JP2018068639A - 医用画像処理装置及び医用画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】心臓弁に関する心疾患の診断や治療、術前計画をより効率的に支援することができる医用画像処理装置及び医用画像処理方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る画像処理装置は、記憶部と、同定部と、表示制御部と、計測部とを備える。記憶部は、心臓に関する３次元画像データを記憶する。同定部は、前記３次元画像データに基づいて、前記心臓に含まれる少なくとも一つの心臓弁について、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定する。表示制御部は、前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる少なくとも二つの心臓弁を同時に観察可能な表示を行う。計測部は、前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる心臓弁に関する計測を行う。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置及び医用画像処理方法に関する。

従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等の医用画像診断装置によって得られた被検体の医用画像を用いて、心臓弁に関する心疾患の診断を支援する技術が知られている。

特開２０１４−２００５４９号公報 特開２０１５−２２９０３１号公報 特開２０１５−２２６６９３号公報

本発明が解決しようとする課題は、心臓弁に関する心疾患の診断や治療、術前計画をより効率的に支援することができる医用画像処理装置及び医用画像処理方法を提供することである。

実施形態に係る画像処理装置は、記憶部と、同定部と、表示制御部と、計測部とを備える。記憶部は、心臓に関する３次元画像データを記憶する。同定部は、前記３次元画像データに基づいて、前記心臓に含まれる少なくとも一つの心臓弁について、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定する。表示制御部は、前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる少なくとも二つの心臓弁を同時に観察可能な表示を行う。計測部は、前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる心臓弁に関する計測を行う。

図１は、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成の一例を示す図である。 図２は、本実施形態に係る同定機能による弁領域の同定の一例を示す図である。 図３は、本実施形態に係る同定機能による弁領域の同定の一例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る同定機能による弁領域の同定の一例を示す図である。 図５は、本実施形態に係る生成機能による弁画像の生成と表示の一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係る生成機能による弁画像の生成と表示の他の例を示す図である。 図７は、本実施形態に係る生成機能による弁画像の生成と表示の他の例を示す図である。 図８は、本実施形態に係る生成機能による弁尖の同定と弁尖画像の生成の一例を示す図である。 図９は、本実施形態に係る生成機能による弁尖画像の生成と表示の一例を示す図である。 図１０は、本実施形態に係る計測機能による弁尖の動きの計測の一例を示す図である。 図１１は、本実施形態に係る計測機能による弁尖の動きの計測の一例を示す図である。 図１２は、本実施形態に係る計測機能による心臓弁の動きの計測の一例を示す図である。 図１３は、本実施形態に係る医用画像処理装置によって行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置及び医用画像処理方法の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成の一例を示す図である。例えば、図１に示すように、本実施形態に係る医用画像処理装置１００は、ネットワーク２００を介して、医用画像診断装置３００及び医用画像保管装置４００と相互に通信可能に接続される。

医用画像診断装置３００は、画像診断等に用いられる被検体の医用画像を取得する。具体的には、医用画像診断装置３００は、医用画像として、被検体の２次元画像データや３次元画像データ（ボリュームデータとも呼ばれる）を生成する。例えば、医用画像診断装置３００は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、Ｘ線診断装置、超音波診断装置等である。

医用画像保管装置４００は、ネットワーク２００を介して、医用画像診断装置３００から画像データを取得し、取得した画像データを装置内又は装置外に設けられた記憶回路に記憶させる。例えば、医用画像保管装置４００は、サーバ装置等のコンピュータ機器によって実現される。

医用画像処理装置１００は、ネットワーク２００を介して医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から画像データを取得し、取得した画像データに対して各種画像処理を行う。例えば、医用画像処理装置１００は、ワークステーション等のコンピュータ機器によって実現される。

具体的には、医用画像処理装置１００は、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路１１０と、記憶回路１２０と、入力回路１３０と、ディスプレイ１４０と、処理回路１５０とを有する。

Ｉ／Ｆ回路１１０は、処理回路１５０に接続され、医用画像診断装置３００及び医用画像保管装置４００との間で行われる各種データの伝送及び通信を制御する。例えば、Ｉ／Ｆ回路１１０は、医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から画像データを受信し、受信した画像データを処理回路１５０に出力する。例えば、Ｉ／Ｆ回路１１０は、ネットワークカードやネットワークアダプタ、ＮＩＣ（Network Interface Controller）等によって実現される。

記憶回路１２０は、処理回路１５０に接続され、各種データを記憶する。例えば、記憶回路１２０は、医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から受信した画像データを記憶する。例えば、記憶回路１２０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。

入力回路１３０は、処理回路１５０に接続され、操作者から受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路１５０に出力する。例えば、入力回路１３０は、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、タッチパネル等によって実現される。

