JP2023156934A - Medical image processing device, medical image processing method, and medical image processing program - Google Patents

Medical image processing device, medical image processing method, and medical image processing program Download PDF

Info

Publication number
JP2023156934A
JP2023156934A JP2022066596A JP2022066596A JP2023156934A JP 2023156934 A JP2023156934 A JP 2023156934A JP 2022066596 A JP2022066596 A JP 2022066596A JP 2022066596 A JP2022066596 A JP 2022066596A JP 2023156934 A JP2023156934 A JP 2023156934A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
medical image
image data
volume
deformation
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022066596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
明男 河野
Akio Kono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ziosoft Inc
Original Assignee
Ziosoft Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ziosoft Inc filed Critical Ziosoft Inc
Priority to JP2022066596A priority Critical patent/JP2023156934A/en
Publication of JP2023156934A publication Critical patent/JP2023156934A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a medical image processing device capable of improving accuracy of non-rigid body positioning of a plurality of pieces of medical image data.SOLUTION: A medical image processing device includes a processing unit. The processing unit acquires first medical image data and second medical image data composed of two-dimensional or three-dimensional pixels indicating a subject, executes non-rigid body positioning processing for executing non-rigid body positioning between the first medical image data and the second medical image data by deforming the second medical image data for the fixed first medical image data, and displays the first medical image data and the second medical image data subjected to the non-rigid body positioning in a display unit. The non-rigid body positioning processing includes processing for generating deformation information on the deformation of the second medical image data in a region at least including a reachable region of the second medical image data, and processing for deforming the second medical image data on the basis of the deformation information. The deformation information includes moving information on a movement of at least one pixel included in the second medical image data in a region that is not included in a space region of the first medical image data.SELECTED DRAWING: Figure 3A

Description

本開示は、医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラムに関する。 The present disclosure relates to a medical image processing device, a medical image processing method, and a medical image processing program.

従来、2つの医用画像データの位置合わせ(レジストレーション)に関して、非剛体位置合わせが行われている。例えば、胸部の3D PET-CTレジストレーションを行うことが知られている(非特許文献1参照)。また、異なる時期に取得された医療ボリュームデータや、異なる種類のボリュームデータを非剛体位置合わせすることが知られている(非特許文献2参照)。 Conventionally, non-rigid registration has been performed for registration of two pieces of medical image data. For example, it is known to perform 3D PET-CT registration of the chest (see Non-Patent Document 1). Furthermore, it is known to non-rigidly align medical volume data acquired at different times or different types of volume data (see Non-Patent Document 2).

David Mattes, David R. Haynor, Hubert Vesselle, Thomas K. Lewellen, William Eubank, 「Nonrigid multimodality image registration」, Medical Imaging 2001David Mattes, David R. Haynor, Hubert Vesselle, Thomas K. Lewellen, William Eubank, "Nonrigid multimodality image registration", Medical Imaging 2001 Yuichiro Tajima, Koichi Ito and Takafumi Aoki, 「A Non-Rigid Registration Method for Medical Volume Data Using 3D Phase-Only Correlation」21st International Conference on Pattern Recognition (ICPR 2012)Yuichiro Tajima, Koichi Ito and Takafumi Aoki, “A Non-Rigid Registration Method for Medical Volume Data Using 3D Phase-Only Correlation” 21st International Conference on Pattern Recognition (ICPR 2012)

従来の非剛体位置合わせでは、複数の医用画像データの非剛体位置合わせの精度が不十分であり、改善の余地がある。 In conventional non-rigid registration, the accuracy of non-rigid registration of multiple pieces of medical image data is insufficient, and there is room for improvement.

本開示は、上記事情に鑑みてされたものであって、複数の医用画像データの非剛体位置合わせの精度を向上できる医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラムを提供する。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides a medical image processing device, a medical image processing method, and a medical image processing program that can improve the precision of non-rigid positioning of a plurality of medical image data.

本開示の一態様は、医用画像処理装置であって、処理部を備え、前記処理部は、被検体を示す2次元又は3次元の画素で構成される第1の医用画像データ及び第2の医用画像データを取得し、固定した前記第1の医用画像データに対して前記第2の医用画像データを変形することで、前記第1の医用画像データと前記第2の医用画像データとを非剛体位置合わせする非剛体位置合わせ処理を実行し、非剛体位置合わせされた前記第1の医用画像データと前記第2の医用画像データとを表示部に表示させ、前記第2の医用画像データの空間領域は、前記第1の医用画像データの空間領域に含まれない部分を含み、前記非剛体位置合わせ処理は、前記第2の医用画像データが変形により到達し得る領域である到達可能領域を少なくとも含む領域での前記第2の医用画像データの変形に関する変形情報を生成する処理と、前記変形情報に基づいて、前記第2の医用画像データを変形させる処理と、を含み、前記変形情報は、前記第1の医用画像データの空間領域に含まれない領域において、前記第2の医用画像データに含まれる少なくとも1つの画素の移動に関する移動情報を含む、医用画像処理装置である。 One aspect of the present disclosure is a medical image processing apparatus, which includes a processing section, and the processing section is configured to process first medical image data and second medical image data that are composed of two-dimensional or three-dimensional pixels indicating a subject. By acquiring medical image data and transforming the second medical image data with respect to the fixed first medical image data, the first medical image data and the second medical image data are transformed. Execute a non-rigid alignment process to perform rigid body alignment, display the non-rigid aligned first medical image data and second medical image data on a display unit, and display the second medical image data on a display unit. The spatial region includes a portion of the first medical image data that is not included in the spatial region, and the non-rigid alignment process determines a reachable region that is a region that the second medical image data can reach by deformation. A process of generating deformation information regarding deformation of the second medical image data in at least a region including the deformation information, and a process of deforming the second medical image data based on the deformation information, wherein the deformation information is , a medical image processing apparatus including movement information regarding movement of at least one pixel included in the second medical image data in an area not included in the spatial area of the first medical image data.

