JP2020171480A - 医用画像処理装置及び医用画像処理システム - Google Patents

医用画像処理装置及び医用画像処理システム Download PDF

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Abstract

【課題】脳血管性病変の検出位置を容易に把握可能な画像を生成できる医用情報処理装置を提供する。【解決手段】医用情報処理装置7は、取得部と画像生成部とを有する。取得部は、頭部に関する3次元MR画像データについて、脳血管性病変の少なくとも1つの検出位置の座標情報を取得する。画像生成部は、3次元MR画像データと座標情報とに基づいて、少なくとも1つの検出位置の一部又は全てを視認可能な2次元の表示画像を生成する。【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置及び医用画像処理システムに関する。
AI(Artificial Intelligence)を利用した、医用画像に描出される脳動脈瘤の検出技術がある。PACS(Picture Archiving and Communication System)のコンピュータは、AIによる検出結果を、DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine)規格のGSPS(Grayscale Softcopy Presentation State)で定義された形式で受信される。GSPSにより、断面画像における検出位置に、当該検出位置を指し示す円形等のマークが描画される。
ユーザは、どこに脳動脈瘤の検出位置があるか分からないので、全ての断面画像を1枚1枚目視で確認しなければならない。この作業は手間が掛かるうえ、ユーザの見落としも懸念される。
特開2009-157527号公報 特表2008-515119号公報 特開2011-139821号公報 特開2017-55781号公報
本発明が解決しようとする課題は、脳血管性病変の検出位置を容易に把握可能な画像を生成することである。
実施形態に係る医用情報処理装置は、取得部と生成部とを具備する。取得部は、頭部に関する3次元のMR画像データについて、脳血管性病変の少なくとも1つの検出位置の座標情報を取得する。生成部は、前記3次元のMR画像データと前記座標情報とに基づいて、前記少なくとも1つの検出位置の一部又は全てを視認可能な2次元の表示画像を生成する。
図1は、医用画像処理システムの構成を示す図である。 図2は、図1の医用画像処理装置の構成を示す図である。 図3は、図1の医用画像処理システムの動作の流れを示す図である。 図4は、未破裂脳動脈瘤を模式的に示す図である。 図5は、頭蓋内動脈狭窄を模式的に示す図である。 図6は、脳血管解離を模式的に示す図である。 図7は、最大値投影画像及び検出結果の表示画面の一例を示す図である。 図8は、近傍検出位置に対応するアノテーションのMPR画像への表示を模式的に示す図である。 図9は、近傍検出位置に対応するアノテーションのスラブ画像への表示を模式的に示す図である。 図10は、回転画像を模式的に示す図である。 図11は、脳動脈瘤レポートの一例を示す図である。 図12は、瘤サイズレポートの一例を示す図である。 図13は、画像経時差分の生成過程を模式的に示す図である。 図14は、未破裂脳動脈瘤、頭蓋内動脈狭窄及び脳血管解離の検出位置の表示例を示す図である。 図15は、未破裂脳動脈瘤の強調例に示す図である。 図16は、頭蓋内動脈狭窄の強調例を示す図である。 図17は、脳血管解離の強調例を示す図である。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る医用画像処理装置及び医用画像処理システムを説明する。
図1は、医用画像処理システム1の構成を示す図である。図1に示すように、医用画像処理システム1は、ネットワークを介して互いに接続された磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)3、病変検出装置5及び医用画像処理装置7を有する。
MRI装置3は、例えば、RFコイルからRFパルスを照射して、静磁場内に載置された被検体内に存在する対象原子核を励起させ、当該対象原子核から発生されるMR信号をRFコイルにより収集する。そしてMRI装置3は、RFコイルからのMR信号に基づいて当該対象原子核の空間分布を表現するMR画像データを生成する。本実施形態においてMRI装置3は、被検体の検査部位に設定された3次元領域をMR撮像し、当該検査部位に関する3次元MR画像データを生成する。3次元MR画像データは、一列に配列された複数の2次元スライス画像の集合により規定されるマルチスライス画像データでもよいし、3次元状に配列された複数のボクセルの集合により規定されるボリュームデータでもよい。本実施形態に係る被検体の検査部位は頭部であるとする。なお、2次元スライス画像はアキシャル画像と同義である。
病変検出装置5は、3次元MR画像データに脳血管性病変の検出処理を施して検出結果を出力する。検出処理により、3次元MR画像データに含まれる、脳血管性病変が疑われる画像領域が全て検出される。検出結果としては、脳血管性病変の検出位置毎の座標情報と描画情報と付加情報とを含む。本実施形態に係る検出位置は、脳血管性病変として検出された画像領域と同義である。座標情報は、3次元MR画像データを規定する画像空間における検出位置の座標に関する文字情報である。例えば、座標情報は、3次元MR画像データがマルチスライス画像データである場合、(x軸座標、y軸座標、スライス番号)に規定され、ボリュームデータである場合、(x軸座標、y軸座標、z軸座標)に規定される。描画情報は、3次元MR画像データに付される、マークの描画に関する情報である。マークはアノテーションとも呼ばれる。具体的には、描画情報は、アノテーションの形状とアノテーションを描画する座標情報とを含む。付加情報は、検出された脳血管性病変のサイズやスコア、ロケーション(部位)等の文字情報である。付加情報は、DICOM規格のデータ形式に従い定義されてもよいし、JSON(Java(登録商標) Script Object Notation)やXML(Extensible Markup Language)等の非DICOM規格のデータ形式に従い定義されてもよい。病変検出装置5は、ハードウェア構成として、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、ディスプレイ、入力インタフェース及び通信インタフェースを有するコンピュータである。
