JP2011072500A - 診断支援システム、診断支援プログラムおよび診断支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】血管の診断画面において、血管の内壁の状態を広範囲にわたり十分に観察することでき、同時に、血管各部における狭窄率等を直感的に把握できるようにする。
【解決手段】撮影により取得されたボリュームデータから、血管の少なくとも一部の範囲を表すＣＰＲ画像１４を生成して、表示画面１１Ｃの所定領域に配置する。その領域の外側に、ＣＰＲ画像が表す血管と並行するように帯状の状態提示領域１３，１５を配置する。ボリュームデータの解析により狭窄率、プラークの有無等の指標値を算出する。算出された指標値を変換テーブルの参照により色（ＲＧＢ値）に置き換える。状態提示領域１３，１５を、指標値の値に応じて色分け表示する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、三次元画像データの解析および可視化により、血管の診断を支援する診断支援システム、コンピュータプログラムおよび方法に関する。

狭窄症の早期発見は、心筋梗塞、脳梗塞等の虚血性疾患を予防する上で極めて重要である。このため、近年、血管解析機能を備えた診断支援装置や、血管解析ソフトウェアが提供されている。例えば、特許文献１には、ＣＴ撮影やＭＲＩ撮影により取得されたボリュームデータの解析により、血管の狭窄部位を検出するとともに、血管の径狭窄率や面積狭窄率を算出する血管狭窄率解析システムが示されている。このシステムは、サーフェイスレンダリングまたはボリュームレンダリングにより生成された血管の３次元画像を、算出された狭窄率に基づいて色づけ表示する（特に、第００６５〜００７２段落参照）。

特開２００６−１６７２８７号公報

一般に、心筋梗塞等の疾患が発生する可能性は、血管の狭窄率が高いほど高くなる。このため、従来は、特許文献１に示されるように、狭窄部位を正確に特定し、その部位の狭窄率を正確に求めることが、血管解析における重要課題と考えられていた。しかし、近年の研究では、以下に説明するように、狭窄率が低くても危険な状態があることが明らかになっている。

血管壁に形成される粥種（プラーク）としては、ハードプラークとソフトプラークが知られている。ハードプラークは、血管内膜に沈着した脂肪が石灰化したものであり、石灰化プラーク、安定プラークとも呼ばれる。ハードプラークによる狭窄は、数週間〜数か月のオーダーで進行する。一方、ソフトプラークは、脂質成分が豊富なプラークで、被膜が薄く破綻しやすいため、脆弱性プラーク、不安定プラークとも呼ばれる。ソフトプラークが破綻すると出血が起こり、その出血を止めるための血栓が、短時間で形成される。これにより、血管の狭窄率が一挙に高まり、急性心筋梗塞等の重大疾患を引き起こすことがある。

このため、狭窄症の診断では、狭窄率のみならず、プラークの種別（破綻し易さ）をも考慮して、危険性を判断することが必要とされている。また、狭窄率が高い範囲のみを重点的に観察するのではなく、狭窄率が低い範囲も含め、狭窄が起きている範囲は、すべて慎重に観察する必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みて、診断画面のレイアウトとして、狭窄率等を考慮しつつ、血管の内壁の状態を、広範囲にわたり十分に観察することができる画面レイアウトを提案する。

本発明の診断支援装置は、以下に説明する血管抽出手段、ＣＰＲ画像生成手段、状態推定手段、色決定手段および表示制御手段を備えた装置である。また、本発明の診断支援プログラムは、一台または複数台のコンピュータを、以下に説明する血管抽出手段、ＣＰＲ画像生成手段、状態推定手段、色決定手段および表示制御手段として機能させるためのプログラムである。診断支援プログラムは、通常、複数のプログラムモジュールからなり、上記各手段の機能は、それぞれ、一または複数のプログラムモジュールにより実現される。これらのプログラムモジュール群は、ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤなどの記録メディアに記録され、またはサーバコンピュータに付属するストレージやネットワークストレージにダウンロード可能な状態で記録されて、ユーザに提供される。また、本発明の診断支援方法は、以下に説明する血管抽出処理、ＣＰＲ画像生成処理、状態推定処理、色決定処理および表示制御処理を行うことにより、血管の診断を支援する方法である。

血管抽出手段は、撮影により取得されたボリュームデータから、血管を表す血管領域を抽出するとともに、血管の芯線および芯線に垂直な複数の断面を設定する。血管領域の抽出、芯線や断面の設定については、種々の方法が提案されているが、本発明では、公知のいずれの方法を採用してもよい。

ＣＰＲ画像生成手段は、血管領域、芯線および各断面の情報に基づいて、血管の少なくとも一部の範囲を表すＣＰＲ画像を生成する。ＣＰＲ画像は、ストレートＣＰＲ(Straightened CPR)画像とすることが好ましいが、ストレッチＣＰＲ(Stretched CPR)画像や、プロジェクトＣＰＲ(Projected CPR)画像でもよい。

