JP2009022369A5 - - Google Patents

Description

医用画像撮影装置、医用画像処理装置および医用画像処理プログラム

この発明は、乳腺がんの切除手術の手術計画に使用される画像の表示技術に関する。

乳腺がんの切除手術の手術計画では、図７に示すようなＶＲ(Volume Rendering)画像やＭＰＲ(Multi-Planar Reconstruction)画像が使用される。ここで、ＭＰＲ画像とは、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などにより得られた画像データに基づいて作成されるコロナル像、サジタル像、アキシャル像、オビリーク像などである（特許文献１参照）。術者は、図７の画像での基準点（ニップル）１０から腫瘍までの距離を参考にしながら切除手術の手術計画をたてる。

特開平１０−１２４６４９号公報

しかしながら、図７に示したＶＲ画像やＭＰＲ画像では、基準点１０から腫瘍までの２次元の直線距離は計測することができるが、手術時に必要な基準点１０から腫瘍までの体表面に沿った距離を計測することができないという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、乳腺がんの手術時に必要な基準点１０から腫瘍までの体表面に沿った距離を計算して表示する医用画像撮影装置、医用画像処理装置および医用画像処理プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、被検体を撮影して画像データを収集し、該収集した画像データを用いて医用画像を表示する医用画像撮影装置であって、前記画像データを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手段と、前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲の体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手段と、前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点との体表面輪郭上での距離を算出して医用画像上に表示する画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項１０記載の本発明は、被検体を撮影して収集された画像データから医用画像を生成して表示する医用画像処理装置であって、前記画像データを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手段と、前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲の体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手段と、前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点との体表面輪郭上での距離を算出して医用画像上に表示する画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項１１記載の本発明は、被検体を撮影して収集された画像データから医用画像を生成して表示する医用画像処理プログラムであって、前記画像データを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手順と、前記腫瘍範囲特定手順により特定された腫瘍範囲の体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手順と、前記位置特定手順により求められた前記対応位置と基準点との体表面輪郭上での距離を算出して医用画像上に表示する画像表示制御手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１、９または１０記載の本発明によれば、術者は腫瘍の位置を正確に把握することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る医用画像撮影装置、医用画像処理装置および医用画像処理プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明をＸ線ＣＴ装置に適用した場合を中心に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＭＲＩ装置、超音波装置、マンモグラフィ装置など他の医用画像撮影装置にも同様に適用することができる。

まず、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成について説明する。図１は、本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。ガントリ１００は、Ｘ線管１０１と、例えば６４列または２５６列といったいわゆる多列型（２次元アレイ型とも言う）のＸ線検出器１０３とを有する。Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３は、回転軸ＲＡまわりに回転可能に支持された円環状のフレーム１０２に搭載される。Ｘ線検出器１０３は、Ｘ線管１０１に対向する。フレーム１０２は、回転部１０７の駆動により例えば０．４秒／回転の高速で回転される。高電圧発生装置１０９からスリップリング１０８を経由してＸ線管１０１に管電圧が印加され、フィラメント電流が供給される。それによりＸ線管１０１からＸ線が発生される。Ｘ線検出器１０３は、被検体を透過したＸ線を検出する。

一般的にＤＡＳ(Data Acquisition System)と呼ばれているデータ収集回路１０４は、Ｘ線検出器１０３からチャネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。このデータ（生データ）は非接触データ伝送装置１０５を経由してガントリ１００の外部のコンソール内に収容された前処理装置１０６に送られ、そこで感度補正等の補正処理を受け、再構成処理の直前段階にあるいわゆる投影データとして記憶装置１１２に記憶される。

記憶装置１１２は、再構成処理を行う再構成装置１１４、利用者が指示などの入力に用いる入力装置１１５、画像等を表示する表示装置１１６、画像処理を行う画像処理装置２００とともに、装置全体を制御するシステムコントローラ１１０にデータ／制御バス１１１を介して接続される。