医用画像処理装置7は、MRI装置3により収集された3次元MR画像データと病変検出装置5により検出された脳血管性病変に関する検出結果とを表示する。医用画像処理装置7は、PACSを構成するコンピュータである。
図2は、図1の医用画像処理装置7の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7は、処理回路71、通信インタフェース72、表示機器73、入力インタフェース74及び記憶回路75を有する。
処理回路71は、CPU(Central Processing Unit)及びGPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサを有する。当該プロセッサが記憶回路75等にインストールされたプログラムを起動することにより、情報取得機能711、画像生成機能712、レポート作成機能713及び表示制御機能714等を実現する。なお、各機能711〜714は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能711〜714を実現するものとしても構わない。
情報取得機能711において処理回路71は、通信インタフェース72を介して、MRI装置3から3次元MR画像データを取得し、病変検出装置5から脳血管性病変の検出結果を取得する。3次元MR画像データ及び/又は検出結果が記憶回路75に記憶されている場合、処理回路71は、3次元MR画像データ及び/又は検出結果を記憶回路75から取得する。処理回路71は、3次元MR画像データ及び検出結果の他にも、種々の情報を取得可能である。
画像生成機能712において処理回路71は、3次元MR画像データに3次元画像処理を施して2次元の表示画像データを生成する。3次元画像処理としては、MPR(Multi-Planar Reconstruction)処理、ボリュームレンダリングやサーフェスレンダリング、画素値投影処理、CPR(Curved MPR)処理等の画像処理を行うことも可能である。画素値投影処理としては、最大値投影処理、最小値投影処理、平均値投影処理等の任意の投影処理が適用可能である。処理回路71は、3次元MR画像データと検出結果に含まれる検出位置の座標情報とに基づいて、病変検出装置5により検出された少なくとも1つの検出位置の一又は全てを視認可能な2次元の表示画像を生成する。
レポート作成機能713において処理回路71は、脳血管性病変に関する検出結果に基づいて、当該検出結果に関するレポートを作成する。
表示制御機能714において処理回路71は、種々の情報を表示機器73に表示する。例えば、処理回路71は、画像生成機能712により生成された表示画像を表示機器73に表示する。また、処理回路71は、レポート作成機能713により作成されたレポートを表示機器73に表示してもよい。
通信インタフェース72は、医用画像処理システム1に含まれるMRI装置3及び病変検出装置5との間でデータ通信するためのインタフェースである。例えば、通信インタフェース72は、MRI装置3から3次元MR画像データを、病変検出装置5から検出結果を受信する。
表示機器73は、処理回路71の表示制御機能714に従い種々の情報を表示する。例えば、表示機器73は、画像生成機能712により生成された表示画像を表示する。表示機器73としては、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが適宜使用可能である。また、表示機器73は、プロジェクタであってもよい。
入力インタフェース74は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路71に出力する。具体的には、入力インタフェース74は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の入力機器に接続されている。入力インタフェース74は、当該入力機器への入力操作に応じた電気信号を処理回路71へ出力する。また、入力インタフェース74に接続される入力機器は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でも良い。
記憶回路75は、種々の情報を記憶するROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。記憶回路75は、上記記憶装置以外にも、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、フラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体や、半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、記憶回路75は、医用画像処理装置7にネットワークを介して接続された他のコンピュータ内にあってもよい。例えば、記憶回路75は、通信インタフェース72によりMRI装置3から受信された3次元MR画像データ、病変検出装置5から受信された検出結果を記憶する。また、記憶回路75は、画像表示プログラムを記憶する。
以下、本実施形態に係る医用画像処理システム1の動作例を説明する。
図3は、医用画像処理システム1の動作の流れを示す図である。図3に示すように、MRI装置3は、被検体の頭部に関する3次元MR画像データを収集する(ステップS1)。データ収集方式としては、頭部の血管のコントラストが強調されるMRA(MR Angiography)が採用される。MRAとしては、非造影MRAでもよいし、造影MRAでもよい。非造影MRAとして、TOF(Time-Of-Flight)法やPC(Phase Contrast)法が用いられればよい。MRI装置3は、収集された3次元MR画像データのデータ形式をDICOM形式に変換する。MRI装置3は、DICOM形式の3次元MR画像データを、医用画像処理装置5に送信する。
