JP2019213785A - Medical image processor, method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、頭部のCT(Computed Tomography)画像等の脳画像において、くも膜下出血が疑われる出血領域を判定する医用画像処理装置、方法およびプログラムに関するものである。 The present invention relates to a medical image processing apparatus, method, and program for determining a bleeding region in which a subarachnoid hemorrhage is suspected in a brain image such as a CT (Computed Tomography) image of a head.
近年、CT装置およびMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置等の医療機器の進歩により、より質の高い高解像度の医用画像を用いての画像診断が可能となってきている。とくに、対象部位を脳とした場合において、CT画像およびMRI画像等を用いた画像診断により、脳梗塞および脳出血等の血管障害を起こしている領域を特定することができるため、特定した結果に基づいて適切な治療が行われるようになってきている。 2. Description of the Related Art In recent years, advances in medical equipment such as a CT apparatus and an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus have enabled image diagnosis using higher-quality, high-resolution medical images. In particular, in the case where the target region is the brain, a region where vascular disorders such as cerebral infarction and cerebral hemorrhage can be identified by image diagnosis using CT images and MRI images, etc. And appropriate treatment is being provided.
ところで、くも膜下出血は再出血率が高い疾患であり、軽度な出血であっても、適切な治療が施されなかった場合、再出血率は1か月以内に約50%とも言われている。さらに、再出血時の方が重篤化する確率が高くなるため、発症の見落とし防止および再出血の予防が重要である。ここで、くも膜下出血が疑われる患者に対しては、頭部のCT画像を用いた画像診断が第一選択とされるケースが多い。このため、CT画像を用いて疾患の状況を正確に診断することが、早期治療を実現する上で非常に重要である。 By the way, subarachnoid hemorrhage is a disease with a high rebleeding rate, and even if it is mild bleeding, the rebleeding rate is said to be about 50% within one month if appropriate treatment is not performed . Furthermore, since the probability of seriousness is higher at the time of rebleeding, it is important to prevent oversight of the onset and prevent rebleeding. Here, for patients suspected of having subarachnoid hemorrhage, image diagnosis using a CT image of the head is often the first choice. Therefore, it is very important to accurately diagnose a disease state using a CT image in order to realize early treatment.
一般に、出血領域はCT画像上において周囲の領域と比較して高いCT値を示す。また、くも膜下出血は脳槽および脳室等の、脳脊髄液が灌流している場所で発生する。ここで、脳脊髄液が存在する領域はCT画像において低CT値となる。このため、脳槽および脳室という本来低CT値となる領域において、高CT値の領域が存在する場合、くも膜下出血が発症していると診断することができる。 Generally, a bleeding area shows a higher CT value on a CT image than a surrounding area. In addition, subarachnoid hemorrhage occurs in places where cerebrospinal fluid is perfused, such as the cisternal and ventricles. Here, the region where the cerebrospinal fluid exists has a low CT value in the CT image. For this reason, when a region with a high CT value exists in a region of the cerebral cistern and the ventricle that originally has a low CT value, it can be diagnosed that subarachnoid hemorrhage has developed.
一方、くも膜下出血において見落とされやすい症例の一つに、「くも膜下出血の発症後、数日が経過しており、血液がウォッシュアウトされている症例」が挙げられる。ウォッシュアウトとは、脳脊髄液中に混入した血液が、時間の経過により髄液循環によって洗い流されることである。くも膜下出血は、脳槽および脳室等の脳脊髄液が灌流している場所で発生する出血であるため、ウォッシュアウトが発生する確率が高い。 On the other hand, one of the cases that is easily overlooked in subarachnoid hemorrhage is "a case in which blood has been washed out several days after the onset of subarachnoid hemorrhage". Washout is the washing of blood mixed into the cerebrospinal fluid by the cerebrospinal fluid circulation over time. Subarachnoid hemorrhage is a hemorrhage that occurs in a place where the cerebrospinal fluid is perfused, such as the cistern and the ventricle, and therefore has a high probability of occurrence of a washout.
ウォッシュアウトが起こった患者の場合、CT画像上において脳槽および脳室に残存している血液を発見することにより、くも膜下出血の発症を確認することができる、しかしながら、とくに血液が脳槽および脳室等の辺縁部に僅かにしか残存していない場合、脳槽の大部分が高CT値となっている発症初期に比べて、くも膜下出血を見落とす確率が高くなる。 In the case of a washout patient, the development of subarachnoid hemorrhage can be confirmed by finding blood remaining in the cistern and ventricle on the CT image. If only a small portion remains in the peripheral part of the ventricle or the like, the probability of overlooking subarachnoid hemorrhage is higher than in the early stage of onset when most of the cerebral cistern has a high CT value.
このため、CT画像において、脳出血部位が含まれる可能性のある領域のCT値および領域の大きさに基づいて、領域が脳出血部位か否かを判定し、脳出血部位と判定された領域以外の領域のうち、CT画像における脳出血部位の可能性がある領域(以下、出血発症候補領域とする)について、出血発症候補領域とその周辺の領域とのCT値の差または出血発症候補領域のCT値に基づいて、出血発症候補領域が脳出血部位か否かを判定する手法が提案されている(特許文献1参照)。ウォッシュアウトは脳槽および脳室に発生するため、特許文献1に記載された手法を用いることにより、ウォッシュアウトが発生しているか否かを判定することができる。 For this reason, in the CT image, it is determined whether or not the region is a cerebral hemorrhage site based on the CT value and the size of the region that may include the cerebral hemorrhage site. Of the CT images, the difference between the CT value of the bleeding-onset candidate area and the surrounding area or the CT value of the bleeding-onset candidate area for the area that may be a cerebral bleeding site in the CT image (hereinafter, referred to as the bleeding-onset candidate area) A method of determining whether a bleeding onset candidate region is a cerebral bleeding site based on the bleeding occurrence candidate region has been proposed (see Patent Document 1). Since the washout occurs in the cerebral cistern and the ventricle, it is possible to determine whether or not the washout has occurred by using the method described in Patent Document 1.
しかしながら、くも膜下出血を発症した出血領域においてウォッシュアウトが発生した場合、出血領域の大部分が正常な構造に戻っている。したがって、CT画像においては、ウォッシュアウトが発生した領域と正常な領域との区別がつきにくい。上記特許文献1に記載された手法は、出血発症候補領域とその周辺の領域との信号値に基づいて出血領域か否かを判定している。このため、ウォッシュアウトにより出血領域の大部分が正常な構造に戻っている場合、特許文献1に記載された手法では、出血領域であるか否かを正確に判定することができない。 However, when a washout occurs in a bleeding area that has developed subarachnoid hemorrhage, most of the bleeding area has returned to a normal structure. Therefore, in a CT image, it is difficult to distinguish a region where a washout has occurred from a normal region. The method described in Patent Document 1 determines whether or not a bleeding area is based on signal values of a bleeding occurrence candidate area and a surrounding area. For this reason, when most of the bleeding area returns to a normal structure due to the washout, the technique described in Patent Document 1 cannot accurately determine whether or not the area is a bleeding area.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを精度よく判定できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to accurately determine whether or not a bleeding-onset candidate area is a bleeding area.
