JP2014161388A - Image processing device, image processing method, control program of image processing device, and recording medium - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently and accurately extract oblique fissures of lung from a three-dimensional image of the lung area.SOLUTION: An image processing device is configured to: extract pixels of which maximum principal curvatures are equal to or more than a predetermined value, from a three-dimensional image; extract planar areas composed of the plurality of continuous pixels of which angle differences of direction vectors of the maximum principal curvatures are less than a first angle, among the extracted pixels; and assign first identification information to respective planar areas according to the direction vectors of maximum principal curvatures of the pixels.

Description

本発明は画像処理装置および画像処理方法に関する。より具体的には、被検体の肺の3次元断層画像内の葉間裂を抽出するための画像処理装置および画像処理方法に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method. More specifically, the present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for extracting an interlobar fissure in a three-dimensional tomographic image of a lung of a subject.

肺は生物の生命活動にとって最も重要な臓器の1つであり、被検体の肺に生じた病変・異常を正確に検知して診断するための技術は、保健・医療・研究の分野において重要である。   Lungs are one of the most important organs for living life, and technology for accurately detecting and diagnosing lesions and abnormalities in the lungs of a subject is important in the fields of health, medical care, and research. is there.

ヒトの肺は概ね、右肺が上葉・中葉・下葉、左肺が上葉・下葉からなり、各肺葉間には葉間裂という薄い膜状の組織がある。葉間裂抽出は肺構造解析の基本となる処理であり、肺葉ごとの病変、あるいは術前診断において有用な情報を提供する。どの肺葉に属する病変であるかを知ることによって、例えば、当該病変が今後どのような速度で、どのように拡大するのかを予見するための重要な手がかりを得ることができる。   The human lung is generally composed of the upper lobe, middle lobe, and lower lobe of the right lung, and the upper lobe and lower lobe of the left lung, and there is a thin membranous tissue called interlobar fissure between each lobe. Interlobar fissure extraction is a basic process of lung structure analysis, and provides useful information for lesions per lung lobe or preoperative diagnosis. Knowing which lesion belongs to the lung lobe can provide, for example, important clues for predicting at what speed and how the lesion will expand in the future.

X線を利用して撮像された被検体(生体)内の画像(X線透過像およびX線断層像)を取得する技術は、主に医療の分野において広く利用されている。さらに、肺に生じた病変の早期発見・早期治療のためには、医師の負担を軽減できる肺の断層画像を用いたコンピュータ支援診断(Computer Aided Diagnosis、CAD)の実現が期待されている。そして、CT(Computed Tomography)とMRI(Magnetic Resonance Imaging)は、現代医療におけるCADにも利用され得る画像診断法の中心的役割を担っている。   A technique for acquiring an image (an X-ray transmission image and an X-ray tomographic image) in a subject (living body) imaged using X-rays is widely used mainly in the medical field. Furthermore, for early detection and early treatment of lesions occurring in the lung, it is expected to realize computer-aided diagnosis (CAD) using lung tomographic images that can reduce the burden on the doctor. CT (Computed Tomography) and MRI (Magnetic Resonance Imaging) play a central role in diagnostic imaging that can be used for CAD in modern medicine.

特に、CT装置を用いて得られるX線断層像は高い空間分解能を有し、肺をはじめとする、被検体の様々な器官および組織の形状などを無侵襲条件で詳細に観察することが可能である。CT装置は被検体を構成する内部組織の密度に比例したCT値分布を示した画像を提供する。   In particular, X-ray tomograms obtained using a CT device have high spatial resolution, and various types of organs and tissues of the subject, including the lungs, can be observed in detail under non-invasive conditions. It is. The CT apparatus provides an image showing a CT value distribution proportional to the density of the internal tissue constituting the subject.

CT装置はX線管および当該X線管から射出されるX線を受け取るように配置された検出器を有する。X線管から被検体に向けて射出されたX線は被検体を透過して検出器に到達し、検出器がこの透過X線の強度を検出する。CT装置は、様々な方向からX線を被検体に向けて射出したときの透過X線の強度を解析・統合することで、被検体の各断層における投影データ(断層像)を生成する。   The CT apparatus has an X-ray tube and a detector arranged to receive X-rays emitted from the X-ray tube. X-rays emitted from the X-ray tube toward the subject pass through the subject and reach the detector, and the detector detects the intensity of the transmitted X-ray. The CT apparatus analyzes and integrates the intensity of transmitted X-rays when X-rays are emitted from various directions toward the subject, thereby generating projection data (tomographic images) for each tomographic portion of the subject.

最近では、らせん起動スキャン(ヘリカルスキャンあるいはスパイラルスキャンと呼ばれる)が開発され、2次元的な断層画像を連続的に並べて3次元画像を生成できるマルチスライスCT(Multi-detector row CT;MDCT)装置が登場している。このMDCT装置は、複数の検出器列(複数の検出器(チャンネル)が配列されたものでエレメントとも呼ばれる)を備えるCT装置である。MDCT装置は、広い範囲を高速に撮影することが可能であり、被験者(被検体)が強いられる息止めの回数を少なくできるなど、被験者の負担が少なくて済むという特徴がある。また、各断層像のスライス厚を1mm以下にすることができるため、小さい病変であっても生成された3次元画像において描出することができる。   Recently, spiral activated scans (called helical scans or spiral scans) have been developed, and multi-detector row CT (MDCT) devices that can generate 3D images by arranging 2D tomographic images continuously. Has appeared. This MDCT apparatus is a CT apparatus provided with a plurality of detector rows (also called an element in which a plurality of detectors (channels) are arranged). The MDCT apparatus is capable of imaging a wide range at high speed, and can reduce the burden on the subject, such as reducing the number of breath-holding times on which the subject (subject) is forced. Further, since the slice thickness of each tomographic image can be 1 mm or less, even a small lesion can be depicted in the generated three-dimensional image.

上述のような特性を有するMDCT装置を用いて生成された肺の3次元画像を用いて、葉間裂を正確に抽出するための方法としては、以下のようなものが挙げられる。   Examples of the method for accurately extracting the interlobar fissure using the three-dimensional lung image generated by using the MDCT apparatus having the above-described characteristics include the following.

非特許文献1には、3次元画像に2次元線強調フィルタをかけた後に面形状を抽出するモルフォロジー演算によって葉間裂を抽出する手法が記載されている。   Non-Patent Document 1 describes a method of extracting a foliar fissure by a morphological operation that extracts a surface shape after applying a two-dimensional line enhancement filter to a three-dimensional image.

非特許文献2には、各葉血管を分類して葉間裂の探索領域を設定し、この領域に面強調フィルタを適用して葉間裂を抽出する手法が記載されている。   Non-Patent Document 2 describes a method of classifying each leaf blood vessel to set a search region for interlobar fissures and applying a surface enhancement filter to this region to extract interlobar fissures.

非特許文献3には、斜裂の3次元アトラスと3次元画像とのレジストレーションによって作成された仮斜裂と2次元尾根線抽出で得た斜裂候補を評価して葉間裂を抽出する手法が記載されている。   Non-Patent Document 3 extracts interlobar fissures by evaluating hypoclinic fissures created by registration of oblique fissure 3D atlases and 3D images and oblique fissure candidates obtained by 2D ridge line extraction. The method is described.

非特許文献4には、葉間裂を教師付き強調フィルタによって強調して閾値法により葉間裂を抽出する手法が記載されている。   Non-Patent Document 4 describes a technique for emphasizing an interlobar fissure with a supervised emphasis filter and extracting the interlobar fissure by a threshold method.

非特許文献5には、葉間裂の膜状の性質を利用し、マーチングキューブ法で得たポリゴンに複数回のラプラシアン平衡化を行って面形状を抽出し、各面形状の拡張ガウス像により得る法線ベクトルを用いて大きな面形状を得ることで葉間裂を抽出する手法が記載されている。   Non-Patent Document 5 uses the membranous nature of interlobar fissures, performs surface Laplacian equilibration for polygons obtained by the marching cube method, extracts surface shapes, and uses expanded Gaussian images for each surface shape. A technique is described in which the interlobar fissure is extracted by obtaining a large surface shape using the obtained normal vector.

久保満、仁木登、江口研二、金子昌弘、山口直人、「2次元強調処理を用いたthin‐section CT画像からの葉間裂抽出アルゴリズム」、電子情報通信学会論文誌(D‐II)、2000年1月、Vol.J83‐D‐II、No.1、p.175‐182Mitsuru Kubo, Noboru Niki, Kenji Eguchi, Masahiro Kaneko, Naoto Yamaguchi, “Leaving fissures from thin-section CT images using two-dimensional enhancement”, IEICE Transactions (D-II), 2000 January, Vol. J83-D-II, no. 1, p.175-182 財田伸介、久保満、河田佳樹、仁木登、大松広伸、森山紀之、「検診用マルチスライスCT画像の肺葉間裂抽出アルゴリズム」、電子情報通信学会論文誌(D‐II)、2004年1月、Vol.J87‐D‐II、No.1、p.134‐145Shinsuke Shinada, Mitsuru Kubo, Yoshiki Kawada, Noboru Niki, Hironobu Omatsu, Noriyuki Moriyama, “Interlobar Lattice Extraction Algorithm for Screening Multislice CT Images”, IEICE Transactions (D-II), January 2004, Vol. J87-D-II, no. 1, p.134-145 L. Zhang, E. A. Hoffman, and J. M. Reinhardt, “Atlas-Driven Lung Lobe Segmentation in Volumetric X-Ray CT Images”, IEEE Transactions on Medical Imaging. Vol.25, No.1, pp1-16, 2006L. Zhang, E. A. Hoffman, and J. M. Reinhardt, “Atlas-Driven Lung Lobe Segmentation in Volumetric X-Ray CT Images”, IEEE Transactions on Medical Imaging. Vol.25, No.1, pp1-16, 2006 E. M. van Rikxoort, B. de Hoop, S. van de Vorst, and van Ginneken, “Automatic Segmentation of Pulmonary Segmentation From Volumetric Chest CT Scans”,IEEE Transactions on Medical Imaging. Vol.28, No.4, pp.621-630, 2009EM van Rikxoort, B. de Hoop, S. van de Vorst, and van Ginneken, “Automatic Segmentation of Pulmonary Segmentation From Volumetric Chest CT Scans”, IEEE Transactions on Medical Imaging. Vol.28, No.4, pp.621- 630, 2009 J. Pu, C. Fuhrman, J. Duric, J. K. Leader, A. Klym, F. C. Sciurba, and D. Gur, “Computerized Assessment Pulmonary Fissure Integrity Using High Resolution CT”, Medical Physics, Vol.37, No.9, pp.4661-4672, 2010J. Pu, C. Fuhrman, J. Duric, JK Leader, A. Klym, FC Sciurba, and D. Gur, “Computerized Assessment Pulmonary Fissure Integrity Using High Resolution CT”, Medical Physics, Vol. 37, No. 9, pp.4661-4672, 2010 M. Matsuhiro, Y. Kawata, N. Niki, Y. Nakano, M. Mishima, H. Ohmatsu, T. Tsuchida, K. Eguchi, M. Kaneko, N. Moriyama, “Classification algorithm of lung lobe for lung disease cases based on multi-slice CT images”, Proc. SPIE Medical Imaging, Vol.7963, pp.796331-1-6, 2011M. Matsuhiro, Y. Kawata, N. Niki, Y. Nakano, M. Mishima, H. Ohmatsu, T. Tsuchida, K. Eguchi, M. Kaneko, N. Moriyama, “Classification algorithm of lung lobe for lung disease cases based on multi-slice CT images ”, Proc. SPIE Medical Imaging, Vol.7963, pp.796331-1-6, 2011 P. K. Saha, “3D Digital Topology under Binary Transformationwith Applications”, Computer Vision And Image Understanding, Vol.63, No.3, pp.418-429, 1996.P. K. Saha, “3D Digital Topology under Binary Transformation with Applications”, Computer Vision And Image Understanding, Vol.63, No.3, pp.418-429, 1996.

しかしながら、上述のような従来技術は、葉間裂以外の面形状物を誤って葉間裂として抽出してしまうという問題がある。そもそも葉間裂は薄く滑らかな膜状の組織であり、肺画像上において葉間裂は概ね低いコントラストで撮像される。さらに、肺癌、重度の肺気腫、あるいは間質性肺炎などを罹患している肺では葉間裂以外の面状物が多数生成され、存在することが知られている。そのため、従来技術では、肺癌、重度の肺気腫、あるいは間質性肺炎などを罹患している肺を撮像した肺画像において、これらの葉間裂以外の面形状物を誤抽出することなく、葉間裂を正確に抽出することは困難であった。   However, the conventional technology as described above has a problem that a surface shape other than the interlobar fissure is erroneously extracted as an interlobar fissure. In the first place, the interlobar fissure is a thin and smooth membrane-like tissue, and the interlobar fissure is imaged with a low contrast on the lung image. Furthermore, it is known that many planes other than interlobar fissures are generated and exist in lungs suffering from lung cancer, severe emphysema, interstitial pneumonia and the like. Therefore, in the prior art, in the lung image obtained by imaging the lung suffering from lung cancer, severe emphysema, interstitial pneumonia, etc. It was difficult to extract the fissure accurately.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、肺等の3次元画像中の葉間裂等の面状領域を効率的かつ正確に抽出することができる画像処理装置等を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an image processing apparatus capable of efficiently and accurately extracting a planar region such as an interlobar fissure in a three-dimensional image such as a lung. Is to provide etc.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像処理装置は、3次元に配列した画素を有する3次元画像から面状領域を抽出する画像処理装置であって、上記3次元画像の各画素の画素値を第4の次元とする4次元超曲面の最大主曲率が所定値以上である画素を抽出する画素抽出手段と、上記画素抽出手段によって抽出された画素のうち、連続する複数の上記画素によって構成され、含まれるいずれの2つの画素の上記4次元超曲面における最大主曲率方向ベクトルの角度差も第1の角度未満である面状領域を上記3次元画像から抽出する面状領域抽出手段と、上記面状領域抽出手段によって抽出された各面状領域に、該面状領域を構成する1つ以上の画素の上記最大主曲率方向ベクトルに応じた第1識別情報を付与する第1識別情報付与手段と、を備えている。   In order to solve the above-described problem, an image processing apparatus according to an aspect of the present invention is an image processing apparatus that extracts a planar region from a three-dimensional image having pixels arranged in three dimensions. A pixel extracting means for extracting a pixel whose maximum principal curvature of a four-dimensional hypersurface having a pixel value of the fourth dimension as a fourth dimension is a predetermined value or more, and a continuous pixel among the pixels extracted by the pixel extracting means A surface that is constituted by a plurality of the pixels and that extracts a planar region from the three-dimensional image in which the angle difference of the maximum principal curvature direction vector on the four-dimensional hypersurface of any two pixels included is less than the first angle First identification information corresponding to the maximum principal curvature direction vector of one or more pixels constituting the planar area is assigned to each planar area extracted by the planar area extracting means and the planar area extracting means First identification information And it includes a grant means.

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像処理方法は、3次元に配列した画素を有する3次元画像から面状領域を抽出する画像処理方法であって、上記3次元画像の各画素の画素値を第4の次元とする4次元超曲面の最大主曲率が所定値以上である画素を抽出する画素抽出ステップと、上記画素抽出ステップにて抽出された画素のうち、連続する複数の上記画素によって構成され、含まれるいずれの2つの画素の上記4次元超曲面における最大主曲率方向ベクトルの角度差も第1の角度未満である面状領域を上記3次元画像から抽出する面状領域抽出ステップと、上記面状領域抽出ステップにて抽出された各面状領域に、該面状領域を構成する1つ以上の画素の上記最大主曲率方向ベクトルに応じた第1識別情報を付与する第1識別情報付与ステップと、を含んでいる。   In order to solve the above problem, an image processing method according to an aspect of the present invention is an image processing method for extracting a planar region from a three-dimensional image having pixels arranged in a three-dimensional manner. A pixel extraction step of extracting a pixel having a maximum principal curvature of a four-dimensional hypersurface having a fourth dimension of the pixel value of each pixel of the two-dimensional image, and the pixel extracted in the pixel extraction step A planar region composed of a plurality of successive pixels and having an angular difference of the maximum principal curvature direction vector on the four-dimensional hypersurface of any two pixels included is less than the first angle from the three-dimensional image. A planar area extracting step to extract, and a first area corresponding to the maximum principal curvature direction vector of one or more pixels constituting the planar area in each planar area extracted in the planar area extracting step. Add identification information A first identification information addition step that includes.

