JP2014076091A - Medical image processor, image diagnostic device and medical image processing program - Google Patents

Medical image processor, image diagnostic device and medical image processing program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a medical image processor capable of more effectively observing a tubular structure, such as a bronchial tube and a blood vessel.SOLUTION: A medical image processor relating to an embodiment includes a branch extraction part and an image generation part. The branch extraction part respectively extracts branch positions of tubular structures from a plurality of three-dimensional volume data of branched tubular structures collected in states different from each other of a subject. The image generation part generates image data for separately comparing the tubular structures to be segmented into a plurality of areas at the branch positions among the different states in each area.

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、画像診断装置及び医用画像処理プログラムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a medical image processing apparatus, an image diagnostic apparatus, and a medical image processing program.

従来、気管支拡張症などで肺の気管支が硬くなっているか否かを確認するために、画像診断装置によって気管支のイメージングが行われている。更に、3次元(3D: three dimensional)ボリュームデータから気管支領域を抽出し、気管支の芯線や分岐部を同定する技術も提案されている。同様に、血管についても芯線や分岐部を同定する技術が提案されている。   Conventionally, bronchial imaging has been performed by an image diagnostic apparatus in order to confirm whether or not the lung bronchus is hard due to bronchiectasis or the like. Further, a technique for extracting a bronchial region from three-dimensional (3D) volume data and identifying a bronchus core line or a bifurcation has been proposed. Similarly, a technique for identifying a core wire or a branching portion of a blood vessel has been proposed.

特開2012−96024号公報JP 2012-96024 A

本発明は、気管支や血管等の管状構造物をより効果的に観察することが可能な医用画像処理装置、画像診断装置及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。   An object of the present invention is to provide a medical image processing apparatus, an image diagnostic apparatus, and a medical image processing program capable of more effectively observing tubular structures such as bronchi and blood vessels.

本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、分岐抽出部と画像生成部とを備える。分岐抽出部は、被検体の互いに異なる状態において収集された、分岐する管状構造物の複数の3次元ボリュームデータからそれぞれ前記管状構造物の分岐位置を抽出する。画像生成部は、前記分岐位置によって複数の領域に分節される前記管状構造物を、前記異なる状態間において前記領域ごとに別々に比較するための画像データを生成する。
また、本発明の実施形態に係る画像診断装置は、前記医用画像処理装置と画像データ収集系とを備える。画像データ収集系は、前記互いに異なる状態において前記被検体から生体信号を収集し、収集した前記生体信号に基づいて前記3次元ボリュームデータを取得する。
また、本発明の実施形態に係る医用画像処理プログラムは、コンピュータを、分岐抽出部及び画像生成部として機能させる。分岐抽出部は、被検体の互いに異なる状態において収集された、分岐する管状構造物の複数の3次元ボリュームデータからそれぞれ前記管状構造物の分岐位置を抽出する。画像生成部は、前記分岐位置によって複数の領域に分節される前記管状構造物を、前記異なる状態間において前記領域ごとに別々に比較するための画像データを生成する。
A medical image processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a branch extraction unit and an image generation unit. The branch extraction unit extracts branch positions of the tubular structures from a plurality of three-dimensional volume data of the branched tubular structures collected in different states of the subject. An image generation part produces | generates the image data for comparing separately the said tubular structure segmented into a some area | region by the said branch position for every said area | region between the said different states.
An image diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention includes the medical image processing apparatus and an image data collection system. The image data collection system collects biological signals from the subject in the different states, and acquires the three-dimensional volume data based on the collected biological signals.
In addition, the medical image processing program according to the embodiment of the present invention causes a computer to function as a branch extraction unit and an image generation unit. The branch extraction unit extracts branch positions of the tubular structures from a plurality of three-dimensional volume data of the branched tubular structures collected in different states of the subject. An image generation part produces | generates the image data for comparing separately the said tubular structure segmented into a some area | region by the said branch position for every said area | region between the said different states.

