JP2003339644A - 臓器の切除領域抽出表示装置 - Google Patents
臓器の切除領域抽出表示装置Info
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Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】肝臓のように血管が複雑に入り組んだ臓器の特
性を利用して、切除手術時のシミュレーションに適した
臓器の切除領域を抽出することができ、かつ、その切除
領域を識別可能に表示する。 【解決手段】被検体の積み上げ三次元画像データを用い
て、臓器中の腫瘍などの病変部を抽出し、少なくとも病
変部を含む病変領域を抽出する。この病変部を含む病変
領域は、病変部に対してサージカルマージンなどを加味
して設定する。続いて、前記病変領域の外側の複数の脈
管の方向ベクトルを検知する。検知される複数の脈管と
しては、病変領域の外側の脈管のうちで病変領域に近
く、かつ予め指定された径以上の脈管である。次に、前
記病変領域及び前記複数の脈管の方向ベクトルに基づい
て病変領域を含み、複数の管脈を含まない臓器表面まで
の切除領域を特定する。そして、この切除領域と非切除
領域とを識別可能に表示する。
性を利用して、切除手術時のシミュレーションに適した
臓器の切除領域を抽出することができ、かつ、その切除
領域を識別可能に表示する。 【解決手段】被検体の積み上げ三次元画像データを用い
て、臓器中の腫瘍などの病変部を抽出し、少なくとも病
変部を含む病変領域を抽出する。この病変部を含む病変
領域は、病変部に対してサージカルマージンなどを加味
して設定する。続いて、前記病変領域の外側の複数の脈
管の方向ベクトルを検知する。検知される複数の脈管と
しては、病変領域の外側の脈管のうちで病変領域に近
く、かつ予め指定された径以上の脈管である。次に、前
記病変領域及び前記複数の脈管の方向ベクトルに基づい
て病変領域を含み、複数の管脈を含まない臓器表面まで
の切除領域を特定する。そして、この切除領域と非切除
領域とを識別可能に表示する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は臓器の切除領域抽出
表示装置に係り、特に臓器中の腫瘍などの病変部を良好
に切除するための切除領域を表示する技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、Ｘ線撮像装置、Ｘ線ＣＴ装置、Ｍ
ＲＩ装置などの医用画像診断装置で得られる画像を診断
のみならず、治療に用いることが盛んに行われるように
なっている。 【０００３】治療には被検体にカテーテルを挿入して患
部を治療するカテーテル術と、従来通り切開手術により
患部を切除する外科手術とがある。外科手術では、手術
前に医用画像診断装置により患部の画像を得て、その切
除する部分を決めておくことが通常行われる。切除する
部分を決めるための表示画像は、二次元画像もしくは二
次元画像を積み上げて構成した三次元画像が用いられて
いる。これは、人体の形態により近いため、直感的に切
除部分が決められるからである。 【０００４】一方、従来の二次元画像上での臓器の抽
出、切除部分の決定は、医師が解剖学的知識に基づいて
手作業で行っている。 【０００５】近年は特定臓器の自動抽出に関する研究が
盛んになっているが、特定臓器内の領域区分や特定につ
いては、医師が解剖学的知識に基づいて判断、認識して
いる。 【０００６】単一の臓器内の特定領域を抽出する方法は
あるが、実際の臨床現場においては、表示画像上で臓器
を幾何学的な平面や曲面で切除することは行われておら
ず、そのようなシミュレーション結果は、臨床現場では
あまり役立つものとは言えないものである。 【０００７】そこで、特開２００１−２８３１９１号公
報にあるような、単一臓器内の血管の走行情報に基づい
て、血管によって部分的に支配されている臓器の特定領
域を抽出する方法が提案されている。解剖学的情報に基
づいているため、医師の判断する特定領域と酷似した結
果が得られ、臓器切除術前計画としてのシミュレーショ
ン精度は飛躍的に向上する。例えば、肝臓ガンの摘出手
術においては、上記シミュレーション方法と一致した術
式を採用できる場合が多い。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
臨床では、解剖学的知識に一致した上記手法で囲まれる
領域内にのみ癌などの腫瘍が存在するわけではなく、そ
の境界部に存在する場合もある。区域境界を跨いで存在
する腫瘍に対して上記手法で切除、摘出を試みる場合、
切除領域が拡大し、手術としては患者の負担が大きくな
る。その結果、前記シミュレーションと同様の手法を採
用できない場合がある。 【０００９】また、上記手法で囲まれる領域内に腫瘍が
