JP2019141717A - Image positioning apparatus and method, and program - Google Patents

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Abstract

To provide an image positioning apparatus and method, even when a structure having a high pixel value in one image, represents a low pixel value in another image, performing highly-accurate positioning, and a program.SOLUTION: The image positioning apparatus includes: an image acquisition part 10 for acquiring a plurality of images; a divided region setup part 11 for dividing respective positioning processing objects of the plurality of images to set up divided regions; a pixel value conversion method determination part 12 for determining pixel value conversion methods of the respective divided regions on the basis of the pixel values of the respective divided region of a group for each divided region group set up at same positions of respective positioning processing objects; a pixel value conversion part 13 for performing pixel value conversion to images within the divided regions of the divided region group using the determined pixel value conversion method of the divided region; and a positioning processing part 14 for performing positioning processing to the respective images that are subjected to the pixel value conversion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数の画像の位置合わせを行う位置合わせ装置および方法並びにプログラムに関するものである。   The present invention relates to an alignment apparatus and method for aligning a plurality of images, and a program.

従来、心筋、脳、肝臓および膵臓などの血流量または脳内の血流量を計測する手法として、パフュージョン撮影が行われている。   Conventionally, perfusion photography has been performed as a technique for measuring blood flow in the myocardium, brain, liver, pancreas, and the like or blood flow in the brain.

パフュージョン撮影とは、被検体に造影剤を注入し、CT(Computed Tomography)装置などによって異なるタイミングで複数回撮影する撮影方法である。フェーズ(撮影のタイミング)によって、異なる解剖構造が造影された画像が得られる。具体的には、心臓の場合、初期のフェーズでは造影剤が静脈から注入されることによって、右心房および右心室が造影剤によって染まり、続いて左心室および左心房の順に造影剤が流れ、これにより心臓画像のコントラストが変化する。   Perfusion imaging is an imaging method in which a contrast medium is injected into a subject, and imaging is performed a plurality of times at different timings using a CT (Computed Tomography) apparatus or the like. Depending on the phase (timing of imaging), an image in which different anatomical structures are contrasted is obtained. Specifically, in the case of the heart, in the initial phase, a contrast medium is injected from a vein, so that the right atrium and the right ventricle are stained with the contrast medium, and then the contrast medium flows in the order of the left ventricle and the left atrium. This changes the contrast of the heart image.

パフュージョン撮影によって得られた画像は、パフュージョン解析に用いられる。パフュージョン撮影および解析の主な目的は、対象臓器の血流を解析し、その結果から病気を診断することである。たとえば心筋パフュージョン解析によって得られる血流量は心筋梗塞の診断に用いられる。   An image obtained by perfusion photography is used for perfusion analysis. The main purpose of perfusion imaging and analysis is to analyze the blood flow of the target organ and diagnose the disease from the results. For example, the blood flow obtained by myocardial perfusion analysis is used for diagnosis of myocardial infarction.

パフュージョン(血流)の定量的解析手法にはMaximum Slope法(たとえば非特許文献1参照)やDeconvolution法(たとえば非特許文献2参照)などがある。これらの定量的解析には「時間濃度曲線(Time Density Curve(以下、TDCという))」が用いられる。TDCとは、臓器のある位置(領域)における画素値(CT値)の時間変化(造影剤濃度の時間変化)を表したものである。   As a quantitative analysis method of perfusion (blood flow), there are a Maximum Slope method (for example, see Non-Patent Document 1) and a Deconvolution method (for example, see Non-Patent Document 2). A “time density curve (hereinafter referred to as TDC)” is used for these quantitative analyses. TDC represents a temporal change (a temporal change in contrast agent concentration) of a pixel value (CT value) at a certain position (region) of an organ.

精度の高い定量的解析を行うには、パフュージョン撮影した画像から正確にTDCを作成する必要がある。そのためには、複数フェーズの画像から、同じ解剖学的位置(領域)の画素値を参照してTDCを作成する必要がある。これには、フェーズ間での対象臓器の位置を正確に合わせる必要があり、画像位置合わせが行われる。   In order to perform quantitative analysis with high accuracy, it is necessary to accurately create TDC from perfusion images. For this purpose, it is necessary to create a TDC from multiple phase images by referring to pixel values at the same anatomical position (region). For this, it is necessary to accurately align the position of the target organ between phases, and image alignment is performed.

画像の位置合わせは、一方の画像IF(x)(Fixed Image)の点xと、他方の画像IM(x)(Moving Image)の点T(x)とが、解剖学的に一致するように幾何学的変換Tを求める問題である。幾何学的変換Tをパラメタμで記述した場合には、下式(1)に基づいて、最適解を求める問題となる。幾何学的変換Tには、剛体変換(平行移動および回転)、Affine変換および非剛体変換(B-SplineおよびDiffeomorphism)などがある。(たとえば非特許文献3参照)   The image is aligned so that the point x of one image IF (x) (Fixed Image) and the point T (x) of the other image IM (x) (Moving Image) coincide anatomically. This is a problem for obtaining the geometric transformation T. When the geometric transformation T is described by the parameter μ, it becomes a problem for obtaining an optimal solution based on the following equation (1). Geometric transformation T includes rigid body transformation (translation and rotation), Affine transformation and non-rigid transformation (B-Spline and Diffeomorphism). (For example, see Non-Patent Document 3)


なお、上式(1)におけるSは画像IF(x)と画像IM(T(・;x))の一致度を表す評価関数であり、ここでは、Sが小さくなるほど2画像間は一致している。一致度の評価指標としては、Sum of Squared Difference(SSD; 2画像間の同位置における画素値の差の二乗の合計)や相互情報量(画素値の間の統計的な依存関係を定量化する指標の1つ)などの種々の評価指標が知られている。

Note that S in the above equation (1) is an evaluation function representing the degree of coincidence between the image IF (x) and the image IM (T (•; x)). Here, the smaller the S, the more the two images match. Yes. As an evaluation index of the degree of coincidence, Sum of Squared Difference (SSD), quantifying the statistical dependency between pixel values and mutual information (sum of squares of differences between pixel values at the same position between two images) Various evaluation indexes such as one of the indexes are known.

特開2011−125431号公報JP 2011-125431 A

"Measurement of tissue perfusion by dynamic computed tomography.", Miles KA, The British journal of radiology (1991), Vol.64, No. 761, pp409-412"Measurement of tissue perfusion by dynamic computed tomography.", Miles KA, The British journal of radiology (1991), Vol. 64, No. 761, pp409-412 "Deconvolution-based CT and MR brain perfusion measurement: theoretical model revisited and practical implementation details", Fieselmann, Andreas and Kowarschik, Markus and Ganguly, Arundhuti and Hornegger, Joachim and Fahrig, Rebecca, Journal of Biomedical Imaging(2011), Vol. 2011, pp14"Deconvolution-based CT and MR brain perfusion measurement: theoretical model revisited and practical implementation details", Fieselmann, Andreas and Kowarschik, Markus and Ganguly, Arundhuti and Hornegger, Joachim and Fahrig, Rebecca, Journal of Biomedical Imaging (2011), Vol. 2011, pp14 "Survey of medical image registration", Mani, VRS and others, Journal of Biomedical Engineering and Technology(2013), Vol. 1, No. 2, pp.8-25"Survey of medical image registration", Mani, VRS and others, Journal of Biomedical Engineering and Technology (2013), Vol. 1, No. 2, pp.8-25

ここで、上述したような画像の位置合わせを行う場合、異なる解剖構造が造影された画像同士の位置合わせが問題となる。たとえば一方の画像では高い画素値を有する構造が、他方の画像では低い画素値を示している場合、同じ領域が有する画素値が異なっているため、その一致度が低く評価され、正確に位置合わせすることができない。   Here, when performing image alignment as described above, alignment of images in which different anatomical structures are contrasted becomes a problem. For example, if a structure with a high pixel value in one image shows a low pixel value in the other image, the pixel values in the same region are different, so the degree of coincidence is evaluated low and the alignment is accurate. Can not do it.

このような問題を解決する方法として、画像全体に画素値変換を行う方法が考えられる。具体的には、高い画素値を低い画素値に変換する方法が考えられる。   As a method for solving such a problem, a method of performing pixel value conversion on the entire image can be considered. Specifically, a method of converting a high pixel value into a low pixel value can be considered.

しかしながら、この手法の場合、位置合わせ対象臓器の内部の構造の情報を失う。たとえば心筋パフュージョンの画像の場合、2つの画像間のうち一方の画像は、右心房および右心室だけが造影剤によって高い画素値を示し(図2I参照)、他方の画像が右心房および右心室だけでなく左心房および左心室も高い画素値を示す(図2II参照)場合がある。このような場合、画像全体に同じ画素値変換を施すと、一方の画像しか高い画素値を示さない左心房および左心室に関しては上述の問題が解決するので良いが、右心室および右心房はどちらも高い画素値を示しているので、位置合わせに用いることができる形状情報が失われてしまい、臓器内部の位置を合わせることができなくなる。   However, in the case of this method, information on the internal structure of the alignment target organ is lost. For example, in the case of an image of myocardial perfusion, in one image between two images, only the right atrium and the right ventricle show high pixel values due to the contrast agent (see FIG. 2I), and the other image is the right atrium and right ventricle. Not only the left atrium and left ventricle may also show high pixel values (see FIG. 2II). In such a case, if the same pixel value conversion is applied to the entire image, the above problem may be solved for the left atrium and the left ventricle that show a high pixel value in only one image. Since the high pixel value indicates, shape information that can be used for alignment is lost, and the position inside the organ cannot be aligned.

なお、特許文献1には、CT画像と超音波画像といった異なるモダリティで撮影された画像同士の位置合わせに関する技術が提案されているが、上述した問題を解決する方法については何も提案されていない。   Patent Document 1 proposes a technique related to the alignment of images captured with different modalities, such as a CT image and an ultrasonic image, but does not propose any method for solving the above-described problem. .

本発明は、上記事情に鑑み、一方の画像では高い画素値を有する構造が、他方の画像では低い画素値を示している場合でも、画像間のコントラスト差を低減することができ、高精度に位置合わせを行うことができる画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムを提供することを目的とするものである。   In view of the above circumstances, the present invention can reduce the difference in contrast between images even when a structure having a high pixel value in one image shows a low pixel value in the other image, with high accuracy. An object of the present invention is to provide an image alignment apparatus, method, and program capable of performing alignment.

