JP2008302100A - 医用画像表示装置及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】
病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することができる。
【解決手段】
医用画像撮影装置により撮影された医用画像から所望の医用画像を選択入力する手段(13)と、前記選択入力された医用画像を前記医用画像撮影装置又は外部記憶装置から読み出し、その読み出された医用画像に含まれる管腔臓器領域の展開画像を生成する展開画像作成手段(11a)と、前記作成された展開画像を表示手段(18)に表示制御する制御手段(11)と、を備えた医用画像表示装置において、前記制御手段(11)は、前記管腔臓器領域において所定に収縮又は拡張する径情報と近傍位置の径情報の変化量を算出し、前記算出された径情報の変化量に基づいて前記展開画像作成手段(11a)によって作成された展開画像の歪を補正する補正手段(11b)を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、医用画像診断装置から得られた医用画像の中の所望の管腔臓器の内壁部分を展開して表示する展開画像表示技術に係る。本発明は、特に前記内壁部分に存在する病変部の大きさ等を幾何学的歪がより小さい状態で観察することが可能な医用画像表示装置及びプログラムに関する。
非特許文献1には、管腔臓器の周方向の長さをその管腔臓器の径に比例した長さに展開する展開画像表示技術が開示されている。
M. Oda et al. Int. J. CARS. 1, pp.373-375(2006)。
しかしながら、上記開示技術では、前記管腔臓器による径の比例した展開画像の作成に止まっており、ポリープなどの病変部について幾何学的に精度良く表示することが未解決の問題であった。
本発明の目的は、病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することが可能な医用画像表示装置及びプログラムを提供することにある。
本発明の医用画像表示装置は、医用画像撮影装置により撮影された医用画像から所望の医用画像を選択入力する手段(13)と、前記選択入力された医用画像を前記医用画像撮影装置又は外部記憶装置から読み出し、その読み出された医用画像に含まれる管腔臓器領域の展開画像を生成する展開画像作成手段(11a)と、前記作成された展開画像を表示手段(18)に表示制御する制御手段(11)と、を備えた医用画像表示装置において、前記制御手段(11)は、前記管腔臓器領域において所定に収縮又は拡張する径情報と近傍位置の径情報の変化量を算出し、前記算出された径情報の変化量に基づいて前記展開画像作成手段(11a)によって作成された展開画像の歪を補正する補正手段(11b)を備えたことを特徴とする。
本発明の医用画像表示プログラムは、医用画像撮影装置により撮影された医用画像から所望の医用画像を選択入力するステップと、前記選択入力された医用画像を前記医用画像撮影装置又は外部記憶装置から読み出し、その読み出された医用画像に含まれる管腔臓器領域の展開画像を生成するステップと、前記管腔臓器領域において所定に収縮又は拡張する径情報と近傍位置の径情報の変化量を算出し、前記算出された径情報の変化量に基づいて前記展開画像作成手段(11a)によって作成された展開画像の歪を補正するステップと、前記補正された展開画像を表示手段(18)に表示制御するステップの機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする。
本発明によれば、病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することが可能な医用画像表示装置及びプログラムを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を用いて説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の医用画像表示装置の構成の一例を示すブロック図である。医用画像表示装置は、コントローラ12、キーボード14、主メモリ15、磁気ディスク16、表示メモリ17のそれぞれがデータ転送バス19を介してCPU11と信号送受可能に接続される。また、CPU11は、データ転送バス19とローカルエリアネットワーク(LAN)300を介して医用画像撮影装置200とも信号送受可能に接続される。また、コントローラ12にはマウス13が、表示メモリ17にはディスプレイ18が、各々信号送受可能に接続される。ここで、「信号送受可能に」とは、電気的、光学的に有線、無線を問わずに、相互にあるいは一方から他方へ信号送受可能な状態を示す。
