JP2005270531A - 医用画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＲＯＩを設定しようとする組織の形状、大きさ、数等にかかわらず、容易にＲＯＩの設定が可能であり、これにより正確な診断、病変の分析等を可能にする医用画像表示装置を提供する。
【解決手段】 医用画像表示装置は、入力手段として、ボタンの押下及びドラッグ操作により、表示手段に表示された二次元画像上の任意の点及びドラッグの軌跡を指示するポインティングデバイスを備え、表示画像の、ポインティングデバイスのドラッグ操作によって指示された所定領域のドラッグの軌跡のうち、画素値が所定の閾値範囲にある画素をＲＯＩ（関心領域）と設定し表示する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などの医用画像診断装置で撮像した画像を表示するための画像表示装置に係り、特にＲＯＩ設定の操作性を改善した医用画像表示装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などの医用画像診断装置で取得した被検体の三次元画像データは、画像診断装置に付属する表示装置や遠隔の表示装置を用いて、所望の二次元断層像や投影像として表示され、病気の診断等に供される。このような画像を用いた診断においては、病変組織の分析や特定病変や臓器の大きさの測定を行うために表示された画像上にＲＯＩ（Region of Interest:関心領域）を設定する。

従来ＲＯＩの設定には、目的とする部位を線で囲む方法と、閾値を用いる方法とが用いられている。線で囲む方法には、表示装置の入力装置（マウス）を用いて自由曲線を描画する方法と楕円や矩形など所定の形状で囲む方法がある。しかしこの方法では、関心領域が例えば皮下脂肪のように複雑な形状をしていたり、肺気腫のように点在している場合には、自由曲線で関心領域のみを囲むことが非常に困難であった。また所定の形状ではＲＯＩの設定ができなかった。

閾値を用いる方法は、例えばＣＴ画像の場合、組織によってＣＴ値（画素値）が異なることを利用し、目的とする組織のＣＴ値の最大値及び最小値を閾値として用い、選択された領域内でＣＴ値が閾値で区切られる範囲内にある画素をＲＯＩとして設定する。しかしこの方法では、選択された領域内で本来の関心領域以外の組織にもＲＯＩを設定してしまう可能性があった。これに対し、特許文献１には、ＲＯＩを設定した部分に一点を指定し、この点を中心として、ＣＴ値が閾値範囲内にある連続する画素にのみのＲＯＩを設定する方法が開示されている。しかしこの方法は、ＲＯＩを複数設定する場合や、関心領域の形状が複雑で途切れている場合などには、適用できない。
特開平５-２０８００１号公報

本発明は、ＲＯＩを設定しようとする組織の形状、大きさ、数等にかかわらず、容易にＲＯＩの設定が可能であり、これにより正確な診断、病変の分析等を可能にする医用画像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の医用画像表示装置は、医用撮像装置で撮像した三次元画像データを格納する記憶手段と、前記三次元画像データを画像として表示する表示手段と、前記三次元画像データを処理し、前記表示手段における画像の表示を制御する表示制御手段と、前記表示制御手段にユーザーの操作により指令を送る入力手段とを備え、前記入力手段は、ボタンの押下及びドラッグ操作により、前記表示手段に表示された二次元画像上の任意の点及びドラッグの軌跡を指示するポインティングデバイスを備え、また前記表示制御手段は、前記ポインティングデバイスの操作に基づく入力手段からの指令を受け付け、前記画像の、前記ポインティングデバイスにより指示された点を含む所定領域のドラッグの軌跡内の画素を関心領域として表示することを特徴とするものである。好適には所定領域のドラッグの軌跡のうち、画素値が所定の閾値範囲にある画素を関心領域として表示する。或いは所定領域のドラッグの軌跡のうち、予め設定された輪郭線の一方の側にある画素を関心領域として表示する。