ディスプレイ１４０は、処理回路１５０に接続され、処理回路１５０から出力される各種情報及び各種画像データを表示する。例えば、ディスプレイ１４０は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。

処理回路１５０は、入力回路１３０を介して操作者から受け付けた入力操作に応じて、医用画像処理装置１００の構成要素を制御する。例えば、処理回路１５０は、Ｉ／Ｆ回路１１０から出力される画像データを記憶回路１２０に記憶させる。また、例えば、処理回路１５０は、記憶回路１２０から画像データを読み出し、ディスプレイ１４０に表示する。例えば、処理回路１５０は、プロセッサによって実現される。

以上、本実施形態に係る医用画像処理装置１００の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態に係る医用画像処理装置１００は、心臓弁に関する心疾患の診断や治療、術前計画をより効率的に支援することができるように構成されている。

具体的には、本実施形態では、記憶回路１２０が、心臓に関する時系列の複数の３次元画像データを記憶する。ここで、記憶回路１２０には、予め、医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から取得された３次元画像データが記憶される。なお、記憶回路１２０は、特許請求の範囲における記憶部の一例である。

また、本実施形態では、処理回路１５０が、同定機能１５１と、生成機能１５２と、計測機能１５３と、表示制御機能１５４とを有する。なお、同定機能１５１は、特許請求の範囲における同定機能１５１の一例である。また、生成機能１５２は、特許請求の範囲における生成機能１５２の一例である。また、計測機能１５３は、特許請求の範囲における計測機能１５３の一例である。また、表示制御機能１５４は、特許請求の範囲における表示制御機能１５４の一例である。

同定機能１５１は、記憶回路１２０によって記憶された心臓に関する３次元画像データに基づいて、心臓に含まれる複数の心臓弁（僧帽弁、三尖弁、大動脈弁、肺動脈弁）について、心臓弁ごとに、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定する。ここで、同定機能１５１は、心臓に関する時系列の複数の３次元画像データそれぞれについて、心臓弁ごとに、弁領域を同定する。または、同定機能１５１は、複数の３次元画像データに含まれる１つの時相の３次元画像データについて弁領域を同定し、当該弁領域に基づいて、他の時相の３次元画像データについて弁領域を同定してもよい。なお、同定機能１５１は、心臓に含まれる一つの心臓弁のみについて、弁領域を同定してもよい。

例えば、同定機能１５１は、心臓に関する３次元画像データから、心室の領域及び房室の領域、又は、心室の領域及び動脈の領域を検出し、検出した各領域の境界を含む領域を弁領域として同定する。

図２〜４は、本実施形態に係る同定機能１５１による弁領域の同定の一例を示す図である。なお、図２〜４は、３次元画像データに含まれる心臓の一部及び全体を模式的に示している。具体的には、図２は、心臓全体を示しており、図３は、左心室と左心房との接合部分を示しており、図４は、上行大動脈の起始部と左心室との接合部分を示している。

例えば、図２に示すように、同定機能１５１は、左心室の領域１１及び左心房の領域１２を検出し、検出した各領域の境界を含む領域を僧帽弁に関する弁領域２１として同定する。また、同定機能１５１は、右心室の領域１３及び右心房の領域１４を検出し、検出した各領域の境界を含む領域を三尖弁に関する弁領域２２として同定する。また、同定機能１５１は、左心室の領域１１及び上行大動脈の領域１５を検出し、検出した各領域の境界を含む領域を大動脈弁に関する弁領域２３として同定する。また、同定機能１５１は、右心室の領域１３及び肺動脈の領域１６を検出し、検出した各領域の境界を含む領域を肺動脈弁に関する弁領域２４として同定する。なお、図２では、各領域の境界を破線で示している。

ここで、同定機能１５１は、公知の画像処理技術（例えば、特許文献１又は２に記載されている技術等）を用いて、心臓に関する３次元データから、左心室、右心室、左心房、右心房、上行大動脈及び肺動脈それぞれの領域１１〜１６を検出し、さらに、各領域の境界を検出する。このとき、例えば、同定機能１５１は、３次元画像データで定義されている前後、左右及び上下それぞれの方向、並びに、心臓における左心室、右心室、左心房、右心房、上行大動脈及び肺動脈それぞれの解剖学的な位置関係に基づいて、各領域を検出する。

そして、例えば、図３に示すように、同定機能１５１は、左心室の領域１１と左心房の領域１２との境界を基準として、予め決められた位置及び大きさの領域を設定することで、僧帽弁に関する弁領域２１を同定する。同様に、同定機能１５１は、右心室の領域１３と右心房の領域１４との境界を基準として、予め決められた位置及び大きさの領域を設定することで、三尖弁に関する弁領域２２を同定する。

