JP2005278690A - Method for detecting nodular shadow from three-dimensional chest ct image using computer, apparatus therefor and computer program - Google Patents

Method for detecting nodular shadow from three-dimensional chest ct image using computer, apparatus therefor and computer program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting nodular shadow from three-dimensional chest CT images using a computer, for highly accurately detecting the nodular shadow in a simple process. <P>SOLUTION: In the method for detecting the nodular shadow from the three-dimensional chest CT images using the computer, three-dimensional volume data are prepared 11 from chest CT slice image data, a lung field region is selected 13 from the three-dimensional volume data, a background trend components are removed 12 by a morphological filtering processing in chest CT slice images, and false-positive shadows are removed from the images from which the background trend components are removed. For the removal of the false-positive shadows, there are blood vessel extraction 17 by a nonlinear line emphasis filtering processing, the removal 18 of false positive utilizing edge direction images using a Sobel filter and the removal 19 of the false positive by feature quantities analysis, etc. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コンピュータを用いた3次元胸部CT画像から結節状陰影を検出する方法およびその装置並びにコンピュータプログラムに関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for detecting a nodular shadow from a three-dimensional chest CT image using a computer, and a computer program.

近年、胸部画像診断にはCT画像が広く利用されており、単純X線写真からCTによる診断に移行が進んできている(例えば、特許文献1参照)。また、ヘリカル方式やマルチディテクタを搭載したCT装置が普及し、1検査あたりのスライス画像が、数十枚から数100枚へと増加し、読影する医師の負担が増してきている。そこで、コンピュータを用いて医師による結節状陰影の検出を支援するため、胸部3次元CT画像から自動的に結節状陰影を検出する手法の開発が行われている。   In recent years, CT images have been widely used for chest image diagnosis, and the transition from simple X-ray photography to diagnosis by CT has progressed (for example, see Patent Document 1). In addition, CT apparatuses equipped with a helical method or a multi-detector have become widespread, and the number of slice images per examination has increased from several tens to several hundreds, increasing the burden on the interpreting doctor. Thus, in order to support the detection of nodular shadows by a doctor using a computer, a technique for automatically detecting nodular shadows from a three-dimensional chest CT image has been developed.

現在、胸部CT画像から自動的に結節状陰影を検出する技術としては、例えば、下記の方法が知られている。まず、癌の候補となる結節状陰影を球モデルとし、血管を円筒モデルのつなぎ合わせてとして、それぞれのサイズなどを変化させたテンプレートを複数作成し、それらのテンプレート画像とCT画像に含まれる陰影とのマッチングを行うことによって結節状陰影と血管陰影とを区別し、結節状陰影を検出する手法がある(非特許文献1参照)。また、様々なサイズの3次元ガウス分布と結節状陰影の相互相関値を計算し、遺伝的モデルによって最適なテンプレートを選択して結節状陰影を検出する手法がある(非特許文献2参照)。そして、肺野領域の閾値処理の後に、ローリングボール法と呼ばれる胸壁部の結節状陰影を検出する手法を用いる方法(非特許文献3参照)がある。これらの他に、血管陰影、結節状陰影、気道陰影をヘシアン行列を用いることによって、選択的に強調する手法(非特許文献4参照)などが知られている。   Currently, as a technique for automatically detecting a nodular shadow from a chest CT image, for example, the following method is known. First, a nodule-like shadow that is a candidate for cancer is used as a spherical model, and blood vessels are connected to a cylindrical model, and multiple templates with different sizes are created, and the shadows included in those template images and CT images There is a method of detecting nodular shadows by distinguishing between nodular shadows and blood vessel shadows by matching with (see Non-Patent Document 1). In addition, there is a method of calculating a cross-correlation value between various sizes of three-dimensional Gaussian distributions and nodular shadows, selecting an optimal template by a genetic model, and detecting a nodular shadow (see Non-Patent Document 2). There is a method (see Non-Patent Document 3) that uses a method of detecting a nodular shadow on the chest wall called a rolling ball method after threshold processing of the lung field region. In addition to these, a technique of selectively enhancing blood vessel shadows, nodular shadows, and airway shadows by using a Hessian matrix (see Non-Patent Document 4) is known.

しかし、これら従来の技術は、胸壁部分の結節状陰影の検出に対して、特別な手法を用いる必要があることや、背景のCT値の変動によって、結節状陰影の検出に影響が出る場合があり、処理工程の煩雑さや精度の問題があった。
特開2001−78996号公報 重本加奈恵、滝沢穂高、山本眞司、中川徹、松本徹、舘野之男、飯沼武、松本満臣、「3次元結節・血管モデルとテンプレートマッチングを用いた胸部X線CT画像からの結節陰影の高速認識」,MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY,2003年,第21巻,第2号,p.147−155 李鎔範、原武史、藤田広志、「胸部ヘリカルCT画像を用いたシュミレーションによるGAテンプレートマッチング法の評価」,医用画像情報通信学会雑誌,2000年,第17巻,第3号,p.118−129 Yongbum Lee, Takeshi Hara, Hiroshi Fujita, Shigeki Itoh, and Takeo Ishigaki, "Automated Detection of Pulmonary Nodules in Helical CT Images Based on an Improved Template-Matching Technique", IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING, 2001, 20(7), p.595-604 Qiang Li, Shusuke Sone, Kunio Doi, "Selective enhancement filters for nodules,vessels,and air walls in two- and three-dimensional CT scans", Medical Physics, 2003, 30(8), p.2040-2051
However, these conventional techniques need to use a special method for detecting the nodular shadow of the chest wall portion, and the detection of the nodular shadow may be affected by the change in the CT value of the background. There was a problem of complexity of processing steps and accuracy.
JP 2001-78996 A Kanae Shigemoto, Hotaka Takizawa, Koji Yamamoto, Toru Nakagawa, Toru Matsumoto, Norio Kanno, Takeshi Iinuma, Mitsumi Matsumoto, High-speed recognition ", MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY, 2003, Vol. 21, No. 2, p. 147-155 Li Xun, Hara Takeshi, Fujita Hiroshi, "Evaluation of GA template matching method by simulation using chest helical CT image", Journal of Medical Image Information and Communication Society, 2000, Vol. 17, No. 3, p. 118-129 Yongbum Lee, Takeshi Hara, Hiroshi Fujita, Shigeki Itoh, and Takeo Ishigaki, "Automated Detection of Pulmonary Nodules in Helical CT Images Based on an Improved Template-Matching Technique", IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING, 2001, 20 (7), p .595-604 Qiang Li, Shusuke Sone, Kunio Doi, "Selective enhancement filters for nodules, vessels, and air walls in two- and three-dimensional CT scans", Medical Physics, 2003, 30 (8), p.2040-2051

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、コンピュータを用いた3次元胸部CT画像から結節状陰影を検出する方法であって、簡単な工程で結節状陰影を高精度で検出する方法の提供を、その目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is a method for detecting a nodular shadow from a three-dimensional chest CT image using a computer, and a method for detecting a nodular shadow with high accuracy by a simple process. The purpose is to provide

前記目的を達成するために、本発明の方法は、コンピュータを用いた3次元胸部CT画像から結節状陰影を検出する方法であって、
胸部CTスライス画像データから3次元ボリュームデータを作成する工程と、
前記3次元ボリュームデータから肺野領域を選択する工程と、
胸部CTスライス画像において、モルフォロジカルフィルタ処理により背景トレンド成分を除去する工程と、
前記背景トレンド成分除去画像から偽陽性陰影を除去する工程とを含む方法である。
To achieve the above object, the method of the present invention is a method for detecting a nodular shadow from a three-dimensional chest CT image using a computer,
Creating three-dimensional volume data from chest CT slice image data;
Selecting a lung field region from the three-dimensional volume data;
In the chest CT slice image, removing a background trend component by morphological filter processing;
Removing false positive shadows from the background trend component removed image.

また、本発明の装置は、3次元胸部CT画像から結節状陰影を検出する装置であって、
胸部CTスライス画像データから3次元ボリュームデータを作成する手段と、
前記3次元ボリュームデータから肺野領域を選択する手段と、
胸部CTスライス画像において、モルフォロジカルフィルタ処理により背景トレンド成分を除去する手段と、
前記背景トレンド成分除去画像から偽陽性陰影を除去する手段とを含む装置である。
The apparatus of the present invention is an apparatus for detecting a nodular shadow from a three-dimensional chest CT image,
Means for creating three-dimensional volume data from chest CT slice image data;
Means for selecting a lung field region from the three-dimensional volume data;
In the chest CT slice image, means for removing the background trend component by morphological filtering,
And a means for removing false positive shadows from the background trend component removed image.

そして、本発明のプログラムは、前記本発明の方法をコンピュータにおいて実行可能なプログラムである。   The program of the present invention is a program capable of executing the method of the present invention on a computer.

前記モルフォロジカルフィルタ処理により背景トレンド成分を除去すると、従来の技術よりもかなりの程度で結節状陰影と血管とを明確にすることができ、この処理画像より偽陽性陰影を除去すれば、高精度で結節状陰影を検出することができる。しかも、前記モルフォロジカルフィルタ処理は、簡単な処理方法である。したがって、本発明によれば、簡単な工程で結節状陰影を高精度で検出することができる。   When the background trend component is removed by the morphological filter processing, the nodular shadow and the blood vessel can be clarified to a considerable degree as compared with the conventional technique. If the false positive shadow is removed from this processed image, high accuracy can be obtained. Can detect nodular shadows. Moreover, the morphological filter process is a simple processing method. Therefore, according to the present invention, the nodular shadow can be detected with high accuracy by a simple process.

本発明の方法において、前記モルフォロジカルフィルタ処理による背景トレンド成分を除去する工程は、胸部CTスライスの原画像において、円形カーネルを用いたオープン処理を行い、得られたオープン処理画像を前記原画像から差し引く工程であることが好ましい。   In the method of the present invention, the step of removing the background trend component by the morphological filter processing includes performing an open process using a circular kernel on the original image of the chest CT slice, and obtaining the obtained open process image from the original image. It is preferable that it is a process of deducting.

本発明の方法において、前記偽陽性陰影を除去する工程は、特徴量分析による偽陽性陰影の除去工程を含むことが好ましい。前記特徴量分析は、陰影の体積、陰影の球形度、陰影のボクセル値の平均値、陰影のボクセル値の標準偏差、陰影のボクセル値の変動係数、2次中心モーメント、歪度、尖度、陰影のピクセル値の最大値、陰影のピクセル値の最小値および陰影のコントラストからなる群から選択される少なくとも一つの特徴量を算出し、その陰影が偽陽性か否かを判断する分析であることが好ましい。   In the method of the present invention, it is preferable that the step of removing the false positive shadow includes a step of removing the false positive shadow by feature amount analysis. The feature amount analysis includes shadow volume, shadow sphericity, average value of shadow voxel value, standard deviation of shadow voxel value, coefficient of variation of shadow voxel value, second central moment, skewness, kurtosis, An analysis that calculates at least one feature quantity selected from the group consisting of the maximum value of the shadow pixel value, the minimum value of the shadow pixel value, and the contrast of the shadow, and determines whether the shadow is a false positive. Is preferred.

本発明の方法において、前記偽陽性陰影除去工程は、Sobleフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去工程を含むことが好ましい。前記Sobelフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去工程は、胸部CTスライス画像に対しSobelフィルタ処理を行ってエッジ方向画像を作成し、このエッジ方向画像に対して模擬結節状陰影である2次元ガウス分布画像に対しSobelフィルタ処理を行ったエッジ方向画像をテンプレートとして2次元相互相関値を計算し、得られた2次元相互相関値を画像として表し、この画像を閾値処理し、この閾値処理画像と結節状陰影の初期候補との重なりを調べて血管に起因する偽陽性陰影を除去する工程であることが好ましい。前記前記Sobelフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去工程は、横断面胸部CTスライス画像および矢状面胸部CTスライス画像について実施することが好ましい。   In the method of the present invention, it is preferable that the false positive shadow removing step includes a false positive removing step based on an edge direction image by a Soble filter process. In the false positive removal process by the edge direction image by the Sobel filter process, the Sobel filter process is performed on the chest CT slice image to create an edge direction image, and the two-dimensional Gauss that is a simulated nodular shadow on the edge direction image A two-dimensional cross-correlation value is calculated using an edge direction image obtained by performing Sobel filter processing on the distribution image as a template, the obtained two-dimensional cross-correlation value is represented as an image, this image is subjected to threshold processing, and this threshold processing image and Preferably, this is a step of examining the overlap with the initial candidate for the nodular shadow and removing the false positive shadow caused by the blood vessel. It is preferable that the false positive removal step by the edge direction image by the Sobel filter processing is performed on the cross-sectional chest CT slice image and the sagittal chest CT slice image.