医用画像処理装置5の通信インタフェース72は、MRI装置3から3次元MR画像データを受信する。受信された3次元MR画像データは、記憶回路75に記憶される。次に通信インタフェース72は、病変検出装置5に3次元MR画像データを送信する。例えば、MRI装置5からの3次元MR画像データが被検体の頭部に関する画像データである場合、脳血管性病変の検出のため、通信インタフェース72は、病変検出装置5に当該3次元MR画像データを送信する。
病変検出装置5は、医用画像処理装置7からの3次元MR画像データを受信し、受信された3次元MR画像データに病変検出処理を施して脳血管性病変を検出する(ステップS2)。病変検出処理のアルゴリズムは、AIや閾値処理、モルフォロジー演算等、特に限定されない。AIのアルゴリズムとしては、例えば、ニューラルネットワークやロジスティック回帰、ランダムフォレスト、サポートベクターマシーン等が用いられる。病変検出装置5による検出対象の脳血管性病変は、具体的には、未破裂脳動脈瘤、頭蓋内動脈狭窄及び脳血管解離である。未破裂脳動脈瘤、頭蓋内動脈狭窄及び脳血管解離のうちの何れか一種が検出されてもよいし、複数種が検出されてもよい。脳血管性病変の検出位置毎に座標情報、描画情報及び付加情報が生成される。座標情報と付加情報とは、JSON(Java(登録商標) Script Object Notation)やXML(Extensible Markup Language)等の、非DICOM規格のデータ形式に従い定義される。なお、座標情報と付加情報とは、DICOM規格のデータ形式に従い定義されてもよい。描画情報は、DICOM規格のGSPSで定義される。
図4は、未破裂脳動脈瘤81を模式的に示す図である。図4に示すように、未破裂脳動脈瘤81は、脳血管80の分岐部等の膨隆部である。未破裂脳動脈瘤81の危険性は、破裂率等により評価される。図5は、頭蓋内動脈狭窄を模式的に示す図である。図5に示すように、頭蓋内動脈狭窄は、脳血管80の血管壁が動脈硬化82等により肥厚し、血管内腔が狭くなる現象である。頭蓋内動脈狭窄の危険性は、狭窄率等により評価される。図6は、脳血管解離を模式的に示す図である。図6に示すように、脳血管解離は、脳血管80の内壁が解離し、解離部分83に血液が流入する病である。血液が解離部分83に流れ込むことにより動脈瘤が形成される。
病変検出処理が行われると病変検出装置5は、検出結果、すなわち、各検出位置の描画情報、座標情報及び付加情報を、医用画像処理装置7に送信する。医用画像処理装置7の通信インタフェース72は、病変検出装置5からの検出結果を受信する。頭部に関する3次元のMR画像データについて、脳血管性病変の少なくとも1つの検出位置の座標情報を取得する受信された検出結果は、記憶回路75に保存される。
医用画像処理装置7の処理回路71は、3次元MR画像データに基づく2次元MR画像(表示画像)及び脳血管性病変に関する検出結果を表示する(ステップS3)。表示画像及び検出結果は、処理回路71の表示制御機能714の実現により、表示機器73に表示される。以下、脳血管性病変の具体例として脳動脈瘤を挙げて、ステップS3において詳細に説明する。
ステップS3において処理回路71は、頭部に関する3次元MR画像データについて、脳血管性病変の少なくとも1つの検出位置の座標情報を、記憶回路75から取得する。処理回路71は、3次元MR画像データと少なくとも1つの検出位置の座標情報とに基づいて、少なくとも1つの検出位置の一部又は全てを視認可能な2次元の表示画像を生成する。このような表示画像として、特定のスラブ厚を有する最大値投影画像が生成される。例えば、特定のスラブ厚は、検出された全ての検出位置のうちのユーザにより選択された全ての検出位置に限定して包含するスラブの厚みを有する。具体的には、処理回路71は、ユーザにより選択された全ての検出位置の座標情報を読み出し、当該全ての検出位置に限定して包含するスラブの位置及び厚みを算出する。そして処理回路71は、算出された位置及び厚みに関するスラブを3次元画像データに設定し、設定されたスラブに限定して最大値投影処理を行い、最大値投影画像を生成する。生成された最大値投影画像には、ユーザにより選択された全ての検出位置の脳動脈瘤候補が描出されることとなる。処理回路71は、生成された最大値投影画像を初期的に表示機器73に表示する。この際、処理回路71は、ユーザにより選択された全ての検出位置の描画情報に従い、検出位置に円形状を有するマークのアノテーションを描画する。このように、特定のスラブ厚を有する最大値投影画像が初期的に表示されることにより、ユーザが1枚1枚スライス画像を確認する場合に比して、脳動脈瘤の検出結果を容易に把握することができる。
図7は、最大値投影画像及び検出結果の表示画面I1の一例を示す図である。図7に示すように、最大値投影画像として、コロナル(coronal:冠状)断面の最大値投影画像I2、サジタル(sagittal:矢状)断面の最大値投影画像I3及びアキシャル(axial:体軸)断面の最大値投影画像I4が表示される。コロナル断面、サジタル断面及びアキシャル断面は、直交三断面と称される。処理回路71は、コロナル断面、サジタル断面及びアキシャル断面各々について特定のスラブ厚及びスラブ位置を算出する。コロナル断面、サジタル断面及びアキシャル断面各々について特定のスラブ厚及びスラブ位置が算出されると処理回路71は、3次元MR画像データにコロナル断面、サジタル断面及びアキシャル断面各々について特定のスラブ厚及びスラブ位置を有するスラブを設定する。そして処理回路71は、各スラブについて最大値投影処理を施すことにより、コロナル断面の最大値投影画像I2、サジタル断面の最大値投影画像I3及びアキシャル断面の最大値投影画像I4を生成する。
表示画面I1には、検出結果リストI5が表示される。検出結果リストI5は、脳動脈瘤に関する各検出位置の付加情報の一覧である。検出結果リストI5は、脳動脈瘤に関する各検出位置の付加情報に基づいて処理回路71により生成される。例えば、付加情報として、名称、スコア、サイズ及び部位が表示される。名称は、「AL1」等、検出位置を識別するための名称である。スコアは、「95%」等、検出位置が脳動脈瘤である確実さの程度を示す指標、換言すれば、確度である。サイズは、「64」等、検出位置の体積である。サイズは、体積だけでなく、長径や短径でもよいし、長径と短径との比でもよい。部位は、「LB1」等、検出位置が存在する箇所の解剖学的部位の名称である。このように、各検出位置の付加情報が文字で表示されることにより、ユーザは、各検出位置の付加情報の内容を把握することができる。また、スコア、サイズ及び部位が表示されるので、ユーザは、脳動脈瘤の破裂の確率等を判断できる。このような付加情報を表示することは臨床に有用である。
