JP2022067737A - 3次元医用画像の表示方法、サーバー、システムおよびプログラム - Google Patents

3次元医用画像の表示方法、サーバー、システムおよびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】自動的に検出された肺結節を自動的に時系列で追跡した結果に基づいて医師により効果的な情報を提示する。【解決手段】ディスプレイにCT画像を含む情報を表示させる機能と、CT画像に含まれる肺結節に関する結節管理情報を取得する機能と、結節管理情報をディスプレイに表示させる機能とを実装するプロセッサを備える端末装置が提供される。また、肺結節に関する結節管理情報のレコードが格納されるデータベースと、CT画像から自動的に検出された第1の肺結節と結節管理情報のレコードが既にデータベースに格納されている第2の肺結節とを同定した結果に応じて、第1の肺結節に関する結節管理情報のレコードをデータベースに自動的に格納する機能、および端末装置からの問い合わせに応じて結節管理情報のレコードを抽出する機能を実装するプロセッサとを備えるサーバーが提供される。【選択図】図1

Description

本発明は、3次元医用画像の表示方法、サーバー、システムおよびプログラムに関する。
例えば非特許文献1に記載されているように、ニューラルネットワークを用いてCT(Computed Tomography)画像から肺結節を自動的に検出する技術が提案されている。また、例えば非特許文献2に記載されているように、時系列のCT画像で検出された肺結節を自動的に追跡する技術も提案されている。これらの技術によって、CT画像に基づいて診断を行う医師の負担を軽減することができる。
Haichao Cao, et al., "A Two-Stage Convolutional Neural Networks for Lung Nodule Detection," IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, Jan 2020 Ayman El-Baz, et. al., "Non-rigid registration techniques for automatic follow-up of lung nodules," International Congress Series, Volume 1281, May 2005, Pages 1115-1120
しかしながら、上記のような技術を用いて医師により効果的な情報を提示する方法については、これまで提案されていない。そこで、本発明は、自動的に検出された塊状物を自動的に時系列で追跡した結果に基づいて医師により効果的な情報を提示することを可能にする3次元医用画像の表示方法、サーバー、システムおよびプログラムを提供することを目的とする。
[1]3次元医用画像から自動的に検出された第1の塊状物と管理情報のレコードが既に格納されている第2の塊状物とを同定した結果に応じて、第1の塊状物に関する管理情報のレコードをデータベースに自動的に格納するステップと、管理情報のレコードを抽出するステップと、ディスプレイに3次元医用画像とともに、または3次元医用画像の表示の前もしくは後に、管理情報を表示させるステップとを含む3次元医用画像の表示方法。
[2]管理情報は、第1および第2の塊状物に関する時系列の情報を含む、[1]に記載の3次元医用画像の表示方法。
[3]管理情報の表示は、第1および第2の塊状物の特性値を時系列で示すグラフを含む、[2]に記載の3次元医用画像の表示方法。
[4]管理情報の表示は、複数組の第1および第2の塊状物の特性値を同時に時系列で示すグラフを含む、[3]に記載の3次元医用画像の表示方法。
[5]管理情報の表示は、3次元医用画像とともに表示され第1または第2の塊状物の位置を示すマーカーを含む、[1]から[4]のいずれか1項に記載の3次元医用画像の表示方法。
[6]管理情報の表示は、マーカーに関連付けて表示されるID表示を含む、[5]に記載の3次元医用画像の表示方法。
[7]管理情報の表示は、マーカーに関連付けて表示され第1および第2の塊状物の特性値を時系列で示すグラフを含む、[5]または[6]に記載の3次元医用画像の表示方法。
