JP2009022459A - 医用画像処理表示装置、およびその処理プログラム - Google Patents

医用画像処理表示装置、およびその処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】被検者の生体の広い範囲の画像が得られ、その要部については分解能の高い画像が得られ、しかもそれらの画像が統合して表示されることにより、容易にかつ客観的に診断を行うことが可能な、医用画像処理表示装置およびその処理プログラムを提供すること。
【解決手段】本発明による医用画像処理表示装置は、被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得する第1画像データ取得手段と、前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した第2画像データを入力される検査画像データ入力手段と、前記第2画像データを前記第1の表示空間座標系に変換し変換第2画像データを得る第2画像データ変換手段と、前記変換第2画像データを前記第1画像データと合成するデータ合成手段と、前記データ合成手段による合成した結果を表示する表示手段と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、異なる医用画像診断装置(もしくはモダリティと称する)により取得された複数の医用画像データの画像処理技術に係る医用画像処理表示装置、およびその処理プログラムに関する。
近年、CT装置やMRI装置、さらには超音波診断装置による生体内形態画像の取得技術が向上し、リアルタイムに3次元(3Dと略す)空間座標の画像を撮影、収集することが可能になってきた。
超音波診断装置によれば、生体内の形態観察の他に、血流量あるいは血流速度、心臓弁運動速度、心壁運動解析、弁片の移動距離の時間変化など、他の医用画像装置では取得困難な生体機能の情報を、簡単な操作でしかもリアルタイムで得られる。
反面、現状の超音波診断装置では、超音波のスキャンニング特性上、広範囲で空間分解能と時間分解能が十分高い高画質の画像を得ることは困難である。そこで、視野角度を小さくして観察領域を絞り、空間分解能と時間分解能の高い小領域の画像を収集する撮影条件の設定が必要となり、心臓弁など高速運動する生体内の部位に対する実際の診断では、小領域に限ってリアルタイム3D超音波画像を得ている。
他方、他の医用画像装置であるCT装置やMRI装置によれば被検者の生体内の広範囲にわたる画像データを得ることができる。その反面、これ等の出力画像データからは臓器の形態や位置に関する情報しか得られない。
したがって、医師は、複数のモダリティで得られた画像データのフィルム像やモニタ表示像をSide by Sideの形態で表示し見比べて観察する。医師は、表示されたこれ等被検者の生体の画像における相対的な位置関係と時間経過を考慮して診断を行う。
また、異なるモダリティで得た被検体の画像データに処理を施した後、これ等を関連付けて表示することは知られている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照。)。
特開2006−192151号公報 特開2007−14525号公報
本発明が解決しようとする課題は、種々の医用画像診断装置による医用画像データが統合管理されずに提示されることとなり、診断などが煩雑となり、また診断結果が医師の技量や経験に左右されることである。また、超音波診断装置によれば広範囲の画像が得られないという問題もある。
本発明は、上記のような課題などに鑑みてなされたもので、被検者の生体内の広い範囲の画像が得られ、その要部については分解能の高い画像が得られ、しかもそれらの画像が統合して表示されることにより、容易にかつ客観的に診断を行うことが可能な、医用画像処理表示装置およびその処理プログラムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本願発明の請求項1記載の医用画像処理表示装置は、被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得する第1画像データ取得手段と、前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した第2画像データを入力される検査画像データ入力手段と、前記第2画像データを前記第1の表示空間座標系に変換し変換第2画像データを得る第2画像データ変換手段と、前記変換第2画像データを前記第1画像データに合成するデータ合成手段と、前記データ合成手段による合成した結果を表示する表示手段と、を有することを特徴とする。
また、本願発明の請求項2記載の医用画像処理表示装置は、被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得する第1画像データ取得手段と、前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した第2画像データと、この第2画像データの取得位置の基準位置に対する相対位置データとを、入力される検査画像データ入力手段と、前記第2画像データに対し、前記相対位置データにより取得位置を補正した補正第2画像データを、前記第1の表示空間座標系に変換し変換第2画像データを得る第2画像データ変換手段と、前記変換第2画像データを前記第1画像データに合成するデータ合成手段と、前記データ合成手段による合成した結果を表示するモニタ表示手段と、を有することを特徴とする。
また、本願発明の請求項3記載の医用画像処理表示装置は、被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め医用画像データを取得する医用画像データ取得手段と、前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した複数の超音波画像データと、これらの超音波画像データの取得位置の基準位置に対する相対位置データとを、入力される超音波画像データ入力手段と、前記第2の表示空間座標系を前記第1の表示空間座標系に変換する変換行列を生成する変換行列生成手段と、複数の前記超音波画像データに対し前記相対位置データにより取得位置を補正した補正超音波画像データそれぞれを、前記変換行列により前記第1の表示空間座標系に変換し複数の変換超音波画像データを得る超音波画像データ変換手段と、
前記第1の表示空間座標系において、複数の前記変換超音波画像データを繋げて前記医用画像データに合成するデータ合成手段と、前記データ合成手段によって合成した結果を表示するモニタ表示手段と、を有することを特徴とする。
また、本願発明の請求項5記載の医用画像処理表示装置は、被検体に対し、第1の時間空間座標系に基づいて第1の範囲で予め医用画像データを、前記被検体の心電図データと共に取得する医用動画像データ取得手段と、前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の時間空間座標系に基づいて取得した複数の超音波画像データと、これらの超音波画像データの取得位置の基準位置に対する相対位置データ、及び前記被検体の心電図データとを、入力される超音波動画像データ入力手段と、前記医用画像データおよび前記超音波画像データを共通に表示する共通基準座標系を生成する共通基準座標系生成手段と、前記第1の時間空間座標系を前記共通基準座標系に前記心電図データの対応を含めて変換する第1の変換行列を生成する第1の変換行列生成手段と、前記第2の時間空間座標系を前記共通基準座標系に前記心電図データの対応を含めて変換する第2の変換行列を生成する第2の変換行列生成手段と、前記第1の時間空間座標系の前記医用画像データを、前記第1の変換行列により、前記共通基準座標系に変換し変換医用画像データを得る医用画像データ変換手段と、複数の前記超音波画像データに対し前記相対位置データにより取得位置を補正した補正超音波画像データそれぞれを、前記第2の変換行列により、前記共通基準座標系に変換し複数の変換超音波画像データを得る超音波画像データ変換手段と、前記共通基準座標系において、複数の前記変換超音波画像データを繋げて前記変換医用画像データに心電図データを同期して合成するデータ合成手段と、前記データ合成手段によって合成した結果を表示するモニタ表示手段と、を有することを特徴とする。
更に本願発明の請求項9記載の医用画像処理表示装置の処理プログラムは、医用画像処理表示装置のコンピュータに実行させる処理プログラムであって、被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得し、前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した第2画像データを入力され、前記第2画像データを前記第1の表示空間座標系に変換し変換第2画像データを得、前記変換第2画像データを前記第1画像データと合成し、合成した結果を表示する、ことを特徴とする。