本発明の実施形態に係る医用画像処理装置を備えた画像診断装置の構成図。1 is a configuration diagram of an image diagnostic apparatus including a medical image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示す分岐抽出部において、呼気状態における気管支のボリュームデータと吸気状態における気管支のボリュームデータからそれぞれ気管支の芯線及び分岐位置を抽出した例を示す図。The figure which shows the example which extracted the core line and branch position of the bronchus from the volume data of the bronchus in the expiration state, and the volume data of the bronchus in the inhalation state in the branch extraction part shown in FIG. 図2に示すように分岐位置によって分節された気管支の複数の領域を呼気状態と吸気状態との間において比較できるようにSPR画像データを生成した例を示す図。The figure which shows the example which produced | generated SPR image data so that the several area | region of the bronchus segmented by the branch position as shown in FIG. 2 can be compared between an expiration state and an inhalation state. 図2に示すように分岐位置によって分節された気管支の複数の領域の長さ及び太さを棒グラフとして比較表示させた例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example in which the lengths and thicknesses of a plurality of bronchial regions segmented by branch positions are compared and displayed as a bar graph as shown in FIG. 2. 図4に示す棒グラフを構成する矩形枠をCPR画像上に重畳表示させた例を示す図。The figure which shows the example which displayed the rectangular frame which comprises the bar graph shown in FIG. 4 on a CPR image superimposed. 図1に示す医用画像処理装置及び画像診断装置により気管支のイメージングを行う場合における流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow in the case of imaging a bronchus with the medical image processing apparatus and image diagnostic apparatus shown in FIG.

本発明の実施形態に係る医用画像処理装置、画像診断装置及び医用画像処理プログラムについて添付図面を参照して説明する。   A medical image processing apparatus, an image diagnosis apparatus, and a medical image processing program according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の実施形態に係る医用画像処理装置を備えた画像診断装置の構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of an image diagnostic apparatus including a medical image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

画像診断装置1は、医用画像処理装置2を内蔵している。但し、医用画像処理装置2を画像診断装置1から独立した装置とし、医用画像処理装置2を画像診断装置1とネットワークを介して接続してもよい。また、画像診断装置1には、入力装置3、表示装置4及び画像データ収集系5が備えられる。   The diagnostic imaging apparatus 1 includes a medical image processing apparatus 2. However, the medical image processing apparatus 2 may be an apparatus independent of the image diagnostic apparatus 1, and the medical image processing apparatus 2 may be connected to the image diagnostic apparatus 1 via a network. Further, the diagnostic imaging apparatus 1 includes an input device 3, a display device 4, and an image data collection system 5.

画像診断装置1としては、X線CT(computed tomography)装置、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置、陽電子放出コンピュータ断層(PET: positron emission computed tomography)装置や単光子放出コンピュータ断層(SPECT: single photon emission computed tomography)装置等の核医学診断装置等が挙げられる。   The diagnostic imaging apparatus 1 includes an X-ray CT (computed tomography) apparatus, a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus, a positron emission computed tomography (PET) apparatus, and a single photon emission computed tomography (SPECT). Single photon emission computed tomography) and other nuclear medicine diagnostic equipment.

従って、画像診断装置1には、種類に応じた画像データ収集系5が備えられる。画像データ収集系5は、被検体からX線検出データやMR信号等の生体信号を取得し、取得した生体信号に基づいて被検体の医用画像データを生成するシステムである。   Therefore, the image diagnostic apparatus 1 is provided with the image data collection system 5 corresponding to the type. The image data collection system 5 is a system that acquires biological signals such as X-ray detection data and MR signals from the subject, and generates medical image data of the subject based on the acquired biological signals.

特に、画像データ収集系5では、被検体の互いに異なる状態において被検体から生体信号を収集し、収集した生体信号に基づいて、分岐する管状構造物の複数の3Dボリュームデータを取得できるように構成される。分岐する管状構造物としては、気管支や心臓の冠動脈等の血管が挙げられる。また、互いに異なる状態としては、気管支であれば吸気状態と呼気状態、血管であれば心筋の拡張期と収縮期が挙げられる。   In particular, the image data collection system 5 is configured to collect biological signals from the subject in different states of the subject and to acquire a plurality of 3D volume data of the branched tubular structure based on the collected biological signals. Is done. Examples of the branched tubular structure include blood vessels such as bronchi and coronary arteries of the heart. Further, different states include an inhalation state and an expiration state for the bronchi, and a diastole and a systole of the myocardium for the blood vessels.

画像データ収集系5には、3Dボリュームデータに基づく画像処理によってSPR (Stretched Curved Multiple Planer Reconstruction)画像データ、CPR(Curved Multiple Planer Reconstruction)画像データ、ボリューム・レンダリング(VR: volume rendering)画像データ、最大値投影(MIP: maximum intensity projection)画像データ等の表示用の2次元(2D: two dimensional)画像データを生成する機能と、生成した2D画像データを表示装置4に出力させる機能も備えられる。更に、画像データ収集系5は、2D画像データ又はボリュームデータのパターンマッチング処理によって、被検体の互いに異なる状態に対応し、かつ同一の撮像部位に対応する2フレームの2D画像データを表示装置4に比較表示させることができるように構成される。   The image data collection system 5 includes SPR (Stretched Curved Multiple Planer Reconstruction) image data, CPR (Curved Multiple Planer Reconstruction) image data, volume rendering (VR) image data, A function of generating two-dimensional (2D) image data for display such as maximum intensity projection (MIP) image data and a function of causing the display device 4 to output the generated 2D image data are also provided. Further, the image data collection system 5 uses the pattern matching processing of 2D image data or volume data to correspond to different states of the subject and to display 2 frames of 2D image data corresponding to the same imaging region on the display device 4. It is configured so that it can be displayed in comparison.