この構成ならびに方法によれば、3次元画像から最大主曲率が所定値以上である画素を抽出する。最大主曲率が大きい画素は、3次元画像が表す構造の境界面に対応した画素であると考えられる。また、最大主曲率方向ベクトルは、該境界面の該画素における法線ベクトルに対応する。よって、抽出された画素のうち、最大主曲率方向ベクトルの角度差が第1の角度未満である連続する複数の画素は、1つの面状領域を構成する画素である。   According to this configuration and method, pixels whose maximum principal curvature is a predetermined value or more are extracted from the three-dimensional image. A pixel having a large maximum principal curvature is considered to be a pixel corresponding to the boundary surface of the structure represented by the three-dimensional image. The maximum principal curvature direction vector corresponds to the normal vector at the pixel of the boundary surface. Therefore, among the extracted pixels, a plurality of continuous pixels in which the angle difference between the maximum principal curvature direction vectors is less than the first angle is a pixel constituting one planar area.

それゆえ、上記の構成によれば、3次元画像から各面状領域を抽出し、面状領域毎に画素の最大主曲率方向ベクトルに応じた第1識別情報を付与することができる。これにより、3次元画像の中の面状組織のコントラストが低い場合であっても、その面状領域を個別に、正確に抽出することができる。よって、例えば、被検体の肺野領域の3次元画像においてコントラストが低い、面状組織である葉間裂を効率よくかつ正確に抽出することができる。   Therefore, according to the above configuration, each planar region can be extracted from the three-dimensional image, and the first identification information corresponding to the maximum principal curvature direction vector of the pixel can be given to each planar region. Thereby, even if the contrast of the planar tissue in the three-dimensional image is low, the planar area can be accurately and individually extracted. Therefore, for example, an interlobar fissure that is a planar tissue having a low contrast in a three-dimensional image of a lung field region of a subject can be extracted efficiently and accurately.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、上記第1識別情報を付与された複数の面状領域のうち、隣接する2つの面状領域について、法線ベクトルの角度差が第2の角度未満である場合、該2つの面状領域を構成する各画素に付与された上記第1識別情報を同一の値に更新する第1の統合手段を備える。   The image processing apparatus according to the present invention may further include a normal vector having an angular difference of a second angle between two adjacent planar areas among the plurality of planar areas to which the first identification information is assigned. If it is less, the first integration means for updating the first identification information given to each pixel constituting the two planar regions to the same value is provided.

この構成によれば、隣接する2つの面状領域の法線ベクトルの角度差が小さい場合、該2つの面状領域は実質的に連続した1つの面状領域であると考えられる。   According to this configuration, when the angle difference between the normal vectors of two adjacent planar regions is small, the two planar regions are considered to be one continuous planar region.

したがって、法線ベクトルの角度差に応じて、面状領域抽出手段によって異なる面状領域として抽出された隣接する2つの面状領域に、同一の値の第1識別情報を付与することができる。それゆえ、実質的に連続した1つの面状領域である隣接する該2つの面状領域を、1つの面状領域として識別することができる。また、法線ベクトルの角度差が大きく異なる面状領域と考えられる2つの面状領域には、別々の第1識別情報を付与したままにしておくことができる。そのため、抽出された複数の面状領域が互いに交差している場合においても、連続した1つの面状領域を正確に識別することができる。よって、3次元画像における比較的大きな面状組織を効率よくかつ正確に抽出することができる。   Therefore, the first identification information having the same value can be given to two adjacent planar regions extracted as different planar regions by the planar region extracting means according to the angle difference between the normal vectors. Therefore, the two adjacent planar regions that are substantially continuous planar regions can be identified as one planar region. In addition, separate first identification information can be left to be applied to two planar regions that are considered to be planar regions having greatly different normal vector angular differences. Therefore, even when a plurality of extracted planar regions intersect each other, one continuous planar region can be accurately identified. Therefore, a relatively large planar tissue in the three-dimensional image can be extracted efficiently and accurately.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、上記第1識別情報を付与された複数の面状領域のうち、所定個数以下の画素を互いの端辺に挟んで隣接する2つの面状領域について、法線ベクトルの角度差が第2の角度未満である場合、該2つの面状領域を構成する各画素および該2つの面状領域の端辺によって挟まれた上記画素に付与された上記第1識別情報を同一の値に更新する第2の統合手段を備える。   The image processing apparatus according to the present invention may further include two planar areas adjacent to each other with a predetermined number of pixels or less sandwiched between the edges among the plurality of planar areas given the first identification information. When the angle difference between the normal vectors is less than the second angle, the pixels assigned to the pixels sandwiched by the pixels constituting the two planar regions and the edges of the two planar regions are described above. Second integration means for updating the first identification information to the same value is provided.

この構成によれば、2つの面状領域の間に挟まれた面の交差部分に対応する線状の領域にも、該2つの面状領域と同じ第1識別情報を付与することができる。それゆえ、該2つの面状領域と交差部分に対応する線状の領域とを、連続した1つの面状領域として識別することができる。そのため、抽出された複数の面状領域が互いに交差している場合においても、実質的に1つである面状領域を正確に識別することができる。   According to this configuration, the same first identification information as that of the two planar regions can be given to the linear region corresponding to the intersection of the surfaces sandwiched between the two planar regions. Therefore, the two planar regions and the linear region corresponding to the intersection can be identified as one continuous planar region. Therefore, even when a plurality of extracted planar regions intersect each other, it is possible to accurately identify substantially one planar region.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、上記3次元画像は被検体の肺野領域を表し、同一の値の上記第1識別情報が付与された面状領域の1つを含み、かつ、上記肺野領域を2つの分割領域に分割するように仮想的に設定した分割面によって、上記肺野領域全体の体積に対する、小さい方の分割領域の体積の割合が所定値以上であるとき、当該面状領域を葉間裂面として選択する葉間裂選択手段を備える。   The image processing apparatus according to the present invention may further include the three-dimensional image representing a lung field region of the subject, including one of the planar regions to which the first identification information having the same value is given, and When the ratio of the volume of the smaller divided area to the volume of the entire lung field area is equal to or greater than a predetermined value by the division plane virtually set to divide the lung field area into two divided areas, An interlobar fissure selection means is provided for selecting the planar region as an interlobar fissured surface.

肺野領域における葉間裂は、比較的大きな面状組織であり、肺野領域を大きく縦断または横断する。それゆえ、面状領域が葉間裂を表している場合、該面状領域を代表する分割面によって規定される2つの分割領域は、ある程度大きな体積を有する。   Interlobar fissures in the lung field region are relatively large planar tissues, and greatly longitudinally or cross the lung field region. Therefore, when the planar area represents an interlobar fissure, the two divided areas defined by the dividing plane representing the planar area have a certain amount of volume.

上記の構成によれば、全体に対する分割領域の体積の割合によって、該面状領域が葉間裂面であるか否かを適切に判定することができる。よって、複数の面状領域の中から、葉間裂面に対応する面状領域を適切に選択することができる。   According to said structure, it can be determined appropriately whether this planar area | region is an interlobar fissured surface by the ratio of the volume of the division area with respect to the whole. Therefore, a planar region corresponding to the interlobar fissured surface can be appropriately selected from a plurality of planar regions.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、同一の値の上記第1識別情報が付与された面状領域のうち、所定数以上の画素によって構成されている面状領域を、上記肺野領域の葉間裂候補面として抽出する候補面抽出手段を備え、上記葉間裂選択手段は、上記候補面抽出手段によって抽出された上記葉間裂候補面から上記葉間裂面を選択するものである。   The image processing apparatus according to the present invention further includes, among the planar regions to which the first identification information having the same value is assigned, the planar region configured by a predetermined number of pixels or more. A candidate plane extracting unit that extracts a region as an interlobar fissure candidate surface, wherein the interlobar fissure selecting unit selects the interlobar fissured surface from the interlobar fissure candidate surface extracted by the candidate plane extracting unit; It is.

肺野領域における葉間裂は、比較的大きな面状組織である。   Interlobar fissures in the lung field are relatively large planar tissues.

上記の構成によれば、比較的小さい面状領域は葉間裂ではない面状領域と判定し、比較的大きな面状領域を葉間裂候補面として選択することができる。よって、葉間裂の候補となる面状領域と葉間裂ではない面状領域とを適切に判定することができる。   According to the above configuration, a relatively small planar region can be determined as a planar region that is not an interlobar fissure, and a relatively large planar region can be selected as an interlobar fissure candidate surface. Therefore, it is possible to appropriately determine a planar region that is a candidate for an interlobar fissure and a planar region that is not an interlobar fissure.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、上記3次元画像を構成する画素を、第1の個数の近接する画素よりなる第1画素群単位に区画し、上記葉間裂面を含む各第1画素群に、上記葉間裂面の法線ベクトルに応じた1つの第2識別情報を付与し、上記分割面が横断する、隣接する2つの第1画素群である第1端部画素群および第1対象画素群において、それぞれに含まれる全画素の最大主曲率方向ベクトルの和の角度差が第4の角度未満であるとき、上記第1対象画素群に上記第1端部画素群の上記第2識別情報と同じ値の第2識別情報を付与する第1拡張処理を、上記角度差が上記第4の角度以上となるまで、上記第1拡張処理後の上記第1対象画素群を新たな上記第1端部画素群に設定するとともに、当該第1対象画素群に隣接して上記第2識別情報が付与されていない新たな上記第1対象画素群を設定しながら繰り返す拡張手段を備え、上記拡張手段は、最初の上記第1拡張処理では、上記第1端部画素群を上記葉間裂面の端部を含む位置に設定するとともに、上記第1対象画素群を当該第1端部画素群に隣接する上記葉間裂面を含まない側に設定し、かつ、上記第1端部画素群に含まれる全画素の最大主曲率方向ベクトルの和の代わりに、当該第1端部画素群に含まれる上記葉間裂面の領域の法線ベクトルを用いる。   The image processing apparatus according to the present invention further divides the pixels constituting the three-dimensional image into first pixel group units each including a first number of adjacent pixels, and includes each of the interlobar fissured surfaces. 1st edge pixel which is the 2nd adjacent 1st pixel group which assign | provides one 2nd identification information according to the normal vector of the said interlobar fissured surface to a 1st pixel group, and the said division surface crosses When the angle difference of the sum of the maximum principal curvature direction vectors of all the pixels included in each of the first target pixel group and the first target pixel group is less than a fourth angle, the first target pixel group includes the first end pixel group. The first target pixel group after the first extension processing is performed until the angle difference becomes equal to or larger than the fourth angle, in the first extension processing that gives the second identification information having the same value as the second identification information. Is set to the new first end pixel group and adjacent to the first target pixel group. An expansion unit that repeats while setting a new first target pixel group to which the second identification information is not assigned, and the expansion unit is configured to select the first end pixel group in the first first expansion process. Setting the position including the end of the interlobar fissure plane, setting the first target pixel group on the side not including the interlobar fissure plane adjacent to the first end pixel group, and the first Instead of the sum of the maximum principal curvature direction vectors of all the pixels included in the one end pixel group, the normal vector of the interlobar fissured region included in the first end pixel group is used.

上記の構成によれば、葉間裂面の端部に位置する領域において、葉間裂面の一部であると考えられる領域に、葉間裂面の画素群と同じ値の第2識別情報を付与することができる。それゆえ、葉間裂面を拡張し、より正確に葉間裂面を抽出することができる。   According to said structure, in the area | region located in the edge part of an interlobar fissured surface, the area | region considered to be a part of an interlobar fissured surface WHEREIN: 2nd identification information of the same value as the pixel group of an interlobar fissured surface Can be granted. Therefore, the interlobar fissure surface can be expanded and the interlobar fissure surface can be extracted more accurately.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、同じ値の第2識別情報が付与されている各第1画素群に対して、上記葉間裂選択手段によって選択された上記葉間裂面を含む上記第1画素群については、各画素の画素値を、当該画素の最大主曲率方向ベクトルと当該第1画素群に含まれる上記葉間裂面の領域の法線ベクトルとの角度差が小さいほど大きな量によって補正し、上記葉間裂選択手段によって選択された上記葉間裂面を含まない上記第1画素群については、各画素の画素値を、当該画素の最大主曲率方向ベクトルと当該第1画素群の全画素の最大主曲率方向ベクトルの平均との角度差が小さいほど大きな量によって補正する強調手段をさらに備える。   Further, the image processing apparatus according to the present invention further includes the interlobar fissure plane selected by the interlobar fissure selection unit for each first pixel group to which the second identification information having the same value is assigned. For the first pixel group including the pixel value of each pixel, the angle difference between the maximum principal curvature direction vector of the pixel and the normal vector of the interlobar fissured region included in the first pixel group is small. For the first pixel group that is corrected by a large amount and does not include the interlobar fissure plane selected by the interlobar fissure selection means, the pixel value of each pixel is set to the maximum principal curvature direction vector of the pixel and the Emphasis means is further provided for correcting by a larger amount as the angle difference from the average of the maximum principal curvature direction vectors of all the pixels of the first pixel group is smaller.

上記の構成によれば、葉間裂の法線ベクトルと角度差が小さい最大主曲率方向ベクトルを有する画素の最大主曲率が大きく強調される。これにより、葉間裂面の葉間裂を構成する画素の最大主曲率が周囲の画素に比較してより大きく強調されるため、対象領域内の葉間裂の抽出を周囲の領域の最大主曲率からの影響を低減できる。   According to said structure, the maximum principal curvature of the pixel which has the largest principal curvature direction vector with a small angle difference with the normal vector of an interlobar fissure is emphasized greatly. As a result, the maximum principal curvature of the pixels constituting the interlobar fissures of the interlobar fissure surface is emphasized more than that of the surrounding pixels. The influence from curvature can be reduced.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、上記強調手段は、上記葉間裂面を含む上記第1画素群については、各画素の画素値に、当該画素の最大主曲率方向ベクトルと当該第1画素群に含まれる上記葉間裂面の領域の法線ベクトルとの内積を掛け合わせる演算を行い、上記葉間裂面を含まない上記第1画素群については、各画素の画素値に、当該画素の最大主曲率方向ベクトルと当該第1画素群の全画素の最大主曲率方向ベクトルの平均との内積を掛け合わせる演算を行う。   Further, in the image processing device according to the present invention, for the first pixel group including the interlobar fissure plane, the enhancement means further includes the maximum principal curvature direction vector of the pixel and the pixel value of each pixel. An operation of multiplying the inner product with the normal vector of the region of the interlobar fissured surface included in the first pixel group is performed, and for the first pixel group not including the interlobar fissured surface, the pixel value of each pixel is calculated. Then, an operation of multiplying the inner product of the maximum main curvature direction vector of the pixel and the average of the maximum main curvature direction vectors of all the pixels of the first pixel group is performed.