本発明による医用画像処理装置は、被検体の脳を含む3次元の脳画像を取得する画像取得部と、
脳画像における出血発症候補領域を抽出する候補領域抽出部と、
出血発症候補領域の境界より内側の第1の領域、出血発症候補領域における第1の領域以外の第2の領域、および出血発症候補領域の境界より外側の第3の領域を特定する領域特定部と、
第1の領域の信号値、第2の領域の信号値および第3の領域の信号値を比較して、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定する判定部とを備える。
A medical image processing apparatus according to the present invention includes: an image acquisition unit configured to acquire a three-dimensional brain image including a brain of a subject;
A candidate region extraction unit for extracting a bleeding onset candidate region in the brain image,
An area specifying unit that specifies a first area inside the boundary of the bleeding onset candidate area, a second area other than the first area in the bleeding onset candidate area, and a third area outside the boundary of the bleeding onset candidate area When,
A determination unit that compares the signal value of the first region, the signal value of the second region, and the signal value of the third region to determine whether the bleeding-onset candidate region is a bleeding region;
なお、本発明による医用画像処理装置においては、判定部は、第2の領域において、第1の領域の信号値より高く、かつ第3の領域の信号値よりも高い信号値の領域が存在する場合、出血発症候補領域を出血領域と判定するものであってもよい。 In the medical image processing device according to the present invention, the determination unit includes, in the second area, an area having a signal value higher than the signal value of the first area and higher than the signal value of the third area. In this case, the bleeding-onset candidate area may be determined as a bleeding area.
また、本発明による医用画像処理装置においては、候補領域抽出部は、標準的な脳画像である標準脳画像と脳画像とを位置合わせして出血発症候補領域を抽出するものであってもよい。 In the medical image processing apparatus according to the present invention, the candidate region extracting unit may extract a bleeding-onset candidate region by aligning a standard brain image, which is a standard brain image, with the brain image. .
標準脳画像とは、平均的な脳の構造を表す画像であり、複数の健常者の頭部をCT装置およびMRI装置等の撮影装置により撮影することにより取得された複数の医用画像から脳の領域を抽出し、抽出された複数の脳の領域を平均することにより作成される。また、標準脳画像は、コンピュータグラフィックス等により作成されたものであってもよい。また、一人の健常者の脳画像を標準脳画像として用いてもよい。 The standard brain image is an image representing an average brain structure. The brain image is obtained from a plurality of medical images obtained by photographing the heads of a plurality of healthy persons with an imaging device such as a CT device and an MRI device. It is created by extracting regions and averaging a plurality of extracted brain regions. Further, the standard brain image may be an image created by computer graphics or the like. Further, a brain image of one healthy person may be used as a standard brain image.
また、本発明による医用画像処理装置においては、出血発症候補領域は、脳における脳槽および脳室の少なくとも一方であってもよい。 Further, in the medical image processing apparatus according to the present invention, the bleeding-onset candidate region may be at least one of a cistern and a ventricle in the brain.
また、本発明による医用画像処理装置においては、脳画像は、CT装置により取得されたCT画像であってもよい。 In the medical image processing device according to the present invention, the brain image may be a CT image acquired by a CT device.
また、本発明による医用画像処理装置においては、出血領域が特定されたことを表す出血領域情報を表示部に表示する表示制御部をさらに備えるものであってもよい。 Further, the medical image processing apparatus according to the present invention may further include a display control unit that displays bleeding area information indicating that the bleeding area has been specified on the display unit.
本発明による医用画像処理方法は、被検体の脳を含む3次元の脳画像を取得し、
脳画像における出血発症候補領域を抽出し、
出血発症候補領域の境界より内側の第1の領域、出血発症候補領域における第1の領域以外の第2の領域、および出血発症候補領域の境界より外側の第3の領域を特定し、
第1の領域の信号値、第2の領域の信号値および第3の領域の信号値を比較して、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定する。
The medical image processing method according to the present invention acquires a three-dimensional brain image including a brain of a subject,
Extract the bleeding onset candidate region in the brain image,
A first area inside the boundary of the bleeding onset candidate area, a second area other than the first area in the bleeding onset candidate area, and a third area outside the boundary of the bleeding onset candidate area,
The signal value of the first area, the signal value of the second area, and the signal value of the third area are compared to determine whether the bleeding-onset candidate area is a bleeding area.
なお、本発明による医用画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。 The medical image processing method according to the present invention may be provided as a program for causing a computer to execute the method.
本発明による他の医用画像処理装置は、コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
被検体の脳を含む3次元の脳画像を取得し、
脳画像における出血発症候補領域を抽出し、
出血発症候補領域の境界より内側の第1の領域、出血発症候補領域における第1の領域以外の第2の領域、および出血発症候補領域の境界より外側の第3の領域を特定し、
第1の領域の信号値、第2の領域の信号値および第3の領域の信号値を比較して、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定する処理を実行する。
Another medical image processing apparatus according to the present invention includes: a memory that stores instructions to be executed by a computer;
A processor configured to execute the stored instructions, the processor comprising:
Acquire a three-dimensional brain image including the subject's brain,
Extract the bleeding onset candidate region in the brain image,
A first area inside the boundary of the bleeding onset candidate area, a second area other than the first area in the bleeding onset candidate area, and a third area outside the boundary of the bleeding onset candidate area,
A process of comparing the signal value of the first area, the signal value of the second area, and the signal value of the third area to determine whether the bleeding-onset candidate area is a bleeding area is executed.
本発明によれば、被検体の脳を含む3次元の脳画像が取得され、脳画像における出血発症候補領域が抽出される。そして、出血発症候補領域の境界より内側の第1の領域、出血発症候補領域における第1の領域以外の第2の領域、および出血発症候補領域の境界より外側の第3の領域が特定される。ここで、出血領域においてウォッシュアウトが発生した場合、出血領域の大部分が正常な構造に戻っている。しかしながら、出血領域の境界よりも内側の領域の信号値、出血領域内における内側の領域の外側の領域の信号値、および出血領域によりも外側の領域の信号値を比較すれば、出血が生じていない場合と、出血が生じ、かつウォッシュアウトが発生した場合とで、各領域の信号値に差が発生する。このため、上述した第1の領域の信号値、第2の領域の信号値および第3の領域の信号値を比較することにより、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定することができる。したがって、本発明によれば、ウォッシュアウトが発生していても、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを精度よく判定することができる。 According to the present invention, a three-dimensional brain image including the brain of the subject is obtained, and a candidate region for bleeding occurrence in the brain image is extracted. Then, the first region inside the boundary of the bleeding onset candidate region, the second region other than the first region in the bleeding onset candidate region, and the third region outside the boundary of the bleeding onset candidate region are specified. . Here, when a washout occurs in the bleeding area, most of the bleeding area has returned to a normal structure. However, bleeding has occurred when the signal value of the region inside the boundary of the bleeding region, the signal value of the region outside the inner region within the bleeding region, and the signal value of the region outside the bleeding region are compared. There is a difference in the signal value of each area between the case where there is no bleeding and the case where bleeding occurs and washout occurs. Therefore, by comparing the signal value of the first area, the signal value of the second area, and the signal value of the third area, it is determined whether the bleeding-onset candidate area is a bleeding area. Can be. Therefore, according to the present invention, even if a washout has occurred, it is possible to accurately determine whether or not the bleeding-onset candidate area is a bleeding area.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態による医用画像処理装置を適用した、診断支援システムの概要を示すハードウェア構成図である。図1に示すように、診断支援システムでは、本実施形態による医用画像処理装置1、3次元画像撮影装置2、および画像保管サーバ3が、ネットワーク4を経由して通信可能な状態で接続されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a hardware configuration diagram showing an outline of a diagnosis support system to which a medical image processing apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, in the diagnosis support system, a medical image processing apparatus 1, a three-dimensional image photographing apparatus 2, and an image storage server 3 according to the present embodiment are communicably connected via a network 4. I have.