また、例えば、図４に示すように、同定機能１５１は、左心室の領域１１と上行大動脈の領域１５との境界を基準として、予め決められた位置及び大きさの領域を設定することで、大動脈弁に関する弁領域２３を同定する。同様に、同定機能１５１は、右心室の領域１３と肺動脈の領域１６との境界を基準として、予め決められた位置及び大きさの領域を設定することで、肺動脈弁に関する弁領域２４として同定する。

ここで、例えば、各弁領域の位置及び大きさは、心臓における各心臓弁の解剖学的な配置及び形状に基づいて予め決められる。例えば、各弁領域の位置及び大きさは、各心臓弁の全体が含まれる位置及び大きさとなるように決められる。

一例として、例えば、図４に示すように、大動脈弁に関する弁領域２３については、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ（sinotubular junction）３１、バルサルバ洞３２、及び、ａｎｎｕｌｕｓ（anatomical ventriculo-arterial junctionとも呼ばれる）３３が含まれるように、位置及び大きさが決められる。ここで、バルサルバ洞は、上行大動脈の起始部にある膨らんだ部分である。また、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎは、上行大動脈とバルサルバ洞とが接合する部分である。また、ａｎｎｕｌｕｓは、左心室とバルサルバ洞とが接合する部分である。

なお、ここでは、同定機能１５１は、心室の領域と房室の領域との境界、又は、心室の領域と動脈の領域との境界を含む領域を弁領域として同定する場合の例を説明したが、弁領域を同定する方法はこれに限られない。

例えば、同定機能１５１は、心臓に関する３次元画像データから心室又は心房の領域を検出し、検出した領域が不連続となっている箇所を含む領域を弁領域として同定してもよい。または、例えば、同定機能１５１は、心臓に関する時系列の複数の３次元画像データそれぞれについて、心室又は心房の領域を検出し、検出した領域が開閉動作をしている箇所を含む領域を弁領域として同定してもよい。または、例えば、同定機能１５１は、心臓を表す画像をディスプレイ１４０に表示し、当該画像上の任意の位置に領域を指定する操作を操作者から受け付け、受け付けた領域を弁領域として同定してもよい。

図１の説明に戻って、生成機能１５２は、記憶回路１２０によって記憶された心臓に関する３次元画像データに基づいて、同定機能１５１によって心臓弁ごとに同定された複数の弁領域を同時に示す弁画像を生成する。ここで、生成機能１５２は、心臓に関する時系列の複数の３次元画像データそれぞれについて、同定機能１５１によって心臓弁ごとに同定された各弁領域を同期して同時に示す弁画像を生成する。

例えば、生成機能１５２は、同定機能１５１によって同定された各弁領域を同一平面上に配置した画像を弁画像として生成する。

図５は、本実施形態に係る生成機能１５２による弁画像の生成と表示の一例を示す図である。例えば、図５に示すように、生成機能１５２は、僧帽弁に関する弁領域２１を示す面４１ａと、肺動脈弁に関する弁領域２４を示す面４１ｂと、大動脈弁に関する弁領域２３を示す面４１ｃと、三尖弁に関する弁領域２２を示す面４１ｄとを同一平面上に配置した画像を弁画像４１として生成する。

ここで、例えば、生成機能１５２は、各弁領域について、心臓に関する３次元画像データを用いて、心臓弁の種類ごとに予め決められた視点位置、視線方向及び視野角でレンダリング処理を行うことで、各心臓弁を観察するために適した面を設定する。

なお、図５では、弁画像４１において、各弁領域を示す面が左右方向に一列に並べて配置された場合の例を示しているが、弁画像４１における各弁領域の配置は、これに限られない。例えば、弁画像４１において、各弁領域は、上下方向や斜め方向に一列に並べて配置されてもよいし、２列×２行に並べて配置されてもよい。

また、他の例として、例えば、生成機能１５２は、心臓における各心臓弁の向きに応じて心臓弁ごとに各弁領域を傾けて配置した画像を弁画像として生成してもよい。

図６は、本実施形態に係る生成機能１５２による弁画像の生成と表示の他の例を示す図である。例えば、図６に示すように、生成機能１５２は、僧帽弁に関する弁領域２１を示す面４２ａと、肺動脈に関する弁領域２４を示す面４２ｂと、大動脈弁に関する弁領域２３を示す面４２ｃと、三尖弁に関する弁領域２２を示す面４２ｄとを、心臓における各心臓弁の向きに応じて心臓弁ごとに傾けて配置した画像を弁画像４２として生成する。