本発明の方法において、前記偽陽性陰影除去工程は、MIP(最大値投影法)処理を行った画像に対し非線形線強調フィルタ処理を行って血管に起因する偽陽性陰影を除去する工程を含むことが好ましい。前記MIP処理は、3枚の胸部CTスライス画像を用いた部分ボリュームデータを作成し、これに対してMIP処理を行う処理であることが好ましい。   In the method of the present invention, the false positive shadow removal step includes a step of removing a false positive shadow caused by a blood vessel by performing nonlinear line enhancement filter processing on an image subjected to MIP (maximum value projection method) processing. Is preferred. The MIP processing is preferably processing for creating partial volume data using three chest CT slice images and performing MIP processing on the partial volume data.

本発明の方法において、さらに、3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートによる結節状陰影の強調処理を行い、この強調画像に対して閾値処理を行って結節状陰影候補を選択する工程を有することが好ましい。   The method of the present invention preferably further includes a step of performing nodule shadow enhancement processing using a three-dimensional zero-enclosed Gaussian template and performing threshold processing on the enhanced image to select a nodule shadow candidate.

本発明の装置において、前記モルフォロジカルフィルタ処理による背景トレンド成分を除去する手段は、胸部CTスライスの原画像において、円形カーネルを用いたオープン処理を行い、得られたオープン処理画像を前記原画像から差し引く手段であることが好ましい。   In the apparatus of the present invention, the means for removing the background trend component by the morphological filtering process performs an open process using a circular kernel on the original image of the chest CT slice, and the obtained open process image is obtained from the original image. A subtracting means is preferred.

本発明の装置において、前記偽陽性陰影を除去する手段は、特徴量分析による偽陽性陰影の除去手段を含むことが好ましい。前記特徴量分析は、陰影の体積、陰影の球形度、陰影のボクセル値の平均値、陰影のボクセル値の標準偏差、陰影のボクセル値の変動係数、2次中心モーメント、歪度、尖度、陰影のピクセル値の最大値、陰影のピクセル値の最小値および陰影のコントラストからなる群から選択される少なくとも一つの特徴量を算出し、その陰影が偽陽性か否かを判断する分析であることが好ましい。   In the apparatus according to the present invention, it is preferable that the means for removing the false positive shadow includes a means for removing the false positive shadow by feature amount analysis. The feature amount analysis includes shadow volume, shadow sphericity, average value of shadow voxel value, standard deviation of shadow voxel value, coefficient of variation of shadow voxel value, second central moment, skewness, kurtosis, An analysis that calculates at least one feature quantity selected from the group consisting of the maximum value of the shadow pixel value, the minimum value of the shadow pixel value, and the contrast of the shadow, and determines whether the shadow is a false positive. Is preferred.

本発明の装置において、前記偽陽性陰影除去手段は、Sobleフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去手段を含むことが好ましい。前記Sobelフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去手段は、胸部CTスライス画像に対しSobelフィルタ処理を行ってエッジ方向画像を作成し、このエッジ方向画像に対して模擬結節状陰影である2次元ガウス分布画像に対しSobelフィルタ処理を行ったエッジ方向画像をテンプレートとして2次元相互相関値を計算し、得られた2次元相互相関値を画像として表し、この画像を閾値処理し、この閾値処理画像と結節状陰影の初期候補との重なりを調べて血管に起因する偽陽性陰影を除去する手段であることが好ましい。前記前記Sobelフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去は、水平面胸部CTスライス画像および矢状面胸部CTスライス画像について実施することが好ましい。   In the apparatus of the present invention, it is preferable that the false positive shadow removing unit includes a false positive removing unit based on an edge direction image by a Soble filter process. The false positive removal means based on the edge direction image by the Sobel filter processing performs Sobel filter processing on the chest CT slice image to create an edge direction image, and a two-dimensional Gauss that is a simulated nodular shadow on the edge direction image. A two-dimensional cross-correlation value is calculated using an edge direction image obtained by performing Sobel filter processing on the distribution image as a template, the obtained two-dimensional cross-correlation value is represented as an image, this image is subjected to threshold processing, Preferably, this means is a means for examining the overlap with the initial candidate for the nodular shadow and removing the false positive shadow caused by the blood vessel. The false positive removal by the edge direction image by the Sobel filter processing is preferably performed on the horizontal chest CT slice image and the sagittal chest CT slice image.

本発明の装置において、前記偽陽性陰影除去手段は、MIP処理を行った画像に対し非線形線強調フィルタ処理を行って血管に起因する偽陽性陰影を除去する手段を含むことが好ましい。前記MIP処理は、3枚の胸部CTスライス画像を用いた部分ボリュームデータを作成し、これに対してMIP処理を行う処理であることが好ましい。   In the apparatus according to the present invention, it is preferable that the false positive shadow removing means includes means for removing a false positive shadow caused by a blood vessel by performing nonlinear line enhancement filter processing on an image subjected to MIP processing. The MIP processing is preferably processing for creating partial volume data using three chest CT slice images and performing MIP processing on the partial volume data.

本発明の装置において、さらに、3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートによる結節状陰影の強調処理を行い、この強調画像に対して閾値処理を行って結節状陰影候補を選択する手段を有することが好ましい。   The apparatus of the present invention preferably further includes means for performing nodule shadow enhancement processing using a three-dimensional zero-enclosed Gaussian template and performing threshold processing on the enhanced image to select nodule shadow candidates.

本発明プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されていてもよい。   The program of the present invention may be stored in a computer-readable recording medium.

つぎに、本発明の方法の一例について、図面に基き説明する。なお、下記に示す画像、フローチャートおよび機能ブロック図は、本発明の実施における一例であり、これによって本発明はなんら制限されない。   Next, an example of the method of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the images, flowcharts, and functional block diagrams shown below are examples in the implementation of the present invention, and the present invention is not limited thereby.

この例の手法のフローチャートを図1に示す。図示のように、この例では、まず、胸部CT画像を読み込む工程11と、肺野領域の不均一なCT値変動(大局的に変化する背景トレンド成分)をモルフォロジカルフィルタ処理に基づく方法で取り除く工程12と、肺野領域抽出工程13と、3次元ゼロサラウンドガウシアンを用いた結節状陰影テンプレート作成工程14と、3次元相互相関法による結節状陰影の強調工程15と、閾値処理による結節状陰影候補の拾い上げ工程16と、非線形線強調フィルタ処理による血管抽出工程17と、Sobelフィルタ処理を用いたエッジ方向画像を利用した偽陽性の除去工程18と、特徴量分析による偽陽性の除去工程19と、結節状陰影候補の決定の工程20を含む。これらの各工程について、以下、具体的に説明する。   A flowchart of this example technique is shown in FIG. As shown in the figure, in this example, first, a step 11 for reading a chest CT image, and non-uniform CT value fluctuation (globally changing background trend component) in the lung field region are removed by a method based on morphological filter processing. Step 12, lung region extraction step 13, nodular shadow template creation step 14 using three-dimensional zero-surround Gaussian, nodular shadow enhancement step 15 by three-dimensional cross-correlation method, nodular shadow by threshold processing Candidate pick-up step 16, blood vessel extraction step 17 by nonlinear line enhancement filter processing, false-positive removal step 18 using edge direction image using Sobel filter processing, false-positive removal step 19 by feature amount analysis, Step 20 of determining a nodular shadow candidate is included. Each of these steps will be specifically described below.

(1) 胸部CTスライス画像の読み込み
胸部CT検査によって得られるCT画像は、図2に示すように,複数の横断スライス画像によって構成される。この例では、図の右側に拡大して表示したスライス画像の矢印の位置に結節状陰影が存在する。このような512×512画素のオリジナルスライス画像に対し、4×4画素の移動平均処理による平滑化を行い、256×256画素に縮小した画像を用いて3次元ボリュームデータを作成することが好ましい。256×256画素に縮小した理由は、画像データベースの結節状陰影のサイズの下限である4.9mmの結節状陰影を検出するために必要十分なマトリクスサイズであることと、不要な高周波成分を減弱するためであり、また、処理に要する時間も短縮されるからである。
(1) Reading of a chest CT slice image A CT image obtained by a chest CT examination is composed of a plurality of transverse slice images as shown in FIG. In this example, a nodule-like shadow exists at the position of the arrow of the slice image displayed enlarged on the right side of the figure. Such an original slice image of 512 × 512 pixels is preferably smoothed by a moving average process of 4 × 4 pixels, and three-dimensional volume data is preferably created using an image reduced to 256 × 256 pixels. The reason for the reduction to 256 × 256 pixels is that the matrix size is necessary and sufficient to detect the nodule shadow of 4.9 mm, which is the lower limit of the nodule shadow size in the image database, and the unnecessary high frequency components are attenuated. This is because the time required for processing is also shortened.

(2) モルフォロジカルフィルタ処理による背景トレンド成分除去
次に,肺野内の位置によって異なる平均的な濃度を均一にするためにモルフォロジカルフィルタ処理(オープン処理)による背景トレンド成分除去を行う。この処理により、背景のCT値を一様とし、肺野内の血管や結節状陰影のみを抽出することができる。この処理のフローチャートを図23に示す。図示のように、この処理では、まず、胸部CTスライス原画像231に対し、オープン処理232を行う。オープン処理232は、円形カーネルを用いた最小値フィルタ処理による画像の収縮処理232aと、円形カーネルを用いた最大値フィルタ処理による画像の拡張による背景トレンド画像の生成処理232bとからなる。そして、原画像からオープン処理画像を差し引く処理233を行えば、背景トレンド成分が除去できる。具体的には、例えば、胸部CTスライス原画像に対して直径15画素の円形カーネルを用いた最小値フィルタ処理を行う。この処理によって、使用した円形カーネルよりもサイズの小さな血管や結節状陰影は消滅し、フィルタのサイズよりも大きな陰影は一回り小さく収縮する。次に、最小値フィルタ処理をした画像に対して、収縮した大きな陰影のサイズを元に戻すため、同じカーネルサイズの円形最大値フィルタによって拡張処理を行う。このとき、最小値フィルタ処理によって消滅した陰影は、最大値フィルタ処理を行っても消滅したままである。このように、収縮処理を行った画像に対して拡張処理を行うことをオープン処理という。図3(b)に、図3(a)の原画像に対してオープン処理を行った画像を示す。肺野内の血管陰影や結節状陰影がほぼ消滅し,背景バックグラウンド成分と心臓,およびに肺野外の軟部組織のみが残った画像が得られている。最後に、原画像である胸部CTスライス画像からオープン処理画像を引き算することによって、肺野内の背景トレンド成分を除去することができる。図3(c)に、バックグラウンド成分を取り除いた画像を示す。肺野内の背景が均一化され、血管や結節状陰影がよく描出されているのがわかる。この処理を行うことによって、特に胸壁に接している結節状陰影に対して特別な処理を行うことなしに、結節状陰影を容易に検出することが可能になる。
(2) Background trend component removal by morphological filter processing Next, background trend component removal by morphological filter processing (open processing) is performed to make the average density different depending on the position in the lung field. By this processing, the background CT value can be made uniform, and only blood vessels and nodular shadows in the lung field can be extracted. A flowchart of this process is shown in FIG. As illustrated, in this process, first, an open process 232 is performed on the chest CT slice original image 231. The open process 232 includes an image contraction process 232a by a minimum value filter process using a circular kernel and a background trend image generation process 232b by an image extension by a maximum value filter process using a circular kernel. Then, if the process 233 for subtracting the open process image from the original image is performed, the background trend component can be removed. Specifically, for example, a minimum value filtering process using a circular kernel having a diameter of 15 pixels is performed on the chest CT slice original image. By this process, blood vessels and nodular shadows smaller than the circular kernel used disappear, and shadows larger than the filter size shrink slightly. Next, in order to restore the size of the shrunken large shadow to the original size of the image subjected to the minimum value filter processing, the expansion processing is performed using a circular maximum value filter having the same kernel size. At this time, the shadow disappeared by the minimum value filter processing remains disappeared even when the maximum value filter processing is performed. Performing expansion processing on an image that has been subjected to contraction processing in this way is called open processing. FIG. 3B shows an image obtained by performing an open process on the original image in FIG. The vascular shadow and nodular shadow in the lung field almost disappeared, and the background background component, the heart, and the soft tissue outside the lung field remained. Finally, the background trend component in the lung field can be removed by subtracting the open processing image from the chest CT slice image that is the original image. FIG. 3C shows an image with the background component removed. It can be seen that the background in the lung field is uniform and blood vessels and nodular shadows are well depicted. By performing this process, it is possible to easily detect the nodular shadow without performing a special process particularly for the nodular shadow in contact with the chest wall.

