JP2002140690A - 医用画像処理装置及びその方法 - Google Patents
医用画像処理装置及びその方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】心臓の弁輪の三次元的な形状や運動状態を自動
的に得る医用画像処理装置を提供する。 【解決手段】心臓が撮影された三次元データを画像入力
部１１が取得し、辞書記憶部１４に記憶された辞書デー
タとのパターンマッチングによりパターン照合部１３が
弁輪の位置を検出し、弁輪形状生成部１５が検出された
弁輪位置から弁輪形状を生成し、弁輪運動計測部１９が
弁輪の移動量、速度、加速度、外周長を算出し、これら
の時間的変化を出力する。
的に得る医用画像処理装置を提供する。 【解決手段】心臓が撮影された三次元データを画像入力
部１１が取得し、辞書記憶部１４に記憶された辞書デー
タとのパターンマッチングによりパターン照合部１３が
弁輪の位置を検出し、弁輪形状生成部１５が検出された
弁輪位置から弁輪形状を生成し、弁輪運動計測部１９が
弁輪の移動量、速度、加速度、外周長を算出し、これら
の時間的変化を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置、
ＭＲＩ、Ｘ線ＣＴ等で撮られた画像データから、心臓の
弁輪形状を検出する医用画像処理装置及びその方法に関
する。
ＭＲＩ、Ｘ線ＣＴ等で撮られた画像データから、心臓の
弁輪形状を検出する医用画像処理装置及びその方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、肥満や高血圧といった成人病が増
加傾向にあり、これらに起因する心臓病は死亡率の上位
を占めている。心臓病の診断は、一次的な診断として心
電図が用いられ、さらに詳細な診断には超音波診断装置
による画像診断が主に用いられている。これは、リアル
タイム性、簡便性に優れ、Ｘ線ＣＴやＭＲＩ、ＰＥＴ等
の他の診断装置に比較し安価であることによる。
加傾向にあり、これらに起因する心臓病は死亡率の上位
を占めている。心臓病の診断は、一次的な診断として心
電図が用いられ、さらに詳細な診断には超音波診断装置
による画像診断が主に用いられている。これは、リアル
タイム性、簡便性に優れ、Ｘ線ＣＴやＭＲＩ、ＰＥＴ等
の他の診断装置に比較し安価であることによる。
【０００３】現在数多く利用されている超音波診断装置
では、二次元の断層像により診断を行っているが、規定
の角度づつ回転させた断面画像から三次元像を合成する
方法（特開２０００−２３９８４）や、二次元アレイ状
のプローブにより三次元像を直接撮像する装置が利用可
能となってきている。
では、二次元の断層像により診断を行っているが、規定
の角度づつ回転させた断面画像から三次元像を合成する
方法（特開２０００−２３９８４）や、二次元アレイ状
のプローブにより三次元像を直接撮像する装置が利用可
能となってきている。
【０００４】また、近年、Ｘ線ＣＴ等で多数の断面像を
比較的高速にスキャンできるようになり、動きの大きい
心臓の診断においても三次元画像の利用が多くなってい
る。
比較的高速にスキャンできるようになり、動きの大きい
心臓の診断においても三次元画像の利用が多くなってい
る。
【０００５】心臓病の診断においては、心臓の収縮拡張
機能を診断するために、左心室の内膜輪郭をトレースす
ることで収縮体積の推定等が行われる。
機能を診断するために、左心室の内膜輪郭をトレースす
ることで収縮体積の推定等が行われる。
【０００６】また、心臓の僧帽弁の付け根にあたる僧帽
弁輪の運動は、心筋の収縮拡張機能を反映することが知
られており、超音波診断装置においてもドップラ法等に
より僧帽弁輪の運動を測定することが行われる。
弁輪の運動は、心筋の収縮拡張機能を反映することが知
られており、超音波診断装置においてもドップラ法等に
より僧帽弁輪の運動を測定することが行われる。
【０００７】さらに、弁の置換手術を行う際には、人工
弁のサイズを決定する必要があり、僧帽弁輪部の形状や
外周長を測定する器具による計測を行う（特開平１０−
３１４１９５）。
弁のサイズを決定する必要があり、僧帽弁輪部の形状や
外周長を測定する器具による計測を行う（特開平１０−
３１４１９５）。
【０００８】しかしながら、現在多く用いられている二
次元断層像を得る超音波診断装置での診断においては、
僧帽弁輪の運動計測は、画像走査する断面内での運動し
か計測することができない。
次元断層像を得る超音波診断装置での診断においては、
僧帽弁輪の運動計測は、画像走査する断面内での運動し
か計測することができない。
【０００９】また、僧帽弁輪の外周長の計測において
も、断層像では僧帽弁輪の全体像を知るすべがなく、推
定精度は悪い。
も、断層像では僧帽弁輪の全体像を知るすべがなく、推
定精度は悪い。
【００１０】一方、三次元像を基にすれば、僧帽弁輪の
形状全体を得ることができるが、現在、僧帽弁輪の形状
を直接自動抽出する方法はなく、手動で指定しなければ
ならないので非常に手間を要する。
形状全体を得ることができるが、現在、僧帽弁輪の形状
を直接自動抽出する方法はなく、手動で指定しなければ
ならないので非常に手間を要する。
【００１１】間接的に弁輪部を検出する方法として、左
心室の内膜輪郭の形状から僧帽弁輪を検出する方法（特
開平９−１３１３４５）がある。しかし、内膜輪郭の形
状から検出するため、内膜輪郭の検出精度に依存し、弁
輪の検出精度は良くない。
心室の内膜輪郭の形状から僧帽弁輪を検出する方法（特
開平９−１３１３４５）がある。しかし、内膜輪郭の形
状から検出するため、内膜輪郭の検出精度に依存し、弁