上記の構成によれば、葉間裂の法線ベクトルと角度差が大きい最大主曲率方向ベクトルを有する画素の最大主曲率を小さくし、相対的に、葉間裂の法線ベクトルと角度差が小さい最大主曲率方向ベクトルを有する画素の最大主曲率が大きく強調される。   According to the above configuration, the maximum principal curvature of the pixel having the maximum principal curvature direction vector having a large angular difference from the interlobar fissure normal vector is reduced, and the relative difference between the normal vector of the interlobar fissure is relatively small. The maximum principal curvature of pixels having a small maximum principal curvature direction vector is greatly emphasized.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、上記拡張手段は、上記3次元画像を構成する画素を、上記第1の個数より少ない第2の個数の近接する画素よりなる第2画素群単位に区画し、上記分割面が横断する、隣接する2つの第2画素群である第2端部画素群および第2対象画素群において、それぞれに含まれる全画素の最大主曲率方向ベクトルの和の角度差が第5の角度未満であるとき、上記第2対象画素群に上記第2端部画素群の上記第2識別情報と同じ値の第2識別情報を付与する第2拡張処理を、上記角度差が上記第5の角度以上となるまで、上記第2拡張処理後の上記第2対象画素群を新たな上記第2端部画素群に設定するとともに、当該第2対象画素群に隣接して上記第2識別情報が付与されていない新たな上記第2対象画素群を設定しながら繰り返すものであり、さらに、最初の上記第2拡張処理では、上記第2端部画素群を連続する複数の上記第1画素群のうち上記葉間裂面を含まない端部である上記第1端部画素群の内部に設定するとともに、上記第2対象画素群を当該第2端部画素群に隣接して上記第2識別情報が付与されていない側に設定する。   Further, in the image processing apparatus according to the present invention, the expansion unit further includes a second pixel group unit including pixels constituting the three-dimensional image, the second number of adjacent pixels smaller than the first number. In the second end pixel group and the second target pixel group, which are two adjacent second pixel groups, which are divided by the dividing plane, and the sum of the maximum principal curvature direction vectors of all pixels included in each of the second end pixel group and the second target pixel group When the angle difference is less than a fifth angle, the second extension processing for giving the second identification information having the same value as the second identification information of the second end pixel group to the second target pixel group, The second target pixel group after the second expansion process is set as the new second end pixel group and the second target pixel group is adjacent to the second target pixel group until the angle difference becomes equal to or greater than the fifth angle. The new second target image to which the second identification information is not attached In addition, in the first second expansion process, the end portion that does not include the interlobar fissured surface among the plurality of first pixel groups that are continuous with the second end pixel group. Is set inside the first end pixel group, and the second target pixel group is set adjacent to the second end pixel group on the side to which the second identification information is not given.

上記の構成によれば、葉間裂面の端部に位置する領域において、葉間裂面の一部であると考えられる領域に、葉間裂面の画素群と同じ値の第2識別情報を付与することができる。それゆえ、葉間裂面を拡張し、より正確に葉間裂面を抽出することができる。   According to said structure, in the area | region located in the edge part of an interlobar fissured surface, the area | region considered to be a part of an interlobar fissured surface WHEREIN: 2nd identification information of the same value as the pixel group of an interlobar fissured surface Can be granted. Therefore, the interlobar fissure surface can be expanded and the interlobar fissure surface can be extracted more accurately.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、上記3次元画像は、病変領域が除去されたものであることが望ましい。   In the image processing apparatus according to the present invention, it is further preferable that the three-dimensional image is one in which a lesion area is removed.

この構成によれば、葉間裂以外の面状物が多数生成されていることが多い病変領域を除いた領域から、葉間裂面を抽出する。   According to this configuration, an interlobar fissured surface is extracted from an area excluding a lesion area in which many planar objects other than interlobar fissures are often generated.

これにより、葉間裂ではない多くの面が存在することで、葉間裂の抽出に要する計算資源と時間とを低減させることができ、かつ、病変領域の面状物を葉間裂と誤って抽出することを防ぐことができる。   As a result, since there are many surfaces that are not interlobar fissures, it is possible to reduce the computational resources and time required to extract the interlobar fissures, and the lesion in the area of the lesion area is mistaken for an interlobar fissure. To prevent extraction.

また、本発明に係る画像処理装置は、さらに、上記3次元画像の画素の画素値は、上記被検体におけるX線の吸収率に対応していることが望ましい。   In the image processing apparatus according to the present invention, it is preferable that the pixel value of the pixel of the three-dimensional image corresponds to the X-ray absorption rate in the subject.

この構成によれば、X線を利用して撮像された3次元画像から面状領域を抽出する。   According to this configuration, a planar region is extracted from a three-dimensional image captured using X-rays.

これにより、画像診断によく利用されるMDCT装置、MRI装置などで得られる3次元画像において、コントラストが低く鮮明でない、肺の葉間裂などの膜状組織の観察が可能となる。よって、広く画像診断に適用することができる。   As a result, in a three-dimensional image obtained by an MDCT apparatus, an MRI apparatus or the like often used for image diagnosis, it is possible to observe a membranous tissue such as an interlobar fissure that is low in contrast and not clear. Therefore, it can be widely applied to image diagnosis.

本発明の各態様に係る画像処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記画像処理装置が備える各手段として動作させることにより上記画像処理装置をコンピュータにて実現させる画像処理装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。   The image processing apparatus according to each aspect of the present invention may be realized by a computer. In this case, the image processing apparatus is realized by the computer by causing the computer to operate as each unit included in the image processing apparatus. A control program for an image processing apparatus and a computer-readable recording medium that records the control program also fall within the scope of the present invention.

本発明の一態様によれば、例えば、被検体の肺野領域の3次元画像を用いた場合、肺がん、重度の肺気腫、あるいは間質性肺炎などによる病変を有する肺の3次元CT画像においても、葉間裂を効率よく、正確に抽出することができる、という効果を奏する。   According to one aspect of the present invention, for example, when a three-dimensional image of a lung field of a subject is used, a three-dimensional CT image of a lung having a lesion due to lung cancer, severe emphysema, interstitial pneumonia, etc. The interlobar fissure can be efficiently and accurately extracted.

本発明の実施形態に係る画像処理装置を備える画像診断支援システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration example of an image diagnosis support system including an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る画像処理装置が行う葉間裂抽出処理の流れの概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the flow of the interlobar fissure extraction process which the image processing apparatus which concerns on embodiment of this invention performs. 本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の粗抽出の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the rough extraction of the interlobar fissure which the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention performs. 本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the detailed extraction of the interlobar fissure which the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention performs. 本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の補正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the correction process of the interlobar fissure which the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention performs. 本発明の実施形態1に係る画像処理装置が取得した(a)肺の3次元画像(アキシアル(axial)断層画像)の例、および(b)肺野領域に含まれる画素における4次元曲率の最大主曲率を用いて生成された最大主曲率画像の例である。(A) an example of a three-dimensional lung image (axial axial tomographic image) acquired by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and (b) a maximum of four-dimensional curvature in pixels included in the lung field region It is an example of the maximum principal curvature image produced | generated using the principal curvature. 本発明の実施形態1に係る葉間裂の粗抽出における面の分類・結合を示す図であり、(a)は最大主曲率画像において葉間裂候補となる面の抽出を行った結果を肺野領域の断層画像に重ねた画像であり、(b)は抽出された葉間裂候補となる面に対してラベルを付与した段階の画像を線描画として表現した図であり、(c)はラベルを更新して面の統合を行った段階での図である。It is a figure which shows the classification | category and the coupling | bonding of the surface in the rough extraction of the interlobar fissures which concern on Embodiment 1 of this invention, (a) is the result of having extracted the surface used as the interlobar fissure candidate in the maximum principal curvature image. It is an image superimposed on a tomographic image of a field region, (b) is a diagram expressing an image at a stage where a label is given to the extracted candidate surface for interlobar fission as a line drawing, (c) is It is the figure in the stage which updated the label and integrated the surface. 肺野領域を分割する面のうち、葉間裂の面を決定する方法について説明する図であり、(a)は葉間裂である判定される面の例を示し、(b)は葉間裂ではないと判定される面の例を示す図である。It is a figure explaining the method to determine the surface of an interlobar fissure among the surfaces which divide a lung field area, (a) shows an example of a surface judged to be an interlobar fissure, (b) is an interlobe space It is a figure which shows the example of the surface determined not to be a crack. 本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出において、(a)粗抽出によって抽出された葉間裂を示す図、および(b)葉間裂を含む領域を対象領域として設定したことを示す図である。In the detailed extraction of the interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, (a) a diagram showing the interlobar fissure extracted by rough extraction, and (b) the region including the interlobar fissure is the target region It is a figure which shows having set as. 本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出において、対象領域内の画素に対して最大主曲率を強調する処理を施す(a)前、および(b)後の葉間裂を示す図である。Leaves before and after (a) and (b) performing processing for emphasizing the maximum principal curvature for pixels in the target region in the detailed extraction of the interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention It is a figure which shows a fissure. 本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出を(a)1回(b)2回(c)3回行うことによって、抽出される葉間裂が拡大される様子を示す図である。The detailed extraction of the interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention is performed (a) once (b) twice (c) three times so that the extracted interlobar fissure is enlarged. FIG. 本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出において、大きい病変と接触する葉間裂を抽出する処理の結果を示す図であり、それぞれ(a)原画像、(b)病変領域の周辺の葉間裂候補、(c)病変領域の周辺において抽出された葉間裂をそれぞれ示している。In the detailed extraction of the interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, it is a diagram showing the result of the process of extracting the interlobar fissure that contacts a large lesion, (a) original image, (b (1) Interlobar fissure candidates around the lesion area, (c) Interlobar fissures extracted around the lesion area. 3次元の断層画像において、ある画素(ボクセル)を取り囲むように位置する26近傍、6近傍の画素について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pixel of 26 vicinity and 6 vicinity which are located so that a certain pixel (voxel) may be surrounded in a three-dimensional tomographic image. ヒトを被検体としたときの肺の(a)アキシアル(axial)断層画像、(b)コロナル(coronal)断層画像について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the (a) axial (axial) tomographic image and (b) coronal (tomical) tomographic image of a lung when making a human subject into a subject.

以下、本発明の一態様に係る画像処理装置10を画像診断支援システム100に適用した場合を例に挙げて、その実施の形態について詳細に説明する。特に、マルチスライスCT(MDCT)装置によって生成された被検体の肺を含む胸部X線断層画像から生成された肺の3次元画像を用いて、被検体の肺の葉間裂を画像処理装置10によって抽出する場合について詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the image processing apparatus 10 according to an aspect of the present invention is applied to an image diagnosis support system 100 will be described in detail as an example. In particular, an image processing device 10 is used to detect an interlobar fissure of a lung of a subject using a three-dimensional lung image generated from a chest X-ray tomographic image including the lung of the subject generated by a multi-slice CT (MDCT) apparatus. The case of extracting by will be described in detail.

(画像診断支援システム)
図1は、本発明の実施形態に係る画像処理装置を備える画像診断支援システムの構成例を示すブロック図である。図1に示すように、画像診断支援システム100は、本発明の画像処理装置10、MDCT装置20、画像データ記憶部30、および表示装置40を少なくとも備えている。画像処理装置10の概略構成と機能については後に詳述する。
(Image diagnosis support system)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an image diagnosis support system including an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the diagnostic imaging support system 100 includes at least an image processing apparatus 10, an MDCT apparatus 20, an image data storage unit 30, and a display apparatus 40 according to the present invention. The schematic configuration and function of the image processing apparatus 10 will be described in detail later.

MDCT装置20は、被検体の胸部X線断層画像を複数撮像し、連続して隣接する断層像を連結することで3次元画像を生成する。MDCT装置20によって生成された3次元画像は、被検体の体内の組織によってX線が吸収された吸収率に基づいた断層像を用いて生成されている。従って、該画像を構成する画素の各画素値は、上記X線の吸収率に対応している。一般的にX線吸収率が高い領域は明るく(白く)、低い領域は暗く(黒く)表示される。   The MDCT apparatus 20 captures a plurality of chest X-ray tomographic images of a subject, and generates a three-dimensional image by continuously connecting adjacent tomographic images. The three-dimensional image generated by the MDCT apparatus 20 is generated using a tomographic image based on the absorption rate at which X-rays are absorbed by the tissue in the body of the subject. Accordingly, each pixel value of the pixels constituting the image corresponds to the X-ray absorption rate. In general, an area where the X-ray absorption rate is high is displayed bright (white), and a low area is displayed dark (black).

X線吸収率を評価するためには、一般的に、Hounsfield Unit(HUと略される)という単位系が用いられる。この単位系では、純水(HO)のX線吸収率は0HUであり、空気(air)のX線吸収率は−1000HUと規定される。生体の肺は薄い膜状、空気を内包する薄膜状器官であるため、骨皮質(+1000HU)や肺以外の臓器実質など(40〜60HU)と異なり、X線吸収率が低い。本実施形態において、被検体の胸部X線断層画像から肺野領域を抽出するために、肺のX線吸収率を利用するが、このことの詳細は後に記す。 In order to evaluate the X-ray absorption rate, a unit system called Hounsfield Unit (abbreviated as HU) is generally used. In this unit system, the X-ray absorption rate of pure water (H 2 O) is 0 HU, and the X-ray absorption rate of air (air) is defined as −1000 HU. Since the lung of a living body is a thin membrane-like, thin-film organ containing air, unlike the bone cortex (+1000 HU) and organ parenchyma other than the lung (40-60 HU), the X-ray absorption rate is low. In the present embodiment, the lung X-ray absorption rate is used to extract a lung field region from a chest X-ray tomographic image of the subject. Details of this will be described later.

画像データ記憶部30は、MDCT装置20によって生成された3次元画像を記憶する。表示装置40は、後述の画像処理装置10の表示画像生成部19が生成した表示画像を表示する。なお、表示装置40が、画像データ記憶部30に記憶されている画像、MDCT装置20が生成した画像、あるいは画像処理装置10のユーザからの指示入力などをガイドするGUI(Graphical User Interface)を表示するように構成してもよい。   The image data storage unit 30 stores the three-dimensional image generated by the MDCT apparatus 20. The display device 40 displays the display image generated by the display image generation unit 19 of the image processing device 10 described later. The display device 40 displays an image stored in the image data storage unit 30, an image generated by the MDCT device 20, or a GUI (Graphical User Interface) that guides an instruction input from the user of the image processing device 10. You may comprise.

また、図1の画像診断支援システム100の、画像処理装置10、MDCT装置20、画像データ記憶部30、および表示装置40は、互いに直接連結される必要はなく、例えばネットワークを介して構成してもよい。   In addition, the image processing apparatus 10, the MDCT apparatus 20, the image data storage unit 30, and the display apparatus 40 of the image diagnosis support system 100 in FIG. 1 do not need to be directly connected to each other, for example, configured via a network. Also good.

なお、図1では、本発明の画像処理装置10の特徴に直接関係していない、画像診断支援システム100が備える入力装置(キーボード、マウスなど)、プリンタなどは図示していない。   Note that FIG. 1 does not show an input device (keyboard, mouse, etc.), printer, and the like included in the image diagnosis support system 100 that are not directly related to the features of the image processing apparatus 10 of the present invention.

(画像処理装置の概略構成)
画像処理装置10は少なくとも、画像データ取得部11、肺野領域抽出部12、関心領域決定部13、最大主曲率算出部(画素抽出手段、面状領域抽出手段、候補面抽出手段)14、識別情報付与部(第1識別情報付与手段)15、面統合部(第1の統合手段、第2の統合手段)16、代表平面決定部17(拡張手段、強調手段)、葉間裂決定部(葉間裂選択手段)18および表示画像生成部19を備えている。
(Schematic configuration of image processing apparatus)
The image processing apparatus 10 includes at least an image data acquisition unit 11, a lung field extraction unit 12, a region of interest determination unit 13, a maximum principal curvature calculation unit (pixel extraction unit, planar region extraction unit, candidate plane extraction unit) 14, and identification Information providing unit (first identification information providing unit) 15, surface integration unit (first integration unit, second integration unit) 16, representative plane determination unit 17 (expansion unit, enhancement unit), interlobar fissure determination unit ( And a display image generation unit 19.

画像データ取得部11は、画像データ記憶部30から、葉間裂抽出の対象となる3次元画像を取得する。   The image data acquisition unit 11 acquires from the image data storage unit 30 a three-dimensional image that is a target for extraction of interlobar fissures.

肺野領域抽出部12は、画像データ取得部11が取得した3次元画像の中から、画素値(X線吸収率に対応)に基づいて肺の領域(肺野領域に相当)を抽出する。   The lung field extraction unit 12 extracts a lung region (corresponding to the lung field region) from the three-dimensional image acquired by the image data acquisition unit 11 based on the pixel value (corresponding to the X-ray absorption rate).

関心領域決定部13は、肺野領域抽出部12が抽出した肺野領域の画像を、半径5mmの球状の小領域を抽出し、小領域に含まれる画素の画素値が肺野領域の抽出に用いた画素値以下である画素の割合を、各小領域について算出する。算出された画素の割合が低い小領域を、大きい病変と考えられる領域として、肺野領域から除去し、関心領域(葉間裂抽出を行う対象となる領域)を決定する。   The region-of-interest determining unit 13 extracts a spherical small region having a radius of 5 mm from the lung field region image extracted by the lung field region extracting unit 12, and the pixel values of the pixels included in the small region are used to extract the lung field region. The proportion of pixels that are less than or equal to the used pixel value is calculated for each small region. A small region with a low ratio of the calculated pixels is removed from the lung field region as a region considered to be a large lesion, and a region of interest (region to be subjected to interlobar fissure extraction) is determined.