図4(a)および(b)に、それぞれ、マトリクスサイズ512×512のオリジナルCTスライス画像と背景トレンド成分除去を行った画像を示す。矢印部に結節状陰影が存在しているが、トレンド成分を除去した画像では、胸壁に接することなく、孤立陰影として観察される。これらの画像を用いて、単純な閾値処理を行った結果を図5(a)および(b)に、それぞれ示す。図5(a)では、背景のバックグラウンド成分の影響で、下肺野の結節状陰影が血管および胸壁と接して検出されているのに対して、図5(b)では、結節状陰影や血管が明瞭に抽出されていることがわかる。   FIGS. 4A and 4B show an original CT slice image having a matrix size of 512 × 512 and an image obtained by removing background trend components, respectively. A nodular shadow is present in the arrow part, but an image from which the trend component has been removed is observed as an isolated shadow without touching the chest wall. The results of simple threshold processing using these images are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), respectively. In FIG. 5 (a), the nodular shadow of the lower lung field is detected in contact with the blood vessel and the chest wall due to the influence of the background component of the background, whereas in FIG. 5 (b), the nodular shadow and It can be seen that blood vessels are clearly extracted.

この手法によって、肺野内の陰影のみが抽出できるので、3次元画像表示の際に多用されているMIP(最大値投影法)を行うための前処理として利用することができる。オリジナルCT画像を用いてMIP処理を行うよりも、血管像の3次元表示が容易になる。また、今回対象としたCT画像のみではなく、MRIや超音波画像など全ての画像に適用できる手法である。   Since only the shadow in the lung field can be extracted by this method, it can be used as a pre-process for performing MIP (maximum value projection method) that is frequently used when displaying a three-dimensional image. Three-dimensional display of blood vessel images is easier than performing MIP processing using original CT images. Further, this is a technique that can be applied not only to the CT image targeted this time but also to all images such as MRI and ultrasonic images.

(3) 肺野領域の抽出
肺野領域の抽出のフローチャートを図22に示す。図示のように、肺野領域の抽出処理は、(1)で作成した3次元胸部CT画像221からCT値ヒストグラムを作成する工程222と、ヒストグラムの判別分析で決定した閾値を用いた2値化処理をする工程223と、3次元ラベリングの工程224と、ラベル画像の体積を用いた胸部領域を選択する工程225と、クロージング処理によるラベル画像の穴埋めと辺縁のスムージング処理の工程226とからなる。具体的には、例えば、(1)で作成した3次元CTボリュームデータ(マトリクスサイズ:256×256×スライス画像数)を用いて、図6に示すようなCT値のヒストグラムを求める。そして、そのヒストグラムを用いた判別分析法によって閾値を決定し3次元CT画像を2値化する。さらに、得られた3次元2値画像のラベリングを行った後、個々の陰影の体積を求めることによって、肺野領域のみを抽出する。図7(a)に、抽出された肺野領域を示す。この図に示されているように、単純に閾値処理を行うだけでは、比較的太い血管の領域などに欠損が生じる。このために、3次元2値画像に対してクロージング処理をし、欠損部を埋めて最終的な肺野領域とする。このようにして得られた最終的な肺野領域を、図7(b)に示す。図8は、抽出された肺野領域を2次元モンタージュ画像として示した図である。肺野領域が、ほぼ正確に抽出されていることがわかる。
(3) Extraction of lung field region A flowchart of lung field region extraction is shown in FIG. As shown in the figure, the lung region extraction process is performed by binarization using a threshold value determined by a step 222 of creating a CT value histogram from the three-dimensional chest CT image 221 created in (1) and a histogram discriminant analysis. A process 223 for performing processing, a process 224 for three-dimensional labeling, a process 225 for selecting a chest region using the volume of the label image, and a process 226 for filling the label image by the closing process and smoothing the edge. . Specifically, for example, using the three-dimensional CT volume data (matrix size: 256 × 256 × number of slice images) created in (1), a histogram of CT values as shown in FIG. 6 is obtained. Then, a threshold value is determined by a discriminant analysis method using the histogram, and the three-dimensional CT image is binarized. Further, after labeling the obtained three-dimensional binary image, only the lung field region is extracted by obtaining the volume of each shadow. FIG. 7A shows the extracted lung field region. As shown in this figure, a defect occurs in a relatively thick blood vessel region or the like simply by performing threshold processing. For this purpose, a closing process is performed on the three-dimensional binary image, and the defect portion is filled to obtain a final lung field region. The final lung field region thus obtained is shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing the extracted lung field region as a two-dimensional montage image. It can be seen that the lung field region is extracted almost accurately.

(4) 結節状陰影の強調
図24に、結節状陰影候補の強調処理のフローチャートを示す。図示のように、この処理では、背景トレンド成分除去画像241に対し、3次元ガウシアン関数による模擬結節状陰影テンプレートを作成する工程242と、3次元相互相関法による結節状陰影の強調工程243からなる。
(4) Nodular Shadow Enhancement FIG. 24 shows a flowchart of a nodular shadow candidate enhancement process. As shown in the figure, this process includes a step 242 for creating a simulated nodular shadow template by a three-dimensional Gaussian function for the background trend component removal image 241 and a nodular shadow enhancement step 243 by a three-dimensional cross-correlation method. .

3次元ガウス分布を用いた模擬結節状陰影テンプレートの作成
結節状陰影候補の強調処理のためには、下記のようにして、3次元ガウシアン関数(分布)による模擬結節状陰影テンプレートを作成する必要がある。
Creating a simulated nodular shadow template using a 3D Gaussian distribution For emphasis processing of nodular shadow candidates, it is necessary to create a simulated nodular shadow template using a 3D Gaussian function (distribution) as follows. is there.

すなわち、まず、検出対象となる結節状陰影は、球形をしている場合が多いため、球形の3次元ガウス分布状のテンプレートを用いて検出する。さらに、孤立した結節状陰影をより効果的に強調するために周囲のゼロ領域も含めた、3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートを模擬結節状陰影として使用する。図9に、3次元ガウシアンテンプレート(同図左上)を示し、併せて、横断面(同図右上)、冠状面(同図左下)、矢状面(同図右下)の断面図も示す。なお、同図において、点線は、テンプレートのゼロの領域の範囲を示している。   That is, first, since the nodular shadow to be detected is often spherical, it is detected using a spherical three-dimensional Gaussian distribution template. In addition, a three-dimensional zero-enclosed Gaussian template, including the surrounding zero region, is used as a simulated nodular shadow to more effectively enhance isolated nodular shadows. FIG. 9 shows a three-dimensional Gaussian template (upper left of the figure), and also shows cross sections of a transverse section (upper right of the figure), a coronal surface (lower left of the figure), and a sagittal plane (lower right of the figure). In the figure, the dotted line indicates the range of the zero region of the template.

3次元CT画像では、多くの場合、横断面(x−y平面)における解像度は、0.5mmから0.6mm程度であるのに対して、体軸方向(z方向)の解像度は5mmから10mm程度として撮影されている。したがって、球形のテンプレートを作成する場合には、ボクセルのそれぞれの辺の長さを考慮し、分布が球形になるように作成する。3次元ガウス分布の式を下記式(I)に示す。   In a three-dimensional CT image, in many cases, the resolution in the cross section (xy plane) is about 0.5 mm to 0.6 mm, whereas the resolution in the body axis direction (z direction) is 5 mm to 10 mm. Taken as a degree. Therefore, when creating a spherical template, the length of each side of the voxel is taken into consideration so that the distribution is spherical. The formula of the three-dimensional Gaussian distribution is shown in the following formula (I).

Figure 2005278690
上記式(I)において、G(x,y,z)は座標(x,y,z)における3次元ガウス分布、
Figure 2005278690
In the above formula (I), G (x, y, z) is a three-dimensional Gaussian distribution at coordinates (x, y, z),

Figure 2005278690
は3次元ガウス分布の中心座標、σ、σ、σは各辺における標準偏差を、それぞれ表わす。
Figure 2005278690
Is the center coordinate of the three-dimensional Gaussian distribution, and σ x , σ y , and σ z are the standard deviations on each side.

(5) 3次元相互相関法による結節状陰影候補の強調
つぎに、背景トレンド成分を除去した256×256×スライス画像数の3次元画像と3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレート画像の相互相関値をテンプレート画像の位置をずらしながら計算することにより、結節状陰影によく似たパターンを選択的に強調する。この計算は、例えば、前記(3)の肺野領域抽出処理で抽出された肺野領域にのみ行う。相互相関値を求める式を、下記式(II)に示す。
(5) Enhancement of nodular shadow candidate by three-dimensional cross-correlation method Next, a cross-correlation value between a 256 × 256 × slice image with the background trend component removed and a three-dimensional zero-enclosed Gaussian template image is used as a template image. By shifting the position of, the pattern that closely resembles the nodular shadow is selectively emphasized. This calculation is performed only for the lung field region extracted by the lung field region extraction process (3), for example. The formula for obtaining the cross-correlation value is shown in the following formula (II).

Figure 2005278690
上記式(II)において、Cは相互相関値、X、Y、Zは、それぞれ、x、y、z方向のマトリクスサイズ、σ、σは、それぞれ、画像とテンプレートのボクセル値の標準偏差、
Figure 2005278690
In the above formula (II), C is the cross-correlation value, X, Y, and Z are the matrix sizes in the x, y, and z directions, respectively, and σ f and σ g are the standard deviations of the voxel values of the image and the template, respectively. ,

Figure 2005278690
は画像の平均ボクセル値、
Figure 2005278690
Is the average voxel value of the image,

Figure 2005278690
はテンプレート画像の平均ボクセル値を表わす。
Figure 2005278690
Represents the average voxel value of the template image.

相互相関値は、テンプレートと全く同じ形状の陰影が存在した場合、1.0に近い値となり、形状がテンプレートと大きく異なる場合は0.0に近い値となる。また、形状は同じで白黒が反転している場合には−1.0となる。その結果、テンプレート画像である模擬結節状陰影に良く似た形状をしたものは、1.0に近い相関値が得られ、血管などのようにテンプレート画像に似ていない形状をしているものは、0.0に近い相関値が得られることになる。図10(a)に、直径6mmの3次元ガウシアンテンプレートを用いて計算した相互相関値の計算結果を示す。矢印の位置にある結節状陰影がよく強調されているが、血管など他の正常構造も強調されているのがわかる。図10(b)は、直径6mmの3次元ガウシアンテンプレートの周囲2.5mmの領域をゼロで包んだテンプレートを用いて計算した相互相関値の計算結果を示す。図10(a)と比較すると、血管の強調が抑えられ、より選択的に結節状陰影が強調されているのがわかる。図10(c)は、直径6mmの3次元ガウシアンテンプレートの周囲5.0mmの領域をゼロで包んだテンプレートを用いて計算した相互相関値の計算結果を示す。結節状陰影は強調されたままで、(b)よりもさらに血管の強調が抑えられる。   The cross-correlation value is close to 1.0 when there is a shadow having exactly the same shape as the template, and close to 0.0 when the shape is greatly different from the template. Further, when the shape is the same and black and white are reversed, it is −1.0. As a result, a template image that has a shape that closely resembles a simulated nodular shadow has a correlation value close to 1.0, and a template image that does not resemble a template image, such as a blood vessel, is obtained. , A correlation value close to 0.0 is obtained. FIG. 10A shows the calculation result of the cross-correlation value calculated using a three-dimensional Gaussian template having a diameter of 6 mm. The nodular shadow at the arrow position is well emphasized, but other normal structures such as blood vessels are also emphasized. FIG. 10B shows a calculation result of a cross-correlation value calculated using a template in which a 2.5 mm area around a 3 mm Gaussian template having a diameter of 6 mm is wrapped with zeros. Compared with FIG. 10A, it can be seen that the enhancement of blood vessels is suppressed and the nodular shadow is more selectively enhanced. FIG. 10C shows a calculation result of a cross-correlation value calculated using a template in which a 5.0 mm area around a 3 mm Gaussian template having a diameter of 6 mm is wrapped with zeros. The nodular shadow is still emphasized, and the enhancement of blood vessels is further suppressed than in (b).

