vorliegenden Ausführungsform extrahiert die Indexwert-Berechnungseinheit
24 die Kerner der extrahierten Pfortadern, bestimmt die dominierten Zonen der Pfortadern in Einheiten von Zweigen, und berechnet den inversen Wert des statistischen Werts bezogen auf die kürzesten Entfernungen von jedem Punkt innerhalb einer dominierten Zone zu den Pfortadern für jede der dominierten Zonen.
5 und
5 sind Diagramme zum Erläutern der Berechnung von Indexwerten für jede dominierte Zone. In
5 und
6 werden die dominierten Zonen durch Voronoi-Tessellation unter Verwendung der Pfortadern
34 als Referenz gemäß der Methode bestimmt, die in der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung 2003-033349 beispielsweise beschrieben ist. Darüber hinaus veranschaulichen die
5 und
6 Berechnungsergebnisse für Indexwerte, die die Inversen von statistischen Werten verwenden, berechnet für jede dominierte Zone aus den kürzesten Entfernungen für jeden Punkt innerhalb der Leberzone zu den Pfortadern
34.
-
Man beachte, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Indexwerte berechnet werden durch Multiplizieren der Inversen von statistischen Werte mit einer Konstanten, um den Vergleich von Indexwerten unter einer Mehrzahl von dominierten Zonen zu erleichtern. Wenn hier die Pfortadern 34 innerhalb der Leber gleichmäßig verteilt sind, sind die Differenzen unter den Indexwerten der dominierten Zonen nicht groß, wie in 5 dargestellt ist. Wenn hingegen die Pfortadern nicht gleichmäßig innerhalb der Leber verteilt sind, weil nicht sämtliche Pfortadern extrahiert wurden oder dergleichen, so werden die Indexwerte für dominierte Zonen, in denen Pfortadern nicht gleichmäßig verteilt sind, kleiner. Daher wird die Differenz der Indexwerte der dominierten Zonen größer, wie in 6 dargestellt ist.
-
Man beachte, dass die Indexwert-Berechnungseinheit 24 das Verhältnis des Volumens der extrahierten Pfortadern zu dem Volumen der extrahierten Leber als Indexwert berechnen kann. In diesem Fall wird der Indexwert größer, wenn das Maß der Gleichmäßigkeit der Verteilung der Pfortadern innerhalb der Leber höher ist. Darüber hinaus wird außerdem das Verhältnis des Volumens der extrahierten Pfortadern zu dem Volumen der extrahierten Leber als Indexwert für den Fall berechnet, dass der Indexwert für jede von mehreren dominierten Zonen berechnet wird.
-
Als weitere Alternative kann die Indexwert-Berechnungseinheit 24 den Indexwert basierend auf der Differenz zwischen dem Schwellenwert, der von der zweiten Extrahiereinheit 23 zum Unterscheiden der Pfortadern und weiterer Zonen berechnet wird, wenn die Pfortadern durch Histogrammanalyse extrahiert werden, und dem Durchschnittswert von Pixelwerten innerhalb der gesamten Leber berechnen. In diesem Fall nähert sich der Schwellenwert dem Durchschnittswerte der Pixelwerte innerhalb der gesamten Leber an, wenn das Maß der Gleichförmigkeit der Pfortadern innerhalb der Leber höher ist. Daher wird die Differenz dann kleiner, wenn die Pfortadern innerhalb der Leber gleichmäßig verteilt sind, sie wird größer dann, wenn nicht sämtliche Pfortadern extrahiert sind oder dergleichen. Aus diesem Grund berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 24 den inversen Wert der berechneten Differenz als Indexwert, demzufolge der Indexwert größer wird, wenn das Maß der Gleichmäßigkeit der Verteilung der Pfortadern innerhalb der Leber höher ist. Darüber hinaus kann die Differenz zwischen dem Schwellenwert und dem Durchschnittswert, die für die Histogrammanalyse verwendet wird, als Indexwert dann verwendet werden, wenn Indexwerte für jede von mehreren dominierten Zonen berechnet werden.