本発明の第1の画像位置合わせ装置は、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得する画像取得部と、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する分割領域設定部と、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて、各分割領域の画素値変換方法を決定する画素値変換方法決定部と、画素値変換方法決定部によって決定された分割領域の画素値変換方法を用いて、分割領域の組の分割領域内の画像に画素値変換を施す画素値変換部と、画素値変換部によって画素値変換の施された複数の画像に対して位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部とを備える。   The first image alignment apparatus of the present invention includes an image acquisition unit that acquires a plurality of images including alignment processing targets, and a divided region setting that divides each alignment processing target of the plurality of images and sets a divided region And a pixel value conversion method for determining a pixel value conversion method for each divided region based on the pixel value of each divided region of the set for each set of divided regions set at the same position of each alignment processing target A pixel value conversion unit that performs pixel value conversion on an image in a divided region of a set of divided regions using the pixel value conversion method of the divided region determined by the determining unit, the pixel value conversion method determining unit, and a pixel value conversion An alignment processing unit that performs alignment processing on a plurality of images that have undergone pixel value conversion by the unit.

また、上記本発明の第1の画像位置合わせ装置においては、画素値変換方法決定部が、組の各分割領域の画素値に基づいて、各分割領域の画素値変換を行うか否かを決定することができる。   In the first image alignment device of the present invention, the pixel value conversion method determining unit determines whether or not to perform pixel value conversion of each divided region based on the pixel value of each divided region of the set. can do.

本発明の第2の画像位置合わせ装置は、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得する画像取得部と、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する分割領域設定部と、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部とを備え、位置合わせ処理部が、分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて評価関数を変更して位置合わせ処理を施す。   The second image alignment apparatus of the present invention includes an image acquisition unit that acquires a plurality of images including alignment processing targets, and a divided region setting that divides each alignment processing target of the plurality of images and sets a divided region And an alignment processing unit that performs an alignment process by evaluating the degree of coincidence of each divided area of the set using an evaluation function for each set of divided areas set at the same position of each alignment processing target. The alignment processing unit performs alignment processing for each set of divided regions by changing the evaluation function based on the pixel value of each divided region of the set.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、画像取得部は、位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、分割領域設定部は、分割領域として、右心房および右心室を含む第1の分割領域と左心房および左心室を含む第2の分割領域とを設定することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention, the image acquisition unit acquires an image including a heart image as an alignment processing target, and the divided region setting unit sets the right atrium and the divided regions as divided regions. A first divided region including the right ventricle and a second divided region including the left atrium and the left ventricle can be set.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、分割領域設定部は、複数の画像に含まれる大動脈の領域の画素値の変化に基づいて、第1の分割領域と第2の分割領域を設定することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention described above, the divided region setting unit includes the first divided region and the second divided region based on the change in the pixel value of the aortic region included in the plurality of images. Can be set.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、分割領域設定部は、複数の画像に含まれる大動脈の領域の画素値の変化に基づいて、複数の画像の中から、左心房および左心室の領域の画素値よりも右心房および右心室の領域の画素値の方が高い第1の画像と右心房および右心室の領域の画素値よりも左心房および左心室の領域の画素値の方が高い第2の画像とを特定し、第1の画像を用いて第1の分割領域を設定し、第2の画像を用いて第2の分割領域を設定することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention described above, the divided region setting unit may select the left of the plurality of images based on the change in the pixel value of the aortic region included in the plurality of images. The first image in which the pixel values in the right atrium and right ventricle region are higher than the pixel values in the atrial and left ventricular regions and the pixel values in the left atrial and left ventricular regions than the pixel values in the right atrial and right ventricular regions. A second image having a higher pixel value can be identified, the first divided region can be set using the first image, and the second divided region can be set using the second image.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、画像取得部は、位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、分割領域設定部は、分割領域として、右心房および右心室を含む第1の分割領域と左心房および左心室を含む第2の分割領域と心筋を含む第3の分割領域とを設定することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention, the image acquisition unit acquires an image including a heart image as an alignment processing target, and the divided region setting unit sets the right atrium and the divided regions as divided regions. A first divided region including the right ventricle, a second divided region including the left atrium and the left ventricle, and a third divided region including the myocardium can be set.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、画像取得部は、位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、分割領域設定部は、分割領域として、右心房を含む第1の分割領域と右心室を含む第2の分割領域と左心房を含む第3の分割領域と左心室を含む第4の分割領域とを設定することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention, the image acquisition unit acquires an image including a heart image as an alignment processing target, and the divided region setting unit sets the right atrium as the divided region. A first divided region including the second divided region including the right ventricle, a third divided region including the left atrium, and a fourth divided region including the left ventricle can be set.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、画像取得部は、位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、分割領域設定部は、分割領域として、右心房を含む第1の分割領域と右心室を含む第2の分割領域と左心房を含む第3の分割領域と左心室を含む第4の分割領域と心筋を含む第5の分割領域とを設定することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention, the image acquisition unit acquires an image including a heart image as an alignment processing target, and the divided region setting unit sets the right atrium as the divided region. Setting a first divided region including the second divided region including the right ventricle, a third divided region including the left atrium, a fourth divided region including the left ventricle, and a fifth divided region including the myocardium. Can do.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、画像取得部は、位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、分割領域設定部は、心臓の血流方向に垂直な断面によって心臓画像を分割して複数の分割領域を設定する。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention, the image acquisition unit acquires an image including a heart image as an alignment processing target, and the divided region setting unit is perpendicular to the blood flow direction of the heart. A heart image is divided by a simple cross section to set a plurality of divided regions.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、分割領域設定部は、分割領域に対応する領域が予め設定された基準画像を用いて、複数の画像のうちの1つの画像に対して分割領域を設定し、分割領域の設定結果を用いて、上記1つの画像以外の画像に対して分割領域を設定することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention, the divided region setting unit uses one reference image in which a region corresponding to the divided region is set in advance, as one image among a plurality of images. A divided region can be set for an image other than the one image using the divided region setting result.

また、上記本発明の第1の画像位置合わせ装置において、画素値変換部は、分割領域内の画像の画素値を低くする画素値変換を施すことができる。   In the first image alignment device of the present invention, the pixel value conversion unit can perform pixel value conversion that lowers the pixel value of the image in the divided area.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、画像取得部は、異なる時点で撮影された複数の画像を取得することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention, the image acquisition unit can acquire a plurality of images taken at different times.

また、上記本発明の第1および第2の画像位置合わせ装置において、画像取得部は、位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、かつ複数の心拍における同じ心位相のタイミングで撮影された複数の画像を取得することができる。   In the first and second image alignment apparatuses of the present invention, the image acquisition unit acquires an image including a heart image as an alignment processing target, and is captured at the same cardiac phase timing in a plurality of heartbeats. A plurality of images can be acquired.

本発明の第1の画像位置合わせ方法は、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得し、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定し、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて、各分割領域の画素値変換方法を決定し、その決定した分割領域の画素値変換方法を用いて、分割領域の組の分割領域内の画像に画素値変換を施し、画素値変換の施された複数の画像に対して位置合わせ処理を施す。   The first image alignment method of the present invention acquires a plurality of images including alignment processing targets, divides each alignment processing target of the plurality of images to set a divided region, and sets each of the alignment processing targets. For each set of divided areas set at the same position, a pixel value conversion method for each divided area is determined based on the pixel value of each divided area of the set, and the pixel value conversion method for the determined divided area is used. Thus, pixel value conversion is performed on the images in the divided areas of the set of divided areas, and alignment processing is performed on the plurality of images on which the pixel value conversion has been performed.

本発明の第2の画像位置合わせ方法は、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得し、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定し、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施す際、分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて評価関数を変更して位置合わせ処理を施す。   The second image alignment method of the present invention acquires a plurality of images including alignment processing targets, divides each alignment processing target of the plurality of images to set a divided region, and sets each of the alignment processing targets. For each set of divided areas set at the same position, when the matching process is performed by evaluating the degree of coincidence of each divided area of the set using an evaluation function, for each divided area set, each divided area of the set Based on the pixel value, the evaluation function is changed to perform alignment processing.

本発明の第1の画像位置合わせプログラムは、コンピュータを、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得する画像取得部と、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する分割領域設定部と、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて、各分割領域の画素値変換方法を決定する画素値変換方法決定部と、画素値変換方法決定部によって決定された分割領域の画素値変換方法を用いて、分割領域の組の分割領域内の画像に画素値変換を施す画素値変換部と、画素値変換部によって画素値変換の施された複数の画像に対して位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部として機能させる。   According to the first image registration program of the present invention, a computer sets an area by dividing an image acquisition unit that acquires a plurality of images including an alignment processing target and each alignment processing target of the plurality of images. A pixel that determines a pixel value conversion method for each divided region based on the pixel value of each divided region of the set for each set of divided regions set at the same position of each alignment processing target and the divided region setting unit A value conversion method determination unit, a pixel value conversion unit that performs pixel value conversion on an image in a divided region of a set of divided regions, using the pixel value conversion method of the divided region determined by the pixel value conversion method determination unit; It is made to function as an alignment processing unit that performs an alignment process on a plurality of images that have been subjected to pixel value conversion by the pixel value conversion unit.

本発明の第2の画像位置合わせプログラムは、コンピュータを、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得する画像取得部と、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する分割領域設定部と、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部として機能させる画像位置合わせプログラムであって、位置合わせ処理部が、分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて評価関数を変更して位置合わせ処理を施す。   The second image registration program of the present invention sets a divided region by dividing a computer with an image acquisition unit that acquires a plurality of images including a registration processing target and a plurality of registration processing targets of the plurality of images. For each set of divided areas set at the same position of each alignment processing target, an alignment processing section that performs alignment processing by evaluating the degree of coincidence of each divided area of the set using an evaluation function The registration processing unit performs registration processing by changing the evaluation function based on the pixel value of each divided region of the set for each set of divided regions.