(6) 閾値処理による結節状陰影候補の拾い上げ
図25に、閾値処理のフローチャートを示す。図示のように、この処理は、結節状陰影強調画像251から、閾値処理のよる2値画像を作成する工程252と、結節状陰影初期候補を決定する工程253からなる。具体的には、前記(5)で得られた結節状陰影強調画像に対して閾値処理をし、結節状候補陰影を2値画像として検出する。ここでは閾値を0.27としたが、これは、2値化して検出された結節状候補陰影と原画像において観察される結節状陰影のサイズがほぼ同程度になるように、経験的に定めた値である。したがって、閾値は、これに限定されず、その他の値を閾値としてもよい。
(6) Picking up nodular shadow candidates by threshold processing FIG. 25 shows a flowchart of threshold processing. As shown in the figure, this process includes a step 252 for creating a binary image by threshold processing from a nodule shadow enhanced image 251 and a step 253 for determining a nodule shadow initial candidate. Specifically, threshold processing is performed on the nodular shadow enhanced image obtained in (5) above, and the nodular candidate shadow is detected as a binary image. Here, the threshold is set to 0.27, but this is determined empirically so that the nodule candidate shadow detected by binarization and the nodule shadow observed in the original image are approximately the same size. Value. Therefore, the threshold value is not limited to this, and other values may be used as the threshold value.

図11(a)に、3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートで得られた相互相関値の画像を示し、図11(b)には閾値処理の結果得られた、結節状候補陰影を示す。図示のように、小さな結節状陰影が矢印の位置に検出されている。なお、多くの偽陽性陰影も含まれているおそれがある場合は、この後の処理で、偽陽性を除去することが好ましい。   FIG. 11A shows an image of cross-correlation values obtained with the three-dimensional zero-enclosed Gaussian template, and FIG. 11B shows nodule candidate shadows obtained as a result of the threshold processing. As shown in the figure, a small nodular shadow is detected at the position of the arrow. In addition, when there is a possibility that many false positive shadows may be included, it is preferable to remove false positives in the subsequent processing.

(7) Sobelフィルタで得られたエッジ方向パターンを利用した偽陽性の除去
ここでの処理は、偽陽性陰影は血管に起因することが多いため、線状パターンの血管と結節状陰影を区別し、結果を除去する処理である。この処理方法は、本発明者が独自に開発した手法である。Sobelフィルタは、エッジの強さとその方向を出力するフィルタである。ここでは、血管のように、ある一定方向に線状に伸びるパターンにおけるエッジの方向は一定になっていることと、結節状陰影のように丸いパターンの場合は、エッジの方向が陰影の中心に向かって0から359度まで変化することに着眼し、血管に起因する偽陽性を取り除く。
(7) Elimination of false positives using edge direction pattern obtained by Sobel filter Since the false positive shadows are often attributed to blood vessels, the processing here distinguishes the blood vessels from the linear pattern from the nodular shadows. This is a process for removing the result. This processing method is a technique originally developed by the present inventors. The Sobel filter is a filter that outputs edge strength and its direction. Here, the edge direction in a pattern extending linearly in a certain direction, such as a blood vessel, is constant, and in the case of a round pattern, such as a nodular shadow, the edge direction is at the center of the shadow. Pay attention to the change from 0 to 359 degrees toward the target, and remove false positives caused by blood vessels.

図26に、Sobelフィルタで得られたエッジ方向パターンを利用した偽陽性の除去処理のフローチャートを示す。図示のように、この処理は、Sobelフィルタ処理によりエッジ方向画像を作成する工程261と、模擬結節状陰影のエッジ方向テンプレート画像を作成する工程262と、エッジ方向テンプレート画像とエッジ方向画像の2次元相互相関値を計算する工程263と、エッジ方向テンプレート画像と異なる方向パターンを持つ偽陽性陰影を除去する工程264とからなる。   FIG. 26 shows a flowchart of false positive removal processing using the edge direction pattern obtained by the Sobel filter. As shown in the figure, this process includes a step 261 of creating an edge direction image by Sobel filter processing, a step 262 of creating an edge direction template image of a simulated nodular shadow, and a two-dimensional view of the edge direction template image and the edge direction image. A step 263 for calculating a cross-correlation value and a step 264 for removing a false positive shadow having a direction pattern different from the edge direction template image.

この処理では、処理を単純にするために、2次元スライスCT画像を用いる。図12(a)および(b)に、模擬結節状陰影である2次元ガウス分布とその分布をSobelフィルタで処理して得られた、エッジ方向画像を示す。この図では、角度0度から359度までを黒から白の濃淡によって表現されている。原画像をSobelフィルタ処理して得られたエッジ方向画像図12(c)に対して、図12(b)の方向画像をテンプレートとして2次元相互相関値を計算すると、模擬結節状陰影のエッジ方向分布図12(b)に良く似たエッジ方向分布の所では高い相関値を示し、血管のようにエッジ方向パターンが異なる所では低い相関値を示す。図12(c)の拡大図において、丸く囲んである部分に結節状陰影が存在するが、その方向のパターンは、テンプレートのエッジ方向パターンとよく似ていることがわかる。この手法によって得られた相互相関値を画像として表示したのが、図13(a)である。さらに、この画像を閾値処理したのが図13(b)である。このように、結節状陰影のパターンでは、高い相互相関値が小さな点状の陰影として検出され、血管の場合は、全く検出されないか、または、横に長いパターンとして検出される。そして、この手法で得られた2値画像と結節状陰影の初期候補との重なりを調べることによって、血管に起因する偽陽性陰影を減少することができる。さらに、矢状方向の2次元断面画像についてもSobelフィルタによるエッジ方向パターンを同様に求めて、さらに偽陽性陰影を減少させてもよい。   In this process, a two-dimensional slice CT image is used to simplify the process. FIGS. 12A and 12B show a two-dimensional Gaussian distribution that is a simulated nodular shadow and an edge direction image obtained by processing the distribution with a Sobel filter. In this figure, angles from 0 degrees to 359 degrees are expressed by shades of black to white. When the two-dimensional cross-correlation value is calculated by using the direction image of FIG. 12B as a template with respect to the edge direction image of FIG. 12C obtained by performing the Sobel filter processing on the original image, the edge direction of the simulated nodular shadow A high correlation value is shown at an edge direction distribution similar to the distribution diagram 12 (b), and a low correlation value is shown at a different edge direction pattern such as a blood vessel. In the enlarged view of FIG. 12C, a nodular shadow is present in the circled portion, and it can be seen that the pattern in that direction is very similar to the edge direction pattern of the template. FIG. 13A shows a cross-correlation value obtained by this method as an image. Further, FIG. 13B shows a result of performing threshold processing on this image. As described above, in the nodular shadow pattern, a high cross-correlation value is detected as a small dot-shaped shadow, and in the case of a blood vessel, it is not detected at all or is detected as a long pattern. Then, by examining the overlap between the binary image obtained by this method and the initial candidate for the nodular shadow, the false positive shadow caused by the blood vessel can be reduced. Further, the edge direction pattern by the Sobel filter may be similarly obtained for the two-dimensional cross-sectional image in the sagittal direction, and false positive shadows may be further reduced.

この手法は、陰影のエッジの方向を利用した手法であるため、陰影のコントラストに依存しない。したがって、早期の淡い肺がん陰影の場合でも、中心のCT値が高く、その周辺では低いという性質があれば、感度よく検出することができる方法である。   Since this method uses the direction of the shadow edge, it does not depend on the contrast of the shadow. Therefore, even in the case of early light lung cancer shadows, if the CT value at the center is high and the area around it is low, it is a method that can be detected with high sensitivity.

図14は、Sobelフィルタで得られたエッジ方向パターンを利用した偽陽性の除去の効果を示している。図14(a)は、3次元相互相関法による結節状陰影候補の強調の過程で得られた初期結節状陰影候補を示しており、図14(b)は,Sobelフィルタで得られたエッジ方向パターンを利用した偽陽性の除去後を示している。この図より、エッジ方向テンプレート画像と異なる方向パターンを持つ偽陽性陰影の除去をする工程264の処理で、多数の偽陽性陰影が除去できることがわかる。   FIG. 14 shows the effect of removing false positives using the edge direction pattern obtained by the Sobel filter. FIG. 14A shows an initial nodule shadow candidate obtained in the process of emphasizing the nodule shadow candidate by the three-dimensional cross correlation method, and FIG. 14B shows the edge direction obtained by the Sobel filter. It shows after removal of false positives using a pattern. From this figure, it can be seen that a number of false positive shadows can be removed by the process of step 264 of removing false positive shadows having a direction pattern different from the edge direction template image.

(8) 非線形線強調フィルタによる血管抽出
血管による偽陽性をさらに減少させるために、2次元の非線形の線強調フィルタ(重本加奈恵、滝沢穂高、山本眞司、中川徹、松本徹、舘野之男、飯沼武、松本満臣、「3次元結節・血管モデルとテンプレートマッチングを用いた胸部X線CT画像からの結節陰影の高速認識」,MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY,2003年,第21巻,第2号,p.147−155参照)を用いた血管陰影の抽出を行った。
(8) Extraction of blood vessels using nonlinear line enhancement filter To further reduce false positives caused by blood vessels, two-dimensional nonlinear line enhancement filters (Kanae Shigemoto, Hotaka Takizawa, Junji Yamamoto, Toru Nakagawa, Toru Matsumoto, Norio Kanno, Takeshi Iinuma and Mitsomi Matsumoto, “High-speed recognition of nodal shadows from chest X-ray CT images using 3D nodule / blood vessel model and template matching”, MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY, 2003, Vol. 21, No. 2, p. 147-155) was used to extract blood vessel shadows.

図27に、非線形線強調フィルタによる血管抽出処理のフローチャートを示す。図示のように、この処理は、背景トレンド成分除去のMIP(最大値投影法)処理により陰影を抽出する工程271と、前記MIP処理画像を2値化処理する工程272と、非線形線強調フィルタ処理により血管陰影(線パターン)を強調する工程273と、血管に起因する偽陽性陰影を除去する工程274とからなる。   FIG. 27 shows a flowchart of blood vessel extraction processing using a nonlinear line enhancement filter. As shown in the figure, this process includes a process 271 for extracting shadows by MIP (maximum value projection) process for removing background trend components, a process 272 for binarizing the MIP-processed image, and a nonlinear line enhancement filter process. Step 273 of emphasizing the blood vessel shadow (line pattern) by the above, and step 274 of removing the false positive shadow caused by the blood vessel.

この処理には、図15に示すようなフィルタを用いた。このフィルタは、3本の線状テンプレートを一組とし、12組の角度の異なるテンプレート群で構成されている。同図では、説明のために単純化して、2組の角度(垂直方向と右に45度回転したテンプレート)のみを示している。そして、それぞれのテンプレートにおいて、真ん中のテンプレートに重なる画素値の総和(図中の記号:A)、左のテンプレートの総和(図中の記号:B)、および右のテンプレートの総和(図中の記号:C)を求め、A−BとA−Cの和をテンプレートの長さで割った値としている。[出力値=(2A−B−C)/テンプレートの長さ(A>BかつA>Cの場合)]ただし、Aの値がBまたはCよりも低い場合は、出力値は0としている[出力値=0(A>BかつA>Cの場合以外の場合)]。そして、最終的には、12方向全ての方向のテンプレートからの出力値の最大値をフィルタの出力値としている。このことにより、どのような方向の線パターンでも強調することが可能となっている。   A filter as shown in FIG. 15 was used for this processing. This filter is composed of a set of three linear templates and 12 groups of templates having different angles. In the drawing, for simplification, only two sets of angles (vertical direction and template rotated 45 degrees to the right) are shown. In each template, the sum of the pixel values overlapping the middle template (symbol in the figure: A), the sum of the left template (symbol in the figure: B), and the sum of the right template (symbol in the figure) : C), and the sum of AB and AC is divided by the length of the template. [Output value = (2A-B-C) / Template length (when A> B and A> C)] However, when the value of A is lower than B or C, the output value is 0 [ Output value = 0 (except when A> B and A> C)]. Finally, the maximum value of the output values from the templates in all 12 directions is set as the output value of the filter. This makes it possible to emphasize line patterns in any direction.