ここで、例えば、生成機能１５２は、図５に示した例と同様に、各弁領域について、心臓に関する３次元画像データを用いて、心臓弁の種類ごとに予め決められた視点位置、視線方向及び視野角でレンダリング処理を行うことで、各心臓弁を観察するために適した面を設定する。そして、生成機能１５２は、設定した各面について、３次元画像データにおけるそれぞれの位置関係に応じて、心臓弁ごとに各面を傾けて配置した画像を弁画像４２として生成する。

なお、図６では、弁画像４２において、肺動脈に関する弁領域２４を示す面４２ｂが正面を向いて配置されるように各弁領域が傾けて配置された場合の例を示しているが、弁画像４２における各弁領域の配置は、これに限られない。例えば、弁画像４２において、各弁領域は、僧帽弁に関する弁領域２１を示す面４２ａが正面を向いて配置されるように傾けて配置されてもよいし、大動脈弁に関する弁領域２３を示す面４２ｃが正面を向いて配置されるように傾けて配置されてもよいし、三尖弁に関する弁領域２２を示す面４２ｄが正面を向いて配置されるように傾けて配置されてもよい。

さらに、他の例として、例えば、生成機能１５２は、心臓における各心臓弁の解剖学的な位置に応じて各弁領域を配置した画像を弁画像として生成してもよい。

図７は、本実施形態に係る生成機能１５２による弁画像の生成と表示の他の例を示す図である。例えば、図７に示すように、生成機能１５２は、僧帽弁に関する弁領域２１を示す面４３ａと、三尖弁に関する弁領域２２を示す面４３ｂと、大動脈弁に関する弁領域２３を示す面４３ｃと、肺動脈弁に関する弁領域２４を示す面４３ｄとを、心臓における各心臓弁の解剖学的な位置に応じて平面又は曲面に配置した画像を弁画像４３として生成する。

ここで、例えば、各弁領域について、心臓に関する３次元画像データを用いて、予め決められた共通の視点位置、視線方向及び視野角でレンダリング処理を行うことで、各心臓弁を同時に観察するために適した一つの面を設定する。そして、生成機能１５２は、設定した面を示す画像を弁画像４３として生成する。これにより、弁画像４３において、各心臓弁が解剖学的な位置に応じて表示されることになる。

なお、例えば、生成機能１５２は、操作者から視点位置を変更する操作を受け付けてもよい。そして、生成機能１５２は、操作者によって視点位置が変更されるごとに、変更後の視点位置でレンダリング処理を行うことで、観察方向を変えた弁画像４３を生成する。

また、例えば、生成機能１５２は、同定機能１５１によって同定された弁領域を展開して、当該心臓弁に含まれる複数の弁尖を同時に示す弁尖画像を生成する。ここで、生成機能１５２は、同定機能１５１によって同定された全ての弁領域について弁尖画像を生成してもよいし、いずれか一つ又は一部の弁領域について弁尖画像を生成してもよい。

例えば、生成機能１５２は、弁領域に含まれる心臓弁について、心臓弁に含まれる複数の弁尖を検出し、各弁尖の間を通る面の位置で弁領域を展開して、弁尖画像を生成する。

図８は、本実施形態に係る生成機能１５２による弁尖の同定と弁尖画像の生成の一例を示す図である。また、図８９は、本実施形態に係る生成機能１５２による弁尖画像の生成と表示の一例を示す図である。例えば、図８に示すように、生成機能１５２は、大動脈に関する弁領域２３に含まれる三つの弁尖、すなわち、無冠尖５１、右冠尖５２及び左冠尖５３をそれぞれ検出する。そして、生成機能１５２は、各弁尖の間を通る面５４を設定する。ここで設定される面５４は、曲面であってもよいし、連続した複数の平面であってもよい。

ここで、生成機能１５２は、公知の画像処理技術（例えば、特許文献３に記載されている技術等）を用いて、各弁尖を検出する。例えば、生成機能１５２は、心臓弁及び弁尖の特徴的な形状に基づいて、弁尖を検出する。ここでいう特徴的な形状とは、弁尖の数や、弁尖と弁尖とが接合する部分である交連部と各弁尖との接合部分の形状等である。通常、大動脈弁、肺動脈弁及び三尖弁は、弁尖の数が三つとなり、僧帽弁は、弁尖の数が二つとなる。例えば、生成機能１５２は、心臓弁及び弁尖の特徴的な形状に基づいて予め弁尖の種類ごとに作成されたテンプレートとマッチングすることで、各弁尖を検出する。

そして、例えば、図９に示すように、生成機能１５２は、設定した面５４の位置で弁領域２３を展開して、大動脈弁に含まれる無冠尖５１、右冠尖５２及び左冠尖５３それぞれを示す弁尖画像６１を生成する。このとき、例えば、生成機能１５２は、無冠尖５１、右冠尖５２及び左冠尖５３に加えて、各弁尖に繋がる腱索６２や乳頭筋６３等をさらに示すように弁尖画像６１を生成する。さらに、生成機能１５２は、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎの位置やバルサルバ洞の位置を検出し、それぞれの位置を示すマーク等をさらに含むように弁尖画像６１を生成してもよい。なお、生成機能１５２は、経時的位置の変化が観察される際には、ある特定の部位又は場所、例えば、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎの位置を合わせて、複数時相の展開された画像を表示するように、弁尖画像６１を生成してもよい。