ＣＰＲ画像生成手段は、表示の要否に拘わらず血管全体についてＣＰＲ画像を生成してもよいし、観察範囲として指定された範囲についてのみＣＰＲ画像を生成してもよい。観察範囲は、自動的に決定してもよいし、ユーザからの指定入力に基づいて決定してもよい。例えば、血管抽出手段により抽出された血管領域全体の画像をボリュームレンダリング画像として画面に表示し、その画像上でユーザに血管の範囲を指定させる。

状態推定手段は、血管領域に含まれる情報を断面ごとに解析して、各断面における血管の狭窄状態を推定する。ここで、狭窄状態とは、血管の状態のうち狭窄につながるあらゆる状態を意味するものとする。例えば、狭窄の有無や狭窄率の推定はもちろん、沈着しているプラークの種類を推定してもよい。また、複数の狭窄状態を（例えば狭窄率とプラーク）を推定してもよい。

色決定手段は、断面ごとに、推定された狭窄状態を表す少なくとも１つの色を決定する。推定された狭窄状態が複数種類あるときには、その中の１つについて色を決定してもよいし、状態ごとにそれぞれ色を決定してもよい。色は、例えば、所定の変換テーブルや変換式に基づいて、狭窄状態を示す値を、色を示すＲＧＢ値に変換することにより決定する。

色決定手段は、狭窄状態（例えば狭窄率）を示す値を、予め記憶されている数式に基づく演算を行って求める手段としてもよいし、狭窄状態と色とを対応づける変換テーブルを予め記憶しておき、その変換テーブルを参照することにより色を決定する手段としてもよい。色分け表示したい状態が複数あるときには、数式や変換テーブルは状態ごとに用意することが好ましいが、複数の状態の組み合わせに対し、１つの色が割り当てられるように、数式や変換テーブルを定義してもよい。

表示制御手段は、表示画面内の所定領域にＣＰＲ画像を配置し、さらに所定領域の外側にＣＰＲ画像が表す血管と並行するように帯状の状態提示領域を少なくとも一つ配置して、その状態提示領域を色決定手段の決定に基づいて色分け表示する。すなわち、血管像そのものを色づけするのではなく、血管像と並行して配置される別の領域を狭窄状態に応じて色づけすることで、血管像の観察を妨げることなく、血管の各所における狭窄状態を直感的に把握できるようにする。

状態推定手段が推定する狭窄状態、すなわち色分け表示したい状態が複数あるときには、表示制御手段は、表示画面に、複数の状態提示領域を配置してもよい。例えば、色分け表示したい状態が２つのときには、ＣＰＲ画像を挟み込むように、２つの状態提示領域を配置するとよい。これにより、把握すべき状態が複数あるときでも、すべての状態を色により直感的に把握することができる。また、２つの状態提示領域の間にＣＰＲ画像が挟まれるレイアウトとすれば、診断時の混同、例えばどちらの領域がどちらの状態を示すかがわからなくなるといった事態を避けることができる。

具体的な形態としては、例えば、状態推定手段が、狭窄状態として、血管の狭窄率およびプラークの種類を推定し、色決定手段が、各断面について、狭窄率に対応する色とプラークの種類に対応する色を、それぞれ決定し、表示制御手段が、第１の状態提示領域を狭窄率に基づいて色分けし、第２の状態表示領域をプラークの種類に基づいて色分けするといった形態が考えられる。

本発明の装置、プログラムおよび方法によれば、医師は、ボリュームデータから生成されたＣＰＲ画像を観察することにより所定範囲の血管の内壁を自らの目で確認しながら、同じボリュームデータの解析により推定された狭窄状態を、色により直感的に把握することができる。

本発明の一実施形態における診断支援装置の概略構成を示す図 抽出された血管領域を例示する図 ＣＰＲ画像生成処理および狭窄率推定処理の概要を示す図 血管の内腔領域の平均径、最小径、面積の定義を示す図 正常時の血管径の設定方法を示す図 プラーク種類の判別方法について説明するための図 狭窄状態を示す指標値の算出例を示す図 変換テーブルの一例を示す図 診断画面の一例を示す図 診断画面の他の例を示す図 変換テーブルの他の例を示す図 診断画面のさらに他の例を示す図

以下、本発明の診断支援装置、診断支援プログラムおよび診断支援方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に、医師が使用するワークステーションに、診断支援プログラムをインストールすることにより実現された診断支援装置の概略構成を示す。診断支援装置１は、標準的なワークステーションの構成として、プロセッサおよびメモリ（いずれも図示せず）を備え、さらに、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ(Solid State Drive)等のストレージ２を備えている。また、診断支援装置１には、ディスプレイ３と、マウス、キーボード等の入力装置４が接続されている。