この非線形線強調フィルタは、背景トレンド成分を除去した画像を閾値処理して得られた2値画像図16(a)に対して用いている。その理由は、淡い線パターンでも線として検出が容易にできるようにするためである。こうして得られた線パターンを図16(b)に示す。比較的太い血管が、検出されているのがわかる。この処理によって検出された血管の画像を用いて、結節状陰影と血管に起因する偽陽性を取り除くために用いる。   This nonlinear line enhancement filter is used for the binary image shown in FIG. 16A obtained by performing threshold processing on an image from which the background trend component has been removed. The reason is that a light line pattern can be easily detected as a line. The line pattern thus obtained is shown in FIG. It can be seen that a relatively thick blood vessel is detected. The blood vessel image detected by this processing is used to remove the nodular shadow and false positives caused by the blood vessel.

さらに効果的に血管を検出するため、MIP(maximum intensity projection:最大値投影法)処理を併用する。この処理において、前記(3)で作成した背景バックグランド除去画像を用いる。図8に示されているような肺野領域を含む全てのスライス画像に対して、比較的狭い範囲の上下のスライスを用いた部分ボリュームデータを作成することが好ましい。今回は、3枚のスライス画像を一組としたが、スライス厚に応じてその範囲を決めることができる。その範囲は、例えば、3〜6枚の範囲のスライス画像である、次に、その部分ボリュームデータを用いてMIP処理を行う。前記MIP処理した画像を、図17に示す。この図に示されている上部3枚の画像のうち、図17(b)はMIP処理を行う中心画像、図17(a)がその上部のスライス画像、図17(c)が下部のスライス画像である。図17(d)が、図17(a)から(c)の3枚のスライス画像を用いてMIP処理を行い得られた画像である。この画像には、MIP処理の効果により、個々のスライス画像より多くの血管が1枚のMIP画像に含まれているのがわかる。しかしながら、MIP処理で得られた画像には、血管陰影のみではなく、図17(d)の白い矢印部のように結節状陰影も含まれている場合もある。そこで、図17(d)に示されるMIP画像に対し2値化処理を行い、非線形線強調フィルタ処理をすることにより、線状の血管のみを選択的に強調することが可能となる。この方法を、全ての肺野を含むスライス画像に対して適用することによって、肺野全ての領域の血管陰影を選択的に強調することができる。この方法によって得られたMIP画像図18(a)に対して、非線形線強調フィルタ処理をし、検出された血管像を、図18(b)に示す。図示のように、図16(b)と比較して、さらに多くの血管陰影が選択的に強調されてことがわかる。   In order to detect blood vessels more effectively, MIP (maximum intensity projection) processing is also used. In this process, the background background removed image created in (3) is used. It is preferable to create partial volume data using upper and lower slices in a relatively narrow range for all slice images including the lung field region as shown in FIG. This time, a set of three slice images is used, but the range can be determined according to the slice thickness. The range is, for example, a slice image of a range of 3 to 6 sheets. Next, MIP processing is performed using the partial volume data. The MIP processed image is shown in FIG. Of the upper three images shown in this figure, FIG. 17B is a central image for performing MIP processing, FIG. 17A is an upper slice image, and FIG. 17C is a lower slice image. It is. FIG. 17D shows an image obtained by performing MIP processing using the three slice images shown in FIGS. 17A to 17C. In this image, it can be seen that more blood vessels are included in one MIP image than the individual slice images due to the effect of the MIP processing. However, the image obtained by the MIP process may include not only a blood vessel shadow but also a nodular shadow as shown by a white arrow in FIG. Therefore, by performing binarization processing on the MIP image shown in FIG. 17D and performing nonlinear line enhancement filter processing, it becomes possible to selectively enhance only the linear blood vessels. By applying this method to a slice image including all lung fields, it is possible to selectively enhance the blood vessel shadows in all the lung fields. The MIP image obtained by this method is subjected to nonlinear line enhancement filter processing on FIG. 18A, and the detected blood vessel image is shown in FIG. As shown in the figure, it can be seen that more blood vessel shadows are selectively emphasized as compared with FIG.

(9) 特徴量分析による偽陽性の除去
これまでの処理により、多くの偽陽性陰影が除去されるが、実用的なレベルまで偽陽性を減少させるために、特徴量分析により、さらに偽陽性陰影を除去することが好ましい。図28に、特徴量分析処理のフローチャートを示す。図示のように、この処理は、Sobelフィルタ処理で得られたエッジ方向パターンを利用した偽陽性陰影除去後の結節候補陰影を得る工程281と、結節候補陰影の特徴量を計算する工程282と、特徴量の閾値処理により偽陽性陰影を除去する工程233とからなる。なお、特徴量分析は、その特徴量の種類に応じ、計算する画像の種類を適宜選択することが好ましい。下記表1に、特徴量の種類を示す。
(9) Elimination of false positives by feature value analysis Many false positive shadows are removed by the processing so far, but in order to reduce false positives to a practical level, feature value analysis further reduces false positive shadows. Is preferably removed. FIG. 28 shows a flowchart of the feature amount analysis process. As shown in the figure, this process includes a step 281 for obtaining a nodule candidate shadow after false positive shadow removal using the edge direction pattern obtained by the Sobel filter process, a step 282 for calculating a feature amount of the nodule candidate shadow, And step 233 for removing false positive shadows by threshold processing of the feature amount. In the feature amount analysis, it is preferable to appropriately select the type of image to be calculated according to the type of feature amount. Table 1 below shows the types of feature values.

(表1) 分析に使用した特徴量
1.陰影の体積
2.陰影の球形度
3.陰影毎のボクセルの平均値
4.陰影毎のボクセルの標準偏差
5.陰影毎の変動係数
6.2次中心モーメント
7.歪度(3次中心モーメント)
8.尖度(4次中心モーメント)
9.陰影毎のピクセル値の最大値
10.陰影毎のピクセル値の最小値
11.結節状陰影の最大値とその周囲から2ピクセル目の平均値とのコントラスト
12.結節状陰影の平均値とその周囲から2ピクセル目の平均値とのコントラスト
13.陰影毎に含まれる線(ライン)の割合
この例では、前記の特徴量1および2は、図14(b)の2値画像をラベリングし、個々の陰影に対して計算した。特徴量3から12までの特徴量については、原画像、背景バックグランド除去画像、線強調画像、3次元相互相関画像、MIP画像に対して計算し、偽陽性を除去した。特徴量13についてのみ線強調画像に対して計算を行った。以下に個々の特徴量の詳細を示す。
(Table 1) Features used for analysis 1. Shadow volume 2. The sphericity of the shadow 3. Average value of voxels for each shadow 4. Voxel standard deviation for each shadow 6. Coefficient of variation for each shadow 6. Second-order central moment Skewness (third-order central moment)
8). Kurtosis (4th center moment)
9. 9. Maximum pixel value for each shadow 10. Minimum pixel value for each shadow 11. Contrast between maximum value of nodular shadow and average value of second pixel from surrounding area. 14. Contrast between average value of nodular shadow and average value of second pixel from surrounding area. Ratio of Lines Contained for Each Shadow In this example, the feature quantities 1 and 2 are calculated for individual shadows by labeling the binary image shown in FIG. The feature amounts 3 to 12 were calculated for the original image, background background removed image, line enhanced image, three-dimensional cross-correlation image, and MIP image, and false positives were removed. Only the feature amount 13 was calculated for the line-enhanced image. Details of the individual feature amounts are shown below.

1. 体積
(6)で作成したラベル番号のついた陰影ごとに体積を立方ミリメートル(mm)ごとに計測する。この例では、5mmから20mmまでの結節状陰影を検出することを目的し、それよりも極端に小さな陰影か大きな陰影は、偽陽性として除去する。
1. The volume is measured every cubic millimeter (mm 3 ) for each shade with the label number created in volume (6). In this example, the aim is to detect a nodular shadow of 5 mm to 20 mm, and an extremely small shadow or a large shadow is removed as a false positive.

2. 球形度
結節状陰影は球形に近い形状をしていることから、球形度を求めて偽陽性との区別をした。この例では、文献(Maryellen L. Giger, Kunio Doi and Heber MacMahon, "Automated detection of nodules in peripheral lung fields", Medical Physics, 1998, 15(2), p.158-164)中に定義されている円形度を3次元に拡張したものを用いた。求め方は、個々の陰影ごとに、陰影と同体積の球を陰影の重心を中心として重ね、陰影と球が重なる割合を求めた。完全に球であれば、球形度は1.0となり、陰影が長い場合は、その値が小さくなる傾向がある。したがって、この値が低い陰影は、偽陽性陰影と判断した。
2. Sphericality Since the nodular shadow has a shape close to a sphere, we determined the sphericity and distinguished it from false positives. In this example, it is defined in the literature (Maryellen L. Giger, Kunio Doi and Heber MacMahon, "Automated detection of nodules in peripheral lung fields", Medical Physics, 1998, 15 (2), p.158-164) What extended circularity to three dimensions was used. For each shadow, a sphere with the same volume as the shadow was overlapped around the center of gravity of the shadow, and the ratio of the shadow and the sphere overlapped was determined. If it is a perfect sphere, the sphericity will be 1.0, and if the shadow is long, its value tends to be small. Therefore, a shadow with a low value was judged as a false positive shadow.

3.4.5. 平均値、標準偏差、変動係数
特徴量として、陰影ごとにボクセル値の平均値、標準偏差、変動係数を求める。平均値は陰影の平均濃度、標準偏差は陰影の濃度変動、変動係数は、標準偏差を平均値で割ることによって求められ、実質的なデータのバラツキの大きさを評価するのに役立つ。
3.4.5. Average value, standard deviation, coefficient of variation Find the average value, standard deviation, and coefficient of variation of the voxel value for each shadow as the feature value. The average value is determined by the average density of the shadow, the standard deviation is calculated by the density variation of the shadow, and the coefficient of variation is obtained by dividing the standard deviation by the average value, which is useful for evaluating the magnitude of the substantial data variation.

6. 2次中心モーメント
2次中心モーメントは分布の分散(バラツキ)を示す。分散を求めることにより、各陰影の分布の偏りがわかる。分布の分散を表す式を、式(III)に示す。
6). Secondary central moment The secondary central moment indicates the dispersion of the distribution. By obtaining the variance, the distribution of each shadow can be found. A formula representing the distribution of the distribution is shown in Formula (III).

Figure 2005278690
上記式(III)において、σは2次中心モーメント、
Figure 2005278690
In the above formula (III), σ 2 is the secondary central moment,

Figure 2005278690
は、それぞれ、重心のx、y、z座標、X、Y、Zは、テンプレート画像の縦・横方向のボクセル数、画像枚数、p(x,y,z)はボクセル値を表す。
Figure 2005278690
Are the x, y, z coordinates of the center of gravity, X, Y, Z are the number of voxels in the vertical and horizontal directions of the template image, the number of images, and p (x, y, z) is the voxel value.

7. 歪度(3次中心モーメント)
歪度は、分布のゆがみを表す。これにより、分布の対象性を知ることができる。歪度>0の場合、分布が右に歪んでいることを示し、歪度<0の場合、分布が左に歪んでいることを示し、歪度=0の場合、分布が左右対象であることを示す。その計算を、式(IV)に示す。
7). Skewness (third-order central moment)
The skewness represents the distortion of the distribution. Thereby, the object of distribution can be known. When the skewness is> 0, the distribution is distorted to the right. When the skewness is <0, the distribution is distorted to the left. When the skewness is 0, the distribution is the left and right. Indicates. The calculation is shown in Formula (IV).

Figure 2005278690
Figure 2005278690

8. 尖度(4次中心モーメント)
尖度は、分布の扁平度を表す値でガウス分布の形状と比較するために用いる。4次モーメントは、分布がガウス分布の時に3になるので、4次モーメントから3を引くことにより、ガウス分布からの尖度Kを求めることができる。模擬結節状陰影をガウス分布を用いて作成したので、結節状陰影とよく似た形状のものは尖度=0となる。血管などの扁平な形状をしたものは尖度<0となる。これを式(V)に示す。
8). Kurtosis (4th center moment)
The kurtosis is a value representing the flatness of the distribution and is used for comparison with the shape of the Gaussian distribution. Since the fourth-order moment is 3 when the distribution is a Gaussian distribution, the kurtosis K from the Gaussian distribution can be obtained by subtracting 3 from the fourth-order moment. Since the simulated nodular shadow is created using a Gaussian distribution, the kurtosis = 0 for a shape that is very similar to the nodular shadow. A flat shape such as a blood vessel has a kurtosis <0. This is shown in Formula (V).

Figure 2005278690
上記式(V)において、Kはガウス分布からの尖度を表す。
Figure 2005278690
In the above formula (V), K represents the kurtosis from the Gaussian distribution.