CPU11は、コンピュータプログラムを実行し、前記接続される各要素を制御する。コンピュータプログラムの具体例は、医用画像データ中に含まれる管腔臓器を抽出したり、その抽出した管腔臓器の芯線を計算によって求めたり、管腔臓器を長手方向に切り開いて展開画像を作成(展開画像作成部11aの機能)したり、作成された展開画像の歪を補正したり(歪補正部11bの機能)する。コントローラ12は、マウス13に設けられるセンサにより位置の変異量データ、マウス13に設けられるボタンスイッチの入力データなどの各種データをCPU11にデータ転送バス19を介して伝達する。
マウス13は、操作者がディスプレイ18に表示される画像やラジオスイッチなどのソフトウエアで作られたスイッチなどにマウス13のカーソルを移動し、その移動位置でクリックすることにより所定の入力データを入力する。キーボード14は、磁気ディスク16から読み出したい医用画像を特定するためのID情報や、ディスプレイ18に表示された医用画像の診断レポートなど、主に文字入力が適当な場合の入力装置である。主メモリ15は、各種のコンピュータプログラムを磁気ディスク16からロードしたり、各種のコンピュータプログラムによる演算時に医用画像データや演算の途中経過を記憶したりなど、コンピュータプログラムの作業領域として使用する。
磁気ディスク16は、コンピュータシステムにおける外部記憶装置を総称するもので、その機能の一部は、医用画像撮影装置200により撮影された医用断層画像をLAN300などのネットワークを介して受け取り記憶する。外部記憶装置は、フレキシブルディスク、光(磁気)ディスク、ZIPメモリ、USBメモリなど、記憶媒体であればあらゆるものを含む。表示メモリ17は、CPU11の演算結果のうち画面表示するデータを、ディプレイ18へ信号転送する前に一時記憶する。
ディプレイ18は、表示メモリ17から信号転送された医用画像とそれに付帯する各種情報を記憶する。データ転送バス19は、CPU11に実行されるプログラムによって、データ転送バス19に接続される各要素同士間のデータ転送を行う。医用画像撮影装置200は、X線CT装置、MRI装置、超音波装置、シンチレーションカメラ装置、PET装置、SPECT装置など、被検体の断層像を得ることができるものである。LAN300は、医用画像撮影装置200と医用画像表示装置とを信号送受可能に接続するものである。なお、LANは、インターネットなど公衆回線であってもよい。
次に、第1乃至第6の実施形態について個々に説明する。
[第1の実施形態：展開画像の周方向及び径方向の歪を除去]
本発明の第1の実施形態について、図2乃至図5を用い、図2のフローチャートでプログラムの手順を説明する。図2は、図1の医用画像表示装置の第1の実施形態の処理手順を説明するためのフローチャートである。図3は、第1の実施形態のステップ24の説明図である。図4は、第1の実施形態のステップ27、28の説明図である。図5は、図2の第1の実施形態の表示画像の一例である。
操作者は、観察対象となる医用断層画像群をマウス13又はキーボード14により設定入力する。ここでは、観察対象を小腸又は大腸の腸管領域とする。CPU11は、観察対象となる腸管領域を撮影した医用断層画像群を磁気ディスク16又は医用画像撮影装置200から主メモリ15にデータセットする。(ステップ20)
操作者は、展開画像作成時のサーフェースレンダリングに用いる閾値などのレンダリング処理を行うために必要な各種パラメータを、マウス13又はキーボード14により設定入力する。(ステップ21)
CPU11は、公知の管腔臓器芯線抽出法を用いて、前記入力された医用断層画像から観察対象となる管腔臓器領域の芯線を抽出する。公知の管腔臓器芯線抽出法は、例えば特開2006-42969号公報に記載された技術を適用する。(ステップ22)
