JP2015064338A - 心筋輪郭抽出技術 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各々が心周期の異なる位相に対応する複数の3次元核医学画像データをピクセル毎に加算して加算3次元核医学画像データを作成し164、加算3次元核医学画像データにおいて心筋部に対応する画素を決定し、加算3次元核医学画像データに基づいて複数のトレース方向を設定し、該トレース方向の各々において心筋中心基準点、心筋内膜基準点、心筋外膜基準点を決定する168。さらに、前記位相に対応する3次元核医学画像データに基づいて、前記複数のトレース方向の各々に対して位相別心筋中心基準点を決定し170、前記位相の各々のトレース方向の各々に対して、心筋中心基準点と位相別心筋中心基準点との差を求め、前記差に基づいて対応する心筋内膜基準点および心筋外膜基準点を移動して位相別心筋内膜基準点および位相別心筋外膜基準点を決定する172。
【選択図】図1B
Description
(a)各々が心周期の異なる位相に対応する複数の3次元核医学画像データを、ピクセル毎に加算して加算3次元核医学画像データを作成することと;
(b)前記加算3次元核医学画像データにおいて心筋部に対応する画素を決定することと;
(c)前記加算3次元核医学画像データに基づいて複数のトレース方向を設定し、該トレース方向の各々において心筋中心基準点、心筋内膜基準点、心筋外膜基準点を決定することと;
(d)前記位相の各々につき、対応する前記3次元核医学画像データに基づいて、前記複数のトレース方向の各々に対して位相別心筋中心基準点を決定することと;
(e)前記位相の各々の前記複数のトレース方向の各々に対して、前記心筋中心基準点と前記位相別心筋中心基準点との差を求めると共に、前記差に基づいて対応する前記心筋内膜基準点および前記心筋外膜基準点を移動することにより、位相別心筋内膜基準点および位相別心筋外膜基準点を決定することと;
を含む。
・ 前記加算3次元核医学画像データ中で心筋部に対応すると判定された画素の画素値を第1の値に,心筋部には対応しないと判定された画素の画素値を前記第1の値とは異なる第2の値とした、バイナリ画像データを作成することと;
・ 前記バイナリ画像データに基づいて、前記トレース方向の各々において前記心筋中心基準点、前記心筋内膜基準点、前記心筋外膜基準点を決定することと;
を含んでもよい。
・ 心尖部側においては、心室内部の所定の始点から3次元放射状に設定され、
・ 心基部側においても、心室内部の別の所定の始点から3次元放射状に設定され、
・ 心尖部と心基部の間の心筋中央部では、短軸断層像面内で2次元放射状に設定されてもよい。
かかる補正処理を加えることで、抽出される心筋輪郭の品質が更に向上する。
かかる補正処理を加えることで、抽出される心筋輪郭の位相変化が更に滑らかになる。
[式1]
となるような計算を行う。
〔処理対象となる画像データ〕
〔ステップ164−加算画像データ作成ステップ〕
[式2]
画像閾値={(最大カウント値−最小カウント値)×閾値率}+最小カウント値
によって定義される値である。ただし上記の最大カウント値および最小カウント値は、それぞれ、画像データ131〜138において画像化されている組織がほぼ心筋部に限られる可能性が高い領域に基づいて計算されることが好ましい。例えば、短軸断層像の全スライスでの上半分の最大カウント値および最小カウント値とすることができる。これは、短軸断層像における体の向きが事実上標準化されており、画像の下半分に肝臓や腸管が位置するような向きになっていることが多いからである。従って、短軸断層像において上半分に位置する画素のみを対象とすれば、主に心筋が画像化されている可能性の高い領域を対象として最大カウント値や最小カウント値を求めることができる。上記の式における閾値率は、ユーザが任意に設定することができる。心筋輪郭抽出プログラム113は、周辺機器インタフェース108を介して、上記の閾値率を設定するための入力を受け取ることができるように構成されていることが好ましい。
[式3]
と表される。すなわち、加算は各位相画像のz方向(短軸断面像に垂直な軸方向)の画像重心が等しくなるようにスライス位置を調整した上で行われる。式[3]はステップ234で行われる処理を表したものである。ただしより正確には、加算は画素毎に行われるであることはいうまでもない。
〔ステップ166−加算画像データに対する心筋輪郭抽出処理〕
・ 心筋輪郭
・ 心室中心スライス(心室中心が属する短軸断層像スライス)
・ 心室中心スライスにおける心室中心
・ 心基部開始スライス(心室中心側から見て心基部が始まる位置に位置する短軸断層像スライス)
・ 心基部開始スライスにおける心室中心
・ 中間スライス(心室中心スライスと心基部開始スライスとのちょうど中間に位置するスライス)。
・ 中間スライスにおける心室中心
<ステップ308−加算画像データに対する心室中心特定処理>