9.10. 最大値、最小値
特徴量として、陰影ごとのピクセル値の最大値および最小値を求める。
9.10. Maximum value, minimum value The maximum value and minimum value of the pixel value for each shadow are obtained as the feature amount.

11.12. 陰影のコントラスト
特徴量として、図19に示すように、陰影の外周から2ピクセル離れた周囲の平均ピクセル値を求め、陰影の最大ピクセル値から減算してコントラストを求める。さらに、陰影の外周から2ピクセル離れた周囲の平均ピクセル値から陰影の平均ピクセル値を減算したコントラストも計算する。
11.12. As shown in FIG. 19, the average pixel value around 2 pixels away from the outer periphery of the shadow is obtained as a feature amount, and the contrast is obtained by subtracting from the maximum pixel value of the shadow. In addition, the contrast obtained by subtracting the average pixel value of the shadow from the average pixel value around the pixel 2 pixels away from the outer periphery of the shadow is also calculated.

13. 陰影毎に含まれる線(ライン)の割合
線強調画像に対し、線として強調されたボクセル数を陰影の体積で割ることにより、陰影ごとに含まれる線の割合の計算する。
13. Ratio of lines (lines) included in each shadow The ratio of lines included in each shadow is calculated by dividing the number of voxels emphasized as a line by the volume of the shadow in the line-enhanced image.

(10) 結節状陰影候補の決定
最終結節状陰影候補の決定は、(6)で検出された初期結節状陰影から、(7)から(9)の分析によって結節状陰影と判断されたものとする。そして、前述の特徴量すべてについて、結節状陰影か偽陽性の決定を行うための閾値を設定し、全ての特徴量が結節状陰影の特徴を持ったときに、その陰影を最終的な結節状陰影と判断する。したがって、いずれか一つでも、偽陽性と分類された場合は、その陰影を偽陽性陰影として除去することになる。
(10) Determination of Nodular Shadow Candidate The final nodular shadow candidate is determined from the initial nodular shadow detected in (6) and determined as a nodular shadow by the analysis of (7) to (9). To do. Then, a threshold is set for determining the nodular shadow or false positive for all of the above-mentioned features, and when all the features have nodular shadow features, the shadow is the final nodule. Judge as a shadow. Therefore, if any one of them is classified as a false positive, the shadow is removed as a false positive shadow.

図20に、全ての陰影の体積とボクセル値の標準偏差の散布図を示す。図の小さな点で示されているのが偽陽性陰影で、大きい点で示されているのが結節状陰影を表す。このグラフから、体積が極端に大きい陰影か小さい陰影、標準偏差が大きい陰影に、偽陽性陰影が多く含まれることがわかる。この図から、体積と標準偏差に偽陽性陰影を除去するための適切な閾値を決定することができる。このようにして、全ての特徴量に対して閾値を設定した。   FIG. 20 shows a scatter diagram of the volume of all shadows and the standard deviation of voxel values. The small dots in the figure represent false positive shadows, and the large dots represent nodular shadows. From this graph, it can be seen that a shadow with an extremely large volume or a small shadow, and a shadow with a large standard deviation contain many false positive shadows. From this figure, an appropriate threshold for removing false positive shadows on volume and standard deviation can be determined. In this way, threshold values are set for all feature amounts.

閾値設定例として、原画像における(表1)に示す3から12までの閾値の例を下記に示す。   As examples of threshold setting, examples of thresholds 3 to 12 shown in (Table 1) in the original image are shown below.

3.陰影毎のボクセルの平均値
13.0≧平均値
平均値≧114.0
平均値≧0.12333×体積+60.0
4.陰影毎のボクセルの標準偏差
1.2≧標準偏差
標準偏差≧28.5
標準偏差≧0.0733×体積+3.0
5.陰影毎の変動係数
0.49≧変動係数
変動係数≧7.0
変動係数≧0.004333×体積+3.0
6.2次中心モーメント
−0.38≧2次中心モーメント
2次中心モーメント≧1.12
2次中心モーメント≧0.0047×体積+0.12
7.歪度(3次中心モーメント)
−1.0≧歪度
歪度≧1.88
歪度≧0.0061×体積−4.7
8.尖度(4次中心モーメント)
14.0≧尖度
尖度≧154.0
尖度≧0.3×体積+40.0
9.陰影毎のピクセル値の最大値
最大値≧78.0
最大値≧0.16833×体積+14.0
10.陰影毎のピクセル値の最小値
0.102≧最小値
最小値≧0.46
最小値≧0.00125×体積+0.15
11.結節状陰影の最大値とその周囲から2ピクセル目の平均値とのコントラスト
8.0≧コントラスト
コントラスト≧144.0
コントラスト≧0.46666×体積
12.結節状陰影の平均値とその周囲から2ピクセル目の平均値とのコントラスト
6.8≧コントラスト
コントラスト≧103.0
コントラスト≧0.2216666×体積+30.0
3. Average value of voxels for each shadow 13.0 ≧ average value average value ≧ 114.0
Average value ≧ 0.12333 × volume + 60.0
4). Standard deviation of voxels for each shadow 1.2 ≧ standard deviation
Standard deviation ≧ 28.5
Standard deviation ≧ 0.0733 × volume + 3.0
5). Coefficient of variation for each shadow 0.49 ≥ Coefficient of variation
Coefficient of variation ≥ 7.0
Coefficient of variation ≧ 0.004333 × volume + 3.0
6. Secondary central moment −0.38 ≧ Secondary central moment Secondary central moment ≧ 1.12
Secondary center moment ≧ 0.0047 × volume + 0.12
7). Skewness (third-order central moment)
-1.0 ≧ distortion skewness ≧ 1.88
Skewness ≧ 0.0061 × Volume-4.7
8). Kurtosis (4th center moment)
14.0 ≧ kurtosis
Kurtosis ≧ 154.0
Kurtosis ≧ 0.3 × volume + 40.0
9. Maximum pixel value for each shadow Maximum value ≧ 78.0
Maximum value ≧ 0.16833 × volume + 14.0
10. Minimum pixel value for each shadow 0.102 ≧ minimum value minimum value ≧ 0.46
Minimum value ≧ 0.00125 × volume + 0.15
11. Contrast between maximum value of nodular shadow and average value of second pixel from surrounding area 8.0 ≧ contrast contrast ≧ 144.0
Contrast ≧ 0.46666 × volume 12. Contrast between average value of nodular shadow and average value of second pixel from surrounding area 6.8 ≧ contrast contrast ≧ 103.0
Contrast ≧ 0.2216666 × volume + 30.0

図21に示す画像は、0で包む幅5mmのテンプレートを用いた3次元相互相関法により結節状陰影を強調した例である。図21(a)は、原画像における結節状陰影候補の強調の例を示した図であり、図21(b)は、バックグランド成分除去画像における結節状陰影候補の強調の例を示した図である。原画像をそのまま用いて結節状陰影の強調を行った場合、部分容積効果のために、胸壁付近において図21(a)に示されるような弧線状の偽陽性が表れているのに対し、背景トレンド除去を行った画像を用いた場合、図21(b)に示されるように、胸膜周辺における偽陽性がないことがわかる。このことより、モルフォロジカルフィルタ処理による背景トレンド成分除去する工程333の処理が、結節状陰影検出において非常に効果的で重要であることがわかる。   The image shown in FIG. 21 is an example in which a nodular shadow is emphasized by a three-dimensional cross-correlation method using a 5 mm wide template wrapped in zero. FIG. 21A is a diagram illustrating an example of enhancement of nodular shadow candidates in the original image, and FIG. 21B is a diagram illustrating an example of enhancement of nodular shadow candidates in the background component removed image. It is. When the nodular shadow is emphasized using the original image as it is, an arcuate false positive as shown in FIG. 21A appears near the chest wall due to the partial volume effect, whereas the background When the image from which the trend has been removed is used, it can be seen that there is no false positive around the pleura as shown in FIG. From this, it can be understood that the process of the step 333 of removing the background trend component by the morphological filter process is very effective and important in detecting the nodular shadow.

つぎに、この例の結節状陰影を検出するためのコンピュータを利用した装置の機能ブロックの一例を図29に示す。図示のように、この装置は、3次元胸部CT画像処理・制御部295と、操作入力部292と、データ蓄積部297と、表示処理部306と、モニタ(ディスプレー)307とを主要構成要素とする。   Next, FIG. 29 shows an example of functional blocks of an apparatus using a computer for detecting the nodular shadow of this example. As shown in the figure, this apparatus includes a three-dimensional chest CT image processing / control unit 295, an operation input unit 292, a data storage unit 297, a display processing unit 306, and a monitor (display) 307 as main components. To do.

前記3次元胸部CT画像処理・制御部295は、3次元CT画像データ入力部296と、肺野領域選択処理部298と、背景トレンド成分除去処理部299と、3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートを用いた結節状陰影の強調処理部302と、3次元Sobelフィルタ処理を用いたエッジ方向画像の作成部301と、エッジ方向画像による偽陽性除去処理部304と、MIP処理部300と、線強調フィルタ処理による血管陰影の抽出部303と、特徴量分析による偽陽性陰影の除去処理部305を有する。なお、同図の矢印はデータの流れ若しくは処理の流れを示す
前記3次元CT画像データ入力部296は、CT画像読取り装置291と、データ蓄積部297と接続されており、前述の(1)胸部CTスライス画像の読み込み処理を実行する。すなわち、ここでは、前記CT画像読取り装置291からの画像データを受けとり、この画像データを、肺野領域選択処理部298、特徴量分析による偽陽性陰影の除去処理部305に送信し、かつ必要に応じ、データ蓄積部297に送信して、ここでデータを蓄積する。肺野領域選択処理部298では、前述の(3)肺野領域の抽出処理を実行する。背景トレンド成分除去処理部では、前述の(2)モルフォロジカルフィルタ処理による背景トレンド成分除去を実行する。3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートを用いた結節状陰影の強調処理部302は、前述の(4)結節状陰影の強調処理と、(5)3次元相互相関法による結節状陰影候補の強調処理と、(6)閾値処理による結節状陰影候補の拾い上げ処理とを実行する。3次元Sobelフィルタ処理を用いたエッジ方向画像の作成部301と、エッジ方向画像による偽陽性除去処理部304とは、前述の(7)Sobelフィルタで得られたエッジ方向パターンを利用した偽陽性の除去を実行する。MIP処理部300と、線強調フィルタ処理による血管陰影の抽出部303とは、前述の(8)非線形線強調フィルタによる血管抽出を実行する。特徴量分析による偽陽性陰影の除去処理部305は、前述の(9)特徴量分析による偽陽性の除去と、(10)結節状陰影候補の決定を実行する。そして、決定された結節状陰影候補は、表示処理部306によってモニタ307に表示される。また、これらの制御は、操作入力部292に接続されたキーボード293およびマウス294による操作により行われる。
The three-dimensional chest CT image processing / control unit 295 uses a three-dimensional CT image data input unit 296, a lung region selection processing unit 298, a background trend component removal processing unit 299, and a three-dimensional zero-enclosed Gaussian template. Nodular shadow enhancement processing unit 302, edge direction image creation unit 301 using three-dimensional Sobel filter processing, edge direction image false positive removal processing unit 304, MIP processing unit 300, and line enhancement filter processing It has a blood vessel shadow extraction unit 303 and a false positive shadow removal processing unit 305 by feature amount analysis. Note that the arrows in the figure indicate the flow of data or the flow of processing. The three-dimensional CT image data input unit 296 is connected to the CT image reading device 291 and the data storage unit 297. A CT slice image reading process is executed. That is, here, the image data from the CT image reading device 291 is received, and this image data is transmitted to the lung field region selection processing unit 298 and the false positive shadow removal processing unit 305 by feature amount analysis, and necessary. In response, the data is transmitted to the data storage unit 297, where the data is stored. The lung field region selection processing unit 298 executes the above-described (3) lung field region extraction processing. The background trend component removal processing unit executes background trend component removal by the above-described (2) morphological filter processing. The nodular shadow enhancement processing unit 302 using the three-dimensional zero-enclosed Gaussian template includes the above-mentioned (4) nodular shadow enhancement processing, and (5) nodular shadow candidate enhancement processing by the three-dimensional cross-correlation method, (6) A process for picking up nodular shadow candidates by threshold processing is executed. The edge direction image creating unit 301 using the three-dimensional Sobel filter processing and the false positive removal processing unit 304 using the edge direction image are false positives using the edge direction pattern obtained by the above-described (7) Sobel filter. Perform removal. The MIP processing unit 300 and the blood vessel shadow extraction unit 303 by the line enhancement filter process execute blood vessel extraction by the above-described (8) nonlinear line enhancement filter. The false positive shadow removal processing unit 305 by feature amount analysis executes (9) false positive removal by feature amount analysis and (10) determination of nodular shadow candidates. Then, the determined nodule-like shadow candidate is displayed on the monitor 307 by the display processing unit 306. These controls are performed by operations using a keyboard 293 and a mouse 294 connected to the operation input unit 292.