-
Als weitere Alternative kann die Indexwert-Berechnungseinheit 24 den Indexwert basierend auf der Anzahl von Verzweigungsstellen in den Pfortadern innerhalb der Leber berechnen. Wenn die Pfortadern innerhalb der Leber gleichmäßig verteilt sind, ist dann die Anzahl von Verzweigungsstellen groß, und die Anzahl von Verzweigungsstellen ist dann klein, wenn nicht sämtliche Pfortadern extrahiert sind oder dergleichen. Aus diesem Grund berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 24 die Anzahl von Verzweigungsstellen selbst als den Indexwert. Darüber hinaus kann die Anzahl der Verzweigungsstellen als Indexwert dann verwendet werden, wenn Indexwerte für jede von mehreren dominierten Zonen berechnet werden.
-
Es ist bevorzugt, dass die Indexwert-Berechnungseinheit 24 den Indexwert aus anderen Zonen als einer Läsionszone innerhalb der Leber berechnet, wenn sich innerhalb der Leber eine Läsion befindet. In diesem Fall lässt sich eine Läsionszone durch Empfang einer benutzerseitigen Eingabe spezifizieren, oder sie wird spezifiziert durch Anwenden einer bekannten CAD-(Computer Aided Diagnosis)-Methode. In diesem Fall ist die Evaluiervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer zusätzlichen Einrichtung ausgestattet, die konfiguriert ist zum Extrahieren einer Läsion. Im Fall des Vorhandenseins einer Läsionszone ist es schwierig, dass die Pfortadern innerhalb der Läsionszone verteilt sind, und deshalb werden die Pfortadern nicht extrahiert. Aus diesem Grund lässt sich der Indexwert exakt berechnen ohne Beeinflussung durch die Läsionszone, indem der Indexwert anhand von Zonen berechnet wird, die verschieden sind von der Läsionszone. Man beachte, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Indexwert berechnet wird ohne Ausschluss der Läsionszone, falls Indexwerte für jede von mehreren dominierten Zonen berechnet werden, um das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse der Pfortadern zu quantifizieren, wie weiter unten noch beschrieben wird.
-
Die Quantifiziereinheit 25 quantifiziert mindestens einen vom Zuverlässigkeitsgrad der Bildqualität der Leber, dem Zuverlässigkeitsgrad der Extraktionsergebnisse für die Leber und dem Zuverlässigkeitsgrad der Extraktionsergebnisses für die Pfortadern, basierend auf dem Indexwert. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden das Zuverlässigkeitsmaß für die Bildqualität der Leber, das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse für die Leber und das Zuverlässigkeitsmaß für die Extraktionsergebnisse für die Pfortadern quantifiziert. Als Erstes soll die Quantifizierung des Zuverlässigkeitsgrad oder -maßes der Bildqualität der Leber beschrieben werden.
-
Die Quantifiziereinheit 25 quantifiziert das Zuverlässigkeitsmaß unter Verwendung einer Zuverlässigkeitskarte, die vorab aufbereitet und in dem Speicher 13 abgespeichert wird. 7 ist ein Diagramm, welches die Zuverlässigkeitskarte veranschaulicht. Wie in 7 gezeigt ist, besitzt die Zuverlässigkeitskarte 40 zuverlässige Fehler, die auf der horizontalen Achse aufgetragen sind, außerdem Indexwerte, die entlang der vertikalen Achse aufgetragen sind. Das Maß der Zuverlässigkeit ist größer, wenn der zulässige Fehler kleiner ist und der Indexwert größer ist. Außerdem definiert die Zuverlässigkeitskarte eine monoton abfallende Kurve 41, welche ein Zuverlässigkeitsmaß von 0% angibt, und eine monoton abfallende Kurve 42, die ein Zuverlässigkeitsmaß von 100% definiert. Die Zuverlässigkeitskarte definiert Zuverlässigkeitsgrade derart, dass, wenn Indexwerte in Bezug auf einen spezifizierten zuverlässigen Fehler aufgetragen werden, das Zuverlässigkeitsmaß 0% beträgt, wenn die aufgezeichnete Stelle unterhalb der Kurve 41 liegt, und 100% beträgt, wenn die aufgezeichnete Stelle oberhalb der Kurve 52 liegt. Darüber hinaus definiert die Zuverlässigkeitskarte Grade der Zuverlässigkeit derart, dass, wenn die aufgezeichnete Stelle zwischen der Kurve 41 und der Kurve 42 liegt, der Zuverlässigkeitsgrad quantifiziert wird als Prozentsatz nach Maßgabe der aufgezeichneten Stelle.