本発明の第1の画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムによれば、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得し、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する。そして、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて、各分割領域の画素値変換方法を決定し、その決定した分割領域の画素値変換方法を用いて、分割領域の組の分割領域内の画像に画素値変換を施し、その画素値変換の施された複数の画像に対して位置合わせ処理を施す。このように分割領域毎に画素値変換方法を決定して画素値変換を行うことによって、一方の画像では高い画素値を有する構造が、他方の画像では低い画素値を示している場合でも、画像間のコントラスト差を低減することができ、高精度に位置合わせを行うことができる。   According to the first image alignment apparatus, method, and program of the present invention, a plurality of images including alignment processing targets are acquired, and each alignment processing target of the plurality of images is divided to set divided regions. Then, for each set of divided areas set at the same position of each alignment processing target, a pixel value conversion method for each divided area is determined based on the pixel value of each divided area of the set, and the determined division The pixel value conversion is performed on the images in the divided areas of the set of divided areas by using the pixel value conversion method of the area, and the alignment processing is performed on the plurality of images subjected to the pixel value conversion. Thus, by determining the pixel value conversion method for each divided region and performing the pixel value conversion, even if a structure having a high pixel value in one image shows a low pixel value in the other image, the image The contrast difference between them can be reduced, and alignment can be performed with high accuracy.

本発明の第2の画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムによれば、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得し、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する。そして、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施し、この際、分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて評価関数を変更して位置合わせ処理を施す。このように分割領域毎に評価関数を変更して位置合わせ処理を行うことによって、一方の画像では高い画素値を有する構造が、他方の画像では低い画素値を示している場合でも、画像間のコントラスト差を低減することができ、高精度に位置合わせを行うことができる。   According to the second image alignment apparatus, method, and program of the present invention, a plurality of images including alignment processing targets are acquired, and each alignment processing target of the plurality of images is divided to set a divided region. Then, for each set of divided regions set at the same position of each alignment processing target, the degree of coincidence of each divided region of the set is evaluated using an evaluation function, and alignment processing is performed. Each time, the evaluation function is changed based on the pixel value of each divided region of the set, and the alignment process is performed. By performing the alignment process by changing the evaluation function for each divided region in this way, even when a structure having a high pixel value in one image and a low pixel value in the other image, The contrast difference can be reduced and alignment can be performed with high accuracy.

本発明の画像位置合わせ装置の第1の実施形態を用いた医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a schematic configuration of a medical image diagnosis support system using a first embodiment of an image alignment apparatus of the present invention. 心臓をパフュージョン撮影した画像の一例を示す図The figure which shows an example of the image which carried out the perfusion photography of the heart パフュージョン解析の一例を説明するための図Diagram for explaining an example of perfusion analysis 本発明の画像位置合わせ装置の第1の実施形態を用いた医用画像診断支援システムの作用を説明するためのフローチャートThe flowchart for demonstrating the effect | action of the medical image diagnosis assistance system using 1st Embodiment of the image registration apparatus of this invention. 心臓の血流方向に垂直な断面で心臓画像を分割して設定した分割領域の一例を示す図The figure which shows an example of the division area which divided and set the heart image by the cross section perpendicular | vertical to the blood flow direction of the heart 図5に示す分割領域毎の画素値に基づいて、画素値変換方法を決定する方法を説明するための図The figure for demonstrating the method of determining a pixel value conversion method based on the pixel value for every division area shown in FIG. 本発明の画像位置合わせ装置の第2の実施形態を用いた医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the medical image diagnosis assistance system using 2nd Embodiment of the image registration apparatus of this invention. 本発明の画像位置合わせ装置の第2の実施形態を用いた医用画像診断支援システムの作用を説明するためのフローチャートThe flowchart for demonstrating the effect | action of the medical image diagnosis assistance system using 2nd Embodiment of the image registration apparatus of this invention.

以下、本発明の画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムの第1の実施形態を用いた医用画像診断支援システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態の医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図である。   Hereinafter, a medical image diagnosis support system using a first embodiment of an image alignment apparatus and method and a program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the medical image diagnosis support system of the present embodiment.

本実施形態の医用画像診断支援システムは、心臓などを異なる時点で撮影した2以上の画像を取得し、これらの画像の位置合わせを行った後に、その2以上の画像を用いてパフュージョン解析を行うものである。   The medical image diagnosis support system according to the present embodiment acquires two or more images taken at different points in time of the heart and the like, aligns these images, and then performs perfusion analysis using the two or more images. Is what you do.

本実施形態の医用画像診断支援システムは、具体的には、図1に示すように、画像位置合わせ装置1と、医用画像保管サーバ2と、表示装置3と、入力装置4とを備えている。   Specifically, as shown in FIG. 1, the medical image diagnosis support system of the present embodiment includes an image registration device 1, a medical image storage server 2, a display device 3, and an input device 4. .

画像位置合わせ装置1は、コンピュータに本実施形態の画像位置合わせプログラムをインストールしたものである。   The image alignment apparatus 1 is obtained by installing the image alignment program of this embodiment on a computer.

画像位置合わせ装置1は、中央処理装置(CPU(central processing unit))、半導体メモリ、およびハードディスクやSSD(Solid State Drive)等のストレージデバイスを備えている。ストレージデバイスには、本実施形態の画像位置合わせプログラムがインストールされており、この画像位置合わせプログラムが中央処理装置によって実行されることによって、図1に示す画像取得部10、分割領域設定部11、画素値変換方法決定部12、画素値変換部13、位置合わせ処理部14、パフュージョン解析部15および表示制御部16が動作する。   The image alignment apparatus 1 includes a central processing unit (CPU (central processing unit)), a semiconductor memory, and a storage device such as a hard disk or an SSD (Solid State Drive). The image registration program of this embodiment is installed in the storage device, and when this image registration program is executed by the central processing unit, the image acquisition unit 10, the divided region setting unit 11, and the like shown in FIG. The pixel value conversion method determination unit 12, the pixel value conversion unit 13, the alignment processing unit 14, the perfusion analysis unit 15, and the display control unit 16 operate.

画像位置合わせプログラムは、DVD(Digital Versatile Disc)およびCD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)などの記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。または、画像位置合わせプログラムは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置もしくはネットワークストレージに対して外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。   The image alignment program is recorded and distributed on a recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) and a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), and installed on the computer from the recording medium. Alternatively, the image registration program is stored in a state where it can be accessed from the outside with respect to the storage device or network storage of the server computer connected to the network, and is downloaded to the computer and installed upon request.

画像取得部10は、予め撮影された3次元画像6を取得するものである。3次元画像6は、たとえばCT装置やMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置などによって患者を撮影したものである。本実施形態の画像取得部10は、いわゆるパフュージョン撮影によって撮影された3次元画像6を取得するものであり、造影剤が注入された心臓を時系列に撮影した2以上のフェーズの心臓画像を取得する。   The image acquisition unit 10 acquires a three-dimensional image 6 captured in advance. The three-dimensional image 6 is obtained by imaging a patient using, for example, a CT apparatus or an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus. The image acquisition unit 10 according to the present embodiment acquires a three-dimensional image 6 captured by so-called perfusion imaging. Two or more phases of heart images obtained by imaging a heart injected with a contrast medium in time series are obtained. get.

より具体的には、画像取得部10は、撮影間隔が1〜数心拍の2以上の心臓画像を3次元画像6として取得する。2以上の心臓画像は、各心拍の収縮期において撮影されたものであることが望ましい。各心拍の収縮期において撮影された各心臓画像に含まれる心臓の形状に大きな違いはなく、1cm前後のずれである。この1cm程度のずれが、後述する位置合わせ処理によって調整される。なお、本実施形態においては収縮期の心臓画像を取得するようにしたが、これに限らず、心臓の形状がほぼ一致するタイミングで取得された心臓画像であればその他のフェーズの心臓画像を取得するようにしてもよい。   More specifically, the image acquisition unit 10 acquires two or more heart images having an imaging interval of 1 to several heartbeats as the three-dimensional image 6. The two or more heart images are desirably taken in the systole of each heartbeat. There is no big difference in the shape of the heart included in each heart image taken in the systole of each heartbeat, and the shift is about 1 cm. The deviation of about 1 cm is adjusted by the alignment process described later. In this embodiment, the heart images in the systole are acquired. However, the present invention is not limited to this, and heart images in other phases can be acquired as long as the heart images are acquired when the heart shapes substantially match. You may make it do.

本実施形態においては、造影剤が注入された心臓を撮影した3次元画像6を取得するようにしたが、撮影対象は心臓に限らず、造影剤が注入された肝臓、膵臓または脳などを撮影した画像を3次元画像6として取得するようにしてもよい。   In the present embodiment, the three-dimensional image 6 obtained by imaging the heart into which the contrast medium is injected is acquired. However, the imaging target is not limited to the heart, and the liver, pancreas, brain, or the like into which the contrast medium is injected is imaged. The obtained image may be acquired as the three-dimensional image 6.

また、3次元画像6としては、アキシャル断層画像、サジタル断層画像およびコロナル断層画像などの断層画像からなるボリュームデータを取得してもよいし、断層画像単体を取得するようにしてもよい。   As the three-dimensional image 6, volume data composed of tomographic images such as an axial tomographic image, a sagittal tomographic image, and a coronal tomographic image may be acquired, or a tomographic image alone may be acquired.

3次元画像6は、医用画像保管サーバ2に患者の識別情報とともに予め保管されており、画像取得部10は、入力装置4などを用いてユーザによって入力された患者の識別情報に基づいて、その識別情報を有する3次元画像6を医用画像保管サーバ2から読み出して一時記憶するものである。   The three-dimensional image 6 is stored in advance together with the patient identification information in the medical image storage server 2, and the image acquisition unit 10 is based on the patient identification information input by the user using the input device 4 or the like. A three-dimensional image 6 having identification information is read from the medical image storage server 2 and temporarily stored.

分割領域設定部11は、画像取得部10によって取得された2以上の3次元画像6に含まれる位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定するものである。本実施形態における位置合わせ処理対象は心臓である。   The divided area setting unit 11 divides the alignment processing target included in the two or more three-dimensional images 6 acquired by the image acquisition unit 10 and sets divided areas. The alignment processing target in the present embodiment is the heart.

本実施形態の分割領域設定部11は、分割領域として、各3次元画像6内の心臓領域における右心房および右心室を含む第1の分割領域と、左心房および左心室を含む第1の分割領域とを設定する。   The divided region setting unit 11 of the present embodiment includes, as divided regions, a first divided region including the right atrium and the right ventricle in the heart region in each three-dimensional image 6, and a first divided region including the left atrium and the left ventricle. Set the area.