診断支援プログラムと診断支援プログラムが参照するデータ（後述する変換テーブル等）は、インストール時にストレージ２に記憶され、起動時にメモリにロードされる。診断支援プログラムは、ＣＰＵに実行させる処理として、血管抽出処理、ＣＰＲ画像生成処理、状態推定処理、色決定処理および表示制御処理を規定している。そして、プログラムの規定にしたがって、ＣＰＵが上記各処理を実行することにより、汎用のワークステーションは、血管抽出手段１０１、ＣＰＲ画像生成手段１０２、状態推定手段１０３、色決定手段１０４および表示制御手段１０５として機能する。

ストレージ２には、撮影を担当する検査部門から転送されたボリュームデータ、もしくはデータベース検索により取得されたボリュームデータが、記憶される。ボリュームデータは、マルチスキャンＣＴ装置等から直接出力されたボリュームデータでもよいし、従来型のＣＴ装置等から出力された２次元のスライスデータ群を再構成することにより生成されたボリュームデータでもよい。

診断支援装置１は、選択メニューにおいて所定の診断支援機能が選択されたことを検出すると、ユーザに、ボリュームデータの特定に必要な情報の選択または入力を促す。そして、ユーザの操作により、ボリュームデータが特定されると、ストレージ２からメモリに、該当するボリュームデータをロードする。

ここでは、ある患者の検査において、マルチスキャンＣＴ装置による胸部撮影が行われ、心臓や冠動脈の情報を含むボリュームデータが取得されているものとする。ユーザが冠動脈の診断支援機能を選択し、その患者の識別子や検査日を入力すると、該当するボリュームデータがメモリにロードされ、以下に説明する処理が実行される。

血管抽出手段１０１は、上記ボリュームデータから、冠動脈の外壁を輪郭とする冠動脈領域を抽出する。すなわち、冠動脈領域５は、血管壁と、血管壁の内部または内壁表面に沈着するプラークと、血管の内腔を表すボクセルデータにより構成される。また、血管抽出手段１０１は、冠動脈の芯線と、芯線に垂直な複数の断面を設定する。

本実施形態では、血管抽出手段１０１は、特願２００９−４８６７９号および特願２００９−６９８９５号において提案される方法により、冠動脈領域を抽出する。この方法では、まず、ボリュームデータを構成するボクセルデータの値に基づいて、冠動脈の芯線を構成する複数の候補点の位置と主軸方向を算出する。もしくは、ボリュームデータについてヘッセ行列を算出し、算出されたヘッセ行列の固有値を解析することにより、冠動脈の芯線を構成する複数の候補点の位置情報と主軸方向を算出する。そして、候補点周辺のボクセルデータについて冠動脈らしさを表す特徴量を算出し、算出された特徴量に基づいてそのボクセルデータが冠動脈領域を表すものであるか否かを判別する。特徴量に基づく判別は、マシンラーニングにより予め取得された評価関数に基づいて行なう。これにより、ボリュームデータから、図２に例示するような冠動脈領域５が抽出される。

上記方法では、冠動脈領域５を抽出する過程で、冠動脈の芯線が設定される。また、芯線を構成する候補点のそれぞれについて、位置と主軸方向が算出される。よって、各候補点において、算出された情報に基づき、主軸方向と垂直な断面（直交断面）を設定することができる。断面の設定は、冠動脈領域５を抽出し終えた後に行ってもよいし、断面ごとに、主軸方向を算出した直後に行ってもよい。また、すべての候補点において断面を設定してもよいし、サンプリングした一部の候補点に対し断面を設定してもよい。

冠動脈領域５が抽出されると、血管抽出手段１０１は、冠動脈領域５のボリュームレンダリング画像を生成する。そして、上記処理により設定された芯線を示す標識をボリュームレンダリング画像に合成して、ディスプレイ３に出力する。続いて、血管抽出手段１０１は、入力装置４から、観察範囲を設定する操作入力を受け付ける。例えば、ユーザが、ボリュームレンダリング画像上で、冠動脈を構成する複数の血管枝の中から一本の血管枝を指定し、その血管枝の経路上で、観察範囲の始点と終点とを指定する操作を行うことで、観察範囲が設定される。

なお、ボリュームレンダリング画像を対象とする操作としては、観察範囲の設定のほか、芯線の経路変更、延長等の操作を、受け付けるようにしてもよい。血管抽出手段１０１は、経路変更等の操作を検出した場合には、操作内容にしたがって芯線や断面を再設定する。

冠動脈領域、芯線および断面の情報と、ユーザが指定した観察範囲の情報は、血管抽出手段１０１から、ＣＰＲ画像生成手段１０２および状態推定手段１０３へと供給される。

以下、図３を参照しながら、ＣＰＲ画像生成手段１０２と状態推定手段１０３の処理について説明する。（ａ）は、ＣＰＲ画像生成手段１０２により生成されるＣＰＲ画像の一例を示す図である。（ｂ）は、血管抽出手段１０１により抽出された冠動脈領域５の一部分を、模式的に表した図である。（ｃ）は、冠動脈領域５の直交断面像を例示した図である。血管抽出手段１０１により設定された候補点および断面は、１から始まる識別番号により区別されるものとし、ｎ番目の候補点はＮ_ｎ、ｎ番目の候補点を含む断面はＰ_ｎと表記する。（ｂ）および（ｃ）は、設定された断面のうち、ｉ番目、（ｉ＋ａ）番目、（ｉ＋ｂ）番目の候補点および断面を例示している（但し、ａ＜ｂ）。