関心領域の表示方法は、例えば、白または黒或いは任意の色で表示することができる。またポインティングデバイスの複数回の操作で選択された複数の領域について、それぞれ異なる色で表示することも可能である。
本発明の医用画像表示装置は、好適には、ポインティングデバイスにより指示された点を含む所定領域は、入力手段によりユーザーが指定できるように構成される。
また本発明の医用画像表示装置において、好適には、表示制御手段は、ポインティングデバイスにより指定された、少なくとも１点を含む所定領域内にある画素の画素値の平均値に基づき、所定の閾値範囲を決定する。

本発明の医用画像表示装置によれば、単に表示された画像を見ながらＲＯＩを設定しようとする部位を塗りつぶすようにポインティングデバイスのドラッグ操作を行うだけで、ドラッグ操作により指示された所定の領域内にある所望の部位や組織にＲＯＩを設定することができる。また例えば脂肪組織のように複雑な形状や分布をしている組織であっても、その全体に或いは所望の一部に任意にＲＯＩを設定することができる。これにより正確な診断、病変の分析等が可能となる。
またポインティングデバイスのドラッグによって選択される領域の広さを、ユーザーが選択可能にすることにより、ＲＯＩ設定の操作性が改善される。

本発明の医用画像表示装置は、ＲＯＩの設定に使用される閾値をポインティングデバイスによって指定された点の画素値に基づいて自動的に設定することにより、被検体によって組織の画素値（ＣＴ値）にばらつきがあっても、目的とする被検体の組織について適切に閾値を設定することができる。またユーザーに閾値を設定するための情報がない場合でも、適切な閾値を設定することができる。

なお、本発明の医用画像表示装置は、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像診断装置の一部であってもよいし、医用画像診断装置とは別の独立した装置であってもよい。前者の場合には、医用画像診断装置に備えられた表示装置、記憶装置、制御装置などが本発明の医用画像表示装置の表示手段、記憶手段、表示制御手段を兼ねることができる。

以下、本発明の医用画像表示装置の実施形態を説明する。
図１は、医用画像表示装置の全体概要を示すブロック図であり、この医用画像表示装置10は、医用画像診断装置20が撮像した画像データや表示に必要な種々のデータやプログラム等を格納する記憶部11と、画像を表示するためのモニタ12と、制御部13と、制御部13に種々の命令を入力するための入力装置16としてキーボード14やマウス（ポインティングデバイス）15を備えている。制御部13は、主制御部131と、画像データを用いた種々の処理や演算を行う演算部132と、画像の表示等を制御する表示制御部133と、表示の条件や表示に必要な画像などを記憶するメモリー134とを備えている。記憶部11には、例えば、Ｘ線ＣＴ装置で撮像された三次元画像データやそれらを画像処理することにより得られた断層像、投影像、ボリュームレンダリング像などが格納されている。

表示制御部133は、記憶部11に格納された画像データに対し必要な種々の処理、例えば階調の変換、彩色、レイアウトなどを施しモニタ12に表示させるとともに、入力装置からの指令を受け付け、表示された画像の変更や更新を行う。このような構成の医用画像表示装置10は汎用のパーソナルコンピュータに構築することが可能である。

次に本発明の医用画像診断装置20を用いたＲＯＩの設定について図２を参照して説明する。

表示制御部133は、入力装置16からの指示によって所望の断面像が選択されると記憶部11に格納された原画像データＡ1を選択し、これを表示に必要な階調に変換し表示画像データＢ1を作成する（ステップ201、202）。例えば１画素が16ビットで構成される原画像Ａ1を256階調（８ビット/画素）に変換し表示画像データＢ1とする。一方、制御部13のメモリー134には入力装置16を介してＲＯＩ設定に必要な条件が設定される（ステップ203）。ＲＯＩ設定に必要な条件は、具体的には、マウス15のカーソル座標を中心とする所定の領域の大きさ（カーソルサイズ）やＲＯＩ設定しようとする組織の画素値範囲（閾値Ｖmin、Ｖmax）、ＲＯＩに彩色する場合の色指定などである。