図2I〜図2IIIは、各心拍の収縮期において撮影された各心臓画像の一例を示す図である。図2I〜図2IIIにおける領域R1が右心房の領域であり、領域R2が右心室の領域であり、領域L1が左心房の領域であり、領域L2が左心室の領域である。なお、図2Iについては、左心室と心筋との境界が明確でないので、これらの領域の境界は図示省略している。第1の分割領域として、領域R1と領域R2とを合わせた領域が設定され、第1の分割領域として、領域L1と領域L2とを合わせた領域が設定される。また、領域Mは心筋の領域であり、領域Vは大動脈の領域であるが、これらの領域については、後で詳述する。   2I to 2III are diagrams illustrating an example of each heart image captured in the systole of each heartbeat. The region R1 in FIGS. 2I to 2III is the right atrial region, the region R2 is the right ventricular region, the region L1 is the left atrial region, and the region L2 is the left ventricular region. In FIG. 2I, since the boundary between the left ventricle and the myocardium is not clear, the boundary between these regions is not shown. A region combining region R1 and region R2 is set as the first divided region, and a region combining region L1 and region L2 is set as the first divided region. The region M is a myocardial region and the region V is an aortic region. These regions will be described in detail later.

分割領域設定部11には、心臓のアトラス画像(本発明の基準画像に相当する)が予め設定されている。アトラス画像とは、予め心臓を撮影した標準的な3次元画像と、右心房および右心室を含む領域および左心房および左心室を含む領域が定義されたラベル画像とが対応付けられたものである。   In the divided region setting unit 11, a heart atlas image (corresponding to a reference image of the present invention) is set in advance. The atlas image is obtained by associating a standard three-dimensional image obtained by photographing the heart in advance with a label image in which a region including the right atrium and the right ventricle and a region including the left atrium and the left ventricle are defined. .

分割領域設定部11は、上述したアトラス画像を用いて、3次元画像6に対して第1の分割領域と第2の分割領域とを設定する。具体的には、分割領域設定部11は、まず、2以上の3次元画像6のうちの1つの代表する3次元画像6と上述したアトラス画像との位置合わせ処理を行うことによって、上記代表する3次元画像6に対して第1の分割領域と第2の分割領域とを設定する。なお、位置合わせ処理としては、既に公知な剛体位置合わせ処理または非剛体位置合わせ処理を用いることができる。   The divided area setting unit 11 sets a first divided area and a second divided area for the three-dimensional image 6 using the above-described atlas image. Specifically, the divided region setting unit 11 first performs the alignment process between one representative three-dimensional image 6 out of two or more three-dimensional images 6 and the above-described atlas image to represent the representative. A first divided area and a second divided area are set for the three-dimensional image 6. As the alignment process, a known rigid body alignment process or a non-rigid alignment process can be used.

そして、代表する3次元画像6の第1の分割領域と第2の分割領域の設定結果を用いて、その他の3次元画像6に対して第1の分割領域および第2の分割領域を設定する。具体的には、代表する3次元画像6に設定された第1の分割領域と第2の分割領域の座標値をその他の3次元画像6に対応付けることによって第1の分割領域および第2の分割領域を設定する。このように1つの代表する3次元画像6の分割領域の設定結果をその他の3次元画像6に適用することによって、分割領域の設定処理の負荷を下げることができ、処理の高速化を図ることができる。   Then, using the setting results of the first divided region and the second divided region of the representative three-dimensional image 6, the first divided region and the second divided region are set for the other three-dimensional image 6. . Specifically, by associating the coordinate values of the first divided region and the second divided region set in the representative three-dimensional image 6 with the other three-dimensional image 6, the first divided region and the second divided region Set the area. In this way, by applying the setting result of the divided area of one representative three-dimensional image 6 to the other three-dimensional image 6, the load of the setting process of the divided area can be reduced, and the processing speed can be increased. Can do.

なお、本実施形態においては、代表する3次元画像6の第1の分割領域および第2の分割領域の設定結果を用いてその他の3次元画像6の第1の分割領域および第2の分割領域を設定するようにしたが、これに限らず、代表する3次元画像6だけでなく、その他の3次元画像6についても、アトラス画像を用いて第1の分割領域および第2の分割領域を設定するようにしてもよい。   In the present embodiment, the first divided region and the second divided region of the other three-dimensional image 6 using the setting results of the first divided region and the second divided region of the representative three-dimensional image 6. However, the present invention is not limited to this, and the first divided region and the second divided region are set using atlas images not only for the representative three-dimensional image 6 but also for other three-dimensional images 6. You may make it do.

画素値変換方法決定部12は、各3次元画像6に含まれる心臓の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて、各分割領域の画素値変換方法を決定するものである。なお、本明細書における画素値変換方法としては、画素値変換を行わないことも含むものとする。   The pixel value conversion method determination unit 12 determines, for each group of divided areas set at the same position of the heart included in each three-dimensional image 6, based on the pixel value of each divided area of the group. It determines the value conversion method. Note that the pixel value conversion method in this specification includes not performing pixel value conversion.

一般的に、心臓画像における造影された部分の画素値は100以上に増加するため、画素値変換方法決定部12は、この数値を用いて各分割領域が造影されているか否かを判定し、その判定結果に基づいて画素値変換方法を決定する。なお、以降、説明を分かりやすくするために、2以上の3次元画像6のうちの2つの3次元画像6の関係に絞って説明する。   Generally, since the pixel value of the contrasted portion in the heart image increases to 100 or more, the pixel value conversion method determination unit 12 determines whether each divided region is contrasted using this numerical value, A pixel value conversion method is determined based on the determination result. In the following, in order to make the description easy to understand, the description will focus on the relationship between two three-dimensional images 6 out of two or more three-dimensional images 6.

具体的には、画素値変換方法決定部12は、第1の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値と第2の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値とを算出する。そして、第1の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値が100以上であって、かつ第2の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値が100未満である場合には、すなわち第1の3次元画像6と第2の3次元画像6のそれぞれの第1の分割領域のコントラストが異なる場合には、第1の3次元画像6の第1の分割領域の画素値に対して画素値変換を行うことを決定する。   Specifically, the pixel value conversion method determination unit 12 calculates the average pixel value of the first divided area of the first three-dimensional image 6 and the average pixel value of the first divided area of the second three-dimensional image 6. Is calculated. When the average pixel value of the first divided area of the first three-dimensional image 6 is 100 or more and the average pixel value of the first divided area of the second three-dimensional image 6 is less than 100 In other words, if the contrast of the first divided areas of the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6 is different, the pixels of the first divided area of the first three-dimensional image 6 Decide to perform pixel value conversion on the value.

また、逆に、第1の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値が100未満であって、かつ第2の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値が100以上である場合には、第2の3次元画像6の第1の分割領域の画素値に対して画素値変換を行うことを決定する。   Conversely, the average pixel value of the first divided area of the first three-dimensional image 6 is less than 100, and the average pixel value of the first divided area of the second three-dimensional image 6 is 100 or more. If it is, it is determined that the pixel value conversion is performed on the pixel value of the first divided area of the second three-dimensional image 6.

一方、第1の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値と第2の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値との両方が100以上または100未満である場合には、すなわち両方の第1の分割領域のコントラストが近い場合には、第1の3次元画像6と第2の3次元画像6の第1の分割領域には、画素値変換を行わないことを決定する。第1の3次元画像6の第2の分割領域の平均画素値と第2の3次元画像6の第2の分割領域の平均画素値との両方が100以上または100未満である場合には、第1の分割領域と同様に、第1の3次元画像6と第2の3次元画像6の第2の分割領域には、画素値変換を行わないことを決定する。   On the other hand, when both the average pixel value of the first divided area of the first three-dimensional image 6 and the average pixel value of the first divided area of the second three-dimensional image 6 are 100 or more or less than 100. That is, when the contrasts of both the first divided areas are close, pixel value conversion is not performed on the first divided areas of the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6. decide. When both the average pixel value of the second divided area of the first three-dimensional image 6 and the average pixel value of the second divided area of the second three-dimensional image 6 are 100 or more, or less than 100, Similarly to the first divided area, it is determined that pixel value conversion is not performed on the second divided areas of the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6.

画素値変換部13は、画素値変換方法決定部12によって決定された画素値変換方法を用いて、第1の3次元画像6および第2の3次元画像6の第1の分割領域に画素値変換を施し、第1の3次元画像6および第2の3次元画像6の第2の分割領域に画素値変換を施す。具体的には、画素値変換方法決定部12において画素値変換を行うと決定された分割領域内の画像に対して、下式(2)に基づいて画素値変換を行う。なお、下式(2)におけるxは画素値であり、f(x)は画素値変換関数である。下式(2)に基づいて画素値変換を行うことによって、第1の3次元画像6および第2の3次元画像6の第1の分割領域間または第1の3次元画像6および第2の3次元画像6の第2の分割領域間のコントラスト差を小さくすることができる。   The pixel value conversion unit 13 uses the pixel value conversion method determined by the pixel value conversion method determination unit 12 to apply pixel values to the first divided areas of the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6. Conversion is performed, and pixel value conversion is performed on the second divided regions of the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6. Specifically, pixel value conversion is performed on the image in the divided area determined to be subjected to pixel value conversion by the pixel value conversion method determination unit 12 based on the following equation (2). In the following formula (2), x is a pixel value, and f (x) is a pixel value conversion function. By performing pixel value conversion based on the following equation (2), the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6 are divided between the first divided regions or the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6. The contrast difference between the second divided areas of the three-dimensional image 6 can be reduced.