医用画像処理装置2は、コンピュータに医用画像処理プログラムを読み込ませて構築することができる。但し、医用画像処理装置2を構成するために回路を用いてもよい。医用画像処理プログラムは、汎用コンピュータを医用画像処理装置2として利用できるように情報記録媒体に記録してプログラムプロダクトとして流通させることができる。もちろん、情報記録媒体を介さずにネットワーク経由で医用画像処理プログラムをコンピュータにダウンロードすることもできる。   The medical image processing apparatus 2 can be constructed by causing a computer to read a medical image processing program. However, a circuit may be used to configure the medical image processing apparatus 2. The medical image processing program can be recorded on an information recording medium and distributed as a program product so that a general-purpose computer can be used as the medical image processing apparatus 2. Of course, the medical image processing program can be downloaded to a computer via a network without using an information recording medium.

医用画像処理装置2は、分岐抽出部6、画像生成部7及び計測部8を有する。従って、医用画像処理装置2がコンピュータで構成される場合には、医用画像処理プログラムがコンピュータを分岐抽出部6、画像生成部7及び計測部8として機能させる。   The medical image processing apparatus 2 includes a branch extraction unit 6, an image generation unit 7, and a measurement unit 8. Therefore, when the medical image processing apparatus 2 is configured by a computer, the medical image processing program causes the computer to function as the branch extraction unit 6, the image generation unit 7, and the measurement unit 8.

分岐抽出部6は、被検体の互いに異なる状態に対応する分岐する管状構造物の複数の3Dボリュームデータを画像データ収集系5から取得し、複数の3Dボリュームデータからそれぞれ管状構造物の分岐位置を抽出する機能を有する。   The branch extraction unit 6 acquires a plurality of 3D volume data of a branched tubular structure corresponding to different states of the subject from the image data collection system 5, and determines a branch position of the tubular structure from each of the plurality of 3D volume data. Has a function to extract.

図2は、図1に示す分岐抽出部6において、呼気状態における気管支のボリュームデータと吸気状態における気管支のボリュームデータからそれぞれ気管支の芯線及び分岐位置を抽出した例を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which the branch extraction unit 6 illustrated in FIG. 1 extracts the bronchus core line and the branch position from the bronchial volume data in the expired state and the bronchial volume data in the inhaled state, respectively.

図2(A)は、呼気状態における気管支の3Dボリュームデータを示し、図2(B)は吸気状態における気管支の3Dボリュームデータを示す。図2に示すように、分岐抽出部6では、被検体の吸気状態と呼気状態において収集された、分岐する気管支の複数の3Dボリュームデータからそれぞれ気管支の分岐位置を抽出することができる。   FIG. 2 (A) shows bronchial 3D volume data in the expired state, and FIG. 2 (B) shows bronchial 3D volume data in the inspiratory state. As shown in FIG. 2, the branch extraction unit 6 can extract the branch position of the bronchus from a plurality of 3D volume data of the branching bronchus collected in the inhalation state and the expiration state of the subject.

より具体的には、各3Dボリュームデータの画素値に対する閾値処理やエッジ検出処理等の公知の処理によって、それぞれ二点鎖線で示すように気管支の芯線を抽出することができる。また、実線で示すように気管支の壁をそれぞれ各3Dボリュームデータから抽出することができる。更に、各3Dボリュームデータにおいて、それぞれ芯線の交点を分岐点として求めることができる。   More specifically, the bronchial core line can be extracted as indicated by a two-dot chain line by a known process such as a threshold process or an edge detection process for the pixel value of each 3D volume data. Also, as indicated by the solid line, the bronchial wall can be extracted from each 3D volume data. Further, in each 3D volume data, the intersection of the core lines can be obtained as a branch point.

そうすると、各3Dボリュームデータにおいて芯線の分岐点を通る面を、気管支の分岐位置として求めることができる。例えば、着目する芯線に垂直な面や気管支の壁の太さが変化する部分の断面を気管支の分岐位置とするなど、任意の方法で気管支の分岐面を定義することができる。また、気管支の芯線を用いたパターンマッチングが可能となる。   Then, the plane passing through the branch point of the core line in each 3D volume data can be obtained as the branch position of the bronchus. For example, the bronchial bifurcation plane can be defined by an arbitrary method, such as a plane perpendicular to the core line of interest or a cross section of a portion where the thickness of the bronchial wall changes as the bronchial bifurcation position. In addition, pattern matching using a bronchus core line is possible.