図１の説明に戻って、計測機能１５３は、記憶回路１２０によって記憶された３次元画像データに基づいて、同定機能１５１によって同定された弁領域に含まれる心臓弁に関する計測を行う。ここで、計測機能１５３は、同定機能１５１によって同定された各弁領域に含まれる心臓弁の時系列の動きを計測する。

例えば、計測機能１５３は、各弁領域に含まれる心臓弁について、心臓弁に含まれる弁尖を検出し、当該弁尖の時系列の動きを計測する。例えば、計測機能１５３は、弁領域に含まれる大動脈弁の弁尖について、弁尖と大動脈とが付着している部分である付着部を検出し、当該付着部の経時的な位置の変化を計測する。

例えば、計測機能１５３は、大動脈弁に関する弁領域２３に含まれる大動脈弁の弁尖について、付着部に沿った略湾曲形状の頂点、端点、及び、頂点と端点との中点を検出し、各点の経時的な位置の変化を計測する。

図１０及び１１は、本実施形態に係る計測機能１５３による弁尖の動きの計測の一例を示す図である。例えば、図１０に示すように、計測機能１５３は、大動脈弁が有する三つの弁尖（無冠尖、右冠尖及び左冠尖）それぞれについて、付着部に沿った略湾曲形状７１を検出する。そして、計測機能１５３は、検出した各略湾曲形状７１について、その頂点７２、端点７３、及び、頂点７２と端点７３との中点７４を検出する。この結果、弁尖ごとに、一つの頂点７２、二つの端点７３、及び、二つの中点７４が検出される。

そして、例えば、計測機能１５３は、心臓の収縮期と拡張期との間における各点の経時的な変化を計測する。例えば、図１１の上側に示すように、計測機能１５３は、収縮期に収集された３次元画像データで同定された第１の弁領域２３−１と、拡張期に収集された３次元画像データで同定された第２の弁領域２３−２との間で、各点の経時的な位置の変化を計測する。

具体的には、計測機能１５３は、収縮期に取得された３次元画像データに基づいて、第１の弁領域２３−１に含まれる各弁尖について、付着部に沿った略湾曲形状７１−１を検出し、さらに、検出した略湾曲形状７１−１における一つの頂点７２−１、二つの端点７３−１、及び二つの中点７４−１を検出する。また、計測機能１５３は、拡張期に取得された３次元画像データに基づいて、第２の弁領域２３−２に含まれる各弁尖について、付着部に沿った略湾曲形状７１−２を検出し、さらに、検出した略湾曲形状７１−２における一つの頂点７２−２、二つの端点７３−２、及び二つの中点７４−２を検出する。

そして、例えば、図１１の下側に示すように、計測機能１５３は、各弁尖について、第１の弁領域２３−１で検出した各点と、第２の弁領域２３−２で検出した各点との間の位置の変化を計測する。また、例えば、計測機能１５３は、各点を通る曲線の経時的な位置の変化を計測してもよい。また、計測機能１５３は、各点を通る曲線の一方の端点７３から他方の端点７３までの長さを計測してもよい。また、計測機能１５３は、開閉程度を評価するために、各略湾曲形状で挟まれた領域の面積の経時的な変化を計測してもよい。

また、例えば、計測機能１５３は、大動脈弁に関する弁領域２３に含まれる大動脈弁について、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ、バルサルバ洞及びａｎｎｕｌｕｓのうちの少なくとも一つを計測対象として検出し、検出した計測対象の大きさの変化を計測する。

図１２は、本実施形態に係る計測機能１５３による心臓弁の動きの計測の一例を示す図である。例えば、図１２に示すように、計測機能１５３は、大動脈に関する弁領域２３に含まれる大動脈の径が最小となる位置をＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ３１の位置として検出する。また、例えば、計測機能１５３は、大動脈に関する弁領域２３に含まれる大動脈の径が最大となる位置をバルサルバ洞３２の位置として検出する。また、例えば、計測機能１５３は、大動脈に関する弁領域２３に含まれる大動脈弁について、上述した付着部に沿った略湾曲形状７１の位置をａｎｎｕｌｕｓ３３の位置として検出する。