存在したとしても、適切なサージカルマージンが確保で
きず、実際の手術に適用できない場合も存在する。 【００１０】更に、もともと患者の肝臓の機能が肝硬変
などの理由で低下しており、通常ならば適用可能な前記
シミュレーションと同様な手法は、術後の肝臓の機能の
確保が困難になり、実際の手術に適用できない場合も存
在する。 【００１１】この場合、血管による部分的に支配されて
いる領域を医師が手術中に逐次判断を行いながら切除を
進める部分切除術、もしくは前記シミュレーションと同
様の方法と部分切除術の併用方法が採用されることが多
い。 【００１２】部分切除術は、術中に医師がエコーを用い
て腫瘍の位置、大きさ、血管の位置などを調べながら非
系統的に切除領域を特定するものである。手術の目安に
なるマーカーとして、例えば肝臓の部分切除術では肝臓
表面に腫瘍の径、切除（離断）開始位置、ガイドとなる
血管の位置をマーキングする。これらの情報に基づいて
手術の途中途中でエコーを併用しながら切除術を進めて
いく。 【００１３】従って、現在のシミュレーション方法で
は、上記のような位置に存在する腫瘍や、肝機能の低い
患者に対する切除シミュレーションを高精度に行うこと
ができない。 【００１４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、肝臓のように血管が複雑に入り組んだ臓器の特
性を利用して、切除手術時のシミュレーションに適した
臓器の切除領域を抽出することができ、かつ、その切除
領域を識別可能に表示することができる臓器の切除領域
抽出表示装置を提供することを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１に係る臓器の切除領域抽出表示装置は、被検
体の画像を用いて臓器中の病変部を抽出し、少なくとも
前記病変部を含む病変領域を設定する設定手段と、前記
被検体の画像を用いて前記病変領域の外側の複数の脈管
の走行情報を検知する手段と、前記病変領域及び前記複
数の脈管の走行情報に基づいて前記病変領域を含み、前
記複数の管脈を含まない前記臓器の表面までの切除領域
を決定する手段と、少なくとも前記臓器の切除領域を識
別可能に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とし
ている。 【００１６】本発明では、被検体の画像を用いて臓器中
の腫瘍などの病変部を抽出し、少なくとも前記病変部を
含む病変領域を設定する。この病変部の抽出は、臓器を
示す画像中の画素値の大きさによって行うことができ、
また、病変部を含む病変領域は、病変部に対してサージ
カルマージンなどを加味して設定することができる。 【００１７】続いて、前記被検体の画像を用いて前記病
変領域の外側の複数の脈管の走行情報を検知する。検知
される複数の脈管としては、病変領域の外側の脈管のう
ちで病変領域に近く、かつ予め指定された径以上の脈管
であり、脈管の走行情報としては、例えば病変領域近傍
における脈管の方向ベクトルである。 【００１８】次に、前記病変領域及び前記複数の脈管の
走行情報に基づいて前記病変領域を含み、前記複数の管
脈を含まない臓器表面までの切除領域を決定する。この
切除領域の決定方法としては、例えば、前記病変領域を
球形状とし、この球に接する前記脈管の方向ベクトルを
含む略円錐を求め、この略円錐を切除領域（円錐切除す
る領域）とする。尚、略円錐の頂点と病変領域とによっ
て囲まれる領域は、切除領域に含まれないようにする。 【００１９】他の切除領域の決定方法としては、例え
ば、前記病変領域を球形状とし、前記病変領域に対して
最短距離にある臓器の表面位置又は外科手術のしやすさ
を考慮して適宜指定した臓器の表面位置と、前記病変領
域の中心とを結ぶ線分を中心とする略円錐であって、前
記病変領域を含むとともに所定の頂角（例えば、６０
度）をもつ略円錐を切除領域とする。尚、前記所定の頂
角は、適宜設定可能であるが、少なくとも略円錐の切除
領域に前記脈管が含まれないように、その頂角の大きさ
は制限される。 【００２０】上記のようにして臓器の切除領域が決定さ
れると、少なくとも切除領域を識別可能に表示手段に表
示する。この表示方法としては、切除領域と非切除領域
との境界を表示することで切除領域と非切除領域とを識
別可能に表示したり、切除領域のみを表示する。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る臓器の切除領域抽出表示装置の好ましい実施の形態に
ついて詳説する。 【００２２】図１（ａ）に示すようにＸ線ＣＴ装置やＭ
ＲＩ装置等の三次元計測の可能な画像診断装置で取得し
た複数の断層像１１を積み上げて、図１（ｂ）に示すよ
うな積み上げ三次元画像１２とし、処理対象を三次元化
する。積み上げ三次元画像１２は、肝臓の組織と門脈、