-
Das Zuverlässigkeitsmaß der Bildqualität der Leber repräsentiert, bis zu welchem Zuverlässigkeitsgrad die Bildqualität der Leber nützlich ist als Bild für die Diagnose oder die chirurgische Planung. Wenn die Bildqualität der Leber, d. h. die Bildqualität des dreidimensionalen Bilds V0, günstig ist, lassen sich die Leber und die Pfortadern exakt extrahieren. Als Ergebnis sind die Pfortadern innerhalb der Leber gleichmäßig verteilt, und daher wird der Indexwert größer. Wenn hingegen die Bildqualität des dreidimensionalen Bilds V0 gering ist, lassen sich die Leber und die Pfortadern nicht exakt extrahieren. Im Ergebnis sind die Pfortadern innerhalb der Leber nicht gleichmäßig verteilt, und deshalb wird der Indexwert kleiner. Man beachte, dass das zulässige Fehlermaß von einem als Benutzer fungierenden Arzt eingestellt wird, und entsprechend dem von dem Benutzer erwünschten Fehlermaß eingestellt wird. Wenn beispielsweise stringente Anforderungen bezüglich Fehler erwünscht sind im Hinblick auf die Bildqualität, so wird das zulässige Fehlermaß kleiner eingestellt, und wenn keine Notwendigkeit für stringente Fehleranforderungen bestehen, wird das zulässige Fehlermaß auf einen höheren Wert eingestellt. Das zulässige Fehlermaß wird über die Eingabeeinheit 15 eingegeben.
-
7 veranschaulicht die Berechnung des Zuverlässigkeitsmaßes für einen Fall, bei dem das zulässige Fehlermaß auf 10% eingestellt wird. Wie in 7 zu sehen, beträgt für den Fall, dass das zulässige Fehlermaß auf 10% eingestellt ist, das Zuverlässigkeitsmaß 0%, wenn der Indexwert 0,3 beträgt, und 100%, wenn der Indexwert 0,4 beträgt. Die Quantifiziereinheit 25 nimmt Bezug auf die Zuverlässigkeitskarte 40, basierend auf dem von der Indexwert-Berechnungseinheit 24 berechneten Indexwert und dem zulässigen Fehlermaß, um das Maß der Zuverlässigkeit zu quantifizieren. Wenn z. B. das zulässige Fehlermaß auf 10% eingestellt ist und der Indexwert in der in 7 gezeigten Zuverlässigkeitskarte 40 0,35 beträgt, so wird das Zuverlässigkeitsmaß zu 50% quantifiziert. Man beachte, dass das quantifizierte Zuverlässigkeitsmaß auf der Anzeige 14 als numerischer Wert angezeigt wird. In diesem Fall kann die Zuverlässigkeitskarte 40 gemeinsam mit dem numerischen Wert angezeigt werden.
-
Die Zuverlässigkeitskarten 40, die das Zuverlässigkeitsmaß für die Extraktionsergebnisse der Leber und das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse der Pfortadern quantifizieren, werden aufbereitet und in dem Speicher 13 abgespeichert, zusätzlich zu der Zuverlässigkeitskarte, welche den Zuverlässigkeitsgrad für die Bildqualität der Leber quantifiziert. Für den Fall, dass die Quantifiziereinheit 25 den Zuverlässigkeitsgrad der Extraktionsergebnisse der Leber berechnet, wird Bezug genommen auf die Zuverlässigkeitskarte zum Berechnen des Zuverlässigkeitsgrads der Extraktionsergebnisse für die Leber, um das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse für die Leber zu berechnen. Das berechnete Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse der Leber wird auf der Anzeige 14 in der gleichen Weise dargestellt wird das Zuverlässigkeitsmaß der Bildqualität für die Leber.