CPU11は。ステップ22で抽出された管腔臓器芯線上に任意の間隔でサンプル点を設定する。ここで、任意の間隔は1画素としてもよいし、それ以外のあらかじめ設定しておいた値を用いてもよい。(ステップ23)
CPU11は、ステップ23で設定された芯線上の各点について、芯線に直交する断面内での管腔臓器の径を求める。径の求め方は、図3を用いて説明する。まず、管腔臓器30について芯線31が図3のように求められているとする。ここでは、芯線上の点32において芯線と直交する断面33上の管腔領域34の径を求める場合を考える。芯線上の点32を頂点として測った角度θが一定になるよう、管腔臓器の辺縁に点を点35〜3Nのように設定する。管腔臓器の径は、芯線上の点32から点35〜3Nそれぞれの点までの距離の平均値としてもよい。また、管腔臓器の径の別の算出法は、点35〜3Nを円で近似してその半径としてもよい。CPU11は、管腔臓器の径を芯線上の各点iについて同様に求める。このように。芯線上の各点iについて求められたそれぞれの点での管腔臓器の径は、Riとする。(ステップ24)
CPU11は、展開画像の周方向のサンプリング間隔を求める。サンプリング間隔は、ステップ24で求められた管腔臓器の径の大きさに従って変動させ、2πRi/Lとする。ここで、Lはあらかじめ設定してある展開画像の周方向の大きさである。あるいは、GUI上で操作者がマウス13やキーボード14などの入力装置を用いて任意にLを設定できるようにしてもよい。(ステップ25)
CPU11は、展開画像の軸方向(芯線に略沿った方向)のサンプリング間隔を求める。サンプリング間隔は、ステップ74で求められた管腔臓器の径の大きさに従って変動する。サンプリング間隔は周方向と同じ2πRi/Lとする。(ステップ26)
CPU11は、ステップ26で求めた軸方向のサンプリング間隔に従って芯線上に点を再設定する。図4(A)に示すように、点iを中心にサンプリング間隔が2πRi/Lとなるように芯線上に点を再設定する。この再設定により展開画像を生成する前に歪補正が完了する。(ステップ27)
CPU11は、図4(B)に示すようにステップ27で再設定された芯線上の点から、芯線に直交する断面内でレイ(41〜44など)をトレースして(換言すればレイトレーシング法によって)レンダリング処理を行う。このとき、隣り合うレイ間の距離がステップ25で求められた周方向のサンプリング間隔2πRi/Lとなるようにする。レンダリング法は、この場合サーフェースレンダリング法を用いることとする。そして、CPU11は、図4(C)に示すように、サーフェースレンダリング法により求められた値を展開画像40の対応する画素として主メモリ15に格納させる。具体的には、レイ41〜44に対して画素46〜49に相当する。CPU11は、芯線上に設定したすべての点について同様の処理を行い、展開画像を得る。なお、展開画像の周方向の大きさはあらかじめ設定した値Lとなり、軸方向の大きさは芯線上に設定した点の数と等しくなる。(ステップ28)
CPU11は、ステップ28で作成された展開画像を表示メモリ17にデータセットする。表示メモリ17にデータセットされた展開画像はディスプレイ18に表示される。また、ディスプレイ18の展開画像が表示されるその他の画像表示領域には、任意の位置のMPR像や仮想内視鏡像、3D画像やAxial, Sagittal, Coronal像を表示するようにしてもよい。また、ディスプレイ18には展開画像を2列、3列に並べて表示するようにしてもよい。(ステップ29)
以上により、病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することが可能な医用画像表示装置及びプログラムを提供することができる。また、第1の実施形態特有の効果は、周方向と軸方向とで解像度が同じになっているため、歪みの少ない展開画像が提供できる。
[第2の実施形態：展開画像の内部の患部の寸法を表示]
図6(A)は、図2の第2の実施形態の表示画像の一例である。ここでは、CPU11が、CT画像のスライス厚やピッチなどから展開画像の長手方向と短手方向に5ｍｍの寸法情報を生成する。図では展開画像の長手方向と短手方向に矢印で表現しているが、寸法を示す形態であればどのような形態も問わない。