ＣＰＲ画像生成手段１０２は、図３の（ｂ）に示される情報に基づいて、（ａ）に例示される画像を生成する。すなわち、血管抽出手段１０１により取得された情報（冠動脈領域５、各候補点の位置および主軸方向、芯線の経路、断面Ｐの位置や向き等）を用いて、公知の手順によりストレートＣＰＲ画像を生成する。本実施形態では、ＣＰＲ画像生成手段１０２は、観察範囲の始点および終点が設定された血管枝を選択し、その血管枝の全範囲を表すストレートＣＰＲ画像を生成する。これにより、観察範囲の変更を要求する操作が検出されたときに、後述する表示制御手段が、生成済みのＣＰＲ画像を使って観察範囲を高速に切り換えられるようにしている。

状態推定手段１０３は、図３の（ｂ）に示される情報に基づいて、（ｃ）に例示するように、冠動脈領域５に含まれる情報を、断面ごとに解析する。すなわち、ボリュームデータから個々の断面を構成するボクセルデータ群を抽出し、それらのボクセルデータ値に基づいて、冠動脈領域５（冠動脈の外壁を輪郭とする領域）と、内腔領域６（冠動脈の内壁を輪郭とする領域）を識別する。さらに識別した領域に基づいて、内腔領域６の平均径と面積を求める。あるいは、平均径に代えて、最小径を求めてもよい。

平均径を求めるときは、各断面に対し、図４に例示するように０度、４５度、９０度の３つの方向を設定し（４以上の方向を設定してもよい）、方向ごとに内腔領域６の径ｄ１、ｄ２、ｄ３を算出する。そして、算出された値の平均値（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）／３を、その断面における平均径とする。面積は、内腔領域６を構成するボクセルデータの数に基づいて算出する。なお、平均径に代えて最小径を求めるときは、平均径を求めるときと同様の手順により径ｄ１、ｄ２、ｄ３を算出し、算出された値の中の最小値(図の例ではｄ１)を、その断面における最小径とすればよい。

各断面における平均径および面積が求まると、状態推定手段１０３は、健常時の平均径および面積を推定する。健常時の平均径や面積は、例えば回帰分析により自動的に推定する。図５は、回帰分析による健常時の平均径の求め方を例示した図である。横軸を断面、縦軸を平均径とする平面上に、各断面において算出された平均径をプロットして回帰分析を行った場合、例えば同図に示すような回帰直線Ｒが算出される。但し、回帰直線Ｒは、回帰分析のアルゴリズムにも依存するため、同図に示す回帰直線Ｒは、あくまでも一例に過ぎない。回帰分析のアルゴリズムとしては、公知のあらゆるアルゴリズムを採用することができる。また、回帰直線に代えて、回帰曲線を設定してもよい。

なお、状態推定手段１０３は、回帰直線等を設定した後、ユーザの操作入力に基づいて回帰直線等を再設定してもよい。例えば、図５に例示したプロット平面を表示画面に表示し、直線Ｒの位置と傾きを変更する操作入力を受け付ける。そして、ユーザの操作により設定された直線Ｒを、健常時における平均径を示す線と定義して、後続の処理を行う。健常時の面積も、同様の処理により、自動または半自動で推定することができる。

また、状態推定手段１０３は、ユーザの操作入力に基づいて、健常時の平均径および面積を推定することもできる。この場合、状態推定手段１０３は、図５に例示したようなプロット平面を表示画面に表示し、横軸方向に１つまたは複数の範囲を指定する操作を受け付ける。あるいは、後述する表示制御手段が画面に表示したＣＰＲ画像上で、範囲を指定する操作を受け付けてもよい。ユーザにより、健常な、すなわち狭窄が無いと思われる範囲が指定されると、状態推定手段１０３は、指定された範囲に含まれるプロットのみを結ぶ直線（または曲線）を設定する。そして、設定された直線等を、健常時における平均径を示す線と定義して、後続の処理を行う。健常時の面積も、同様の処理により、推定することができる。

ボリュームデータに基づいて内腔領域６の平均径が算出され、さらに、健常時における内腔領域６の平均径が推定されると、状態推定手段１０３は、所定の演算を行って冠動脈の狭窄率を算出する。ここでは狭窄率を、ボリュームデータに基づいて求められた平均径と、回帰分析等により求められた健常時の平均径の比、と定義する。例えば、図５の例では、健常時の平均径は約３ｍｍで、断面Ｐ_ｉ＋ａにおける平均径は約１．５ｍｍ、断面Ｐ_ｉ＋ｂにおける平均径は３ｍｍ強であるので、断面Ｐ_ｉ＋ａにおける狭窄率は、（３−１．５）／３×１００＝５０％となり、断面Ｐ_ｉ＋ｂにおける狭窄率は、（３−３）／３×１００＝０％となる。なお、狭窄率の定義は平均径の比に限られるものではなく、例えば最小径の比や、面積の比としてもよい。