ユーザーはマウス15を操作して、表示された画像中のＲＯＩを設定したい組織の１点にマウスカーソルを合わせた後、マウス15のボタンを押し、所望の組織を塗りつぶすようにドラッグする（ステップ204）。このマウス15操作によって、図３に示すように、指定されたカーソルサイズの円301がドラッグされた領域302が生成する。表示制御部133は、マウス15のドラッグ操作に対応する原画像上の領域を画定し、その領域内の画素が予め設定された画素値範囲であるか否かを判断し（ステップ205）、画素値範囲にある画素を１、範囲外の画素を0とする２値化画像を作成する（ステップ206）。この２値化画像はＲＯＩマスク画像Ｂ2となるもので、マトリクスサイズは原画像Ａ1及び表示画像Ｂ1のマトリクスサイズと同じである。ＲＯＩマスク画像Ｂ2に予め設定された色を付与して表示画像Ｂ1と合成し（ステップ207）、ＲＯＩが設定された画像Ｃ1として表示する（ステップ208）。

このような表示制御部133の動作を図４を参照してさらに詳細に説明する。まずユーザーによりマウスボタンが押下されると「マウスButtonDownイベント」処理を開始し、マウスドラッグ開始フラグを立てる（ＭＤ＝1を設定する）とともに、そのときのマウスカーソルの座標（Ｘ1、Ｙ1）を前回の座標（Ｘ0、Ｙ0）に置き換え、初期値として設定する（ステップ2041）。次いでマウスがドラッグされると、「マウスMoveイベント」が発生し、そのイベントの処理ルーチン（ステップ2042）にジャンプする。マウスが移動している間は常時「マウスMoveイベント」が発生し、処理ルーチン204へのジャンプとリターンが繰り返される。この間、マウスドラッグ開始フラグＭＤが１の場合には、処理ルーチン2042では次の処理が行われる。

まず前回のマウスカーソルの座標（Ｘ0、Ｙ0）と、現在のマウスカーソルの座標（Ｘ1、Ｙ1）とから、図３に示したように、これら座標を中心とするカーソル領域（円）301’、301を結ぶ領域302を画定する。ここで座標（Ｘ0、Ｙ0）の点と座標（Ｘ1、Ｙ1）の点との間は連続しておらず、マウスをドラッグする早さや制御部の性能によっては不連続になる。従って、前回の点と現在の点との間にいくつかの点を想定し、それらを中心とする円領域を補間して、座標（Ｘ0、Ｙ0）を中心とする円301’が座標（Ｘ1、Ｙ1）まで連続的にドラッグされたのに等しいなめらかな領域（点線で囲まれる領域）となるように領域302を画定する。このように領域302が画定したならば、この領域302に含まれる画素について、画素値の上限Ｖmax及び下限Ｖminの範囲内であるか否かを判断し、範囲内を１、範囲外を０とする２値化画像を作成する。この２値化画像をＲＯＩマスク画像として、既に表示されている表示画像と合成して表示する。表示方法は、黒白の表示画像に対し特定の有彩色を施す、黒または白で塗りつぶすなど任意の方法を採用することができる。予め、ＲＯＩについて色が指定されていれば、その色を付与する。

図５は、マウスのドラッグ操作により、閾値範囲内にある組織501が塗りつぶされた状態を示している。図示するように、マウス（カーソル領域）が組織501内をドラッグした場合には、ドラッグによって画定される領域302のうち組織内303では画素ＶはＶmin≦Ｖ≦Ｖmaxを満たしているので、所定の色（ここでは黒）に塗りつぶされて表示されている。一方、画素値が閾値範囲から外れる組織501の外側304では、マウスをドラッグしても塗りつぶしはされない。