3次元画像撮影装置2は、被検体の診断対象となる部位を撮影することにより、その部位を表す3次元画像を生成する装置であり、具体的には、CT装置、MRI装置、およびPET(Positron Emission Tomography)装置等である。3次元画像撮影装置2により生成された3次元画像は画像保管サーバ3に送信され、保存される。なお、本実施形態においては、被検体である患者の診断対象部位は脳であり、3次元画像撮影装置2はCT装置であり、被検体の脳を含む頭部のCT画像を3次元の脳画像B0として生成する。 The three-dimensional image capturing device 2 is a device that captures a part to be diagnosed of a subject to generate a three-dimensional image representing the part, and specifically, a CT device, an MRI device, and a PET ( Positron Emission Tomography) device. The three-dimensional image generated by the three-dimensional image capturing device 2 is transmitted to the image storage server 3 and stored. In the present embodiment, the part to be diagnosed of the patient who is the subject is the brain, the three-dimensional image capturing device 2 is a CT device, and the CT image of the head including the subject's brain is converted into a three-dimensional brain. Generated as image B0.
画像保管サーバ3は、各種データを保存して管理するコンピュータであり、大容量外部記憶装置およびデータベース管理用ソフトウェアを備えている。画像保管サーバ3は、有線あるいは無線のネットワーク4を介して他の装置と通信を行い、画像データ等を送受信する。具体的には3次元画像撮影装置2で生成された脳画像B0の画像データを含む各種データをネットワーク経由で取得し、大容量外部記憶装置等の記録媒体に保存して管理する。なお、画像データの格納形式およびネットワーク4経由での各装置間の通信は、DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine)等のプロトコルに基づいている。 The image storage server 3 is a computer that stores and manages various data, and includes a large-capacity external storage device and database management software. The image storage server 3 communicates with other devices via a wired or wireless network 4 to transmit and receive image data and the like. Specifically, various data including the image data of the brain image B0 generated by the three-dimensional image capturing device 2 is acquired via a network, and stored and managed in a recording medium such as a large-capacity external storage device. The storage format of the image data and communication between the devices via the network 4 are based on a protocol such as DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine).
医用画像処理装置1は、1台のコンピュータに、本発明の医用画像処理プログラムをインストールしたものである。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションまたはパーソナルコンピュータでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。医用画像処理プログラムは、DVD(Digital Versatile Disc)あるいはCD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)等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、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、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用する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 medical image processing apparatus 1 has the medical image processing program of the present invention installed in one computer. The computer may be a workstation or personal computer directly operated by a physician performing the diagnosis, or a server computer connected to them via a network. The medical image processing program is recorded and distributed on a recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), and is installed in a computer from the recording medium. Alternatively, the information is stored in a storage device of a server computer connected to a network or a network storage in a state where it can be accessed from the outside, and is downloaded and installed on a computer used by a doctor in response to a request.
図2は、コンピュータに医用画像処理プログラムをインストールすることにより実現される医用画像処理装置の概略構成を示す図である。図2に示すように、医用画像処理装置1は、標準的なワークステーションの構成として、CPU(Central Processing Unit)11、メモリ12およびストレージ13を備えている。また、医用画像処理装置1には、ディスプレイ14、並びにキーボードおよびマウス等の入力部15が接続されている。なお、ディスプレイ14が表示部に対応する。 FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a medical image processing apparatus realized by installing a medical image processing program in a computer. As shown in FIG. 2, the medical image processing apparatus 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a memory 12, and a storage 13 as a standard workstation configuration. Further, a display 14 and an input unit 15 such as a keyboard and a mouse are connected to the medical image processing apparatus 1. The display 14 corresponds to a display unit.
ストレージ13には、ハードディスクドライブ等からなり、ネットワーク4を経由して画像保管サーバ3から取得した、被検体の脳画像、並びに処理に必要な情報を含む各種情報が記憶されている。 The storage 13 is composed of a hard disk drive or the like, and stores brain images of the subject and various types of information including information necessary for processing obtained from the image storage server 3 via the network 4.
また、メモリ12には、医用画像処理プログラムが記憶されている。医用画像処理プログラムは、CPU11に実行させる処理として、被検体の脳画像B0を取得する画像取得処理、脳画像B0における出血発症候補領域を抽出する候補領域抽出処理、出血発症候補領域の境界より内側の第1の領域、出血発症候補領域における第1の領域以外の第2の領域、および出血発症候補領域の境界より外側の第3の領域を特定する領域特定処理、第1の領域の信号値、第2の領域の信号値および第3の領域の信号値を比較して、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定する判定処理、並びに出血領域が特定されたことを表す出血領域情報をディスプレイ14に表示する表示制御処理を規定する。 The memory 12 stores a medical image processing program. The medical image processing program includes, as processes to be executed by the CPU 11, an image acquiring process for acquiring a brain image B0 of a subject, a candidate region extracting process for extracting a bleeding onset candidate region in the brain image B0, an inner side of a boundary of the bleeding onset candidate region. Area specifying processing for specifying the first area, the second area other than the first area in the bleeding onset candidate area, and the third area outside the boundary of the bleeding onset candidate area, the signal value of the first area A determination process of comparing the signal value of the second region and the signal value of the third region to determine whether the bleeding-onset candidate region is a bleeding region, and bleeding indicating that the bleeding region has been identified. A display control process for displaying the area information on the display 14 is defined.
そして、CPU11がプログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータは、画像取得部21、候補領域抽出部22、領域特定部23、判定部24および表示制御部25として機能する。なお、本実施形態においては、CPU11が医用画像処理プログラムによって、各部の機能を実行するようにしたが、ソフトウェアを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサとしては、CPU11の他、FPGA (Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)を用いることができる。また、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等により、各部の処理を実行するようにしてもよい。 When the CPU 11 executes these processes according to the program, the computer functions as the image acquisition unit 21, the candidate region extraction unit 22, the region identification unit 23, the determination unit 24, and the display control unit 25. In the present embodiment, the CPU 11 executes the function of each unit by the medical image processing program. However, in addition to the CPU 11, a general-purpose processor that executes software and functions as various processing units is described below. A programmable logic device (PLD), which is a processor whose circuit configuration can be changed after manufacturing an FPGA (Field Programmable Gate Array) or the like, can be used. Further, the processing of each unit may be executed by a dedicated electric circuit or the like, which is a processor having a circuit configuration specifically designed to execute a specific processing such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種または異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGA、またはCPUとFPGAの組み合わせ等)で構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアとの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。 One processing unit may be configured by one of these various processors, or may be a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a plurality of FPGAs or a combination of a CPU and an FPGA). It may be configured. Further, the plurality of processing units may be configured by one processor. As an example in which a plurality of processing units are configured by one processor, first, as represented by computers such as clients and servers, one processor is configured by a combination of one or more CPUs and software, There is a form in which this processor functions as a plurality of processing units. Second, as represented by a system-on-chip (System On Chip: SoC), a form using a processor that realizes the functions of the entire system including a plurality of processing units with one integrated circuit (IC) chip is used. is there. As described above, various processing units are configured using one or more of the various processors as a hardware structure.
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路(circuitry)である。 Furthermore, the hardware structure of these various processors is more specifically an electric circuit (circuitry) in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
画像取得部21は、被検体の脳の脳画像B0を画像保管サーバ3から取得する。なお、脳画像B0が既にストレージ13に記憶されている場合には、画像取得部21は、ストレージ13から脳画像B0を取得するようにしてもよい。 The image acquisition unit 21 acquires a brain image B0 of the subject's brain from the image storage server 3. When the brain image B0 is already stored in the storage 13, the image acquisition unit 21 may acquire the brain image B0 from the storage 13.