本開示の一態様は、被検体を示す2次元又は3次元の画素で構成される第1の医用画像データ及び第2の医用画像データを取得するステップと、固定した前記第1の医用画像データに対して前記第2の医用画像データを変形することで、前記第1の医用画像データと前記第2の医用画像データとの非剛体位置合わせを行うステップと、非剛体位置合わせされた前記第1の医用画像データと前記第2の医用画像データとを表示部に表示させるステップと、を有し、前記第2の医用画像データの空間領域は、前記第1の医用画像データの空間領域に含まれない部分を含み、前記非剛体位置合わせを行うステップは、前記第2の医用画像データが変形により到達し得る領域である到達可能領域を少なくとも含む領域での前記第2の医用画像データの変形に関する変形情報を生成するステップと、前記変形情報に基づいて、前記第2の医用画像データを変形させるステップと、を含み、前記変形情報は、前記第1の医用画像データの空間領域に含まれない領域において、前記第2の医用画像データに含まれる少なくとも1つの画素の移動に関する移動情報を含む、医用画像処理方法である。 One aspect of the present disclosure includes a step of acquiring first medical image data and second medical image data that are composed of two-dimensional or three-dimensional pixels indicating a subject, and a step of acquiring the first medical image data that is fixed. performing non-rigid registration of the first medical image data and the second medical image data by deforming the second medical image data; displaying the first medical image data and the second medical image data on a display unit, wherein the spatial region of the second medical image data is the same as the spatial region of the first medical image data. The step of performing the non-rigid alignment includes the non-rigid alignment of the second medical image data in an area that includes at least a reachable area that is an area that the second medical image data can reach by deformation. the step of generating deformation information regarding deformation; and the step of deforming the second medical image data based on the deformation information, the deformation information being included in a spatial region of the first medical image data. The medical image processing method includes movement information regarding movement of at least one pixel included in the second medical image data in a region where the second medical image data does not move.

本開示の一態様は、上記の医用画像処理方法をコンピュータに実行させるための医用画像処理プログラムである。 One aspect of the present disclosure is a medical image processing program for causing a computer to execute the above medical image processing method.

本開示によれば、複数の医用画像データの非剛体位置合わせの精度を向上できる。 According to the present disclosure, it is possible to improve the accuracy of non-rigid alignment of multiple pieces of medical image data.

第1の実施形態における医用画像処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図A block diagram showing an example of the hardware configuration of a medical image processing device in the first embodiment 医用画像処理装置の機能構成例を示すブロック図Block diagram showing an example of functional configuration of a medical image processing device 固定側ボリューム及び変形側ボリュームの変形前後の変形メッシュとボリュームデータとの形状の一例を示す図A diagram showing an example of the shape of the deformed mesh and volume data before and after deformation of the fixed side volume and deformed side volume. 変形側ボリュームの変形前後での各点の移動例を示す図Diagram showing an example of movement of each point before and after deformation of the deformed volume 第1の実施形態における変形メッシュの第1例を示す図A diagram showing a first example of a deformed mesh in the first embodiment 第1の実施形態における変形メッシュの第2例を示す図A diagram showing a second example of the deformed mesh in the first embodiment 変形側ボリュームと固定側ボリュームとを含む凸包領域の一例を示す図A diagram showing an example of a convex hull region including a deformed volume and a fixed volume. 動脈相の画像を示す図Diagram showing an image of the arterial phase 遅延相の画像を示す図Diagram showing an image of the delayed phase 医用画像処理装置の位置合わせ時の第1動作例を示すフローチャートFlowchart showing a first operation example during alignment of the medical image processing device 医用画像処理装置の位置合わせ時の第2動作例を示すフローチャートFlowchart showing a second operation example during alignment of the medical image processing device 医用画像処理装置の位置合わせ時の第2動作例を示すフローチャートFlowchart showing a second operation example during alignment of the medical image processing device 医用画像処理装置の位置合わせ時の第2動作例を説明するための図Diagram for explaining a second operation example during alignment of the medical image processing device 比較例における被検体における腹部を含む広範囲の領域の位置合わせ結果の一例を示す図A diagram showing an example of the alignment result of a wide area including the abdomen of a subject in a comparative example. 比較例における被検体における腹部の領域の位置合わせ結果の一例を示す図A diagram showing an example of the alignment result of the abdominal region of a subject in a comparative example. 第1の実施形態における被検体における腹部を含む広範囲の領域の位置合わせ結果の一例を示す図A diagram showing an example of the alignment result of a wide area including the abdomen of a subject in the first embodiment 第1の実施形態における被検体における腹部の領域の位置合わせ結果の一例を示す図A diagram showing an example of alignment results of the abdominal region of a subject in the first embodiment 比較例における変形メッシュの設定例を示す図Diagram showing an example of setting a deformed mesh in a comparative example

以下、本開示の実施形態について、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

(本開示の一実施形態を得るに至った経緯) (How one embodiment of the present disclosure was obtained)

非特許文献1,2では、非剛体位置合わせにおいて変形メッシュMSXが用いられる。図12は、従来の変形メッシュMSXを用いた非剛体位置合わせを説明するための図である。 In Non-Patent Documents 1 and 2, a deformed mesh MSX is used in non-rigid positioning. FIG. 12 is a diagram for explaining non-rigid positioning using a conventional deformed mesh MSX.

変形メッシュMSXは、複数の医用画像データのうちの1つの医用画像データを基準に生成される。この医用画像データは、位置合わせされる側の医用画像データであり、変形せず、形状が固定されることから、固定画像データVFXとも称する。変形メッシュMSXの大きさは、固定画像データVFXの大きさと原則同一で、利用している補間式によっては外周に固定点を1ないし2列加えている。また、変形対象の医用画像データを、変形画像データVMXとも称する。変形画像データVMXの各画素は、変形メッシュMSXの各ノードNDXを補間することによって表現される移動ベクトルに対応している。そのため、医用画像処理装置は、変形メッシュMSXのノードNDXの移動に伴って、このノードNDXに対応する変形画像データVMXの画素を移動させて変形させることができる。 The deformed mesh MSX is generated based on one piece of medical image data out of a plurality of pieces of medical image data. This medical image data is the medical image data to be aligned, and is not deformed and has a fixed shape, so it is also referred to as fixed image data VFX. The size of the deformed mesh MSX is basically the same as the size of the fixed image data VFX, and one or two rows of fixed points are added to the outer periphery depending on the interpolation formula used. Furthermore, the medical image data to be modified is also referred to as modified image data VMX. Each pixel of the deformed image data VMX corresponds to a movement vector expressed by interpolating each node NDX of the deformed mesh MSX. Therefore, as the node NDX of the deformed mesh MSX moves, the medical image processing apparatus can move and deform the pixels of the deformed image data VMX corresponding to this node NDX.