各検出位置のレコードには選択ボックスが表示される。各検出位置は、入力インタフェース74を介して、所望の検出位置に対応するレコードが選択されることにより選択される。選択された検出位置は、各最大値投影画像I2、I3及びI4においてアノテーションにより指し示される。図7において「AL1」−「AL5」の検出位置が選択されているので、各最大値投影画像I2、I3及びI4には「AL1」−「AL5」までの5つの検出位置に対応する5つのアノテーションが描画されることとなる。なお、各アノテーションの近傍には、当該アノテーションが指し示す検出位置の名称が描画される。これにより、アノテーションが指し示す検出位置が、検出結果リストI5に表示された複数の検出位置の何れであるかを特定することが可能になる。
検出結果リストI5に表示された検出位置の一部が選択された場合、選択された一部の検出位置に限定して表示されるように、最大値投影画像I2、I3及びI4が更新される。具体的には、選択された検出位置がスラブに含まれるような当該スラブの厚み及び位置が計算され、当該厚み及び位置のスラブに関する最大値投影画像が生成され表示されることとなる。
図7に示すように、表示画面I1には、検出結果表示ボタンB1、断面表示ボタンB2、スラブ表示ボタンB3、回転画像表示ボタンB4、リスト表示ボタンB5及びレポート作成ボタンB6が表示される。これらボタンB1−B6は、入力インタフェース74等を介して選択可能なGUIボタンである。例えば、マウス等によりボタンB1−B6をクリックすることにより、ボタンB1−B6の選択又は非選択が切り替えられる。
検出結果表示ボタンB1が選択された場合、処理回路71は、全ての検出結果を視認可能なコロナル断面の最大値投影画像I2、サジタル断面の最大値投影画像I3及びアキシャル断面の最大値投影画像I4が表示される。検出結果表示ボタンB1を選択することにより、脳動脈瘤が複数位置で検出された場合であっても見落としを低減することができる。
断面表示ボタンB2が選択された場合、断面表示モードに移行される。断面表示モードにおいて処理回路71は、ユーザにより選択された検出位置を含むコロナル断面、サジタル断面及びアキシャル断面を当該検出位置の座標情報に基づいて計算し、計算されたコロナル断面に関するMPR画像、サジタル断面に関するMPR画像及びアキシャル断面に関するMPR画像を、3次元MR画像データにMPR処理を施すことにより生成する。コロナル断面に関するMPR画像、サジタル断面に関するMPR画像及びアキシャル断面に関するMPR画像は、表示画面I1に表示される。処理回路71は、各MPR画像に含まれる検出位置を指し示すアノテーションを、各MPR画像に描画する。
上記断面表示においては、各断面に含まれる検出位置に対応するアノテーションのみが当該MPR画像に描画されることとなる。しかしながら、各断面の近傍に位置する検出位置に対応するアノテーションが、当該MPR画像に描画されてもよい。
図8は、近傍検出位置に対応するアノテーションのMPR画像への表示を模式的に示す図である。図8に示すように、3次元MR画像データVOには複数の検出位置P1及びP2が含まれているものとする。3次元MR画像データVOに設定された断面SL1が表示断面であるとする。表示断面SL1は1ボクセル分の厚みT1を有する。表示断面SL1に含まれる画像成分及びアノテーションが、MPR処理によりMPR画像に描出される。3次元MR画像データVOには、断面SL1に隣接してアノテーション投影領域SL2が設定される。アノテーション投影領域SL2は、1ボクセルよりも厚い厚みT2を有する。アノテーション投影領域SL2に含まれる画像成分は投影されないが、アノテーション投影領域SL2に含まれる検出位置P1に対応するアノテーションは投影される。表示断面SL1からアノテーション投影領域SL2よりも離れた画像領域に位置する検出位置P2に対応するアノテーションは投影されない。
処理回路71は、3次元MR画像データVOに基づいて表示断面SL1に関するMPR画像を生成し、アノテーション投影領域SL2に含まれる検出位置P1に対応するアノテーションを当該MPR画像に投影する。投影方向は、表示断面SL1の垂直方向に設定される。このようにして表示断面SL1の近傍に位置する検出位置P1に対応するアノテーションが描画された、表示断面SL1に関するMPR画像が生成され表示されることとなる。
厚みT2は任意の方法により設定可能である。例えば、厚みT2は、入力インタフェース74等を介して任意の値に設定されてもよい。また、厚みT2は、ユーザにより選択された検出位置を含むような値に自動的に算出されてもよい。
スラブ表示ボタンB3が選択された場合、スラブ表示モードに移行される。スラブ表示モードにおいて処理回路71は、ユーザにより選択された検出位置を含むコロナル断面、サジタル断面及びアキシャル断面を、当該検出位置の座標情報に基づいて計算し、計算されたコロナル断面に関するスラブ画像、サジタル断面に関するスラブ画像及びアキシャル断面に関するスラブ画像を3次元MR画像データに基づいて生成する。なお、2ボクセル以上の厚みを有する断面はスラブとも呼ばれる。
上記スラブ表示においては、各スラブに含まれる検出位置に対応するアノテーションのみが当該スラブ画像に描画されることとなる。しかしながら、各スラブの近傍に位置する検出位置に対応するアノテーションが、当該スラブ画像に描画されてもよい。