画像処理装置２００は、再構成装置１１４により再構成されたデータを用いてＶＲ画像やＭＰＲ画像を表示装置１１６に表示する装置であり、画像データ記憶部２１０と、乳腺がん画像表示制御部２２０とを有する。画像データ記憶部２１０は、再構成されたデータ、ＶＲ画像データなどを記憶する記憶部である。

乳腺がん画像表示制御部２２０は、乳腺がんの切除手術が行われる乳房のＶＲ画像やＭＰＲ画像を表示する処理部である。具体的には、この乳腺がん画像表示制御部２２０は、腫瘍範囲を特定し、乳房のＶＲ画像上に表示する。また、この乳腺がん画像表示制御部２２０は、基準点１０から腫瘍範囲までの体表面上での距離を計算してＶＲ画像上に表示する。

図２は、基準点１０から腫瘍範囲３０までの体表面上での距離を説明するための説明図である。乳腺がん画像表示制御部２２０は、基準点１０を含み体軸に垂直な面（以下「基準面」という）２０を基準点１０の周りに回転して腫瘍範囲３０を囲む二つの面および腫瘍範囲３０の断面積が最大となる面を特定し、特定した三つの面と体表面とが交差して得られる三つの交線の長さを算出して表示する。

図２では、基準面２０を基準点１０の周りに回転して腫瘍範囲３０を囲む二つの面および腫瘍範囲３０の断面積が最大となる面を３本の線（例えば一点鎖線）で示し、ＡおよびＢが腫瘍範囲３０を囲む二つの面上で基準点１０から腫瘍範囲３０までの距離が計算される曲線を示している。

また、乳腺がん画像表示制御部２２０は、特定した三つの面それぞれが基準面２０となす三つの角度を算出して表示する。図３は、乳腺がん画像表示制御部２２０が表示する三つの距離および角度の一例を示す図である。同図に示すように、この例では、基準面２０を基準点１０の周りに回転して腫瘍範囲３０を囲む二つの面上で基準点１０から腫瘍範囲３０まで体表面上での距離は４．８ｃｍと４．２ｃｍである。また、基準面２０を基準点１０の周りに回転して腫瘍範囲３０の断面積が最大となる面上で基準点１０から腫瘍範囲３０まで体表面上での距離は５．３ｃｍである。また、三つの面が基準面２０となす角は−７０°、−８６度、−１００°である。

次に、乳腺がん画像表示制御部２２０の処理手順について図４および図５を用いて説明する。図４は、腫瘍位置が不明である場合の乳腺がん画像表示制御部２２０の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、腫瘍位置が不明である場合には、乳腺がん画像表示制御部２２０は、ＶＲ画像またはＭＰＲ画像上で基準点１０の指定を利用者から受け付ける（ステップＳ１１）。そして、受け付けた基準点１０を含み体軸に垂直な面すなわち基準面２０のＭＰＲ画像を作成して表示する（ステップＳ１２）。

そして、利用者にＭＰＲ画像の面（ＭＰＲ面）を基準点１０を中心に回転させて腫瘍を含む面を指定させ（ステップＳ１３）、利用者が指定した面およびその近傍の３次元ボリュームデータから腫瘍範囲３０を特定する（ステップＳ１４）。そして、基準面２０を基準点１０を中心に回転して腫瘍範囲３０を囲む二つの面および腫瘍の断面積が最大になる面を特定し、各面が基準面２０となす角度を計算する（ステップＳ１５）。

そして、体表面に腫瘍範囲３０を投影し（ステップＳ１６）、ステップＳ１５で特定した三つの面での体表面輪郭線をＣＴ値変化に基づいて検出する（ステップＳ１７）。そして、検出した三つの体表面輪郭線上で基準点１０から腫瘍範囲３０までの３次元曲線の長さをそれぞれ算出し（ステップＳ１８）、三つの３次元曲線の長さおよび三つの面が基準面２０となす角度を乳房のＶＲ画像上に腫瘍範囲３０とともに表示する（ステップＳ１９）。