最大主曲率算出部14は、3次元画像を構成する各画素の画素値(X線吸収率に対応)を第4の次元とする4次元曲率の最大主曲率、および最大主曲率方向ベクトルを算出する。最大主曲率算出部14は、さらに、算出された最大主曲率、および最大主曲率方向ベクトルを用いて最大主曲率画像を生成し、各画素の最大主曲率と最大主曲率が閾値T以上の領域を抽出し、得られた領域に対して薄面化を行い、3次元のトポロジを計算する(非特許文献7)ことで、最大主曲率画像内の複数の面を葉間裂候補として抽出する。 The maximum principal curvature calculation unit 14 calculates the maximum principal curvature of the four-dimensional curvature and the maximum principal curvature direction vector with the pixel value (corresponding to the X-ray absorption factor) of each pixel constituting the three-dimensional image as the fourth dimension. To do. Maximum principal curvature calculating unit 14 further maximum principal curvatures are calculated, and using the maximum principal curvature direction vector to generate the maximum principal curvature image, the maximum principal curvature and maximum principal curvatures for each pixel thresholds T 1 or more Extracting the region, thinning the obtained region, and calculating a three-dimensional topology (Non-Patent Document 7) extracts a plurality of surfaces in the maximum principal curvature image as interlobar fissure candidates. .

識別情報付与部15は、関心領域において抽出された面(面状領域)の法線ベクトルに基づいて、各面に対し、ラベル(識別情報)を付与して分類する。同じラベルを付与された面同士は法線ベクトルの方向の差が所定の角度以内であることを意味している。また、ある面の交差部(近接部)周辺に別の面が存在しているときには、それぞれの面について法線ベクトルを求め、各面に対して同じラベルを付与する。なお、このとき付与するラベルは、各面を識別できるようなものであれば何であってもよい。面を構成する画素に付与するラベルを“1”、“1’”などとする場合について、後に詳述する。   Based on the normal vector of the surface (planar region) extracted in the region of interest, the identification information adding unit 15 assigns and classifies each surface with a label (identification information). The surfaces given the same label mean that the difference in the direction of the normal vector is within a predetermined angle. When another surface exists around the intersection (proximity portion) of a certain surface, a normal vector is obtained for each surface, and the same label is assigned to each surface. In addition, the label provided at this time may be anything as long as each surface can be identified. The case where the labels applied to the pixels constituting the surface are “1”, “1 ′”, etc. will be described in detail later.

面統合部16は、面の変形が大きい箇所や面の交差部が存在する領域を含む面同士に同じラベルを付与し、1つの面として統合する。統合された、同じラベルを付与された領域を葉間裂候補(葉間裂候補面)とする。   The surface integration unit 16 assigns the same label to the surfaces including the area where the surface deformation is large and the region where the surface intersection exists, and integrates them as one surface. The integrated region to which the same label is assigned is defined as an interlobar fissure candidate (interlobar fissure candidate surface).

代表平面決定部17は、面統合部16が生成した面によって規定される平面を、(x,y,z)空間中で平面を示す式、ax+by+cz−d=0を用いて表した場合の各パラメータ(a,b,c,d)を、各葉間裂候補として統合された面上の各画素について求めて平均値(a’,b’,c’,d’)を算出し、各葉間裂候補となる面に対応する平面を表す式、a’x+b’y+c’z−d’=0を決定する。   The representative plane determination unit 17 represents a plane defined by the plane generated by the plane integration unit 16 using an expression indicating a plane in (x, y, z) space, ax + by + cz−d = 0. The respective parameters (a, b, c, d) are calculated for each pixel on the surface integrated as each interlobar fissure candidate, and the average value (a ′, b ′, c ′, d ′) is calculated. Then, an expression a′x + b′y + c′z−d ′ = 0 representing a plane corresponding to each interlobar fissure candidate surface is determined.

葉間裂決定部18は、葉間裂候補の面によって規定される平面が、肺野領域をどのような体積比で分割するかを算出し、算出された体積比を解剖学的な知見と比較することで、複数の葉間裂候補の面のうちどれが葉間裂であるか否かを決定する。また、葉間裂決定部18は、葉間裂候補の面として抽出された面を構成する画素の数が所定数以上の画素によって構成されている面を抽出する。   The interlobar fissure determination unit 18 calculates what volume ratio the plane defined by the interlobar fissure candidate plane divides the lung field region, and uses the calculated volume ratio as anatomical knowledge. By comparing, it is determined which of the plurality of interlobar candidate surfaces is an interlobar fissure. In addition, the interlobar fissure determination unit 18 extracts a surface constituted by pixels having a predetermined number or more of pixels constituting the surface extracted as the interlobar fissure candidate surface.

表示画像生成部19は、画像データ取得部11が取得した画像と同じ画像を画像データ記憶部30から取得し、当該画像と葉間裂決定部18が葉間裂であると決定した面の画像とを合成して表示画像を生成する。   The display image generation unit 19 acquires the same image as the image acquired by the image data acquisition unit 11 from the image data storage unit 30, and the image and the image of the surface determined by the interlobar fissure determination unit 18 as an interlobar fissure. Are combined to generate a display image.

(葉間裂抽出処理の流れ)
次に、本発明に係る画像処理装置10が肺の葉間裂を抽出する動作の流れについて、図1に示した画像処理装置10の各部の機能と関連づけながら、図2〜図5を用いて説明する。
(Flow of fissure extraction processing)
Next, the operation flow of the image processing apparatus 10 according to the present invention for extracting lung interlobar fissures will be described with reference to FIGS. 2 to 5 while associating with the functions of the respective parts of the image processing apparatus 10 shown in FIG. explain.

図2は、本発明の実施形態1に係る葉間裂抽出処理の流れの概略を示すフローチャートである。ここでは、画像処理装置10が肺の3次元画像を取得してから、葉間裂を示す画像を表示画像として生成するまでの処理について説明する。   FIG. 2 is a flowchart showing an outline of the flow of the interlobar fissure extraction process according to Embodiment 1 of the present invention. Here, a process from when the image processing apparatus 10 acquires a three-dimensional lung image to when an image showing an interlobar fissure is generated as a display image will be described.

本発明の1態様に係る画像処理装置10の画像データ取得部11は、葉間裂を抽出する元画像として被検体の肺の3次元画像を画像データ記憶部30から取得する(ステップ1;以後、簡略化してS1のように表記する)。   The image data acquisition unit 11 of the image processing apparatus 10 according to one aspect of the present invention acquires a three-dimensional image of the subject's lung from the image data storage unit 30 as an original image from which the interlobar fissure is extracted (step 1; , Simplified and expressed as S1).

3次元画像に対して、最初に葉間裂の粗抽出(S100)が行われる。次に、葉間裂の詳細抽出(S200)が行われ、最後に、葉間裂の補正処理(S300)が行われる。画像処理装置10は、これらの各処理工程により葉間裂を抽出する。   First, rough extraction of the interlobar fissure (S100) is performed on the three-dimensional image. Next, detailed extraction of the interlobar fissure is performed (S200), and finally, interlobar fissure correction processing (S300) is performed. The image processing apparatus 10 extracts the interlobar fissure by each of these processing steps.

表示画像生成部19において、肺の3次元画像(元画像)と抽出された葉間裂とが正確に重ね合わすことで合成された表示画像が生成される(S2)。   In the display image generation unit 19, a combined display image is generated by accurately superimposing the three-dimensional lung image (original image) and the extracted interlobar fissure (S2).

以下において、画像処理装置10の行う葉間裂抽出処理を、葉間裂の粗抽出(S100)、葉間裂の詳細抽出(S200)、葉間裂の補正処理(S300)の順に説明する。   In the following, the interlobar fissure extraction process performed by the image processing apparatus 10 will be described in the order of the interlobar fissure rough extraction (S100), the interlobar fissure detail extraction (S200), and the interlobar fissure correction process (S300).

1.葉間裂の粗抽出
MDCT装置20によって撮像された3次元画像(胸部X線断層像)から葉間裂を抽出するために、はじめに葉間裂の粗抽出(図2のS100)を行う。この葉間裂の粗抽出とは、以下の4つの処理から構成される。1.画像前処理、2.葉間裂候補の抽出、3.面の分類と統合、および4.葉間裂の選択。
1. Rough extraction of the interlobar fissure In order to extract the interlobar fissure from the three-dimensional image (chest X-ray tomographic image) captured by the MDCT apparatus 20, first, rough extraction of the interlobar fissure is performed (S100 in FIG. 2). This rough extraction of the interlobar fissure is composed of the following four processes. 1. Image preprocessing, 2. 2. Extraction of interlobar fissure candidates; 3. Classification and integration of faces; Selection of interlobar fissures.

図3は、本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の粗抽出の流れを示すフローチャートである。以下では、図3を参照しながら、葉間裂の粗抽出の各処理について詳細に説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing a flow of rough extraction of an interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, each process of rough extraction of the interlobar fissure will be described in detail with reference to FIG.

1−1.画像前処理
まず、画像データ取得部11が胸部X線CT断層画像(3次元画像)を画像データ記憶部30から取得し(S1)、取得した3次元画像から肺野領域抽出部12が肺野領域を抽出する(S110)。肺野領域抽出部12は、抽出された肺野領域からX線吸収率が所定の値T(例えば、−700HU)以上の領域を抽出し、Closing処理によって、抽出された領域に含まれる微小な穴を埋める。Closing処理とは、膨張処理(dilation)と縮退処理(erosion)とを同じ回数繰り返す画像処理法の1つである。
1-1. Image Preprocessing First, the image data acquisition unit 11 acquires a chest X-ray CT tomographic image (three-dimensional image) from the image data storage unit 30 (S1), and the lung field region extraction unit 12 extracts the lung field from the acquired three-dimensional image. An area is extracted (S110). The lung field region extraction unit 12 extracts a region having an X-ray absorption rate equal to or higher than a predetermined value T 0 (for example, −700 HU) from the extracted lung field region, and a minute amount included in the extracted region by Closing processing. To fill holes. Closing processing is one of image processing methods in which expansion processing (dilation) and degeneration processing (erosion) are repeated the same number of times.

なお、肺の葉間裂を肺野領域から抽出するためには、Tを−750HU以上−650HU未満とすることが好ましい。後述する実施例では、Tを−700HUと設定している。 In addition, in order to extract the interlobar fissure of the lung from the lung field region, T 0 is preferably set to −750 HU or more and less than −650 HU. In an example described later, T 0 is set to −700 HU.

次に、関心領域決定部13が、肺野領域を半径5mmの球状の小領域を抽出し、小領域に含まれる画素の画素値が肺野領域の抽出に用いた画素値以下である画素の割合を、各小領域について算出する。算出された画素の割合Rが低い(例えば、30%以下)小領域を、大きい病変と考えられる領域として、肺野領域から除去し、関心領域(葉間裂抽出を行う対象となる領域)を決定する(S120)。 Next, the region-of-interest determination unit 13 extracts a spherical small region having a radius of 5 mm from the lung field region, and the pixel value of the pixel included in the small region is equal to or less than the pixel value used for the lung field region extraction. A ratio is calculated for each small region. Calculated pixel low ratio R 1 (e.g., 30% or less) a small area, as a region thought that large lesions, were removed from the lung region, the region of interest (the region of interest for interlobular裂抽unloading) Is determined (S120).

なお、葉間裂の粗抽出において、病変領域を除去する処理は不可欠な処理ではない。しかし、病変領域には葉間裂以外の面形状が多数存在するため、病変領域を除去する処理を葉間裂の粗抽出を行う画像に対して前処理として行うことが望ましい。   In the rough extraction of the interlobar fissure, the process of removing the lesion area is not an indispensable process. However, since there are many surface shapes other than the interlobar fissures in the lesion area, it is desirable to perform the process of removing the lesion area as a pre-process on the image for rough extraction of the interlobar fissures.

画像前処理によって抽出された関心領域は、次の処理(2.葉間裂候補の抽出)に供される。   The region of interest extracted by the image preprocessing is used for the next processing (2. Extraction of interlobar fissure candidates).

1−2.葉間裂候補の抽出
上述のように抽出された肺野領域内の関心領域から葉間裂候補(面)の領域を抽出する(S130:画素抽出ステップ、面状領域抽出ステップ)ために、ここでは非特許文献6に記載されている手法を用いる。すなわち、画像処理装置10は、被検体の肺野領域を表し3次元に配列した画素を有する3次元画像から、上記各画素の画素値を第4の次元とする4次元曲率の最大主曲率を画素値とする最大主曲率画像を生成し、該最大主曲率画像から肺の葉間裂を抽出する。
1-2. Extraction of interlobar fissure candidates In order to extract the interlobar fissure candidate (plane) region from the region of interest in the lung field region extracted as described above (S130: pixel extraction step, planar region extraction step) Then, the method described in Non-Patent Document 6 is used. That is, the image processing apparatus 10 calculates the maximum principal curvature of the four-dimensional curvature having the pixel value of each pixel as the fourth dimension from the three-dimensional image having the three-dimensionally arranged pixels representing the lung field region of the subject. A maximum principal curvature image having pixel values is generated, and lung interlobar fissures are extracted from the maximum principal curvature image.

最大主曲率算出部14は、関心領域を構成する画素に、3次元画像の3つの空間軸に加えて、第4軸目に各画素における画素値をとることにより、4次元空間内の超曲面として扱う。これにより、曲面が撮像された時の濃淡のコントラストに関する情報を考慮した空間的な広がり、および繋がりに基づいて、関心領域に含まれる複数の面状領域を抽出することができる。   The maximum principal curvature calculation unit 14 takes the pixel value of each pixel on the fourth axis in addition to the three spatial axes of the three-dimensional image to the pixels constituting the region of interest, thereby converting the hypersurface in the four-dimensional space. Treat as. As a result, a plurality of planar regions included in the region of interest can be extracted based on the spatial spread and connection in consideration of the information regarding the contrast of the shade when the curved surface is imaged.

3次元空間の点(x,y,z)における濃度値がw=f(x,y,z)で与えられる画像では3次元画像を構成する各画素の画素値はそれぞれの濃度値を示している。   In an image in which the density value at the point (x, y, z) in the three-dimensional space is given by w = f (x, y, z), the pixel value of each pixel constituting the three-dimensional image indicates the respective density value. Yes.

関心領域における1階偏導関数をf,f,fと表記し、2階偏導関数をfxx,fyy,fzz,fxy,fyz,fxzと表記する。このとき、第1基本形式を、 1 partial derivatives in the region of interest is expressed as f x, f y, f z , the 2 partial derivatives f xx, f yy, f zz , f xy, f yz, denoted as f xz. At this time, the first basic format is

とし、第2基本形式を、   And the second basic form

とすると、4次元超曲面の主曲率は、下記の式で表される。 Then, the principal curvature of the four-dimensional hypersurface is expressed by the following equation.

上記Fの逆行列と上記Fとの積Wの固有値が主曲率であり、4次元超曲面の主曲率方向ベクトルは当該内積Wの固有ベクトルである。得られる3つの主曲率の中の最大のものを最大主曲率とし、最大主曲率に対応する固有ベクトルを最大主曲率方向ベクトルとする。 An eigenvalue principal curvature of the product W of the inverse matrix and the F 2 of the F 1, the main direction of curvature vector of the four-dimensional hypersurface is the eigenvector of the dot product W. The maximum one of the three main curvatures obtained is the maximum main curvature, and the eigenvector corresponding to the maximum main curvature is the maximum main curvature direction vector.

図6は、本発明の実施形態1に係る画像処理装置が取得した(a)肺の3次元画像(アキシアル(axial)断層画像)の例、および(b)肺野領域に含まれる画素における4次元曲率の最大主曲率を用いて生成された最大主曲率画像の例である。   FIG. 6 shows (a) an example of a three-dimensional image of an lung (axial axial tomographic image) acquired by the image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and (b) 4 in pixels included in a lung field region. It is an example of the maximum principal curvature image produced | generated using the maximum principal curvature of a dimensional curvature.