静脈、腫瘍などを含み、ここには図示しない二次元の投
影面に陰影付けして投影処理された擬似三次元画像とし
て、例えばモニタに表示される。 【００２３】図２は本発明に係る臓器の切除領域抽出表
示の手順を示すフローチャートである。 【００２４】本発明の領域特定処理２０は、関心領域抽
出処理２１、距離値変換処理２２、細線化処理２３又は
表面画素検出処理２４、パラメータ自動計算設定処理２
５又はパラメータ手動計算設定処理２６、切除領域特定
処理２７及び切除領域切除処理２８からなる。 【００２５】画像診断装置から読み込まれた積み上げ三
次元画像データに対して関心領域抽出処理２１が行わ
れ、関心領域（対象臓器：例えば肝臓実質、腫瘍、門
脈）が抽出される。この抽出された門脈に対して距離値
変換処理２２が行われ、門脈の径などが測定され、更に
門脈の芯線を求める細線化処理２３又は表面画素検出処
理２４が行われる。 【００２６】次に、パラメータ自動計算設定処理２５の
概念を図３に示す。 【００２７】抽出した腫瘍３１の中心もしくは重心３
２、及び腫瘍３１の半径もしくは最大径３３を求める。
腫瘍３１の外側に向かって球状の領域拡張（サージカル
マージン領域）３４を行い、例えば、門脈３５などの脈
管に接する時に拡張を止める。拡張を止めるための脈管
かどうかの判定には、距離値変換処理２２から得られる
脈管の径の情報を利用する。指定された径（例えば、１
ｍｍ以下）よりも細い脈管に接した場合は、引き続き領
域拡張を行う。 【００２８】腫瘍３１の中心から拡張した球状の領域３
４の径３６から腫瘍の径３３を引いたものを、手術の際
の安全領域幅（サージカルマージン）３７として定義す
る。 【００２９】次に、腫瘍付近に存在する脈管より切除領
域を特定する切除領域特定処理２７の概念を図４に示
す。 【００３０】図４（ａ）に示すように腫瘍３１に最も近
い細線化処理２３のなされた脈管３５における芯線構成
画素４１、４２を検出し、その前後の芯線構成画素を抽
出して、図４（ｂ）に示すようにそれぞれの方向ベクト
ル４３、４４を算出する。これらの方向ベクトル４３、
４４の成す角度を持ち、サージカルマージン領域３４に
接する円錐領域を定義する。円錐の頂点４５とサージカ
ルマージン領域３４で囲まれた領域４６は切除領域に含
まれないものとする。 【００３１】従って、切除領域は、サージカルマージン
領域３４と円錐の残りの領域４７を合わせた領域とな
る。実際の切除領域は、図５に示すように肝臓実質の表
面５１が円錐の底面となるように決定される。 【００３２】肝臓表面に存在する円錐領域の底面の縁
（即ち、離断開始位置）６１を、肝臓表面に表示する
と、図６に示すようになる。離断開始位置６１は、線
（実線、点線など）、もしくは色を付けた面として表示
する。また、腫瘍を肝臓表面５１に投影した腫瘍投影像
６２と合わせて表示することで、実際の手術の際に行う
マーキングと同じ効果が得られる。 【００３３】図３及び図４を元にサージカルマージン領
域３４の判定式の一例を示す。 【００３４】脈管の径の情報は、予め距離値変換処理２
２により求められている。処理をせず、温存する脈管の
最小径をＮと仮定する。脈管３５の構成画素をＶとし、
その脈管の芯線構成画素をＣ、その芯線部位における脈
管の径をＣ(n)(n:芯線に付けられた番号) とする。 【００３５】腫瘍３１の中心もしくは重心３２をＴと
し、腫瘍周辺の肝臓実質画素もしくは脈管画素Ｌ(i)(i:
腫瘍中心から放射状に検索した場合の世代番号) を球状
に順次検索していく。その際の三次元的な距離をＴＬ
(i) とすると、腫瘍３１を含んだ切除領域（球）の径Ｒ
（図３上の径３６）、及び判定条件は、次式 【００３６】 【数１】 Ｒ＝ＴＬ(i-1) (Ｌ(i) ＝Ｖ ＆ Ｃ(n) ≧Ｎ） となる。実際には、パラメータi-1 のように脈管の際ぎ
りぎりにサージカルマージン領域が設定されることはな
く、解剖学的知識を有するオペレータによる手動、もし
くは腫瘍の位置、径、及び腫瘍中心又は腫瘍辺縁から脈
管までの距離による統計から計算式等を利用して自動的
にパラメータi-1 を変更することになる。更に、サージ
カルマージン３７（図３参照）は、一般の手術では１０
ｍｍ程度とるようにしているため、適当なサージカルマ
ージン３７が得られた段階で、球状の領域拡張３４を停
止するようにしてもよい。 【００３７】切除領域切除処理２８は、例えば腫瘍中心
３２を開始点とし、サージカルマージン領域３４と円錐
領域４７、肝臓実質表面５１で囲まれる切除領域を抽出
し、この切除領域の画素値を非切除領域の画素値と異な
る値に置き換えることで、識別表示できるようにする。
また、切除領域の画素を非表示にした三次元画像を表示
することで、切除と同じ効果を得ることができる。 【００３８】次に、パラメータを手動で与えた場合の切