[8]3次元医用画像に含まれる塊状物に関する管理情報のレコードが格納されるデータベースと、3次元医用画像から自動的に検出された第1の塊状物と管理情報のレコードが既にデータベースに格納されている第2の塊状物とを同定した結果に応じて、第1の塊状物に関する管理情報のレコードをデータベースに自動的に格納する機能、および端末装置からの問い合わせに応じて管理情報のレコードを抽出する機能を実装するプロセッサとを備えるサーバー。
[9]プロセッサは、第1の塊状物が第2の塊状物と同じであると判定された場合は第2の塊状物と同じIDに関連付けられた第1の塊状物の管理情報のレコードをデータベースに格納し、第1の塊状物が第2の塊状物とは異なると判定された場合は第2の塊状物とは異なるIDに関連付けられた第1の塊状物の管理情報のレコードをデータベースに自動的に格納する、[8]に記載のサーバー。
[10]ディスプレイに3次元医用画像を含む情報を表示させる機能、3次元医用画像に含まれる塊状物に関する管理情報を取得する機能、および管理情報をディスプレイに表示させる機能を実装するプロセッサを備える端末装置と、管理情報のレコードが格納されるデータベース、および3次元医用画像から自動的に検出された第1の塊状物と管理情報のレコードが既にデータベースに格納されている第2の塊状物とを同定した結果に応じて、第1の塊状物に関する管理情報のレコードをデータベースに自動的に格納する機能を実装するプロセッサを備えるサーバーとを含むシステム。
[11]3次元医用画像から自動的に検出された第1の塊状物と管理情報のレコードが既にデータベースに格納されている第2の塊状物とを同定した結果に応じて、第1の塊状物に関する管理情報のレコードをデータベースに自動的に格納する機能と、および端末装置からの問い合わせに応じて管理情報のレコードを抽出する機能とをコンピュータに実現させるためのプログラム。
上記のような構成によれば、検出された塊状物を時系列で追跡した結果に基づいて医師により効果的な情報を提示することができる。
本発明の一実施形態に係るシステムの構成を概略的に示す図である。 図1に示すシステムにおける結節管理テーブルの例を概念的に示す図である。 図1に示すシステムにおいて表示される結節管理情報の第1の例を示す図である。 図1に示すシステムにおいて表示される結節管理情報の第2の例を示す図である。 図1に示すシステムにおける端末装置側の処理フローの例を示す図である。 図1に示すシステムにおけるサーバー側の処理フローの第1の例を示す図である。 過去に検出された肺結節と同じ肺結節のレコードを追加する例を概念的に示す図である。 過去に検出された肺結節は異なる肺結節のレコードを追加する例を概念的に示す図である。 新たに肺結節のレコードを追加する例を概念的に示す図である。 図1に示すシステムにおけるサーバー側の処理フローの第2の例を示す図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係るシステムの構成を概略的に示す図である。図示された例において、システム10は端末装置100とサーバー200とを含む。端末装置100は、CT画像を含む情報を医師に提示する。ここで、CT画像は3次元医用画像の例である。サーバー200は、ネットワークを介して端末装置100に接続される。サーバー200は、例えば端末装置100と同じ施設内に配置されもよいし、外部に配置されてインターネットなどを介して端末装置100に接続されてもよい。端末装置100およびサーバー200は、いずれも後述するようなコンピュータのハードウェア構成を用いて実装される。端末装置100およびサーバー200は、それぞれが単一の装置によって実装されてもよいし、複数の装置に分散して実装されてもよい。以下、それぞれの構成についてさらに説明する。
端末装置100は、ビューワー110と、アドイン120と、データベース130とを含む。ビューワー110は、ディスプレイにCT画像を含む情報を表示させる機能であり、プログラムに従って動作するプロセッサによって実装される。ビューワー110は、データベース130から読み込まれた画像データ、および例えばGSPS(Grayscale Softcopy Presentation State)などの表示パラメータに従ってCT画像をディスプレイに表示させる。また、ビューワー110は、アドイン120から提供されたデータに従って、CT画像に含まれる肺結節に関する結節管理情報をディスプレイに表示させる。ここで、肺結節は3次元医用画像に含まれる塊状物の例である。