最大主曲率算出部14は、さらに、関心領域内で最大主曲率に対して所定の閾値T(例えば、0.05)以上の領域を抽出し、得られた領域に対して薄面化を行い、3次元のトポロジを計算する。3次元のトポロジの計算は公知の技術によって行うことができる(非特許文献7参照)。なお、最大主曲率画像内において面形状(面状領域)に加えて線形状が抽出されたときには、以後の葉間裂の粗抽出処理を行う前に線形状を除去する。また、3次元のトポロジに基づいて、各画素を面、面の縁、および面同士の交差部のいずれかに分類する。 The maximum principal curvature calculation unit 14 further extracts a region having a predetermined threshold T 1 (for example, 0.05) or more with respect to the maximum principal curvature in the region of interest, and performs thinning on the obtained region. Compute a three-dimensional topology. The calculation of the three-dimensional topology can be performed by a known technique (see Non-Patent Document 7). When a line shape is extracted in addition to the surface shape (planar region) in the maximum principal curvature image, the line shape is removed before performing a rough extraction process of the interlobar fissures thereafter. Further, based on the three-dimensional topology, each pixel is classified into one of a surface, an edge of the surface, and an intersection of the surfaces.

具体的には、最大主曲率算出部14は、関心領域内の各画素について最大主曲率と最大主曲率方向ベクトルとを算出し、最大主曲率が閾値T以上である互いに隣接する画素の集まりを1つの形状の領域として抽出する。このように抽出された画素によって構成された領域は、その形状によって面形状、線形状などに分類される。このようにして抽出された領域のうち、線形状の領域は除去され、一方、面形状の領域は面、面の縁、および面同士の交差部に分類される。この面形状の領域を葉間裂候補領域とする。 Specifically, the maximum principal curvature calculating unit 14, a collection of pixels to calculate the maximum principal curvature and the maximum principal curvature direction vector for each pixel, which are adjacent to each other maximum principal curvature is the threshold value above T 1 in the region of interest Are extracted as a region of one shape. The region constituted by the extracted pixels is classified into a surface shape, a line shape, and the like according to the shape. Of the regions extracted in this way, the linear region is removed, while the planar region is classified into a surface, an edge of the surface, and an intersection of the surfaces. This plane-shaped region is set as a candidate leaf fissure region.

1−3.面の分類と統合
葉間裂候補として抽出された複数の面(面状領域)を各面の法線ベクトルを用いて分類する。識別情報付与部15は、葉間裂候補を構成する画素の最大主曲率方向ベクトルをその面の該画素における法線ベクトルとして利用し、各面にラベル(第1識別情報)を付与する(S140:第1識別情報付与ステップ)。識別情報付与部15が、ラベルを付与することで面を分類する処理は、具体的には、以下の4工程によって行われる。ここで、面に分類される画素を面画素とし、面同士の交差部に分類される画素を交差部画素とする。
1-3. Classification and integration of faces A plurality of faces (planar regions) extracted as interlobar fissure candidates are classified using normal vectors of each face. The identification information adding unit 15 uses the maximum principal curvature direction vector of the pixels constituting the interlobar fissure candidate as a normal vector in the pixels of the surface, and assigns a label (first identification information) to each surface (S140). : 1st identification information provision step). Specifically, the process in which the identification information adding unit 15 classifies a surface by applying a label is performed by the following four steps. Here, a pixel classified into a plane is referred to as a plane pixel, and a pixel classified into a crossing portion between the planes is referred to as a crossing pixel.

工程1:ラベルの初期値を1に設定する。初期状態において、全ての画素にはまだラベルが付与されていない。   Step 1: The initial value of the label is set to 1. In the initial state, all the pixels are not yet labeled.

工程2:関心領域内において交差部画素を探索する。交差部画素毎に工程3を実行する。全ての交差部画素についての処理が完了すると、識別情報付与部15は処理を終了する。   Step 2: Search for intersection pixels in the region of interest. Step 3 is performed for each intersection pixel. When the process for all the intersection pixels is completed, the identification information providing unit 15 ends the process.

工程3:注目している交差部画素の近傍(例えば「26近傍」:図13参照)にある面画素のうち、まだラベルが付与されていない画素の1つにラベルを付与し、該画素を注目点とする。注目点について工程4を実行する。注目している交差部画素の近傍に、ラベルが付与されていない面画素が存在しない場合、工程2に戻る。   Step 3: A label is assigned to one of the pixels that have not yet been labeled among the surface pixels in the vicinity of the intersection pixel of interest (for example, “near 26”: see FIG. 13), Let it be a point of interest. Step 4 is performed for the point of interest. When there is no surface pixel to which no label is applied in the vicinity of the focused intersection pixel, the process returns to step 2.

工程4:注目点の近傍に存在するまだラベルが付与されていない面画素について、該面画素の法線ベクトルと注目点の法線ベクトルとの角度の差が所定の角度Q(第1の角度;例えば、25度)未満であるという角度条件を満たす場合には、該面画素にラベルを付与する。すなわち該画素には注目点のラベルと同じラベルが付与される。この処理を注目点の近傍に存在するまだラベルが付与されていない全ての面画素に対して実行する。同じラベルが付与された各面画素を新たな注目点とし、工程4を実行する。同じラベルが付与された複数の面画素の近傍に、同じラベルを付与するべき面画素が存在しない(上記角度条件を満たす面画素が存在しない)場合、ラベルを、例えば1から2へ、上げて(更新して)工程3へ戻る。 Step 4: For a surface pixel that has not yet been labeled and exists in the vicinity of the point of interest, the difference in angle between the normal vector of the surface pixel and the normal vector of the point of interest is a predetermined angle Q 1 (first If the angle condition of less than 25 degrees (for example, 25 degrees) is satisfied, a label is assigned to the surface pixel. That is, the same label as the label of the attention point is given to the pixel. This process is executed for all the surface pixels that are present in the vicinity of the point of interest and have not yet been labeled. Step 4 is executed by setting each surface pixel to which the same label is assigned as a new attention point. If there is no surface pixel to which the same label is to be applied in the vicinity of a plurality of surface pixels to which the same label is applied (no surface pixel that satisfies the above angle condition), the label is increased from 1 to 2, for example. Return to step 3 (updating).

以上の工程により抽出される面状領域は、最大主曲率算出部14によって抽出された画素のうち、連続する複数の上記画素によって構成され、該面状領域に含まれるいずれの2つの画素の上記4次元超曲面における最大主曲率方向ベクトルの角度差も所定の角度Q未満である。 The planar area extracted by the above steps is constituted by a plurality of continuous pixels among the pixels extracted by the maximum principal curvature calculation unit 14, and the above-described two pixels included in the planar area angular difference of the maximum principal curvature direction vector in the four-dimensional hypersurface is also less than a predetermined angle Q 1.

上記の工程の結果、同一のラベルが付与された面画素同士は1つの面を構成すると考えられる。しかし、面の変形が大きい箇所や面の交差部が存在する領域が挟まれると、当該面画素同士は同じラベルが付与されなくなる。そこで、面統合部16は、交差部を含む面同士に同じラベルを付与して、面の交差部をまたいで同方向の法線ベクトルを有する面同士を統合する。面の統合は、下記の3つの工程によって行う。   As a result of the above steps, the surface pixels to which the same label is assigned are considered to constitute one surface. However, if a region having a large surface deformation or a region where a surface intersects exists, the surface pixels are not given the same label. Therefore, the surface integration unit 16 assigns the same label to the surfaces including the intersection, and integrates the surfaces having the normal vector in the same direction across the intersection of the surfaces. The surface integration is performed by the following three steps.

工程1:関心領域において面の交差部の画素を探索する。交差部画素ごとに工程2を実行する。すべての面の交差部について探索が済むまで行う。   Step 1: Search for pixels at intersections of surfaces in the region of interest. Step 2 is performed for each intersection pixel. Continue until all the intersections of the faces have been searched.

工程2:面の交差部の画素の26近傍にあるすべての面間において法線ベクトルの比較を行う。   Step 2: Normal vectors are compared between all the planes in the vicinity of the pixel 26 at the intersection of the planes.

工程3:法線ベクトル間の角度差が所定の角度Q(第2の角度;例えば、25度)未満である面の組み合わせがある場合、それらの面とそれに挟まれる面の交差部に同一のラベルを付与(更新)する。すべての面の交差部についてラベルの付与が済むまで行う。 Step 3: When there is a combination of surfaces where the angle difference between the normal vectors is less than a predetermined angle Q 2 (second angle; for example, 25 degrees), they are the same at the intersection of those surfaces and the surfaces sandwiched between them. The label is given (updated). This is done until labels are applied to the intersections of all surfaces.

上述の面の分類と統合について、図7を用いて具体的に説明する。   The above-described surface classification and integration will be specifically described with reference to FIG.

図7は、本発明の実施形態1に係る葉間裂の粗抽出における面の分類・結合を示す図であり、(a)は最大主曲率画像において葉間裂候補となる面の抽出を行った結果を肺野領域の断層画像に重ねた画像であり、(b)は抽出された葉間裂候補となる面に対してラベルを付与した段階の画像を線描画として表現した図であり、(c)はラベルを更新して面の統合を行った段階での図である。   FIG. 7 is a diagram showing surface classification / combination in rough extraction of interlobar fissures according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 7A illustrates extraction of a surface that is a candidate for interlobar fissures in the maximum principal curvature image. (B) is a diagram expressing the image at the stage where a label is assigned to the extracted interlobar fissure candidate surface as a line drawing, (C) is a figure in the stage which updated the label and integrated the surface.

図7の(a)に示すように、最大主曲率画像において葉間裂候補となる面が抽出された場合、識別情報付与部15は各葉間裂候補の面に対して、1から順にラベルを付与する。その結果、図7の(b)に示すように、それぞれの葉間裂候補の面には1〜6の別々のラベルが付与され、分類される。   As shown in (a) of FIG. 7, when a surface that is a candidate for interlobar fissures is extracted from the maximum principal curvature image, the identification information adding unit 15 labels the interferon fissure candidate surfaces in order from 1 Is granted. As a result, as shown in (b) of FIG. 7, separate labels 1 to 6 are assigned to the surfaces of candidate interlobar fissures and classified.

ラベル1を付与された面とラベル2が付与された面、ラベル2を付与された面とラベル3が付与された面、およびラベル5を付与された面とラベル6が付与された面は、交差部を挟んでいる。   The surface to which the label 1 is applied, the surface to which the label 2 is applied, the surface to which the label 2 is applied and the surface to which the label 3 is applied, and the surface to which the label 5 is applied and the surface to which the label 6 is applied are It has an intersection.

そこで、面統合部16は、ラベル1を付与された面の端辺とラベル2が付与された面の端辺との間に存在する交差部の画素に対し、法線ベクトルの比較を行う。法線ベクトル間の角度差が所定の角度Q未満である面として、ラベル1を付与された面とラベル2を付与された面を特定し、これらに同じラベル1’を付与する。ラベル1を付与された面、あるいはラベル2を付与された面との法線ベクトル間の角度差が所定の角度Q以上である、ラベル5を付与された面には、ラベル1’は付与されない。 Therefore, the surface integration unit 16 compares the normal vectors with respect to the pixels at the intersection between the edge of the surface to which the label 1 is assigned and the edge of the surface to which the label 2 is assigned. As a surface angle difference is less than a predetermined angle Q 2 between normal vectors to identify a face that is granted granted surface and label 2 the label 1, given the same label 1 'thereto. Label 1 granted faces a, or angular difference between normal vectors of the label 2 the granted surface is a predetermined angle Q 2 or more, the surface that has been granted the label 5, the label 1 'grant Not.

次に面統合部16は、上記でラベル1’を付与された面(初期にはラベル2を付与された面)とラベル3が付与された面の間に存在する交差部の画素に対し、法線ベクトルの比較を行う。法線ベクトル間の角度差が所定の角度Q未満である面として、ラベル1’を付与された面とラベル3を付与された面を特定し、これらに同じラベル1’を付与する。 Next, the surface integration unit 16 applies the pixel at the intersecting portion existing between the surface to which the label 1 ′ is applied (the surface to which the label 2 is initially applied) and the surface to which the label 3 is applied, to Compare normal vectors. As a surface angle difference is less than a predetermined angle Q 2 between normal vectors, 'identifies granted surface labeled 3 a granted faces the same label 1 of these' labels 1 to grant.

以下同様の処理を行い、図7の(c)に示すように、初期にはラベル1〜4が付与されていた面は、ラベル1’が付与された1つの面として統合され、初期にはラベル5・6が付与されていた面は、ラベル5’が付与された1つの面として統合される。   Thereafter, the same processing is performed, and as shown in FIG. 7C, the surface to which the labels 1 to 4 are initially attached is integrated as one surface to which the label 1 ′ is assigned. The surfaces to which the labels 5 and 6 are assigned are integrated as one surface to which the label 5 ′ is assigned.

すなわち、葉間裂候補として抽出された各面に対し、該面を構成する画素の最大主曲率方向ベクトルに応じたラベルを付与して各面を分類し、ラベルを付与された複数の面のうち、法線ベクトルの角度差が所定の角度以内である面について、該面上の各画素に付与されたラベルを同一の値に更新することにより、葉間裂の候補となる面を分類・統合する。   That is, for each surface extracted as an interlobar fissure candidate, a label corresponding to the maximum principal curvature direction vector of the pixels constituting the surface is assigned to classify each surface, and a plurality of surfaces to which labels are assigned Among these, for surfaces whose normal vector angle difference is within a predetermined angle, the labels assigned to each pixel on the surface are updated to the same value, thereby classifying the surfaces that are candidates for interlobar fissures. Integrate.

次に、葉間裂決定部18は、分類・統合した面のうち、所定数以上の画素によって構成されている面を抽出する。すなわち、本実施形態に係る葉間裂の粗抽出では、分類・統合によって葉間裂候補面として抽出された面のうち、分類・統合の結果、所定の大きさに満たない面は、葉間裂ではないとして、葉間裂の選択を行う前に除去される。   Next, the interlobar fissure determination unit 18 extracts a surface composed of a predetermined number or more of the classified and integrated surfaces. That is, in the rough extraction of the interlobar fissures according to the present embodiment, among the surfaces extracted as the interlobar fissure candidate surfaces by classification / integration, the surfaces that are less than a predetermined size as a result of classification / integration As not a fissure, it is removed before making an interlobar fissure selection.

1−4.葉間裂の選択
次に、代表平面決定部17は、分類・統合の結果得られた各面によって規定される平面(分割面)を決定する。そして、葉間裂決定部18は、決定された平面(分割面)が、肺野領域をどのような体積比の分割領域に分割するかを算出し、算出された体積比から、該平面を規定する面が葉間裂であるか否かを判定することにより、葉間裂を決定する。
1-4. Selection of Interlobar Fissure Next, the representative plane determination unit 17 determines a plane (divided plane) defined by each plane obtained as a result of classification and integration. Then, the interlobar fissure determination unit 18 calculates what volume ratio of the lung field region the determined plane (division plane) divides, and calculates the plane from the calculated volume ratio. The interlobar fissure is determined by determining whether the prescribed surface is an interlobar fissure.

点(x,y,z)を通り、法線ベクトルを(a,b,c)とする平面の式は、
d=ax+by+cz (1)
で表される。ただしd=ax+by+czである。つまり、パラメータ(a,b,c,d)は平面を規定するパラメータである。葉間裂候補である面について面上の各点における座標(x,y,z)と該点における法線ベクトル(最大主曲率方向ベクトル)とから、該点上の平面を規定するパラメータを求める。葉間裂候補である面におけるパラメータ(a,b,c,d)の平均値(a’,b’,c’,d’)を求める。この平均パラメータ(a’,b’,c’,d’)で規定される平面を、葉間裂候補である該面を代表する(近似する)平面とする。
The plane equation passing through the point (x 0 , y 0 , z 0 ) and having the normal vector as (a, b, c) is
d = ax + by + cz (1)
It is represented by However, d = ax 0 + by 0 + cz 0 . That is, the parameters (a, b, c, d) are parameters that define the plane. For a plane that is a candidate for interlobar fissure, a plane on the point is defined from coordinates (x 0 , y 0 , z 0 ) at each point on the plane and a normal vector (maximum principal curvature direction vector) at the point. Find the parameters. An average value (a ′, b ′, c ′, d ′) of the parameters (a, b, c, d) in the plane that is a candidate for interlobar fissure is obtained. A plane defined by the average parameter (a ′, b ′, c ′, d ′) is a plane representing (approximate) the plane that is a candidate for interlobar fissure.