また、状態推定手段１０３は、狭窄率の算出処理に続いて（あるいは、狭窄率の算出処理と並行して）、血管壁の内部または内壁表面に沈着しているプラークの種類を判別する処理を実行する。状態推定手段１０３は、健常時における平均径に基づいて、断面ごとに、健常時における内腔領域の輪郭を推定する。例えば、上記例では、健常時の平均径は約３ｍｍであるので、健常時の内腔領域は、直径約３ｍｍの筒状領域と仮定することができる。この場合、断面では、健常時の内腔領域は、略円状の領域となる。図６に、冠動脈領域５と、内腔領域６と、健常時における内腔領域の輪郭７を示す。断面ごとに輪郭７を推定することで、各断面においてプラークの存在が疑われる領域８（図の斜線部）が特定される。

状態推定手段１０３は、領域８を構成するボクセルデータの値を解析することにより、領域８から、ソフトプラーク領域と、ハードプラーク領域を検出する。プラークの種類は、モダリティが出力する信号値、すなわち断面を構成するボクセルデータの値により区別することができる。

例えば、ＣＴでは、ソフトプラークとハードプラークで、出力される信号値が１桁程度異なることが知られている。例えば、４列マルチスキャンＣＴ装置が出力する信号値は、ソフトプラークで４０〜５０ＨＵ程度であるのに対し、ハードプラークでは４００〜１１００ＨＵになるとの報告がある。また、ＭＲＩでは、ＳＴＩＲ（short TI inversion recovery）法による撮影を行うことで、脂肪の信号を選択的に低下させることができる。よって、ＳＴＩＲ法による撮影を行えば、脂肪成分が多いソフトプラークを、画像上でハードプラークと区別可能な状態とすることができる。

状態推定手段１０３は、各断面において、ソフトプラーク領域の面積（＝ソフトプラークの値を持つボクセルデータの数）、ハードプラーク領域の面積（＝ハードプラークの値を持つボクセルデータの数）を算出することにより、ソフトプラークおよびハードプラークの有無を判定する。そして、プラークの有無を示すコードとして、ソフトプラークのみが検出されたときは１０、ハードプラークのみが検出されたときは０１、両方が検出されたときは１１、いずれも検出されなかったときは００となる２ビットのコードを出力する。

また、状態推定手段１０３は、ソフトプラーク領域、ハードプラーク領域のそれぞれについて、健常時の内腔領域の面積との比を算出する。すなわち、先に求めた狭窄率とは別に、プラークの種類ごとの狭窄率を算出する。これにより、図７に例示するように、個々の断面について、全体的な狭窄率、ハードプラークのみに着目した狭窄率、ソフトプラークのみに着目した狭窄率、各種類のプラークの有無を示すコード、の４つの指標値が求められる。なお、図７は、領域８の大部分がハードプラーク領域９である場合を例示している。同図の例では、ソフトプラークは検出されないため、プラークコードは０１となり、ハードプラークのみに着目した狭窄率（６０％）が算出される。

状態推定手段１０３により求められたこれらの指標値は、色決定手段１０４に供給される。以下、色決定手段１０４の処理と表示制御手段１０５の処理とを関連づけながら説明する。

色決定手段１０４は、状態推定手段１０３から供給された指標値に基づいて、断面ごとに、その断面を表す色（ＲＧＢ値）を決定する。本実施形態では、指標値とＲＧＢ値とを対応づける複数種類の変換テーブルが予めメモリに記憶されており、色決定手段１０４は、それらの変換テーブルを参照することにより、色を決定する。

図８に、変換テーブルの一例を示す。同図に示す変換テーブル１０Ａは、プラークの種類に依らない全体的な狭窄率を、ＲＧＢ値と対応づけたマップである。狭窄率は４段階に分類され、狭窄率が低い順に「黒」、「青」、「黄」、「赤」を表すＲＧＢ値が対応づけられている。但し、表示画面の背景色が黒以外であるときは、「黒」の代わりに画面の背景色と同じ色を対応づけることが好ましい。

図９に、表示制御手段１０５が出力する表示画面の一例を示す。表示画面１１Ａには、ストレートＣＰＲ画像１４と、内腔領域６の平均径を示すグラフ１２と、帯状の状態提示領域１３とが配置される。ストレートＣＰＲ画像１４は、冠動脈の芯線が画面の水平方向に延びるような向きで配置される。グラフ１２と状態提示領域１３は、ＣＰＲ画像１４の上方に配置される。