輪の検出精度は良くない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、超音
波診断装置やＸ線ＣＴやＭＲＩなどで得られる二次元画
像での診断では、僧帽弁輪の運動計測は、画像走査する
断面内での運動しか計測することができない。
波診断装置やＸ線ＣＴやＭＲＩなどで得られる二次元画
像での診断では、僧帽弁輪の運動計測は、画像走査する
断面内での運動しか計測することができない。
【００１３】また、僧帽弁輪の外周長の計測において
も、断層像では僧帽弁輪の全体像を知るすべがなく、推
定精度は悪い。
も、断層像では僧帽弁輪の全体像を知るすべがなく、推
定精度は悪い。
【００１４】一方、三次元像を基にすれば、僧帽弁輪の
形状全体を得ることができるが、現在、僧帽弁輪の形状
を直接自動抽出する方法はなく、手動で指定しなければ
ならないので非常に手間を要する。
形状全体を得ることができるが、現在、僧帽弁輪の形状
を直接自動抽出する方法はなく、手動で指定しなければ
ならないので非常に手間を要する。
【００１５】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、三次元画像データを基に画像パターンマッ
チングにより弁輪形状を自動的に検出する医用画像処理
装置と方法を提供する。
れたもので、三次元画像データを基に画像パターンマッ
チングにより弁輪形状を自動的に検出する医用画像処理
装置と方法を提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、心臓
が撮影された三次元の入力データを取得する入力手段
と、心臓の弁輪に関する三次元データよりなる辞書デー
タを記憶した記憶手段と、前記入力手段で取得した入力
データと、前記記憶手段が記憶した辞書データとをパタ
ーンマッチングにより比較して、前記入力データにおけ
る弁輪の位置を検出する検出手段と、前記検出手段によ
って検出された弁輪の位置から弁輪形状を三次元的に作
成する弁輪形状生成手段と、を有することを特徴とする
医用画像処理装置である。
が撮影された三次元の入力データを取得する入力手段
と、心臓の弁輪に関する三次元データよりなる辞書デー
タを記憶した記憶手段と、前記入力手段で取得した入力
データと、前記記憶手段が記憶した辞書データとをパタ
ーンマッチングにより比較して、前記入力データにおけ
る弁輪の位置を検出する検出手段と、前記検出手段によ
って検出された弁輪の位置から弁輪形状を三次元的に作
成する弁輪形状生成手段と、を有することを特徴とする
医用画像処理装置である。
【００１７】請求項２の発明は、前記検出手段は、略ド
ーナツ状の探索領域を前記入力データに形成し、この探
索領域を、平面形状が扇状よりなる複数の分割領域に分
割して、これら分割領域において前記入力データと前記
辞書データとのパターンマッチングをそれぞれ行い、前
記弁輪の位置を検出することを特徴とする請求項１記載
の医用画像処理装置である。
ーナツ状の探索領域を前記入力データに形成し、この探
索領域を、平面形状が扇状よりなる複数の分割領域に分
割して、これら分割領域において前記入力データと前記
辞書データとのパターンマッチングをそれぞれ行い、前
記弁輪の位置を検出することを特徴とする請求項１記載
の医用画像処理装置である。
【００１８】請求項３の発明は、心臓が撮影された三次
元の入力データを取得する入力手段と、心臓の弁輪に関
する二次元画像よりなる辞書データを記憶した記憶手段
と、前記記憶手段に記憶した三次元の入力データから複
数の二次元断面画像を作成する断面画像生成手段と、前
記断面画像生成手段で作成した二次元断面画像と、前記
記憶手段が記憶した辞書データとをパターンマッチング
により比較して、前記入力データにおける弁輪の位置を
検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された
弁輪の位置から弁輪形状を三次元的に作成する弁輪形状
生成手段と、を有することを特徴とする医用画像処理装
置である。
元の入力データを取得する入力手段と、心臓の弁輪に関
する二次元画像よりなる辞書データを記憶した記憶手段
と、前記記憶手段に記憶した三次元の入力データから複
数の二次元断面画像を作成する断面画像生成手段と、前
記断面画像生成手段で作成した二次元断面画像と、前記
記憶手段が記憶した辞書データとをパターンマッチング
により比較して、前記入力データにおける弁輪の位置を
検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された
弁輪の位置から弁輪形状を三次元的に作成する弁輪形状
生成手段と、を有することを特徴とする医用画像処理装
置である。
【００１９】請求項４の発明は、前記断面画像生成手段
は、前記三次元の入力データから二次元断面画像を作成
する場合に、前記入力データにおける任意の中心線から
放射状に延びる複数の二次元断面画像を作成することを
特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置である。
は、前記三次元の入力データから二次元断面画像を作成
する場合に、前記入力データにおける任意の中心線から
放射状に延びる複数の二次元断面画像を作成することを
特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置である。
【００２０】請求項５の発明は、前記弁輪形状生成手段
において作成された三次元的な弁輪上の任意の点の位
置、速度、加速度、移動方向の少なくとも１つの時間変
化を計測する運動計測手段を有することを特徴とする請
求項１，３記載の医用画像処理装置である。
において作成された三次元的な弁輪上の任意の点の位