上記統合部が統合した複数の面に対応する上記式(1)のパラメータ(a,b,c,d)の平均値(a’,b’,c’,d’)を算出し、
f(x,y,z)=a’x+b’y+c’z−d’ (2)
上記式(2)のf(x,y,z)=0を満たす平面が規定される。
Calculating an average value (a ′, b ′, c ′, d ′) of the parameters (a, b, c, d) of the formula (1) corresponding to the plurality of surfaces integrated by the integration unit;
f (x, y, z) = a′x + b′y + c′z−d ′ (2)
A plane satisfying f (x, y, z) = 0 in the above formula (2) is defined.

工程1:面を構成するすべての画素の平面の式の各パラメータの平均を求め、面によって規定される平面の式とする。   Step 1: The average of each parameter of the plane formula of all the pixels constituting the plane is obtained and set as a plane formula defined by the plane.

工程2:工程1で求めたパラメータを用いて表される平面によって肺野領域を2つの分割領域に分割したとき、大きい方の体積V、小さい方の体積Vをそれぞれ求める。 Step 2: When the lung field region is divided into two divided regions by the plane expressed using the parameters obtained in Step 1, the larger volume V 1 and the smaller volume V 2 are obtained.

工程3:V/(V+V)が所定の値R(例えば、0.25)よりも小さい場合、その面は葉間裂ではないと判断し除去する。なぜならば、葉間裂は解剖学的な性質として、肺野領域を縦断あるいは横断するように広がる面状の組織であるからである。 Step 3: If V 2 / (V 1 + V 2 ) is smaller than a predetermined value R 2 (for example, 0.25), it is determined that the surface is not an interlobar fissure and is removed. This is because an interlobar fissure is a planar tissue that spreads in a longitudinal direction or across a lung field region as an anatomical property.

図8は、肺野領域を分割する面のうち、葉間裂の面を決定する方法について説明する図であり、(a)は葉間裂である判定される面の例を示し、(b)は葉間裂ではないと判定される面の例を示す図である。図8の(a)に示す面Aによって規定される平面が肺野領域を分割する場合と、図8の(b)に示す面Bによって規定される平面が肺野領域を分割する場合とを比較する。面Aは、V/(V+V)が所定の値R以上であるため葉間裂と決定される。一方、面Bは、V/(V+V)が所定の値Rより小さいため葉間裂ではないと決定され除去される。 FIG. 8 is a diagram for explaining a method for determining a plane of an interlobar fissure among planes that divide a lung field region. FIG. 8A illustrates an example of a plane that is determined to be an interlobar fissure. ) Is a diagram illustrating an example of a surface that is determined not to be an interlobar fissure. A case where the plane defined by the plane A shown in FIG. 8A divides the lung field region and a case where the plane defined by the plane B shown in FIG. 8B divides the lung field region. Compare. The plane A is determined as an interlobar fissure because V 2 / (V 1 + V 2 ) is equal to or greater than a predetermined value R 2 . On the other hand, the surface B is determined not to be an interlobar fissure because V 2 / (V 1 + V 2 ) is smaller than the predetermined value R 2 and is removed.

上述のように、葉間裂の粗抽出によって抽出された葉間裂(粗抽出の結果得られた面)を用いて、次に葉間裂の詳細抽出を行う。   As described above, using the interlobar fissures extracted by the rough extraction of interlobar fissures (the surface obtained as a result of the coarse extraction), detailed extraction of interlobar fissures is performed next.

2.葉間裂の詳細抽出
MDCT装置20によって撮像された3次元画像(胸部X線断層像)から葉間裂を抽出するために、上述の葉間裂の粗抽出(図2のS100)に続いて葉間裂の詳細抽出を行う。この葉間裂の詳細抽出とは、以下の5つの処理から構成される。1.葉間裂が存在する対象領域の設定、2.対象領域の拡張、3.最大主曲率の強調、4.葉間裂の再抽出、および5.病変に接触する葉間裂の抽出。
2. Detailed extraction of interlobar fissures In order to extract interlobar fissures from a three-dimensional image (chest X-ray tomographic image) imaged by the MDCT apparatus 20, following the above-described rough extraction of interlobar fissures (S100 in FIG. 2). Detailed extraction of interlobar fissures. This detailed extraction of interlobar fissures is composed of the following five processes. 1. 1. setting of the target area where the interlobar fissure exists; 2. Expansion of target area 3. Emphasis on maximum principal curvature. 4. Re-extraction of interlobar fissures, and Extraction of interlobar fissures that contact lesions.

図4は、本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出の流れを示すフローチャートである。以下では、図4を参照しながら、葉間裂の詳細抽出の各処理について詳細に説明する。   FIG. 4 is a flowchart showing a flow of detailed extraction of the interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. Below, each process of the detailed extraction of an interlobar fissure is demonstrated in detail, referring FIG.

2−1.葉間裂が存在する対象領域の設定
葉間裂の詳細抽出は葉間裂が存在する領域を設定し、その中からより詳細に葉間裂を抽出する処理である。ここでは、葉間裂が存在する対象領域を設定する(S210)。
2-1. Setting the target region where the interlobar fissure exists The detailed extraction of the interlobar fissure is a process of setting the region where the interlobar fissure exists and extracting the interlobar fissure in more detail. Here, a target region where an interlobar fissure exists is set (S210).

肺野領域内を10(画素)×10(画素)×10(画素)の大きさの複数の小領域(第1画素群単位)に分割し、そのうち粗抽出の結果得られた葉間裂面が存在する領域を対象領域として設定し、各対象領域について、以下の処理を行う。   The lung field region is divided into a plurality of small regions (first pixel group unit) each having a size of 10 (pixels) × 10 (pixels) × 10 (pixels), and the interlobar fissure plane obtained as a result of rough extraction Is set as a target area, and the following processing is performed for each target area.

最大主曲率算出部14は、対象領域内の面(粗抽出の結果得られた葉間裂面)の法線ベクトルと、対象領域内の各画素の主曲率方向ベクトルの角度の平均と、を比較し、Q(例えば、15度)よりも大きい場合にはその対象領域を除去する。 The maximum principal curvature calculation unit 14 calculates a normal vector of a surface in the target region (an interlobar fissured surface obtained as a result of rough extraction) and an average of angles of main curvature direction vectors of pixels in the target region. In comparison, if it is larger than Q 3 (for example, 15 degrees), the target region is removed.

図9は、本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出において、(a)粗抽出によって抽出された葉間裂を示す図、および(b)葉間裂を含む領域を対象領域として設定したことを示す図である。図9では、(a)に見られる葉間裂を含む領域が、図9(b)において複数の対象領域Cとして設定されている。   FIG. 9 includes (a) a diagram illustrating a leaf fissure extracted by rough extraction and (b) an interlobe fissure in detailed extraction of the interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows having set the area | region as an object area | region. In FIG. 9, the area | region containing the interlobar fissure seen in (a) is set as the some object area | region C in FIG.9 (b).

対象領域に存在する葉間裂の平面の式の各パラメータは平均して求める。対象領域を各平面の式から得られる法線ベクトルによって分類する。識別情報付与部15によって対象領域にラベル(第2識別情報)を付与し、対象領域を分類する処理は、具体的には、以下の4工程によって行われる。   Each parameter of the expression of the plane of the interlobar fissure existing in the target region is obtained by averaging. The target area is classified by the normal vector obtained from the equation of each plane. The process of assigning a label (second identification information) to the target area by the identification information adding unit 15 and classifying the target area is specifically performed by the following four steps.

工程1:各対象領域に対して1つのラベルを付与する。   Step 1: One label is assigned to each target area.

工程2:ラベルの無い対象領域を探索し、探索の結果得られた対象領域にラベルを付与し注目領域とする。ラベルの無い対象領域がない場合には処理を終了する。   Step 2: A target area without a label is searched, and a label is given to the target area obtained as a result of the search to make it an attention area. If there is no target area without a label, the process ends.

工程3:注目領域(第1端部画素群)の法線ベクトルと、注目領域と26連結するラベルの無い対象領域(第1対象画素群)の法線ベクトルとを比較し、法線ベクトル間の角度がQ(第4の角度;例えば、20度)以内の場合にその対象領域にラベルを与えて注目領域とする(第1拡張処理)。以後、この処理を繰り返す。 Step 3: The normal vector of the attention area (first end pixel group) is compared with the normal vector of the target area (first target pixel group) having no label connected to the attention area, and the normal vectors are compared. If the angle is within Q 4 (fourth angle; for example, 20 degrees), a label is given to the target area to make it an attention area (first extension process). Thereafter, this process is repeated.

工程4:ラベルが付与される対象領域が無い場合、ラベルの値を上げて(更新して)上述の工程2に戻る。   Step 4: If there is no target area to which a label is assigned, the value of the label is increased (updated) and the process returns to Step 2 described above.

上記の工程の結果、同一のラベル(第2識別情報)が付与された面同士は1つの領域を構成すると考えられる。以後の処理は、各ラベルが付与された対象領域ごとに行われる。   As a result of the above steps, the surfaces to which the same label (second identification information) is assigned are considered to constitute one region. Subsequent processing is performed for each target region to which each label is assigned.

2−2.対象領域の拡張
対象領域の拡張とは、対象領域を伸延するように拡張する処理である(S220)。
2-2. Expansion of the target area The expansion of the target area is a process of extending the target area to extend (S220).

具体的には、10(画素)×10(画素)×10(画素)の小領域のうち、対象領域の周辺を含む領域を拡張領域候補とする。拡張領域候補から隣接する対象領域が含む平面の式を用いて選択する。これは、拡張領域候補の各画素を代表平面決定部17によって求められた式(1)に代入して、f(x,y,z)の値を画素値として得る。f(x,y,z)=0となる画素は対象領域が含む平面上にあることを意味し、f(x,y,z)の値が正・負である画素は平面上にはないことを意味する。   Specifically, among the 10 (pixel) × 10 (pixel) × 10 (pixel) small areas, an area including the periphery of the target area is set as an extension area candidate. A selection is made using an expression of a plane included in an adjacent target area from the extension area candidates. This substitutes each pixel of the extension area candidate into the equation (1) obtained by the representative plane determination unit 17 to obtain the value of f (x, y, z) as the pixel value. A pixel for which f (x, y, z) = 0 is on a plane included in the target region, and a pixel whose value of f (x, y, z) is positive or negative is not on the plane. Means that.

1つの拡張領域候補内において、各拡張領域候補内の画素値が正・負両方の画素値が含まれている場合、その拡張領域候補を対象領域に加えることで、対象領域を拡張する。加えた対象領域の平面の式のパラメータとしては、例えば、周囲の対象領域のパラメータを平均した値を用いればよい。   When the pixel value in each extension region candidate includes both positive and negative pixel values in one extension region candidate, the target region is extended by adding the extension region candidate to the target region. For example, a value obtained by averaging parameters of surrounding target regions may be used as the parameter of the expression of the plane of the target region added.

2−3.最大主曲率の強調
ここでは、対象領域内の3次元画像に平均法線ベクトル方向の2階方向微分係数を求めて足し込むことで3次元画像の葉間裂部を強調して最大主曲率を再計算し、対象領域内の画素の最大主曲率の方向ベクトルと対象領域内の平均法線ベクトルとの内積を求め、各画素の最大主曲率に該内積をかけることで最大主曲率の強調を行う(S230)。
2-3. Emphasis on maximum principal curvature Here, the maximum principal curvature is obtained by emphasizing the interlobar fissured portion of the 3D image by adding the second-order differential coefficient in the direction of the average normal vector to the 3D image in the target region. Recalculate, find the inner product of the direction vector of the maximum principal curvature of the pixel in the target area and the average normal vector in the target area, and emphasize the maximum main curvature by multiplying the maximum main curvature of each pixel by the inner product This is performed (S230).

これにより、葉間裂部の最大主曲率が大きくなり、葉間裂と同じ方向の最大主曲率方向ベクトルを有する葉間裂周辺の最大主曲率は大きくなり、葉間裂と異なる最大主曲率方向ベクトルを有する葉間裂周辺の最大主曲率は小さくなる。   This increases the maximum principal curvature of the interlobar fissure, increases the maximum principal curvature around the interlobar fissures having the maximum principal curvature direction vector in the same direction as the interlobar fissure, and the maximum principal curvature direction different from the interlobar fissure The maximum principal curvature around the interlobar fissure with the vector is small.

図10は、本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出において、対象領域内の画素に対して最大主曲率を強調する処理を施す(a)前、および(b)後の葉間裂を示す図である。図10(a)に示す対象領域の葉間裂Dに対して、ここで説明した最大主曲率の強調処理を行うことにより、図10(b)に示すように、葉間裂Eの最大主曲率に比較して、葉間裂を挟むように領域の最大主曲率が低下しており、葉間裂Eがより明確になっていることがわかる。   FIG. 10 is a detailed extraction of the interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. Before performing (a) and (b) performing processing for enhancing the maximum principal curvature for the pixels in the target region. FIG. The maximum principal curvature emphasis process described here is performed on the interlobar fissure D in the target region shown in FIG. 10 (a), so that the maximum principal of the interlobar fissure E is obtained as shown in FIG. 10 (b). Compared to the curvature, it can be seen that the maximum principal curvature of the region decreases so as to sandwich the interlobar fissure, and the interlobar fissure E becomes clearer.

なお、内積を演算に用いることに限定されない。葉間裂面と同じ方向の最大主曲率方向ベクトルを有する画素の最大主曲率は大きくなり、葉間裂面と異なる最大主曲率方向ベクトルを有する画素の最大主曲率は小さくなるような方法であればよい。   Note that the inner product is not limited to the calculation. The maximum principal curvature of a pixel having the maximum principal curvature direction vector in the same direction as the interlobar fissure plane is increased, and the maximum principal curvature of a pixel having a maximum principal curvature direction vector different from the interlobar fissure plane is decreased. That's fine.

2−4.葉間裂の再抽出
次に、強調した最大主曲率に対して閾値T(例えば、0.04)以上の領域を抽出し、粗抽出と同様に薄面化、面形状の抽出、面の分類・統合を行い、葉間裂を再度抽出する(S240)。
2-4. Re-extraction of interlobar fissures Next, a region with a threshold value T 2 (for example, 0.04) or more is extracted with respect to the emphasized maximum principal curvature. Integration is performed and the interlobar fissure is extracted again (S240).

再度抽出した葉間裂を用いて、対象領域が関心領域内で増加しなくなる(S250でYES)まで、対象領域の拡張を行う。対象領域が関心領域内で増加している場合(S250でNo)には、当該葉間裂が存在する対象領域の設定(S210)から対象領域内の葉間裂を再抽出(S240)までの処理を繰り返し行う。   Using the extracted interlobar fissure, the target region is expanded until the target region does not increase in the region of interest (YES in S250). When the target region is increasing in the region of interest (No in S250), the setting from the target region where the interlobar fissure exists (S210) to the re-extraction of the interlobar fissure in the target region (S240) Repeat the process.

図11は、本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出を(a)1回(b)2回(c)3回行うことによって、抽出される葉間裂が拡大される様子を示す図である。図11中に矢印で示した対象領域が拡大され、1回の抽出では抽出されていなかった葉間裂が、葉間裂の再抽出を2回(図11(b))、3回(図11(c))と繰り返すことによって、より大きく抽出されている。   FIG. 11 shows the interlobar fissures extracted by performing (a) once (b) twice (c) three times the detailed extraction of the interlobar fissures performed by the image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. It is a figure which shows a mode that it expands. The target region indicated by the arrow in FIG. 11 is enlarged, and the interlobar fissures that have not been extracted by one extraction are reextracted twice (FIG. 11 (b)) and three times (FIG. 11). 11 (c)), and the larger is extracted.