ここで、固定画像データVFXよりも変形画像データVMXが3次元空間(仮想3次元空間)において大きい場合、固定画像データVFXの範囲内に変形画像データVMXが収まらず、固定画像データVFXの範囲外にはみ出し、変形画像データVMXの画素に対応する変形メッシュMSXのノードNDXが不在である場合がある。この場合、対応する変形メッシュMSXのノードNDXが不在である変形画像データVMXにおける領域は、変形できない。そのため、変形画像データVMXの少なくとも一部が変形できないことがあり、この場合には、複数の医用画像データの非剛体位置合わせの精度が不十分となる。 Here, if the deformed image data VMX is larger than the fixed image data VFX in the three-dimensional space (virtual three-dimensional space), the deformed image data VMX does not fit within the range of the fixed image data VFX, and is outside the range of the fixed image data VFX. There are cases where nodes NDX of the deformed mesh MSX corresponding to pixels of the deformed image data VMX are absent. In this case, an area in the deformed image data VMX where the node NDX of the corresponding deformed mesh MSX is absent cannot be deformed. Therefore, at least a portion of the deformed image data VMX may not be deformable, and in this case, the precision of non-rigid positioning of the plurality of medical image data becomes insufficient.

なお、従来は固定画像データVFXと変形画像データVMXの双方が含まれる領域が重要な関心の対象であり、重複しない領域についての精度については関心が無かったものと思われる。また、非剛体位置合わせの主な用途としてPET-CTレジストレーションであってはCTデータの撮像範囲の外は関心の対象では無かったと考えられる(非特許文献1の事例では、PET装置で撮像されている患者の両腕がCT装置では撮像されていないが問題とされていない)。また、非剛体位置合わせの主な用途として4D(4次元)データのフェーズ間レジストレーションであっては全ボリュームの領域が同一であったので問題とはならなかったことが考えられる(非特許文献2の事例)。 Note that, conventionally, the area that includes both the fixed image data VFX and the modified image data VMX has been an important target of interest, and it seems that there has been no interest in the accuracy of non-overlapping areas. In addition, in PET-CT registration, which is the main application of non-rigid body alignment, it is considered that areas outside the imaging range of CT data are not of interest (in the case of Non-Patent Document 1, the area outside the imaging range of CT data is Both arms of the patient were not imaged by the CT machine, but this is not considered a problem). Furthermore, in the case of phase-to-phase registration of 4D (four-dimensional) data, which is the main application of non-rigid registration, it is thought that this did not pose a problem because the area of all volumes was the same (Non-patent Document Case 2).

以下の実施形態では、複数の医用画像データの非剛体位置合わせの精度を向上できる医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラムについて説明する。 In the following embodiments, a medical image processing apparatus, a medical image processing method, and a medical image processing program that can improve the accuracy of non-rigid alignment of a plurality of medical image data will be described.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における医用画像処理装置100の構成例を示すブロック図である。医用画像処理装置100は、ポート110、UI120、ディスプレイ130、プロセッサ140、及びメモリ150を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment. The medical image processing apparatus 100 includes a port 110, a UI 120, a display 130, a processor 140, and a memory 150.

医用画像処理装置100には、CT装置200が接続される。医用画像処理装置100は、CT装置200からボリュームデータを取得し、取得されたボリュームデータに対して処理を行う。医用画像処理装置100は、PCとPCに搭載されたソフトウェアにより構成されてもよい。 A CT device 200 is connected to the medical image processing device 100 . The medical image processing apparatus 100 acquires volume data from the CT apparatus 200 and processes the acquired volume data. The medical image processing apparatus 100 may be configured by a PC and software installed in the PC.

CT装置200は、被検体へX線を照射し、体内の組織によるX線の吸収の違いを利用して、画像(CT画像)を撮像する。被検体は、生体、人体、又は動物等を含んでよい。CT装置200は、X線検出器からシノグラムを取得し、シノグラムに基づいて、画像再構成によって被検体の断層画像(スライス画像、スライスデータともいう)を生成する。CT装置200は、スライスデータに基づいて、例えばスライスデータを積層して、ボリュームデータを生成する。スライスデータ及びボリュームデータは、被検体内部の任意の箇所の情報を含む。CT装置200は、CT画像としてのボリュームデータを医用画像処理装置100へ、有線回線又は無線回線を介して送信する。CT画像の撮像には、CT撮像に関する撮像条件や造影剤の投与に関する造影条件が考慮されてよい。なお、造影は、血管の他、消化器官、胆管等に対して行われてよい。造影は、臓器の特性に応じて異なるタイミングで複数回実施されてよい。 The CT apparatus 200 irradiates a subject with X-rays and captures an image (CT image) by utilizing differences in the absorption of X-rays by tissues within the body. The subject may include a living body, a human body, an animal, or the like. The CT apparatus 200 acquires a sinogram from an X-ray detector, and generates a tomographic image (also referred to as a slice image or slice data) of the subject by image reconstruction based on the sinogram. The CT apparatus 200 generates volume data based on the slice data, for example, by layering the slice data. The slice data and volume data include information on any location inside the subject. The CT apparatus 200 transmits volume data as a CT image to the medical image processing apparatus 100 via a wired line or a wireless line. When taking a CT image, imaging conditions regarding CT imaging and contrast conditions regarding administration of a contrast agent may be taken into consideration. Note that contrast imaging may be performed on the digestive organs, bile ducts, etc. in addition to blood vessels. Contrast imaging may be performed multiple times at different timings depending on the characteristics of the organ.