候補領域抽出部22は、脳画像B0における出血発症候補領域を抽出する。ここで、出血発症候補領域としては、脳槽および脳室が挙げられるが、本実施形態においては、脳室を出血発症候補領域とする。このために、候補領域抽出部22は、脳画像B0における脳室領域を出血発症候補領域として抽出する。具体的には、候補領域抽出部22は、標準脳画像と脳画像B0とを位置合わせして出血発症候補領域を抽出する。標準脳画像は、複数の健常者の頭部をCT装置により取得した複数のCT画像から脳領域を抽出して複数の脳画像を生成し、複数の脳画像を平均することにより生成された脳画像である。なお、脳領域としては、本実施形態においては、脳実質および頭蓋骨を含むものとするが、脳実質のみを含むものであってもよい。図3は標準脳画像を示す図である。なお、標準脳画像Bsは脳を表す3次元画像であるが、説明のために図3においては、あるアキシャル断面における脳の断層画像を示している。図3に示すように、標準脳画像Bsには、頭蓋骨30および脳実質31が含まれ、脳実質31に脳室領域32が含まれる。なお、実際には、脳実質31には脳槽等の他の解剖学的領域が含まれるが、図3には脳室領域32のみを示す。また、標準脳画像Bsの画像データは、画像保管サーバ3またはストレージ13に保存されており、候補領域抽出部22が、画像保管サーバ3またはストレージ13から取得する。 The candidate area extraction unit 22 extracts a bleeding onset candidate area in the brain image B0. Here, the bleeding onset candidate region includes a cerebral cistern and a ventricle. In the present embodiment, the cerebral ventricle is set as the bleeding onset candidate region. For this purpose, the candidate region extraction unit 22 extracts a ventricular region in the brain image B0 as a bleeding onset candidate region. Specifically, the candidate area extracting unit 22 extracts a bleeding onset candidate area by aligning the standard brain image and the brain image B0. The standard brain image is a brain generated by extracting brain regions from a plurality of CT images obtained from a plurality of healthy persons by a CT apparatus, generating a plurality of brain images, and averaging the plurality of brain images. It is an image. In the present embodiment, the brain region includes the brain parenchyma and the skull, but may include only the brain parenchyma. FIG. 3 is a diagram showing a standard brain image. Although the standard brain image Bs is a three-dimensional image representing the brain, FIG. 3 shows a tomographic image of the brain in a certain axial section for explanation. As shown in FIG. 3, the standard brain image Bs includes a skull 30 and a brain parenchyma 31, and the brain parenchyma 31 includes a ventricle region 32. It should be noted that although the brain parenchyma 31 actually includes other anatomical regions such as the cerebral cistern, FIG. 3 shows only the ventricular region 32. The image data of the standard brain image Bs is stored in the image storage server 3 or the storage 13, and the candidate area extracting unit 22 acquires the image data from the image storage server 3 or the storage 13.
なお、標準脳画像Bsは、コンピュータグラフィックス等により作成されたものであってもよい。また、一人の健常者の脳画像を標準脳画像Bsとして用いてもよい。 Note that the standard brain image Bs may be one created by computer graphics or the like. Further, a brain image of one healthy person may be used as the standard brain image Bs.
図3に示すように、標準脳画像Bsにおいては、頭蓋骨30は非常に高いCT値を有するために白く高輝度で示され、脳実質31はグレーで示される。また、脳室領域32は髄液が満たされており、非常に低いCT値を有するため黒く低輝度で示されている。 As shown in FIG. 3, in the standard brain image Bs, the skull 30 has a very high CT value and is shown in white with high brightness, and the brain parenchyma 31 is shown in gray. Further, the ventricular region 32 is filled with cerebrospinal fluid and has a very low CT value, so that it is shown in black and with low brightness.
ここで、頭部の形状および大きさは、被検体に応じて異なる。例えば図4に示すように、被検体の脳画像B0に含まれる脳の形状および大きさは、図3に示す標準脳画像Bsに含まれる脳の形状および大きさと異なる。なお、図4においては頭蓋骨40および脳実質41のみを示し、脳室は省略している。また、脳画像B0は脳を表す3次元画像であるが、説明のために図4においては、あるアキシャル断面における脳の断層画像を示している。以降の説明においても、脳画像B0については断層画像として示すものとする。 Here, the shape and size of the head differ depending on the subject. For example, as shown in FIG. 4, the shape and size of the brain included in the brain image B0 of the subject are different from the shape and size of the brain included in the standard brain image Bs shown in FIG. In FIG. 4, only the skull 40 and the brain parenchyma 41 are shown, and the ventricles are omitted. Although the brain image B0 is a three-dimensional image representing the brain, FIG. 4 shows a tomographic image of the brain in a certain axial cross section for explanation. In the following description, the brain image B0 is shown as a tomographic image.
候補領域抽出部22は、脳画像B0から出血発症候補領域を抽出するために、脳画像B0と標準脳画像Bsとの位置合わせを行う。位置合わせは、3次元の脳画像B0および3次元の標準脳画像Bs間において行われる。位置合わせの手法としては、標準脳画像Bsおよび脳画像B0間でのランドマークを用いた第1の位置合わせをまず行う。そして、第1の位置合わせを行った後に、標準脳画像Bsおよび脳画像B0間での全領域を用いた第2の位置合わせを行う。なお、ランドマークとしては、具体的には脳に含まれる脳溝および脳室等の特徴的な領域の少なくとも1つを用いることができる。 The candidate region extraction unit 22 performs positioning between the brain image B0 and the standard brain image Bs in order to extract a bleeding occurrence candidate region from the brain image B0. Positioning is performed between the three-dimensional brain image B0 and the three-dimensional standard brain image Bs. As a positioning method, a first positioning using landmarks between the standard brain image Bs and the brain image B0 is first performed. Then, after performing the first positioning, a second positioning using the entire region between the standard brain image Bs and the brain image B0 is performed. In addition, specifically, at least one of characteristic regions such as a cerebral sulcus and a ventricle included in the brain can be used as the landmark.
候補領域抽出部22は、標準脳画像Bsおよび脳画像B0間において、対応するランドマークを一致させるように第1の位置合わせを行う。本実施形態において、第1の位置合わせは相似変換による位置合わせである。具体的には、脳画像B0を平行移動、回転および相似に拡大縮小することによる位置合わせである。候補領域抽出部22は、標準脳画像Bsに含まれるランドマークと、脳画像B0に含まれる標準脳画像Bsのランドマークに対応するランドマークとの相関が最大となるように、脳画像B0を相似変換して、第1の位置合わせを行う。 The candidate region extraction unit 22 performs the first alignment between the standard brain image Bs and the brain image B0 so that the corresponding landmarks match. In the present embodiment, the first alignment is alignment by similarity conversion. Specifically, alignment is performed by translating, rotating, and scaling the brain image B0 similarly. The candidate region extraction unit 22 converts the brain image B0 such that the correlation between the landmark included in the standard brain image Bs and the landmark corresponding to the landmark of the standard brain image Bs included in the brain image B0 is maximized. By performing similarity conversion, first alignment is performed.