位置合わせ処理部14は、画素値変換部13によって画素値変換の施された第1の3次元画像6と第2の3次元画像6に対して位置合わせ処理を施すものである。位置合わせ処理としては、剛体位置合わせ処理または非剛体位置合わせ処理が施される。剛体位置合わせ処理としては、たとえばICP(Iterative Closest Point)法を用いた処理などを用いることができるが、その他の公知な手法を用いるようにしてもよい。また、非剛体位置合わせ処理としては、たとえばFFD(Free-Form Deformation)法を用いた処理やTPS(Thin-Plate Spline)法を用いた処理などを用いることができるが、その他の公知な手法を用いるようにしてもよい。また、剛体位置合わせ処理を行った後に、非剛体位置合わせ処理を行うようにしてもよい。

The alignment processing unit 14 performs alignment processing on the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6 that have been subjected to pixel value conversion by the pixel value conversion unit 13. As the alignment processing, rigid body alignment processing or non-rigid alignment processing is performed. As the rigid body alignment processing, for example, processing using an ICP (Iterative Closest Point) method or the like can be used, but other known methods may be used. In addition, as the non-rigid body alignment processing, for example, processing using an FFD (Free-Form Deformation) method or processing using a TPS (Thin-Plate Spline) method can be used. You may make it use. Further, after the rigid body alignment process is performed, the non-rigid body alignment process may be performed.

なお、上記説明では、第1の3次元画像6および第2の3次元画像6の2つの3次元画像の位置合わせ処理について説明したが、実際には、パフュージョン解析に必要な多数(たとえば30以上)の3次元画像6に対して分割領域の設定、画素値変換方法の決定、画素値変換および位置合わせ処理が行われる。   In the above description, the registration processing of two three-dimensional images of the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6 has been described. However, in reality, a large number (for example, 30) necessary for perfusion analysis is described. The above-described three-dimensional image 6 is subjected to division region setting, pixel value conversion method determination, pixel value conversion, and alignment processing.

パフュージョン解析部15は、位置合わせ処理部14によって位置合わせ処理の施された2以上の3次元画像6を用いて、パフュージョン解析を行うものである。パフュージョン解析の手法としては、上述したようなMaximum Slope法またはDeconvolution法が用いられる。具体的には、図3Iに示すように、ユーザによって表示装置3に表示された3次元画像6上において関心領域IRが指定される。パフュージョン解析部15は、位置合わせ処理の施された2以上の3次元画像6のそれぞれの関心領域IR内の平均濃度値を算出し、図3IIに示すような時間濃度曲線(Time Density Curve)を算出し、この時間濃度曲線に基づいてパフュージョン解析を行う。   The perfusion analysis unit 15 performs perfusion analysis using two or more three-dimensional images 6 subjected to the alignment process by the alignment processing unit 14. As a method of perfusion analysis, the above-described Maximum Slope method or Deconvolution method is used. Specifically, as shown in FIG. 3I, the region of interest IR is designated on the three-dimensional image 6 displayed on the display device 3 by the user. The perfusion analysis unit 15 calculates an average density value in each region of interest IR of the two or more three-dimensional images 6 subjected to the alignment process, and a time density curve (Time Density Curve) as shown in FIG. 3II. And a perfusion analysis is performed based on the time concentration curve.

表示制御部16は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを備えたものであり、パフュージョン解析部15による解析結果を表示装置3に表示させるものである。また、表示制御部16は、画像取得部10によって取得された2以上の3次元画像6および位置合わせ処理後の2以上の3次元画像6などを表示装置3に表示させるものである。   The display control unit 16 includes a display device such as a liquid crystal display, and displays the analysis result by the perfusion analysis unit 15 on the display device 3. The display control unit 16 causes the display device 3 to display two or more three-dimensional images 6 acquired by the image acquisition unit 10 and two or more three-dimensional images 6 after the alignment processing.

入力装置4は、ユーザによる種々の設定入力を受け付けるものであり、キーボードやマウスなどの入力デバイスを備えたものである。入力装置4は、たとえば患者の識別情報の設定入力および上述した関心領域IRの設定入力などを受け付けるものである。   The input device 4 accepts various setting inputs by a user and includes an input device such as a keyboard and a mouse. The input device 4 receives, for example, setting input for patient identification information and setting input for the region of interest IR described above.

なお、タッチパネルを用いることによって表示装置3と入力装置4と兼用するようにしてもよい。   Note that the display device 3 and the input device 4 may be shared by using a touch panel.

次に、本実施形態の医用画像診断支援システムの作用について、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of the medical image diagnosis support system of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ユーザによる患者の識別情報などの入力に基づいて、その患者の心臓をパフュージョン撮影した2以上の3次元画像6が画像取得部10によって取得される(S10)。   First, based on the input of patient identification information or the like by the user, two or more three-dimensional images 6 obtained by perfusion imaging of the patient's heart are acquired by the image acquisition unit 10 (S10).

画像取得部10によって取得された2以上の3次元画像6は分割領域設定部11に入力される。分割領域設定部11は、2以上の3次元画像6に対してそれぞれ第1の分割領域および第2の分割領域を設定する(S12)。   Two or more three-dimensional images 6 acquired by the image acquisition unit 10 are input to the divided region setting unit 11. The divided area setting unit 11 sets a first divided area and a second divided area for two or more three-dimensional images 6 (S12).

次に、画素値変換方法決定部12は、各3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値に基づいて、第1の分割領域に対する画素値変換方法を決定し、各3次元画像6の第2の分割領域の平均画素値に基づいて、第2の分割領域に対する画素値変換方法を決定する(S14)。   Next, the pixel value conversion method determination unit 12 determines a pixel value conversion method for the first divided region based on the average pixel value of the first divided region of each three-dimensional image 6, and each three-dimensional image 6. A pixel value conversion method for the second divided region is determined based on the average pixel value of the second divided region (S14).

そして、画素値変換方法決定部12によって決定された画素値変換方法を用いて、画素値変換部13において、各3次元画像6の第1の分割領域および第2の分割領域に対して画素値変換が施される(S16)。   Then, using the pixel value conversion method determined by the pixel value conversion method determination unit 12, the pixel value conversion unit 13 uses the pixel values for the first divided region and the second divided region of each three-dimensional image 6. Conversion is performed (S16).

次いで、画素値変換が施された3次元画像6が位置合わせ処理部14に入力され、位置合わせ処理部14によって位置合わせ処理が施される(S18)。   Next, the three-dimensional image 6 on which the pixel value conversion has been performed is input to the alignment processing unit 14, and the alignment processing unit 14 performs alignment processing (S18).

位置合わせ処理の施された3次元画像6はパフュージョン解析部15に入力され、パフュージョン解析部15において、入力された3次元画像6を用いてパフュージョン解析が行われる(S20)。   The three-dimensional image 6 subjected to the alignment process is input to the perfusion analysis unit 15, and the perfusion analysis is performed in the perfusion analysis unit 15 using the input three-dimensional image 6 (S20).

パフュージョン解析部15によるパフュージョン解析結果は表示制御部16に入力され、表示制御部16は、入力されたパフュージョン解析結果を表示装置3に表示させる(S22)。   The perfusion analysis result by the perfusion analysis unit 15 is input to the display control unit 16, and the display control unit 16 causes the display device 3 to display the input perfusion analysis result (S22).

上記実施形態の医用画像診断支援システムによれば、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得し、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する。そして、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて、各分割領域の画素値変換方法を決定し、その決定した分割領域の画素値変換方法を用いて、分割領域の組の分割領域内の画像に画素値変換を施し、その画素値変換の施された複数の画像に対して位置合わせ処理を施す。このように分割領域毎に画素値変換方法を決定して画素値変換を行うことによって、一方の画像では高い画素値を有する構造が、他方の画像では低い画素値を示している場合でも、画像間のコントラスト差を低減することができ、高精度に位置合わせを行うことができる。   According to the medical image diagnosis support system of the above-described embodiment, a plurality of images including alignment processing targets are acquired, and each alignment processing target of the plurality of images is divided to set a divided region. Then, for each set of divided areas set at the same position of each alignment processing target, a pixel value conversion method for each divided area is determined based on the pixel value of each divided area of the set, and the determined division The pixel value conversion is performed on the images in the divided areas of the set of divided areas by using the pixel value conversion method of the area, and the alignment processing is performed on the plurality of images subjected to the pixel value conversion. Thus, by determining the pixel value conversion method for each divided region and performing the pixel value conversion, even if a structure having a high pixel value in one image shows a low pixel value in the other image, the image The contrast difference between them can be reduced, and alignment can be performed with high accuracy.

なお、上記第1の実施形態においては、分割領域設定部11において、分割領域として、右心房および右心室を含む第1の分割領域と左心房および左心室を含む第2の分割領域とを設定するようにしたが、分割領域の設定方法としては、これに限らない。たとえば分割領域として、右心房および右心室を含む第1の分割領域と左心房および左心室を含む第2の分割領域と心筋を含む第3の分割領域とを設定するようにしてもよい。   In the first embodiment, the divided region setting unit 11 sets the first divided region including the right atrium and the right ventricle and the second divided region including the left atrium and the left ventricle as the divided regions. However, the method of setting the divided areas is not limited to this. For example, a first divided region including the right atrium and the right ventricle, a second divided region including the left atrium and the left ventricle, and a third divided region including the myocardium may be set as the divided regions.

または、分割領域として、右心房を含む第1の分割領域と右心室を含む第2の分割領域と左心房を含む第3の分割領域と左心室を含む第4の分割領域とを設定するようにしてもよい。もしくは、分割領域として、右心房を含む第1の分割領域と右心室を含む第2の分割領域と左心房を含む第3の分割領域と左心室を含む第4の分割領域と心筋を含む第5の分割領域とを設定するようにしてもよい。   Alternatively, a first divided region including the right atrium, a second divided region including the right ventricle, a third divided region including the left atrium, and a fourth divided region including the left ventricle are set as the divided regions. It may be. Alternatively, as a divided region, a first divided region including the right atrium, a second divided region including the right ventricle, a third divided region including the left atrium, a fourth divided region including the left ventricle, and a first segment including the myocardium. Five divided areas may be set.