図2に示す例では、呼気状態における気管支及び吸気状態における気管支が、それぞれ点線で示す分岐面を境界として互いに連続する第1分節、第2分節、第3分節及び第4分節の4つの領域に分節されている。   In the example shown in FIG. 2, the bronchi in the expired state and the bronchus in the inhaled state are divided into four regions of the first segment, the second segment, the third segment, and the fourth segment that are continuous with each other with a branch plane indicated by a dotted line as a boundary. It is segmented.

画像生成部7は、分岐抽出部6において抽出された分岐位置によって複数の領域に分節される管状構造物を、異なる状態間において領域ごとに別々に比較するための画像データを生成する機能を有する。そのために、画像生成部7には、複数の異なる状態に対応する3Dボリュームデータ又は2D画像データのパターンマッチングを行い、分岐位置によって分節された各領域の芯線を複数の状態間において関連付ける機能が備えられる。   The image generation unit 7 has a function of generating image data for separately comparing the tubular structures segmented into a plurality of regions according to the branch positions extracted by the branch extraction unit 6 for each region between different states. . For this purpose, the image generation unit 7 has a function of performing pattern matching of 3D volume data or 2D image data corresponding to a plurality of different states, and associating the core lines of each region segmented by the branch position between the plurality of states. It is done.

分節された管状構造物を領域ごとに比較するための画像データとしては、ボリュームデータから生成することが可能な任意の2D画像データとすることができる。具体例として、SPR画像データ、CPR画像データ、VR画像データ、MIP画像データ等の2D画像データが挙げられる。   The image data for comparing the segmented tubular structure for each region can be any 2D image data that can be generated from the volume data. Specific examples include 2D image data such as SPR image data, CPR image data, VR image data, and MIP image data.

図3は、図2に示すように分岐位置によって分節された気管支の複数の領域を呼気状態と吸気状態との間において比較できるようにSPR画像データを生成した例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which SPR image data is generated so that a plurality of regions of the bronchus segmented by the branch position as illustrated in FIG. 2 can be compared between the expiration state and the inspiration state.

図3に示すように、分節された気管支の領域及び呼吸状態ごとにSPR画像を表示させることができる。具体的には、気管支の第1分節のみが描出された呼気状態のSPR画像と吸気状態のSPR画像を並列表示させることができる。同様に、第2分節、第3分節及び第4分節についても、それぞれ分節ごとに呼気状態のSPR画像と吸気状態のSPR画像とを並列表示させることができる。   As shown in FIG. 3, an SPR image can be displayed for each segmented bronchial region and respiratory state. Specifically, an exhaled SPR image in which only the first segment of the bronchus is depicted and an inhaled SPR image can be displayed in parallel. Similarly, for the second segment, the third segment, and the fourth segment, the SPR image in the expiration state and the SPR image in the inspiration state can be displayed in parallel for each segment.

図3に例示されるように、画像生成部7では、分節された複数の領域の少なくとも1つを比較するための画像データとして、分岐位置を境界とするSPR画像データを生成することができる。そのために、異なる状態間において対応する領域の芯線を関連付けるためのパターンマッチングが実行される。   As illustrated in FIG. 3, the image generation unit 7 can generate SPR image data having a branch position as a boundary as image data for comparing at least one of a plurality of segmented regions. For this purpose, pattern matching for associating the cores of corresponding regions between different states is executed.

計測部8は、管状構造物の分岐位置における分節によって分割された複数の領域の少なくとも1つの長さ及び太さの少なくとも一方を被検体の異なる状態ごとに計測する機能と、異なる状態ごとの少なくとも1つの領域の長さ及び太さの少なくとも一方をグラフとして異なる状態間において比較表示させるための表示データを生成する機能とを有する。   The measurement unit 8 has a function of measuring at least one of the length and thickness of the plurality of regions divided by the segments at the branch position of the tubular structure for each different state of the subject, and at least for each different state. A function of generating display data for comparing and displaying at least one of the length and the thickness of one region as a graph between different states.

図4は、図2に示すように分岐位置によって分節された気管支の複数の領域の長さ及び太さを棒グラフとして比較表示させた例を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing an example in which the lengths and thicknesses of a plurality of bronchial regions segmented by branch positions are compared and displayed as bar graphs as shown in FIG.