候補領域抽出部22は、このようにランドマークを用いた第1の位置合わせを行った後、標準脳画像Bsおよび脳画像B0間での全領域を用いた第2の位置合わせを行う。本実施形態において、第2の位置合わせは非線形変換による位置合わせである。非線形変換による位置合わせとしては、例えばBスプラインおよびシンプレートスプライン(Thin Plate Spline)等の関数を用いて画素位置を非線形に変換することによる位置合わせが挙げられる。候補領域抽出部22は、第1の位置合わせ後の脳画像B0の各画素位置を、標準脳画像Bsに含まれる対応する画素位置に非線形変換することにより、第2の位置合わせを行う。 After performing the first alignment using the landmark in this way, the candidate area extraction unit 22 performs the second alignment using the entire area between the standard brain image Bs and the brain image B0. In the present embodiment, the second alignment is an alignment by non-linear conversion. The alignment by non-linear conversion includes, for example, alignment by non-linearly converting pixel positions using a function such as a B-spline and a thin plate spline. The candidate region extracting unit 22 performs the second alignment by performing a non-linear conversion of each pixel position of the brain image B0 after the first alignment into a corresponding pixel position included in the standard brain image Bs.
このように位置合わせを行うことにより、脳画像B0における脳室領域と、標準脳画像Bsにおける脳室領域32とを対応づけることができる。そして、候補領域抽出部22は、脳画像B0における標準脳画像Bsの脳室領域32と対応づけられた領域を、脳画像B0の出血発症候補領域42として抽出する。図5は脳画像B0から抽出された出血発症候補領域を示す図である。図5に示すように、脳画像B0においては、出血発症候補領域42が抽出されている。なお、図5においては、出血発症候補領域42を黒色で示している。また、図5においては、出血発症候補領域42内において、高いCT値を有する領域43が含まれる。 By performing the positioning in this manner, the ventricle region in the brain image B0 can be associated with the ventricle region 32 in the standard brain image Bs. Then, the candidate region extracting unit 22 extracts a region associated with the ventricle region 32 of the standard brain image Bs in the brain image B0 as the bleeding onset candidate region 42 of the brain image B0. FIG. 5 is a diagram showing a bleeding onset candidate region extracted from the brain image B0. As shown in FIG. 5, in the brain image B0, a bleeding onset candidate region 42 is extracted. In FIG. 5, the bleeding-onset candidate area 42 is shown in black. Further, in FIG. 5, a region 43 having a high CT value is included in the bleeding occurrence candidate region 42.
領域特定部23は、出血発症候補領域42の境界より内側の第1の領域、出血発症候補領域42における第1の領域以外の第2の領域、および出血発症候補領域42の境界より外側の第3の領域を特定する。図6は領域の特定を説明するための図である。なお、図6においては、図5における右側の出血発症候補領域42のみを2次元で示している。まず、領域特定部23は、図6に示すように、出血発症候補領域42の境界44を特定する。そして、出血発症候補領域42の境界44に対してエロージョン処理を行うことにより、出血発症候補領域42をその内側へ縮小する。エロージョン処理は、図7に示すような構造要素を用いて、出血発症候補領域42の境界44を中心とした所定の幅の中の最小値を検索する処理である。なお、図7においては構造要素を2次元で示しているが、脳画像B0は3次元画像であるため、実際には3次元の構造要素を用いる。図7に示す構造要素を用いたエロージョン処理を1回行うことにより、出血発症候補領域42は内側に1画素縮小される。そして、領域特定部23は、エロージョン処理をあらかじめ定められた回数行うことにより、出血発症候補領域42の境界44より内側の第1の領域51を生成する。なお、第1の領域51は、出血発症候補領域42において縮小した境界45により囲まれる領域である。 The region specifying unit 23 includes a first region inside the boundary of the bleeding onset candidate region 42, a second region other than the first region in the bleeding onset candidate region 42, and a second region outside the boundary of the bleeding onset candidate region 42. Region 3 is specified. FIG. 6 is a diagram for explaining the specification of the area. In FIG. 6, only the bleeding-onset candidate area 42 on the right side in FIG. 5 is shown two-dimensionally. First, the region specifying unit 23 specifies the boundary 44 of the bleeding onset candidate region 42 as shown in FIG. Then, the erosion process is performed on the boundary 44 of the bleeding onset candidate area 42 to reduce the bleeding onset candidate area 42 to the inside. The erosion process is a process of searching for a minimum value within a predetermined width centered on the boundary 44 of the bleeding occurrence candidate area 42 using a structural element as shown in FIG. Although the structural elements are shown two-dimensionally in FIG. 7, since the brain image B0 is a three-dimensional image, a three-dimensional structural element is actually used. By performing the erosion process using the structural element shown in FIG. 7 once, the bleeding occurrence candidate area 42 is reduced by one pixel inward. Then, the region identification unit 23 generates the first region 51 inside the boundary 44 of the bleeding occurrence candidate region 42 by performing the erosion process a predetermined number of times. The first area 51 is an area surrounded by the reduced boundary 45 in the bleeding onset candidate area 42.
領域特定部23は、第1の領域51を生成すると、出血発症候補領域42から第1の領域51を除外した第2の領域52を生成する。第2の領域52は、出血発症候補領域42の境界44および縮小した境界45により囲まれる領域である。 When generating the first area 51, the area specifying unit 23 generates a second area 52 in which the first area 51 is excluded from the bleeding occurrence candidate area 42. The second area 52 is an area surrounded by the boundary 44 and the reduced boundary 45 of the bleeding occurrence candidate area 42.
一方、領域特定部23は、出血発症候補領域42の境界44に対してダイレーション処理を行うことにより、出血発症候補領域42をその外側へ拡大する。ダイレーション処理は、図7に示すような構造要素を用いて、出血発症候補領域42の境界44を中心とした所定の幅の中の最大値を検索する処理である。図7に示す構造要素を用いたダイレーション処理を1回行うことにより、出血発症候補領域42は外側に1画素拡大される。そして、領域特定部23は、ダイレーション処理をあらかじめ定められた回数行うことにより、出血発症候補領域42の境界44より外側の第3の領域53を生成する。第3の領域53は、出血発症候補領域42の境界44と拡大した境界46とに囲まれる領域である。 On the other hand, the region identification unit 23 enlarges the bleeding onset candidate region 42 to the outside by performing dilation processing on the boundary 44 of the bleeding onset candidate region 42. The dilation process is a process of searching for the maximum value within a predetermined width centered on the boundary 44 of the bleeding onset candidate region 42 using a structural element as shown in FIG. By performing the dilation process using the structural element shown in FIG. 7 once, the bleeding occurrence candidate area 42 is enlarged by one pixel outward. Then, the region specifying unit 23 generates the third region 53 outside the boundary 44 of the bleeding occurrence candidate region 42 by performing the dilation process a predetermined number of times. The third region 53 is a region surrounded by the boundary 44 of the bleeding occurrence candidate region 42 and the enlarged boundary 46.
判定部24は、第1の領域51の信号値(すなわちCT値)Q1、第2の領域52の信号値Q2および第3の領域53の信号値Q3を比較して、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定する。本実施形態においては、判定部24は、第1の領域51、第2の領域52および第3の領域53のそれぞれの信号値Q1,Q2,Q3として、各領域内に含まれるCT値の平均値を算出する。 The determination unit 24 compares the signal value (that is, CT value) Q1 of the first area 51, the signal value Q2 of the second area 52, and the signal value Q3 of the third area 53, and determines that the bleeding-onset candidate area is bleeding. It is determined whether it is an area. In the present embodiment, the determination unit 24 determines the average of the CT values included in each of the first area 51, the second area 52, and the third area 53 as the signal values Q1, Q2, and Q3 of each area. Calculate the value.