そして、例えば、計測機能１５３は、心臓の収縮期と拡張期との間におけるＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ３１、バルサルバ洞３２及びａｎｎｕｌｕｓ３３それぞれの大きさの変化を計測する。例えば、図１２に示すように、計測機能１５３は、収縮期に収集された３次元画像データで同定された第１の弁領域２３−１と、拡張期に収集された３次元画像データで同定された第２の弁領域２３−２との間で、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ３１、バルサルバ洞３２及びａｎｎｕｌｕｓ３３それぞれの大きさの変化を計測する。

例えば、計測機能１５３は、収縮期に取得された３次元画像データに基づいて、第１の弁領域２３−１に含まれる大動脈弁について、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ３１、バルサルバ洞３２及びａｎｎｕｌｕｓ３３それぞれの位置を検出する。その後、例えば、計測機能１５３は、第１の弁領域２３−１に含まれる大動脈弁について、大動脈弁の中心を通る面に沿って、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ３１の長さＳ−１、バルサルバ洞３２の長さＶ−１、及び、ａｎｎｕｌｕｓ３３の長さＡ−１を計測する。

同様に、計測機能１５３は、拡張期に取得された３次元画像データに基づいて、第２の弁領域２３−２に含まれる大動脈弁について、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ３１、バルサルバ洞３２及びａｎｎｕｌｕｓ３３それぞれの位置を検出する。その後、例えば、計測機能１５３は、第２の弁領域２３−２に含まれる大動脈弁について、大動脈弁の中心を通る面に沿って、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ３１の長さＳ−２、バルサルバ洞３２の長さＶ−２、及び、ａｎｎｕｌｕｓ３３の長さＡ−２を計測する。

そして、計測機能１５３は、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ３１、バルサルバ洞３２及びａｎｎｕｌｕｓ３３それぞれについて、第１の弁領域２３−１で計測した長さと、第２の弁領域２３−２で計測した長さとの間の変化を計測する。

表示制御機能１５４は、心臓に関する３次元画像データに基づいて、弁領域に含まれる少なくとも二つの心臓弁を同時に観察可能な表示を行う。また、表示制御機能１５４は、心臓に関する３次元画像データに基づいて、弁領域に含まれる心臓弁の領域を展開して観察可能な表示を行う。なお、表示制御機能１５４は、心臓に関する時系列の複数の３次元画像データそれぞれについて、弁領域に含まれる少なくとも二つの心臓弁を同時に観察可能な表示を行う。

具体的には、表示制御機能１５４は、生成機能１５２によって生成された弁画像をディスプレイ１４０に表示する。ここで、表示制御機能１５４は、生成機能１５２によって生成された各弁画像を時系列に表示させる。例えば、表示制御機能１５４は、各弁画像を動画として連続して表示させてもよいし、操作者からの要求に応じて順次切り替えて表示してもよい。

また、表示制御機能１５４は、生成機能１５２によって生成された弁尖画像をディスプレイ１４０に表示する。ここで、表示制御機能１５４は、生成機能１５２によって複数の弁尖画像が生成されている場合は、全ての弁尖画像を表示してもよいし、いずれか一つ又は一部の弁尖画像を生成してもよい。

そして、表示制御機能１５４は、計測機能１５３によって行われた計測の計測結果をディスプレイ１４０にさらに表示する。例えば、表示制御機能１５４は、図５に示した弁画像４１や、図６に示した弁画像４２、図７に示した弁画像４３、図９に示した弁尖画像６１を表示する際に、各画像上に、計測結果を表す数値やグラフィック等を表示する。

例えば、計測結果を表す数値は、大動脈弁におけるＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ、バルサルバ洞及びａｎｎｕｌｕｓのような、心臓弁又は弁尖における所定の部位の大きさや、大きさの変化量である。また、例えば、計測結果を表す数値は、大動脈弁における付着部に沿った略湾曲形状の頂点、端点及び中点のような心臓弁又は弁尖における所定の位置の変化量等である。また、例えば、計測結果を表すグラフィックは、大動脈弁におけるＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ、バルサルバ洞及びａｎｎｕｌｕｓのような、心臓弁又は弁尖における所定の部位の位置を示すマークや、大きさを表す目盛り等である。

以上、処理回路１５０が有する各処理機能について説明した。上述した各処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１２０に記憶される。処理回路１５０は、各プログラムを記憶回路１２０から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで、各プログラムに対応する処理機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１５０は、図１に示した各処理機能を有することとなる。

なお、図１では、上述した各処理機能が単一の処理回路１５０によって実現される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、処理回路１５０は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路１５０が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。

図１３は、本実施形態に係る医用画像処理装置１００によって行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。例えば、図１３に示す処理手順は、操作者からの開始指示に応じて開始される。

まず、同定機能１５１が、記憶回路１２０によって記憶された心臓に関する３次元画像データに基づいて、心臓に含まれる複数の心臓弁について、心臓弁ごとに、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定する（ステップＳ１０１）。