除領域の設定方法を図７に示す。 【００３９】腫瘍３１の重心３２と肝臓表面５１に投影
した際の腫瘍中心７１とを結ぶ線分を中心とする円錐
で、この円錐の頂点４５の頂角θが所定の角度（例え
ば、６０度）となり、かつサージカルマージン領域３４
に接し、肝臓表面に定義される面を底面とする円錐の領
域４７を切除領域とする。尚、円錐の頂点４５とサージ
カルマージン領域３４で囲まれた領域は切除領域に含ま
れないものとする。 【００４０】所定の頂角θは、適宜設定可能であるが、
少なくとも円錐の切除領域に脈管３５が含まれないよう
に、その頂角の大きさは制限される。また、肝臓表面５
１に投影した際の腫瘍中心７１の位置は、腫瘍３１から
肝臓表面５１に最も近い位置としたり、脈管の走行方向
や手術のしやすい位置などを考慮して適宜設定可能であ
る。 【００４１】上記のようにして決定した切除領域より、
腫瘍中心７１、腫瘍投影像６２を表示したり、離断開始
距離７２を与えることができる。三次元画像として表示
すると、図６に類似した画像を作成することができる。 【００４２】図８は本発明に係る臓器の切除領域抽出表
示装置のハードウェア構成を示す概略図である。 【００４３】この臓器の切除領域抽出表示装置は、中央
処理装置（ＣＰＵ）８２、主メモリ８０、磁気ディスク
８１、表示メモリ８３、ディスプレイ８４、コントロー
ラ８５、マウス８６、キーボード８７、及び共通バス８
８から構成されている。 【００４４】磁気ディスク８１には、Ｘ線ＣＴ装置から
取得した被検体の各断層像が格納されており、主メモリ
８０の投影表示ソフトウェア（図２）に従って、ＣＰＵ
８２が所定の処理を行う。この処理では、コントローラ
８５に付加されているマウス８６やキーボード８７を使
用した入出力処理や処理操作が行われる。積み上げ三次
元画像や処理結果は表示メモリ８３を介してディスプレ
イ８４に表示され、オペレータの操作を利用して図２の
処理がなされ、各種条件に合った画像が表示される。ま
た、処理結果及び表示内容は磁気ディクス８１に格納さ
れ、再表示に利用される。 【００４５】尚、積み上げ三次元画像は、Ｘ線ＣＴ装置
から得られるものに限らず、磁気共鳴イメージング装置
や超音波診断装置などの他の画像診断装置により取得し
たものでもよい。また、対象臓器としては、この実施の
形態で説明した肝臓の他に、人体の多くの部位について
適用可能である。 【００４６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、肝
臓のように血管が複雑に入り組んだ臓器の特性を利用
し、予め設定した径以上の脈管を切断しないように臓器
の切除領域を抽出することができ、その切除領域を識別
可能に表示することができる。例えば、肝臓切除シミュ
レーション等を行う際に、より多くの症例に対応するこ
とが可能となり、より臨床に近い形での手術計画、切除
シミュレーション、切除率の計算や三次元的な可視化が
可能となる。また、三次元的に特定された切除領域が適
正であるかどうかを、二次元画像上で確認することも可
能である。
表示装置に係り、特に臓器中の腫瘍などの病変部を良好
に切除するための切除領域を表示する技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、Ｘ線撮像装置、Ｘ線ＣＴ装置、Ｍ
ＲＩ装置などの医用画像診断装置で得られる画像を診断
のみならず、治療に用いることが盛んに行われるように
なっている。 【０００３】治療には被検体にカテーテルを挿入して患
部を治療するカテーテル術と、従来通り切開手術により
患部を切除する外科手術とがある。外科手術では、手術
前に医用画像診断装置により患部の画像を得て、その切
除する部分を決めておくことが通常行われる。切除する
部分を決めるための表示画像は、二次元画像もしくは二
次元画像を積み上げて構成した三次元画像が用いられて
いる。これは、人体の形態により近いため、直感的に切
除部分が決められるからである。 【０００４】一方、従来の二次元画像上での臓器の抽
出、切除部分の決定は、医師が解剖学的知識に基づいて
手作業で行っている。 【０００５】近年は特定臓器の自動抽出に関する研究が
盛んになっているが、特定臓器内の領域区分や特定につ
いては、医師が解剖学的知識に基づいて判断、認識して
いる。 【０００６】単一の臓器内の特定領域を抽出する方法は
あるが、実際の臨床現場においては、表示画像上で臓器
を幾何学的な平面や曲面で切除することは行われておら
ず、そのようなシミュレーション結果は、臨床現場では
あまり役立つものとは言えないものである。 【０００７】そこで、特開２００１−２８３１９１号公
報にあるような、単一臓器内の血管の走行情報に基づい
て、血管によって部分的に支配されている臓器の特定領
域を抽出する方法が提案されている。解剖学的情報に基