更に本願発明の請求項10記載の医用画像処理表示装置の処理プログラムは、医用画像処理表示装置のコンピュータに実行させる処理プログラムであって、被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得する第1画像データ取得ステップと、前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した複数の第2画像データと、これらの第2画像データの取得位置の基準位置に対する相対位置データとを、入力される検査画像データ入力ステップと、前記第2の表示空間座標系を、前記第1の表示空間座標系に変換する変換行列を生成する変換行列生成ステップと、複数の前記第2画像データに対し、前記相対位置データにより取得位置を補正した補正超音波画像データそれぞれを、前記変換行列生成ステップにより生成した前記変換行列により前記第1の表示空間座標系に変換し複数の変換第2画像データを得る第2画像データ変換ステップと、前記第1の表示空間座標系において、複数の前記変換第2画像データを繋げて前記第1画像データに合成するデータ合成ステップと、前記データ合成ステップによって合成した結果を表示するモニタ表示ステップと、から成ることを特徴とする。
本発明によれば、被検者の生体内の広い範囲の画像が得られ、その要部については分解能の高い画像が得られ、しかもそれらの画像が統合して表示されることにより、容易にかつ客観的に診断を行うことが可能な、医用画像処理表示装置およびその処理プログラムを提供することができる。
以下、本発明の医用画像処理表示装置の実施形態について図面を用いて説明する。
なお、以下の本実施形態の説明においては、比較的広範囲の診断画像である対象領域画像データをCT装置あるいはMRI装置による被検者の胸部を観察する画像データとして提供し、この対象領域画像データの領域に比して、観察の領域が狭く心拍動のため比較的複雑で装置操作に手間や技量を要するとされる部位である心臓などを対象とした超音波診断装置による超音波画像データによって、検査、診断を実施する場合を説明するが、被対象部位はこれに限るものではない。
本願発明の画像処理による表示の対象は、超音波診断装置で臓器の断層像などの形態表示およびその観察が可能である部位、あるいはドプラ画像などによる血流状態や心壁運動、Mモード画像などによる移動長などの機能表示およびその観察が可能な部位である。そして、これ等の観察・診断対象部位を含むさらに広範な領域に対し対象領域画像データとして、CT装置あるいはMRI装置のいずれかによる画像観察が行われ、この広範な領域の状況が予め把握される。一般的には、超音波画像の観察視野は、CT画像あるいはMRI画像のそれの数分の1から1/20と小さい。
以下では、本発明の対象領域画像データである広範囲の画像を提供する医用画像装置として、CT装置による場合を説明するが、CT装置に替えてこれをMRI装置によって行っても、本発明は同様に適用することができる。
(第1の実施形態)
医用画像処理を実行する本願発明の医用画像処理表示装置について、その第1の実施形態を構成する各処理機能部の基本構成を図1に示す。
図1に示す本実施形態の医用画像処理表示装置100は、表示モニタ2と入力操作部3とから構成されるユーザ入出力(I/O)部4に接続されている。
医用画像処理表示装置100は、制御管理部110、データ取得部120、出力画像管理部130、空間・時間設定部140、および表示画像生成部150により構成される。
制御管理部110は制御CPU部111と処理プログラム記憶部(図示せず)とから成る。データ取得部120は、画像データ入力部121と撮影設定保存部122とにより構成される。空間・時間設定部140は時間同期部141と座標変換部142とから構成される。
表示画像生成部150は表示設定部151と画像合成部152と残像画像部153とにより構成される。更に出力画像管理部130は、出力画像構成部131と画像データ保存部132とから構成される。
本実施形態の処理結果を表示画像としてユーザに提示する表示モニタ2と、ユーザが操作やデータを入力するマウス、キーボード、あるいはトラックボールの入力操作部3とから成るユーザ入出力(I/O)部4は、医用画像処理表示装置100に接続されている。
医用画像処理表示装置100の制御管理部110は本装置全体、すなわちデータ取得部120、空間・時間設定部140、表示画像生成部150、出力画像管理部130、およびユーザ入出力(I/O)部を管理・制御する。
制御管理部110は制御CPU部111によって構成される。この制御CPU部111は収集、保存された画像データおよびそれらに付帯する時間情報、位置情報を、空間・時間設定部140や表示画像生成部150へ入力する。また、制御CPU部111は、ユーザ入出力部からの入力、操作指示を、データ取得部120、空間・時間設定部140、表示画像生成部150、出力画像管理部130等へ伝達する。
図1に示す機能構成図、図2の処理概念を示す模式図、および図3に処理手順を示すフローチャートを用いて、第1の実施形態の具体的な動作における作用について説明する。
図2(a)に示すCT装置から図2(b)に示すようにCT画像である対象領域画像データ(CT画像221a)が得られる一方、図2(c)に示す超音波診断装置から、少しずつ撮影位置の異なる超音波画像1、超音波画像2、超音波画像3が、図2(d)、図2(e)、図2(f)に示すように、得られる。図2(c)では、超音波診断装置により超音波データとその超音波プローブの位置データ246aが同時に得られる。
図2(c)に示すプローブ位置データ246aは、プローブの空間位置データと超音波放射面(超音波スライス断面)の方向データとから構成される。
超音波画像1、超音波画像2、超音波画像3は、プローブ位置データ246aにより断層画像を取得するプローブの位置座標を補正した超音波画像の空間表示231、232、233において、図2(b)に示す変換行列T245によって変換され、CT画像の座標空間、すなわち、図2(g)に示す、共通の画像表示空間の画像データの表示空間(座標空間210)に表示される。
データ取得部120の画像データ入力部121には、図2に示すCT装置220、若しくは図示していないMRI装置により対象領域画像データ221aと、超音波診断装置230により超音波画像データ231a、232a、233aとが、被検体の検査・診断対象の部位に対し取得され、本実施形態の処理対象となる画像データとして入力される。
なお、以下では、対象領域の画像データとしてCT装置によるCT画像データを処理対象の画像データとする場合について説明する。
図2に示すように、超音波診断装置230からの超音波画像データそれぞれには、プローブの空間位置およびその方向の計測データであるプローブ位置データ246aが、超音波画像データ231a、232a、233aそれぞれと同期して、付帯するデータとして共に入力される。このプローブ位置データ246aにおいて、この位置データは画像を得るために操作する超音波プローブに取り付けられた位置センサ(図示せず)により計測される。この位置データは、超音波プローブが取得する画像データの超音波スライス(超音波断層画像面)の位置及び方向のデータである。
なお、超音波プローブの操作により取得される超音波画像データの一連の各超音波スライス(超音波断層画像面)には、一般的な超音波診断装置で行われると同様の取得順の時系列に関わる情報が付帯されている。所望の超音波画像データの設定や特定はこの情報を参照して行われる。
本実施形態において動画像データを処理対象とする場合は、各医用画像装置による画像データ取得時に同時に計測した被検者の心電図データが、付帯する時間情報として、画像データ入力部121への画像データに同期して同様に入力される。これ等の時間情報は、心電図波形の特徴的な周期波形により、相対的な時間経過の時系列データとして参照される。
画像データ入力部121に入力されるこれ等の画像データおよび付帯する情報は、各モダリティにより予め取得されて、例えば、医療機関内のセンター(図示せず)に管理される記憶装置に一旦保存され、その画像データおよび付帯情報が、この記憶装置から読み出されて入力されるようにしてよい。本実施形態は、同じ被検者から予め取得したこれ等の画像データに対して観察、検査を行う場合に好適である。
撮影設定保存部122には、各モダリティの例えばCT装置220と、超音波診断装置230とにより取得した画像データの各装置における表示座標空間の空間位置に関する設定情報が、予め保存される。この表示座標空間に関する情報とは、各モダリティそれぞれにおいて、その機種毎、撮影設定条件毎、撮影対象部位毎などの被検査対象の画像表示位置に対する空間座標と、本実施形態の医用画像処理表示装置100の処理結果として表示する基準表示空間210の空間座標との相対位置関係を示す情報である。
画像データ入力部121に入力される画像データには、画像データの属性データとして、モダリティの種別、機種名、撮影設定条件、撮影対象部位に関する各識別情報が付加される。これ等の付加された画像データが入力されると、先ずモダリティの種別が識別されて、撮影設定保存部122に保存されている機種別の座標空間の関係を示す情報が、制御管理部110を介して空間・時間設定部140へ送られる。
図1に示す空間・時間設定部140の時間同期部141では、図2に示す継時的な変化を伴う動画像の画像データ231や継続する時間の順に移動して取得された継続した連続性がある画像データ231a、232a、233aである各データの出力タイミングを調整する。