また、上述したように心臓の解剖学的な構造に基づいて分割領域を設定するのではなく、画素値を変化させる造影剤が流れる方向を考慮して、心臓の血流方向に垂直な断面で心臓を分割して分割領域を設定するようにしてもよい。図5は、心臓の血流方向に垂直な断面で心臓を分割して分割領域を設定した一例を示す図である。図5に示す矢印A1は、右心房および右心室における血流方向を示すものであり、矢印A2は、左心房および左心室における血流方向を示すものであり、D1〜D10は、心臓の血流方向に垂直な断面で心臓を分割して設定された分割領域を示すものである。以下、図5に示すように分割領域D1〜D10を設定した場合の各分割領域の画素値変換方法の決定方法について説明する。   In addition, as described above, instead of setting a segmented region based on the anatomical structure of the heart, in consideration of the direction in which the contrast agent that changes the pixel value flows, the cross section is perpendicular to the blood flow direction of the heart. A divided region may be set by dividing the heart. FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a divided region is set by dividing the heart along a cross section perpendicular to the blood flow direction of the heart. An arrow A1 shown in FIG. 5 indicates a blood flow direction in the right atrium and the right ventricle, an arrow A2 indicates a blood flow direction in the left atrium and the left ventricle, and D1 to D10 indicate blood of the heart. It shows a divided region set by dividing the heart in a cross section perpendicular to the flow direction. Hereinafter, a method for determining a pixel value conversion method for each divided region when the divided regions D1 to D10 are set as illustrated in FIG. 5 will be described.

画素値変換方法決定部12は、まず、第1の3次元画像6および第2の3次元画像6の双方について、血流方向に沿って各分割領域の平均画素値を調べる。具体的には、図5の例の場合、矢印A1に沿って各分割領域の平均画素値を調べた後、矢印A2に沿って各分割領域の平均画素値を調べる。そして、平均画素値が予め設定された閾値以上となる分割領域を特定する。すなわち造影剤によって画素値が高くなっている分割領域を特定する。   The pixel value conversion method determination unit 12 first checks the average pixel value of each divided region along the blood flow direction for both the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6. Specifically, in the case of the example of FIG. 5, after checking the average pixel value of each divided region along the arrow A1, the average pixel value of each divided region is checked along the arrow A2. Then, a divided region in which the average pixel value is equal to or greater than a preset threshold is specified. That is, the divided region where the pixel value is high due to the contrast agent is specified.

そして、画素値変換方法決定部12は、第1の3次元画像6と第2の3次元画像6との間で同じ位置の分割領域について、いずれか一方の分割領域のみの平均画素値が閾値以上である場合、画素値変換を行う分割領域として決定する。逆に、第1の3次元画像6と第2の3次元画像6との間で同じ位置の分割領域について、両方の分割領域の平均画素値が閾値以上または閾値未満である場合には、画素値変換を行わない分割領域として決定する。   Then, the pixel value conversion method determination unit 12 determines whether the average pixel value of only one of the divided regions at the same position between the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6 is a threshold value. When it is above, it determines as a division area which performs pixel value conversion. On the other hand, if the average pixel value of both divided areas is equal to or greater than the threshold value or less than the threshold value for the divided area at the same position between the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6, the pixel It is determined as a divided area where value conversion is not performed.

図6は、上述した画素値変換方法の決定方法を説明するための図である。図6に示すように、たとえば第1の3次元画像6の分割領域D1〜D10のうち分割領域D3〜D6の平均画素値が閾値以上であり、第2の3次元画像6の分割領域D1〜D10のうち分割領域D5〜D8の平均画素値が閾値以上である場合には、分割領域D3、分割領域D4、分割領域D7および分割領域D8については、画素値変換を行う分割領域として決定する。一方、分割領域D1、分割領域D2、分割領域D5、分割領域D6、分割領域D9および分割領域D10については、画素値変換を行わない分割領域として決定する。   FIG. 6 is a diagram for explaining a determination method of the pixel value conversion method described above. As shown in FIG. 6, for example, the average pixel values of the divided regions D3 to D6 among the divided regions D1 to D10 of the first three-dimensional image 6 are equal to or greater than the threshold value, and the divided regions D1 to D1 of the second three-dimensional image 6 When the average pixel values of the divided areas D5 to D8 in D10 are equal to or larger than the threshold value, the divided areas D3, D4, D7, and D8 are determined as divided areas for pixel value conversion. On the other hand, the divided area D1, the divided area D2, the divided area D5, the divided area D6, the divided area D9, and the divided area D10 are determined as the divided areas where the pixel value conversion is not performed.

なお、画素値変換方法を決定した後の画素値変換および位置合わせ処理については、上記第1の実施形態と同様である。   Note that pixel value conversion and alignment processing after determining a pixel value conversion method are the same as those in the first embodiment.

次に、本発明の第2の実施形態を用いた医用画像診断支援システムについて説明する。図7は、第2の実施形態の医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図である。第2の実施形態の医用画像診断支援システムは、第1の実施形態の医用画像診断支援システムとは、画像位置合わせ装置5の構成が異なる。その他の構成については、第1の実施形態の構成と同様である。   Next, a medical image diagnosis support system using the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the medical image diagnosis support system according to the second embodiment. The medical image diagnosis support system according to the second embodiment differs from the medical image diagnosis support system according to the first embodiment in the configuration of the image registration device 5. About another structure, it is the same as that of the structure of 1st Embodiment.

第2の実施形態の画像位置合わせ装置5は、画像取得部50と、分割領域設定部51と、位置合わせ処理部52と、パフュージョン解析部53と、表示制御部54とを備えている。画像取得部50、分割領域設定部51、パフュージョン解析部53および表示制御部54については、上記第1の実施形態の画像取得部10、分割領域設定部11、パフュージョン解析部15および表示制御部16と同様であるので説明を省略する。   The image alignment apparatus 5 according to the second embodiment includes an image acquisition unit 50, a divided region setting unit 51, an alignment processing unit 52, a perfusion analysis unit 53, and a display control unit 54. About the image acquisition part 50, the division area setting part 51, the perfusion analysis part 53, and the display control part 54, the image acquisition part 10, the division area setting part 11, the perfusion analysis part 15, and display control of the said 1st Embodiment. Since it is the same as that of the part 16, description is abbreviate | omitted.

第2の実施形態の位置合わせ処理部52は、第1の3次元画像6と第2の3次元画像6の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施すものである。   The alignment processing unit 52 of the second embodiment matches each divided region of the set for each set of divided regions set at the same position in the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6. The degree is evaluated by an evaluation function to perform alignment processing.

そして、位置合わせ処理部52は、各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を行うという点では、第1の実施形態の位置合わせ処理と同様であるが、分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて評価関数を変更して位置合わせ処理を施す点で第1の実施形態の位置合わせ処理とは異なる。   The alignment processing unit 52 is similar to the alignment processing in the first embodiment in that the alignment processing is performed by evaluating the matching degree of each divided region using an evaluation function. Each is different from the alignment process of the first embodiment in that the alignment process is performed by changing the evaluation function based on the pixel value of each divided region of the set.

位置合わせ処理部52は、具体的には、第1の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値と第2の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値とを算出する。そして、第1の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値が100以上であって、かつ第2の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値が100未満である場合には、すなわち第1の3次元画像6と第2の3次元画像6のそれぞれの第1の分割領域のコントラストが異なる場合には、下式(3)の評価関数を用いて一致度を算出して位置合わせ処理を行う。   Specifically, the alignment processing unit 52 calculates the average pixel value of the first divided region of the first three-dimensional image 6 and the average pixel value of the first divided region of the second three-dimensional image 6. To do. When the average pixel value of the first divided area of the first three-dimensional image 6 is 100 or more and the average pixel value of the first divided area of the second three-dimensional image 6 is less than 100 That is, when the contrast of the first divided areas of the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6 is different, the degree of coincidence is calculated using the evaluation function of the following expression (3). Then, alignment processing is performed.


上式(3)におけるS1は一致度の評価関数であり、画像間の対応する分割領域の画素値が画像間で異なる場合に、各画像の分割領域の位置が一致しているほどS1は小さな値となる。また、Nは画像間(Fixed画像とMoving画像の間)で比較する画素の総数、fは、上述した式(2)の画素値変換関数、xiは座標点、IF(xi)はFixed画像のxi における画素値、IM(xi)はMoving画像のxi における画素値、Tは座標点の幾何学的変換関数、μは幾何学的変換のパラメタである。なお、第1の3次元画像6および第2の3次元画像6のいずれか一方をFixed画像とし、他方をMoving画像とする。

S1 in the above equation (3) is an evaluation function of the degree of coincidence, and when the pixel values of the corresponding divided areas between the images are different between the images, S1 is smaller as the positions of the divided areas of the images match. Value. N is the total number of pixels to be compared between images (between the fixed image and the moving image), f is the pixel value conversion function of the above equation (2), xi is the coordinate point, and IF (xi) is the fixed image. The pixel value at xi, IM (xi) is the pixel value at xi of the Moving image, T is the geometric transformation function of the coordinate point, and μ is the geometric transformation parameter. One of the first three-dimensional image 6 and the second three-dimensional image 6 is a fixed image, and the other is a moving image.

また、逆に、第1の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値が100未満であって、かつ第2の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値が100以上である場合にも、上式(3)の評価関数を用いて一致度を算出して位置合わせ処理を行う。   Conversely, the average pixel value of the first divided area of the first three-dimensional image 6 is less than 100, and the average pixel value of the first divided area of the second three-dimensional image 6 is 100 or more. In this case, the degree of coincidence is calculated using the evaluation function of the above equation (3) and the alignment process is performed.

一方、第1の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値と第2の3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値との両方が100以上または100未満である場合には、すなわち両方の第1の分割領域のコントラストが近い場合には、下式(4)の評価関数を用いて一致度を算出して位置合わせ処理を行う。また、第1の3次元画像6の第2の分割領域の平均画素値と第2の3次元画像6の第2の分割領域の平均画素値との両方が100以上または100未満である場合にも、第1の分割領域と同様に、下式(4)の評価関数を用いて一致度を算出して位置合わせ処理を行う。   On the other hand, when both the average pixel value of the first divided area of the first three-dimensional image 6 and the average pixel value of the first divided area of the second three-dimensional image 6 are 100 or more or less than 100. That is, when the contrasts of both the first divided regions are close, the degree of coincidence is calculated using the evaluation function of the following expression (4), and the alignment process is performed. Further, when both the average pixel value of the second divided area of the first three-dimensional image 6 and the average pixel value of the second divided area of the second three-dimensional image 6 are 100 or more or less than 100. Similarly to the first divided region, the degree of coincidence is calculated using the evaluation function of the following expression (4) to perform the alignment process.