医用画像処理装置100内のポート110は、通信ポート、外部装置接続ポート、又は組み込みデバイスへの接続ポート等を含み、CT画像から得られたボリュームデータを取得する。取得されたボリュームデータは、直ぐにプロセッサ140に送られて各種処理されてもよいし、メモリ150において保管された後、必要時にプロセッサ140へ送られて各種処理されてもよい。また、ボリュームデータは、記録媒体や記録メディアを介して取得されてもよい。また、ボリュームデータは中間データ、圧縮データ、シノグラム、又はスライスデータ等の形で取得されてもよい。また、ボリュームデータは医用画像処理装置100に取り付けられたセンサーデバイスからの情報から取得されてもよい。ポート110は、ボリュームデータ等の各種データを取得する取得部として機能する。 A port 110 in the medical image processing apparatus 100 includes a communication port, an external device connection port, a connection port to an embedded device, etc., and acquires volume data obtained from a CT image. The acquired volume data may be immediately sent to the processor 140 for various processing, or may be stored in the memory 150 and then sent to the processor 140 for various processing when necessary. Further, the volume data may be acquired via a recording medium or a recording medium. Further, the volume data may be obtained in the form of intermediate data, compressed data, sinogram, slice data, or the like. Further, the volume data may be obtained from information from a sensor device attached to the medical image processing apparatus 100. The port 110 functions as an acquisition unit that acquires various data such as volume data.

UI120は、タッチパネル、ポインティングデバイス、キーボード、又はマイクロホンを含んでよい。UI120は、医用画像処理装置100のユーザから、任意の入力操作を受け付ける。ユーザは、医師、放射線技師、学生、又はその他医療従事者(Paramedic Staff)を含んでよい。 UI 120 may include a touch panel, pointing device, keyboard, or microphone. The UI 120 accepts any input operation from the user of the medical image processing apparatus 100. Users may include doctors, radiologists, students, or other paramedic staff.

UI120は、各種操作を受け付ける。例えば、ボリュームデータやボリュームデータに基づく画像(例えば後述する3次元画像、2次元画像)における、関心領域(ROI)の指定や輝度条件の設定等の操作を受け付ける。関心領域は、各種組織(例えば、血管、気管支、臓器、器官、骨、脳)の領域を含んでよい。組織は、病変組織、正常組織、又は腫瘍組織等を含んでよい。 The UI 120 accepts various operations. For example, operations such as specifying a region of interest (ROI) and setting brightness conditions in volume data or images based on volume data (for example, three-dimensional images and two-dimensional images described later) are accepted. Regions of interest may include regions of various tissues (eg, blood vessels, bronchi, organs, organs, bones, brain). Tissues may include diseased tissue, normal tissue, tumor tissue, and the like.

ディスプレイ130は、例えばLCDを含んでよく、各種情報を表示する。各種情報は、ボリュームデータから得られる3次元画像や2次元画像を含んでよい。3次元画像は、ボリュームレンダリング画像、サーフェスレンダリング画像、仮想内視鏡画像、仮想超音波画像、又はCPR画像等を含んでもよい。ボリュームレンダリング画像は、レイサム(RaySum)画像、MIP画像、MinIP画像、平均値画像、又はレイキャスト画像等を含んでもよい。2次元画像は、アキシアル画像、サジタル画像、コロナル画像、又はMPR画像等を含んでよい。 Display 130 may include, for example, an LCD, and displays various information. The various information may include three-dimensional images and two-dimensional images obtained from volume data. The three-dimensional image may include a volume rendering image, a surface rendering image, a virtual endoscopic image, a virtual ultrasound image, a CPR image, or the like. The volume rendering image may include a RaySum image, a MIP image, a MinIP image, an average value image, a raycast image, or the like. The two-dimensional image may include an axial image, a sagittal image, a coronal image, an MPR image, or the like.

メモリ150は、各種ROMやRAMの一次記憶装置を含む。メモリ150は、HDDやSSDの二次記憶装置を含んでもよい。メモリ150は、USBメモリやSDカードの三次記憶装置を含んでもよい。メモリ150は、各種情報やプログラムを記憶する。各種情報は、ポート110により取得されたボリュームデータ、プロセッサ140により生成された画像、プロセッサ140により設定された設定情報、各種プログラムを含んでもよい。メモリ150は、プログラムが記録される非一過性の記録媒体の一例である。 The memory 150 includes various types of ROM and RAM primary storage devices. The memory 150 may include a secondary storage device such as an HDD or an SSD. The memory 150 may include a tertiary storage device such as a USB memory or an SD card. Memory 150 stores various information and programs. The various information may include volume data acquired by the port 110, images generated by the processor 140, setting information set by the processor 140, and various programs. Memory 150 is an example of a non-transitory recording medium in which programs are recorded.

プロセッサ140は、CPU、DSP、又はGPUを含んでもよい。プロセッサ140は、メモリ150に記憶された医用画像処理プログラムを実行することにより、各種処理や制御を行う処理部160として機能する。 Processor 140 may include a CPU, DSP, or GPU. The processor 140 functions as a processing unit 160 that performs various processes and controls by executing a medical image processing program stored in the memory 150.

図2は、処理部160の機能構成例を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the processing unit 160.

処理部160は、領域処理部161、画像生成部162、位置合わせ処理部163、及び表示制御部165を備える。処理部160は、医用画像処理装置100の各部を統括する。処理部160は、例えば、複数の医用画像データ(例えばボリュームデータ)の位置合わせに関する処理を行う。なお、処理部160に含まれる各部は、1つのハードウェアにより異なる機能として実現されてもよいし、複数のハードウェアにより異なる機能として実現されてもよい。また、処理部160に含まれる各部は、専用のハードウェア部品により実現されてもよい。 The processing section 160 includes a region processing section 161, an image generation section 162, an alignment processing section 163, and a display control section 165. The processing section 160 controls each section of the medical image processing apparatus 100. The processing unit 160 performs, for example, processing related to alignment of a plurality of pieces of medical image data (for example, volume data). Note that each unit included in the processing unit 160 may be realized as different functions by one piece of hardware, or may be realized as different functions by a plurality of pieces of hardware. Further, each unit included in the processing unit 160 may be realized by a dedicated hardware component.