2−5.病変に接触する葉間裂の抽出
詳細抽出結果の葉間裂と、粗抽出の最初に行った画像前処理(図3のS120)で抽出した病変領域とが接触する場合(S260でYES)、病変および病変周辺の葉間裂をより詳細に抽出する。具体的には、詳細抽出結果の葉間裂に接触する病変とその病変の周辺に対して、葉間裂の粗抽出の葉間裂候補の抽出(図3のS130)以降の処理を行う(S270)。
2-5. Extraction of interlobar fissures that contact a lesion When the interlobar fissures obtained as a result of detailed extraction and the lesion area extracted by the image preprocessing (S120 in FIG. 3) performed at the beginning of rough extraction are in contact (YES in S260), Extract lesions and interlobar fissures around lesions in more detail. Specifically, the process after the extraction of the leaf fissure candidates (S130 in FIG. 3) after the rough extraction of the interlobar fissure is performed on the lesion that is in contact with the interlobar fissure and the vicinity of the lesion (detail extraction result). S270).

病変の周辺では、葉間裂が病変領域に引き込まれ変形する場合がある。そこで、詳細抽出に用いる対象領域を、前述の10(画素)×10(画素)×10(画素)の小領域よりも小さい5(画素)×5(画素)×5(画素)の大きさの複数の小領域(第2画素群単位)で設定する。そして、病変やその周辺に存在する面を構成する画素の法線ベクトルの平均を当該面の法線ベクトルとする。   Around the lesion, an interlobar fissure may be drawn into the lesion area and deformed. Therefore, the target region used for the detailed extraction has a size of 5 (pixels) × 5 (pixels) × 5 (pixels) smaller than the small region of 10 (pixels) × 10 (pixels) × 10 (pixels) described above. It is set in a plurality of small regions (second pixel group unit). Then, the average of the normal vectors of the pixels constituting the lesion and the surface existing around it is set as the normal vector of the surface.

面を含む領域のうち詳細抽出の結果抽出された葉間裂と接する領域を葉間裂候補とする。この葉間裂候補と接する面の法線ベクトルの方向が葉間裂候補の法線ベクトルの方向との角度の差がQ(第5の角度;例えば、20度)以内である面を病変に接触する葉間裂とする(第2拡張処理)。 A region in contact with the interlobar fissures extracted as a result of detailed extraction is selected as an interlobar fissure candidate. The surface where the normal vector direction of the surface in contact with the interlobar fissure candidate differs from the normal vector direction of the interlobar fissure candidate is within Q 5 (fifth angle; for example, 20 degrees). The interlobar fissures that come into contact with (second expansion process).

図12は、本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の詳細抽出において、大きい病変と接触する葉間裂を抽出する処理の結果を示す図であり、それぞれ(a)原画像、(b)病変領域の周辺の葉間裂候補、(c)病変領域の周辺において抽出された葉間裂をそれぞれ示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating a result of a process of extracting an interlobar fissure that contacts a large lesion in the detailed extraction of an interlobar fissure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. An image, (b) candidate interlobar fissures around the lesion area, and (c) interlobar fissures extracted around the lesion area, respectively.

3.葉間裂の補正処理
葉間裂の補正処理(図2のS300)は、葉間裂の詳細抽出(図2のS200)によって抽出された葉間裂の伸延と穴埋めを行うために、葉間裂に帰属されるべき画素の抜けを補間する処理と、補間結果を補正する処理である。
3. Interlobar fissure correction processing The interlobar fissure correction processing (S300 in FIG. 2) is performed between the interlobar fissures in order to perform distraction and filling of the interlobar fissures extracted by the detailed extraction of the interlobar fissures (S200 in FIG. 2). This is a process of interpolating missing pixels to be attributed to the fissure and a process of correcting the interpolation result.

図5は、本発明の実施形態1に係る画像処理装置が行う葉間裂の補正処理の流れを示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart illustrating a flow of correction processing for interlobar fissures performed by the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

葉間裂の詳細抽出で作成された各ラベルの対象領域と周辺の各画素で平面の式の係数を線形補間により求めて、平面の式(1)が0となる画素を葉間裂の補間結果とする(S310)。葉間裂の補間結果のうち、葉間裂の詳細抽出の結果として得られている葉間裂と隣接していない補間結果は削除することで葉間裂の補正を行う(S320)。   The coefficient of the plane equation is obtained by linear interpolation between the target region of each label created by the detailed extraction of the interlobar fissure and the surrounding pixels, and the pixel for which the plane equation (1) is 0 is interpolated for the interlobar fissure. The result is taken (S310). Of the interlobar fissure interpolation results, interpolated fissures that are not adjacent to the interlobar fissures obtained as a result of the detailed extraction of the interlobar fissures are deleted to correct the interlobar fissures (S320).

具体的には、まず、葉間裂の詳細抽出(図2のS200)で得られた対象領域を、前述の方法で拡張する。10(画素)×10(画素)×10(画素)の小領域のうち、対象領域の周辺を含む領域を補間候補領域とする。   Specifically, first, the target region obtained by the detailed extraction of the interlobar fissure (S200 in FIG. 2) is expanded by the method described above. Of the 10 (pixel) × 10 (pixel) × 10 (pixel) small regions, a region including the periphery of the target region is set as an interpolation candidate region.

補間候補領域内の各画素に隣接する対象領域が持つ平面の式(1)を計算し、補間候補領域内の各画素についてf(x,y,z)の値を得る。この画素値が0となる場合、もしくは6近傍(図13参照)の画素値と符号が異なる場合、その画素を補間面として抽出する。   Formula (1) of the plane of the target area adjacent to each pixel in the interpolation candidate area is calculated, and the value of f (x, y, z) is obtained for each pixel in the interpolation candidate area. When this pixel value is 0, or when the sign is different from the pixel value in the vicinity of 6 (see FIG. 13), the pixel is extracted as an interpolation plane.

補間面は葉間裂の伸延・穴埋めがなされている。しかし、分葉不全の症例の場合、肺野領域の内側にある葉間裂の縁部が過剰に補間される。このために、拡張した対象領域の縁となる箇所を探索し、そのうち肺野領域の内側にある補間面を削除する。   Interpolation plane is interleaved and filled. However, in the case of lobular failure, the edge of the interlobar fissure inside the lung field is over-interpolated. For this purpose, a portion that becomes the edge of the expanded target region is searched, and the interpolation plane inside the lung field region is deleted.

対象領域の縁抽出は対象領域の薄面化と面形状の分類によって行い、その中から肺野領域の輪郭内にある対象領域を選択する。選択した対象領域の周辺の補間候補領域内にある補間面のうち、葉間裂の抽出結果からの距離が3mm以上離れているものを除去する。また、肺野領域外にある補間面も除去する。   Edge extraction of the target region is performed by thinning the target region and classifying the surface shape, and a target region within the outline of the lung field region is selected from among them. Of the interpolation planes in the interpolation candidate area around the selected target area, those having a distance of 3 mm or more from the extraction result of the interlobar fissure are removed. Also, the interpolation plane outside the lung field region is removed.

〔実施例〕
(MDCT装置の撮影条件)
実験に用いた正常40例と肺がん・肺気腫・間質性肺炎の異常40例の撮影条件を以下に示す。MDCT装置は東芝Aquilion(登録商標)を用いた。正常例はスライス厚1.0mm、スライス間隔1.0mm、管電流100‐500mA、管電圧120kV、ピクセルサイズ0.625‐0.647mm、解像度は512×512pixel、画像枚数は平均300枚である。
〔Example〕
(MDCT equipment imaging conditions)
The imaging conditions of 40 normal cases and 40 abnormal cases of lung cancer, emphysema, and interstitial pneumonia used in the experiment are shown below. The MDCT apparatus used was Toshiba Aquilion (registered trademark). A normal example has a slice thickness of 1.0 mm, a slice interval of 1.0 mm, a tube current of 100 to 500 mA, a tube voltage of 120 kV, a pixel size of 0.625 to 0.647 mm, a resolution of 512 × 512 pixels, and an average number of images of 300.

一方、異常例はスライス厚0.5‐1.0mm、スライス間隔0.5‐1.0mm、管電流100‐500mA、管電圧120kV、ピクセルサイズ0.625‐0.683mm、解像度は512×512pixel、画像枚数は300‐700枚である。スライス厚0.5mmを用いたのは19例、スライス厚1.0mmを用いたのは21例である。   On the other hand, abnormal cases are slice thickness 0.5-1.0mm, slice interval 0.5-1.0mm, tube current 100-500mA, tube voltage 120kV, pixel size 0.625-0.683mm, resolution 512 × 512pixel. The number of images is 300-700. In 19 cases, a slice thickness of 0.5 mm was used, and in 21 cases, a slice thickness of 1.0 mm was used.

(評価方法)
本実施例におけるゴールドスタンダードは、MDCT画像上で葉間裂と過分葉とが目視できるデータを用い、葉間裂の抽出は医師の指導に基づいて行われた。本発明の画像処理装置10、あるいは画像処理方法を用いて葉間裂を抽出した。そして、抽出された葉間裂からの距離が2mm以内に含まれるゴールドスタンダードの割合Sを求めた。割合Sが大きい(100%に近い)ほど抽出結果の過抽出が少ないことを意味する。
(Evaluation method)
The gold standard in this example used data in which an interlobar fissure and an excessively divided leaf can be visually observed on an MDCT image, and the interlobar fissure was extracted based on the guidance of a doctor. The interlobar fissure was extracted using the image processing apparatus 10 or the image processing method of the present invention. And the ratio S of the gold standard in which the distance from the extracted interlobar fissure was contained within 2 mm was calculated | required. The larger the ratio S (closer to 100%), the smaller the overextraction of the extraction result.

(評価結果)
正常20例、異常10例をトレーニングデータとし残りの異なる正常例20例と異常例30例をテストデータとした。トレーニングデータから好適な各パラメータを決定し、粗抽出(S100)、詳細抽出(S200)、補正処理(S300)を行った。
(Evaluation results)
20 normal cases and 10 abnormal cases were used as training data, and the remaining 20 normal cases and 30 abnormal cases were used as test data. Each suitable parameter was determined from the training data, and rough extraction (S100), detailed extraction (S200), and correction processing (S300) were performed.

その結果、正常例、異常例ともに高精度かつ高感度で葉間裂を抽出することに成功した。さらに、粗抽出、詳細抽出、補正処理と工程を経るごとに、精度は段階的に微減するものの、感度は段階的に向上していた。   As a result, we succeeded in extracting interlobar fissures with high accuracy and sensitivity in both normal and abnormal cases. Furthermore, each time through the steps of rough extraction, detailed extraction, and correction processing, the accuracy is gradually reduced, but the sensitivity is gradually improved.

具体的には、本発明の抽出方法を用いた葉間裂による抽出結果からの距離が2mm以内に含まれるゴールドスタンダードの割合S1(平均±標準偏差)は正常例で91.2±3.6%、異常例で89.7±4.9%となった。ゴールドスタンダードからの距離が2mm以内に含まれる本発明の抽出方法の結果の割合S2(平均±標準偏差)は正常例で95.5±3.7、異常例で93.6±4.8%であった。従って、正常例だけでなく異常例においても誤抽出(過抽出、未抽出)の少ない良好な結果を得た。また、多様な症例で葉間裂抽出を行うことができた。   Specifically, the gold standard ratio S1 (mean ± standard deviation) within a distance of 2 mm from the extraction result by interlobar fissures using the extraction method of the present invention is 91.2 ± 3.6 in normal cases. %, Abnormal cases were 89.7 ± 4.9%. The ratio S2 (mean ± standard deviation) of the results of the extraction method of the present invention that is within 2 mm from the gold standard is 95.5 ± 3.7 for normal cases and 93.6 ± 4.8% for abnormal cases. Met. Therefore, good results with few erroneous extractions (overextraction and non-extraction) were obtained not only in normal cases but also in abnormal cases. In addition, interlobar fissures could be extracted in various cases.

(26近傍、6近傍の説明)
図13は、3次元の断層画像において、ある画素(ボクセル)を取り囲むように位置する26近傍、6近傍の画素について説明するための図である。ここでは画像を構成する各画素を立方体で示している。
(Explanation of 26 neighborhoods, 6 neighborhoods)
FIG. 13 is a diagram for explaining pixels in the vicinity of 26 and 6 that are located so as to surround a certain pixel (voxel) in a three-dimensional tomographic image. Here, each pixel constituting the image is indicated by a cube.

3次元断層画像は、図13に示すように、隣接する断層画像が連結して成る画像である。この図では、xz平面に平行な3つの断層画像、すなわち、断層画像P(n−1)、断層画像P(n)、および断層画像P(n+1)、がy軸方向に連結されている。   The three-dimensional tomographic image is an image formed by connecting adjacent tomographic images as shown in FIG. In this figure, three tomographic images parallel to the xz plane, that is, a tomographic image P (n−1), a tomographic image P (n), and a tomographic image P (n + 1) are connected in the y-axis direction.

断層画像P(n)内の画素Fに着目すれば、画素Fは、断層画像P(n)の8画素、に加えて、断層画像P(n−1)および断層画像P(n+1)の18画素(9画素+9画素)は26の画素によって取り囲まれており、当該26の画素を断層画像P(n)の画素Fに対する26近傍と呼ぶ。   If attention is paid to the pixel F in the tomographic image P (n), the pixel F includes eight pixels of the tomographic image P (n), 18 in the tomographic image P (n−1) and tomographic image P (n + 1). The pixels (9 pixels + 9 pixels) are surrounded by 26 pixels, and the 26 pixels are referred to as 26 neighborhoods with respect to the pixel F of the tomographic image P (n).

つぎに、画素Fの6近傍の画素とは、画素Fが有する6面に対して、直接、面と面で接している6つの画素を、断層画像P(n)の画素Fに対する6近傍と呼ぶ。   Next, the six neighboring pixels of the pixel F are the six pixels that are in direct contact with the six surfaces of the pixel F, and the six neighborhoods of the pixel F in the tomographic image P (n). Call.

(肺野領域の画像の説明)
図14は、ヒトを被検体としたときの肺の(a)アキシアル(axial)断層画像、(b)コロナル(coronal)断層画像について説明するための図である。
(Description of lung field image)
FIG. 14 is a diagram for explaining a lung (a) axial tomographic image and (b) coronal tomographic image when a human is the subject.

被検体の対軸方向に平行な断面の断層画像をアキシアル(axial)断層画像と呼び、被検体の対軸方向に垂直な断面の断層画像コロナル(coronal)断層画像と呼ぶ。   A cross-sectional tomographic image parallel to the subject's counter-axis direction is called an axial tomographic image, and a cross-sectional tomographic image perpendicular to the subject's counter-axis direction is called a coronal tomographic image.

(補遺)
なお、本発明の画像処理装置10は、医療分野の画像診断に供される3次元画像において特に好ましく適用され得る。例えば、本発明の画像処理装置10は、肺の葉間裂を抽出する本例示に限定されず、画像診断に供される任意の組織および臓器を撮像した画像に適用することが可能である。また、組織・臓器以外の如何なる画像に対しても、本発明の画像処理装置10を好適に利用することが可能である。
(Addendum)
Note that the image processing apparatus 10 of the present invention can be particularly preferably applied to a three-dimensional image used for image diagnosis in the medical field. For example, the image processing apparatus 10 of the present invention is not limited to the present example of extracting lung interlobar fissures, and can be applied to images obtained by imaging arbitrary tissues and organs used for image diagnosis. Further, the image processing apparatus 10 of the present invention can be suitably used for any image other than a tissue / organ.

従って、画像診断支援システム100は、MDCT装置10の代替として、あるいはMDCT装置10に加えて、3次元MRI、PET(Positron Emission Tomography)、SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)などの装置を備えてもよい。本発明の画像処理装置10は、MDCT装置によって生成される3次元画像のみに限定されず、さまざまな撮像手段および画像生成手段を用いて画素単位で生成された任意の3次元画像に対して、本発明の一態様に係る画像処理装置10を適用することができる。   Accordingly, the diagnostic imaging support system 100 may include devices such as three-dimensional MRI, PET (Positron Emission Tomography), and SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) as an alternative to or in addition to the MDCT device 10. . The image processing apparatus 10 according to the present invention is not limited to the three-dimensional image generated by the MDCT apparatus, and for any three-dimensional image generated in units of pixels using various imaging units and image generation units. The image processing apparatus 10 according to one embodiment of the present invention can be applied.