置、速度、加速度、移動方向の少なくとも１つの時間変
化を計測する運動計測手段を有することを特徴とする請
求項１，３記載の医用画像処理装置である。
【００２１】請求項６の発明は、前記弁輪形状生成手段
において作成された三次元的な弁輪の外周長、または、
直径を計測する寸法計測手段を有することを特徴とする
請求項１，３記載の医用画像処理装置である。
において作成された三次元的な弁輪の外周長、または、
直径を計測する寸法計測手段を有することを特徴とする
請求項１，３記載の医用画像処理装置である。
【００２２】請求項７の発明は、前記弁輪形状生成手段
において作成された三次元的な弁輪の一部、または、全
体を関心領域として設定する関心領域設定手段を有する
ことを特徴とする請求項１，３記載の医用画像処理装置
である。
において作成された三次元的な弁輪の一部、または、全
体を関心領域として設定する関心領域設定手段を有する
ことを特徴とする請求項１，３記載の医用画像処理装置
である。
【００２３】請求項８の発明は、前記関心領域設定手段
において設定された関心領域内の速度値を検出する関心
領域速度検出手段を有することを特徴とする請求項７記
載の医用画像処理装置である。
において設定された関心領域内の速度値を検出する関心
領域速度検出手段を有することを特徴とする請求項７記
載の医用画像処理装置である。
【００２４】請求項９の発明は、前記関心領域設定手段
において設定された関心領域内の輝度値を検出する関心
領域輝度検出手段を有することを特徴とする請求項７記
載の医用画像処理装置である。
において設定された関心領域内の輝度値を検出する関心
領域輝度検出手段を有することを特徴とする請求項７記
載の医用画像処理装置である。
【００２５】請求項１０の発明は、心臓が撮影された三
次元の入力データを取得する入力ステップと、心臓の弁
輪に関する三次元データよりなる辞書データを記憶した
記憶ステップと、前記入力ステップで取得した入力デー
タと、前記記憶ステップが記憶した辞書データとをパタ
ーンマッチングにより比較して、前記入力データにおけ
る弁輪の位置を検出する検出ステップと、前記検出ステ
ップによって検出された弁輪の位置から弁輪形状を三次
元的に作成する弁輪形状生成ステップと、を有すること
を特徴とする医用画像処理方法である。
次元の入力データを取得する入力ステップと、心臓の弁
輪に関する三次元データよりなる辞書データを記憶した
記憶ステップと、前記入力ステップで取得した入力デー
タと、前記記憶ステップが記憶した辞書データとをパタ
ーンマッチングにより比較して、前記入力データにおけ
る弁輪の位置を検出する検出ステップと、前記検出ステ
ップによって検出された弁輪の位置から弁輪形状を三次
元的に作成する弁輪形状生成ステップと、を有すること
を特徴とする医用画像処理方法である。
【００２６】請求項１１の発明は、前記検出ステップ
は、略ドーナツ状の探索領域を前記入力データに形成
し、この探索領域を、平面形状が扇状よりなる複数の分
割領域に分割して、これら分割領域において前記入力デ
ータと前記辞書データとのパターンマッチングをそれぞ
れ行い、前記弁輪の位置を検出することを特徴とする請
求項１０記載の医用画像処理方法である。
は、略ドーナツ状の探索領域を前記入力データに形成
し、この探索領域を、平面形状が扇状よりなる複数の分
割領域に分割して、これら分割領域において前記入力デ
ータと前記辞書データとのパターンマッチングをそれぞ
れ行い、前記弁輪の位置を検出することを特徴とする請
求項１０記載の医用画像処理方法である。
【００２７】請求項１２の発明は、心臓が撮影された三
次元の入力データを取得する入力ステップと、心臓の弁
輪に関する二次元画像よりなる辞書データを記憶した記
憶ステップと、前記記憶ステップに記憶した三次元の入
力データから複数の二次元断面画像を作成する断面画像
生成ステップと、前記断面画像生成ステップで作成した
二次元断面画像と、前記記憶ステップが記憶した辞書デ
ータとをパターンマッチングにより比較して、前記入力
データにおける弁輪の位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによって検出された弁輪の位置から弁
輪形状を三次元的に作成する弁輪形状生成ステップと、
を有することを特徴とする医用画像処理方法である。
次元の入力データを取得する入力ステップと、心臓の弁
輪に関する二次元画像よりなる辞書データを記憶した記
憶ステップと、前記記憶ステップに記憶した三次元の入
力データから複数の二次元断面画像を作成する断面画像
生成ステップと、前記断面画像生成ステップで作成した
二次元断面画像と、前記記憶ステップが記憶した辞書デ
ータとをパターンマッチングにより比較して、前記入力
データにおける弁輪の位置を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによって検出された弁輪の位置から弁
輪形状を三次元的に作成する弁輪形状生成ステップと、
を有することを特徴とする医用画像処理方法である。
【００２８】請求項１３の発明は、前記断面画像生成ス
テップは、三次元の入力データから二次元断面画像を作
成する場合に、前記入力データにおける任意の中心線か
ら放射状に延びる複数の二次元断面画像を作成すること
を特徴とする請求項１２記載の医用画像処理方法であ
る。
テップは、三次元の入力データから二次元断面画像を作
成する場合に、前記入力データにおける任意の中心線か
ら放射状に延びる複数の二次元断面画像を作成すること
を特徴とする請求項１２記載の医用画像処理方法であ
る。
【００２９】請求項１４の発明は、前記弁輪形状生成ス
テップにおいて作成された三次元的な弁輪上の任意の点