図9は、近傍検出位置に対応するアノテーションのスラブ画像への表示を模式的に示す図である。図9に示すように、3次元MR画像データVOには複数の検出位置P3、P4及びP5が含まれているものとする。3次元MR画像データVOに設定されたスラブSL3が表示対象のスラブであるとする。表示スラブSL3は複数ボクセル分の厚みT3を有する。スラブSL3に含まれる画像成分及び検出位置P3に対応するアノテーションがスラブ画像に描出される。3次元MR画像データVOには、表示スラブSL3に隣接する、アノテーションの描画のための領域(以下、アノテーション投影領域と呼ぶ)SL4が設定される。アノテーション投影領域SL4は、複数ボクセル分の厚みT4を有する。アノテーション投影領域SL4に含まれる画像成分は投影されないが、アノテーション投影領域SL4に含まれる検出位置P4に対応するアノテーションは投影される。スラブSL3からアノテーション投影領域SL4よりも離れた画像領域に位置する検出位置P5に対応するアノテーションは投影されない。
処理回路71は、3次元MR画像データVOに基づいて表示スラブSL3に関する最大値投影画像を生成し、アノテーション投影領域SL4に含まれる検出位置P4に対応するアノテーションを当該最大値投影画像に投影する。投影方向は、スラブSL3の垂直方向に設定される。このようにしてスラブSL3の近傍に位置する検出位置P4に対応するアノテーションが、スラブSL3に関する最大値投影画像に描画されることとなる。なお、画素値投影処理としては、最大値投影処理に限定されず、注目している組織又は物質に応じて最小値投影処理や平均値投影処理等でもよい。
厚みT3及びT4は任意の方法により設定可能である。例えば、厚みT3及びT4は、入力インタフェース74等を介して任意の値に設定されてもよい。また、厚みT3又はT4は、ユーザにより選択された検出位置を含むような値に自動的に算出されてもよい。
回転画像表示ボタンB4が選択された場合、回転表示モードに移行される。回転表示モードにおいて処理回路71は、3次元MR画像データVOに含まれる血管領域に関する回転画像を生成する。回転画像は、所定の回転軸回りに所定の回転角度毎に生成されたMPR画像、スラブ画像及びボリュームレンダリング画像等の総称である。回転画像は、表示制御機能714の実現により、表示機器73に表示される。回転画像が表示されることにより、脳動脈瘤の検出結果を容易に把握することができる。
図10は、回転画像I6を模式的に示す図である。図10に示すように、3次元MR画像データには血管領域85が含まれる。まず、処理回路71は、画像生成機能712の実現により、3次元MR画像データVOに含まれる血管領域を、閾値処理等の画像処理により抽出する。血管領域85の抽出処理を行うため、血管を明瞭なコントラストで描出可能な撮像方法が採用される。次に処理回路71は、画像生成機能712の実現により、抽出された血管領域に基づいて、所定の回転軸回りに所定の回転角度毎に生成されたMPR画像を生成する。
例えば、日本脳ドック学会が提供する「脳ドックのガイドライン」によれば、未破裂脳動脈瘤ならびに頭部の主幹動脈の閉塞・狭窄病変の検出のためには3D−TOF法での撮像が原則とされている。同ガイドラインによれば、最大値投影法等を用い、ウイリス輪を中心にして、(1)左右方向に回転させて画像と、(2)前後方向に回転させて再構成画像を作成する、と規定されている。
そこで、処理回路71は、3次元MR画像データVO又は血管領域85に、前後方向に関する回転軸A1と左右方向に関する回転軸A2とを設定する。処理回路71は、回転軸A1回りに所定角度毎にMPR断面を設定し、回転画像として、各MPR断面についてMPR画像を生成する。あるいは、処理回路71は、回転軸A2回りに所定角度毎にMPR断面を設定し、回転画像として、各MPR断面についてMPR画像を生成する。所定の回転角度は、如何なる値に設定されてもよいが、例えば、7度から10度に設定されるとよい。生成された所定の回転角度の回転画像は表示機器73に表示される。ユーザにより入力インタフェース74を介して回転操作がなされることにより、表示機器73に表示される回転画像が、当該回転操作に応じた回転角度の回転画像に更新される。このようにして本実施形態によれば、脳ドックのガイドラインに規定された表示方法の表示画像を、略自動的に生成及び表示することが可能になる。また、ガイドラインに合致する画像を生成するために必要な処理を検出結果に基づいて自動的に行うことができるので、広くユーザや患者に対して高品質な医療を提供することもできる。
なお、上記処理において3次元MR画像データに含まれる全ての血管領域が抽出されるとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、検出結果リストI5においてユーザにより選択された検出位置を含む血管領域のみが抽出されてもよいし、スラブ画像や断面画像等の任意の表示画像においてユーザにより選択された血管領域のみが抽出されてもよい。また、回転軸として、前後方向に関する回転軸や左右方向に関する回転軸に限定されず、如何なる方向に関する回転軸が設定されてもよい。
リスト表示ボタンB5が選択された場合、処理回路71は、検出結果リストI5の表示と非表示とを切り替える。上記の通り、処理回路71は、脳動脈瘤に関する各検出位置の付加情報に基づいて、検出結果リストI5を生成する。例えば、入力インタフェース74等を介してAL読込ボタンが押下されたことを契機として処理回路71は、対象患者の対象3次元MR画像データに関する検出結果を読み込み、当該検出結果に関する各検出位置の付加情報に基づいて検出結果リストI5を生成する。検出結果リストI5は、表示画面I1の所定の表示枠に表示される。検出結果リストI5が非表示に切り替えられている場合、任意断面に関する断面画像(オブリーク画像)等が表示されてもよい。
上記の通り、検出結果リストI5に表示された各検出位置は、入力インタフェース74等を介して選択可能である。断面表示モードにおいて検出位置が選択された場合、選択された検出位置に関するMPR画像が表示され、当該検出位置を指し示すアノテーションが当該MPR画像に描画される。スラブ表示モードにおいて検出位置が選択された場合、選択された検出位置に関するスラブ画像が表示され、当該検出位置を指し示すアノテーションが当該スラブ画像に描画される。換言すれば、選択された検出位置を含む断面又はスラブに、表示断面又は表示スラブが移動し、当該選択された検出位置に限定してアノテーションが描画される。これにより、ユーザが選択した検出位置の視認性を向上することができる。
レポート作成ボタンB6が選択された場合、処理回路71は、レポート作成機能713の実現により、脳動脈瘤の検出結果に関するレポート(以下、脳動脈瘤レポートと呼ぶ)を作成する。