ここで、図5に示すように、脳室内において出血が生じた後にウォッシュアウトが発生すると、脳室全体が低CT値となる。しかしながら、ウォッシュアウトが発生した場合であっても、脳室の境界近傍には、出血に起因する高CT値の領域が出現する。このような出血に起因する高CT値の領域は、脳実質の領域よりも高CT値となる。このため、第2の領域52の信号値Q2>第1の領域51の信号値Q1であり、かつ第2の領域52の信号値Q2>第3の領域53の信号値Q3である場合、出血に起因する高CT値の領域が脳室内に存在することとなる。したがって、本実施形態においては、判定部24は、第2の領域52の信号値Q2>第1の領域51の信号値Q1であり、かつ第2の領域52の信号値Q2>第3の領域53の信号値Q3であるか否かを判定する。この判定が肯定された場合、判定部24は、出血発症候補領域42が出血領域であると判定する。この判定が否定された場合、判定部24は、出血発症候補領域42が出血領域でないと判定する。 Here, as shown in FIG. 5, if a washout occurs after bleeding occurs in the ventricle, the entire ventricle has a low CT value. However, even when washout occurs, a region with a high CT value due to hemorrhage appears near the boundary of the ventricle. The region with a high CT value resulting from such bleeding has a higher CT value than the region of the brain parenchyma. Therefore, when the signal value Q2 of the second area 52> the signal value Q1 of the first area 51 and the signal value Q2 of the second area 52> the signal value Q3 of the third area 53, bleeding occurs. Will be present in the ventricle of the brain. Therefore, in the present embodiment, the determination unit 24 determines that the signal value Q2 of the second area 52> the signal value Q1 of the first area 51 and the signal value Q2 of the second area 52> the third area It is determined whether or not the signal value Q3 is 53. If this determination is affirmative, the determination unit 24 determines that the bleeding-onset candidate area 42 is a bleeding area. If this determination is negative, the determination unit 24 determines that the bleeding-onset candidate area 42 is not a bleeding area.
表示制御部25は、出血領域が特定されたことを表す出血領域情報をディスプレイ14に表示する。図8はディスプレイに表示された脳画像B0を示す図である。図8に示すように、ディスプレイ14には、脳画像B0および左脳室が出血領域であることを表すテキスト50が、出血領域情報として表示されている。なお、図8においては説明のために図5に示す断層画像を脳画像B0として示している。このように出血領域情報であることを表すテキスト50をディスプレイ14に表示することにより、医師は被検体の脳画像B0における出血発症候補領域42を注意深く観察することができるため、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを容易に認識することができる。 The display control unit 25 displays on the display 14 bleeding area information indicating that the bleeding area has been specified. FIG. 8 is a diagram showing the brain image B0 displayed on the display. As shown in FIG. 8, the display 14 displays a brain image B0 and a text 50 indicating that the left ventricle is a bleeding region as bleeding region information. In FIG. 8, the tomographic image shown in FIG. 5 is shown as a brain image B0 for explanation. By displaying the text 50 representing the bleeding area information on the display 14 in this manner, the doctor can carefully observe the bleeding onset candidate area 42 in the brain image B0 of the subject, so that the bleeding onset candidate area is Whether or not the area is a bleeding area can be easily recognized.
なお、出血領域が特定されたことを表す情報としては、テキスト50に限定されるものではなく、記号およびアイコン等のテキスト以外の情報であってもよい。 The information indicating that the bleeding region has been specified is not limited to the text 50, but may be information other than text such as symbols and icons.
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図9は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部21が、被検体の脳画像B0を取得する(ステップST1)。次いで、候補領域抽出部22が、脳画像B0における出血発症候補領域42を抽出する(ステップST2)。続いて、領域特定部23が、出血発症候補領域42の境界44より内側の第1の領域51、出血発症候補領域42における第1の領域51以外の第2の領域52、および出血発症候補領域42の境界44より外側の第3の領域53を特定する(領域特定;ステップST3)。そして、判定部24が、第1の領域51の信号値Q1、第2の領域52の信号値Q2および第3の領域53の信号値Q3を比較して、出血発症候補領域42が出血領域であるか否かを判定する(ステップST4)。さらに表示制御部25が、出血領域が特定されたことを表す出血領域情報をディスプレイ14に表示し(ステップST5)、処理を終了する。 Next, processing performed in the present embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart showing processing performed in the present embodiment. First, the image acquiring unit 21 acquires a brain image B0 of the subject (step ST1). Next, the candidate area extraction unit 22 extracts a bleeding onset candidate area 42 in the brain image B0 (step ST2). Subsequently, the region specifying unit 23 determines a first region 51 inside the boundary 44 of the bleeding onset candidate region 42, a second region 52 other than the first region 51 in the bleeding onset candidate region 42, and a bleeding onset candidate region. The third area 53 outside the boundary 44 of the area 42 is specified (area specification; step ST3). Then, the determination unit 24 compares the signal value Q1 of the first area 51, the signal value Q2 of the second area 52, and the signal value Q3 of the third area 53, and determines that the bleeding-onset candidate area 42 is a bleeding area. It is determined whether or not there is (step ST4). Further, the display control unit 25 displays bleeding area information indicating that the bleeding area has been specified on the display 14 (step ST5), and ends the processing.
このように、本実施形態においては、脳画像B0を取得し、脳画像B0における出血発症候補領域42を抽出し、第1〜第3の領域51〜53を特定するようにした。ここで、出血領域においてウォッシュアウトが発生した場合、出血領域の大部分が正常な構造に戻っている。しかしながら、出血領域の境界よりも内側の領域の信号値、出血領域内における内側の領域の外側の領域の信号値、および出血領域によりも外側の領域の信号値を比較すれば、出血が生じていない場合と、出血が生じ、かつウォッシュアウトが発生した場合とで、各領域の信号値に差が発生する。このため、上述した第1の領域51の信号値Q1、第2の領域52の信号値Q2および第3の領域53の信号値Q3を比較することにより、出血発症候補領域42が出血領域であるか否かを判定することができる。したがって、本実施形態によれば、ウォッシュアウトが発生していても、出血発症候補領域42が出血領域であるか否かを精度よく判定することができる。 As described above, in the present embodiment, the brain image B0 is acquired, the bleeding occurrence candidate region 42 in the brain image B0 is extracted, and the first to third regions 51 to 53 are specified. Here, when a washout occurs in the bleeding area, most of the bleeding area has returned to a normal structure. However, bleeding has occurred when the signal value of the region inside the boundary of the bleeding region, the signal value of the region outside the inner region within the bleeding region, and the signal value of the region outside the bleeding region are compared. There is a difference in the signal value of each area between the case where there is no bleeding and the case where bleeding occurs and washout occurs. Therefore, by comparing the signal value Q1 of the first area 51, the signal value Q2 of the second area 52, and the signal value Q3 of the third area 53, the bleeding-onset candidate area 42 is a bleeding area. Can be determined. Therefore, according to the present embodiment, even if a washout has occurred, it is possible to accurately determine whether or not the bleeding-onset candidate area 42 is a bleeding area.