〔ソフトウェアによる実現例〕
画像処理装置10の制御ブロック(特に肺野領域抽出部12、関心領域決定部13、最大主曲率演算部14、識別情報付与部15、面統合部16、代表平面決定部17、および葉間裂決定部18)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
[Example of software implementation]
Control blocks of the image processing apparatus 10 (particularly, a lung field region extraction unit 12, a region of interest determination unit 13, a maximum principal curvature calculation unit 14, an identification information addition unit 15, a surface integration unit 16, a representative plane determination unit 17, and an interlobar fissure) The determination unit 18) may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like, or may be realized by software using a CPU (Central Processing Unit).

後者の場合、画像処理装置10は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。そして、コンピュータ(またはCPU)が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。   In the latter case, the image processing apparatus 10 includes a CPU that executes instructions of a program that is software that implements each function, and a ROM (Read Only Memory) in which the program and various data are recorded so as to be readable by a computer (or CPU). Alternatively, a storage device (these are referred to as “recording media”), a RAM (Random Access Memory) that expands the program, and the like are provided. And the objective of this invention is achieved when a computer (or CPU) reads the said program from the said recording medium and runs it. As the recording medium, a “non-temporary tangible medium” such as a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used. The program may be supplied to the computer via an arbitrary transmission medium (such as a communication network or a broadcast wave) that can transmit the program. The present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、MDCT装置等によって生成された肺等の3次元画像に基づいた医用画像診断に利用することができる。   The present invention can be used for medical image diagnosis based on a three-dimensional image of a lung or the like generated by an MDCT apparatus or the like.

10 画像処理装置
11 画像データ取得部
12 肺野領域抽出部
13 関心領域決定部
14 最大主曲率算出部(画素抽出手段、面状領域抽出手段、候補面抽出手段)
15 識別情報付与部(第1識別情報付与手段)
16 面統合部(第1の統合手段、第2の統合手段)
17 代表平面決定部(拡張手段、強調手段)
18 葉間裂決定部(葉間裂選択手段)
19 表示画像生成部
20 MDCT装置
30 画像データ記憶部
40 表示装置
100 画像診断支援システム
S130 画素抽出ステップ、面状領域抽出ステップ
S140 第1識別情報付与ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image processing apparatus 11 Image data acquisition part 12 Lung area extraction part 13 Region of interest determination part 14 Maximum principal curvature calculation part (Pixel extraction means, planar area extraction means, candidate surface extraction means)
15 Identification information giving unit (first identification information giving means)
16 plane integration section (first integration means, second integration means)
17 Representative plane determination unit (expansion means, enhancement means)
18 Interlobar fissure determination part (interlobar fissure selection means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Display image generation part 20 MDCT apparatus 30 Image data memory | storage part 40 Display apparatus 100 Image diagnosis assistance system S130 Pixel extraction step, planar area extraction step S140 1st identification information provision step

Claims (14)

3次元に配列した画素を有する3次元画像から面状領域を抽出する画像処理装置であって、
上記3次元画像の各画素の画素値を第4の次元とする4次元超曲面の最大主曲率が所定値以上である画素を抽出する画素抽出手段と、
上記画素抽出手段によって抽出された画素のうち、連続する複数の上記画素によって構成され、含まれるいずれの2つの画素の上記4次元超曲面における最大主曲率方向ベクトルの角度差も第1の角度未満である面状領域を上記3次元画像から抽出する面状領域抽出手段と、
上記面状領域抽出手段によって抽出された各面状領域に、該面状領域を構成する1つ以上の画素の上記最大主曲率方向ベクトルに応じた第1識別情報を付与する第1識別情報付与手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus for extracting a planar region from a three-dimensional image having pixels arranged in three dimensions,
Pixel extraction means for extracting pixels having a maximum principal curvature of a four-dimensional hypersurface having a fourth dimension of the pixel value of each pixel of the three-dimensional image, and a predetermined value or more;
Among the pixels extracted by the pixel extraction means, the angle difference between the maximum principal curvature direction vectors on the four-dimensional hypersurface of any two pixels included and included is less than the first angle. A planar area extracting means for extracting the planar area from the three-dimensional image;
1st identification information provision which assign | provides 1st identification information according to the said largest principal curvature direction vector of the 1 or more pixel which comprises this planar area to each planar area extracted by the said planar area extraction means And an image processing apparatus.
上記第1識別情報を付与された複数の面状領域のうち、隣接する2つの面状領域について、法線ベクトルの角度差が第2の角度未満である場合、該2つの面状領域を構成する各画素に付与された上記第1識別情報を同一の値に更新する第1の統合手段を備える、ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   Among the plurality of planar areas to which the first identification information is assigned, when two adjacent planar areas have an angle difference of normal vectors that is less than the second angle, the two planar areas are configured. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a first integration unit that updates the first identification information given to each pixel to be the same value. 上記第1識別情報を付与された複数の面状領域のうち、所定個数以下の画素を互いの端辺に挟んで隣接する2つの面状領域について、法線ベクトルの角度差が第2の角度未満である場合、該2つの面状領域を構成する各画素および該2つの面状領域の端辺によって挟まれた上記画素に付与された上記第1識別情報を同一の値に更新する第2の統合手段を備える、ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。   Among the plurality of planar regions to which the first identification information is assigned, the normal vector angle difference is a second angle between two planar regions adjacent to each other with a predetermined number of pixels sandwiched between the edges. If it is less than the second, the first identification information given to each pixel constituting the two planar regions and the pixel sandwiched between the edges of the two planar regions is updated to the same value. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: an integrating unit. 上記3次元画像は被検体の肺野領域を表し、
同一の値の上記第1識別情報が付与された面状領域の1つを含み、かつ、上記肺野領域を2つの分割領域に分割するように仮想的に設定した分割面によって、上記肺野領域全体の体積に対する、小さい方の分割領域の体積の割合が所定値以上であるとき、当該面状領域を葉間裂面として選択する葉間裂選択手段を備える、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
The three-dimensional image represents the lung field of the subject,
The lung field is divided by a dividing plane that includes one of the planar areas to which the first identification information of the same value is assigned and is virtually set to divide the lung field area into two divided areas. The interlobar fissure selection means is provided for selecting the planar region as the interlobar fissured surface when the ratio of the volume of the smaller divided region to the entire region is greater than or equal to a predetermined value. The image processing apparatus according to any one of 1 to 3.
同一の値の上記第1識別情報が付与された面状領域のうち、所定数以上の画素によって構成されている面状領域を、上記肺野領域の葉間裂候補面として抽出する候補面抽出手段を備え、
上記葉間裂選択手段は、上記候補面抽出手段によって抽出された上記葉間裂候補面から上記葉間裂面を選択するものである、ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
Candidate surface extraction for extracting a planar region constituted by a predetermined number of pixels or more among the planar regions to which the first identification information having the same value is assigned as the interlobar fissure candidate surface of the lung field region With means,
5. The image processing apparatus according to claim 4, wherein the interlobar fissure selection unit selects the interlobar fissure plane from the interlobar fissure candidate plane extracted by the candidate plane extraction unit. .
上記3次元画像を構成する画素を、第1の個数の近接する画素よりなる第1画素群単位に区画し、
上記葉間裂面を含む各第1画素群に、上記葉間裂面の法線ベクトルに応じた1つの第2識別情報を付与し、
上記分割面が横断する、隣接する2つの第1画素群である第1端部画素群および第1対象画素群において、それぞれに含まれる全画素の最大主曲率方向ベクトルの和の角度差が第4の角度未満であるとき、上記第1対象画素群に上記第1端部画素群の上記第2識別情報と同じ値の第2識別情報を付与する第1拡張処理を、
上記角度差が上記第4の角度以上となるまで、上記第1拡張処理後の上記第1対象画素群を新たな上記第1端部画素群に設定するとともに、当該第1対象画素群に隣接して上記第2識別情報が付与されていない新たな上記第1対象画素群を設定しながら繰り返す拡張手段を備え、
上記拡張手段は、最初の上記第1拡張処理では、上記第1端部画素群を上記葉間裂面の端部を含む位置に設定するとともに、上記第1対象画素群を当該第1端部画素群に隣接する上記葉間裂面を含まない側に設定し、かつ、上記第1端部画素群に含まれる全画素の最大主曲率方向ベクトルの和の代わりに、当該第1端部画素群に含まれる上記葉間裂面の領域の法線ベクトルを用いる、ことを特徴とする請求項4または5に記載の画像処理装置。
Dividing the pixels constituting the three-dimensional image into first pixel group units each including a first number of adjacent pixels;
One second identification information corresponding to the normal vector of the interlobar fissured surface is given to each first pixel group including the interlobar fissured surface,
In the first end pixel group and the first target pixel group, which are two adjacent first pixel groups crossed by the dividing plane, the angular difference of the sum of the maximum principal curvature direction vectors of all the pixels included in each of them is the first. When the angle is less than 4, a first extension process for providing the first target pixel group with second identification information having the same value as the second identification information of the first end pixel group,
The first target pixel group after the first expansion process is set as a new first end pixel group and is adjacent to the first target pixel group until the angle difference becomes equal to or greater than the fourth angle. And an expansion unit that repeats while setting a new first target pixel group to which the second identification information is not given,
The expansion means sets the first end pixel group to a position including the end of the interlobar fissure plane and sets the first target pixel group to the first end in the first first expansion process. The first end pixel is set on the side not including the interlobar fissure plane adjacent to the pixel group, and instead of the sum of the maximum principal curvature direction vectors of all the pixels included in the first end pixel group. 6. The image processing apparatus according to claim 4, wherein a normal vector of the interlobar fissured region included in a group is used.
同じ値の第2識別情報が付与されている各第1画素群に対して、
上記葉間裂選択手段によって選択された上記葉間裂面を含む上記第1画素群については、各画素の画素値を、当該画素の最大主曲率方向ベクトルと当該第1画素群に含まれる上記葉間裂面の領域の法線ベクトルとの角度差が小さいほど大きな量によって補正し、
上記葉間裂選択手段によって選択された上記葉間裂面を含まない上記第1画素群については、各画素の画素値を、当該画素の最大主曲率方向ベクトルと当該第1画素群の全画素の最大主曲率方向ベクトルの平均との角度差が小さいほど大きな量によって補正する強調手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
For each first pixel group to which the second identification information of the same value is given,
For the first pixel group including the interlobar fissure plane selected by the interlobar fissure selection means, the pixel value of each pixel is included in the maximum principal curvature direction vector of the pixel and the first pixel group. The smaller the angle difference from the normal vector of the interlobar fissure area, the larger the amount,
For the first pixel group that does not include the interlobar fissure plane selected by the interlobar fissure selection means, the pixel value of each pixel is set to the maximum principal curvature direction vector of the pixel and all pixels of the first pixel group. The image processing apparatus according to claim 6, further comprising an emphasizing unit that corrects by a larger amount as the angle difference from the average of the maximum principal curvature direction vector becomes smaller.
上記強調手段は、
上記葉間裂面を含む上記第1画素群については、各画素の画素値に、当該画素の最大主曲率方向ベクトルと当該第1画素群に含まれる上記葉間裂面の領域の法線ベクトルとの内積を掛け合わせる演算を行い、
上記葉間裂面を含まない上記第1画素群については、各画素の画素値に、当該画素の最大主曲率方向ベクトルと当該第1画素群の全画素の最大主曲率方向ベクトルの平均との内積を掛け合わせる演算を行う、ことを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
The above emphasis means is
For the first pixel group including the interlobar fissure plane, the pixel vector value of each pixel includes a maximum principal curvature direction vector of the pixel and a normal vector of the interlobar fissure region included in the first pixel group. Multiplying the inner product with
For the first pixel group that does not include the interlobar fissure plane, the pixel value of each pixel includes the maximum principal curvature direction vector of the pixel and the average of the maximum principal curvature direction vectors of all the pixels of the first pixel group. The image processing apparatus according to claim 7, wherein an operation of multiplying an inner product is performed.
上記拡張手段は、
上記3次元画像を構成する画素を、上記第1の個数より少ない第2の個数の近接する画素よりなる第2画素群単位に区画し、
上記分割面が横断する、隣接する2つの第2画素群である第2端部画素群および第2対象画素群において、それぞれに含まれる全画素の最大主曲率方向ベクトルの和の角度差が第5の角度未満であるとき、上記第2対象画素群に上記第2端部画素群の上記第2識別情報と同じ値の第2識別情報を付与する第2拡張処理を、
上記角度差が上記第5の角度以上となるまで、上記第2拡張処理後の上記第2対象画素群を新たな上記第2端部画素群に設定するとともに、当該第2対象画素群に隣接して上記第2識別情報が付与されていない新たな上記第2対象画素群を設定しながら繰り返すものであり、
さらに、最初の上記第2拡張処理では、上記第2端部画素群を連続する複数の上記第1画素群のうち上記葉間裂面を含まない端部である上記第1端部画素群の内部に設定するとともに、上記第2対象画素群を当該第2端部画素群に隣接して上記第2識別情報が付与されていない側に設定する、ことを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
The expansion means is
Dividing the pixels constituting the three-dimensional image into a second pixel group unit composed of a second number of adjacent pixels smaller than the first number;
In the second end pixel group and the second target pixel group which are two adjacent second pixel groups traversed by the dividing plane, the angular difference of the sum of the maximum principal curvature direction vectors of all the pixels included in each of the second end pixel group and the second target pixel group is When the angle is less than 5, a second expansion process for providing the second target pixel group with second identification information having the same value as the second identification information of the second end pixel group,
The second target pixel group after the second expansion process is set as a new second end pixel group and is adjacent to the second target pixel group until the angle difference becomes equal to or greater than the fifth angle. And repeating while setting a new second target pixel group to which the second identification information is not given,
Furthermore, in the first second extension process, the first end pixel group that is an end portion that does not include the interlobar fissured surface among the plurality of first pixel groups that are continuous with the second end pixel group. 9. The device according to claim 6, wherein the second target pixel group is set on a side adjacent to the second end pixel group and not provided with the second identification information. The image processing apparatus according to any one of the above.
上記3次元画像は、病変領域が除去されたものである、ことを特徴とする請求項4から9のいずれか1項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 4, wherein the three-dimensional image is obtained by removing a lesion area. 上記3次元画像の画素の画素値は、上記被検体におけるX線の吸収率に対応している、ことを特徴とする請求項4から10のいずれか1項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 4, wherein a pixel value of a pixel of the three-dimensional image corresponds to an X-ray absorption rate in the subject. 3次元に配列した画素を有する3次元画像から面状領域を抽出する画像処理方法であって、
上記3次元画像の各画素の画素値を第4の次元とする4次元超曲面の最大主曲率が所定値以上である画素を抽出する画素抽出ステップと、
上記画素抽出ステップにて抽出された画素のうち、連続する複数の上記画素によって構成され、含まれるいずれの2つの画素の上記4次元超曲面における最大主曲率方向ベクトルの角度差も第1の角度未満である面状領域を上記3次元画像から抽出する面状領域抽出ステップと、
上記面状領域抽出ステップにて抽出された各面状領域に、該面状領域を構成する1つ以上の画素の上記最大主曲率方向ベクトルに応じた第1識別情報を付与する第1識別情報付与ステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for extracting a planar region from a three-dimensional image having pixels arranged in three dimensions,
A pixel extraction step of extracting a pixel having a maximum principal curvature of a four-dimensional hypersurface having a pixel value of each pixel of the three-dimensional image as a fourth dimension that is a predetermined value or more;
Among the pixels extracted in the pixel extraction step, the angle difference between the maximum principal curvature direction vectors on the four-dimensional hypersurface of any two pixels included and included is a first angle. A planar region extracting step of extracting a planar region that is less than the three-dimensional image;
1st identification information which provides the 1st identification information according to the said maximum principal curvature direction vector of the 1 or more pixel which comprises this planar area to each planar area extracted at the said planar area extraction step An image processing method comprising: an assigning step.
請求項1から11のいずれか1項に記載の画像処理装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるための制御プログラム。   A control program for causing a computer to function as the image processing apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the control program causes the computer to function as each of the means. 請求項13に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the control program according to claim 13 is recorded.
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