づいているため、医師の判断する特定領域と酷似した結
果が得られ、臓器切除術前計画としてのシミュレーショ
ン精度は飛躍的に向上する。例えば、肝臓ガンの摘出手
術においては、上記シミュレーション方法と一致した術
式を採用できる場合が多い。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
臨床では、解剖学的知識に一致した上記手法で囲まれる
領域内にのみ癌などの腫瘍が存在するわけではなく、そ
の境界部に存在する場合もある。区域境界を跨いで存在
する腫瘍に対して上記手法で切除、摘出を試みる場合、
切除領域が拡大し、手術としては患者の負担が大きくな
る。その結果、前記シミュレーションと同様の手法を採
用できない場合がある。 【０００９】また、上記手法で囲まれる領域内に腫瘍が
存在したとしても、適切なサージカルマージンが確保で
きず、実際の手術に適用できない場合も存在する。 【００１０】更に、もともと患者の肝臓の機能が肝硬変
などの理由で低下しており、通常ならば適用可能な前記
シミュレーションと同様な手法は、術後の肝臓の機能の
確保が困難になり、実際の手術に適用できない場合も存
在する。 【００１１】この場合、血管による部分的に支配されて
いる領域を医師が手術中に逐次判断を行いながら切除を
進める部分切除術、もしくは前記シミュレーションと同
様の方法と部分切除術の併用方法が採用されることが多
い。 【００１２】部分切除術は、術中に医師がエコーを用い
て腫瘍の位置、大きさ、血管の位置などを調べながら非
系統的に切除領域を特定するものである。手術の目安に
なるマーカーとして、例えば肝臓の部分切除術では肝臓
表面に腫瘍の径、切除（離断）開始位置、ガイドとなる
血管の位置をマーキングする。これらの情報に基づいて
手術の途中途中でエコーを併用しながら切除術を進めて
いく。 【００１３】従って、現在のシミュレーション方法で
は、上記のような位置に存在する腫瘍や、肝機能の低い
患者に対する切除シミュレーションを高精度に行うこと
ができない。 【００１４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、肝臓のように血管が複雑に入り組んだ臓器の特
性を利用して、切除手術時のシミュレーションに適した
臓器の切除領域を抽出することができ、かつ、その切除
領域を識別可能に表示することができる臓器の切除領域
抽出表示装置を提供することを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１に係る臓器の切除領域抽出表示装置は、被検
体の画像を用いて臓器中の病変部を抽出し、少なくとも
前記病変部を含む病変領域を設定する設定手段と、前記
被検体の画像を用いて前記病変領域の外側の複数の脈管
の走行情報を検知する手段と、前記病変領域及び前記複
数の脈管の走行情報に基づいて前記病変領域を含み、前
記複数の管脈を含まない前記臓器の表面までの切除領域
を決定する手段と、少なくとも前記臓器の切除領域を識
別可能に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とし
ている。 【００１６】本発明では、被検体の画像を用いて臓器中
の腫瘍などの病変部を抽出し、少なくとも前記病変部を
含む病変領域を設定する。この病変部の抽出は、臓器を
示す画像中の画素値の大きさによって行うことができ、
また、病変部を含む病変領域は、病変部に対してサージ
カルマージンなどを加味して設定することができる。 【００１７】続いて、前記被検体の画像を用いて前記病
変領域の外側の複数の脈管の走行情報を検知する。検知
される複数の脈管としては、病変領域の外側の脈管のう
ちで病変領域に近く、かつ予め指定された径以上の脈管
であり、脈管の走行情報としては、例えば病変領域近傍
における脈管の方向ベクトルである。 【００１８】次に、前記病変領域及び前記複数の脈管の
走行情報に基づいて前記病変領域を含み、前記複数の管
脈を含まない臓器表面までの切除領域を決定する。この
切除領域の決定方法としては、例えば、前記病変領域を
球形状とし、この球に接する前記脈管の方向ベクトルを
含む略円錐を求め、この略円錐を切除領域（円錐切除す
る領域）とする。尚、略円錐の頂点と病変領域とによっ
て囲まれる領域は、切除領域に含まれないようにする。 【００１９】他の切除領域の決定方法としては、例え
ば、前記病変領域を球形状とし、前記病変領域に対して
最短距離にある臓器の表面位置又は外科手術のしやすさ
を考慮して適宜指定した臓器の表面位置と、前記病変領
域の中心とを結ぶ線分を中心とする略円錐であって、前
記病変領域を含むとともに所定の頂角（例えば、６０
度）をもつ略円錐を切除領域とする。尚、前記所定の頂
角は、適宜設定可能であるが、少なくとも略円錐の切除