この処理はユーザーがマウスをドラッグする間何度も繰り返され、マウスボタンが離されると、「マウスButtonUpイベント処理」へジャンプし（図４、ステップ2043）、マウス開始フラグＭＤがクリアされる（ＭＤ＝0）。ユーザーはＲＯＩを設定しようとする領域がすべて塗りつぶされるまで、マウス操作を行い、最終的にマウスがドラッグされた領域であって画素値が閾値範囲内である領域について、所望の色が施されたＲＯＩが設定される。

次に一例としてＣＴ画像を用いた体脂肪測定におけるＲＯＩの設定を図６及び図７を参照して説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、モニタの画面の一例であり、原画像及びROI設定後の画像を示し、Aは皮下脂肪、Bは内臓脂肪を示している。図７はGUIの一例を示す図である。

体脂肪測定の処理が開始され、所定の断面を選択すると、図６（ａ）に示すような腹部断層像が表示されるとともに、図７に示すような条件設定のためのＧＵＩが表示される。まず環境設定画面（図７（a））で、ＲＯＩを設定するための閾値及び色を設定する。閾値は脂肪ＣＴ値範囲（上限と下限）が予めデフォルトとして設定されているが、ユーザーが被検体によって任意に変更することができるようになっている。またこの図には示されていないが、閾値を数値で設定するのではなく画像上の点を指定することにより自動設定を選択することも可能である。この場合には、ユーザーが画像上のＲＯＩを設定しようとする任意の点（１ないし複数）をマウスで指示し、それを制御部が受け付け、指示された点を含む所定領域（カーソルサイズの領域）の画素値の平均値の±αの範囲を閾値範囲として設定する。±αの範囲はユーザーが指定しても良いし、例えばα＝２ＳＤ（標準偏差）に設定しておいても良い。

色は、図示する例では、皮下脂肪と内臓脂肪とに分けて指定することができ、皮下脂肪または内臓脂肪を選択すると、「色設定」ウィンドウ（図７（b））が開き、所望の色を選択することができる。皮下脂肪と内臓脂肪の両方にＲＯＩを設定する場合には、それぞれ所望の色を選択する。またこの画面により求めたいパラメータを選択することができる。例えば、内臓脂肪及び皮下脂肪の全体脂肪に対する比率や、内臓脂肪と皮下脂肪との比率などを選択できる。

次に、図７（ｃ）の「領域設定」画面で処理を選択し、カーソルサイズを選択する。カーソルサイズは、既に述べたように、マウスで指定される点を中心とする円（領域）の大きさを設定するものであり、図示する例では、予め「大」、「中」、「小」、「極小」の四種類のサイズがデフォルトとして決められており、ユーザーはこれら四種類のサイズの中からＲＯＩを設定しようとする部位の大きさや形状を考慮して適切なものを選択する。

このような初期設定が終了したならば、画面上でＲＯＩを設定しようとする領域或いはその近傍にマウスのカーソルを合わせ、その後ボタンダウン、ドラッグ、ボタンアップの動作を繰り返しながら、所望の領域を塗りつぶす。このマウス操作によって塗りつぶされた領域のうち画素値が閾値範囲内にある画素を用いてＲＯＩマスクが作成され、これに指定された色に付与されたものが原画像と合成、表示される。内臓脂肪と皮下脂肪の両方にＲＯＩを設定したい場合には、この操作を繰り返すことにより、それぞれについてＲＯＩマスクが作成される。最終的に、例えば図６（b）に示すように、内臓脂肪Bと皮下脂肪Aがそれぞれ異なる色で表示された画像が表示される。また図７（c）の処理選択において「削除する」を選んだ場合は、カーソルで指示した部分について、塗りつぶしを解除することができる。

次にこうして設定したＲＯＩについて、選択されたパラメータの計算が行われる。例えば内臓脂肪と皮下脂肪の比率を求める場合には、内臓脂肪としてＲＯＩが設定された領域の画素数と皮下脂肪としてＲＯＩが設定された領域の画素数の比率が算出され、表示される。一断面のみならず、所定の体積について比率を求める場合には、各スライス毎に上記処理を行い、スライス毎に得た画素数を合計したものについて計算する。