医用画像処理表示装置100に画像データを入力する複数の異なるモダリティ間で、表示範囲の大きいモダリティの画像データ、例えばCT装置による対象領域画像データ221aに対し、一方のモダリティの、例えば超音波画像データの例えば血管部位236a−1、−2、−3が動画像データの取得の時系列に同期して表示される。この表示は、取得時に付帯させたシーケンス情報すなわち取得順を参照して、対象領域画像と超音波画像それぞれの画像データの表示順である出力タイミングが調整される。
一方、空間・時間設定部140の座標変換部142は、異なるモダリティから入力される対象領域画像データおよび超音波画像データに対し、空間座標の変換を行う。この座標変換は、モダリティそれぞれで定義している表示座標空間221及び表示座標空間231、232、233を、制御CPU部111の制御により、撮影設定保存部122が識別しているモダリティ毎の座標空間の関係を示す情報を基に、各画像データの表示空間座標210の統合・共通化を行う。
図3に本実施形態における統合表示の処理手順を示す。前半のステップS1〜S5では、データ取得部120による処理対象の画像データと付帯情報のデータを読み込む入力処理と、空間座標系を変換する超音波画像変換行列(変換行列Tと略称する)を算出する設定処理とが実行される。
先ずステップS1において、基準表示空間座標系が設定される。すなわち、撮影設定保存部122に種々のモダリティの機器特性情報として予め記憶保存されている各モダリティの画像表示空間座標系の表示座標空間に関する情報に基づいて、異なるモダリティの画像データを共通に表示する座標系である基準表示空間210(図2(g)に示す共通の表示空間)として設定される。例えば、2つのモダリティの何れからも変換が容易な共通の基準表示空間座標系を、または表示域が大きい対象領域画像データを提供するCT画像データを表示する座標系空間を基準表示空間座標系とする。なお、対象領域画像データのモダリティの座標系を基準表示空間座標系とすれば、座標変換の処理の一部が削減できる。
さらにステップS2において、画像表示のベース構成となる対象領域画像データ、例えばCT画像データを読み込む。これをステップS3において、対象領域画像データ221aとなる例えばCT画像データを基準表示空間座標系(CT装置の画像表示空間座標系と同じ)に設定する。この設定により、図2(b)に示すような注目している、例えば血管像126aを含むCT像221aが表示される。
次のステップS4において、次に処理する超音波画像データ231a(図2(d))、232a(図2(e))、233a(図2(f))、・・・を、プローブ位置データや心電図データの付帯データ(図示せず)と共に順次読み込む。
この読み込まれる超音波画像データ及び付帯データは、ステップS5において変換行列Tを算出される。この変換行列Tは、撮影設定保存部122に保存される各モダリティの情報、すなわち、超音波画像データ取得した超音波診断装置の空間座標系の関係を示す情報を参照して、超音波画像データを読み込む超音波画像データ座標系から、ステップS1で設定した基準表示空間座標系へ変換する超音波画像の変換行列(変換行列Tと呼ぶ)を用いて、座標変換部142に設定される。
以上のステップS1〜S5の処理手順によって本実施形態の医用画像処理表示装置100に入力される画像データに対する各機能構成部の処理が行われる。
次に、後半のステップS6〜S9について説明する。これらのステップでは、本実施形態の医用画像処理表示装置100に入力され、観察及び診断の対象として画像データ入力部121に読み込まれる超音波画像データの処理が行われる。
まず、ステップS6では、超音波画像の位置を補正する。すなわち、超音波診断装置の空間座標系における超音波画像の絶対位置が、超音波画像取得のプローブ操作に伴なって変化する。図2に示す超音波診断装置から得る超音波画像データに付帯したプローブ位置データ246aにより、その基準位置からのズレ位置から超音波プローブのスキャンニング操作による超音波スライス(超音波断層画像面)の位置情報の補正処理246を行い、処理結果を補正超音波画像データとする。
ステップS7では、ステップS6により位置補正した超音波画像補正データに対し、変換行列T(超音波画像の変換行列)により基準表示座標系へ変換する。そしてこの変換結果が、ステップS8において、基準表示空間座標へ設定されてこの基準表示空間座標を表示モニタ2に表示する。
さらに、ステップS9では、次の超音波画像データ(画像フレーム)が準備されているかを判定し、ステップS6へ戻る処理の繰返しを超音波画像データの未設定の画像データが無くなるまで行う。すなわち、画像データ入力部121に読み込まれた複数の超音波画像データが、プローブの方向に基づく画像位置を補正され、既にCT画像データが変換されている基準表示座標系に、座標変換されて設定される。この複数の超音波画像データが変換されて設定される基準表示座標系における位置は、上述のプローブ位置データにより補正されて、表示対象の被検体の部分の像を取得した位置を再現している。したがって、被検体を辿るように超音波画像データを取得すれば、基準表示座標系においても被検体像を一連に繋げて設定する。
上述の処理手順により、異なるモダリティから入力される画像データが、基準表示空間座標系において統合されて、この基準表示空間座標内の画像データを、表示モニタなどの表示手段に表示できる。
上述の処理手順により基準表示空間座標において統合された画像データの表示を図1により説明する。
医用画像処理表示装置100に接続される表示モニタ2に表示される画像の表示形態は、制御CPU部111の制御により、表示画像生成部150が調整、決定する。この表示形態についての制御情報は、表示画像生成部150の表示設定部151に予め設定される。入力操作部3から指示された表示形態が、制御CPU部111を介して表示設定部151に入力されて、指示に基づく制御情報によって異なるモダリティの画像データを共通に設定する表示空間を絶対座標により設定する。
この設定される共通の表示空間は、異なる2つのモダリティの表示空間からそれぞれの変換により共通の基準表示空間座標へ設定される。例えば、変換演算が容易で、新たな共通表示空間座標が設定されても良い。この共通表示空間座標の設定おいて、一方の変換処理を省いて、例えば広範囲を画像表示し、概要を把握する背景として対象領域画像データが定義する表示空間座標を共通表示空間座標として設定が行われて、表示画像が種々に変化する超音波画像データに対し座標変換を実施する構成にしてもよい。
また、被検者の生体の位置を絶対座標空間に定義できないモダリティあるいは機種により画像データが提供される場合には、そのモダリティあるいは機種による代表的な画像データにおける被検者の3箇所の共通する部位を指定して、この3指示点を絶対座標空間内に共有する共通表示空間座標系を、表示設定部151により設定するようにしてもよい。
この場合の表示画像生成部150の画像合成部152は、異なるモダリティによる2系列の画像データを共通表示空間あるいは広範囲を表示する一方の画像データの表示空間へ置き換える処理を行う。
さらに、残像画像部153は、これ等の合成後の画像データ表示において時間軸に関わる表示の順について処理する。この処理は、入力操作部3から指示された時間軸に関わる複数の表示形態の1つが、制御CPU部111を介して残像画像部153に指示される。この表示形態の1つは、図2に示す超音波画像データ231a、232a、233aをデータ取得の順に時系列を整合して表示する取得順表示である。
他の1つは、所定の条件の下、例えば前述の取得順表示で観察中に、入力操作部3から時系列順の第1の時点とその後の第2の時点を指示し、この2時点の間における複数の画像フレーム、例えば画像データのグループであるグループ画像データ232a、233aを、その表示空間の変換位置で繰り返し、重ね書きして表示する残像表示とする時間軸処理を実施する表示形態である。
表示画像生成部150の処理結果が、出力画像管理部130の出力画像構成部131により、表示モニタ2に表示する画面構成、すなわち処理結果の表示位置、サイズ、被検者の生体の情報、対象画像データの情報などが設定されて、表示モニタ2へ映像信号を入力する。この入力によって、表示モニタ2に共通表示空間210の合成画像データ221b、226b、231b、232b、233b、236b−1、−2、−3が表示される。画像データ保存部132は、これ等の処理結果を保存記録する。
画像データ保存部132に記録される処理結果の共通表示空間の合成画像データは、一般的にボリューム画像と言われる3D画像データのデータ構造となっている。それゆえ、広範な領域に拡張された3D超音波画像データとして、投影2D画像、MPR(Multi Planar Reconstraction)表示、PVR(Perspective Volume Rendering)表示などの一般的な3D画像データ処理の手法を適用できる。合成処理データにこれ等の処理を行うことにより、注目する部位の細部にわたって、さらに詳細な観察、診断に供することができる。
上に述べた説明では、対象領域画像データをCT装置により取得したCT画像データにより対応する場合で示した。そかし本発明はこのCT装置に替えてMRI装置により取得したMR画像データを適用しても同様に行うことができ、同様の結果の合成画像データを得ることができる。