図4において縦軸は分節された気管支の各領域の長さを示す。図4に示すように、第1分節、第2分節、第3分節及び第4分節の長さをそれぞれ呼気状態と吸気状態との間において比較できるように、棒グラフを作成することができる。各棒グラフの太さは、各分節の太さを表している。気管支の太さは、直径、半径、最大径、平均径、断面積等のいずれの指標で表してもよい。でこのため、図4に示す棒グラフでは、気管支の各領域の長さ及び太さの双方を呼気状態と吸気状態との間において比較することができる。   In FIG. 4, the vertical axis indicates the length of each segmented bronchus region. As shown in FIG. 4, a bar graph can be created so that the lengths of the first segment, the second segment, the third segment, and the fourth segment can be compared between the expiration state and the inspiration state, respectively. The thickness of each bar graph represents the thickness of each segment. The thickness of the bronchus may be expressed by any index such as diameter, radius, maximum diameter, average diameter, cross-sectional area, and the like. Therefore, in the bar graph shown in FIG. 4, both the length and the thickness of each region of the bronchus can be compared between the expiration state and the inspiration state.

このように、複数の領域のうちの少なくとも1つの領域の長さ及び太さの少なくとも一方を棒グラフとして比較表示させるための表示データを計測部8において生成することができる。そして、計測部8において生成された表示データは表示装置4に出力させることができる。尚、各領域の長さを示す折れ線グラフや太さのない線状の棒グラフを表示させるための表示データを生成するようにしてもよい。   As described above, the display unit 8 can generate display data for comparatively displaying at least one of the length and the thickness of at least one of the plurality of regions as a bar graph. And the display data produced | generated in the measurement part 8 can be output to the display apparatus 4. FIG. In addition, you may make it produce | generate the display data for displaying the line graph which shows the length of each area | region, and the linear bar graph without thickness.

更に、計測部8は、管状構造物の形態とともに、グラフを構成する図形又は線図を管状構造物の対応する位置に重畳表示させるための画像データを生成する機能を有している。管状構造物の形態を表す画像データとしては、上述したようにSPR画像データ、CPR画像データ、VR画像データ、MIP画像データ等の2D画像データが挙げられる。   Furthermore, the measurement unit 8 has a function of generating image data for superimposing and displaying a figure or a diagram constituting the graph at a corresponding position of the tubular structure, together with the form of the tubular structure. Examples of the image data representing the shape of the tubular structure include 2D image data such as SPR image data, CPR image data, VR image data, and MIP image data as described above.

図5は、図4に示す棒グラフを構成する矩形枠をCPR画像上に重畳表示させた例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a rectangular frame constituting the bar graph shown in FIG. 4 is superimposed and displayed on a CPR image.

図5に示すように呼気状態における気管支のCPR画像上に、呼気状態における気管支の各領域の長さ及び太さを示す矩形枠を重畳表示させることができる。同様に、吸気状態における気管支のCPR画像上に、吸気状態における気管支の各領域の長さ及び太さを示す矩形枠を重畳表示させることができる。すなわち、計測部8において図5に例示されるような画像を表示装置4に表示させるための画像データを生成することができる。   As shown in FIG. 5, a rectangular frame indicating the length and thickness of each region of the bronchus in the expired state can be superimposed and displayed on the CPR image of the bronchus in the expired state. Similarly, a rectangular frame indicating the length and thickness of each region of the bronchus in the inhalation state can be superimposed and displayed on the CPR image of the bronchus in the inhalation state. In other words, the measurement unit 8 can generate image data for causing the display device 4 to display an image as exemplified in FIG.

次に医用画像処理装置2及び画像診断装置1の動作および作用について説明する。ここでは、被検体の吸気状態と呼気状態において分岐する気管支のイメージングを行う場合を例に説明する。   Next, operations and actions of the medical image processing apparatus 2 and the image diagnostic apparatus 1 will be described. Here, a case where imaging of the bronchi that branches in the inhalation state and the expiration state of the subject is performed will be described as an example.

図6は、図1に示す医用画像処理装置2及び画像診断装置1により気管支のイメージングを行う場合における流れを示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing a flow when the medical image processing apparatus 2 and the image diagnosis apparatus 1 shown in FIG. 1 perform bronchial imaging.

まずステップS1において、画像診断装置1により被検体の呼気状態及び吸気状態における肺野の3Dボリュームデータが収集される。画像診断装置1が、X線CT装置であれば、肺野を撮像部位とするマルチスライスX線CT画像データ又は3D X線CT画像データがボリュームデータとして呼気状態及び吸気状態においてそれぞれ収集される。   First, in step S1, 3D volume data of the lung field in the expired state and the inhaled state of the subject is collected by the diagnostic imaging apparatus 1. If the diagnostic imaging apparatus 1 is an X-ray CT apparatus, multi-slice X-ray CT image data or 3D X-ray CT image data using the lung field as an imaging region is collected as volume data in the expired state and the inhaled state, respectively.

