JP2013039344A - 医用画像処理装置、医用画像処理方法および異常検出プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施形態に係る医用画像処理装置は、健常ボリュームデータと被検体のボリュームデータとを記憶する記憶部と前記被検体のボリュームデータに基づいて、複数種類の形態的指標を計算する形態的指標計算部と、前記複数種類の形態的指標と前記健常ボリュームデータにおける健常な複数種類の形態的指標とに基づいて、前記被検体のボリュームデータを前記健常ボリュームデータに位置合わせする位置合わせ部と、前記位置合わせされた被検体のボリュームデータにおける前記複数種類の形態的指標と前記健常な複数種類の形態的指標とに基づいて計算された形態的相違度を、閾値と比較することにより、前記被検体のボリュームデータにおける形態的異常を検出する異常検出部と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
1.画像テクスチャ特徴の計算(複数種類の形態的指標の計算)
2.患者間位置合わせ(ボリュームデータ間の位置合わせ)
3.多変量ガウス分布に基づく確率的(統計的)距離の計算。
・複数のスケールでの勾配の大きさ
(ボクセル各々の複数スケールでの近傍領域の複数のボクセルによる勾配の大きさ)
・複数のスケールでの勾配ベクトル(例えばx、y、z勾配成分)
・共起行列からの統計量
・例えばハールテクスチャ特徴などの各ボクセル近傍における強度のウェーブレット変換に基づく特徴。
S=k1
n=2からNについて
Tn←KnをSに位置合わせ
S←Tn(Kn)をSに追加
換言すると、第1ループにおいて、ループの開始点における統計アトラスとして、複数の参照ボリュームデータセットのうちのいずれか1つ(k1)が選択される。次いで、他の複数の参照ボリュームデータのうち一つ(k2)が、統計アトラスk1に位置合わせされる。この位置合わせにより、k2をS(k1)にマッピングするための変換T2が決定される。変換T2を用いて、k2がS(k1)にマッピングされ、S(k1)にk2が加えられる。これにより、S(k1)がS(k2)に更新される。この時、S(k2)における複数のボクセル各々について、M×1平均ベクトルμi、M×M共分散行列Σiおよび統計アトラスS(k1)のボクセル値が更新される。第1ループでは、位置合わせ及び統計アトラスSの更新に係る処理がN−1回繰り返される。なお、変換T2は、例えば、参照ボリュームデータにおけるボクセル単位ではなく、参照体に関するスケール(例えばmm)単位で、決定される。これにより、複数の参照ボリュームデータセット各々において、参照体に対する縮尺が異なっていても、位置合わせが可能となる。
n=1からNについて
Tn←KnをSに位置合わせ
S←SにおけるTn(Kn)を置き換え
第2ループは、所望であれば、例えば、統計アトラスが許容可能なレベルの変動内に収束するまで、数回繰り返されてもよい。
Di=((xi−μi)’Σ−1(xi−μi))1/2
ここでxiは浮動ボリュームデータセット(位置合わせされる参照ボリュームデータセット)のボクセルiにおける特徴ベクトルである。
被検体ボリュームデータにおける各ボクセルjについて:
(a)アトラス空間(アトラス座標系)において対応するポイントi=T(j)を同定し、平均ベクトルμiおよび共分散行列Σi −1を選択する;
(b)xjと、μiおよびΣi −1によって表される分布との間のマハラノビス距離Djを決定する;
(c)これ(決定されたマハラノビス距離)が見られる確率、またはより類似しない観測(あるいは異常値の確率を参照して)を決定する;
(d)ボクセル(ポイント)に対する異常値の確率が選択された閾値よりも大きいか否かを決定する。異常値の確率が閾値よりも大きい場合には、(被検体ボリュームデータにおける)ボクセルは可能性のある異常を表すように示される。
Claims (17)
- 健常ボリュームデータと被検体のボリュームデータとを記憶する記憶部と、
前記被検体のボリュームデータに基づいて、複数種類の形態的指標を計算する形態的指標計算部と、
前記複数種類の形態的指標と前記健常ボリュームデータにおける健常な複数種類の形態的指標とに基づいて、前記被検体のボリュームデータを前記健常ボリュームデータに位置合わせする位置合わせ部と、
前記位置合わせされた被検体のボリュームデータにおける前記複数種類の形態的指標と前記健常な複数種類の形態的指標とに基づいて計算された形態的相違度を、閾値と比較することにより、前記被検体のボリュームデータにおける形態的異常を検出する異常検出部と、
を具備することを特徴とする医用画像処理装置。 - 前記形態的指標計算部は、
前記被検体のボリュームデータにおける複数のボクセル各々のボクセル値と前記ボクセル各々の近傍ボクセルのボクセル値とに基づいて、前記複数のボクセル各々に対して前記複数種類の形態的指標を計算すること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記位置合わせ部は、
前記複数種類の形態的指標と前記健常な複数種類の形態的指標とに基づいて、前記健常ボリュームデータに対する前記被検体のボリュームデータの相対位置に応じて前記形態的相違度を計算し、