さらに、CPU11は、前記生成された寸法情報と第1の実施形態の展開画像がディスプレイ18に重畳表示するように表示メモリ17にデータセットする。ディスプレイ18には前記生成された寸法情報と第1の実施形態の展開画像が重畳表示された画像が表示される。本実施形態によれば、病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することが可能な医用画像表示装置及びプログラムを提供することができる。また、第2の実施形態特有の効果は、展開画像中の患部の大きさの情報を診断者へ直感的に提供することが可能になる。
[第3の実施形態：展開画像の外にスケールを表示]
図6(B)は、図2の第3の実施形態の表示画像の一例である。ここでは、CPU11が、CT画像のスライス厚やピッチなどから展開画像の長手方向の位置で異なる寸法を配慮したスケールを生成する。図では展開画像の長手方向の下部にスケール5Aで表現しているが、同様に寸法情報が表現できる形態であればどのような形態も問わない。
さらに、CPU11は、前記生成されたスケールが第1の実施形態の展開画像の下部になるように表示メモリ17にデータセットする。ディスプレイ18には前記生成されたスケールと第1の実施形態の展開画像が並置表示された画像が表示される。本実施形態によれば、病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することが可能な医用画像表示装置及びプログラムを提供することができる。また、第3の実施形態特有の効果は、展開画像中に重ならないので患部が見やすくかつその患部の大まかな寸法情報に提供することが可能になる。
[第4の実施形態：展開画像のスケールの違いを色表示]
図6(C)は、図2の第4の実施形態の表示画像の一例である。ここでは、CPU11が、CT画像のスライス厚やピッチなどから展開画像の長手方向の位置で異なる寸法を配慮し、カラーパレット5bに従い色分け情報を生成する。さらに、CPU11は、前記生成された色分け情報による色を第1の実施形態の展開画像に付け、色付けした展開画像を表示メモリ17にデータセットする。ディスプレイ18には前記色付けされた展開画像が表示される。本実施形態によれば、病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することが可能な医用画像表示装置及びプログラムを提供することができる。また、第4の実施形態特有の効果は、展開画像中の閉塞などの具合が色の分布画像として表示されるので、患部の重篤度が見やすくなる。
[第5の実施形態：展開画像の径方向に管腔臓器の径情報を反映する]
本発明の第5の実施形態を説明する。図7は、図1の医用画像表示装置の第5の実施形態の処理手順を説明するためのフローチャートである。図8は図7の第5の実施形態の表示画像の一例である。第1の実施形態では展開画像の周方向の長さが一定であった。第5の実施形態では、周方向の長さを管腔臓器の径に合わせて変化させる。この場合、周方向および軸方向のサンプリング間隔は同一の値で一定値とする(単位長さなど)。
ただし、径の変化が急激な領域についてはサンプリング間隔を2πRiA/Lに従って変化させることにより、展開画像の歪みを軽減する。図7は第5の実施形態の処理を説明するフローチャートである。以下に各ステップについて説明する。なお、第1の実施形態と同じ処理を行う、ステップ70〜74(ステップ20〜24と同じ)の説明は省略する。
CPU11は、ステップ74(24)で求めた各芯線上の点における管腔臓器の径について隣り合う径の比r=Ri/Ri-1を求める。(ステップ75)
CPU11は、展開画像の周方向のサンプリング間隔を求める。ステップ75で求めた隣り合う径の比rがあらかじめ設定した閾値r0およびr1に対してr0<r<r1の関係にある場合、周方向のサンプリング間隔としてあらかじめ設定した一定値(単位長さなど)を用いる。一方、r< r0またはr>r1の場合、すなわち径の変化が急激な場合は、第1の実施形態と同様にサンプリング間隔として2πRiA/Lを用いる。(ステップ76)
CPU11は、展開画像の軸方向のサンプリング間隔を求める。軸方向のサンプリング間隔はステップ76で求めた周方向のサンプリング間隔と同一値とする。(ステップ77)
CPU11は、ステップ77で求めた軸方向のサンプリング間隔に従って芯線上に点を再設定する。(ステップ78)