領域処理部161は、例えばポート110を介して、被検体のボリュームデータを取得する。領域処理部161は、ボリュームデータに含まれる任意の領域を抽出する。領域処理部161は、例えばボリュームデータのボクセル値に基づいて、自動で関心領域を指定し、関心領域を抽出してよい。領域処理部161は、例えばUI120を介して、手動で関心領域を指定し、関心領域を抽出してよい。 The region processing unit 161 acquires volume data of the subject via the port 110, for example. The area processing unit 161 extracts an arbitrary area included in the volume data. The region processing unit 161 may automatically specify a region of interest and extract the region of interest based on, for example, voxel values of volume data. The region processing unit 161 may manually specify a region of interest via the UI 120, for example, and extract the region of interest.

画像生成部162は、各種画像を生成する。画像生成部162は、取得されたボリュームデータの少なくとも一部(例えば抽出された領域のボリュームデータ)に基づいて、3次元画像や2次元画像や断層画像を生成する。画像生成部162は、各種レンダリング(例えばボリュームレンダリング又はサーフィスレンダリング)を行って、画像を生成してよい。 The image generation unit 162 generates various images. The image generation unit 162 generates a three-dimensional image, a two-dimensional image, or a tomographic image based on at least part of the acquired volume data (for example, volume data of the extracted region). The image generation unit 162 may generate an image by performing various types of rendering (for example, volume rendering or surface rendering).

位置合わせ処理部163は、複数の医用画像データを位置合わせする。医用画像データは、例えば、ボリュームデータ、スライスデータ、ボリュームデータ又スライスデータ等に基づく3次元画像や2次元画像を含んでよい。また、ボリュームデータは時系列的に作成された複数のボリュームデータであってよい。よって、位置合わせは、3次元空間(仮想3次元空間)での位置合わせ又は2次元平面(仮想2次元平面)での位置合わせを含んでよい。ここでの位置合わせは、少なくとも非剛体位置合わせ(non rigid registration)を含み、剛体位置合わせ(rigid registration)をさらに含んでもよい。 The alignment processing unit 163 aligns a plurality of pieces of medical image data. The medical image data may include, for example, volume data, slice data, three-dimensional images or two-dimensional images based on volume data or slice data, or the like. Further, the volume data may be a plurality of volume data created in chronological order. Therefore, alignment may include alignment in a three-dimensional space (virtual three-dimensional space) or alignment in a two-dimensional plane (virtual two-dimensional plane). The alignment here includes at least non-rigid registration, and may further include rigid registration.

剛体位置合わせは、医用画像データ内の臓器等の領域の形状が変化しない位置合わせであり、例えば、平行移動又は回転を用いた線形変換による位置合わせを含んでよい。剛体位置合わせは、例えば、骨や脳などに適用される。位置合わせ処理部163は、公知の方法により、剛体位置合わせを実施してよい。 Rigid body alignment is alignment in which the shape of a region such as an organ in medical image data does not change, and may include alignment by linear transformation using translation or rotation, for example. Rigid body registration is applied to bones, brains, etc., for example. The alignment processing unit 163 may perform rigid body alignment using a known method.

非剛体位置合わせは、医用画像データ内の臓器の領域の形状が変化する位置合わせである。非剛体位置合わせは、例えば、平行移動又は回転だけではなく拡大又は縮小を用いた線形変換による位置合わせや、線形変換ではない非線形変換による位置合わせを含んでよい。位置合わせ処理部163は、例えば変形メッシュ上のノードを有限要素として表現し、ノードの移動で画素の移動を表現してよい。位置合わせ処理部163は、画素の移動をノード間をBスプライン法に従って補間することによって表現してもよい。位置合わせ処理部163は、非線形変換による位置合わせを行うことで、非剛体位置合わせを実施してよい。位置合わせ処理部163は、有限要素法を用いた大変形シミュレーションによって、非剛体位置合わせを実施してよい。 Non-rigid registration is registration in which the shape of the region of the organ within the medical image data changes. Non-rigid alignment may include, for example, alignment by linear transformation using not only translation or rotation but also enlargement or reduction, or alignment by non-linear transformation instead of linear transformation. For example, the alignment processing unit 163 may express the nodes on the deformed mesh as finite elements, and may express the movement of pixels by the movement of the nodes. The alignment processing unit 163 may express the movement of pixels by interpolating between nodes according to the B-spline method. The alignment processing unit 163 may perform non-rigid alignment by performing alignment using non-linear transformation. The alignment processing unit 163 may perform non-rigid alignment by large deformation simulation using the finite element method.

なお、画像生成部162は、位置合わせ処理部163により位置合わせされた複数の医用画像データとしてのボリュームデータに基づいて、レンダリングを行って画像を生成してよい。また、位置合わせ処理部163は、画像生成部162により生成された複数の医用画像データとしての画像同士を、剛体位置合わせや非剛体位置合わせを含む位置合わせを行ってよい。 Note that the image generation unit 162 may generate an image by performing rendering based on volume data as a plurality of medical image data aligned by the alignment processing unit 163. Further, the alignment processing unit 163 may perform alignment, including rigid body alignment and non-rigid body alignment, between images as a plurality of medical image data generated by the image generation unit 162.

表示制御部165は、各種データ、情報、又は画像をディスプレイ130に表示させる。画像は、被検体内の組織の一部を表現した画像であり、例えば、画像生成部162で生成された画像、又は所定の断層の断層画像を含んでよい。表示制御部165は、例えば、位置合わせ(例えば非剛体位置合わせ)された複数の医用画像データに基づく画像を表示させる。 The display control unit 165 causes the display 130 to display various data, information, or images. The image is an image representing a part of the tissue inside the subject, and may include, for example, an image generated by the image generation unit 162 or a tomographic image of a predetermined tomogram. For example, the display control unit 165 displays an image based on a plurality of aligned (eg, non-rigid aligned) medical image data.

次に、位置合わせに関する処理について詳述する。
本実施形態では、医用画像データがボリュームデータであることを主に例示する。また、3次元空間でのボリュームデータ同士の位置合わせを主に例示する。
Next, processing related to alignment will be described in detail.
In this embodiment, the medical image data is mainly exemplified as volume data. Further, alignment of volume data in three-dimensional space will be mainly illustrated.