ストレートＣＰＲ画像１４、グラフ１２および状態提示領域１３の位置関係は、グラフ１２および状態提示領域１３の水平方向のスケール／範囲が、ＣＰＲ画像の水平方向のスケール／範囲と同じになるように、表示制御手段１０５により制御される。また、表示制御手段１０５は、観察範囲として指定された範囲のみが画面に現れるように、ストレートＣＰＲ画像１４、グラフ１２および状態提示領域１３の表示を制御する。また、スクロール操作などによる、観察範囲の変更を受け付け、操作に応じて画面を更新する。

例えば、ＣＰＲ画像上での断面の間隔が６ピクセルであったとすると、グラフ１２は、各断面において算出された指標値を６ピクセル間隔でプロットしたグラフとなる。また状態提示領域１３では、断面ごとに幅６ピクセルの領域が割り当てられ、各領域の色値として色決定手段１０４が決定したＲＧＢ値が設定される。

なお、図９では状態提示領域１３の色分け表示を濃淡で表現しているが、これは濃い順に赤、黄、青を意味するものとする。同図は、グラフ１２において平均径が最小となっており、ＣＰＲ画像１４において血管像がそこだけ暗く表示されている部分に対し、状態提示領域１３が赤く色づけされることを示している。

なお、状態提示領域１３は、表示画面１１ＡではＣＰＲ画像の上方に配置されているが、ＣＰＲ画像の下方に配置してもよい。また、図１０に示す表示画面１１Ｂのように、ＣＰＲ画像１４の上方と下方とに、ＣＰＲ画像を挟み込むように、２つの状態提示領域１３を配置してもよい。

表示画面１１Ａおよび１１Ｂでは、冠動脈の各部位の狭窄率が色として提示されるので、診断を行う医師は、狭窄部位や狭窄の度合を直感的に把握することができる。特に、色に対する認識としては、赤は危険、黄色は注意、青は安全という認識が広く浸透しているので、図８に示した変換テーブルのように危険度（狭窄率）が高い状態に対し赤や黄色が割り当てられるように変換テーブルを定義しておけば、初めて診断支援装置を使用する者でも、マニュアルを見ることなく直感的に表示の意味するところを理解することができる。

続いて、図１１に、色決定手段１０４が参照する変換テーブルの他の例を示す。同図に示す変換テーブル１０Ｂは、検出されたプラークの種類を示すプラークコードを、ＲＧＢ値と対応づけたマップである。ハードプラーク、ソフトプラークのいずれも検出されなかったとき（コード００）は「黒」、ハードプラークのみが検出されたとき（コード０１）は「黄」、ソフトプラークのみが検出されたとき（コード１０）は「オレンジ」、ハードプラークとソフトプラークの両方が検出されたとき（コード１１）は「赤」が、それぞれ対応づけられている。

色決定手段１０４が、変換テーブル１０Ｂを参照して色を決定した場合には、表示制御手段１０５は、表示画面１１Ａまたは１１Ｂにおいて、状態提示領域１３をプラークの有無および種類によって色分け表示する。プラークの有無と種類だけでは冠動脈の状態を正確に診断することはできないが、例えば定期健診等、対象者の中に健常者が含まれているような場合には、色分け表示によりプラークの有無を直感的に判断することができるので、健常者と要観察者とを大まかに分別したいときに有用である。

また、色決定手段１０４は、変換テーブル１０Ａを参照して狭窄率を表す色を決定し、さらに、変換テーブル１０Ｂを参照してプラークの有無および種類を表す色を決定することもできる。また、２つに限らず３以上の変換テーブルを参照し、１つの断面に対し複数の色を決定することもできる。

変換テーブルを２つ参照する場合、表示制御手段１０５が出力する画面は、図１２に例示するような表示画面１１Ｃとなる。表示画面１１Ｃでは、ＣＰＲ画像１４の上方と下方とに、ＣＰＲ画像１４を挟み込むように状態提示領域１３および状態提示領域１５が配置される。状態提示領域１３は、変換テーブル１０Ａに基づいて決定された色で色分けされた領域である。また、状態提示領域１５は、変換テーブル１０Ｂに基づいて決定された色で色分けされた領域である。

表示画面１１Ｃでは、狭窄率とプラークの有無および種類を、いずれも色により直感的に把握することができる。ソフトプラークに起因する狭窄は、狭窄率が低めであっても注意が必要である。これに対し、表示画面１１Ｃでは、状態提示領域１３の表示により狭窄率を確認する一方で、状態提示領域１５の表示によりプラークの種類を確認することができるので、危険な状態や注意を要する状態を、効率よく発見することができる。

状態提示領域１３と状態提示領域１５は、ＣＰＲ画像の上方または下方に、２つ隣接させて配置してもよいが、図１２の例のように上方と下方とに分散して配置するほうが、診断の際、混乱が生じにくい。