以上に説明したように、本実施形態により表示モニタ2に表示される画像は、比較的観察領域が広範囲に設定できる医用画像装置のCT装置(もしくはMRI装置)から得た2次元あるいは3次元の対象領域画像データを背景画像として表示する。さらに、この画像データ空間に、比較的小領域において高精細の動画像データとして、被検者の生体内の広範な部位に対し、形態情報の他に機能情報も容易に、且つリアルタイムで得ることができる。本実施形態では、これ等の複数の超音波画像データを、注目する部位において取得し、これを共通表示空間座標への統合により、ベースにしたCT画像(もしくはMR画像)の当該の空間座標位置へ嵌め込みあるいは重畳して表示する。
本実施形態によれば、被検者の生体の画像表示において、観察・診断を行う広範な画像表示と、その生体内部の注目する部位における形態情報あるいは機能情報の詳細な画像表示とを、この広範な生体画像の表示内の注目する部位の部分に詳細な形態画像、あるいは機能情報を有する機能画像を同時に統合画像として表示する。したがって、本実施形態の医用画像処理表示装置は、生体の広範な状況状態と仔細な部分の挙動との関係を、操作者である医師や検査技師に対し、容易に比較、確認、把握できる表示画像を提供できる。
(第2の実施形態)
本願発明の第2の実施形態の医用画像処理表示装置には、比較的広範囲の診断画像を提供するCT装置あるいはMRI装置で取得される被検者の生体に対する3Dの画像データに、同被検者に対し同時に取得された1心拍分以上の心電図データを時系列軸指標のタイミングデータとして付加した4D動画データが、対象領域の画像データとして入力される。
また、同被検者について、この対象領域画像データに含まれる注目する部分の部位に対し、超音波診断装置で取得する3Dの超音波画像データが、時系列軸指標のタイミングデータとして同じく被検者の心電図データを共に取得されて、4D超音波動画像データとして入力される。これ等の画像データに対し本実施形態による処理を行い、本実施形態の出力に接続された表示モニタには、この2つの画像データの処理結果画像の全体を動画像として表示する。なお、以降では、対象領域画像データは、CT装置により取得したCT画像データの場合について説明する。
本願発明の第2の実施形態について、その機能構成図を図4に、その画像処理のフローチャートを図5に示す。また、本実施形態の医用画像処理表示装置1における処理について、図6に画像データの空間配置における処理概念図を、図7に画像データの時系列軸上における処理概念を、それぞれ模式的に示す。
図4に示すように、本実施形態の医用画像処理表示装置1には、表示モニタ2と入力操作部3と、予め被検者に対して検査取得した画像データを記録保管する画像データセンター50とが接続される。
医用画像処理表示装置1は、システムCPU部11と、これに接続されるプログラム記憶部12、データ制御I/F部13、撮影条件データ部15、入力I/F部14と、画像データセンター50からのデータが入力される対象画像データバッファ部35、超音波データバッファ部31と、システムCPU部11の制御の下で画像データを処理する時間同期部21、座標軸調整部22、対象画像座標変換部36、超音波画像座標変換部32、超音波プローブ位置補正部33、表示空間/時間座標部23、画像合成部24、残像生成部25と、処理結果を保存する表示画像バッファ部26、処理結果データ保存部27とから、構成される。
図4の構成図、および図5のフローチャートを用いて、本実施形態における動作、作用について説明する。
図4の左側に示すように、医用画像処理表示装置1は、異種の医用画像データ、例えば超音波診断装置から超音波画像データ51と、CT装置からのCT画像データである対象領域画像データ52が入力されて、これらを処理する。図4には、CT装置からのCT画像データによる対象領域画像データが入力される場合を例示している。本発明において、CT装置をMRI装置、CT画像データをMR画像データに置き換えた対象領域画像データの構成によっても、同様の効果を有する処理を実行する医用画像処理表示装置が得られる。
これらの処理対象の医用画像データは、後述の処理概念でも説明するように、例えば図4に示すように、病院や診療所などの医療機関で、被検者に対し、超音波診断装置およびCT装置それぞれによる画像取得が予め実施されて、これ等の画像データが、総合的に管理する画像データセンター50の記憶手段に予め記録、保管する。これ等の保管されたデータが、入力される超音波画像データ51および対象領域画像データ52として提供されて、本実施形態の医用画像処理表示装置1による処理を実施することは、好適である。
画像データの提供は、上述の画像データセンター50からの他に、これ等の異なるモダリティによる画像データおよびその付帯データが、一時的に保存されているハードディスク手段あるいは半導体メモリー手段から本実施形態の医用画像処理表示装置1に入力されるようにしてもよい。
また、上述の記憶手段に予め記録、保管されるデータの入力構成に替えて、リアルタイムのデータ入力を行う方式としてもよい。このデータ入力の方式は、医用画像処理表示装置1へのデータ入力について、対象領域画像データの入力部である対象画像データバッファ部35に、上述と同様の被検者の生体に対し予め取得した比較的広範囲の診断画像を提供するCT装置からの対象領域画像データ52が入力されるように構成する。
一方、超音波データバッファ部31には、別に設置された超音波診断装置(図示せず)から、その出力に直接接続する構成で、同被検者から取得した超音波画像データ51およびプローブ位置データ55が直接、またはリアルタイムで、本実施形態の医用画像処理表示装置1に提供されるように構成する。例えば、このリアルタイムで入力する構成によれば、本実施形態の医用画像処理表示装置1の処理出力による表示画像は、各部の処理速度が応答可能であれば、リアルタイム画像で超音波画像の表示が行える。
超音波画像データ51および対象領域画像データ52には、これ等画像データを取得した時点の心電図データ51a、52aがそれぞれ測定されて、これ等の心電図データを画像データの時間経過のタイミングデータとして、画像データ入力と同時に、本願実施形態の医用画像処理表示装置1の前記超音波データバッファ部31あるいは対象画像データバッファ部35それぞれに入力される。
また、プローブ位置データ55は、画像を得るために操作する超音波プローブ自体に取り付けられた位置センサ(図示せず)により、プローブの空間位置およびその方向の各データを計測して、超音波画像データ51の入力と同期して、超音波断層画像面(スライス)の位置を特定するために超音波プローブ位置補正部33に入力される。
上述の接続により、本実施形態の医用画像処理表示装置1に入力された超音波画像データ51、対象領域画像データ52は、システムCPU部11の制御により、時間同期部21により、心電図データ51a、52aの例えばR波(心電図収縮期起始部波形)のタイミングを参照し、超音波画像データ51および対象領域画像データ52間の時間軸を心電図の心拍周期において調整し、同期させる。
なお、本実施形態の医用画像処理表示装置1に入力される対象領域画像データ(図4ではCT画像データ)は、少なくも1心拍周期にわたる短時間の画像データである。したがって、超音波画像データ51と心電図の心拍周期において同期タイミングを取るために、画像取得の一般的な操作時間が短いデータである対象領域画像データは、入力された少なくも1心拍周期の対象領域画像データ52を繰返し適用して、不足する時間軸に対応する部分のデータを調整する処理が、本実施形態の時間同期部21により行われる。
一方、操作者である医師や検査技師の指示あるいは設定は、タッチパネル、キーボード、あるいはトラックボールなどの入力操作部3から、入力I/F部14を介してシステムCPU部11に入力される。これ等の指示あるいは設定は、システムCPU部データセンター50に保管される画像データや他の記憶データの選択、抽出、読み出しの制御信号となる。また、図示していない超音波診断装置あるいはCT装置の画像データ出力を、超音波データバッファ部31あるいは対象画像データバッファ部35に直接入力することもできる。この場合には、これ等の機種識別、画像データ取得条件、装置設定データなどの操作制御情報の他に、これ等の画像撮影装置の設定及び作動状況情報が通信ラインにより相互に送受信される。
更に、システムCPU部11は入力されたデータおよび情報に基づいて、表示空間/時間座標部23に、両画像データを統合して表示する空間座標および時間座標とから成る共通基準座標系を生成する。また、システムCPU部11は、超音波画像座標変換部32および対象領域画像データに対応する対象画像座標変換部36を作動させる。
これにより座標軸調整部22から、表示空間/時間座標部23が生成した画像空間の共通基準座標系へ、超音波画像データ51および対象領域画像データ(図4ではCT画像データ)52が統合される。この共通基準座標系は画像合成部24による位置関係を表示する表示空間座標と残像生成部25による時間経過を表示する表示時間座標とから構成される。
表示空間/時間座標部23に生成、設定されたこの共通基準座標系の画像データは、表示画像バッファ部26を介して、表示モニタ2に表示され、さらに、処理結果データ保存部27に記録保存される。