アドイン120は、サーバー200から結節管理情報を取得する機能であり、ビューワー110と同様にプログラムに従って動作するプロセッサによって実装される。データベース130は、例えばPACS(Picture Archiving and Communication System)に従って実装される。本実施形態では、撮像されたCT画像のデータがDICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) CT形式でサーバー200に送信され、サーバー200で処理された画像データがDICOM PR形式で受信され、データベース130に時系列で蓄積される。
サーバー200は、インターフェース210と、処理モジュール220と、データベース230とを含む。上記のように本実施形態ではCT画像のデータがDICOM規格の形式で送受信されるため、インターフェース210はDICOMサーバーインターフェースとしてソフトウェア的に実装される。処理モジュール220は、以下で説明するようなCT画像および結節管理情報に関する処理を実行する機能であり、プログラムに従って動作するプロセッサによって実装される。処理モジュール220は、端末装置100からインターフェース210を介して受信されたCT画像データを処理し、インターフェース210を介して処理後のデータを端末装置100に送信する。データベース230は、肺結節に関する結節管理情報のレコードを後述するような結節管理テーブルの形で自動的に格納する。処理モジュール220は、CT画像データを処理するにあたってデータベース230から読み込んだデータを利用し、またCT画像データを処理することによって得られたデータをデータベース230に格納する。処理モジュール220は、端末装置100のアドイン120からの問い合わせに応じてデータベース230に格納された結節管理テーブルのレコードを抽出して端末装置100に送信する。
図2は、図1に示すシステムにおける結節管理テーブルの例を概念的に示す図である。本実施形態において、結節管理テーブル231は、サーバー200のデータベース230に格納される。図示された例において、結節管理テーブル231は、患者ID、結節ID、日付、座標(X,Y,Z)、長さ、CT値、面積、および体積の項目を含む。ここで、日付、座標(X,Y,Z)、長さ、CT値、面積、および体積は、塊状物の特性値の例である。患者IDおよび日付によって、特定の患者について特定の日付に撮像されたCT画像(のセット)を一意に特定できる。結節IDは、CT画像において特定された肺結節のそれぞれに与えられる一意なIDである。座標(X,Y,Z)は、CT画像内の肺結節の位置を特定する情報である。長さは、CT画像において測定された肺結節の大きさを示す情報である。他の例では、撮像されている部位を識別する情報などの追加の情報がテーブルに含まれてもよい。あるいは、上記で例示した情報の一部が省略されてもよい。また、CT画像(のセット)を一意に特定する画像IDが与えられ、画像IDと患者ID、日付および部位を識別する情報を関連付けるテーブルが別途提供されてもよい。
図3は、図1に示すシステムにおいて表示される結節管理情報の第1の例を示す図である。第1の例に係る結節管理情報は、端末装置100でCT画像とともに表示されるマーカー111と、ID表示112と、経過グラフ113とを含む。マーカー111およびID表示112は、結節管理テーブル231(図2参照)において対象のCT画像に対応するレコード(患者IDおよび日付を条件にして特定される)に基づいて表示される。具体的には、マーカー111は、肺結節の位置を示し、レコードに含まれる座標(X,Y,Z)の情報に基づいて表示される。ID表示112は、レコードに含まれる結節IDの情報に基づいて、マーカー111に関連付けて表示される。なお、ID表示112として表示される文字列と結節IDとは必ずしも同じでなくてもよく、例えばそれぞれの結節IDに対して表示用に新たに付番した番号がID表示112として表示されてもよい。複数の肺結節についてマーカー111およびID表示112が同時に表示されてもよいし、ディスプレイ上でポインティングデバイスなどを用いて選択された範囲の肺結節についてマーカー111およびID表示112が順次表示されてもよい。