以上、変換テーブル１０Ａ、１０Ｂと表示画面１１Ａ、１１Ｂおよび１１Ｃについて説明したが、診断支援装置１のメモリには、このほか、ソフトプラークのみに着目した狭窄率とＲＧＢ値を対応づけた変換テーブル、ハードプラークのみに着目した狭窄率とＲＧＢを対応づけた変換テーブル、ソフトプラークの有無とＲＧＢ値を対応づけた変換テーブル、ハードプラークの有無とＲＧＢ値を対応づけた変換テーブルが記憶されている。色決定手段１０４は、これらの変換テーブルの中から、ユーザが選択した１つまたは複数の変換テーブルを選択的に参照して処理を行う。また、表示制御手段１０５は、選択された変換テーブルの数に応じて、画面に配置する状態提示領域の数と、画面レイアウトを決定する。

本実施形態の診断支援装置、プログラムおよび方法によれば、狭窄率、プラークの種類等の指標値は、数値ではなく色として提示される。よって、医師は、診断支援装置が推定した狭窄状態を、直感的に把握することができる。色分けは、観察用の画像を色づけするのではなく、観察用の画像の外側の領域に配置された状態提示領域を色づけすることにより為される。よって、色分け表示により画像の観察が妨げられることはない。これにより、医師は、診断支援装置が提示する色を参照するだけでなく、自らの目で血管の内壁を表す画像を確認し、慎重に診断を下すことができる。

また、本実施形態では、観察用の画像としてＣＰＲ画像が表示され、状態提示領域の色分け表示もＣＰＲ画像と同じ範囲について行われるため、血管の比較的広い範囲について、短時間で狭窄状態を把握することができる。さらに、ストレートＣＰＲ画像は観察範囲が変更されても常に直線状の画像になるため、画面レイアウトを、表示制御が容易なシンプルなレイアウトとすることができる。

また、前述のように、狭窄の要因がソフトプラークであるときは、狭窄率がそれほど高くなくても、注意が必要である。これに対し、本実施形態では、狭窄率のみならずプラークの種類に基づく色分け表示も行っているので、ソフトプラークの早期発見、早期治療に寄与することができる。

また、本実施形態では、色決定手段が参照する変換テーブルは、複数の変換テーブルの中から選択でき、表示画面に配置する状態提示領域の数も直感的把握を要する指標値の数に応じて増減される。このため、様々な診断目的に対応することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加えることができる。

例えば、血管抽出手段１０１が行う冠動脈領域の抽出処理では、特開２００６−１６７２８７号公報（特許文献１）が示す方法を採用してもよい。同文献が開示する方法では、血管領域を抽出する過程で、ベッセルトラッキング法により血管の芯線を抽出し、芯線に直行する断面を設定して血管の輪郭点を抽出する処理を行っている。よって、芯線および断面は、血管領域抽出処理の過程で自動的に設定される。このほか、冠動脈領域の抽出および芯線と断面の設定には、公知のあらゆる方法を適用することができる。

また、ＣＰＲ画像生成手段１０２は、ストレートＣＰＲ画像に代えて、ストレッチＣＰＲ画像やプロジェクトＣＰＲ画像を表示してもよい。ストレッチＣＰＲ画像やプロジェクトＣＰＲ画像では、冠動脈像は蛇行するが、状態提示領域１３、１５をＣＰＲ画像と同様に蛇行する帯状領域とすれば、ストレートＣＰＲ画像の場合と同様、ＣＰＲ画像と状態提示領域とを並列に配置することができる。

また、上記実施形態では、説明の便宜上、プラークの種類をソフトプラークとハードプラークに大別したが、状態推定手段１０３は、モダリティが出力する信号値に基づいて、プラークの種類を、さらに細かく分別してもよい。

また、色決定手段１０４は、変換テーブルの参照ではなく、所定の数式に基づく演算を行うことにより色を決定してもよい。例えば、狭窄率に応じてＲＧＢ値がそれぞれ変化するように数式を定義しておけば、状態提示領域の色はグラデーション表示となる。

また、上記実施形態では、表示制御手段が観察範囲を制御しているが、ＣＰＲ画像生成手段１０２が、観察範囲の情報に基づいて、その範囲のみを対象とするＣＰＲ画像を生成するようにしてもよい。状態推定手段１０３もまた、観察範囲の情報に基づいて、その範囲のみを対象として、処理を行ってもよい。

また、上記実施形態では、表示制御手段１０５は、血管の芯線が画面の水平方向に延びるような向きでストレートＣＰＲ画像を配置しているが、ストレートＣＰＲ画像を９０度回転し、血管の芯線が画面の垂直方向に延びるように配置してもよい。この場合には、グラフ１２や状態提示領域１３，１５も、９０度回転して表示する。

また、診断支援装置は、複数台のコンピュータにより、血管抽出手段、ＣＰＲ画像生成手段、状態推定手段、色決定手段および表示制御手段としての機能を分担する構成としてもよい。また、入力装置、ディスプレイ等、システムを構成する装置としては、公知のあらゆる装置を採用することができる。例えば、マウスに代えてジョイスティックを採用したり、ディスプレイに代えてタッチパネルを採用したりすることができる。