なお図６及び図７では体脂肪測定の場合を説明したが、筋肉断面積測定や、肝臓容積計算や、肺気腫計測なども同様に容易に行うことができ、算出された面積や体積をもとに病変の進行度などの情報を得ることも可能である。例えば肺気腫計測では、閾値の設定の仕方を変えて、低吸収領域の検出と描出及び肺野全体の面積計測を行うとともに、肺野に対する低吸収領域の占める割合を肺気腫の進行度を示す指標として算出、表示することも可能である。

さらにＲＯＩマスク画像データを用いて、原画像についてＲＯＩ内平均値、標準偏差、最大値、最小値など関心領域情報を算出することも可能である。例えばＲＯＩ内平均値は、次の（１）〜（３）の処理を行うことにより算出できる。
（１）変数を初期化し、画素値合計Ｔ＝0、画素数カウンタＰ＝0とする。
（２）内臓脂肪のＲＯＩマスク画像を順次走査し、画素値１のものを検出したら、その画素に対応する原画像の画素数Ｖを読み出し、Ｔ＝Ｔ+Ｖ、Ｐ＝Ｐ+１とする。
（３）（２）の処理をすべての画素について行い、Ｔ÷ＰをＲＯＩの平均値とする。

以上、説明したように本実施形態によれば、マウスのドラッグによる領域の指定と閾値とを組み合わせることにより複雑な形状の組織や点在する組織であっても容易にＲＯＩを設定することができ、面積計算、体積計算、それらをもとにした病変の解析、関心領域情報分析などを行うことができる。

なお、本実施例ではマウスの操作と閾値を組み合わせてＲＯＩを設定する場合を説明したが、例えば、ＲＯＩを設定する部位の形状が比較的単純な場合などは閾値を併用せずに単にマウスドラッグ操作による塗りつぶしによってＲＯＩを設定することも可能である。そのような実施形態を図８に示す。この実施形態で行う処理801〜803は図２の実施形態の処理201〜203と同様であるが、ここではマウス操作によってドラッグされた領域をすべてＲＯＩマスク画像とし（ステップ804）、表示画像と合成して表示する（ステップ805、806）。この実施形態では、例えば太筆と細筆とを使い分けるようにマウスカーソルの大きさを適宜変化させることにより、比較的細かい部分でも正確に塗りつぶしを行うことができ、正確にＲＯＩ設定できる。

また閾値を用いるのではなく、画像処理によって作成した輪郭線を利用してＲＯＩを設定することも可能である。そのような実施形態を図９及び図１０に示す。
本実施形態では、原画像データＡ1を用いて輪郭線画像データＢ3を作成する処理（ステップ909）が追加され、ＲＯＩマスク画像データの作成（ステップ905）にあたり輪郭線の有無によって処理が変更される。それ以外の処理901〜908は図２と同様である。輪郭線画像データ作成処理909は、（１）原画像のエッジ検出処理、（２）２値化処理、及び（３）細線化処理からなり、これら処理によって得られた輪郭線画像データＢ3は予めメモリー134または記憶部11に格納される。なお処理909を自動的に行うのではなく、人が輪郭線を引いたものを使用してもよい。

一方、ユーザーによりマウスの操作が行われると、図４に示すような「マウスButonDownイベント処理」、「マウスMoveイベント処理」、「マウスButtonUpイベント処理」が実行されることは図２の実施形態と同様であるが、「マウスMoveイベント処理」の内容は図２の実施形態とは異なり、ＲＯＩマスク画像作成にあたり輪郭線の有無が判断される。