前記形態的相違度が最小となるように、前記被検体のボリュームデータを前記健常ボリュームデータに位置合わせすること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記形態的相違度の計算と、前記形態的指標の計算とは、前記健常ボリュームデータと前記被検体のボリュームデータとにおける実体のスケールに基づいて計算されること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記位置合わせ部は、前記健常ボリュームデータと前記被検体のボリュームデータとにおける実体のスケールを用いて、前記被検体のボリュームデータを前記健常ボリュームデータにさらに位置合わせすること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記健常ボリュームデータは、正常な解剖学的構造を有すること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記形態的相違度は、マハラノビス距離であること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記健常ボリュームデータは、複数の参照被検体にそれぞれ対応する複数の参照ボリュームデータセットに基づいて計算された前記複数種類各々の形態的指標の平均値と、前記複数種類の形態的指標に関する相関値とを有すること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記複数種類の形態的指標は、前記近傍ボクセルにおいて、ボクセル値の平均値と、ボクセル値の勾配の大きさと、前記勾配を示すベクトルと、ウェーブレット変換に関するハールテクスチャ特徴量とのうち少なくとも一つであること、
を特徴とする請求項2に記載の医用画像処理装置。 - 前記被検体のボリュームデータは、コンピュータ断層撮影装置と核医学診断装置と磁気共鳴診断装置とのうち少なくとも一つにより発生されたボリュームデータであること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記位置合わせ部は、リジッド位置合わせ手順と非リジッド位置合わせ手順とのうち少なくとも一つを用いて前記位置合わせを実行すること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記異常検出部は、前記被検体のボリュームデータに対して、前記形態的異常が検出された領域を特定すること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記被検体のボリュームデータに基づいて発生された医用画像における前記形態的異常が検出された領域を強調表示する表示部をさらに具備すること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記検出された形態的異常に関する偽陽性率を、前記閾値として入力する入力部をさらに具備すること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 複数の参照被検体にそれぞれ対応する複数の参照ボリュームデータセットを記憶する記憶部と、
前記参照ボリュームデータセットに基づいて、複数種類の形態的指標を計算する形態的指標計算部と、
前記複数種類の形態的指標を用いて、前記参照ボリュームデータセットを相互に位置合わせする位置合わせ部と、
前記参照ボリュームデータセットに基づいて、前記位置合わせされた参照ボリュームデータセットにおける同位置の前記複数種類各々の形態的指標の平均値と、前記複数種類の形態的指標に関する相関値とを有する健常ボリュームデータを発生する健常ボリュームデータ発生部と、
を具備することを特徴とする医用画像処理装置。 - 健常ボリュームデータと被検体のボリュームデータとを記憶し、
前記被検体のボリュームデータに基づいて、複数種類の形態的指標を計算し、
前記被検体のボリュームデータにおける前記複数種類の形態的指標と前記健常ボリュームデータにおける健常な複数種類の形態的指標とに基づいて、前記被検体のボリュームデータを前記健常ボリュームデータに位置合わせし、
前記位置合わせされた被検体のボリュームデータにおける前記複数種類の形態的指標と前記健常な複数種類の形態的指標とに基づいて計算された形態的相違度を、閾値と比較することにより、前記被検体のボリュームデータにおける形態的異常を検出すること、
を特徴とする医用画像処理方法。 - 医用画像処理装置に内蔵されたコンピュータに、
被検体のボリュームデータに基づいて、複数種類の形態的指標を計算させる形態的指標計算機能と、
前記被検体のボリュームデータにおける前記複数種類の形態的指標と前記健常ボリュームデータにおける健常な複数種類の形態的指標とに基づいて、前記被検体のボリュームデータを前記健常ボリュームデータに位置合わせさせる位置合わせ機能と、
前記位置合わせされた被検体のボリュームデータにおける前記複数種類の形態的指標と前記健常な複数種類の形態的指標とに基づいて計算された形態的相違度を、閾値と比較することにより、前記被検体のボリュームデータにおける形態的異常を検出させる異常検出機能と、
を実現させることを特徴とする異常検出プログラム。
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