上式(4)におけるS2は一致度の評価関数であり、画素値が一致しているほど値が小さい。また、Nは画像間(Fixed画像とMoving画像の間)で比較する画素の総数、fは、上述した式(2)の画素値変換関数、xiは座標点、IF(xi)はFixed画像のxi における画素値、IM(xi)はMoving画像のxi における画素値、Tは座標点の幾何学的変換関数、μは幾何学的変換のパラメタである。

S2 in the above formula (4) is an evaluation function of the degree of coincidence, and the value becomes smaller as the pixel values coincide. N is the total number of pixels to be compared between images (between the fixed image and the moving image), f is the pixel value conversion function of the above equation (2), xi is the coordinate point, and IF (xi) is the fixed image. The pixel value at xi, IM (xi) is the pixel value at xi of the Moving image, T is the geometric transformation function of the coordinate point, and μ is the geometric transformation parameter.

なお、位置合わせ処理自体は、たとえば上述した非特許文献3に記載の方法を用いることができる。   For the alignment process itself, for example, the method described in Non-Patent Document 3 described above can be used.

次に、第2の実施形態の医用画像診断支援システムの作用について、図8に示すフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the operation of the medical image diagnosis support system of the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ユーザによる患者の識別情報などの入力に基づいて、その患者の心臓をパフュージョン撮影した2以上の3次元画像6が画像取得部50によって取得される(S30)。   First, based on the input of patient identification information and the like by the user, two or more three-dimensional images 6 obtained by perfusion imaging of the patient's heart are acquired by the image acquisition unit 50 (S30).

画像取得部50によって取得された2以上の3次元画像6は分割領域設定部51に入力される。分割領域設定部51は、2以上の3次元画像6に対してそれぞれ第1の分割領域および第2の分割領域を設定する(S32)。   Two or more three-dimensional images 6 acquired by the image acquisition unit 50 are input to the divided region setting unit 51. The divided area setting unit 51 sets a first divided area and a second divided area for two or more three-dimensional images 6 (S32).

次に、位置合わせ処理部52は、各3次元画像6の第1の分割領域の平均画素値に基づいて、第1の分割領域に対する評価関数を決定し、各3次元画像6の第2の分割領域の平均画素値に基づいて、第2の分割領域に対する評価関数を決定し、第1の分割領域と第2の分割領域とでそれぞれ決定した評価関数を用いて一致度を算出することによって、各3次元画像6に対して位置合わせ処理を施す(S34)。   Next, the alignment processing unit 52 determines an evaluation function for the first divided region based on the average pixel value of the first divided region of each three-dimensional image 6, and the second function of each three-dimensional image 6. By determining an evaluation function for the second divided region based on the average pixel value of the divided region, and calculating the degree of coincidence using the evaluation functions determined for the first divided region and the second divided region, respectively. Then, alignment processing is performed on each three-dimensional image 6 (S34).

位置合わせ処理の施された3次元画像6はパフュージョン解析部53に入力され、パフュージョン解析部53において、入力された3次元画像6を用いてパフュージョン解析が行われる(S36)。   The three-dimensional image 6 subjected to the alignment process is input to the perfusion analysis unit 53, and the perfusion analysis unit 53 performs perfusion analysis using the input three-dimensional image 6 (S36).

パフュージョン解析部53によるパフュージョン解析結果は表示制御部54に入力され、表示制御部54は、入力されたパフュージョン解析結果を表示装置3に表示させる(S38)。   The perfusion analysis result by the perfusion analysis unit 53 is input to the display control unit 54, and the display control unit 54 displays the input perfusion analysis result on the display device 3 (S38).

第2の実施形態の医用画像診断支援システムによれば、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得し、複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する。そして、各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、その組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施し、この際、分割領域の組毎に、その組の各分割領域の画素値に基づいて評価関数を変更して位置合わせ処理を施す。このように分割領域毎に評価関数を変更して位置合わせ処理を行うことによって、一方の画像では高い画素値を有する構造が、他方の画像では低い画素値を示している場合でも、画像間のコントラスト差を低減することができ、高精度に位置合わせを行うことができる。   According to the medical image diagnosis support system of the second embodiment, a plurality of images including alignment processing targets are acquired, and each alignment processing target of the plurality of images is divided to set a divided region. Then, for each set of divided regions set at the same position of each alignment processing target, the degree of coincidence of each divided region of the set is evaluated using an evaluation function, and alignment processing is performed. Each time, the evaluation function is changed based on the pixel value of each divided region of the set, and the alignment process is performed. By performing the alignment process by changing the evaluation function for each divided region in this way, even when a structure having a high pixel value in one image and a low pixel value in the other image, The contrast difference can be reduced and alignment can be performed with high accuracy.

なお、上記第2の実施形態においては、各分割領域の画素値に基づいて、上式(3)の評価関数と上式(4)の評価関数とを切り替えて使用するようにしたが、評価関数としてはこれに限らず、上式(3)の代わりに下式(5)を用いるようにしてもよい。   In the second embodiment, the evaluation function of the above equation (3) and the evaluation function of the above equation (4) are switched and used based on the pixel value of each divided region. The function is not limited to this, and the following expression (5) may be used instead of the above expression (3).


上式(5)におけるSは一致度の評価関数であり、画素値が一致しているほど値が小さい。また、Nは画像間(Fixed画像とMoving画像の間)で比較する画素の総数、xiは座標点、IF(xi)はFixed画像のxi における画素値、IM(xi)はMoving画像のxi における画素値、Tは座標点の幾何学的変換関数、μは幾何学的変換のパラメタ、kおよびσは定数である。

S in the above equation (5) is an evaluation function of the degree of coincidence, and the value is smaller as the pixel values are coincident. N is the total number of pixels to be compared between images (between the fixed image and the moving image), xi is the coordinate point, IF (xi) is the pixel value at xi of the fixed image, and IM (xi) is at xi of the moving image. Pixel value, T is a geometric transformation function of coordinate points, μ is a parameter of geometric transformation, and k and σ are constants.

上式(5)におけるSは上式(3)と同様に、一致度の評価関数であり、画像間の対応する分割領域の画素値が異なる場合に、各画像の分割領域の位置が一致しているほどSは小さな値となる。また、Nは画像間(Fixed画像とMoving画像の間)で比較する画素の総数、xiは座標点、IF(xi)はFixed画像のxi における画素値、IM(xi)はMoving画像のxiにおける画素値、Tは座標点の幾何学的変換関数、μは幾何学的変換のパラメタ、並びにkおよびσは定数である。上式(5)のSは、画素値の差が定数σによって決まる所定の値に近いほど小さくなり、一致度が高くなるような関数である。   In the above equation (5), S is an evaluation function of the degree of coincidence as in the above equation (3), and when the pixel values of the corresponding divided regions between images are different, the positions of the divided regions of the images match. The smaller the value, the smaller S is. N is the total number of pixels to be compared between images (between the fixed image and the moving image), xi is the coordinate point, IF (xi) is the pixel value at xi of the fixed image, and IM (xi) is at xi of the moving image. Pixel value, T is a geometric transformation function of coordinate points, μ is a parameter of geometric transformation, and k and σ are constants. S in the above equation (5) is a function such that the closer the pixel value difference is to a predetermined value determined by the constant σ, the smaller the value and the higher the matching degree.

なお、上記第1〜第3の実施形態においては、分割領域設定部11は、心臓のアトラス画像を用いて分割領域を設定するようにしたが、分割領域の設定方法としては、これに限らない。以下、その他の分割領域の設定方法について説明する。   In the first to third embodiments, the divided region setting unit 11 sets a divided region using an atlas image of the heart, but the divided region setting method is not limited to this. . Hereinafter, other division area setting methods will be described.

まず、大動脈は左心室につながっているため、造影剤による画素値の変化が左心房および左心室に近い。このことを利用して、左心房および左心室の画素値が造影剤によって高くなっているフェーズの画像を特定する。   First, since the aorta is connected to the left ventricle, the change in the pixel value due to the contrast agent is close to that of the left atrium and the left ventricle. By utilizing this fact, an image of a phase in which the pixel values of the left atrium and the left ventricle are increased by the contrast agent is specified.

具体的には、まず、2以上のフェーズの3次元画像6からそれぞれ大動脈の領域を抽出する。上述したように図2I〜図2IIIに示すVの領域が大動脈の領域である。なお、大動脈の領域の抽出方法については、公知の画像処理を用いることができる。   Specifically, first, an aorta region is extracted from each of the three-dimensional images 6 of two or more phases. As described above, the region V shown in FIGS. 2I to 2III is the region of the aorta. It should be noted that a known image processing can be used as a method for extracting the region of the aorta.

次に、各3次元画像6の大動脈の領域の平均画素値の変化に基づいて、左心房および左心室の画素値が右心房および右心室の画素値よりも高くなっているフェーズの3次元画像を特定する。具体的には、各3次元画像の大動脈の領域の平均画素値の変化に基づいて、大動脈の領域の平均画素値が最大となるフェーズの3次元画像6を特定する。そして、その特定した3次元画像6における画素値が予め設定された閾値以上である領域を特定することによって左心房および左心室の領域を抽出する。   Next, based on the change in the average pixel value of the region of the aorta in each three-dimensional image 6, the three-dimensional image of the phase in which the pixel values of the left atrium and the left ventricle are higher than the pixel values of the right atrium and the right ventricle Is identified. Specifically, the three-dimensional image 6 in the phase in which the average pixel value of the aortic region is maximum is specified based on the change in the average pixel value of the aortic region of each three-dimensional image. And the area | region of the left atrium and the left ventricle is extracted by specifying the area | region where the pixel value in the specified three-dimensional image 6 is more than the preset threshold value.

次いで、大動脈の領域の平均画素値が予め設定された下限値以上である3次元画像のうち、大動脈の領域の平均画素値が最小であるフェーズの3次元画像を、右心房および右心室の画素値が左心房および左心室の画素値よりも高くなっているフェーズの3次元画像として特定する。そして、その特定した3次元画像6における画素値が予め設定された閾値以上である領域を特定することによって右心房および右心室の領域を抽出する。   Next, among the three-dimensional images in which the average pixel value of the aortic region is equal to or greater than a preset lower limit value, the three-dimensional image of the phase in which the average pixel value of the aortic region is the minimum is obtained as the right atrial and right ventricular pixels. It is specified as a three-dimensional image of a phase whose value is higher than the pixel values of the left atrium and the left ventricle. And the area | region of the right atrium and the right ventricle is extracted by specifying the area | region where the pixel value in the specified three-dimensional image 6 is more than the preset threshold value.