なお、上記実施形態においては、出血発症候補領域42を脳室としたが、候補領域抽出部22において、脳槽を出血発症候補領域として抽出してもよい。図10は脳画像B0における脳槽領域の抽出を説明するための図である。図10に示すように脳画像B0には頭蓋骨60および脳実質61が含まれる。脳槽領域についても、脳画像B0と標準脳画像Bsとを位置合わせることにより、脳槽領域を出血発症候補領域として抽出することができる。図10においては、脳画像B0から脳実質61内における3つの脳槽領域が出血発症候補領域62,63,64が抽出されている。なお、出血発症候補領域63は破線で示す輪郭が実際の脳槽領域の輪郭に対応するが、低CT値の領域は実際の脳槽領域の輪郭よりも小さくなっている。これは出血後にウォッシュアウトが発生しているためである。 In the above embodiment, the bleeding onset candidate region 42 is a ventricle, but the candidate region extracting unit 22 may extract a cerebral cistern as a bleeding onset candidate region. FIG. 10 is a diagram for explaining the extraction of the cisternal region in the brain image B0. As shown in FIG. 10, the skull 60 and the brain parenchyma 61 are included in the brain image B0. As for the cisternal region, the cerebral cistern region can be extracted as a hemorrhage-onset candidate region by aligning the brain image B0 with the standard brain image Bs. In FIG. 10, three cerebral cistern regions in the brain parenchyma 61 are extracted from the brain image B0 as candidate bleeding-onset regions 62, 63, and 64. In the bleeding occurrence candidate area 63, the outline shown by a broken line corresponds to the outline of the actual cistern area, but the area with a low CT value is smaller than the outline of the actual cisternal area. This is because washout has occurred after bleeding.
この場合、領域特定部23は、すべての出血発症候補領域62,63,64に対して、第1の領域、第2の領域および第3の領域を特定する。出血発症候補領域63に対して特定した第1〜第3の領域を図11に示す。図11に示すように、脳室の場合と同様に、脳槽領域である出血発症候補領域63に対して、第1の領域71、第2の領域72および第3の領域73が特定される。 In this case, the area specifying unit 23 specifies the first area, the second area, and the third area for all the bleeding occurrence candidate areas 62, 63, and 64. FIG. 11 shows the first to third regions specified for the bleeding occurrence candidate region 63. As shown in FIG. 11, a first region 71, a second region 72, and a third region 73 are specified for a bleeding-onset candidate region 63, which is a cisternal region, as in the case of the ventricle. .
ここで、図10に示すように、出血後にウォッシュアウトが発生すると、脳室領域を出血発症候補領域42として抽出した場合と同様に、第2の領域72の信号値Q2>第1の領域71の信号値Q1であり、かつ第2の領域72の信号値Q2>第3の領域73の信号値Q3となる。このため、脳槽領域を出血発症候補領域62,63,64として抽出した場合も、脳室領域を出血発症候補領域として抽出した場合と同様に、出血発症候補領域62,63,64が出血領域であるか否かを判定することができる。 Here, as shown in FIG. 10, when a washout occurs after bleeding, the signal value Q2 of the second region 72> the first region 71, as in the case where the ventricular region is extracted as the bleeding occurrence candidate region 42. And the signal value Q2 of the second area 72> the signal value Q3 of the third area 73. For this reason, when the cisternal region is extracted as the bleeding-onset candidate regions 62, 63, and 64, the bleeding-onset candidate regions 62, 63, and 64 are also set as the bleeding-onset candidate region, similarly to the case where the ventricular region is extracted as the bleeding-onset candidate region. Can be determined.
また、上記実施形態において、脳室および脳槽の双方を出血発症候補領域として抽出してもよいことはもちろんである。 Further, in the above embodiment, it is a matter of course that both the ventricles and the cistern may be extracted as the bleeding onset candidate regions.
また、上記実施形態においては、候補領域抽出部22において、標準脳画像Bsを用いて脳画像B0から出血発症候補領域42を抽出しているが、標準脳画像Bsを用いることなく、脳画像B0から出血発症候補領域42を抽出してもよい。例えば、脳室および脳槽は脳の内部において、頭蓋骨を基準とした絶対的な位置がほぼ決まっている。このため、頭蓋骨を基準とした脳室および脳槽の絶対的な位置の情報を用いて、脳画像B0から出血発症候補領域42を抽出してもよい。また、脳画像B0に対してしきい値処理を行うことにより、出血発症候補領域42を抽出するようにしてもよい。また、出血発症候補領域42における任意の点をシード点として特定し、グラフカット法を用いて出血発症候補領域42を抽出するようにしてもよい。 In the above embodiment, the candidate region extracting unit 22 extracts the bleeding onset candidate region 42 from the brain image B0 using the standard brain image Bs. However, the brain image B0 is used without using the standard brain image Bs. The bleeding onset candidate area 42 may be extracted from the. For example, the absolute positions of the ventricles and the cistern are almost fixed inside the brain with respect to the skull. For this reason, the bleeding onset candidate region 42 may be extracted from the brain image B0 using information on the absolute positions of the ventricles and the cistern with reference to the skull. Further, the bleeding onset candidate region 42 may be extracted by performing a threshold process on the brain image B0. Alternatively, an arbitrary point in the bleeding onset candidate area 42 may be specified as a seed point, and the bleeding onset candidate area 42 may be extracted using a graph cut method.
また、上記実施形態においては、判定部24において、第2の領域の信号値Q2>第1の領域の信号値Q1であり、かつ第2の領域の信号値Q2>第3の領域の信号値Q3の場合に、出血発症候補領域が出血領域であると判定しているが、これに限定されるものではない。例えば、第1の領域の信号値の分布(以下信号値分布とする)、第2の領域の信号値分布および第3の領域の信号値分布に基づいて、出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定してもよい。 In the above-described embodiment, the signal value Q2 of the second area> the signal value Q1 of the first area, and the signal value Q2 of the second area> the signal value of the third area In the case of Q3, it is determined that the bleeding-onset candidate area is a bleeding area, but the present invention is not limited to this. For example, the bleeding-onset candidate region is a bleeding region based on the signal value distribution of the first region (hereinafter referred to as signal value distribution), the signal value distribution of the second region, and the signal value distribution of the third region. Or not.
具体的には、判定部24は、第1の領域の信号値分布である第1の信号値分布、第2の領域の信号値分布である第2の信号値分布および第3の領域の信号値分布である第3の信号値分布を算出し、第1〜第3の信号値分布を、正規分布の確率密度関数にフィッティングする。なお、第1の信号値分布は第1の領域内の信号値のヒストグラム、第2の信号値分布は第2の領域内の信号値のヒストグラム、第3の信号値分布は第3の領域内の信号値の度ヒストグラムを用いる。 Specifically, the determination unit 24 determines the first signal value distribution that is the signal value distribution of the first area, the second signal value distribution that is the signal value distribution of the second area, and the signal of the third area. A third signal value distribution, which is a value distribution, is calculated, and the first to third signal value distributions are fitted to a probability density function of a normal distribution. Note that the first signal value distribution is a histogram of signal values in the first region, the second signal value distribution is a histogram of signal values in the second region, and the third signal value distribution is a histogram in the third region. Is used.
ここで、第1〜第3の領域内の全画素の信号値をサンプルとして集計すると、第1〜第3の領域内の信号値の平均値および分散値を算出することができる。平均値および分散値が求まれば、正規分布の確率密度関数を一意に定義することができる。このため、判定部24は、第1〜第3の領域内の信号値に基づいて、第1〜第3の領域についての確率密度関数(以下、第1〜第3の確率密度関数とする)を算出する。 Here, when the signal values of all the pixels in the first to third regions are totaled as samples, the average value and the variance of the signal values in the first to third regions can be calculated. If the average value and the variance value are obtained, the probability density function of the normal distribution can be uniquely defined. For this reason, the determination unit 24 determines the probability density functions for the first to third regions (hereinafter, referred to as first to third probability density functions) based on the signal values in the first to third regions. Is calculated.