上述の構成による本実施形態の医用画像処理表示装置1における超音波画像データおよび対象領域画像データに対する画像データの処理について、その作用、動作を図5に示すフローチャートを用いて説明する。このフローチャートが示す処理手順は、コンピュータプログラムとして、例えば、システムCPU部11に接続されるプログラム記憶部12に記憶されて、本実施形態の医用画像処理表示装置1のシステムCPU部11が制御、実行する処理手順として、これを読み出して実行する。
先ずステップS11において、異なるモダリティの画像情報を統合して設定する共通基準座標系を設定する。すなわち、操作者による入力操作部3からの処理すべき画像データの所在を指定する入力操作により、システムCPU部11がデータ制御I/F部13および撮影条件データ部15を介して、例えば、画像データセンター50の画像データ記憶部から入力される記憶画像データに関する情報を検出する。さらに、その検出結果に基づいて、表示空間/時間座標部23に入力される2種の画像データ系の画像種別を判別し、そのサイズの大きい方に適合する共通基準座標系を、表示空間/時間座標部23に設定する。
次のステップS12において、対象領域画像の各データを読み込む。例えば、入力画像データの構成がCT画像データと超音波画像データの場合では、その画像データのカバーする観察領域が大きく主体構成となる対象領域画像データ52として、図4に示す例えばCT装置のCT画像データ及び心電図データを対象画像データバッファ部35に設定し、画像データを読み込む。さらにこの読み込まれた対象領域画像データの表示に対応する第1の時空間座標系が設定される。すなわち、図4の場合では、この第1の時空間座標系は、CT装置がCT画像データの表示のために定義した画像空間である。
ステップS13において、CT画像データを共通基準座標系に変換する第1変換行列を算出する。すなわち、対象画像座標変換部36において、ステップS12で読み込まれた第1の時空間座標系の対象領域画像データであるCT画像データを、ステップS11で設定した共通基準座標系に変換する第1変換行列を算出する。
ステップS14では、ステップS13で算出した第1変換行列を用いて、第1の時空間座標系のCT画像データを共通基準座標系に変換する。すなわち本実施形態の表示のバックグランド画像となる対象領域画像データを算出する第1の座標変換が、座標軸調整部22で行われる。
ステップS15において、ステップS14の変換結果を、表示空間/時間座標部23の画像合成部24により共通基準座標系に設定する。これにより、本実施形態の表示の背景像となる基準対象領域画像データを形成できる。
次にステップS16では、超音波画像の各データを読み込む。すなわち、もう一方の画像データである超音波診断装置より取得た超音波画像データの表示に対応する第2の時空間座標系により表示される超音波画像データ51およびその心電図データ51aを、超音波データバッファ部31に読み込む。さらに、超音波プローブのプローブ位置データ55を、この超音波プローブに取り付けられた位置センサから、超音波プローブ位置補正部33に入力する。
ステップS17では、超音波画像座標変換部32により、超音波診断装置の超音波画像データの表示に対応する第2の時空間座標系の超音波画像データを、ステップS11で設定した基準座標系に座標変換する第2変換行列を算出する。
ステップS18では、プローブ位置データによる超音波画像位置の補正を行う。すなわち、超音波画像の取得におけるプローブ操作によって生じる超音波スライスの位置変化を、超音波画像表示の第2の時空間座標系へ対応させる補正として、超音波表示画像位置の相対補正を行う。なお、超音波プローブがメカニカルスキャンニングを行う場合は、そのスキャンニング設定関数データにより作成した位置データが適用されて、補正するようにしてもよい。
ステップS19においては、共通基準座標系に変換されたCT画像データと超音波画像データの表示の時間軸を、心電図に同期させる。すなわち、ステップS14において第1の座標変換行列手段による座標変換を行ったCT画像データの心電図タイミングと、ステップS18でプローブ位置の変化に対し相対補正を既に施した超音波画像データの心電図タイミングとを同期させるために、同タイミングとなる既補正の超音波画像データを抽出する。
ステップS20では、ステップS19で抽出した超音波画像データに対し、座標軸調整部22において、ステップS17で算出した第2変換行列を適用し、CT画像データが既に変換されている共通の基準座標系に心電図の位相が同じ超音波画像データを共通基準座標系へ変換する。
ステップS21で、ステップS20の変換結果の超音波画像フレームを、ステップS15においてCT画像データが既に変換された共通基準座標系空間へ、表示空間/時間座標部23の画像合成部24により設定し、対象領域画像データと超音波画像データとの2つの画像データを共通基準座標系空間で合成する。
ステップS22では、未処理の超音波画像の次フレームがあれば、ステップS18〜S21を繰返し実行して、心電図データのタイミングを同期させて、超音波画像データを順次処理する動画処理を行う。
このステップS22により、ステップS18〜S21を繰返し実行して得られた基準座標系空間上の心電図に同期した動画像データは、表示画像バッファ部26を介して表示モニタ2に表示される。
すなわち、ステップS22により、ステップS18〜S21を繰返し実行した結果は、例えば、図6(g)に示す基準座標空間310に設定された3Dの表示画像311のように対象領域画像が設定され、順次処理した超音波画像データの超音波像331b、332b、333bは、基準座標空間310のそれぞれの位置に設定される。この基準座標空間310では、一般的な立体画像データ処理の手法により、任意の位置における断面画像データ、3D距離計測、所定条件による領域抽出など3D画像の処理が適用、実施できる。すなわち、基準座標空間310には、超音波プローブの位置が異なる複数の3D超音波画像データが合成されて、しかもスキャン密度が高められた超音波画像データで構成されているので、一般的な単独の3D超音波画像を任意方向から観察する場合に比べて、高精細な画像で観察できると共に、種々の計測や断層面の観測ができる。
また、上述のステップS12〜S22の処理を繰り返すことにより、表示モニタ2には、被検者の広範な生体像を表示するCT画像による対象領域画像データ上に、超音波診断装置で一部の部位に対し、別途取得した超音波画像データが重畳されて、順次表示することができる。
したがって、本実施形態によれば、超音波プローブの移動により、移動先のCT画像の表示する対象部位の場所に、超音波画像データを重畳して繋がるように表示することができる。すなわち、本実施形態によれば、複数の超音波画像データそれぞれを基準座標空間のそれぞれの位置に設定、再現するので、広範囲の超音波画像を表示することができる。
以上の説明では、超音波診断装置とCT装置とによる場合を示した。しかし、本発明は、CT装置をMRI装置、CT画像データをMR画像データと置き換えて、対象領域画像データとしてMR画像データを採用しても、同様にMR画像の対象領域画像データと超音波画像データとを、共通基準座標系において統合する結果を得ることができる。例えば、MR画像データを対象領域画像データとすれば、生体の骨部組織の影響が少ない対象領域画像を表示、提供できる。
また、この表示される超音波画像は、当初の超音波画像データの取得における表示情報の形態の設定に基づいて、臓器の断層像(Bモード像)などの形態表示、あるいはドプラ画像などによる血流状態や心臓壁運動状況、およびMモード像による心臓弁や血管壁の移動変移などの機能表示が設定される。これ等の超音波画像データは、CT画像あるいはMR画像では観察が困難である生体の機能に関わる診断情報であり、本実施形態によれば、これらの有用な超音波画像データを表示することができる。
本実施形態において、表示画像バッファ部26におけるデータ保持の対応を、所定時間の表示後に、処理結果データ保存部27からの読出しを表示する設定に変更することにより、リアルタイムの表示と異なる時間が経過した後にも、超音波画像データが残像のように3Dの共通基準座標系空間で合成画像データを表示し続ける残像表示となる動画像の画像表示を実施できる。すなわち、本実施形態によれば、処理結果データ保存部により、CT画像上の要所部位の位置で、取得した超音波画像データを残像のように表示ができる。
本実施形態の画像データの空間配置における処理概念の模式図を図6に示す。この図6を用いて、本実施形態のデータ処理における動作、作用を説明する。
本実施形態においては、例えば、被検体の心臓の重要な血管像326a(図6(f))を含む広範な生体のCT画像データを、CT装置220により予め取得して、CT装置220の定義する座標空間321におけるCT画像321aとして画像データセンター50の画像データ記憶部に保存する。この保存は、1回のスキャニングにより行われる。また、他のモダリティによる超音波画像データについても、同図の上段列に図示するように、別途、超音波診断装置230により、超音波プローブを操作して、例えば、前記の重要な血管の走行に沿った複数の要所に対し超音波画像データ(図6(b)〜(d))をプローブの位置を変えながら多数回のスキャニングが行われて取得する。