つぎに、この装置のコンピュータシステムの構成例を図30のブロック図に示す。図示のように、このコンピュータシステムは、処理を実行するCPU500、プログラムやデータを記憶するメモリ501、メモリ501またはCPU500で使用するプログラムやデータを蓄積するハードディスク502、データ若しくは画像を表示するモニタ(ディスプレー)503、データまたは命令を入力するキーボード504、CD−ROM等の外部記録媒体受け入れ部505、ネットワークを介してCT装置や他のコンピュータシステム等と通信を行うための通信処理装置506から構成される。本発明の検出方法を、コンピュターシステムで実行するためには、本発明のプログラムをCD−ROMドライブ等505若しくは通信処理装置506を会してハードディスク502にインストールし、プログラムを起動すれば、CPU500によって実行される。   Next, a configuration example of a computer system of this apparatus is shown in a block diagram of FIG. As shown in the figure, this computer system includes a CPU 500 for executing processing, a memory 501 for storing programs and data, a memory 501 or a hard disk 502 for storing programs and data used by the CPU 500, and a monitor (display for displaying data or images). 503, a keyboard 504 for inputting data or commands, an external recording medium receiving unit 505 such as a CD-ROM, and a communication processing unit 506 for communicating with a CT apparatus or other computer system via a network . In order to execute the detection method of the present invention on a computer system, the program of the present invention is installed on the hard disk 502 by meeting the CD-ROM drive 505 or the communication processing unit 506, and the program is started by the CPU 500. Executed.

つぎに、この例による結節状陰影の検出を、実際の臨床例に適用した例を示す。用いた臨床例は、40ケースであり、これらのケースに対して、前述の本発明の方法により解析した。用いた結節状陰影を含む胸部3次元CT画像は、GE MEDICAL SYSTEM社製 Hi Speed CT/iとHISPEED−RPのCT装置で撮影されたものである。撮影条件は、スキャンモード:HELICAL MODE、管電圧:140kvと120kv(40例中1例のみ)、再構成関数:STANDARD、スライス画像のマトリクスサイズ:512×512、画素の大きさ:0.585mm〜0.703mm、スライス厚:5mm〜10mm、再構成間隔:5mm〜14mmである。また画像データベースの結節状陰影は、全て確定診断がなされたケースを用い、その直径は4.9mm〜13.2mmである。なお、臨床画像データを用いているため、CT装置や撮影条件は、症例によって異なる。この解析の結果、92.5%の確率で、結節状陰影を検出することができ、そのときの平均偽陽性数は1.45個/スライスであった。   Next, an example in which the detection of nodular shadow according to this example is applied to an actual clinical example will be shown. The clinical cases used were 40 cases, and these cases were analyzed by the method of the present invention described above. The three-dimensional chest CT image including the nodular shadow used was taken with a HI MEDICAL SYSTEM Hi Speed CT / i and HISPEED-RP CT apparatus. The photographing conditions are: scan mode: HELICAL MODE, tube voltage: 140 kv and 120 kv (only one of 40 examples), reconstruction function: STANDARD, slice image matrix size: 512 × 512, pixel size: 0.585 mm to 0.703 mm, slice thickness: 5 mm to 10 mm, and reconstruction interval: 5 mm to 14 mm. The nodular shadows in the image database are all cases in which a definitive diagnosis has been made, and the diameter is 4.9 mm to 13.2 mm. Since clinical image data is used, the CT apparatus and imaging conditions vary depending on the case. As a result of this analysis, nodular shadows could be detected with a probability of 92.5%, and the average number of false positives at that time was 1.45 / slice.

以上のように、本発明は、簡単な工程で結節状陰影を高精度で検出することが可能な、コンピュータを用いた3次元胸部CT画像から結節状陰影を検出する方法である。したがって、本発明によって検出された結果を、医師が画像診断を行う際に利用することによって、診断に要する時間の短縮をすることが可能になる。また、検出することが困難な淡い陰影の見落としを減少させる効果も期待できる。   As described above, the present invention is a method for detecting a nodular shadow from a three-dimensional chest CT image using a computer, which can detect the nodular shadow with high accuracy by a simple process. Therefore, by using the result detected by the present invention when the doctor performs image diagnosis, it is possible to reduce the time required for diagnosis. In addition, an effect of reducing oversight of a light shadow that is difficult to detect can be expected.

本発明の方法の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the method of this invention. 胸部CT検査によって得られるCT画像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the CT image obtained by a chest CT examination. モルフォロジカル処理による背景トレンド成分除去の一例を示した図である。(a)胸部CT検査によって得られるCTの原画像の一例を示した図である。(b)図3(a)の画像のオープンフィルタ処理によって得られた背景バックグラウンド成分の一例を示した図である。(c)図3(a)の画像から図3(b)のバックグラウンド成分を除去した画像の一例である。It is the figure which showed an example of the background trend component removal by morphological processing. (A) It is the figure which showed an example of the original image of CT obtained by chest CT examination. (B) It is the figure which showed an example of the background background component obtained by the open filter process of the image of Fig.3 (a). (C) It is an example of the image which removed the background component of FIG.3 (b) from the image of Fig.3 (a). (a)胸部CT検査によって得られるCTの原画像の一例を示した図である。(b)図4(a)の画像からバックグラウンド成分を除去した画像の一例である。(A) It is the figure which showed an example of the original image of CT obtained by chest CT examination. (B) It is an example of the image which removed the background component from the image of Fig.4 (a). (a)図4(a)の画像の閾値処理後の画像を示した図である。(b)図4(b)の画像の閾値処理後の画像を示した図である。(A) It is the figure which showed the image after the threshold value process of the image of Fig.4 (a). (B) It is the figure which showed the image after the threshold value process of the image of FIG.4 (b). 3次元CT画像のヒストグラムの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the histogram of a three-dimensional CT image. (a)3次元2値画像のラベリングを行った後、個々の陰影の体積を求めることによって、肺野領域のみを抽出した画像を示した図である。(b)3次元2値画像に対してクロージング処理し、欠損部を埋めて得られた最終的な肺野領域の画像を示した図である。(A) It is the figure which showed the image which extracted only the lung field area | region by calculating | requiring the volume of each shadow, after labeling a three-dimensional binary image. (B) It is the figure which showed the image of the final lung field area | region obtained by performing the closing process with respect to a three-dimensional binary image, and filling a defect | deletion part. 抽出された肺野領域を2次元モンタージュ画像として示した図である。It is the figure which showed the extracted lung field area | region as a two-dimensional montage image. 3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレート(模擬結節状陰影)の例を示した図である。(a)3次元ガウシアンテンプレートの断面を示す。(b)横断面の断面を示す。(c)冠状面の断面を示す。(d)矢状面の断面を示す。It is the figure which showed the example of the three-dimensional zero siege Gaussian template (simulated nodular shadow). (A) A cross section of a three-dimensional Gaussian template is shown. (B) The cross section of a cross section is shown. (C) A cross section of the coronal surface is shown. (D) shows a cross section of the sagittal plane. (a)直径6mmの3次元ガウシアンテンプレート(周囲のゼロ領域なし)を用いた3次元相互相関値の画像の例を示した図である。(b)直径6mmの3次元ガウシアンテンプレート(周囲のゼロ領域の幅=2.5mm)を用いた3次元相互相関値の画像の例を示した図である。(c)直径6mmの3次元ガウシアンテンプレート(周囲のゼロ領域の幅=5.0mm)を用いた3次元相互相関値の画像の例を示した図である。(A) It is the figure which showed the example of the image of the three-dimensional cross-correlation value using the three-dimensional Gaussian template (no surrounding zero area | region) of diameter 6mm. (B) It is the figure which showed the example of the image of the three-dimensional cross-correlation value using the three-dimensional Gaussian template (diameter of surrounding zero area | region = 2.5mm) of diameter 6mm. (C) It is the figure which showed the example of the image of the three-dimensional cross-correlation value using the three-dimensional Gaussian template (diameter of surrounding zero area | region = 5.0 mm) of diameter 6mm. (a)3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートで得られた相互相関値の画像の例を示した図である。(b)図11(a)の画像を閾値処理した後の画像の例を示した図である。(A) It is the figure which showed the example of the image of the cross correlation value obtained by the three-dimensional zero surrounding Gaussian template. (B) It is the figure which showed the example of the image after carrying out the threshold value process of the image of Fig.11 (a). (a)2次元ガウス分布の例を示す図である。(b)2次元ガウス分布をSobelフィルタで処理して得られた、エッジ方向の画像の例を示す図である。(c)原画像をSobelフィルタで処理して得られたエッジ方向画像の例を示す図である。(d)図12(c)の部分的な拡大図である。(A) It is a figure which shows the example of two-dimensional Gaussian distribution. (B) It is a figure which shows the example of the image of an edge direction obtained by processing a 2-dimensional Gaussian distribution with a Sobel filter. (C) It is a figure which shows the example of the edge direction image obtained by processing an original image with a Sobel filter. (D) It is the elements on larger scale of FIG.12 (c). (a)Sobel画像を用いた2次元相互相関値の画像の例を示す図である。(b)図13(a)の画像を、相互相関値0.75以上で閾値処理した画像を示す図である。(A) It is a figure which shows the example of the image of the two-dimensional cross correlation value using a Sobel image. (B) It is a figure which shows the image which threshold-processed the image of Fig.13 (a) by cross-correlation value 0.75 or more. (a)結節初期候補陰影の例を示した図である。(b)Sobelフィルタで得られたエッジ方向パターンを利用して、偽陽性を減少させた例を示した図である。(A) It is the figure which showed the example of the nodule initial candidate shadow. (B) It is the figure which showed the example which reduced the false positive using the edge direction pattern obtained by the Sobel filter. 非線形線強調フィルタの例を示した図である。It is the figure which showed the example of the nonlinear line emphasis filter. (a)背景トレンド成分を除去した画像を閾値処理して得られた2値画像の例を示した図である。(b)非線形線強調フィルタ処理画像の例を示した図である。(A) It is the figure which showed the example of the binary image obtained by carrying out the threshold value process of the image from which the background trend component was removed. (B) It is the figure which showed the example of the nonlinear line emphasis filter process image. (a)上部スライス画像の例を示した図である。(b)MIP処理を行う前のスライス画像の例を示した図である。(c)下部のスライス画像の例を示した図である。(d)MIP処理された画像の例を示した図である。(A) It is the figure which showed the example of the upper slice image. (B) It is the figure which showed the example of the slice image before performing MIP processing. (C) It is the figure which showed the example of the lower slice image. (D) It is the figure which showed the example of the image by which the MIP process was carried out. (a)MIP処理された画像の例を示した図である。(b)非線形線強調フィルタ処理された画像の例を示した図である。(A) It is the figure which showed the example of the image by which the MIP process was carried out. (B) It is the figure which showed the example of the image by which the nonlinear line emphasis filter process was carried out. 結節状陰影の最大値とその周囲から2ピクセル目の平均値とのコントラストの求め方の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the method of calculating | requiring the contrast with the maximum value of a nodular shadow, and the average value of the 2nd pixel from the circumference | surroundings. 全ての陰影の体積とボクセル値の標準偏差の散布図の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the scatter diagram of the standard deviation of the volume of all the shadows, and a voxel value. 相互相関法による結節状陰影の強調(0で包む幅5mm)の例を示した図である。(a)原画像における結節状陰影候補の強調の例を示した図である。(b)バックグランド成分除去画像における結節状陰影候補の強調の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the emphasis of the nodular shadow by the cross-correlation method (width 5mm wrapped in 0). (A) It is the figure which showed the example of emphasis of the nodular shadow candidate in an original image. (B) It is the figure which showed the example of emphasis of the nodular shadow candidate in a background component removal image. 肺野領域の抽出の処理の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the process of extraction of a lung field area | region. モルフォロジカルフィルタ処理による背景トレンド成分除去の処理の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the process of the background trend component removal by a morphological filter process. 結節状陰影候補の強調の処理の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the process of emphasizing a nodular shadow candidate. 結節状陰影候補の拾い上げの処理の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the process of picking up a nodular shadow candidate. Sobleフィルタで得られたエッジ方向パターンを利用した偽陽性の除去の処理の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the process of a false positive removal using the edge direction pattern obtained with the Soble filter. 非線形強調フィルタによる偽陽性陰影の除去の処理の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the process of the false positive shadow removal by a nonlinear emphasis filter. 特徴量分析による偽陽性の除去の処理の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of the process of the false positive removal by feature-value analysis. 本発明の一実施例における結節状陰影を検出するためのコンピュータを利用した装置の機能ブロックの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the functional block of the apparatus using the computer for detecting the nodular shadow in one Example of this invention. 本発明の一実施例における結節状陰影を検出するためのコンピュータを利用した装置のコンピュータシステムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the computer system of the apparatus using the computer for detecting the nodular shadow in one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 CT画像の読み込む工程
12 肺野領域の不均一なCT値変動(大局的に変化する背景トレンド成分)をモルフォロジカルフィルタ処理に基づく方法で取り除く工程
13 肺野領域抽出工程
14 3次元ゼロサラウンドガウシアンを用いた結節状陰影テンプレート作成工程
15 3次元相互相関法による結節状陰影の強調工程
16 閾値処理による結節状陰影候補の拾い上げ工程
17 非線形線強調フィルタ処理による血管抽出工程
18 Sobelフィルタ処理を用いたエッジ方向画像を利用した偽陽性の除去工程
19 特徴量分析による偽陽性の除去工程
20 結節状陰影候補の決定の工程
11 CT image reading step 12 Lung field region non-uniform CT value fluctuation (globally changing background trend component) is removed by a method based on morphological filter processing 13 Lung field region extracting step 14 3D zero-surround Gaussian 15 Nodular shadow template creation process using three-dimensional cross-correlation method 16 Nodular shadow candidate picking process using threshold processing 17 Blood vessel extraction process using nonlinear line enhancement filter process 18 Sobel filter process was used Step of removing false positive using edge direction image 19 Step of removing false positive by feature analysis 20 Step of determining nodular shadow candidate