そして、判定部24は、第1の信号値分布を第1の確率密度関数にフィッティングし、第2の信号値分布を第2の確率密度関数にフィッティングし、第3の信号値分布を第3の確率密度関数にフィッティングする。さらに、判定部24は、フィッティングされた第1の信号値分布とフィッティングされた第2の信号値分布との正規分布の相違を表す指標値(第1の指標値とする)、およびフィッティングされた第2の信号値分布とフィッティングされた第3の信号値分布との正規分布の相違を表す指標値(第2の指標値とする)を算出する。相違を表す指標値としては、例えばKL(Kullback-Leibler)-divergence(カルバック・ライブラー情報量)を用いることができる。そして、第1の指標値が予め定められたしきい値Th1を超え、かつ第2の指標値があらかじめ定められたしきい値Th2を超えた場合に、出血発症候補領域を出血領域と判定する。 Then, the determination unit 24 fits the first signal value distribution to the first probability density function, fits the second signal value distribution to the second probability density function, and fits the third signal value distribution to the third probability density function. Fitting to the probability density function of. Further, the determination unit 24 determines an index value (hereinafter, referred to as a first index value) indicating a difference between a normal distribution of the fitted first signal value distribution and a fitted second signal value distribution, and An index value (referred to as a second index value) indicating a difference between the normal distribution of the second signal value distribution and the fitted third signal value distribution is calculated. As the index value indicating the difference, for example, KL (Kullback-Leibler) -divergence (Kulback-Leibler information amount) can be used. Then, when the first index value exceeds a predetermined threshold value Th1 and the second index value exceeds a predetermined threshold value Th2, the bleeding-onset candidate area is determined to be a bleeding area. .
また、判定部24を、第1〜第3の領域における信号値のヒストグラムを入力とし、出血領域であるか否かを判別するように機械学習がなされた判別器を有するものとしてもよい。なお、機械学習の手法としては、サポートベクタマシン(SVM(Support Vector Machine))、ディープニューラルネットワーク(DNN(Deep Neural Network))、畳み込みニューラルネットワーク(CNN(Convolutional Neural Network))、およびリカレントニューラルネットワーク(RNN(Recurrent Neural Network))等を用いることができる。 In addition, the determination unit 24 may include a discriminator that receives a histogram of signal values in the first to third regions and performs machine learning so as to determine whether or not the region is a bleeding region. In addition, as a method of machine learning, a support vector machine (SVM (Support Vector Machine)), a deep neural network (DNN (Deep Neural Network)), a convolutional neural network (CNN (Convolutional Neural Network)), and a recurrent neural network ( RNN (Recurrent Neural Network) or the like can be used.
また、上記実施形態においては、被検体のCT画像を脳画像B0として用いているが、MRI画像およびPET画像等のCT画像以外の医用画像においても、正常な脳槽領域と出血した脳槽領域とで画素値が異なるものとなる。このため、CT画像以外の医用画像を脳画像B0として用いてもよい。 Further, in the above embodiment, the CT image of the subject is used as the brain image B0. However, in medical images other than CT images such as an MRI image and a PET image, a normal cistern region and a bleeding cistern region are also used. Will have different pixel values. Therefore, a medical image other than the CT image may be used as the brain image B0.
1 医用画像処理装置
2 3次元画像撮影装置
3 画像保管サーバ
4 ネットワーク
11 CPU
12 メモリ
13 ストレージ
14 ディスプレイ
15 入力部
21 画像取得部
22 候補領域抽出部
23 領域特定部
24 判定部
25 表示制御部
30,40,60 頭蓋骨
31,41,61 脳実質
32 脳室領域
42 出血発症候補領域
43 高輝度の領域
44,45,46 境界
51,71 第1の領域
52,72 第2の領域
53,73 第3の領域
61,62,63 脳槽領域
B0 脳画像
Bs 標準脳画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Medical image processing apparatus 2 3D image photographing apparatus 3 Image storage server 4 Network 11 CPU
Reference Signs List 12 memory 13 storage 14 display 15 input unit 21 image acquisition unit 22 candidate region extraction unit 23 region identification unit 24 determination unit 25 display control unit 30, 40, 60 skull 31, 41, 61 brain parenchyma 32 ventricular region 42 bleeding onset candidate Area 43 High-intensity area 44, 45, 46 Boundary 51, 71 First area 52, 72 Second area 53, 73 Third area 61, 62, 63 Cerebral cistern area B0 Brain image Bs Standard brain image
Claims (8)
前記脳画像における出血発症候補領域を抽出する候補領域抽出部と、
前記出血発症候補領域の境界より内側の第1の領域、前記出血発症候補領域における前記第1の領域以外の第2の領域、および前記出血発症候補領域の境界より外側の第3の領域を特定する領域特定部と、
前記第1の領域の信号値、前記第2の領域の信号値および前記第3の領域の信号値を比較して、前記出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定する判定部とを備えた医用画像処理装置。 An image acquisition unit that acquires a three-dimensional brain image including the brain of the subject;
A candidate region extraction unit for extracting a bleeding-onset candidate region in the brain image,
Identify a first area inside the boundary of the bleeding onset candidate area, a second area other than the first area in the bleeding onset candidate area, and a third area outside the boundary of the bleeding onset candidate area An area specifying unit to be
A determination unit that compares the signal value of the first region, the signal value of the second region, and the signal value of the third region to determine whether the bleeding-onset candidate region is a bleeding region; Medical image processing apparatus comprising:
前記脳画像における出血発症候補領域を抽出し、
前記出血発症候補領域の境界より内側の第1の領域、前記出血発症候補領域における前記第1の領域以外の第2の領域、および前記出血発症候補領域の境界より外側の第3の領域を特定し、
前記第1の領域の信号値、前記第2の領域の信号値および前記第3の領域の信号値を比較して、前記出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定する医用画像処理方法。 Acquire a three-dimensional brain image including the subject's brain,
Bleeding onset candidate region in the brain image is extracted,
Identify a first area inside the boundary of the bleeding onset candidate area, a second area other than the first area in the bleeding onset candidate area, and a third area outside the boundary of the bleeding onset candidate area And
Medical image processing for comparing the signal value of the first area, the signal value of the second area, and the signal value of the third area to determine whether the bleeding-onset candidate area is a bleeding area Method.
前記脳画像における出血発症候補領域を抽出する手順と、
前記出血発症候補領域の境界より内側の第1の領域、前記出血発症候補領域における前記第1の領域以外の第2の領域、および前記出血発症候補領域の境界より外側の第3の領域を特定する手順と、
前記第1の領域の信号値、前記第2の領域の信号値および前記第3の領域の信号値を比較して、前記出血発症候補領域が出血領域であるか否かを判定する手順とをコンピュータに実行させる医用画像処理プログラム。 Acquiring a three-dimensional brain image including the subject's brain;
A procedure for extracting a bleeding-onset candidate region in the brain image,
Identify a first area inside the boundary of the bleeding onset candidate area, a second area other than the first area in the bleeding onset candidate area, and a third area outside the boundary of the bleeding onset candidate area Steps to
Comparing the signal value of the first area, the signal value of the second area, and the signal value of the third area to determine whether the bleeding-onset candidate area is a bleeding area. A medical image processing program to be executed by a computer.
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CN114638843A (en) * | 2022-03-18 | 2022-06-17 | 北京安德医智科技有限公司 | Method and device for identifying high-density characteristic image of middle cerebral artery |
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