そして、上述したようにして抽出された右心房および右心室の領域を第1の分割領域として設定し、左心房および右心室の領域を第2の分割領域として設定する。   Then, the right atrial and right ventricular regions extracted as described above are set as the first divided regions, and the left atrial and right ventricular regions are set as the second divided regions.

また、第1の分割領域および第2の分割領域の設定方法としては、上記の方法に限らず、たとえば公知な輪郭抽出などの画像処理手法を用いることによって、3次元画像6から右心房および右心室の領域と左心房および左心室の領域を抽出し、その抽出結果を用いて第1の分割領域および第2の分割領域を設定するようにしてもよい。   In addition, the setting method of the first divided region and the second divided region is not limited to the above method, and for example, by using an image processing method such as a known contour extraction, the right atrium and right The ventricle region, the left atrium and the left ventricle region may be extracted, and the first divided region and the second divided region may be set using the extraction result.

1,5 画像位置合わせ装置
2 医用画像保管サーバ
3 表示装置
4 入力装置
6 3次元画像
10 画像取得部
11 分割領域設定部
12 画素値変換方法決定部
13 画素値変換部
14 位置合わせ処理部
15 パフュージョン解析部
16 表示制御部
50 画像取得部
51 分割領域設定部
52 位置合わせ処理部
53 パフュージョン解析部
54 表示制御部
A1 右心房および右心室における血流方向を示す矢印
A2 左心房および左心室における血流方向を示す矢印
D1-D10 分割領域
IR 関心領域
K 定数
L1 左心房の領域
L2 左心室の領域
M 心筋の領域
R1 右心房の領域
R2 右心室の領域
V 大動脈の領域
1, 5 Image registration device 2 Medical image storage server 3 Display device 4 Input device 6 Three-dimensional image 10 Image acquisition unit 11 Division area setting unit 12 Pixel value conversion method determination unit 13 Pixel value conversion unit 14 Registration processing unit 15 Fusion analysis unit 16 Display control unit 50 Image acquisition unit 51 Division region setting unit 52 Registration processing unit 53 Perfusion analysis unit 54 Display control unit A1 Arrow indicating blood flow direction in right atrium and right ventricle A2 In left atrium and left ventricle Arrow D1-D10 indicating blood flow direction Divided region IR Region of interest K Constant L1 Left atrial region L2 Left ventricular region M Myocardial region R1 Right atrial region R2 Right ventricular region V Aortic region

Claims (13)

位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得する画像取得部と、
前記複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する分割領域設定部と、
前記各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、該組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部とを備え、
前記位置合わせ処理部が、前記分割領域の組毎に、該組の各分割領域の画素値に基づいて前記評価関数を変更して前記位置合わせ処理を施すことを特徴とする画像位置合わせ装置。
An image acquisition unit that acquires a plurality of images including an alignment processing target;
A divided region setting unit configured to divide each alignment processing target of the plurality of images and set a divided region;
For each set of divided regions set at the same position of each alignment processing target, an alignment processing unit that performs alignment processing by evaluating the degree of coincidence of each divided region of the set with an evaluation function,
The image alignment apparatus, wherein the alignment processing unit performs the alignment process by changing the evaluation function based on a pixel value of each divided region of the set for each set of the divided regions.
前記画像取得部が、前記位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、
前記分割領域設定部が、前記分割領域として、右心房および右心室を含む第1の分割領域と左心房および左心室を含む第2の分割領域とを設定する請求項1に記載の画像位置合わせ装置。
The image acquisition unit acquires an image including a heart image as the alignment processing target;
The image alignment according to claim 1, wherein the divided region setting unit sets, as the divided regions, a first divided region including a right atrium and a right ventricle and a second divided region including a left atrium and a left ventricle. apparatus.
前記分割領域設定部が、前記複数の画像に含まれる大動脈の領域の画素値の変化に基づいて、前記第1の分割領域と前記第2の分割領域を設定する請求項2に記載の画像位置合わせ装置。   The image position according to claim 2, wherein the divided region setting unit sets the first divided region and the second divided region based on a change in a pixel value of an aortic region included in the plurality of images. Alignment device. 前記分割領域設定部が、前記複数の画像に含まれる大動脈の領域の画素値の変化に基づいて、前記複数の画像の中から、前記左心房および左心室の領域の画素値よりも前記右心房および右心室の領域の画素値の方が高い第1の画像と前記右心房および右心室の領域の画素値よりも前記左心房および左心室の領域の画素値の方が高い第2の画像とを特定し、前記第1の画像を用いて前記第1の分割領域を設定し、前記第2の画像を用いて前記第2の分割領域を設定する請求項3に記載の画像位置合わせ装置。   The divided region setting unit, based on a change in a pixel value of an aorta region included in the plurality of images, out of the plurality of images, more than the pixel values of the left atrium and left ventricle regions. And a first image having a higher pixel value in the right ventricular region and a second image having a higher pixel value in the left atrial and left ventricular regions than in the right atrial and right ventricular regions. The image registration apparatus according to claim 3, wherein the first divided region is set using the first image, and the second divided region is set using the second image. 前記画像取得部が、前記位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、
前記分割領域設定部が、前記分割領域として、右心房および右心室を含む第1の分割領域と左心房および左心室を含む第2の分割領域と心筋を含む第3の分割領域とを設定する請求項1に記載の画像位置合わせ装置。
The image acquisition unit acquires an image including a heart image as the alignment processing target;
The divided region setting unit sets, as the divided regions, a first divided region including the right atrium and the right ventricle, a second divided region including the left atrium and the left ventricle, and a third divided region including the myocardium. The image alignment apparatus according to claim 1.
前記画像取得部が、前記位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、
前記分割領域設定部が、前記分割領域として、右心房を含む第1の分割領域と右心室を含む第2の分割領域と左心房を含む第3の分割領域と左心室を含む第4の分割領域とを設定する請求項1に記載の画像位置合わせ装置。
The image acquisition unit acquires an image including a heart image as the alignment processing target;
The divided region setting unit includes, as the divided regions, a first divided region including the right atrium, a second divided region including the right ventricle, a third divided region including the left atrium, and a fourth divided region including the left ventricle. The image alignment apparatus according to claim 1, wherein the region is set.
前記画像取得部が、前記位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、
前記分割領域設定部が、前記分割領域として、右心房を含む第1の分割領域と右心室を含む第2の分割領域と左心房を含む第3の分割領域と左心室を含む第4の分割領域と心筋を含む第5の分割領域とを設定する請求項1に記載の画像位置合わせ装置。
The image acquisition unit acquires an image including a heart image as the alignment processing target;
The divided region setting unit includes, as the divided regions, a first divided region including the right atrium, a second divided region including the right ventricle, a third divided region including the left atrium, and a fourth divided region including the left ventricle. The image registration device according to claim 1, wherein the region and a fifth divided region including the myocardium are set.
前記画像取得部が、前記位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、
前記分割領域設定部が、心臓の血流方向に垂直な断面によって前記心臓画像を分割して複数の分割領域を設定する請求項1に項記載の画像位置合わせ装置。
The image acquisition unit acquires an image including a heart image as the alignment processing target;
The image registration device according to claim 1, wherein the divided region setting unit divides the heart image by a cross section perpendicular to a blood flow direction of the heart to set a plurality of divided regions.
前記分割領域設定部が、前記分割領域に対応する領域が予め設定された基準画像を用いて、前記複数の画像のうちの1つの画像に対して前記分割領域を設定し、該分割領域の設定結果を用いて、前記1つの画像以外の画像に対して分割領域を設定する請求項1から7いずれか1項に記載の画像位置合わせ装置。   The divided region setting unit sets the divided region for one of the plurality of images using a reference image in which a region corresponding to the divided region is set in advance, and sets the divided region The image alignment apparatus according to claim 1, wherein a divided region is set for an image other than the one image using a result. 前記画像取得部が、異なる時点で撮影された複数の画像を取得する請求項1から9いずれか1項に記載の画像位置合わせ装置。   The image alignment apparatus according to claim 1, wherein the image acquisition unit acquires a plurality of images taken at different times. 前記画像取得部が、前記位置合わせ処理対象として心臓画像を含む画像を取得し、かつ複数の心拍における同じ心位相のタイミングで撮影された複数の画像を取得する請求項1から10いずれか1項に記載の画像位置合わせ装置。   The said image acquisition part acquires the image containing a heart image as said position alignment process object, and acquires the several image image | photographed with the timing of the same cardiac phase in several heartbeats. The image alignment apparatus described in 1. 位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得し、
前記複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定し、
前記各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、該組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施す際、前記分割領域の組毎に、該組の各分割領域の画素値に基づいて前記評価関数を変更して前記位置合わせ処理を施すことを特徴とする画像位置合わせ方法。
Acquire multiple images including the alignment target,
Dividing each alignment processing target of the plurality of images to set a divided region,
For each group of divided regions set at the same position of each alignment processing target, when performing the alignment process by evaluating the degree of coincidence of each divided region of the set by an evaluation function, for each group of divided regions An image alignment method, wherein the alignment process is performed by changing the evaluation function based on a pixel value of each divided region of the set.
コンピュータを、位置合わせ処理対象を含む複数の画像を取得する画像取得部と、
前記複数の画像の各位置合わせ処理対象を分割して分割領域を設定する分割領域設定部と、
前記各位置合わせ処理対象の同じ位置に設定された分割領域の組毎に、該組の各分割領域の一致度を評価関数によって評価して位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部として機能させる画像位置合わせプログラムであって、
前記位置合わせ処理部が、前記分割領域の組毎に、該組の各分割領域の画素値に基づいて前記評価関数を変更して前記位置合わせ処理を施すことを特徴とする画像位置合わせプログラム。
An image acquisition unit for acquiring a plurality of images including a registration processing target;
A divided region setting unit configured to divide each alignment processing target of the plurality of images and set a divided region;
For each set of divided areas set at the same position of each alignment processing target, an image position that functions as an alignment processing unit that performs an alignment process by evaluating the degree of coincidence of each divided area of the set using an evaluation function A combination program,
The image alignment program, wherein the alignment processing unit performs the alignment process by changing the evaluation function based on a pixel value of each divided region of the set for each set of the divided regions.
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