一方、経過グラフ113は、結節管理テーブル231(図2参照)において対象のCT画像および過去に撮像されたCT画像に対応する複数のレコード(患者IDを条件にして特定される)に基づいて表示される。図示された例において、経過グラフ113は、マーカー111およびID表示112が表示されている肺結節の長さおよびCT値を時系列で示す。他の例では、長さおよびCT値のいずれか一方、または結節管理テーブル231のレコードに含まれる別の情報が時系列で表示されてもよい。また、図示された例では1つの肺結節についてマーカー111、ID表示112および経過グラフ113が表示されているが、複数組の肺結節についてマーカー111、ID表示112および経過グラフ113が同時に表示されてもよい。
図4は、図1に示すシステムにおいて表示される結節管理情報の第2の例を示す図である。第2の例に係る結節管理情報は、端末装置100でCT画像とは別に、例えばCT画像の表示の前または後に表示されるサマリーグラフ114を含む。サマリーグラフ114は、対象のCT画像および過去に撮像されたCT画像に対応する複数のレコード(患者IDを条件にして特定される)に基づいて表示される。図示された例において、サマリーグラフ114は、CT画像に含まれる複数の肺結節の長さを時系列で示す。他の例では、CT値、または結節管理テーブル231のレコードに含まれる別の情報が時系列で表示されてもよい。図示された例では、サマリーグラフ114に、肺結節の長さの増減比率115が表示されている。例えば、「+190.6%」は過去の肺結節長さを100%とした場合に190.6%拡大していることを示し、「-5.4%」は同じ場合に5.4%縮小していることを示す。例えば、このようなサマリーグラフ114を医師がCT画像の読影を開始する前に提示することによって、読影にあたって注目するポイントを予測し、効率的に読影を進めることが可能になる。
図5は、図1に示すシステムにおける端末装置側の処理フローの例を示す図である。図示された例において、端末装置100のアドイン120は、医師によって入力または選択された患者IDを条件にしてサーバー200の処理モジュール220に対する問い合わせを送信し(ステップS110)、問い合わせに応じて処理モジュール220がデータベース230に格納された結節管理テーブル231から抽出したレコードを受信する(ステップS120)。次に、アドイン120は、受信されたレコードを用いて、図4に示したようなサマリーグラフ114をビューワー110に表示させる(ステップS130)。医師の操作によってCT画像の読影が開始されると(ステップS140)、アドイン120はステップS120で受信されたレコードを用いて、図3に示したようなマーカー111およびID表示112をCT画像とともにビューワー110に表示させる(ステップS150)。医師の操作によっていずれかの肺結節のマーカー111が選択されると(ステップS160)、アドイン120はステップS120で受信されたレコードを用いてその肺結節の経過グラフ113をビューワー110に表示させる(ステップS170)。
図6は、図1に示すシステムにおけるサーバー側の処理フローの第1の例を示す図である。第1の例の処理は、例えばサーバー200が端末装置100から新たに撮像されたCT画像を受信した後に実行される。この例において、サーバー200の処理モジュール220は、端末装置100からCT画像データを受信し(ステップS210)、CT画像に含まれる肺結節の自動検出および自動計測を実施する(ステップS220)。ここで、肺結節の自動検出および自動計測には、例えばHaichao Cao, et al., "A Two-Stage Convolutional Neural Networks for Lung Nodule Detection," IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, Jan 2020に記載されているような、深層学習を使ったグローバルな特徴点抽出の手法を利用できる。ステップS220で自動検出された1または複数の肺結節のそれぞれについて、処理モジュール220は以下のような処理を実行する。