図11は、脳動脈瘤レポートR1の一例を示す図である。図11に示すように、脳動脈瘤レポートR1は、脳動脈瘤の各検出位置の場所やサイズに関する情報を含む電子データである。例えば、脳動脈瘤レポートR1は、ユーザによる読影等の結果、動脈瘤として確定された検出位置について作成される。脳動脈瘤レポートR1は、具体的には、患者情報R2、検出結果情報R3及びキー画像I7を含む。
患者情報R2は、氏名や人種、年齢及び性別等の患者に関する基本的な情報を含む。患者情報R2は、例えば、3次元MR画像データの付帯情報から抽出可能である。検出結果情報R3は、各検出位置の付加情報の一覧である。付加情報としては、名称、スコア、サイズ、部位、破裂率及び治療方法R4を含む。名称は、当該検出位置を識別するための名称である。スコアは、当該検出位置が脳動脈瘤である確実さの程度を示す指標である。サイズは、当該検出位置の体積である。サイズは、体積だけでなく、長径や短径でもよいし、長径と短径との比でもよい。部位は、当該検出位置が存在する箇所の解剖学的部位の名称である。破裂率は、当該検出位置の脳動脈瘤が破裂する危険性の程度を示す指標である。処理回路71は、レポート作成機能713の実現により、患者情報R2と検出結果情報R3とに基づいて破裂率を算出する。具体的には、破裂率は、患者情報R2のうちの人種、年齢及び性別と、検出結果情報R3のうちのサイズ及び部位とに基づいて所定のアルゴリズム又はLUT(Look Up Table)に従い算出される。治療方法R4は、当該検出位置の脳動脈瘤に対する、標準的な治療方法の推奨度を示す。治療方法R4としては、経過観察、クリッピング術及びコイル塞栓術があげられる。処理回路71は、レポート作成機能713の実現により、患者情報R2と検出結果情報R3とに基づいて治療方法R4の推奨度を算出する。具体的には、治療方法R4の推奨度は、患者情報R2のうちの人種、年齢及び性別と、検出結果情R3のうちのサイズ及び部位とに基づいて所定のアルゴリズム又はLUTに従い算出される。例えば、名称「AL2」の検出位置は、スコア「85%」、サイズ「82」、部位「LB2」、破裂率「80%」、経過観察「20%」、クリッピング術「80%」、コイル塞栓術「80%」となる。
キー画像I7は、検出結果が明瞭に描出されている表示画像の縮小画像である。例えば、処理回路71は、キー画像I7として、全ての検出位置「AL1」−「AL5」が描出された、アキシャル断面に関するスラブ画像の縮小画像を生成する。キー画像I7には、各検出位置を指し示すアノテーションが描画されているとよい。生成されたキー画像I7は動脈瘤レポートR1に貼付される。なお、キー画像I7には、全ての検出位置「AL1」−「AL5」が描出されている必要はない。例えば、各検出位置についてキー画像が生成されてもよい。キー画像I7は、スラブ画像である必要はなく、MPR画像でもよいし、回転画像等でもよいし、如何なる表示画像でもよい。なお、キー画像I7の代わりに、縮小前の表示画像が貼付されてもよい。
生成された脳動脈瘤レポートR1は表示機器73に表示される。表示された脳動脈瘤レポートR1は読影医等のユーザにより観察される。なお、脳動脈瘤レポートR1は、ネットワークを介してビューワ等の他のコンピュータに転送され、当該コンピュータの表示機器に表示されてもよい。本実施形態によれば、検出結果情報R3に基づいて脳動脈瘤レポートR1が自動的に作成されるので、ユーザによる脳動脈瘤レポートR1の作成の手間を削減することができる。
なお、脳動脈瘤レポートR1には上記の全ての項目が含まれる必要はない。例えば、破裂率や治療方法等は必ずしも含まれなくてもよい。また、各検出位置の座標情報が検出結果情報R3として表示されてもよい。また、脳動脈瘤レポートR1にはユーザによる所見やメモ等が貼付されてもよい。
本実施形態に係る医用画像処理システム1は、例えば、被検体の頭部に関する定期健診等により用いられる。すなわち、ある患者について、病変検出装置5による脳動脈瘤の検出結果が定期的に取得されることとなる。そこで脳動脈瘤レポートには、検出結果に関する時系列情報が貼付されてもよい。検出結果に関する時系列情報としては、例えば、検出位置のサイズ(以下、瘤サイズと呼ぶ)の時系列の変化のグラフ(以下、瘤サイズグラフと呼ぶ)に関するレポート(以下、瘤サイズレポートと呼ぶ)が生成される。
図12は、瘤サイズレポートR5の一例を示す図である。図12に示すように、瘤サイズレポートR5には各検出位置に関する瘤サイズの時系列情報が記述される。具体的には、瘤サイズレポートR5には瘤サイズに関するグラフR6とリストR7とが含まれる。グラフR6は、3次元MR画像データの収集日が横軸に規定され、瘤サイズ[mm]が縦軸に規定された折れ線グラフである。リストR7は、各検出位置の瘤サイズが収集日毎に数値で記載されている。
瘤サイズは、少なくとも検出位置の名称と収集日とに関連付けて記憶回路75に記憶される。瘤サイズレポートR5の作成指示がなされた場合、処理回路71は、レポート作成機能713の実現により、記憶回路75から検出位置毎の瘤サイズに関する情報を読み出す。処理回路71は、検出位置毎の瘤サイズに基づいて、グラフR6とリストR7とを作成し、瘤サイズレポートR5に貼付する。瘤サイズレポートR5は脳動脈瘤レポートR1に組み込まれてもよいし、独立のレポートとして作成されてもよい。瘤サイズレポートR5の作成対象の検出位置は、ユーザの読影等により動脈瘤であると確定したものに制限されてもよい。
作成された瘤サイズレポートR5は、表示機器73に表示され、ユーザにより観察される。これによりユーザは、瘤サイズの時系列情報を簡便に把握することが可能になる。また、収集日毎の瘤サイズに関する情報に基づいて自動的に瘤サイズレポートR5を作成することができる。これにより、ユーザによる瘤サイズレポートR5の作成の手間を削減することができる。なお、瘤サイズレポートR5は、ネットワークを介してビューワ等の他のコンピュータに転送され、当該コンピュータの表示機器に表示されてもよい。
検出結果に関する時系列情報は、瘤サイズの時系列情報のみに限定されない。例えば、スコアや破裂率、治療方法の推奨度の時系列情報が目的に応じて生成されてもよい。
検出結果に関する他の時系列情報として画像経時差分が生成されてもよい。