の位置、速度、加速度、移動方向の少なくとも１つの時
間変化を計測する運動計測ステップを有することを特徴
とする請求項１０，１２記載の医用画像処理方法であ
る。
テップにおいて作成された三次元的な弁輪上の任意の点
の位置、速度、加速度、移動方向の少なくとも１つの時
間変化を計測する運動計測ステップを有することを特徴
とする請求項１０，１２記載の医用画像処理方法であ
る。
【００３０】請求項１５の発明は、前記弁輪形状生成ス
テップにおいて作成された三次元的な弁輪の外周長、ま
たは、直径を計測する寸法計測ステップを有することを
特徴とする請求項１０，１２記載の医用画像処理方法で
ある。
テップにおいて作成された三次元的な弁輪の外周長、ま
たは、直径を計測する寸法計測ステップを有することを
特徴とする請求項１０，１２記載の医用画像処理方法で
ある。
【００３１】請求項１６の発明は、前記弁輪形状生成ス
テップにおいて作成された三次元的な弁輪の一部、また
は、全体を関心領域として設定する関心領域設定ステッ
プを有することを特徴とする請求項１０，１２記載の医
用画像処理方法である。
テップにおいて作成された三次元的な弁輪の一部、また
は、全体を関心領域として設定する関心領域設定ステッ
プを有することを特徴とする請求項１０，１２記載の医
用画像処理方法である。
【００３２】請求項１７の発明は、前記関心領域設定ス
テップにおいて設定された関心領域内の速度値を検出す
る関心領域速度検出ステップを有することを特徴とする
請求項１６記載の医用画像処理方法である。
テップにおいて設定された関心領域内の速度値を検出す
る関心領域速度検出ステップを有することを特徴とする
請求項１６記載の医用画像処理方法である。
【００３３】請求項１８の発明は、前記関心領域設定ス
テップにおいて設定された関心領域内の輝度値を検出す
る関心領域輝度検出ステップを有することを特徴とする
請求項１６記載の医用画像処理方法である。
テップにおいて設定された関心領域内の輝度値を検出す
る関心領域輝度検出ステップを有することを特徴とする
請求項１６記載の医用画像処理方法である。
【００３４】本発明であると、三次元の入力データから
心臓の弁輪全体の形状を自動的かつ高速に生成すること
ができ、弁輪運動や弁輪サイズの推定を精度良く行うこ
とができ、心臓病の診断に大きく寄与することができ
る。
心臓の弁輪全体の形状を自動的かつ高速に生成すること
ができ、弁輪運動や弁輪サイズの推定を精度良く行うこ
とができ、心臓病の診断に大きく寄与することができ
る。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００３６】（第１実施例）第１実施例を図１から図５
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００３７】図１は第１実施例の医用画像処理装置のブ
ロック図であり、図２は動作の流れを示すフローチャー
トである。
ロック図であり、図２は動作の流れを示すフローチャー
トである。
【００３８】本実施例は、弁輪位置検出を三次元データ
同士のパターンマッチングにより行う例である。
同士のパターンマッチングにより行う例である。
【００３９】図１に示すように医用画像処理装置は、三
次元データを入力する画像入力部１１と、その入力デー
タを記憶するメモリ１２と、パターンマッチングに用い
る辞書データを保存しておく辞書記憶部１４と、辞書デ
ータと入力データをパターンマッチングすることで弁輪
位置を検出するパターン照合部１３と、検出された複数
の弁輪位置から弁輪全体の形状を生成する弁輪形状生成
部１５と、検出された弁輪形状と画像データを表示する
表示制御部１６と、モニタ１７とからなる。
次元データを入力する画像入力部１１と、その入力デー
タを記憶するメモリ１２と、パターンマッチングに用い
る辞書データを保存しておく辞書記憶部１４と、辞書デ
ータと入力データをパターンマッチングすることで弁輪
位置を検出するパターン照合部１３と、検出された複数
の弁輪位置から弁輪全体の形状を生成する弁輪形状生成
部１５と、検出された弁輪形状と画像データを表示する
表示制御部１６と、モニタ１７とからなる。
【００４０】以下、処理の流れを図２のフローチャート
に沿って説明する。
に沿って説明する。
【００４１】最初に例えば、超音波診断装置、ＭＲＩ、
Ｘ線ＣＴ装置等で得られる心臓を撮影した入力データが
画像入力部１１を介して入力される（ステップＳ１）。
Ｘ線ＣＴ装置等で得られる心臓を撮影した入力データが
画像入力部１１を介して入力される（ステップＳ１）。
【００４２】入力データとしては、ディジタル化された
輝度値データでも良いし、アナログ信号による画像でも
良い。
輝度値データでも良いし、アナログ信号による画像でも
良い。
【００４３】アナログ信号の場合は、Ａ／Ｄ変換器によ
りディジタル化され入力される。
りディジタル化され入力される。
【００４４】また、入力データは輝度値データのみに限
らず、例えば超音波診断装置におけるエコーの生信号デ
ータやドップラ速度データや、Ｘ線ＣＴ装置での生のＣ
Ｔ値データ等であっても良い。また、三次元データは複
数の二次元データの集合から再構成されたものであって
も良い。
らず、例えば超音波診断装置におけるエコーの生信号デ
ータやドップラ速度データや、Ｘ線ＣＴ装置での生のＣ
Ｔ値データ等であっても良い。また、三次元データは複
数の二次元データの集合から再構成されたものであって
も良い。
【００４５】画像入力部１１により入力されディジタル
化された三次元データはメモリ１２に記憶される（ステ
ップＳ２）。
化された三次元データはメモリ１２に記憶される（ステ
ップＳ２）。
【００４６】次に、辞書記憶部１４から辞書データが読