-
Es sei angemerkt, dass ein Benutzer die Zuverlässigkeitsgrade der Bildqualität und der Extraktionsergebnisse für die Leber, die auf der Anzeige 14 dargestellt werden, betrachten kann, um zu beurteilen, ob die Bildqualität der Leber genauso wie die des dreidimensionalen Bilds V0 günstig sind. Darüber hinaus kann der Benutzer die Zuverlässigkeitsgrade der Bildqualität und die Extraktionsergebnisse der Leber, die auf der Anzeige 14 dargestellt werden, zu dem Zweck betrachten, eine Beurteilung vorzunehmen, ob der Algorithmus zum Extrahieren der Leber günstig ist. Wenn der Benutzer feststellt, dass der Algorithmus zum Extrahieren der Leber ungünstig ist, können Maßnahmen wie z. B. das erneute Ermitteln eines Aufnahmebilds, ergriffen werden, falls die Ursache die Bildqualität ist. Für den Fall, dass die Ursache der Algorithmus zum Extrahieren der Leber ist, können Maßnahmen wie z. B. eine Änderung der Parameter des Algorithmus oder eine erneute Extraktion der Leber durch manuelle Vorgänge ergriffen werden. Bei den vorliegenden Ausführungsformen sind Läsionszonen beim Quantifizieren der Zuverlässigkeitsgrade der Bildqualität und der Extraktionsergebnisse der Leber ausgeschlossen. Daher kann der Benutzer die oben angesprochenen Beurteilungen vornehmen, ohne den Einfluss von Läsionen berücksichtigen zu müssen. Für den Fall, dass der Benutzer feststellt, dass die Bildqualität der Leber ungünstig ist, können Maßnahmen wie z. B. eine erneute Bildaufnahme ergriffen werden.
-
Was nun den Zuverlässigkeitsgrad der Extraktionsergebnisse der Pfortadern angeht, so kann die Quantifiziereinheit 25 das Zuverlässigkeitsmaß quantifizieren durch Normieren der Indexwerte, die von der Indexwert-Berechnungseinheit 24 für jede aus einer Mehrzahl dominierter Zonen berechnet werden, indem ein vorbestimmter Wert hergenommen wird. In diesem Fall kann der vorbestimmte Wert ein Standard-Indexwert innerhalb der Leber und ein Bereich von Indexwerten sein. Man beachte, dass der vorbestimmte Indexwert über die Eingabeeinheit 115 eingegeben wird und in dem Speicher 13 abgespeichert wird.
-
Für den Fall, dass der Indexwert basierend auf einem statistischen Wert berechnet wird, und auch für den Fall, dass der Indexwert basierend auf einem Histogramm berechnet wird, hängt der Indexwert nicht ab von der Anzahl von Verzweigungsstellen bis zu dominierten Zonen oder der Distanz ausgehend von der Wurzel der Pfortader zu den dominierten Zonen. Im Gegenteil: Für den Fall, dass der Indexwert das Verhältnis des Volumens der Pfortadern bezüglich des Volumens der Leber ist, hängt der Indexwert für jede dominierte Zone ab von dem Abstand zwischen der Wurzel der Pfortader und den dominierten Zonen. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der vorbestimmte Wert zum Normieren der Indexwerte derart eingerichtet wird, dass diese sich entsprechend den Entfernungen von der Wurzel der Pfortader zu den dominierten Zonen ändern. Die Abstände von der Wurzel der Pfortader zu den dominierten Zonen lässt sich normieren durch die Länge der Pfortadern von der Wurzel der Pfortader zu der dominierten Zone, die am Weitesten von der Wurzel entfernt ist, durch das Volumen der gesamten Leber, oder durch die Länge des längsten Abschnitts der Leber, um die Indexwerte zu normieren. Der Abstand von Rand des linken Leberlappens zum Rand des rechten Leberlappens bei Betrachtung von vorn kann als die Länge des längsten Abschnitts der Leber herangezogen werden.