続いて、生成機能１５２が、記憶回路１２０によって記憶された心臓に関する３次元画像データに基づいて、同定機能１５１によって心臓弁ごとに同定された複数の弁領域を同時に示す弁画像を生成する（ステップＳ１０２）。また、生成機能１５２は、同定機能１５１によって同定された弁領域を展開して、当該心臓弁に含まれる複数の弁尖を同時に示す弁尖画像を生成する（ステップＳ１０３）。

続いて、計測機能１５３が、記憶回路１２０によって記憶された３次元画像データに基づいて、同定機能１５１によって同定された弁領域に含まれる心臓弁及び弁尖の動きを計測する（ステップＳ１０４及びＳ１０５）。

そして、表示制御機能１５４が、生成機能１５２によって生成された弁画像をディスプレイ１４０に表示する（ステップＳ１０６）。また、表示制御機能１５４は、生成機能１５２によって生成された弁尖画像をディスプレイ１４０に表示する（ステップＳ１０７）。さらに、表示制御機能１５４は、計測機能１５３によって行われた計測の計測結果をディスプレイ１４０に表示する（ステップＳ１０８）。

なお、上述したステップＳ１０１は、例えば、処理回路１５０が同定機能１５１に対応する所定のプログラムを記憶回路１２０から呼び出して実行することにより実現される。また、ステップＳ１０２及びＳ１０３は、例えば、処理回路１５０が生成機能１５２に対応する所定のプログラムを記憶回路１２０から呼び出して実行することにより実現される。また、ステップＳ１０４は、例えば、処理回路１５０が計測機能１５３に対応する所定のプログラムを記憶回路１２０から呼び出して実行することにより実現される。また、ステップＳ１０５〜１０７は、例えば、処理回路１５０が表示制御機能１５４に対応する所定のプログラムを記憶回路１２０から呼び出して実行することにより実現される。

また、上述した各処理手順は、必ずしも一回の処理で全ての処理手順が行われなくてもよい。例えば、弁画像に関する処理手順（ステップＳ１０２及びＳ１０６）、弁尖画像に関する処理手順（ステップＳ１０３及びＳ１０７）、心臓弁の動きを検出する処理手順（ステップＳ１０４）、及び、弁尖の動きを検出する処理手順（ステップＳ１０５）は、いずれか一つの処理手順のみが行われてもよいし、二つ以上の処理手順が行われてもよい。また、これらの処理手順は、実行される順序が入れ替わってもよい。

上述したように、本実施形態に係る医用画像処理装置１００は、心臓に関する３次元画像データに基づいて、心臓に含まれる複数の心臓弁について、心臓弁ごとに、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定し、心臓弁ごとに同定された複数の弁領域を同時に示す弁画像を生成する。この構成によれば、弁画像を観察することで、心臓に含まれる複数の心臓弁の状態を同時にかつ相対的に診断することができる。

また、本実施形態に係る医用画像処理装置１００は、心臓に関する３次元画像データに基づいて、心臓に含まれる少なくとも一つの心臓弁について、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定し、弁領域を展開して、心臓弁に含まれる複数の弁尖を同時に示す弁尖画像を生成する。この構成によれば、弁尖画像を観察することで、心臓弁に含まれる複数の弁尖の状態を同時にかつ相対的に診断することができる。

また、本実施形態に係る医用画像処理装置１００は、心臓に関する３次元画像データに基づいて、心臓に含まれる少なくとも一つの心臓弁について、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定し、弁領域に含まれる心臓弁に関する計測を行う。この構成によれば、心臓弁に関する計測の計測結果を参照することで、心臓弁の状態をより正確に把握できるようになる。

したがって、本実施形態に係る医用画像処理装置１００によれば、心臓弁に関する心疾患の診断や治療、術前計画をより効率的に支援することができる。

なお、上述した実施形態では、対象となる心臓弁が生体弁（僧帽弁、三尖弁、大動脈弁、肺動脈弁）である場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、上述した実施形態は、対象となる心臓弁が人工弁である場合でも、同様に適用することが可能である。

なお、上述した実施形態では、医用画像処理装置１００が、自装置に備えられたディスプレイ１４０に弁画像、弁尖画像及び計測結果を表示する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、医用画像処理装置１００は、ネットワーク２００を介して接続された医用画像表示装置に、弁画像、弁尖画像及び計測結果を出力してもよい。

近年では、操作者が用いるクライアント装置には必要最小限の処理を実行させ、大部分の処理をサーバ装置に実行させるシンクライアント（Thin Client）の形態で、医用画像処理システムが構築される場合もある。例えば、このような医用画像処理システムにおいて、サーバ装置が、上述した医用画像処理装置１００の構成を備え、クライアント装置として構成された医用画像表示装置が、サーバ装置から弁画像、弁尖画像及び計測結果を取得して表示してもよい。例えば、医用画像表示装置は、予め装置にインストールされた汎用的なブラウザ等によって、弁画像、弁尖画像及び計測結果を表示する。