まず、処理モジュール220は、新たなCT画像から自動的に検出された肺結節(第1の肺結節)と、データベース230の結節管理テーブル231に結節管理情報のレコードが既に格納されている肺結節(第2の肺結節)とを自動的に同定する。つまり、処理モジュール220は、これらの肺結節が同じものであるか否かを判定する(ステップS240)。ここで、新たに検出された肺結節と過去に検出された肺結節との同定には、例えばAyman El-Baz, et. al., "Non-rigid registration techniques for automatic follow-up of lung nodules," International Congress Series, Volume 1281, May 2005, Pages 1115-1120に記載された非剛体レジストレーションを用いた手法を利用できる。その他にも、剛体レジストレーションや逐次レジストレーションを用いた手法を利用してもよい。
処理モジュール220は、ステップS240で肺結節を同定した結果に応じて、新たに検出された肺結節に関する結節管理情報のレコードをデータベース230に自動的に格納する。具体的には、ステップS240において新たに検出された肺結節が過去に検出された肺結節と同じであると判定された場合、図7に示されるように、処理モジュール220は過去に検出された肺結節(第2の肺結節)と同じ結節IDに関連付けられた新たな肺結節(第1の肺結節)のレコードを結節管理テーブル231に追加する(ステップS250)。一方、ステップS240において第1の肺結節が第2の肺結節とは異なる(過去に検出された複数の肺結節がある場合、そのいずれもが新たに検出された肺結節と同じではない)と判定された場合、図8に示されるように、処理モジュール220は過去に検出された肺結節(第2の肺結節)とは異なる新たな結節IDに関連付けられた新たな肺結節(第1の肺結節)のレコードを結節管理テーブル231に追加する(ステップS260)。なお、過去に撮像されたCT画像がないか、または過去のCT画像では肺結節が検出されていない場合、図9に示されるように、処理モジュール220は新たな結節IDに関連付けられた肺結節のレコードを結節管理テーブル231に追加する(ステップS260)。
上記のステップS240およびステップS250またはステップS260の処理をステップS220で自動検出されたすべての肺結節について実行した(ステップS230のループ処理)後に、処理モジュール220は処理後のCT画像データを端末装置100に送信する(ステップS270)。
図10は、図1に示すシステムにおけるサーバー側の処理フローの第2の例を示す図である。第2の例の処理は、サーバー200が端末装置100から問い合わせを受信したときに実行される。この例において、サーバー200の処理モジュール220は、端末装置100から患者IDを条件にした問い合わせを受信し(ステップS310)、対象の患者IDを含むレコードを結節管理テーブル231から抽出する(ステップS320)。ここで、端末装置100からの問い合わせに期間や長さなどの条件が追加で含まれる場合、処理モジュール220はそれらの条件に従ってレコードを抽出する。具体的には、処理モジュール220は所定の期間(例えば過去5年以内)の、所定の長さ(例えば5mm以上)の肺結節を示すレコードだけを抽出してもよい。このような条件は、端末装置100からの問い合わせに含まれていてもよいし、処理モジュール220側でプログラムまたは設定情報に従って自動的に上記のような条件でレコードを抽出してもよい。処理モジュール220は、抽出したレコードを端末装置100に送信する(ステップS330)。
上記で説明したような本発明の一実施形態によれば、検出された肺結節を時系列で追跡した結果に基づいて、医師により効果的な情報を提示することができる。肺結節については、中心座標、長さおよびCT値などのような数値情報が診断上本質的であるため、テキストによる定性的な表現は必ずしも最適ではない。本実施形態では、CT画像の解析によって自動的に検出された肺結節に関する数値情報を結節管理テーブルに保存し、さらに時系列のCT画像で検出された肺結節を自動的に追跡する技術を用いて同じ結節IDのレコードを時系列で結節管理テーブルに追加することによって、例えば肺結節の位置を示すテキスト情報(上葉、中葉、背側、前側など)に基づく肺結節の同定にかかる労力や誤りの可能性がなくなる。また、例えば図3および図4に例示したような結節管理情報が表示されることによって、肺結節の長さなどの時系列変化の情報を容易に得ることができ、肺結節の検出結果に対する適切な判定をより迅速に行うことが可能になる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。本発明の属する技術の分野の当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