位置合わせ処理部163は、非剛体位置合わせにおいて、変形側ボリューム(moving volume)が、固定側ボリューム(fixed volume)より大きいときに生じる不整合に対して、対策する。変形側ボリュームVMは、形状が変形し得るボリュームデータである。固定側ボリュームVFは、形状が変形しない(固定された)ボリュームデータである。位置合わせ処理部163は、どのボリュームデータを変形側ボリュームVMとするか固定側ボリュームVFとするかを、手動で設定しても自動で設定してもよい。例えば、UI120を介して、ユーザ操作を基にどのボリュームデータを変形側ボリュームVMとするか固定側ボリュームVFとするかを決定してもよい。例えば、ボリュームデータに含まれる臓器や器官や組織の特性に基づいて、どのボリュームデータを変形側ボリュームVMとするか固定側ボリュームVFとするかを決定してもよい。例えば、臓器や血管が変形側ボリュームVMとされ、骨が固定側ボリュームVFとされてよい。 The alignment processing unit 163 takes measures against misalignment that occurs when a moving volume is larger than a fixed volume in non-rigid alignment. The deformable volume VM is volume data whose shape can be deformed. The fixed volume VF is volume data whose shape does not change (fixed). The alignment processing unit 163 may manually or automatically set which volume data is to be set as the deformed volume VM or the fixed volume VF. For example, it may be determined via the UI 120 which volume data is to be used as the deformable volume VM or the fixed volume VF based on a user operation. For example, it may be determined which volume data is to be used as the deformed volume VM or the fixed volume VF based on the characteristics of the organ, organ, or tissue included in the volume data. For example, organs and blood vessels may be used as the deformed volume VM, and bones may be used as the fixed volume VF.

位置合わせ処理部163は、非剛体位置合わせでは、3次元空間において固定側ボリュームVFと変形側ボリュームVMとを含む領域に対応して、変形メッシュMSを生成して設定する。位置合わせ処理部163は、ボリュームデータ同士で多少の位置ずれがある場合でも、固定側ボリュームVFに対して変形側ボリュームVMを変形して非剛体位置合わせすることで、位置ずれを抑制できる。よって、表示される3次元画像や2次元画像では、ボリュームデータ同士の位置ずれが抑制された状態の画像となり、ユーザにとって自然な見え方となり、治療診断の選択肢が増える。 In non-rigid alignment, the alignment processing unit 163 generates and sets a deformed mesh MS corresponding to a region including the fixed volume VF and the deformed volume VM in the three-dimensional space. Even if there is some positional deviation between the volume data, the alignment processing unit 163 can suppress the positional deviation by deforming the deformable volume VM with respect to the fixed volume VF and performing non-rigid alignment. Therefore, the displayed three-dimensional image or two-dimensional image is an image in which positional deviations between volume data are suppressed, resulting in a natural view for the user and increasing options for treatment and diagnosis.

次に、変形メッシュMSを用いた非剛体位置合わせについて説明する。 Next, non-rigid positioning using the deformed mesh MS will be explained.

図3Aは、固定側ボリュームVF及び変形側ボリュームVMの変形前後の変形メッシュMSとボリュームデータとの形状の一例を示す図である。なお、図中、固定側ボリュームVFは「fixed」、変形側ボリュームVMは「moving」として示されている。また、図3Aでは、ボリュームデータがレンダリングされて二次元平面に画像として表示されることをイメージしている。 FIG. 3A is a diagram showing an example of the shapes of the deformed mesh MS and volume data before and after deformation of the fixed volume VF and the deformed volume VM. Note that in the figure, the fixed volume VF is shown as "fixed" and the modified volume VM is shown as "moving". Furthermore, in FIG. 3A, it is imagined that volume data is rendered and displayed as an image on a two-dimensional plane.

変形側ボリュームVMは、非剛体位置合わせ時には非剛体変形する。非剛体変形は、変形メッシュMSの変形として表現される。変形メッシュMSは、固定側ボリュームVFで規定される座標に対応して設置される。変形メッシュMSは、複数のノードNDを含む。非剛体位置合わせが行われる3次元空間に複数のノードNDが配列されることで、変形メッシュMSが形成される。複数のノードNDは、例えば3次元空間において格子状に配列されるが、他の形状となるように配置されてもよい。 The deformation-side volume VM undergoes non-rigid deformation during non-rigid alignment. Non-rigid deformation is expressed as deformation of the deformed mesh MS. The deformed mesh MS is installed corresponding to the coordinates defined by the fixed side volume VF. The deformed mesh MS includes a plurality of nodes ND. A deformed mesh MS is formed by arranging a plurality of nodes ND in a three-dimensional space where non-rigid alignment is performed. The plurality of nodes ND are arranged, for example, in a grid in a three-dimensional space, but may be arranged in other shapes.

位置合わせ処理部163は、変形メッシュMSを用いて変形される変形側ボリュームVMの変形に関する変形情報を生成する。変形情報は、変形メッシュMSの各ノードNDに対応する変形側ボリュームVMの各ボクセルの移動に関する移動情報を含む。つまり、変形情報は、変形側ボリュームVMにおける変形前(現状)のどのボクセルが、固定側ボリュームにおけるどのボクセルに(対応するか)移動するかを示す移動情報が含まれる。つまり、変形情報は、変形側ボリュームVMの変形前後における各点の対応関係の情報を示す。また、変形情報には、固定側ボリュームVFの座標を基準とした変形側ボリュームVMの各ボクセルでの初期状態からの変位の情報が含まれていてよい。 The alignment processing unit 163 generates deformation information regarding the deformation of the deformation side volume VM that is deformed using the deformation mesh MS. The deformation information includes movement information regarding movement of each voxel of the deformation volume VM corresponding to each node ND of the deformation mesh MS. That is, the deformation information includes movement information indicating which voxel before deformation (current state) in the deformation side volume VM moves to (corresponds to) which voxel in the fixed side volume. That is, the deformation information indicates information on the correspondence between each point before and after the deformation of the deformed volume VM. Further, the deformation information may include information on the displacement from the initial state in each voxel of the deformable volume VM with reference to the coordinates of the fixed volume VF.