このように、利用者が腫瘍を含む面として指定した面およびその近傍の３次元ボリュームデータから腫瘍範囲３０を特定し、特定した腫瘍範囲３０に基づいて、基準点１０から腫瘍範囲３０までの体表面に沿った３次元距離を算出して表示することによって、乳腺がんの切除手術を支援することができる。なお、ここでは、体表面に腫瘍範囲３０を投影することとしたが、腫瘍範囲の体表面輪郭上における対応位置を求めることができれば他の方法を用いることもできる。

図５は、腫瘍位置が既知である場合の乳腺がん画像表示制御部２２０の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、腫瘍位置が既知である場合には、乳腺がん画像表示制御部２２０は、ＶＲ画像またはＭＰＲ画像上で基準点１０と腫瘍の指定を利用者から受け付ける（ステップＳ２１）。そして、基準点１０と腫瘍を含む面およびその近傍の３次元ボリュームデータから腫瘍範囲３０を特定する（ステップＳ２２）。そして、基準面２０を基準点１０を中心に回転して腫瘍範囲３０を囲む二つの面および腫瘍の断面積が最大になる面を特定し、各面が基準面２０となす角度を計算する（ステップＳ２３）。

そして、体表面に腫瘍範囲３０を投影し（ステップＳ２４）、ステップＳ２３で特定した三つの面での体表面輪郭線をＣＴ値変化に基づいて検出する（ステップＳ２５）。そして、検出した三つの体表面輪郭線上で基準点１０から腫瘍範囲３０までの３次元曲線の長さをそれぞれ算出し（ステップＳ２６）、三つの３次元曲線の長さおよび三つの面が基準面２０となす角度を乳房のＶＲ画像上に腫瘍範囲３０とともに表示する（ステップＳ２７）。

このように、腫瘍位置が既知である場合には利用者に腫瘍の位置を指定させることによって腫瘍範囲３０を特定し、特定した腫瘍範囲３０に基づいて、基準点１０から腫瘍範囲３０までの体表面に沿った３次元距離を算出して表示することができる。

なお、ここでは、腫瘍を含む面およびその近傍の３次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲３０を自動で特定することとしたが、腫瘍範囲３０を利用者に画像上で指定させるようにすることもできる。あるいは、かん流処理(Perfusion処理）により得られる機能画像に対して、単位体積および単位時間あたりの血流量、単位体積あたりの血流量、血液平均通過時間などのパラメータに関する閾値処理を行うことによって、腫瘍範囲３０を自動検出するようにすることもできる。図６に、かん流処理により得られた機能画像に対して所定のパラメータに関する閾値処理を行うことによって特定した腫瘍範囲３０を乳房のＶＲ画像上に重ねて表示した例を示す。

上述してきたように、本実施例では、乳腺がん画像表示制御部２２０が、腫瘍範囲３０を特定し、基準点１０から腫瘍範囲３０までの３次元距離を計算してＶＲ画像上に表示するとともに、基準点１０からの腫瘍の方向および範囲を基準面２０からの角度で表示することとしたので、術者は腫瘍の位置を正確に把握することができる。したがって、術者による乳腺がんの削除手術を支援することができる。

また、本実施例では、乳腺がん画像表示制御部２２０が、かん流処理などで特定した腫瘍範囲３０をＶＲ画像に重ねて表示することとしたので、術者は腫瘍の位置を正確に把握することができる。

なお、本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置がＶＲ画像やＭＰＲ画像を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置が収集した画像データを取得し、取得した画像データを処理してＶＲ画像やＭＰＲ画像を表示する医用画像処理装置、あるいはコンピュータを医用画像処理装置として機能させる医用画像処理プログラムにも同様に適用することができる。

以上のように、本発明は、乳腺がんの削除手術において、画像を用いて手術計画を作成する場合に有用である。

本実施例に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。 基準点から腫瘍範囲までの体表面上での距離を説明するための説明図である。 乳腺がん画像表示制御部が表示する三つの距離および角度の一例を示す図である。 腫瘍位置が不明である場合の乳腺がん画像表示制御部の処理手順を示すフローチャートである。 腫瘍位置が既知である場合の乳腺がん画像表示制御部の処理手順を示すフローチャートである。 かん流処理により得られた機能画像に対して所定のパラメータに関する閾値処理を行うことによって特定した腫瘍範囲を乳房のＶＲ画像上に重ねて表示した例を示す図である。 乳腺がんの切除手術の手術計画において使用される画像を示す図である。