なお、本発明が、冠動脈に限らず、頚動脈その他あらゆる血管の狭窄状態の診断に役立つことは言うまでもない。

１ 診断支援装置、 ２ ストレージ、 ５ 冠動脈領域、 ６ 内腔領域、
７ 健常時における内腔領域の輪郭、
８ プラークの存在が疑われる領域、 ９ ハードプラーク領域、
１０Ａ,１０Ｂ 変換テーブル、 １１Ａ,１１Ｂ,１１Ｃ 表示画面、
１２ 平均径グラフ、 １３，１５ 状態提示領域、 １４ ＣＰＲ画像

Claims (9)

1. 撮影により取得されたボリュームデータから、血管を表す血管領域を抽出するとともに、該血管の芯線および該芯線に垂直な複数の断面を設定する血管抽出手段と、
   前記血管領域、前記芯線および前記各断面の情報に基づいて、前記血管の少なくとも一部の範囲を表すＣＰＲ画像を生成するＣＰＲ画像生成手段と、
   前記血管領域に含まれる情報を前記断面ごとに解析して、各断面における前記血管の狭窄状態を推定する状態推定手段と、
   前記断面ごとに、推定された狭窄状態を表す少なくとも１つの色を決定する色決定手段と、
   表示画面内の所定領域に前記ＣＰＲ画像を配置し、さらに前記所定領域の外側に前記ＣＰＲ画像が表す血管と並行するように帯状の状態提示領域を少なくとも一つ配置して、該状態提示領域を前記色決定手段の決定に基づいて色分け表示する表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする診断支援装置。
2. 前記状態推定手段が、前記狭窄状態として、前記血管の狭窄率および／またはプラークの種類を推定することを特徴とする請求項１記載の診断支援装置。
3. 前記表示制御手段が、前記表示画面に、複数の状態提示領域を配置することを特徴とする請求項１または２記載の診断支援装置。
4. 前記表示制御手段が、前記ＣＰＲ画像を挟み込むように、２つの状態提示領域を配置することを特徴とする請求項３記載の診断支援装置。
5. 前記状態推定手段が、前記狭窄状態として、前記血管の狭窄率およびプラークの種類を推定し、
   前記色決定手段が、前記断面ごとに、狭窄率に対応する色およびプラークの種類に対応する色を決定し、
   前記表示制御手段が、第１の状態提示領域を狭窄率に基づいて色分けし、第２の状態表示領域を前記プラークの種類に基づいて色分けすることを特徴とする請求項３または４記載の診断支援装置。
6. 前記ＣＰＲ画像生成手段が生成するＣＰＲ画像が、ストレートＣＰＲ画像であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の診断支援装置。
7. 前記色決定手段が、予め記憶されている一または複数の変換テーブルを用いて色を決定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の診断支援装置。
8. 一台または複数台のコンピュータを、
   撮影により取得されたボリュームデータから、血管を表す血管領域を抽出するとともに、該血管の芯線および該芯線に垂直な複数の断面を設定する血管抽出手段、
   前記血管領域、前記芯線および前記各断面の情報に基づいて、前記血管の少なくとも一部の範囲を表すＣＰＲ画像を生成するＣＰＲ画像生成手段と、
   前記血管領域に含まれる情報を前記断面ごとに解析して、各断面における前記血管の狭窄状態を推定する状態推定手段、
   前記断面ごとに、推定された狭窄状態を表す少なくとも１つの色を決定する色決定手段、および
   表示画面内の所定領域に前記ＣＰＲ画像を配置し、さらに前記所定領域の外側に前記ＣＰＲ画像が表す血管と並行するように帯状の状態提示領域を少なくとも一つ配置して、該状態提示領域を前記色決定手段の決定に基づいて色分け表示する表示制御手段、
   として機能させることを特徴とする診断支援プログラム。
9. 撮影により取得されたボリュームデータから、血管を表す血管領域を抽出するとともに、該血管の芯線および該芯線に垂直な複数の断面を設定する血管抽出処理と、
   前記血管領域、前記芯線および前記各断面の情報に基づいて、前記血管の少なくとも一部の範囲を表すＣＰＲ画像を生成するＣＰＲ画像生成処理と、
   前記血管領域に含まれる情報を前記断面ごとに解析して、各断面における前記血管の狭窄状態を推定する状態推定処理と、
   前記断面ごとに、推定された狭窄状態を表す少なくとも１つの色を決定する色決定処理と、
   表示画面内の所定領域に前記ＣＰＲ画像を配置し、さらに前記所定領域の外側に前記ＣＰＲ画像が表す血管と並行するように帯状の状態提示領域を少なくとも一つ配置して、該状態提示領域を前記色決定手段の決定に基づいて色分け表示する表示制御処理と、
   を行うことを特徴とする診断支援方法。