具体的には、画像データ収集系5に備えられるX線検出器や高周波(RF: radio frequency)コイル等の生体信号のセンサによって呼気状態及び吸気状態における肺野を含む撮像領域からX線検出データやMR信号等の生体信号が取得される。そして、画像データ収集系5において、生体信号に基づく画像再構成処理によって肺野を含む領域のボリュームデータが呼吸状態ごとに生成される。   Specifically, X-ray detection data from an imaging region including a lung field in an expiration state and an inspiration state by an X-ray detector provided in the image data acquisition system 5 or a biological signal sensor such as a radio frequency (RF) coil. And biological signals such as MR signals are acquired. Then, in the image data collection system 5, volume data of a region including the lung field is generated for each respiratory state by image reconstruction processing based on the biological signal.

次に、ステップS2において、医用画像処理装置2の分岐抽出部6は、画像データ収集系5において収集されたボリュームデータから着目する気管支を含む領域の呼気状態及び吸気状態におけるボリュームデータを取得する。   Next, in step S <b> 2, the branch extraction unit 6 of the medical image processing apparatus 2 acquires volume data in the expiration state and the inspiration state of the region including the target bronchus from the volume data collected in the image data collection system 5.

次に、ステップS3において、分岐抽出部6は、取得したボリュームデータからエッジ抽出処理や閾値処理等の画像処理によって気管支が占める領域を抽出する。   Next, in step S3, the branch extraction unit 6 extracts a region occupied by the bronchus from the acquired volume data by image processing such as edge extraction processing and threshold processing.

次に、ステップS4において、分岐抽出部6は、抽出した気管支の芯線及び芯線の分岐点を抽出する。これにより、図2に示すように気管支を分岐のない複数の領域に分節することができる。   Next, in step S4, the branch extraction unit 6 extracts the extracted bronchial core line and the branch point of the core line. Thereby, as shown in FIG. 2, the bronchus can be segmented into a plurality of regions without branching.

次に、ステップS5において、分岐抽出部6は、抽出した気管支領域と芯線とに基づいて気管支の壁を抽出する。これにより気管支の輪郭が特定される。また、気管支を分節された領域毎に抽出して表示させることが可能となる。   Next, in step S5, the branch extraction unit 6 extracts a bronchial wall based on the extracted bronchial region and the core line. Thereby, the outline of the bronchus is specified. Further, the bronchi can be extracted and displayed for each segmented region.

次に、ステップS6において、分岐抽出部6は、呼気状態における気管支の芯線と吸気状態における気管支の芯線との間におけるパターンマッチングを行う。これにより、呼気状態における気管支の各領域と、吸気状態における気管支の各領域とを互いに対応付けることができる。   Next, in step S6, the branch extraction unit 6 performs pattern matching between the core line of the bronchus in the expired state and the core line of the bronchus in the inhaled state. Thereby, each area | region of the bronchus in an expiration state and each area | region of the bronchus in an inhalation state can be matched mutually.

すなわち、図2に示す例であれば、呼気状態における気管支の第1分節と吸気状態における気管支の第1分節とを互いに対応付けることができる。同様に、第2分節から第4分節までの各領域についても呼気状態における気管支のボリュームデータと吸気状態における気管支のボリュームデータとの間において互いに対応付けることができる。   That is, in the example shown in FIG. 2, the first segment of the bronchus in the expired state and the first segment of the bronchus in the inhaled state can be associated with each other. Similarly, each region from the second segment to the fourth segment can be associated with the bronchial volume data in the expired state and the bronchial volume data in the inhaled state.

尚、芯線のマッチング処理は、ステップS5における気管支の壁の抽出処理よりも先に実行するようにしてもよい。   The core matching process may be executed prior to the bronchial wall extraction process in step S5.

次に、ステップS7において、分岐抽出部6は、呼気状態における気管支のボリュームデータと吸気状態における気管支のボリュームデータとの間において互いに対応付けられた領域を比較表示するためのSPR画像データ等の2D表示画像データを生成する。生成された2D表示画像データは表示装置4に出力される。これにより、図3に示すような気管支の分節ごとに呼気状態と吸気状態との間で比較するSPR画像等の医用画像が表示装置4に表示される。   Next, in step S7, the branch extraction unit 6 compares the areas associated with each other between the bronchial volume data in the expired state and the bronchial volume data in the inhaled state, such as 2D SPR image data. Display image data is generated. The generated 2D display image data is output to the display device 4. Thereby, a medical image such as an SPR image to be compared between the expiration state and the inspiration state is displayed on the display device 4 for each bronchial segment as shown in FIG.