CPU11は、第1の実施形態で行ったレンダリング処理と同様に、ステップ78で設定した芯線上の各点からレイをトレースしレンダリング処理を行う。得られた画素値を対応する展開画像上の画素に与える。(ステップ79)
CPU11は、ステップ79で作成された展開画像を表示メモリ17にデータセットする。表示メモリ17にデータセットされた展開画像はディスプレイ18に表示される。(ステップ7A)
本実施形態によれば、病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することが可能な医用画像表示装置及びプログラムを提供することができる。また、第5の実施形態特有の効果は、以上により歪みを軽減し、管腔臓器の径の長さを反映した展開画像を得ることが可能となる。
[第6の実施形態：他のレンダリング法による画像生成]
本発明の第6の実施形態を説明する。図9は、図1の医用画像表示装置の第6の実施形態の処理手順を説明するためのフローチャートである。図10は、図9の第6の実施形態の表示画像の一例である。第1の実施形態では展開画像のレンダリング法をサーフェースレンダリング法で行った。第1の実施形態では、サーフェースレンダリング法と別のレンダリング法で行う場合を説明する。別のレンダリング法は、最大値投影(MIP)法、最小値投影(MinP)法、レイサム法、ボリュームレンダリング法が公知である。ここでは、MIP法を挙げる。
図9は第6の実施形態の処理フローを示す。以下に各ステップについて説明する。なお、第1の実施形態と同じ処理を行う、ステップ90、92〜97(ステップ20、22〜27と同じ)の説明は省略する。
操作者は、展開画像作成時のMIP法に用いる閾値等の設定を行う。(ステップ91)
CPU11は、ステップ97(27)で設定された芯線上の点から、芯線に直交する断面内でレイ(101〜104など)をトレースしてそのレイの中の最大値を投影(MIP法でレンダリング処理)し、展開画像を生成する。このとき、隣り合うレイ間の角度がステップ95(25)で求めた周方向のサンプリング間隔 2π Ri / L となるようにする。(ステップ98)
CPU11は、ステップ79で作成された展開画像を表示メモリ17にデータセットする。表示メモリ17にデータセットされた展開画像はディスプレイ18に表示される。(ステップ99)
以上により、図10に示される102a,102b,102c等の腫瘍に栄養を送る栄養血管情報などの臓器周辺の情報や腫瘍の浸潤などの情報を加味した管腔臓器の展開画像が得られる。
このように本実施形態によれば、病変部の形態情報を幾何学的に精度良く計算することが可能な医用画像表示装置及びプログラムを提供することができる。また、第6の実施形態特有の効果は、展開画像を局所的に見た場合、周方向と軸方向のサンプリング間隔は同一になっているため球形の領域は球に近い形状で描出されることになり、歪みなどによる病変の見落としなどを低減することが可能となる。
本発明の医用画像表示装置の構成の一例を示すブロック図。 図1の医用画像表示装置の第1の実施形態の処理手順を説明するためのフローチャート。 第1の実施形態のステップ24の説明図。 第1の実施形態のステップ27、28の説明図。 図2の第1の実施形態の表示画像の一例。 図5と異なる第2、3、4の実施形態での表示画像の一例。 図1の医用画像表示装置の第5の実施形態の処理手順を説明するためのフローチャート。 図7の第5の実施形態の表示画像の一例。 図1の医用画像表示装置の第6の実施形態の処理手順を説明するためのフローチャート。 図9の第6の実施形態の表示画像の一例。
符号の説明
11 CPU、11a 管腔臓器芯線抽出部、11b 管腔臓器展開画像作成部、12 コントローラ、13 マウス、14 キーボード、15 主メモリ、16 磁気ディスク、17 表示メモリ、18 ディスプレイ、200 医用断層画像撮影装置、300 ローカルエリアネットワーク(LAN)。

Claims (10)

  1. 医用画像撮影装置により撮影された医用画像から所望の医用画像を選択入力する手段と、
    前記選択入力された医用画像を前記医用画像撮影装置又は外部記憶装置から読み出し、その読み出された医用画像に含まれる管腔臓器領域の展開画像を生成する展開画像作成手段と、
    前記作成された展開画像を表示手段に表示制御する制御手段と、を備えた医用画像表示装置において、