-
Die Quantifiziereinheit 25 zeigt die Zuverlässigkeitsmaße, welche auf diese Arten quantifiziert werden, auf der Anzeige 14 an. 8 ist ein Diagramm, welches angezeigte Zuverlässigkeitsmaße für die Extraktionsergebnisse der Pfortadern veranschaulicht. 8 veranschaulicht die Zuverlässisgkeitsgrade, die quantifiziert wurden auf der Grundlage der Indexwerte, die gemäß 8 berechnet wurden. Wie aus 8 hervorgeht, werden auf der Anzeige 14 Zuverlässigkeitsgrade angezeigt, die für jede aus einer Mehrzahl dominierte Zonen innerhalb der Leber quantifiziert wurden. Man beachte, dass der inverse Wert eines statistischen Werts als der Indexwert für jede dominierte Zone berechnet werden kann, und das Zuverlässigkeitsmaß für jede dominierte Zone quantifiziert werden kann durch Anwenden der in 7 gezeigten Zuverlässigkeitskarte.
-
Ein Benutzer kann die Zuverlässigkeitsgrade der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern, die auf der Anzeige 14 dargestellt sind, betrachten, um zu beurteilen, ob der Algorithmus zum Extrahieren der Pfortadern günstig ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind Läsionszonen beim Quantifizieren der Zuverlässigkeitsmaße der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern nicht ausgeschlossen. Daher lässt sich auch die Möglichkeit des Vorhandenseins von Läsionszonen durch Betrachten der Zuverlässigkeitsmaße der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern, die auf der Anzeige 14 angezeigt werden, beurteilen. Insbesondere dann, wenn eine Läsionszone extrahiert wird und sich ein Benutzer über deren Lage im Klaren ist, kann die Lage der Läsion bestätigt werden. Im Ergebnis lassen sich die Zuverlässigkeitsmaße für die Extraktionsergebnisse der Pfortadern ohne Berücksichtigung des Einflusses von Läsionen beurteilen. Für den Fall, dass der Benutzer zu dem Ergebnis kommt, dass der Algorithmus zum Extrahieren der Pfortadern nicht günstig ist, können Maßnahmen wie z. B. eine erneute Aufnahme eines Bilds ergriffen werden, falls die Ursache in der Bildqualität liegt. Für den Fall, dass die Ursache im Algorithmus zum Extrahieren der Pfortadern liegt, können Maßnahmen, wie beispielsweise das Ändern der Parameter des Algorithmus' und das erneute Extrahieren der Pfortadern durch manuelle Operationen, ergriffen werden.
-
Außerdem kann der Benutzer die Zuverlässigkeitsmaße der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern, wie sie auf der Anzeige 14 dargestellt werden, zu dem Zweck betrachten, eine dominierte Zone festzulegen, die schließlich auf chirurgischem Wege herausgeschnitten wird. Beispielsweise lässt sich eine dominierte Zone, welche die Läsion beinhaltet und als dominierte Zone festgestellt wird, herausschneiden, falls die Lage einer Läsion bekannt ist. Für den Fall, dass die Lage einer Läsion nicht bekannt ist, wird eine dominierte Zone, in welcher das Zuverlässigkeitsmaß für das Extraktionsergebnis für die Pfortadern gering ist, als auszuschneidende dominierte Zone bestimmt. Die Quantifiziereinheit 25 nimmt Bezug auf einen Indexwert der festgestellten dominierten Zone, auf ein zulässiges Fehlermaß und einer Zuverlässigkeitskarte für dominierte Zonen, um ein Zuverlässigkeitsmaß für die festgestellte dominierte Zone zu quantifizieren. In diesem Fall kann der Indexwert derjenige Indexwert sein, der von der Indexwert-Berechnungseinheit 24 für jede dominierte Zone berechnet wird, wenn die Zuverlässigkeitsmaße der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern quantifiziert werden. Man beachte, dass die Indexwert-Berechnungseinheit 24 einen Indexwert für die dominierte Zone, die als auszuschneidende Zone festgelegt wurde, erneut berechnen kann, und die Quantifiziereinheit 25 ein Zuverlässigkeitsmaß quantifizieren kann unter Verwendung des neu berechneten Indexwert. Die Quantifiziereinheit 25 zeigt das quantifizierte Zuverlässigkeitsmaß auf der Anzeige 14 an.