次に、ステップS8において、計測部8は、気管支の各分岐位置における分節によって分割された複数の領域の長さ及び太さを呼気状態及び吸気状態それぞれについて計測する。各領域の太さ及び長さの計測は、分岐抽出部6において抽出された気管支の壁間における距離を計測することによって行うことができる。   Next, in step S8, the measurement unit 8 measures the length and thickness of the plurality of regions divided by the segments at each branch position of the bronchus for the expiration state and the inspiration state, respectively. The thickness and length of each region can be measured by measuring the distance between the bronchial walls extracted by the branch extraction unit 6.

更に、計測部8は、各領域の長さ及び太さをグラフとして呼気状態と吸気状態との間において比較表示させるための表示データを生成する。そして、計測部8は、生成した表示データを表示装置4に出力させる。これにより、図4に示す棒グラフ等のグラフが表示装置4に表示される。   Furthermore, the measurement unit 8 generates display data for comparison display between the expiration state and the inhalation state as a graph of the length and thickness of each region. Then, the measurement unit 8 causes the display device 4 to output the generated display data. As a result, a graph such as a bar graph shown in FIG. 4 is displayed on the display device 4.

次に、ステップS8において、計測部8は、グラフを構成する矩形枠等の図形を気管支のCPR画像データ等の形態画像データ上にフュージョン表示させるための2D表示画像データを生成する。そして、計測部8は、生成した2D表示画像データを表示装置4に出力させる。これにより、表示装置4には、図5に示すような気管支の対応する位置に棒グラフの矩形枠が重畳されたCPR画像等の形態画像を表示させることができる。   Next, in step S8, the measurement unit 8 generates 2D display image data for fusion-displaying a figure such as a rectangular frame constituting the graph on morphological image data such as bronchial CPR image data. Then, the measurement unit 8 causes the display device 4 to output the generated 2D display image data. Thereby, the display device 4 can display a morphological image such as a CPR image in which a rectangular frame of a bar graph is superimposed at a corresponding position of the bronchus as shown in FIG.

つまり以上のような医用画像処理装置2及び画像診断装置1は、呼気状態と吸気状態のように被検体の異なる状態に対応し、かつ気管支等の分岐する管状構造物が描出されたボリュームデータから管状構造物の芯線及び分岐点を抽出し、分岐点によって分節された領域ごとに異なる状態間の変化を観察できるようにしたものである。   That is, the medical image processing apparatus 2 and the diagnostic imaging apparatus 1 as described above correspond to different states of a subject such as an expired state and an inhaled state, and from volume data in which a branched tubular structure such as a bronchus is depicted. The core line and the branch point of the tubular structure are extracted so that changes between different states can be observed for each region segmented by the branch point.

このため、医用画像処理装置2及び画像診断装置1によれば、血管や気管支の分岐ごとにSPR画像等の画像を生成して異なる状態間で比較することできる。特に、CPR画像やSPR画像として異なる状態間で比較表示することによって、異なる状態間で管状構造物のどの部分が動いたのかを容易に把握することが可能となる。更に、医用画像処理装置2及び画像診断装置1によれば、気管支等の分枝ごとの長さ及び太さを表すグラフを表示させたり、CPR画像上へのグラフの重畳表示が可能である。このため、気管支拡張症等の検査に有効である。   For this reason, according to the medical image processing apparatus 2 and the diagnostic imaging apparatus 1, an image such as an SPR image can be generated for each branch of a blood vessel or bronchus and compared between different states. In particular, by comparing and displaying different states as CPR images and SPR images, it is possible to easily grasp which part of the tubular structure has moved between different states. Furthermore, according to the medical image processing apparatus 2 and the diagnostic imaging apparatus 1, it is possible to display a graph representing the length and thickness of each branch such as a bronchus or to superimpose a graph on a CPR image. For this reason, it is effective for examinations such as bronchiectasis.

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。   Although specific embodiments have been described above, the described embodiments are merely examples, and do not limit the scope of the invention. The novel methods and apparatus described herein can be implemented in a variety of other ways. Various omissions, substitutions, and changes can be made in the method and apparatus described herein without departing from the spirit of the invention. The appended claims and their equivalents include such various forms and modifications as are encompassed by the scope and spirit of the invention.