    前記制御手段は、前記管腔臓器領域において所定に収縮又は拡張する径情報と近傍位置の径情報の変化量を算出し、前記算出された径情報の変化量に基づいて前記展開画像作成手段によって作成された展開画像の歪を補正する補正手段を備えたことを特徴とする医用画像表示装置。
  2. 前記補正手段は、前記管腔臓器領域の芯線を求め、求められた芯線から放射状に線分を伸ばし、それらの線分が前記管腔臓器領域の辺縁部へ到達する距離の平均値をその管腔臓器領域の径情報として算出することを特徴とする請求項１の医用画像表示装置。
  3. 前記補正手段は、前記管腔臓器領域の芯線を求め、求められた芯線から放射状に線分を伸ばし、それらの線分が前記管腔臓器領域の辺縁部へ到達した点を結ぶ多角形を円で近似し、その近似円の半径をその管腔臓器領域の径情報とすることを特徴とする請求項１の医用画像表示装置。
  4. 前記制御手段は、前記補正手段によって算出された径情報の変化量に基づいて前記管腔臓器領域の局所的な寸法情報を生成する手段を備え、
    前記生成された寸法情報と前記展開画像を前記表示手段に重畳表示するように制御することを特徴とする請求項１の医用画像表示装置。
  5. 前記制御手段は、前記補正手段によって算出された径情報の変化量に基づき前記管腔臓器領域の局所的に異なるスケールを生成するスケール生成手段を備え、
    前記生成されたスケールと前記歪が補正された展開画像を前記表示手段に並置表示するように制御することを特徴とする請求項１の医用画像表示装置。
  6. 前記制御手段は、前記補正手段によって算出された径情報の変化量に基づき前記管腔臓器領域の局所的に異なる色付けをするためのカラーパレットを生成するカラーパレット生成手段を備え、
    前記生成されたカラーパレットに基づき前記歪が補正された展開画像を色付けし、その色付けされた展開画像を前記表示手段に表示制御することを特徴とする請求項１の医用画像表示装置。
  7. 前記制御手段は、前記管腔臓器領域の軸情報を算出する軸情報算出手段を備え、前記算出された軸情報と前記径情報に基づいて前記展開画像の歪を補正することを特徴とする請求項１の医用画像表示装置。
  8. 前記管腔臓器領域のレンダリング方法を選択する手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記選択されたレンダリング方法により前記展開画像を生成することを特徴とする請求項１の医用画像表示装置。
  9. 医用画像撮影装置により撮影された医用画像から所望の医用画像を選択入力する手段と、
    前記選択入力された医用画像を前記医用画像撮影装置又は外部記憶装置から読み出し、その読み出された医用画像に含まれる管腔臓器領域の展開画像を生成する展開画像作成手段(１１a)と、
    前記作成された展開画像を表示手段に表示制御する制御手段と、を備えた医用画像表示装置において、
    前記制御手段は、前記管腔臓器領域において所定に収縮又は拡張する径情報とその位置情報とを算出すると共に、前記収縮又は拡張部分の周辺に位置する位置情報とその位置における径情報を算出し、前記算出された所定に収縮又は拡張する径情報と周辺位置の径情報に基づいて前記展開画像の歪を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする医用画像表示装置。
  10. 医用画像撮影装置により撮影された医用画像から所望の医用画像を選択入力するステップと、
    前記選択入力された医用画像を前記医用画像撮影装置又は外部記憶装置から読み出し、その読み出された医用画像に含まれる管腔臓器領域の展開画像を生成するステップと、
    前記管腔臓器領域において所定に収縮又は拡張する径情報と近傍位置の径情報の変化量を算出し、前記算出された径情報の変化量に基づいて前記展開画像作成手段によって作成された展開画像の歪を補正するステップと、
    前記補正された展開画像を表示手段に表示制御するステップの機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする医用画像表示プログラム。
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