すなわち、図１０に示すように、マウスによって画像上の点が指定されると、指定された点を含むカーソル領域内に輪郭線があるか否かを判断する（ステップ911）。カーソル領域内に輪郭線がない場合にはカーソル領域を塗りつぶし、リターンする（ステップ912）。カーソル領域を塗りつぶす処理とは、ＲＯＩマスク画像データの、カーソル領域に対応する画素を１とする処理である。カーソル領域と輪郭線との関係は、図１１に示すように、カーソル領域に輪郭線がない場合（ａ）、カーソル領域内に輪郭線がある場合（ｂ）、（ｃ）があり、いずれの場合にもカーソル領域にすでに塗りつぶされた部分がある場合とない場合があるが、カーソル領域に輪郭線がない場合（ａ）には塗りつぶし部分の有無に拘わらず塗りつぶし処理を行なう。

一方、カーソル領域内に輪郭線がある場合には、ＲＯＩマスク画像データのカーソル領域に対応する画素の中に画素値が１である画素（塗りつぶされた画素）があるかないか判断し（ステップ913）、塗りつぶされた画素がない場合（図１１（ｂ））には何もしない。塗りつぶされた画素がある場合（図１１（ｃ））には、輪郭線を境にして塗りつぶされた画素が存在する側の画素を１とする（塗りつぶす）（ステップ914）。マウスをドラッグし始める点をＲＯＩを設定しようとする部位であって輪郭線のない部分にすることにより、輪郭線で囲まれる領域のみをマウスドラッグによる塗りつぶしによりＲＯＩとして設定できる。

こうして作成したＲＯＩマスク画像データＢ2を表示画像Ｂ1と合成し、表示することは図２の実施形態と同じであり、またＲＯＩ設定後の処理についても同様である。

本発明によれば、複雑な形状の組織や存在の仕方が連続しない組織であっても簡単な操作で正確にＲＯＩを設定することができ、このような組織の解析や診断を正確に行うことができる。

本発明の医用画像表示装置の概略を示す図 本発明の医用画像表示装置によるＲＯＩ設定の一実施形態を示す図 マウスドラッグ操作による塗りつぶしを説明する図 マウス操作によって実行される処理を示す図 処理後の画像を示す図 原画像とＲＯＩ設定画像の一例を示す図 本発明の医用画像表示装置を体脂肪測定に適用した場合のＧＵＩの一例を示す図 本発明の医用画像表示装置によるＲＯＩ設定の他の実施形態を示す図 本発明の医用画像表示装置によるＲＯＩ設定のさらに別の実施形態を示す図 図９の実施形態におけるＲＯＩマスク画像データ作成処理の詳細を示す図 図９の実施形態における、輪郭線とカーソル領域との関係を示す図

符号の説明

10・・・医用画像表示装置、11・・・記憶部、12・・・モニタ、15・・・マウス、16・・・入力装置、20・・・画像診断装置、133・・・表示制御部

Claims (3)

1. 医用撮像装置で撮像した三次元画像データを格納する記憶手段と、前記三次元画像データを画像として表示する表示手段と、前記三次元画像データを処理し、前記表示手段における画像の表示を制御する表示制御手段と、前記表示制御手段にユーザーの操作により指令を送る入力手段とを備えた医用画像表示装置において、
   前記入力手段は、ボタンの押下及びドラッグ操作により、前記表示手段に表示された二次元画像上の任意の点及びドラッグの軌跡を指示するポインティングデバイスを備え、
   前記表示制御手段は、前記ポインティングデバイスの操作に基づく入力手段からの指令を受け付け、前記画像の、前記ポインティングデバイスにより指示された点を含む所定領域のドラッグの軌跡のうち、画素値が所定の閾値範囲にある画素を関心領域として表示することを特徴とする医用画像表示装置。
2. 前記ポインティングデバイスにより指示された点を含む所定領域は、前記入力手段によりユーザーが指定可能であることを特徴とする請求項１記載の医用画像表示装置。
3. 前記表示制御手段は、前記ポインティングデバイスにより指定された、少なくとも１点を含む所定領域内にある画素の画素値の平均値に基づき、前記所定の閾値範囲を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の医用画像表示装置。