Claims (22)

コンピュータを用いた3次元胸部CT画像から結節状陰影を検出する方法であって、
胸部CTスライス画像データから3次元ボリュームデータを作成する工程と、
前記3次元ボリュームデータから肺野領域を選択する工程と、
胸部CTスライス画像において、モルフォロジカルフィルタ処理により背景トレンド成分を除去する工程と、
前記背景トレンド成分除去画像から偽陽性陰影を除去する工程とを含む方法。
A method of detecting a nodular shadow from a three-dimensional chest CT image using a computer,
Creating three-dimensional volume data from chest CT slice image data;
Selecting a lung field region from the three-dimensional volume data;
In the chest CT slice image, removing a background trend component by morphological filter processing;
Removing false positive shadows from the background trend component removed image.
前記モルフォロジカルフィルタ処理による背景トレンド成分を除去する工程は、胸部CTスライスの原画像において、円形カーネルを用いたオープン処理を行い、得られたオープン処理画像を前記原画像から差し引く工程である請求項1記載の方法。 The step of removing a background trend component by the morphological filter processing is a step of performing an open process using a circular kernel on an original image of a chest CT slice and subtracting the obtained open process image from the original image. The method according to 1. 前記偽陽性陰影を除去する工程は、特徴量分析による偽陽性陰影の除去工程を含む請求項1または2記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the step of removing the false positive shadow includes a step of removing the false positive shadow by feature amount analysis. 前記特徴量分析は、陰影の体積、陰影の球形度、陰影のボクセル値の平均値、陰影のボクセル値の標準偏差、陰影のボクセル値の変動係数、2次中心モーメント、歪度、尖度、陰影のピクセル値の最大値、陰影のピクセル値の最小値および陰影のコントラストからなる群から選択される少なくとも一つの特徴量を算出し、その陰影が偽陽性か否かを判断する分析である請求項3記載の方法。 The feature amount analysis includes shadow volume, shadow sphericity, average value of shadow voxel value, standard deviation of shadow voxel value, coefficient of variation of shadow voxel value, second central moment, skewness, kurtosis, This is an analysis for calculating at least one feature amount selected from the group consisting of the maximum value of the shadow pixel value, the minimum value of the shadow pixel value, and the contrast of the shadow, and determining whether or not the shadow is a false positive. Item 4. The method according to Item 3. 前記偽陽性陰影除去工程は、Sobleフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去工程を含む請求項1から4のいずれかに記載の方法。 5. The method according to claim 1, wherein the false positive shadow removal step includes a false positive removal step based on an edge direction image by a Soble filter process. 前記Sobelフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去工程は、胸部CTスライス画像に対しSobelフィルタ処理を行ってエッジ方向画像を作成し、このエッジ方向画像に対して模擬結節状陰影である2次元ガウス分布画像に対しSobelフィルタ処理を行ったエッジ方向画像をテンプレートとして2次元相互相関値を計算し、得られた2次元相互相関値を画像として表し、この画像を閾値処理し、この閾値処理画像と結節状陰影の初期候補との重なりを調べて血管に起因する偽陽性陰影を除去する工程である請求項5記載の方法。 In the false positive removal process by the edge direction image by the Sobel filter process, the Sobel filter process is performed on the chest CT slice image to create an edge direction image, and the two-dimensional Gauss that is a simulated nodular shadow on the edge direction image A two-dimensional cross-correlation value is calculated using an edge direction image obtained by performing Sobel filter processing on the distribution image as a template, the obtained two-dimensional cross-correlation value is represented as an image, this image is subjected to threshold processing, and this threshold processing image and The method according to claim 5, wherein the method is a step of removing a false positive shadow caused by a blood vessel by examining an overlap with an initial candidate for a nodular shadow. 前記前記Sobelフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去工程を、横断面胸部CTスライス画像および矢状面胸部CTスライス画像について実施する請求項5または6記載の方法。 The method according to claim 5 or 6, wherein the false positive removal step based on the edge direction image by the Sobel filter processing is performed on a cross-sectional chest CT slice image and a sagittal chest CT slice image. 前記偽陽性陰影除去工程は、MIP処理を行った画像に対し非線形線強調フィルタ処理を行って血管に起因する偽陽性陰影を除去する工程を含む請求項1から7のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the false positive shadow removing step includes a step of removing a false positive shadow caused by a blood vessel by performing nonlinear line enhancement filter processing on an image subjected to MIP processing. 前記MIP処理は、3枚の胸部CTスライス画像を用いた部分ボリュームデータを作成し、これに対してMIP処理を行う処理である請求項8記載の方法。 9. The method according to claim 8, wherein the MIP processing is processing for generating partial volume data using three chest CT slice images and performing MIP processing on the partial volume data. さらに、3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートによる結節状陰影の強調処理を行い、この強調画像に対して閾値処理を行って結節状陰影候補を選択する工程を有する請求項1から9のいずれかに記載の方法。 10. The method according to claim 1, further comprising a step of performing nodule shadow enhancement processing using a three-dimensional zero-enclosed Gaussian template and performing threshold processing on the enhanced image to select a nodule shadow candidate. Method. 3次元胸部CT画像から結節状陰影を検出する装置であって、
胸部CTスライス画像データから3次元ボリュームデータを作成する手段と、
前記3次元ボリュームデータから肺野領域を選択する手段と、
胸部CTスライス画像において、モルフォロジカルフィルタ処理により背景トレンド成分を除去する手段と、
前記背景トレンド成分除去画像から偽陽性陰影を除去する手段とを含む装置。
An apparatus for detecting a nodular shadow from a three-dimensional chest CT image,
Means for creating three-dimensional volume data from chest CT slice image data;
Means for selecting a lung field region from the three-dimensional volume data;
In the chest CT slice image, means for removing the background trend component by morphological filtering,
And means for removing false positive shadows from the background trend component removed image.
前記モルフォロジカルフィルタ処理による背景トレンド成分を除去する手段は、胸部CTスライスの原画像において、円形カーネルを用いたオープン処理を行い、得られたオープン処理画像を前記原画像から差し引く手段である請求項11記載の装置。 The means for removing the background trend component by the morphological filter processing is means for performing an open process using a circular kernel on an original image of a chest CT slice and subtracting the obtained open process image from the original image. 11. Apparatus according to 11. 前記偽陽性陰影を除去する手段は、特徴量分析による偽陽性陰影の除去手段を含む請求項11または12記載の装置。 The apparatus according to claim 11 or 12, wherein the means for removing the false positive shadow includes a means for removing a false positive shadow by feature amount analysis. 前記特徴量分析は、陰影の体積、陰影の球形度、陰影のボクセル値の平均値、陰影のボクセル値の標準偏差、陰影のボクセル値の変動係数、2次中心モーメント、歪度、尖度、陰影のピクセル値の最大値、陰影のピクセル値の最小値および陰影のコントラストからなる群から選択される少なくとも一つの特徴量を算出し、その陰影が偽陽性か否かを判断する分析である請求項13記載の装置。 The feature amount analysis includes shadow volume, shadow sphericity, average value of shadow voxel value, standard deviation of shadow voxel value, coefficient of variation of shadow voxel value, second central moment, skewness, kurtosis, This is an analysis for calculating at least one feature amount selected from the group consisting of the maximum value of the shadow pixel value, the minimum value of the shadow pixel value, and the contrast of the shadow, and determining whether or not the shadow is a false positive. Item 14. The device according to Item 13. 前記偽陽性陰影除去手段は、Sobleフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去手段を含む請求項11から14のいずれかに記載の装置。 15. The apparatus according to claim 11, wherein the false positive shadow removing unit includes a false positive removing unit based on an edge direction image by a Soble filter process. 前記Sobelフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去手段は、胸部CTスライス画像に対しSobelフィルタ処理を行ってエッジ方向画像を作成し、このエッジ方向画像に対して模擬結節状陰影である2次元ガウス分布画像に対しSobelフィルタ処理を行ったエッジ方向画像をテンプレートとして2次元相互相関値を計算し、得られた2次元相互相関値を画像として表し、この画像を閾値処理し、この閾値処理画像と結節状陰影の初期候補との重なりを調べて血管に起因する偽陽性陰影を除去する手段である請求項15記載の装置。 The false positive removal means based on the edge direction image by the Sobel filter processing performs Sobel filter processing on the chest CT slice image to create an edge direction image, and a two-dimensional Gauss that is a simulated nodular shadow on the edge direction image. A two-dimensional cross-correlation value is calculated using an edge direction image obtained by performing Sobel filter processing on the distribution image as a template, the obtained two-dimensional cross-correlation value is represented as an image, this image is subjected to threshold processing, and this threshold processing image and 16. The apparatus according to claim 15, which is means for removing false positive shadows caused by blood vessels by examining an overlap with an initial candidate for a nodular shadow. 前記前記Sobelフィルタ処理によるエッジ方向画像による偽陽性除去を、横断面胸部CTスライス画像および矢状面胸部CTスライス画像について実施する請求項15または16記載の装置。 The apparatus according to claim 15 or 16, wherein false positive removal based on an edge direction image by the Sobel filter processing is performed on a cross-sectional chest CT slice image and a sagittal chest CT slice image. 前記偽陽性陰影除去手段は、MIP処理を行った画像に対し非線形線強調フィルタ処理を行って血管に起因する偽陽性陰影を除去する手段を含む請求項11から17のいずれかに記載の装置。 The apparatus according to any one of claims 11 to 17, wherein the false positive shadow removing means includes means for removing a false positive shadow caused by a blood vessel by performing nonlinear line emphasis filter processing on an image subjected to MIP processing. 前記MIP処理は、3枚の胸部CTスライス画像を用いた部分ボリュームデータを作成し、これに対してMIP処理を行う処理である請求項18記載の装置。 The apparatus according to claim 18, wherein the MIP processing is processing for generating partial volume data using three chest CT slice images and performing MIP processing on the partial volume data. さらに、3次元ゼロ包囲ガウシアンテンプレートによる結節状陰影の強調処理を行い、この強調画像に対して閾値処理を行って結節状陰影候補を選択する手段を有する請求項11から19のいずれかに記載の装置。 20. The method according to any one of claims 11 to 19, further comprising means for performing nodule shadow enhancement processing using a three-dimensional zero-enclosed Gaussian template and performing threshold processing on the enhanced image to select a nodule shadow candidate. apparatus. 請求項1から10のいずれかに記載の方法を、コンピュータにおいて実行可能なプログラム。 A program capable of executing the method according to any one of claims 1 to 10 on a computer. 請求項21記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the program according to claim 21 is recorded.
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