１０ 基準点
２０ 基準面
３０ 腫瘍範囲
１００ ガントリ
１０１ Ｘ線管
１０２ フレーム
１０３ Ｘ線検出器
１０４ データ収集回路（ＤＡＳ）
１０５ 非接触データ伝送装置
１０６ 前処理装置
１０７ 回転部
１０８ スリップリング
１０９ 高電圧発生装置
１１０ システムコントローラ
１１１ データ／制御バス
１１２ 記憶装置
１１４ 再構成装置
１１５ 入力装置
１１６ 表示装置
２００ 画像処理装置
２１０ 画像データ記憶部
２２０ 乳腺がん画像表示制御部

Claims (11)

1. 被検体を撮影して画像データを収集し、該収集した画像データを用いて医用画像を表示する医用画像撮影装置であって、
   前記画像データを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手段と、
   前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲の体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手段と、
   前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点との体表面輪郭上での距離を算出して医用画像上に表示する画像表示制御手段と
   を備えたことを特徴とする医用画像撮影装置。
2. 前記画像表示制御手段は、基準点を含み体軸に垂直な面を基準点の周りに回転して腫瘍範囲を囲む二つの面および腫瘍範囲の断面積が最大となる面を特定し、特定した三つの面と体表面とがそれぞれ交差して得られる三つの交線に沿った基準点から腫瘍範囲までの距離を前記体表面輪郭上での距離として算出して表示することを特徴とする請求項１に記載の医用画像撮影装置。
3. 画像表示制御手段は、基準点を含み体軸に垂直な面と前記三つの面とがなす三つの角度をさらに算出して表示することを特徴とする請求項２に記載の医用画像撮影装置。
4. 前記画像データから３次元ボリュームデータを生成する３次元ボリュームデータ生成手段をさらに備え、
   前記腫瘍範囲特定手段は、基準点を通り体軸に垂直な面を基準点の周りに回転して得られる面のうち腫瘍を含む面および３次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲を特定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の医用画像撮影装置。
5. 前記画像データから３次元ボリュームデータを生成する３次元ボリュームデータ生成手段をさらに備え、
   前記腫瘍範囲特定手段は、利用者により指定された腫瘍位置および３次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲を特定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の医用画像撮影装置。
6. 前記腫瘍範囲特定手段は、かん流処理により腫瘍範囲を特定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の医用画像撮影装置。
7. 前記画像表示制御手段は、前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲を医用画像上にさらに表示することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の医用画像撮影装置。
8. 前記画像表示制御手段は、被検体のＶＲ画像またはＭＰＲ画像を表示することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の医用画像撮影装置。
9. 前記画像データは、前記被検体の乳房を撮影して収集された乳房の画像データであり、
   前記医用画像は、乳房画像であり、
   前記画像表示制御手段は、前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点との体表面輪郭上での距離を算出して乳房画像上に表示することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の医用画像撮影装置。
10. 被検体を撮影して収集された画像データから医用画像を生成して表示する医用画像処理装置であって、
    前記画像データを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手段と、
    前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲の体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手段と、
    前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点との体表面輪郭上での距離を算出して医用画像上に表示する画像表示制御手段と
    を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
11. 被検体を撮影して収集された画像データから医用画像を生成して表示する医用画像処理プログラムであって、
    前記画像データを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手順と、
    前記腫瘍範囲特定手順により特定された腫瘍範囲の体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手順と、
    前記位置特定手順により求められた前記対応位置と基準点との体表面輪郭上での距離を算出して医用画像上に表示する画像表示制御手順と
    をコンピュータに実行させることを特徴とする医用画像処理プログラム。