これ等の取得する超音波画像データは、一般的にはプローブ操作により移動する超音波診断装置の定義する座標空間331、332、333、・・・における被検者の生体の重要な前記血管を含む3Dの超音波画像1、2、3、・・・の画像データである。これらのデータは取得の時に、その操作に伴うそれぞれのプローブ位置データも共に同じく画像データセンター50の画像データ記憶部に予め保管される。
本実施形態では、これ等の画像装置それぞれの定義する座標空間は、例えばCT装置による対象領域画像データに対しては第1の時空間座標系として、超音波診断装置の超音波画像に対しては第2の時空間座標系として区別して処理するが、一般的には、これ等の空間は、モダリティ毎、機種毎に設定されて、互いの座標系の関係は定義されていない。本実施形態においては、後述するように、この区別される第1、2の時空間座標系間の関係を定義して、それぞれの画像データを共通の基準座標系へ再設定する。
これら保管された画像データが、本実施形態の医用画像処理表示装置1に読み込まれて、図6のCT装置220に固有のCT画像の座標空間321すなわち第1の時空間座標系を、本実施形態の第1座標変換行列325により共通の基準座標空間310へ変換する。例えば、画像データセンター50からのCT画像321に表示されていた重要な血管326a(図6(f))は、第1座標変換行列325により共通基準座標空間310に変換されて、この共通基準座標空間を表示する表示モニタ2に、血管326b(図6(g))が映し出されて、これを観察できる。
一方、超音波画像データは、図6(b)〜(d)に示す超音波診断装置側の処理に示すように、プローブ位置データにより補正した超音波診断装置の座標空間すなわち第2の時空間座標系331、332、333における血管像を含む例えば3Dの画像データが、順次、本実施形態の第2座標変換行列335により、CT画像の変換先と同じ、すなわち共通の基準座標空間310(図6(g))へ超音波画像331b、332b、333b、・・・として変換される。
この変換により、共通基準座標空間310には、既に表示されているCT画像311の血管像326bの上に、その血管像の一部を含む3Dの超音波画像1、2、3、・・・が書き込まれた表示画像311が、3Dの動画像として表示モニタ2により観察できる。これ等の共通基準座標空間の超音波画像1、2、3、・・・は、超音波診断装置における取得のときに行ったプローブの操作と同様に、血管に沿って観察する画像位置が繋がる超音波画像として表示される。
超音波診断装置およびCT装置それぞれの相対的な空間情報に基づいて、超音波画像データとCT画像データとを統合する共通な基準座標空間にこれ等が表示される。しかし、この基準座標系の変換移動では、2つの画像データの時系列はそれぞれのタイミングで経過しているので、それぞれのモダリティでの取得の操作時間も異なる。一般的には広範囲を機械的に自動スキャンするCT画像は1スキャンニングでもあり短時間で取得が終了する。
本実施形態においては、入力される前記取得された対象領域画像データおよび超音波画像データには、さらに、心電図データが時系列軸指標として付帯する。この等の心電図データとそれぞれ画像データとの時間軸上における処理概念を図7に示す。この図7を用いて本実施形態のデータ処理における動作、作用を説明する。
図7の上段に例示するCT画像データ420(図7(a)〜(c))と中段に示す超音波画像データ430(図7(d)〜(f))は、便宜のため上下同列に図示しているが、必ずしも同時に取得される必要はない。図7においては、それぞれが同一被検者の生体に対するそれぞれの画像データ観察時に画像と共に、下段に図示する心電図データ(図7(h))が、本実施形態では取得されることを模式的に示している。
画像取得における同じ被検者の心電図データ420はCT画像データと超音波画像データと共に取得される。心電図データ420は画像データの時系列タイミングを構成する。
合成画像である共通な基準座標空間の表示画像411において、注目する部位の例えば血管像426aを含むCT画像データである対象領域画像データ421、422、423が、心電図(図ではECGと記載)のR波トリガ(R波信号によるトリガ信号)とするタイミング周期T1、T2、T3で表示されて、同図の右端に示す共通基準座標系である合成画像411の背景画像と注目する血管像426bとを形成し、表示される。
一方、超音波画像データの心電図データ(t1、t2、・・・tn)が、図7の処理概念図の下段列に例示するように、心電図(ECG)410の特徴的波形であるR波トリガにより繰り返すタイミングt1に同期する心拍周期となるので、複数の超音波フレームデータP(t1、t2、・・・tn)からなる超音波画像データP1、P2、P3、・・・として構成される。
この超音波画像データP1、P2、P3、・・・は、第2の時空間座標系への座標変換処理において、同期(R波トリガ)タイミングt1を検出して、図7の中段に示すように、検知の時系列(画像取得装置のシステム時計による時刻)t1、t2、・・・tnにより識別される1心拍分の超音波動画像431a、432a、433a、・・・それぞれを形成するグループP1、P2、P3、・・・として、心拍毎に拍動する超音波画像が構成される。この画像は、共通な基準座標空間の合成画像411において、注目する血管像426bの対応するそれぞれの位置において、背景の対象領域画像データの心拍周期と同期した拍動で表示される。
既に説明したように、本実施形態では、対象領域画像データは、必ずしも同時に取得の操作がされることを必要条件としない。図7のCT画像における心拍周期T1、T2、T3・・・と、超音波画像における心拍周期P1、P2、P3・・・とは、実時間では全く異なり、かけ離れた時間で実施され、取得対象となる心拍周期数も超音波画像データに対するものが多くなるのが通常である。したがって、対象領域画像データは、すなわち本実施形態で表示されるCT画像データは、超音波画像データの共通基準座標系における表示において、その表示位置としての被検者の対象となる生体内の背景画像を構成するためにデータ取得されて、共通基準座標系の第4次元にあたる時間座標は、心拍周期に同期して繰り返すので、少なくも1心拍周期間を表示するデータを取得する。
上述の本実施形態は、換言すれば、異なるモダリティから被検者の心電図データと共に得た2つの3Dの画像データに対し、その時系列軸を心拍周期で同期した2つのモダリティ画像の4D合成画像を提供する。
特に、モダリティの一方となる超音波診断装置により表示される超音波画像は、当初の超音波画像データの取得における設定に基づいて、臓器の断層像(Bモード像)などの形態表示の他に、ドプラ画像などによる血流状態や心臓壁運動状況、およびMモード像による心臓弁や血管壁の移動変移、移動長計測などの機能表示が設定できる。
本実施形態によれば、処理結果データ保存部27に記録される処理結果の合成画像データは、一般的なボリューム画像と言われる3D画像データのデータ構造となっている。例えば、図8(a)に示すように、血管126の走行方向を示す矢印301の方向から、血管内部を観察すると、同図(b)に例示したように、高密度で、且つ複数の3D超音波画像データにより合成されて、血管腔から広範囲の血管の内壁像を観察できるPVR(Perspective Volume Rendering)表示の3D画像が動画像として提供されて、血管壁の形態やその表面の状況、構造が仔細に観察できる。
(第3の実施形態)
本願発明の第3の実施形態は、図4に示すように構成される。この実施形態の処理は図9に示すフローチャートに基づいて行われる。本実施形態は、前述の第2の実施形態の共通基準座標空間における合成の形態、すなわち表示形態を変形したものである。本実施形態では、時間軸を参照する心電図データの心拍周期の同時相、すなわち同タイミングとなる複数の超音波画像フレームを同時に対象領域画像データ上に合成し、一括して表示する表示形態を心拍周期で繰り返す。
本実施形態の医用画像処理表示装置1には、前述の第2の実施形態と同様に被検者の検査対象となる複数の要所部位に対し、これ等を包括する広い範囲にわたって動画像の対象領域画像データを予め取得する。一方、この対象領域画像データの取得と必ずしも同時でない他の時間において、この対象領域画像データに含まれる要所部位それぞれに対し、心電図データおよびプローブ位置データと共に取得した動画の超音波画像データが取得され、医用画像処理表示装置1に入力される。以下に本実施形態の作用、動作について図9により詳細を説明する。
本実施形態における処理は、第2の実施形態のフローチャートである図5のステップS11〜S17における処理と同様に、図9のフローチャートに示すステップS31〜S37において行われる。すなわち、これ等ステップS31〜S37の処理により、共通基準座標系を定義、設定し(ステップS31)、対象領域画像データおよびその付帯データを読み込み(ステップS32)、これ等を共通基準座標系へ変換する第1変換行列を算出し(ステップS33)、この変換行列によって共通基準座標系に変換し(ステップS34)、この変換結果を共通基準座標に設定し(ステップS35)、超音波画像データおよびその付帯データを読み込み(ステップS36)、超音波画像座標系から共通基準座標系へ変換する第2変換行列を算出する(ステップS37)。