位置合わせ処理部163は、変形メッシュMSの各ノードを固定側ボリュームVFの座標に対応して設定して、変形メッシュMSを生成し、変形情報を生成する。図3Aでは、固定側ボリュームVFに対して各ノードNDが格子状になるように、変形メッシュMSが設定されている。なお、固定側ボリュームVFは変形しないので、図3Aでは、一例として、変形前後における形状が三角形状のまま変形していない。一方、変形側ボリュームVMは、変形前には、固定側ボリュームVFとは異なる形状を呈しており、図3Aでは三角形が歪んだ形状を呈している。そのため、変形前の変形メッシュMSは、基準形状(固定側ボリュームVFの座標を基準とした形状)と比較すると歪んだ形状を呈している。 The alignment processing unit 163 sets each node of the deformed mesh MS in correspondence with the coordinates of the fixed volume VF, generates the deformed mesh MS, and generates deformation information. In FIG. 3A, the deformed mesh MS is set so that each node ND forms a grid with respect to the fixed volume VF. Note that the fixed volume VF is not deformed, so in FIG. 3A, as an example, the shape before and after deformation remains triangular and is not deformed. On the other hand, before deformation, the deformable volume VM has a shape different from that of the fixed volume VF, and in FIG. 3A, it has a distorted triangular shape. Therefore, the deformed mesh MS before deformation has a distorted shape when compared with the reference shape (the shape based on the coordinates of the fixed volume VF).

位置合わせ処理部163は、変形情報に基づいて、変形メッシュMSの各ノードNDを移動させることで、変形側ボリュームVMの対応するボクセルを移動させて、変形側ボリュームVMを固定側ボリュームVFの形状に沿うように変形し、非剛体位置合わせする。よって、位置合わせ処理部163は、変形情報に基づいて、変形前の変形側ボリュームVM(変形前ボリュームデータVMB)から変形後の変形側ボリュームVM(変形後ボリュームデータVMA)を得る。これにより、図3Aに示すように、変形側ボリュームVMは、固定側ボリュームVFと同様の三角形状に変形される。 The alignment processing unit 163 moves each node ND of the deformed mesh MS based on the deformation information, moves the corresponding voxel of the deformed volume VM, and changes the deformed volume VM to the shape of the fixed volume VF. , and perform non-rigid alignment. Therefore, the alignment processing unit 163 obtains the deformed volume VM after deformation (post-deformed volume data VMA) from the deformed volume VM before deformation (pre-deformed volume data VMB) based on the deformation information. As a result, as shown in FIG. 3A, the deformable volume VM is deformed into a triangular shape similar to the fixed volume VF.

また、固定側ボリュームVFにおける全てのボクセルに対応して細かく変形メッシュMSのノードが設けられなくてもよい。この場合、変形情報には、変形側ボリュームVMにおいて移動情報が存在しないボクセルが存在しえる。この場合、位置合わせ処理部163は、変形メッシュMSの各ノードNDに対応する変形側ボリュームVMの各ボクセルにおける移動情報を基に、移動情報が得られなかったボクセルでの移動情報を補間(例えば線形補間)によって算出してよい。 Further, nodes of the finely deformed mesh MS may not be provided corresponding to all voxels in the fixed volume VF. In this case, the transformation information may include voxels for which movement information does not exist in the transformation volume VM. In this case, the alignment processing unit 163 interpolates (for example, (linear interpolation).

例えば、変形メッシュMSのグリッドは、64ボクセル単位(64ボクセルに1つ)でよい。また、変形メッシュMSの各ノードNDの配置密度は画一的でなくてもよく、変形メッシュMS内の位置(領域)に応じて異なってもよい。例えば、変形側ボリュームにおいて細かく変形可能な領域又は細かく変形させたい領域では、変形メッシュMSのノードNDの密度を大きくし、この領域での変形情報(領域内のボクセルの移動情報)を多く得られるようにしてよい。例えば、変形側ボリュームにおいて大きく移動させたい領域では、変形メッシュMSのノードNDの密度を小さくし、この領域での変形情報(領域内のボクセルの移動情報)が安定するようにしてよい。このように、位置合わせ処理部163は、固定側ボリュームVFで規定される座標点に対応する変形側ボリュームVMのボクセルの移動情報に基づいて、変形側ボリュームVMを変形する。 For example, the grid of the deformed mesh MS may be in units of 64 voxels (one for every 64 voxels). Furthermore, the arrangement density of each node ND in the deformed mesh MS does not have to be uniform, and may differ depending on the position (region) within the deformed mesh MS. For example, in a region that can be finely deformed or that is desired to be finely deformed in the deformation side volume, the density of the nodes ND of the deformation mesh MS can be increased to obtain a large amount of deformation information (movement information of voxels within the region) in this region. You can do it like this. For example, in a region in the deformation side volume where a large movement is desired, the density of the nodes ND of the deformation mesh MS may be made small so that the deformation information (movement information of voxels within the region) in this region is stabilized. In this way, the alignment processing unit 163 deforms the deformed volume VM based on the movement information of the voxels of the deformed volume VM that correspond to the coordinate points defined in the fixed volume VF.

図3Bは、変形側ボリュームVMの変形前後での各点の移動例を示す図である。図3Bでは、各矢印で示すように、変形メッシュMS上のノードND(頂点)毎に、ノードNDの移動がベクトルで表現されている。このような変形メッシュMSの各ノードNDに対応する変形側ボリュームVMの各ボクセルの移動情報が、変形情報に含まれる。図3Bでは、変形前のノードNDBに対応するボクセルVXBが、変形後のノードNDAに対応するボクセルVXAに移動していることが理解できる。 FIG. 3B is a diagram showing an example of movement of each point before and after the transformation of the transformation volume VM. In FIG. 3B, as indicated by each arrow, the movement of the node ND is expressed by a vector for each node ND (vertex) on the deformed mesh MS. The movement information of each voxel of the deformation side volume VM corresponding to each node ND of such a deformation mesh MS is included in the deformation information. In FIG. 3B, it can be seen that voxel VXB corresponding to node NDB before transformation has moved to voxel VXA corresponding to node NDA after transformation.