10…システム、100…端末装置、110…ビューワー、111…マーカー、112…ID表示、113…経過グラフ、114…サマリーグラフ、115…増減比率、120…アドイン、130…データベース、200…サーバー、210…インターフェース、220…処理モジュール、230…データベース、231…結節管理テーブル。

Claims (11)

  1. 3次元医用画像から自動的に検出された第1の塊状物と管理情報のレコードが既に格納されている第2の塊状物とを同定した結果に応じて、前記第1の塊状物に関する前記管理情報のレコードをデータベースに自動的に格納するステップと、
    前記管理情報のレコードを抽出するステップと、
    ディスプレイに前記3次元医用画像とともに、または前記3次元医用画像の表示の前もしくは後に、前記管理情報を表示させるステップと
    を含む3次元医用画像の表示方法。
  2. 前記管理情報は、前記第1および第2の塊状物に関する時系列の情報を含む、請求項1に記載の3次元医用画像の表示方法。
  3. 前記管理情報の表示は、前記第1および第2の塊状物の特性値を時系列で示すグラフを含む、請求項2に記載の3次元医用画像の表示方法。
  4. 前記管理情報の表示は、複数組の前記第1および第2の塊状物の特性値を同時に時系列で示すグラフを含む、請求項3に記載の3次元医用画像の表示方法。
  5. 前記管理情報の表示は、前記3次元医用画像とともに表示され前記第1または第2の塊状物の位置を示すマーカーを含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の3次元医用画像の表示方法。
  6. 前記管理情報の表示は、前記マーカーに関連付けて表示されるID表示を含む、請求項5に記載の3次元医用画像の表示方法。
  7. 前記管理情報の表示は、前記マーカーに関連付けて表示され前記第1および第2の塊状物の特性値を時系列で示すグラフを含む、請求項5または請求項6に記載の3次元医用画像の表示方法。
  8. 3次元医用画像に含まれる塊状物に関する管理情報のレコードが格納されるデータベースと、
    前記3次元医用画像から自動的に検出された第1の塊状物と、前記管理情報のレコードが既に前記データベースに格納されている第2の塊状物とを同定した結果に応じて、前記第1の塊状物に関する前記管理情報のレコードを前記データベースに自動的に格納する機能、および端末装置からの問い合わせに応じて前記管理情報のレコードを抽出する機能を実装するプロセッサと
    を備えるサーバー。
  9. 前記プロセッサは、前記第1の塊状物が前記第2の塊状物と同じであると判定された場合は前記第2の塊状物と同じIDに関連付けられた前記第1の塊状物の管理情報のレコードを前記データベースに格納し、前記第1の塊状物が前記第2の塊状物とは異なると判定された場合は前記第2の塊状物とは異なるIDに関連付けられた前記第1の塊状物の管理情報のレコードを前記データベースに自動的に格納する、請求項8に記載のサーバー。
  10. ディスプレイに3次元医用画像を含む情報を表示させる機能、前記3次元医用画像に含まれる塊状物に関する管理情報を取得する機能、および前記管理情報を前記ディスプレイに表示させる機能を実装するプロセッサを備える端末装置と、
    前記管理情報のレコードが格納されるデータベース、および前記3次元医用画像から自動的に検出された第1の塊状物と前記管理情報のレコードが既に前記データベースに格納されている第2の塊状物とを同定した結果に応じて、前記第1の塊状物に関する前記管理情報のレコードを前記データベースに自動的に格納する機能を実装するプロセッサを備えるサーバーと
    を含むシステム。
  11. 3次元医用画像から自動的に検出された第1の塊状物と管理情報のレコードが既にデータベースに格納されている第2の塊状物とを同定した結果に応じて、前記第1の塊状物に関する前記管理情報のレコードを前記データベースに自動的に格納する機能と、および端末装置からの問い合わせに応じて前記管理情報のレコードを抽出する機能と
    をコンピュータに実現させるためのプログラム。
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