領域に前記脈管が含まれないように、その頂角の大きさ
は制限される。 【００２０】上記のようにして臓器の切除領域が決定さ
れると、少なくとも切除領域を識別可能に表示手段に表
示する。この表示方法としては、切除領域と非切除領域
との境界を表示することで切除領域と非切除領域とを識
別可能に表示したり、切除領域のみを表示する。 【００２１】 【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る臓器の切除領域抽出表示装置の好ましい実施の形態に
ついて詳説する。 【００２２】図１（ａ）に示すようにＸ線ＣＴ装置やＭ
ＲＩ装置等の三次元計測の可能な画像診断装置で取得し
た複数の断層像１１を積み上げて、図１（ｂ）に示すよ
うな積み上げ三次元画像１２とし、処理対象を三次元化
する。積み上げ三次元画像１２は、肝臓の組織と門脈、
静脈、腫瘍などを含み、ここには図示しない二次元の投
影面に陰影付けして投影処理された擬似三次元画像とし
て、例えばモニタに表示される。 【００２３】図２は本発明に係る臓器の切除領域抽出表
示の手順を示すフローチャートである。 【００２４】本発明の領域特定処理２０は、関心領域抽
出処理２１、距離値変換処理２２、細線化処理２３又は
表面画素検出処理２４、パラメータ自動計算設定処理２
５又はパラメータ手動計算設定処理２６、切除領域特定
処理２７及び切除領域切除処理２８からなる。 【００２５】画像診断装置から読み込まれた積み上げ三
次元画像データに対して関心領域抽出処理２１が行わ
れ、関心領域（対象臓器：例えば肝臓実質、腫瘍、門
脈）が抽出される。この抽出された門脈に対して距離値
変換処理２２が行われ、門脈の径などが測定され、更に
門脈の芯線を求める細線化処理２３又は表面画素検出処
理２４が行われる。 【００２６】次に、パラメータ自動計算設定処理２５の
概念を図３に示す。 【００２７】抽出した腫瘍３１の中心もしくは重心３
２、及び腫瘍３１の半径もしくは最大径３３を求める。
腫瘍３１の外側に向かって球状の領域拡張（サージカル
マージン領域）３４を行い、例えば、門脈３５などの脈
管に接する時に拡張を止める。拡張を止めるための脈管
かどうかの判定には、距離値変換処理２２から得られる
脈管の径の情報を利用する。指定された径（例えば、１
ｍｍ以下）よりも細い脈管に接した場合は、引き続き領
域拡張を行う。 【００２８】腫瘍３１の中心から拡張した球状の領域３
４の径３６から腫瘍の径３３を引いたものを、手術の際
の安全領域幅（サージカルマージン）３７として定義す
る。 【００２９】次に、腫瘍付近に存在する脈管より切除領
域を特定する切除領域特定処理２７の概念を図４に示
す。 【００３０】図４（ａ）に示すように腫瘍３１に最も近
い細線化処理２３のなされた脈管３５における芯線構成
画素４１、４２を検出し、その前後の芯線構成画素を抽
出して、図４（ｂ）に示すようにそれぞれの方向ベクト
ル４３、４４を算出する。これらの方向ベクトル４３、
４４の成す角度を持ち、サージカルマージン領域３４に
接する円錐領域を定義する。円錐の頂点４５とサージカ
ルマージン領域３４で囲まれた領域４６は切除領域に含
まれないものとする。 【００３１】従って、切除領域は、サージカルマージン
領域３４と円錐の残りの領域４７を合わせた領域とな
る。実際の切除領域は、図５に示すように肝臓実質の表
面５１が円錐の底面となるように決定される。 【００３２】肝臓表面に存在する円錐領域の底面の縁
（即ち、離断開始位置）６１を、肝臓表面に表示する
と、図６に示すようになる。離断開始位置６１は、線
（実線、点線など）、もしくは色を付けた面として表示
する。また、腫瘍を肝臓表面５１に投影した腫瘍投影像
６２と合わせて表示することで、実際の手術の際に行う
マーキングと同じ効果が得られる。 【００３３】図３及び図４を元にサージカルマージン領
域３４の判定式の一例を示す。 【００３４】脈管の径の情報は、予め距離値変換処理２
２により求められている。処理をせず、温存する脈管の
最小径をＮと仮定する。脈管３５の構成画素をＶとし、
その脈管の芯線構成画素をＣ、その芯線部位における脈
管の径をＣ(n)(n:芯線に付けられた番号) とする。 【００３５】腫瘍３１の中心もしくは重心３２をＴと
し、腫瘍周辺の肝臓実質画素もしくは脈管画素Ｌ(i)(i:
腫瘍中心から放射状に検索した場合の世代番号) を球状
に順次検索していく。その際の三次元的な距離をＴＬ
(i) とすると、腫瘍３１を含んだ切除領域（球）の径Ｒ
（図３上の径３６）、及び判定条件は、次式 【００３６】 【数１】 Ｒ＝ＴＬ(i-1) (Ｌ(i) ＝Ｖ ＆ Ｃ(n) ≧Ｎ） となる。実際には、パラメータi-1 のように脈管の際ぎ
りぎりにサージカルマージン領域が設定されることはな
く、解剖学的知識を有するオペレータによる手動、もし
くは腫瘍の位置、径、及び腫瘍中心又は腫瘍辺縁から脈