-
Der Benutzer kann das Zuverlässigkeitsmaß für die dominierte Zone betrachten, um festzustellen, ob die zu entfernende dominierte Zone angemessen ist. Für den Fall, dass das Zuverlässigkeitsmaß für die dominierte Zone gering ist, kann der Benutzer die dominierte Zone als zu entfernende Zone zurücksetzen. Anschließend kann die Indexwert-Berechnungseinheit 24 einen Indexwert für die zu entfernende dominierte Zone erneut berechnen, und die Quantifiziereinheit 25 kann ein Zuverlässigkeitsmaß unter Verwendung des neu berechneten Indexwerts quantifizieren.
-
Als Nächstes werden die Prozesse beschrieben, die durch die vorliegende Ausführungsform ausgeführt werden. 9 ist ein Flussdiagramm, das die durch die vorliegende Ausführungsform ausgeführten Prozesse veranschaulicht. Als Erstes gewinnt die Bildgewinnungseinheit 21 ein dreidimensionales Bild V0 (Schritt ST1), und die erste Extrahiereinheit 22 extrahiert eine Leber, die eine Zielstruktur darstellt, aus dem dreidimensionalen Bild V0 (Schritt ST2). Als Nächstes extrahiert die zweite Extrahiereinheit 23 Pfortadern aus der Leber (Schritt ST3). Weiterhin berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 24 einen Indexwert, der die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Pfortadern innerhalb der Leber repräsentiert (Schritt ST4). Anschließend qualifiziert die Quantifiziereinheit 25 das Maß oder den Grad der Zuverlässigkeit der Bildqualität der Leber (Schritt ST5), sie quantifiziert das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse der Leber (Schritt ST6), und sie quantifiziert das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse der Pfortadern (Schritt ST7). Die Reihenfolge, in welcher die Schritte ST5 bis ST7 ausgeführt werden, lässt sich in passender Weise ändern, die Schritte können aber auch parallel ausgeführt werden. Weiterhin quantifiziert die Quantifiziereinheit 25 das Maß der Zuverlässigkeit einer dominierten Zone, die als auszuschneidende Zone bestimmt wurde (Schritt ST8), und anschließend endet der Prozess.
-
Wie oben beschrieben wurde, berechnet die vorliegende Ausführungsform den Indexwert, der die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Pfortadern innerhalb der Leber repräsentiert, oder berechnet Indexwerte, welche die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Pfortvenen innerhalb dominierter Zonen der Leber repräsentieren. Daher können basierend auf den Indexwerten das Maß der Zuverlässigkeit der Bildqualität der Leber, das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse der Leber, das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse der Pfortadern und das Maß der Zuverlässigkeit der dominierten Zone exakt quantifiziert werden.
-
Die oben beschriebene Ausführungsform quantifiziert das Maß der Zuverlässigkeit der Bildqualität der Leber, das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse der Leber, das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse der Pfortadern und das Maß der Zuverlässigkeit der dominierten Zone. Allerdings kann auch bloß ein Maß der oben angegebenen Zuverlässigkeitsmaße quantifiziert werden.
-
Darüber hinaus wird bei dem obigen Ausführungsbeispiel das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern quantifiziert. Allerdings kann die Evaluiervorrichtung gemäß der Erfindung so konfiguriert sein, dass sie nur die Indexwerte anzeigt, die für jede der dominierten Zonen berechnet werden, wozu die Anzeige 14 dient, wie in den 5 und 6 dargestellt ist. In diesem Fall kann der die angezeigten Indexwerte betrachtende Benutzer das Maß für die Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern bestimmen.