図13は、画像経時差分の生成過程を模式的に示す図である。各検出位置に関するMPR画像が、収集日と当該検出位置の名称等とに関連付けて記憶回路75に記憶される。例えば、収集日「2018/1/1」のMPR画像I8とその次の収集日「2018/4/1」のMPR画像I9とが記憶回路75に記憶される。MPR画像I8には検出位置86が含まれ、MPR画像I9には検出位置87が含まれる。MPR画像I8に含まれる検出位置86とMPR画像I9に含まれる検出位置87とは解剖学的に同一の検出位置である。
画像経時差分の表示指示がなされた場合、処理回路71は、同一の脳動脈瘤に関する収集日「2018/1/1」のMPR画像I8とその次の収集日「2018/4/1」のMPR画像I9とを記憶回路75から読み出し、MPR画像I8とMPR画像I9との差分画像I10を生成する。差分画像I10にはMPR画像I8に含まれる検出位置86とMPR画像I9に含まれる検出位置87との差分領域88が含まれる。差分画像I10は動脈瘤レポートR1に貼付されたり、表示機器73に表示されたりする。差分領域88の大きさ等を観察することによりユーザは、時間経過に伴う動脈瘤の形態の変化を把握することができる。なお、処理回路71は、差分領域88の大きさを既定の閾値に対して比較し、差分領域88の大きさが閾値より大きい場合、アラートを動脈瘤レポートR1に貼付してもよい。これにより、当該動脈瘤が要注意であることを知らせることができる。
なお、処理回路71は、時間的に隣接する二つのMPR画像同士の差分画像ではなく、任意の収集日の二つのMPR画像同士の差分画像を生成してもよい。また、3以上の収集日に亘りMPR画像が記憶回路75に記憶されている場合、処理回路71は、互いに隣接する収集日のMPR画像同士、順次に差分画像を生成してもよい。これにより、時系列の差分画像が生成されることになる。この時系列の差分画像は、互いに並列して表示機器73に表示されたり、動脈瘤レポートに貼付されたりするとよい。また、MPR画像同士の差分画像ではなく、スラブ画像同士の差分画像でもよい。この場合、各スラブ画像には一の検出位置ではなく、複数の検出位置が含まれてもよい。
上記の説明において脳血管性病変は一例として未破裂脳動脈瘤の一種類であるとした。しかしながら、病変検出装置5は、未破裂脳動脈瘤、頭蓋内動脈狭窄及び脳血管解離のうちの少なくとも二種類を検出してもよい。この場合、病変検出装置5は、各検出位置について、名称やサイズ等に加え、更に病変の種類を示す文字情報(以下、病変種情報と呼ぶ)を、付加情報として出力する。処理回路71は、上記処理と同様、検出位置を容易に把握可能な表示画像を生成する。
図14は、未破裂脳動脈瘤、頭蓋内動脈狭窄及び脳血管解離の検出位置の表示例を示す図である。図14に示すように、処理回路71は、上記処理と同様、未破裂脳動脈瘤、頭蓋内動脈狭窄及び脳血管解離の検出位置を含むスラブに関する最大値投影画像I11を生成し、各検出位置を指し示すアノテーションを最大値投影画像I11に同時に表示する。この際、処理回路71は、病変の種類に応じて異なる形態のアノテーションを最大値投影画像I11に描画する。処理回路71は、病変種情報とアノテーションの形態とを関連付けたLUTを参照することにより、各検出位置に使用するアノテーションの形態を決定する。例えば、図14に示すように、実線のアノテーションは未破裂脳動脈瘤の検出位置について使用され、点線のアノテーションは頭蓋内動脈狭窄の検出位置について使用され、二重線のアノテーションは脳血管解離の検出位置について使用される。このような病変の種類に応じて異なる形態のアノテーションが描画されることにより、ユーザは、アノテーションの形態を見るだけで容易に当該アノテーションが指し示す病変を知ることができる。
また、上記処理においてアノテーションは、未破裂脳動脈瘤、頭蓋内動脈狭窄及び脳血管解離の各病変の検出位置を指し示す円形のマークであるとした。しかしながら、アノテーションとして、病変の種類に応じて異なる形態を有するマークが描画されてもよい。例えば、未破裂脳動脈瘤に関するアノテーションは円形状、頭蓋内動脈狭窄に関するアノテーションは三角形状、脳血管解離に関するアノテーションは四角形状のマークであるとよい。このように、病変の種類に応じて異なる形状のアノテーションが使用されることにより、ユーザは、アノテーションの形状を認識することで、当該アノテーションが指し示す病変の種類を特定することができる。
また、上記処理において検出位置にはアノテーションが描画されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、表示画像に含まれる各病変に対応する画像領域が強調されてもよい。
図15は、未破裂脳動脈瘤の強調例に示す図である。図15に示すように、未破裂脳動脈瘤に対応する画像領域は、脳血管80の分岐部等の膨隆部91である。処理回路71は、膨隆部91を既定色で塗りつぶすことにより強調する。図16は、頭蓋内動脈狭窄の強調例を示す図である。図16に示すように、頭蓋内動脈狭窄に対応する画像領域は、動脈硬化等による脳血管80の血管壁の肥厚部92である。処理回路71は、肥厚部92を既定色で塗りつぶすことにより強調する。図17は、脳血管解離の強調例を示す図である。図17に示すように、脳血管解離に対応する画像領域は、脳血管80の内壁の解離部分83である。処理回路71は、解離部分83を既定色で塗りつぶすことにより強調する。このように、各病変に対応する画像領域を既定色で塗りつぶすことにより、ユーザは、病変領域の形態や存在範囲等を把握することが可能になる。
各病変の既定色は、互いに異なる色に設定されるとよい。例えば、未破裂脳動脈瘤に対応する画像領域は緑色、頭蓋内動脈狭窄に対応する画像領域は黄色、脳血管解離に対応する画像領域は赤色で塗りつぶされるとよい。各病変に対応する画像領域を互いに異なる既定色で塗りつぶすことにより、病変種類の判断を容易に行う事が可能になる。
上記の説明の通り、本実施形態に係る医用情報処理装置7は、処理回路71を実装する。処理回路71は、情報取得機能711の実現により、頭部に関する3次元MR画像データについて、脳血管性病変の少なくとも1つの検出位置の座標情報を取得する。処理回路71は、画像生成機能712の実現により、3次元MR画像データと座標情報とに基づいて、少なくとも1つの検出位置の一部又は全てを視認可能な2次元の表示画像を生成する。