管までの距離による統計から計算式等を利用して自動的
にパラメータi-1 を変更することになる。更に、サージ
カルマージン３７（図３参照）は、一般の手術では１０
ｍｍ程度とるようにしているため、適当なサージカルマ
ージン３７が得られた段階で、球状の領域拡張３４を停
止するようにしてもよい。 【００３７】切除領域切除処理２８は、例えば腫瘍中心
３２を開始点とし、サージカルマージン領域３４と円錐
領域４７、肝臓実質表面５１で囲まれる切除領域を抽出
し、この切除領域の画素値を非切除領域の画素値と異な
る値に置き換えることで、識別表示できるようにする。
また、切除領域の画素を非表示にした三次元画像を表示
することで、切除と同じ効果を得ることができる。 【００３８】次に、パラメータを手動で与えた場合の切
除領域の設定方法を図７に示す。 【００３９】腫瘍３１の重心３２と肝臓表面５１に投影
した際の腫瘍中心７１とを結ぶ線分を中心とする円錐
で、この円錐の頂点４５の頂角θが所定の角度（例え
ば、６０度）となり、かつサージカルマージン領域３４
に接し、肝臓表面に定義される面を底面とする円錐の領
域４７を切除領域とする。尚、円錐の頂点４５とサージ
カルマージン領域３４で囲まれた領域は切除領域に含ま
れないものとする。 【００４０】所定の頂角θは、適宜設定可能であるが、
少なくとも円錐の切除領域に脈管３５が含まれないよう
に、その頂角の大きさは制限される。また、肝臓表面５
１に投影した際の腫瘍中心７１の位置は、腫瘍３１から
肝臓表面５１に最も近い位置としたり、脈管の走行方向
や手術のしやすい位置などを考慮して適宜設定可能であ
る。 【００４１】上記のようにして決定した切除領域より、
腫瘍中心７１、腫瘍投影像６２を表示したり、離断開始
距離７２を与えることができる。三次元画像として表示
すると、図６に類似した画像を作成することができる。 【００４２】図８は本発明に係る臓器の切除領域抽出表
示装置のハードウェア構成を示す概略図である。 【００４３】この臓器の切除領域抽出表示装置は、中央
処理装置（ＣＰＵ）８２、主メモリ８０、磁気ディスク
８１、表示メモリ８３、ディスプレイ８４、コントロー
ラ８５、マウス８６、キーボード８７、及び共通バス８
８から構成されている。 【００４４】磁気ディスク８１には、Ｘ線ＣＴ装置から
取得した被検体の各断層像が格納されており、主メモリ
８０の投影表示ソフトウェア（図２）に従って、ＣＰＵ
８２が所定の処理を行う。この処理では、コントローラ
８５に付加されているマウス８６やキーボード８７を使
用した入出力処理や処理操作が行われる。積み上げ三次
元画像や処理結果は表示メモリ８３を介してディスプレ
イ８４に表示され、オペレータの操作を利用して図２の
処理がなされ、各種条件に合った画像が表示される。ま
た、処理結果及び表示内容は磁気ディクス８１に格納さ
れ、再表示に利用される。 【００４５】尚、積み上げ三次元画像は、Ｘ線ＣＴ装置
から得られるものに限らず、磁気共鳴イメージング装置
や超音波診断装置などの他の画像診断装置により取得し
たものでもよい。また、対象臓器としては、この実施の
形態で説明した肝臓の他に、人体の多くの部位について
適用可能である。 【００４６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、肝
臓のように血管が複雑に入り組んだ臓器の特性を利用
し、予め設定した径以上の脈管を切断しないように臓器
の切除領域を抽出することができ、その切除領域を識別
可能に表示することができる。例えば、肝臓切除シミュ
レーション等を行う際に、より多くの症例に対応するこ
とが可能となり、より臨床に近い形での手術計画、切除
シミュレーション、切除率の計算や三次元的な可視化が
可能となる。また、三次元的に特定された切除領域が適
正であるかどうかを、二次元画像上で確認することも可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】断層像とデータとの関係を示す図
【図２】本発明に係る臓器の切除領域抽出表示の手順の
概要を説明するために用いたフローチャート 【図３】腫瘍と脈管の位置関係、腫瘍、サージカルマー
ジンの定義を説明するために用いた図 【図４】腫瘍を切除するための切除領域を決定する手順
を説明するために用いた図 【図５】シミュレーションによる切除領域表示例を説明
するために用いた図 【図６】シミュレーションによる切除領域表示例を説明
するために用いた図 【図７】切除領域を決定するパラメータを手動で与えた
場合の領域決定方法を説明するために用いた図 【図８】本発明に係る臓器の切除領域抽出表示装置のハ
ードウェア構成例を示す図 【符号の説明】 １１…断層像、１２…積み上げ三次元画像、３１…腫
瘍、３２…腫瘍の中心もしくは重心、３３…腫瘍半径、