さらに、図9に示すステップS38、S39により、ステップS36で読込まれた超音波画像データおよび付帯データのプローブ位置データを、同じく付帯データの心電図データのR波信号をトリガとする1心拍周期(図7(h))を区分する。このように区分した後、ステップS39により生成するデータフォルダに、ステップS43において、心拍周期毎に仕分けする。この心拍周期毎の仕分けの概念を、図7(d)、(e)、(f)に示す。
本実施形態においては、この仕分けの処理の前に、ステップS40〜S42の処理が行われる。これ等のステップS40〜S42処理は、第2の実施形態の処理手順を示す図5のステップS18〜S20における処理と同様に行われる。すなわちこれ等の処理は、プローブ位置データにより超音波画像データのスライス(断層像)位置を補正し(ステップS40)、対象領域画像データと超音波画像データを心電図データにより同期させ(ステップS41)、超音波画像データを第2変換行列により共通基準座標系へ変換する(ステップS42)。
さらに、ステップS43では、ステップS42の変換結果を、ステップS39により生成した心拍周期を区分するデータフォルダに、心拍周期内の心拍タイミングt1、t2、t3・・・を識別して、図4に示す対象画像座標変換部36あるいは超音波画像座標変換部32に設ける記憶手段に一時的に記録保存する。
ステップS44において、ステップS42の共通基準座標系への変換結果が、この変換の処理の時系列で共通基準座標空間に設定されて、例えば、共通基準座標系を表示する表示モニタ2に変換結果、すなわち、被検者の対象となる生体に対し取得した動画の超音波画像データが、変換処理過程の状況として、表示できる。この処理は、ステップS45により、超音波画像データの取得操作の終了、もしくは入力操作部3からの終了指示により、ステップS36〜S45のループ処理が終了する。
すなわち、この処理は、図7に図示するCT画像データT1、T2、T3・・・及び超音波画像データP1、P2、P3・・・・の各データが、第1変換行列325あるいは第2変換行列335により、合成画像を構成する共通基準空間座標系へ、変換される。さらにそれ等の時系列情報も、時間同期部21によりそれぞれに付帯した心電図データが、R波トリガにより同期した心拍周期内の心拍タイミングt1、t2、・・・tnで識別された変換CT画像データ(変換対象領域画像データ)T(t1、t2、・・・tn)、及び変換超音波画像データP(t1、t2、・・・tn)として、保存される。
また、変換超音波画像データPは、観察時間が変換CT画像データに比べて長いので、複数の心拍周期を識別して、変換超音波画像データPi(t1、t2、・・・tn)、i=1〜kが、変換対象領域画像データTの繰り返しに対し、保存される。
この保存されたそれぞれの変換画像データは、ステップS46において、データの検索を容易にするため、心拍周期のタイミングt1、t2、t3・・・の各タイミングtn毎に再配列にしたデータファイルを編成する。これは、長時間にわたる超音波画像データの収集が行われる場合には、タイミングtnを検索する処理時間を短縮するために行う処理ステップである。したがって、超音波画像データの収集が短時間で、超音波画像データ容量が小さい場合は、このステップS46を実施しないようにしても、違和感の無い合成処理と表示処理が行える。
本実施形態の心拍タイミングに同期して変換超音波画像データを一斉に表示する合成は、図9に示す本実施形態のフローチャートのステップS47〜S52によりなされる。なお、これ等の合成は、図4に示す医用画像処理表示装置1の空間/時間座標部23の画像合成部24に具備する心拍同期合成画像生成部(図示せず)及びタイミング設定部(図示せず)においてなされる。
この処理は先ずステップS47において、ステップS39で生成した心拍毎の心拍フォルダに対し、ステップS43で記録保存した変換超音波画像データの心拍タイミングtnに対応する変換結果、すなわち変換超音波画像データPi(tn)をi=1〜mで1つ抽出し、これ等を共通基準座標系において表示する。
ステップS48では、1心拍周期内の心拍タイミングtnをtn+1として1つ進めて、次のステップS49で1心拍周期を越えない心拍タイミングにおける変換対象領域画像データと変換超音波画像データを得るように、ステップS47へ戻る。
一方、1心拍周期を越えるタイミングでは、ステップS50へ進めて、このステップS50において、心拍タイミングtnのリセットを行う。さらに、次のステップS51で引き続く次のiの1心拍周期へ進め、ステップS52では次の1心拍の変換対象領域画像データであるCT画像データの有無を判定する。データがあった場合には、ステップS47〜S52を再び繰り返す。データがない場合は、変換対象領域画像データが1心拍周期しか用意されてないので、同じ1心拍周期のデータが繰り返し使用するため、ステップS47へ戻る。
このステップS47〜S52の処理は、システムCPU部11の制御の下に、画像合成部24に備える心拍同期合成画像生成部により実施され、同じく画像合成部24に備えるタイミング設定部により心拍タイミングtnの頻度あるいはタイミングパラメータiの停止、繰り返しを設定する。これ等は、所定の固定値がタイミング設定部に予め設定されても、あるいは入力操作部3から操作者である医師や検査技師により指示入力されてもよい。
これ等の処理により、複数の変換超音波画像データが繋がって広い範囲をカバーするように画像合成されるので、広範な領域の超音波画像を心電図による心拍に同期して表示することができる。
この実施形態においても、合成表示対象となる超音波画像データは、被検者の対象部位に対する緻密な形態または位置の画像であるいわゆる超音波断層像(Bモード画像)の他に、機能超音波画像であるいわゆる超音波ドプラ画像、Mモード画像、または心壁運動解析画像などの超音波機能画像データを、対応させても良い。
以上の説明では、前述の第1の実施形態の説明と同様に、超音波診断装置とCT装置とによる場合を例として示した。しかし本実施形態においても、CT装置をMRI装置、CT画像データをMR画像データに置き替えても、同様に行える。
本実施形態によれば、広範な視野の確保が可能なCT装置あるいはMRI装置により、CT画像データ表示、あるいはMR画像データ表示として観察した被検者の生体の対象部位について、比較的視野領域が狭いが緻密な生体構造を動画性の良い形態表示で、あるいはドプラ信号計測などの同じく緻密な生体機能的情報量が多い機能表示で、それ等を複数同時に表示して観察、診断できる。したがって、従来の超音波診断装置による視野の狭い単独の超音波画像データの観察、診断に比べて、本発明のこの実施形態によれば詳細で豊富な医用情報を表示、提供することができる。
そして、本実施形態が提供する情報は、CT画像データを表示している同一表示空間内で、異なる時間に取得した超音波画像データを、取得部位の位置に変換して表示する共に、これ等の複数の位置における超音波画像データそれぞれとして、心拍動周期の位相(タイミング)が同期した動画像として提供、表示される。したがって、合成画像全体が心電図に同期した動画像で表示されるので、被検者の広範な生体内の要所に対応付けて、特に超音波画像データとして超音波ドプラ流速データなどの超音波機能画像データを表示すれば、被検者の生体の要所部位におけるカーディアックダイナミクスを観察領域全体の状況と共に容易に観察できる。
本実施形態の行うCT画像データ上に重畳して超音波画像データを心拍動周期に同期した動画表示は、従来のこれ等異種の医用画像装置による複数の観察画像をマルチ画面表示形態で並べて表示するSide−By−Sideの表示形態に比べて、生体内各部位との対応が直感的で、視認性において勝る画像表示を、診断や検査を実施する医師あるいは検査技師に提供できる効果がある。
なお、本発明において、第2の表示空間座標系に基づいて第2画像データ(超音波画像データ)が得られる第2の範囲は、第1の表示空間座標系に基づいて第1画像データ(対象領域画像データであるCT画像データもしくはMR画像データ)が得られる第1の範囲に完全に含まれていてもよい。しかし本発明において、必ずしもその必要はなく、少なくとも第2の範囲の一部が第1の範囲に含まれていればよい。
本発明は上記実施形態に限られず、その技術思想の範囲内で種々変形して実施することが可能である。
本願発明の第1の実施形態の医用画像処理表示装置における機能構成を示すブロック図。 本願発明の第1の実施形態の医用画像処理表示装置が行う処理を模式的に示す概念図。 本願発明の第1の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート。 第2、3の実施形態の医用画像処理表示装置の機能構成を示すブロック図。 第2の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート。 第2の実施形態が行う空間変換処理を模式的に示す概念図。 第2の実施形態が行う時系列処理を模式的に示す概念図。 本実施形態の医用画像処理表示装置により合成された3D超音波画像データによる血管内壁の観察画像の例。 第3の実施形態における画像処理手順を示すフローチャート。
符号の説明
1、100・・・医用画像処理表示装置、
2・・・表示モニタ、
3・・・入力操作手段、
4・・・ユーザ入出力(I/O)部、
11・・・システムCPU部、
12・・・プログラム記憶部、