み込まれ、事前に設定された各探索領域における入力デ
ータとのパターンマッチングにより弁輪位置が検出され
る（ステップＳ３）。
み込まれ、事前に設定された各探索領域における入力デ
ータとのパターンマッチングにより弁輪位置が検出され
る（ステップＳ３）。
【００４７】探索領域は、弁輪が大局的に見ると円形で
あることを利用して、例えば図４のように設定すると良
い。すなわち、図４の点線に示すように心臓の左心房及
び左心室は、横断面円形の丸みのある立体形状をしてお
り、また、僧帽弁の弁輪は環状である。したがって、図
４の実線に示すように探索領域をドーナツ状に形成し、
このドーナツ状の探索領域を、平面形状が扇状の領域よ
りなる６つの分割領域に分割して、それぞれの分割領域
（Ｉ＝１〜６）で、弁輪の位置Ｐを探索する。なお、分
割領域は６つに限らずそれ以上でもよい。
あることを利用して、例えば図４のように設定すると良
い。すなわち、図４の点線に示すように心臓の左心房及
び左心室は、横断面円形の丸みのある立体形状をしてお
り、また、僧帽弁の弁輪は環状である。したがって、図
４の実線に示すように探索領域をドーナツ状に形成し、
このドーナツ状の探索領域を、平面形状が扇状の領域よ
りなる６つの分割領域に分割して、それぞれの分割領域
（Ｉ＝１〜６）で、弁輪の位置Ｐを探索する。なお、分
割領域は６つに限らずそれ以上でもよい。
【００４８】以下、その探索方法を図３のフローチャー
トに基づいて説明する。
トに基づいて説明する。
【００４９】初期状態でＩ＝１として（ステップＳ
６）、Ｉ＝１の辞書データを読み込む（ステップＳ
７）。辞書データは、パターンマッチングの手法に合わ
せ予め作成されたデータである。本実施例では、辞書デ
ータは、例えば図５に模式的に示すように三次元データ
である。
６）、Ｉ＝１の辞書データを読み込む（ステップＳ
７）。辞書データは、パターンマッチングの手法に合わ
せ予め作成されたデータである。本実施例では、辞書デ
ータは、例えば図５に模式的に示すように三次元データ
である。
【００５０】次に、この三次元の辞書データと、取り込
んだメモリ１２に記憶された入力データとのパターンマ
ッチングを行い、分割領域Ｉ＝１での弁輪位置Ｐを検出
する（ステップＳ８）。すなわち、弁輪検出の処理は、
探索領域内の分割された部分データ毎に辞書データとの
マッチングをとり、もっともマッチした位置を検出位置
とする。
んだメモリ１２に記憶された入力データとのパターンマ
ッチングを行い、分割領域Ｉ＝１での弁輪位置Ｐを検出
する（ステップＳ８）。すなわち、弁輪検出の処理は、
探索領域内の分割された部分データ毎に辞書データとの
マッチングをとり、もっともマッチした位置を検出位置
とする。
【００５１】以上の処理を分割領域Ｉ＝１〜６まで全て
行う（ステップＳ７〜Ｓ１０）。それが終了すると、こ
の処理も終了する。
行う（ステップＳ７〜Ｓ１０）。それが終了すると、こ
の処理も終了する。
【００５２】なお、辞書データは分割領域毎に異なるデ
ータを用いても良い。
ータを用いても良い。
【００５３】また、パターンマッチングは、相関値によ
るテンプレートマッチング、部分空間法、複合類似度法
等の手法を使用すると良い。
るテンプレートマッチング、部分空間法、複合類似度法
等の手法を使用すると良い。
【００５４】検出された分割領域毎の弁輪位置Ｐは、弁
輪形状生成部１５でつなぎ合わせられて、図６に示すよ
うな三次元的な弁輪形状が生成される（ステップＳ
４）。
輪形状生成部１５でつなぎ合わせられて、図６に示すよ
うな三次元的な弁輪形状が生成される（ステップＳ
４）。
【００５５】この際、弁輪がある程度滑らかな形状で円
形に近いという性質を考慮して、弁輪検出位置間を補間
処理により滑らかな輪郭を生成すると良い。
形に近いという性質を考慮して、弁輪検出位置間を補間
処理により滑らかな輪郭を生成すると良い。
【００５６】また、弁輪形状の平滑化処理後、探索範囲
を弁輪位置付近に狭めて、再度パターンマッチングによ
り弁輪位置検出を行うことで、弁輪形状の検出精度を向
上させることができる。
を弁輪位置付近に狭めて、再度パターンマッチングによ
り弁輪位置検出を行うことで、弁輪形状の検出精度を向
上させることができる。
【００５７】最後に、生成された弁輪形状は表示制御部
１６によりモニタ１７等に出力される（ステップＳ
５）。
１６によりモニタ１７等に出力される（ステップＳ
５）。
【００５８】表示は、弁輪形状のみを表示しても良い
し、画像データに重ね合わせて表示してもよい。また、
表示後、ユーザーがマウス等を用いて弁輪形状を手動で
修正するように構成しても良い。
し、画像データに重ね合わせて表示してもよい。また、
表示後、ユーザーがマウス等を用いて弁輪形状を手動で
修正するように構成しても良い。
【００５９】このようにすることで、三次元的な弁輪形
状を自動的に取得することができる。
状を自動的に取得することができる。
【００６０】（第２実施例）次に、第２実施例について
図６から図９に基づいて説明する。
図６から図９に基づいて説明する。
【００６１】図９は第２実施例の医用画像処理装置のブ
ロック図であり、図１０は処理の流れを示すフローチャ
ートである。
ロック図であり、図１０は処理の流れを示すフローチャ
ートである。
【００６２】本実施例は、弁輪位置検出を二次元画像デ
ータ同士のパターンマッチングにより行う例である。
ータ同士のパターンマッチングにより行う例である。
【００６３】そのために前処理として、入力データから
二次元の断面画像データを生成する。そのために、図８
に示すように、第１の実施例の医用画像処理装置に第２
実施例では断面画像生成部１８が付加されている。
二次元の断面画像データを生成する。そのために、図８