３４…サージカルマージン領域、３５…脈管（門脈、静
脈、動脈など）、３６…サージカルマージンを含めた腫
瘍回りの切除半径、３７…サージカルマージン、４１、
４２…脈管の芯線構成画素、４３、４４…脈管の枝の方
向を示すベクトル、４５…円錐の頂点、４６…非切除領
域、４７…切除領域、５１…肝臓表面、６１…離断開始
位置、６２…腫瘍投影像、７１…肝臓表面に投影した腫
瘍中心（もしくは腫瘍重心）、７２…離断開始距離、８
０…主メモリ、８２…中央処理装置（ＣＰＵ）、８１…
磁気ディスク、８３…表示メモリ、８４…ディスプレ
イ、８５…コントローラ、８６…マウス、８７…キーボ
ード、８８…共通バス
概要を説明するために用いたフローチャート 【図３】腫瘍と脈管の位置関係、腫瘍、サージカルマー
ジンの定義を説明するために用いた図 【図４】腫瘍を切除するための切除領域を決定する手順
を説明するために用いた図 【図５】シミュレーションによる切除領域表示例を説明
するために用いた図 【図６】シミュレーションによる切除領域表示例を説明
するために用いた図 【図７】切除領域を決定するパラメータを手動で与えた
場合の領域決定方法を説明するために用いた図 【図８】本発明に係る臓器の切除領域抽出表示装置のハ
ードウェア構成例を示す図 【符号の説明】 １１…断層像、１２…積み上げ三次元画像、３１…腫
瘍、３２…腫瘍の中心もしくは重心、３３…腫瘍半径、
３４…サージカルマージン領域、３５…脈管（門脈、静
脈、動脈など）、３６…サージカルマージンを含めた腫
瘍回りの切除半径、３７…サージカルマージン、４１、
４２…脈管の芯線構成画素、４３、４４…脈管の枝の方
向を示すベクトル、４５…円錐の頂点、４６…非切除領
域、４７…切除領域、５１…肝臓表面、６１…離断開始
位置、６２…腫瘍投影像、７１…肝臓表面に投影した腫
瘍中心（もしくは腫瘍重心）、７２…離断開始距離、８
０…主メモリ、８２…中央処理装置（ＣＰＵ）、８１…
磁気ディスク、８３…表示メモリ、８４…ディスプレ
イ、８５…コントローラ、８６…マウス、８７…キーボ
ード、８８…共通バス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ａ６１Ｂ 6/03 Ａ６１Ｂ 5/05 ３８０
8/00 Ｇ０１Ｎ 24/02 ５３０Ｙ
Ｇ０１Ｒ 33/54 Ａ６１Ｂ 6/00 ３５０Ｄ
Ｆターム(参考） 4C093 AA26 CA21 CA50 DA01 FF17
FF20 FF22 FF28 FF43 FF50
4C096 AA18 AA20 AB50 AD03 AD14
AD15 AD19 DC14 DC18 DC28
DC33 DC37 FC20
4C301 EE20 JC08 JC20 KK17 KK24
KK30
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 被検体の画像を用いて臓器中の病変部を
抽出し、少なくとも前記病変部を含む病変領域を設定す
る設定手段と、 前記被検体の画像を用いて前記病変領域の外側の複数の
脈管の走行情報を検知する手段と、 前記病変領域及び前記複数の脈管の走行情報に基づいて
前記病変領域を含み、前記複数の管脈を含まない前記臓
器の表面までの切除領域を決定する手段と、 少なくとも前記臓器の切除領域を識別可能に表示する表
示手段と、 を備えたことを特徴とする臓器の切除領域抽出表示装
置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002150913A JP4193201B2 (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 臓器の切除領域抽出表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150913A JP4193201B2 (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 臓器の切除領域抽出表示装置 |
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|---|---|
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ID=29768650
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002150913A Expired - Lifetime JP4193201B2 (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 臓器の切除領域抽出表示装置 |
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