13・・・データ制御I/F部、
14・・・入力操作I/F部、
15・・・撮影条件データ部、
21・・・時間同期部、
22・・・座標軸調整部、
23・・・表示空間/時間座標部、
24・・・画像合成部、
25・・・残像生成部、
26・・・表示画像バッファ部、
27・・・処理結果データ保存部、
31・・・超音波データバッファ部、
32・・・超音波画像座標変換部、
33・・・超音波プローブ位置補正部、
35・・・対象領域画像バッファ部、
36・・・対象画像座標変換部、
50・・・画像データセンター、
110・・・制御管理部、
111・・・制御CPU部、
120・・・データ取得部、
121・・・画像データ入力部、
122・・・撮影設定保存部、
130・・・出力画像管理部、
131・・・出力画像構成部、
132・・・画像データ保存部、
140・・・空間/時間設定部、
141・・・時間同期部、
142・・・座標変換部、
150・・・表示画像生成部、
151・・・表示設定部、
152・・・画像合成部、
153・・・残像画像部。

Claims (10)

  1. 被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得する第1画像データ取得手段と、
    前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した第2画像データを入力される検査画像データ入力手段と、
    前記第2画像データを前記第1の表示空間座標系に変換し変換第2画像データを得る第2画像データ変換手段と、
    前記変換第2画像データを前記第1画像データに合成するデータ合成手段と、
    前記データ合成手段による合成した結果を表示する表示手段と、
    を有することを特徴とする医用画像処理表示装置。
  2. 被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得する第1画像データ取得手段と、
    前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した第2画像データと、この第2画像データの取得位置の基準位置に対する相対位置データとを、入力される検査画像データ入力手段と、
    前記第2画像データに対し、前記相対位置データにより取得位置を補正した補正第2画像データを、前記第1の表示空間座標系に変換し変換第2画像データを得る第2画像データ変換手段と、
    前記変換第2画像データを前記第1画像データに合成するデータ合成手段と、
    前記データ合成手段による合成した結果を表示するモニタ表示手段と、
    を有することを特徴とする医用画像処理表示装置。
  3. 前記検査画像データ入力手段に複数の第2画像データが入力され、前記第2画像データ変換手段により複数の変換第2画像データを得、
    前記データ合成手段は、これらの変換第2画像データを前記第1画像データに繋げて合成することを特徴とする請求項1または2に記載の医用画像処理表示装置。
  4. 被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め医用画像データを取得する医用画像データ取得手段と、
    前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した複数の超音波画像データと、これらの超音波画像データの取得位置の基準位置に対する相対位置データとを、入力される超音波画像データ入力手段と、
    前記第2の表示空間座標系を前記第1の表示空間座標系に変換する変換行列を生成する変換行列生成手段と、
    複数の前記超音波画像データに対し前記相対位置データにより取得位置を補正した補正超音波画像データそれぞれを、前記変換行列により前記第1の表示空間座標系に変換し複数の変換超音波画像データを得る超音波画像データ変換手段と、
    前記第1の表示空間座標系において、複数の前記変換超音波画像データを繋げて前記医用画像データに合成するデータ合成手段と、
    前記データ合成手段によって合成した結果を表示するモニタ表示手段と、
    を有することを特徴とする医用画像処理表示装置。
  5. 被検体に対し、第1の時間空間座標系に基づいて第1の範囲で予め医用画像データを、前記被検体の心電図データと共に取得する医用動画像データ取得手段と、
    前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の時間空間座標系に基づいて取得した複数の超音波画像データと、これらの超音波画像データの取得位置の基準位置に対する相対位置データ、及び前記被検体の心電図データとを、入力される超音波動画像データ入力手段と、
    前記医用画像データおよび前記超音波画像データを共通に表示する共通基準座標系を生成する共通基準座標系生成手段と、
    前記第1の時間空間座標系を前記共通基準座標系に前記心電図データの対応を含めて変換する第1の変換行列を生成する第1の変換行列生成手段と、
    前記第2の時間空間座標系を前記共通基準座標系に前記心電図データの対応を含めて変換する第2の変換行列を生成する第2の変換行列生成手段と、
    前記第1の時間空間座標系の前記医用画像データを、前記第1の変換行列により、前記共通基準座標系に変換し変換医用画像データを得る医用画像データ変換手段と、
    複数の前記超音波画像データに対し前記相対位置データにより取得位置を補正した補正超音波画像データそれぞれを、前記第2の変換行列により、前記共通基準座標系に変換し複数の変換超音波画像データを得る超音波画像データ変換手段と、
    前記共通基準座標系において、複数の前記変換超音波画像データを繋げて前記変換医用画像データに心電図データを同期して合成するデータ合成手段と、
    前記データ合成手段によって合成した結果を表示するモニタ表示手段と、
    を有することを特徴とする医用画像処理表示装置。
  6. 前記データ合成手段は、前記対応を含め変換した心電図データの1心拍の所定の心拍タイミングにおける前記変換医用画像データに、複数の心拍における前記所定の心拍タイミングにおける複数の前記変換超音波画像データそれぞれを、所定の前記心拍タイミングに同期し、一括して繋げて合成する心拍同期合成画像生成手段と、
    前記心拍タイミングの頻度、停止、及び繰返し周期時間を設定するタイミング設定手段と、を有し、前記所定の心拍タイミングに同期する複数の前記変換超音波画像データを並べて前記所定の心拍タイミングの変換医用画像データに表示することを特徴とする請求項5記載の医用画像処理表示装置。
  7. 前記医用画像データは、CT装置もしくはMRI装置により取得した画像データであることを特徴とする請求項4または5に記載の医用画像処理表示装置。
  8. 前記超音波画像データは、超音波診断装置により取得される、超音波断層像であるBモード画像データ、ドプラ効果の超音波ドプラ画像データ、超音波変位量計測のMモード画像データもしくは移動長表示画像データ、あるいは心壁運動解析データの少なくとも1つであることを特徴とする請求項4または5に記載の医用画像処理表示装置。
  9. 医用画像処理表示装置のコンピュータに実行させる処理プログラムであって、
    被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得し、
    前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した第2画像データを入力され、
    前記第2画像データを前記第1の表示空間座標系に変換し変換第2画像データを得、
    前記変換第2画像データを前記第1画像データと合成し、
    合成した結果を表示する、
    ことを特徴とする、医用画像処理表示装置の処理プログラム。
  10. 医用画像処理表示装置のコンピュータに実行させる処理プログラムであって、
    被検体に対し、第1の表示空間座標系に基づいて第1の範囲で予め第1画像データを取得する第1画像データ取得ステップと、
    前記被検体に対して前記第1の範囲の少なくとも一部を含む第2の範囲で第2の表示空間座標系に基づいて取得した複数の第2画像データと、これらの第2画像データの取得位置の基準位置に対する相対位置データとを、入力される検査画像データ入力ステップと、
    前記第2の表示空間座標系を、前記第1の表示空間座標系に変換する変換行列を生成する変換行列生成ステップと、
    複数の前記第2画像データに対し、前記相対位置データにより取得位置を補正した補正超音波画像データそれぞれを、前記変換行列生成ステップにより生成した前記変換行列により前記第1の表示空間座標系に変換し複数の変換第2画像データを得る第2画像データ変換ステップと、
    前記第1の表示空間座標系において、複数の前記変換第2画像データを繋げて前記第1画像データに合成するデータ合成ステップと、
    前記データ合成ステップによって合成した結果を表示するモニタ表示ステップと、
    から成ることを特徴とする、医用画像処理表示装置の処理プログラム。
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