に示すように、第１の実施例の医用画像処理装置に第２
実施例では断面画像生成部１８が付加されている。
【００６４】以下、処理の流れを図９のフローチャート
に沿って説明する。
に沿って説明する。
【００６５】まず、画像入力部１１から入力された入力
データはメモリ１２に記憶される。
データはメモリ１２に記憶される。
【００６６】次に、断面画像生成部１８によりメモリ１
２に記憶されて入力データから複数の二次元断面画像が
生成される（ステップＳ１１）。
２に記憶されて入力データから複数の二次元断面画像が
生成される（ステップＳ１１）。
【００６７】三次元座標中の断面位置は、弁輪形状が円
形に近いことを利用して、例えば図７の様に放射状の複
数断面とすれば良い。すなわち、三次元の入力データか
ら二次元断面画像を作成する場合に、入力データにおけ
る任意の中心線から放射状に延びる複数の二次元断面画
像を作成する。
形に近いことを利用して、例えば図７の様に放射状の複
数断面とすれば良い。すなわち、三次元の入力データか
ら二次元断面画像を作成する場合に、入力データにおけ
る任意の中心線から放射状に延びる複数の二次元断面画
像を作成する。
【００６８】また、格子状の断面で断面画像を生成して
も良い。
も良い。
【００６９】次に、辞書記憶部１４から図８に模式的に
示すような二次元画像の辞書データが読み込まれ、断面
画像生成部１８により生成された各断面の二次元画像デ
ータとのパターンマッチングにより弁輪位置が検出され
る（ステップＳ１３）。
示すような二次元画像の辞書データが読み込まれ、断面
画像生成部１８により生成された各断面の二次元画像デ
ータとのパターンマッチングにより弁輪位置が検出され
る（ステップＳ１３）。
【００７０】二次元画像のパターンマッチングは第１実
施例と同様に、相関値によるテンプレートマッチング、
部分空間法、複合類似度法等の手法を使用すると良い。
施例と同様に、相関値によるテンプレートマッチング、
部分空間法、複合類似度法等の手法を使用すると良い。
【００７１】この時、辞書データは断面毎に異なるデー
タを用いても良い。
タを用いても良い。
【００７２】上記処理を三次元的な弁輪形状が生成可能
な位置が検出される枚数Ｎが取り込まれるまで繰り返し
行う（ステップＳ１２〜Ｓ１５）。
な位置が検出される枚数Ｎが取り込まれるまで繰り返し
行う（ステップＳ１２〜Ｓ１５）。
【００７３】検出されたＮ個の弁輪位置は弁輪形状生成
部１５で三次元座標に変換後に、つなぎ合わせられて三
次元的な弁輪形状が生成される。
部１５で三次元座標に変換後に、つなぎ合わせられて三
次元的な弁輪形状が生成される。
【００７４】この際、弁輪検出位置間を補間処理により
滑らかな輪郭を生成することもできる。生成された弁輪
形状は表示制御部１６によりモニタ１７等に出力され
る。
滑らかな輪郭を生成することもできる。生成された弁輪
形状は表示制御部１６によりモニタ１７等に出力され
る。
【００７５】表示は、弁輪形状のみを表示しても良い
し、画像データに重ね合わせて表示してもよい。また、
表示後、ユーザーがマウス等を用いて弁輪形状を手動で
修正するように構成しても良い。
し、画像データに重ね合わせて表示してもよい。また、
表示後、ユーザーがマウス等を用いて弁輪形状を手動で
修正するように構成しても良い。
【００７６】このようにすることで、三次元的な弁輪形
状を二次元画像上でのパターンマッチングにより行うこ
とができ、弁輪形状の自動抽出をより高速に行うことが
できる。
状を二次元画像上でのパターンマッチングにより行うこ
とができ、弁輪形状の自動抽出をより高速に行うことが
できる。
【００７７】（第３実施例）次に、第３実施例について
図１０から図１２に基づいて説明する。
図１０から図１２に基づいて説明する。
【００７８】図１０は第３実施例の医用画像処理装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【００７９】本実施例は、各時相において生成された弁
輪形状から弁輪の運動状態の時間的変化を表示する機能
を第２実施例に付加したものである。
輪形状から弁輪の運動状態の時間的変化を表示する機能
を第２実施例に付加したものである。
【００８０】なお、弁輪運動の状態を測定する機能は、
弁輪検出方法とは独立であるため、例えば第１実施例に
付加しても良い。
弁輪検出方法とは独立であるため、例えば第１実施例に
付加しても良い。
【００８１】図１０は、第３実施例の医用画像処理装置
のブロック図である。本実施例は、弁輪運動計測部１９
を第２実施例に付加することで構成されている。
のブロック図である。本実施例は、弁輪運動計測部１９
を第２実施例に付加することで構成されている。
【００８２】弁輪形状生成までの処理の流れは第２実施
例と同様である。
例と同様である。
【００８３】第３実施例では、弁輪形状を生成した後、
パターンマッチングにより検出された各弁輪位置毎に、
心臓の拍動による移動量、速度、加速度といった値を、
弁輪運動計測部１９が計算する。
パターンマッチングにより検出された各弁輪位置毎に、
心臓の拍動による移動量、速度、加速度といった値を、
弁輪運動計測部１９が計算する。
【００８４】計算された移動量や速度は、例えば図１２
の様に移動量の大小により矢印の長さを変化させた図と
して、表示制御部１６がモニタ１７上に表示する。
の様に移動量の大小により矢印の長さを変化させた図と
して、表示制御部１６がモニタ１７上に表示する。
【００８５】このようにすることで、弁輪運動全体を簡
単に観察することができ、心臓機能の精度良い診断に役
立つ。
単に観察することができ、心臓機能の精度良い診断に役
立つ。
【００８６】なお、上記実施例では、心臓の左心室の僧