また、上述した実施形態では、医用画像処理装置１００が、上述した各機能を有する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、Ｘ線診断装置、超音波診断装置等の医用画像診断装置３００が、上述した各機能を有していてもよい。その場合には、医用画像診断装置３００が備える記憶回路が、自装置又は他の医用画像診断装置によって取得された３次元画像データを記憶し、医用画像診断装置３００が備える処理回路が、上述した各機能を有する。

なお、上述した実施形態の説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、又は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。ここで、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、後述する各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、心臓弁に関する心疾患の診断や治療、術前計画をより効率的に支援することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 医用画像処理装置
１５０ 処理回路
１５１ 同定機能
１５２ 生成機能
１５３ 計測機能
１５４ 表示制御機能

Claims (13)

1. 心臓に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、
   前記３次元画像データに基づいて、前記心臓に含まれる少なくとも一つの心臓弁について、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定する同定部と、
   前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる少なくとも二つの心臓弁を同時に観察可能な表示を行う表示制御部と、
   前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる心臓弁に関する計測を行う計測部と
   を備える、医用画像処理装置。
2. 心臓に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、
   前記３次元画像データに基づいて、前記心臓に含まれる少なくとも一つの心臓弁について、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定する同定部と、
   前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる心臓弁の領域を展開して観察可能な表示を行う表示制御部と、
   前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる心臓弁に関する計測を行う計測部と
   を備える、医用画像処理装置。
3. 前記同定部は、前記３次元画像データから、心室の領域及び房室の領域、又は、心室の領域及び動脈の領域を検出し、検出した各領域の境界を含む領域を前記弁領域として同定する、
   請求項１又は２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記記憶部は、前記心臓に関する時系列の複数の３次元画像データを記憶し、
   前記同定部は、前記複数の３次元画像データそれぞれについて、前記弁領域を同定し、
   前記表示制御部は、前記複数の３次元画像データそれぞれについて、前記弁領域に含まれる少なくとも二つの心臓弁を同時に観察可能な表示を行う、
   請求項１、２又は３に記載の医用画像処理装置。
5. 前記記憶部は、前記心臓に関する時系列の複数の３次元画像データを記憶し、
   前記同定部は、前記複数の３次元画像データそれぞれについて、前記弁領域を同定し、
   前記計測部は、各弁領域に含まれる心臓弁の時系列の動きを計測する、
   請求項１、２又は３に記載の医用画像処理装置。
6. 前記計測部は、各弁領域に含まれる心臓弁について、心臓弁に含まれる弁尖を検出し、当該弁尖の時系列の動きを計測する、
   請求項４に記載の医用画像処理装置。
7. 前記計測部は、前記心臓弁の特徴的な形状に基づいて、前記弁尖を検出する、
   請求項６に記載の医用画像処理装置。
8. 前記計測部は、前記弁領域に含まれる大動脈弁の弁尖について、弁尖と大動脈とが付着している部分である付着部を検出し、当該付着部の経時的な位置の変化を計測する、
   請求項６又は７に記載の医用画像処理装置。
9. 前記計測部は、前記大動脈弁の弁尖について、前記付着部に沿った略湾曲形状の頂点、端点、及び、前記頂点と前記端点との中点を検出し、各点の経時的な位置の変化を計測する、
   請求項８に記載の医用画像処理装置。
10. 前記計測部は、前記弁領域に含まれる大動脈弁について、ＳＴ ｊｕｎｃｔｉｏｎ、バルサルバ洞及びａｎｎｕｌｕｓのうちの少なくとも一つを計測対象として検出し、検出した計測対象の大きさの変化を計測する、
    請求項３〜９のいずれか一つに記載の医用画像処理装置。
11. 前記弁領域に含まれる大動脈の径が最大となる位置を前記バルサルバ洞として検出する
    請求項１０に記載の医用画像処理装置。
12. 心臓に関する３次元画像データに基づいて、前記心臓に含まれる少なくとも一つの心臓弁について、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定し、
    前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる心臓弁に関する計測を行う
    ことを含む、医用画像処理方法。
13. 心臓に関する３次元画像データに基づいて、前記心臓に含まれる少なくとも一つの心臓弁について、心臓弁及び当該心臓弁の周辺を含む弁領域を同定し、
    前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる心臓弁の領域を展開して観察可能な表示を行い、
    前記３次元画像データに基づいて、前記弁領域に含まれる心臓弁に関する計測を行う、
    ことを含む、医用画像処理方法。

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