1 画像診断装置
2 医用画像処理装置
3 入力装置
4 表示装置
5 画像データ収集系
6 分岐抽出部
7 画像生成部
8 計測部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image diagnostic apparatus 2 Medical image processing apparatus 3 Input apparatus 4 Display apparatus 5 Image data collection system 6 Branch extraction part 7 Image generation part 8 Measurement part

Claims (9)

被検体の互いに異なる状態において収集された、分岐する管状構造物の複数の3次元ボリュームデータからそれぞれ前記管状構造物の分岐位置を抽出する分岐抽出部と、
前記分岐位置によって複数の領域に分節される前記管状構造物を、前記異なる状態間において前記領域ごとに別々に比較するための画像データを生成する画像生成部と、
を備える医用画像処理装置。
A branch extraction unit for extracting a branch position of the tubular structure from a plurality of three-dimensional volume data of the branched tubular structure collected in different states of the subject;
An image generating unit that generates image data for separately comparing the tubular structure segmented into a plurality of regions according to the branch position between the different states for each region;
A medical image processing apparatus comprising:
前記画像生成部は、前記異なる状態間において前記複数の領域の少なくとも1つを比較するための画像データとして、前記分岐位置を境界とするStretched Curved Multiple Planer Reconstruction画像データを生成するように構成される請求項1記載の医用画像処理装置。   The image generation unit is configured to generate Stretched Curved Multiple Planer Reconstruction image data having the branch position as a boundary as image data for comparing at least one of the plurality of regions between the different states. The medical image processing apparatus according to claim 1. 前記複数の領域の少なくとも1つの長さ及び太さの少なくとも一方を前記異なる状態ごとに計測する計測部を更に備える請求項1又は2記載の医用画像処理装置。   The medical image processing apparatus according to claim 1, further comprising a measurement unit that measures at least one of a length and a thickness of each of the plurality of regions for each of the different states. 前記計測部は、前記異なる状態ごとの前記少なくとも1つの領域の長さ及び太さの少なくとも一方をグラフとして前記異なる状態間において比較表示させるための表示データを生成するように構成される請求項3記載の医用画像処理装置。   The said measurement part is comprised so that at least one of the length and thickness of the said at least 1 area | region for every said different state may be produced | generated as a graph, and the display data for making it display comparatively between the said different states are generated. The medical image processing apparatus described. 前記計測部は、前記少なくとも1つの領域の長さ及び太さの少なくとも一方を棒グラフとして比較表示させるための表示データを生成するように構成される請求項4記載の医用画像処理装置。   The medical image processing apparatus according to claim 4, wherein the measurement unit is configured to generate display data for comparing and displaying at least one of a length and a thickness of the at least one region as a bar graph. 前記計測部は、前記管状構造物の形態とともに、前記グラフを構成する図形又は線図を前記管状構造物の対応する位置に重畳表示させるための画像データを生成するように構成される請求項4又は5記載の医用画像処理装置。   The said measurement part is comprised so that the image data for making the figure or diagram which comprises the said graph superimposed on the corresponding position of the said tubular structure with the form of the said tubular structure may be produced | generated. Or the medical image processing apparatus of 5. 前記分岐抽出部は、前記被検体の吸気状態と呼気状態において収集された、分岐する気管支の複数の3次元ボリュームデータからそれぞれ前記気管支の分岐位置を抽出するように構成される請求項1乃至6のいずれか1項に記載の医用画像処理装置。   The branch extraction unit is configured to extract the branch position of the bronchus from a plurality of three-dimensional volume data of the branching bronchus collected in the inhalation state and the expiration state of the subject. The medical image processing apparatus according to any one of the above. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の医用画像処理装置と、
前記互いに異なる状態において前記被検体から生体信号を収集し、収集した前記生体信号に基づいて前記3次元ボリュームデータを取得する画像データ収集系と、
を備える画像診断装置。
The medical image processing apparatus according to any one of claims 1 to 7,
An image data collection system for collecting biological signals from the subject in the different states and acquiring the three-dimensional volume data based on the collected biological signals;
An image diagnostic apparatus comprising:
コンピュータを、
被検体の互いに異なる状態において収集された、分岐する管状構造物の複数の3次元ボリュームデータからそれぞれ前記管状構造物の分岐位置を抽出する分岐抽出部、及び
前記分岐位置によって複数の領域に分節される前記管状構造物を、前記異なる状態間において前記領域ごとに別々に比較するための画像データを生成する画像生成部、
として機能させる医用画像処理プログラム。
Computer
A branch extraction unit that extracts a branch position of the tubular structure from a plurality of three-dimensional volume data of the branched tubular structure collected in different states of the subject, and is divided into a plurality of regions by the branch position. An image generation unit for generating image data for separately comparing the tubular structures for each region between the different states;
Medical image processing program to function as
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