帽弁輪で説明したが、右心室の弁輪も同様に検出でき
る。
帽弁輪で説明したが、右心室の弁輪も同様に検出でき
る。
【００８７】（第１変更例）弁輪運動計測部１９が計算
した弁輪上の指定された位置の移動量や速度の時間的変
化を図１３のようにグラフとして表示することもでき
る。
した弁輪上の指定された位置の移動量や速度の時間的変
化を図１３のようにグラフとして表示することもでき
る。
【００８８】（第２変更例）弁輪形状生成部１５で作成
した弁輪の外周長といった弁輪の大きさや外形に関する
量を計算して、表示しても良い。
した弁輪の外周長といった弁輪の大きさや外形に関する
量を計算して、表示しても良い。
【００８９】（第３変更例）弁輪形状生成部１５で作成
した弁輪の一部または全体を他の計測の関心領域と使用
することもできる。
した弁輪の一部または全体を他の計測の関心領域と使用
することもできる。
【００９０】例えば、図１４のように弁輪に隣接した関
心領域を設定し、関心領域内での速度情報をグラフ化し
て表示しても良い。
心領域を設定し、関心領域内での速度情報をグラフ化し
て表示しても良い。
【００９１】また、関心領域内の輝度変化をグラフ化し
て表示しても良い。
て表示しても良い。
【００９２】さらに、弁輪の一部または全体を基準にし
て、立方体のような三次元的な関心領域を設定しても良
い。
て、立方体のような三次元的な関心領域を設定しても良
い。
【００９３】このように、自動検出された弁輪の位置を
用いて関心領域を設定することで、心臓の拍動などによ
る位置変化に関心領域を追従させることができ種々の診
断精度を向上させることができる。
用いて関心領域を設定することで、心臓の拍動などによ
る位置変化に関心領域を追従させることができ種々の診
断精度を向上させることができる。
【００９４】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、自動的
にかつ簡便に心臓の弁輪の三次元的な形状を得ることが
でき、さらには弁輪の運動状態を精度良く測定すること
も可能となり、心機能の診断に対する多大な効果があ
る。
にかつ簡便に心臓の弁輪の三次元的な形状を得ることが
でき、さらには弁輪の運動状態を精度良く測定すること
も可能となり、心機能の診断に対する多大な効果があ
る。
【図１】第１実施例の構成図である。
【図２】第１実施例の処理のフローチャートである。
【図３】第１実施例の弁輪検出処理のフローチャートで
ある。
ある。
【図４】第１実施例における弁輪探索領域の図である。
【図５】第１実施図における弁輪辞書画像の模式図であ
る。
る。
【図６】本発明で生成される弁輪形状の模式図である。
【図７】第２実施例における断面位置の図である。
【図８】第２実施例における弁輪辞書画像の模式図であ
る。
る。
【図９】第２実施例の構成図である。
【図１０】第２実施例の処理のフローチャートである。
【図１１】第３実施例の構成図である。
【図１２】第３実施例における弁輪運動の表示図であ
る。
る。
【図１３】第３実施例における弁輪運動の時間的変化の
表示図である。
表示図である。
【図１４】第３実施例における関心領域設定図と計測結
果の表示図である。
果の表示図である。
１１ 画像入力部 １２ メモリ １３ パターン照合部 １４ 辞書記憶部 １５ 弁輪形状生成部 １６ 表示制御部 １７ モニタ １８ 断面画像生成部 １９ 弁輪運動計測部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C093 AA26 CA50 DA02 EE01 FD01 FF16 FF21 FF22 FF35 FF43 FF50 FG05 FH02 4C096 AC04 DC19 DC23 DC25 DC36 DE08 4C301 DD07 EE14 JC08 JC20 KK16 5B057 AA07 BA03 BA04 BA05 BA07 CA08 CA12 CA13 CA16 CB08 CB12 CB13 CB16 CE09 CE20 DA07 DA08 DB03 DC03 DC30 5L096 AA09 BA06 BA13 FA02 FA64 FA67 FA81 JA09 KA00
Claims (18)
- 【請求項１】心臓が撮影された三次元の入力データを取
得する入力手段と、 心臓の弁輪に関する三次元データよりなる辞書データを
記憶した記憶手段と、 前記入力手段で取得した入力データと、前記記憶手段が
記憶した辞書データとをパターンマッチングにより比較
して、前記入力データにおける弁輪の位置を検出する検
出手段と、 前記検出手段によって検出された弁輪の位置から弁輪形
状を三次元的に作成する弁輪形状生成手段と、 を有することを特徴とする医用画像処理装置。 - 【請求項２】前記検出手段は、 略ドーナツ状の探索領域を前記入力データに形成し、 この探索領域を、平面形状が扇状よりなる複数の分割領
域に分割して、これら分割領域において前記入力データ
と前記辞書データとのパターンマッチングをそれぞれ行
い、前記弁輪の位置を検出することを特徴とする請求項
１記載の医用画像処理装置。 - 【請求項３】心臓が撮影された三次元の入力データを取
得する入力手段と、 心臓の弁輪に関する二次元画像よりなる辞書データを記
憶した記憶手段と、 前記記憶手段に記憶した三次元の入力データから複数の
二次元断面画像を作成する断面画像生成手段と、 前記断面画像生成手段で作成した二次元断面画像と、前
記記憶手段が記憶した辞書データとをパターンマッチン
グにより比較して、前記入力データにおける弁輪の位置
を検出する検出手段と、 前記検出手段によって検出された弁輪の位置から弁輪形