・ スライスの辺縁に近い領域に中心を有する穴ラベル。これは、スライスの端部には心室中心は存在しないと思われるからである。例えば、スライスの辺縁から40mm以内に中心を有する穴ラベルは除外する。なお穴ラベルの中心とは、抽出された穴ラベルの座標平均とすることができる。
・ 中隔領域に中心を有する穴ラベル。ただし中隔領域は適当な手段で推定しなければならない。これには例えば次のような方法がある。まずは検索対象スライスにおいて、上記画像閾値の初期値以上の画素値を有する画素についてラベリングを行う。そして、前壁が上側に位置するように表示した場合に、最も大きなサイズを有するラベルの平均座標より上側において、最も左側に位置するラベル座標より左側を中隔領域とする。なお、PETやSPECTの短軸断層像における心室(心臓)の向きは事実上標準化されており、短軸断層像における心室の向きは、ディスプレイに表示される時に前壁側が上側となり、中隔領域側が左側になるように画素配列されていることが一般的となっている。
・ ラベルのサイズが1cm2未満である穴ラベル。
(1)初めは、処理ループがステップ420に戻るたびに画像閾値を上げていく。例えば、上記の例では、上記閾値率の初期値を30%としていたが、これを、処理ループがステップ420に戻るたびに、5%ずつ上昇させる。
(2)閾値率が所定の値、例えば50%に到達しても、まだ心室中心が決定できていなければ、閾値率を初期値より低い値に設定する。例えば、初期値である30%より低い28%に設定する。その後、処理ループがステップ420に戻るたびに、閾値率を所定の割合ずつ減少させる。例えば2%ずつ減少させる。
<ステップ312−近似楕円体作成処理>
<ステップ316−心筋輪郭点特定処理>
<ステップ320−心基部領域の特定>
スライス番号 途切れ状態
50 なし 心基部判定開始スライス
51 あり
52 なし
53 なし
54 あり
55 あり
56 あり 調査スライス
・ 調査スライスおよび調査スライスより心尖部側に位置するスライスの中で、上のような途切れが存在するスライスがないかを調べる。そのようなスライスがある場合、その中で最も心基部側のスライスを、心基部の開始スライスであると決定する。
・ 調査スライスおよび調査スライスより心尖部側に位置するスライスには、上のような途切れが存在するスライスがない場合は、ステップ822では心基部開始スライスを決定せず、次のステップに進む。
<ステップ324−スライス別心室中心の決定>
<ステップ166におけるその他の処理について>
〔ステップ168−加算画像データにおける心筋特徴点の決定〕
〔ステップ170−位相画像別の心筋中心点決定〕
<ステップ1314−位相別心筋中心基準点の位相間補正>
(1)トレース始点から位相別心筋中心基準点までの距離が最も長い位相が、ED又はEDに隣接する位相ではない。
(2)トレース始点から位相別心筋中心基準点までの距離が最も短い位相が、ES又はESに隣接する位相ではない。
(3)トレース始点から位相別心筋中心基準点までの距離がEDからESに向かって(すなわち収縮期において)単調に減少せず、及び/又はESからEDに向かって(すなわち拡張期において)単調に増加しない。
(1)トレース始点から位相別心筋中心基準点までの距離が最も長い位相がED位相である場合、ED位相を補正基準位相とする。
(2)トレース始点から位相別心筋中心基準点までの距離が最も短い位相がES位相である場合、ES位相を補正基準位相とする。
(3)拡張期の中間位相と収縮期の中間位相のうち、トレース始点から位相別心筋中心基準点までの距離が近い方の位相を補正基準位相とする。
〔ステップ172−位相別の心筋内外膜基準点決定〕
処理160は、各々位相の異なる複数の3次元SPECT画像データを加算した加算画像データに基づいて、各位相の3次元SPECT画像データの心筋輪郭基準点を決定するため、心筋輪郭基準点の位相間変化が滑らかとなる。
これまで図1Bの処理160に関して様々な具体例を紹介してきたが、これらは全て例示であって、処理160の実装形態が紹介したものに限定されるわけではないことは理解されたい。紹介された各ステップは本発明の実施形態に必須のものであるとは限らず、またステップの順番も実施形態によって様々に異なりうる。実施形態によって、複数のステップが統合されて一体的に処理されたり、単一のステップが複数のサブステップから実行されたりするように実装されることもある。上の例では処理対象の画像データはSPECTで得られたものであったが、PETの画像データに対しても同様に適用できることはいうまでもない。上の例における処理対象の画像データのセットは、8位相分の画像データから構成されていたが、4位相や17位相など、他の位相数でも同様に適用できることもいうまでもない。処理160は本発明の実施形態の単なる一例であって、本発明の実施形態には様々なバリエーションが存在することはもちろんである。