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、脳血管性病変の検出位置を容易に把握可能な画像を生成することができる。
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC))、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現しても良い。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1及び図2における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1 医用画像処理システム
3 MRI装置
5 病変検出装置
7 医用画像処理装置
71 処理回路
72 通信インタフェース
73 表示機器
74 入力インタフェース
75 記憶回路
711 情報取得機能
712 画像生成機能
713 レポート作成機能
714 表示制御機能

Claims (20)

  1. 頭部に関する3次元のMR画像データについて、脳血管性病変の少なくとも1つの検出位置の座標情報を取得する取得部と、
    前記3次元のMR画像データと前記座標情報とに基づいて、前記少なくとも1つの検出位置の一部又は全てを視認可能な2次元の表示画像を生成する生成部と、
    を具備する医用画像処理装置。
  2. 前記生成部は、前記少なくとも1つの検出位置の一部又は全てを含むスラブ厚を算出し、前記2次元の表示画像として、前記スラブ厚を有するスラブ画像を前記3次元のMR画像データに基づいて生成する、請求項1記載の医用画像処理装置。
  3. 前記生成部は、直交3断面について前記少なくとも1つの検出位置の一部又は全てを含むスラブ厚を算出し、前記スラブ厚を有する前記直交3断面のスラブ画像を生成する、
    請求項2記載の医用画像処理装置。
  4. 前記生成部は、前記スラブ画像として、前記3次元のMR画像データに基づく最大値投影画像を生成する、請求項2記載の医用画像処理装置。
  5. 前記生成部は、前記3次元のMR画像データから前記少なくとも1つの検出位置を含む血管領域を抽出し、前記2次元の表示画像として、前記血管領域に関し所定方向且つ所定角度毎の回転画像を生成する、請求項1記載の医用画像処理装置。
  6. 前記所定方向は、ウイリス輪を中心にした左右方向と前後方向とである、請求項5記載の医用画像処理装置。
  7. 前記2次元の表示画像を表示する表示部を更に備える、請求項1記載の医用画像処理装置。
  8. 前記表示部は、前記2次元の表示画像に含まれる前記少なくとも1つの検出位置にマークを重畳する、請求項7記載の医用画像処理装置。
  9. 表示部を更に備え、
    前記生成部は、前記表示のための第1のスラブ厚と、前記第1のスラブ厚よりも厚い、マークの描画のための第2のスラブ厚とを算出し、前記2次元の表示画像として、前記第1のスラブ厚を有するスラブ画像を前記3次元のMR画像データを生成し、
    前記表示部は、前記スラブ画像のうちの、前記第2のスラブ厚に含まれる前記少なくとも1つの検出位置にマークを付する、
    請求項1記載の医用画像処理装置。
  10. 表示部を更に備え、
    前記取得部は、更に前記少なくとも1つの検出位置の名称、場所、スコア及びサイズのうちの少なくとも1つの文字情報を含み、
    前記表示部は、前記少なくとも1つの検出位置の前記文字情報の一覧を表示する、
    請求項1記載の医用画像処理装置。
  11. 前記表示部は、前記一覧に含まれる前記少なくとも1つの検出位置のうちのユーザ指定の検出位置に限定してマークを描画する、請求項10記載の医用画像処理装置。
  12. 前記脳血管性病変は、脳動脈瘤、狭窄及び血管解離の何れかである、請求項1記載の医用画像処理装置。
  13. レポート作成部を更に備え、
    前記取得部は、更に前記少なくとも1つの検出位置の名称、場所、スコア及び検出された病変のサイズのうちの少なくとも1つの文字情報を含み、
    前記レポート作成部は、前記少なくとも1つの検出位置の前記文字情報に基づいて前記少なくとも1つの検出位置についてレポートを作成する、
    請求項1記載の医用画像処理装置。
  14. 前記レポート作成部は、前記2次元の表示画像又は前記2次元の表示画像の縮小画像を前記レポートに貼付する、請求項13記載の医用画像処理装置。
  15. 前記脳血管性病変は、脳動脈瘤であり、
    前記レポート作成部は、前記少なくとも1つの検出位置に関するサイズの時系列の変化を示すグラフを前記レポートに貼付する、
    請求項13記載の医用画像処理装置。
  16. 前記脳血管性病変は、脳動脈瘤であり、
    前記レポート作成部は、前記少なくとも1つの検出位置に関する破裂率を前記レポートに貼付する、
    請求項13記載の医用画像処理装置。
  17. 前記レポート作成部は、前記少なくとも1つの検出位置に関する治療方法を前記レポートに貼付する、請求項13記載の医用画像処理装置。
  18. 前記2次元の表示画像と同一被検体に関する他の日時の2次元の表示画像との差分画像を表示する表示部を更に備える、請求項1記載の医用画像処理装置。
  19. 前記3次元のMR画像データに含まれる脳血管性病変を画像処理により検出して前記取得部が前記少なくとも1つの検出位置の座標情報を取得するために、前記3次元のMR画像データを病変検出装置に送信する送信部を更に備える、請求項1記載の医用情報処理装置。
  20. 頭部に関する3次元のMR画像データに含まれる脳血管性病変に関する少なくとも1つの病変領域を検出し、前記検出された少なくとも1つの病変領域の検出位置の座標情報を特定する検出装置と、
    前記3次元のMR画像データと前記座標情報とに基づいて、前記少なくとも1つの検出位置の一部又は全てを視認可能な2次元の表示画像を生成する生成装置と、
    前記2次元の表示画像を表示する表示装置と、
    を具備する医用画像処理システム。
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