状を三次元的に作成する弁輪形状生成手段と、 を有することを特徴とする医用画像処理装置。 - 【請求項４】前記断面画像生成手段は、 前記三次元の入力データから二次元断面画像を作成する
場合に、 前記入力データにおける任意の中心線から放射状に延び
る複数の二次元断面画像を作成することを特徴とする請
求項３記載の医用画像処理装置。 - 【請求項５】前記弁輪形状生成手段において作成された
三次元的な弁輪上の任意の点の位置、速度、加速度、移
動方向の少なくとも１つの時間変化を計測する運動計測
手段を有することを特徴とする請求項１，３記載の医用
画像処理装置。 - 【請求項６】前記弁輪形状生成手段において作成された
三次元的な弁輪の外周長、または、直径を計測する寸法
計測手段を有することを特徴とする請求項１，３記載の
医用画像処理装置。 - 【請求項７】前記弁輪形状生成手段において作成された
三次元的な弁輪の一部、または、全体を関心領域として
設定する関心領域設定手段を有することを特徴とする請
求項１，３記載の医用画像処理装置。 - 【請求項８】前記関心領域設定手段において設定された
関心領域内の速度値を検出する関心領域速度検出手段を
有することを特徴とする請求項７記載の医用画像処理装
置。 - 【請求項９】前記関心領域設定手段において設定された
関心領域内の輝度値を検出する関心領域輝度検出手段を
有することを特徴とする請求項７記載の医用画像処理装
置。 - 【請求項１０】心臓が撮影された三次元の入力データを
取得する入力ステップと、 心臓の弁輪に関する三次元データよりなる辞書データを
記憶した記憶ステップと、 前記入力ステップで取得した入力データと、前記記憶ス
テップが記憶した辞書データとをパターンマッチングに
より比較して、前記入力データにおける弁輪の位置を検
出する検出ステップと、 前記検出ステップによって検出された弁輪の位置から弁
輪形状を三次元的に作成する弁輪形状生成ステップと、 を有することを特徴とする医用画像処理方法。 - 【請求項１１】前記検出ステップは、 略ドーナツ状の探索領域を前記入力データに形成し、 この探索領域を、平面形状が扇状よりなる複数の分割領
域に分割して、これら分割領域において前記入力データ
と前記辞書データとのパターンマッチングをそれぞれ行
い、前記弁輪の位置を検出することを特徴とする請求項
１０記載の医用画像処理方法。 - 【請求項１２】心臓が撮影された三次元の入力データを
取得する入力ステップと、 心臓の弁輪に関する二次元画像よりなる辞書データを記
憶した記憶ステップと、 前記記憶ステップに記憶した三次元の入力データから複
数の二次元断面画像を作成する断面画像生成ステップ
と、 前記断面画像生成ステップで作成した二次元断面画像
と、前記記憶ステップが記憶した辞書データとをパター
ンマッチングにより比較して、前記入力データにおける
弁輪の位置を検出する検出ステップと、 前記検出ステップによって検出された弁輪の位置から弁
輪形状を三次元的に作成する弁輪形状生成ステップと、 を有することを特徴とする医用画像処理方法。 - 【請求項１３】前記断面画像生成ステップは、 三次元の入力データから二次元断面画像を作成する場合
に、 前記入力データにおける任意の中心線から放射状に延び
る複数の二次元断面画像を作成することを特徴とする請
求項１２記載の医用画像処理方法。 - 【請求項１４】前記弁輪形状生成ステップにおいて作成
された三次元的な弁輪上の任意の点の位置、速度、加速
度、移動方向の少なくとも１つの時間変化を計測する運
動計測ステップを有することを特徴とする請求項１０，
１２記載の医用画像処理方法。 - 【請求項１５】前記弁輪形状生成ステップにおいて作成
された三次元的な弁輪の外周長、または、直径を計測す
る寸法計測ステップを有することを特徴とする請求項１
０，１２記載の医用画像処理方法。 - 【請求項１６】前記弁輪形状生成ステップにおいて作成
された三次元的な弁輪の一部、または、全体を関心領域
として設定する関心領域設定ステップを有することを特
徴とする請求項１０，１２記載の医用画像処理方法。 - 【請求項１７】前記関心領域設定ステップにおいて設定
された関心領域内の速度値を検出する関心領域速度検出
ステップを有することを特徴とする請求項１６記載の医
用画像処理方法。 - 【請求項１８】前記関心領域設定ステップにおいて設定
された関心領域内の輝度値を検出する関心領域輝度検出
ステップを有することを特徴とする請求項１６記載の医
用画像処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000333695A JP3679990B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 医用画像処理装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000333695A JP3679990B2 (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | 医用画像処理装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002140690A true JP2002140690A (ja) | 2002-05-17 |
| JP3679990B2 JP3679990B2 (ja) | 2005-08-03 |
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ID=18809730
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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