<Z軸に平行な面における補間>
<Z軸に垂直な面における補間>
<心筋内外膜点の表示について>
102 処理手段
103 キャッシュメモリ
104 主記憶装置
106 補助記憶装置
107 ディスプレイ・インターフェース
108 周辺機器インタフェース
109 ネットワーク・インターフェース
110 オペレーティングシステム
111 サポートプログラム
112 スライス操作プログラム
113 心筋輪郭抽出プログラム
131−138 位相別画像データ
140 加算画像データ
Claims (11)
- システムの処理手段にコンピュータ可読命令が実行されることにより、該システムが遂行する方法であって:
(a)各々が心周期の異なる位相に対応する複数の3次元核医学画像データを、ピクセル毎に加算して加算3次元核医学画像データを作成することと;
(b)前記加算3次元核医学画像データにおいて心筋部に対応する画素を決定することと;
(c)前記加算3次元核医学画像データに基づいて複数のトレース方向を設定し、該トレース方向の各々において心筋中心基準点、心筋内膜基準点、心筋外膜基準点を決定することと;
(d)前記位相の各々につき、対応する前記3次元核医学画像データに基づいて、前記複数のトレース方向の各々に対して位相別心筋中心基準点を決定することと;
(e)前記位相の各々の前記複数のトレース方向の各々に対して、前記心筋中心基準点と前記位相別心筋中心基準点との差を求めると共に、前記差に基づいて対応する前記心筋内膜基準点および前記心筋外膜基準点を移動することにより、位相別心筋内膜基準点および位相別心筋外膜基準点を決定することと;
を含む、方法。 - 前記ステップ(a)は、複数の3次元核医学画像データの少なくとも一部について所定の位置合わせ処理を行った後に前記加算を行うことを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(c)は、
前記加算3次元核医学画像データ中で心筋部に対応すると判定された画素の画素値を第1の値に,心筋部には対応しないと判定された画素の画素値を前記第1の値とは異なる第2の値とした、バイナリ画像データを作成することと;
前記バイナリ画像データに基づいて、前記トレース方向の各々において前記心筋中心基準点、前記心筋内膜基準点、前記心筋外膜基準点を決定することと;
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記ステップ(c)で設定される前記複数のトレース方向は、
心尖部側においては、心室内部の所定の始点から3次元放射状に設定され、
心基部側においても、心室内部の別の所定の始点から3次元放射状に設定され、
心尖部と心基部の間の心筋中央部では、短軸断層像面内で2次元放射状に設定される、
請求項1から3のいずれかに記載の方法。 - 前記ステップ(d)において、前記位相別心筋中心基準点は、対応する位相についての前記3次元核医学画像データだけではなく、その前後の位相の前記3次元核医学画像データにも基づいて決定される、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 前記位相別心筋内膜基準点および前記位相別心筋外膜基準点を決定する前に、前記位相別心筋中心基準点の少なくとも一部の位置を、スライス間及び/又はスライス内で補正することを更に含む、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記位相別心筋内膜基準点および前記位相別心筋外膜基準点を決定する前に、前記位相別心筋中心基準点の少なくとも一部の位置を、位相間で補正することを更に含む、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 前記ステップ(e)において、前記心筋内膜基準点の移動量は、前記心筋外膜基準点の移動量より大きい、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
- 前記位相別心筋内膜基準点および前記位相別心筋外膜基準点に基づいて、位相別に、前記3次元核医学画像データの全体に亘って心筋内膜点および心筋外膜点を決定することを更に含む、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- システムの処理手段に実行されると前記システムに請求項1から9のいずれかに記載の方法を実行させるように構成されるコンピュータ可読命令を含む、コンピュータプログラム。
- 処理手段と、コンピュータ可読命令を格納する記憶手段とを備えるシステムであって、前記コンピュータ可読命令が、前記処理手段に実行されると前記システムに請求項1から9のいずれかに記載の方法を実行させるように構成されている、システム。
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