-
Darüber hinaus ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Läsionszone ausgeschlossen, wenn die Zuverlässigkeitsmaße der Bildqualität und der Extraktionsergebnisse der Leber berechnet werden. Alternativ können die Zuverlässigkeitsmaße der Bildqualität und der Extraktionsergebnisse für die Leber berechnet werden, ohne dass die Läsionszone ausgeschlossen wird. In diesem Fall lässt sich die Möglichkeit des Vorhandenseins einer Läsion zusätzlich zu den Zuverlässigkeitsmaßen der Bildqualität und der Extraktionsergebnisse der Leber bewerten.
-
Darüber hinaus wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Läsionszone nicht ausgeschlossen, wenn das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisses der Pfortadern berechnet wird. Alternativ kann die Läsionszone ausgeschlossen werden, wenn das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern berechnet wird. In diesem Fall kann das Maß der Zuverlässigkeit der Extraktionsergebnisse für die Pfortadern berechnet werden, ohne dass die Möglichkeit des Vorhandenseins einer Läsion bewertet wird.
-
Darüber hinaus kann bei der oben beschriebenen Ausführungsform das dreidimensionale Bild V0 dazu bestimmt werden, eine auszuschneidende dominierte Zone festzustellen, und das Zuverlässigkeitsmaß der dominierten Zone lässt sich nur für die für das Ausschneiden festgestellte dominierte Zone quantifizieren.
-
Darüber hinaus sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Zielstruktur und die Lumenstruktur die Leber bzw. die Pfortader. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann Zuverlässigkeitsmaße für Zielstrukturen bewerten (evaluieren), in denen Lumenstrukturen gleichmäßig verteilt sind. Beispiele für derartige Zielstrukturen und Lumenstrukturen beinhalten eine Lunge bzw. Bronchien sowie ein Gehirn bzw. in dem Gehirn befindliche Blutgefäße.
-
Die Wirkungsweisen der vorliegenden Ausführungsform werden im Folgenden beschrieben. Im Fall des Vorhandenseins einer Läsionszone innerhalb mindestens eines Teils einer Zone einer Zielstruktur ermöglicht das Berechnen des Indexwerts nach dem Extrahieren der Läsionszone aus dem mindestens einen Teil der Zone der Zielstruktur, dass die Läsionszone ausgeschlossen wird. Deshalb lässt sich der Indexwert exakt berechnen, ohne dass er beeinflusst wird durch das Vorhandensein einer Läsion.
-
Basierend auf den Indexwerten wird das Zuverlässigkeitsmaß der Bildqualität, das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse des mindestens einen Teils der Zone der Zielstruktur, und/oder das Zuverlässigkeitsmaß der Extraktionsergebnisse der Lumenstrukturen quantifiziert. Hierdurch können diese Zuverlässigkeitsmaße erhalten werden.
-
Das Quantifizieren der Zuverlässigkeitsmaße durch Bezugnehmen auf die Zuverlässigkeitskarten, welche die Beziehung zwischen den Indexwerten und den Zuverlässigkeitsmaßen definieren, ermöglicht das einfache Quantifizieren der Zuverlässigkeitsmaße.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2009-98644 [0005]
- JP 2014-100555 [0006]
- JP 2010-220742 [0049]
- JP 2011-212314 [0049]
- JP 2003-033349 [0053]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- „Planning of Anatomical Liver Segmentectomy and Subsegmentectomy with 3-Dimensional Simulation Software”, The American Journal of Surgery, Bd. 206, 4, Seiten 530–538, Oktober 2013 [0007]
- „Method for Automatically Extracting Liver Region from Multiple CT Images of the Abdomen at Multiple Temporal Phases by Applying Non Rigid Registration”, Journal of the Academy of Computer Assisted Image Diagnosis, Bd. 7, Nr. 4-1, Juni 2003 [0048]
- „A Liver Level Set (LLS) Algorithm for Extracting Liver's Volume Containing Disconnected Region Automatically2, IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, Bd. 8, Nr. 12, Dezember 2008 [0048]
- „Development and Evaluation of Liver Region Extracting Methods that Employ the Level Set Method”; Journal of the Academy of Computer Assisted Image Diagnosis, Bd. 7, Nr. 4-2, Juni 2003 [0048]