図4は、本実施形態における変形メッシュMSの第1例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a first example of the deformed mesh MS in this embodiment.

位置合わせ処理部163は、少なくとも変形側ボリュームVMの領域を含むように、変形メッシュMSを生成し、変形情報を生成する。具体的には、変形側ボリュームVMが変形により到達し得る領域である到達可能領域VMRを含む変形メッシュMSを生成する。到達可能領域VMRは、例えば、変形前ボリュームデータVMBと変形後ボリュームデータVMAとを含み、更に変形途中の変形側ボリュームVMの領域を含んでもよい。例えば、固定側ボリュームVFに一致するように変形側ボリュームVM(変形前ボリュームデータVMB)を変形する場合、図4における固定側ボリュームVFと変形側ボリュームVMとを少なくとも含む領域が、到達可能領域VMRとなる。 The alignment processing unit 163 generates a deformed mesh MS so as to include at least the region of the deformed volume VM, and generates deformation information. Specifically, a deformed mesh MS is generated that includes a reachable region VMR that is a region that the deformed volume VM can reach through deformation. The reachable area VMR includes, for example, the pre-transformation volume data VMB and the post-transformation volume data VMA, and may further include an area of the transformation volume VM that is currently being transformed. For example, when transforming the transformation volume VM (pre-transformation volume data VMB) to match the fixed volume VF, the area that includes at least the fixed volume VF and the transformation volume VM in FIG. 4 is the reachable area VMR. becomes.

また、位置合わせ処理部163は、固定側ボリュームVFと変形側ボリュームVMの到達可能領域VMRの双方の領域を含むように、変形メッシュMSを生成してもよい。固定側ボリュームVFの領域や変形側ボリュームVMの到達可能領域VMRの情報は、予めメモリ150に保持されていてもよいし、ポート110を介して外部装置から取得されてもよい。また、変形情報は、固定側ボリュームVFの領域に含まれない領域において、変形側ボリュームVMに含まれる少なくとも1つの画素(ボクセル)の移動に関する移動情報を含む。 Furthermore, the alignment processing unit 163 may generate the deformed mesh MS so as to include both the fixed volume VF and the reachable region VMR of the deformed volume VM. Information about the area of the fixed volume VF and the reachable area VMR of the deformable volume VM may be stored in the memory 150 in advance, or may be obtained from an external device via the port 110. Further, the deformation information includes movement information regarding movement of at least one pixel (voxel) included in the deformation side volume VM in an area not included in the area of the fixed side volume VF.

これにより、変形メッシュMSのノードNDは、変形前ボリュームデータVMBのいずれかのボクセルに対応して存在しており、更に、変形後ボリュームデータVMAのいずれかのボクセルにも対応して存在している。よって、変形側ボリュームVMの端部が変形メッシュMSの外側に位置することがなくなる。よって、医用画像処理装置100は、変形側ボリュームVMの端部に至るまで好適に変形でき、変形不可能となることを抑制できる。 As a result, the node ND of the deformed mesh MS exists corresponding to any voxel in the pre-deformed volume data VMB, and also exists corresponding to any voxel in the post-deformed volume data VMA. There is. Therefore, the end of the deformation side volume VM will not be located outside the deformation mesh MS. Therefore, the medical image processing apparatus 100 can suitably deform the deformable volume VM up to the end thereof, and can prevent the deformation from becoming impossible.

図5は、本実施形態における変形メッシュMSの第2例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a second example of the deformed mesh MS in this embodiment.

図5の例では、変形メッシュMSが図4よりも小さくされている。具体的には、変形側ボリュームVMが移動し得ない領域、つまり到達可能領域VMRの外側では変形メッシュMSのノードNDが不在である。よって、位置合わせ処理部163は、変形側ボリュームVMの変形に必要な最小限の大きさの変形メッシュを生成する。よって、図4と図5とで変形メッシュMSにおいて同じ密度(細かさ)でノードNDが配置される場合、図5の場合には、図4の場合の変形メッシュMSよりもノードNDの数が少なくなる。そのため、変形メッシュMSの各ノードNDに対応する変形側ボリュームVMの各ボクセルでの移動情報の導出に係る計算量が少なくなり、変形情報の導出に係る計算量が少なくなり、変形側ボリュームVMの変形に係る計算量が少なくなる。このように、医用画像処理装置100は、変形メッシュMSを縮小でき、変形メッシュMSを用いた非剛体位置合わせに係る計算量も削減できる。 In the example of FIG. 5, the deformed mesh MS is made smaller than that of FIG. Specifically, the node ND of the deformed mesh MS is absent in a region where the deformed volume VM cannot move, that is, outside the reachable region VMR. Therefore, the alignment processing unit 163 generates a deformed mesh of the minimum size necessary for deforming the deformed volume VM. Therefore, if nodes ND are arranged at the same density (fineness) in the deformed mesh MS in FIGS. 4 and 5, the number of nodes ND in FIG. 5 is greater than that in the deformed mesh MS in FIG. It becomes less. Therefore, the amount of calculation involved in deriving the movement information at each voxel of the deformation side volume VM corresponding to each node ND of the deformation mesh MS is reduced, the amount of calculation involved in deriving the deformation information is reduced, and the amount of calculation involved in deriving the deformation information is reduced. The amount of calculation related to deformation is reduced. In this way, the medical image processing apparatus 100 can reduce the deformed mesh MS, and can also reduce the amount of calculations related to non-rigid positioning using the deformed mesh MS.

図5では、変形メッシュMSは、到達可能領域VMRよりも1マス分大きく、つまり変形メッシュMSがノードNDで1つ分大きくされていてよい。変形メッシュMSが到達可能領域VMRよりもやや大きく設定されているのは、スプライン補間処理(例えばBスプライン補間)のための境界とし、スプライン補完処理を円滑に実施可能とするためである。なお、図4においても、変形メッシュMSは、到達可能領域VMRよりも少なくとも1マス分大きくされてよい。また、到達可能領域VMRより外側に移動不能な固定点を設置してもよい。この固定点はスプライン補完処理を円滑に実施可能にするために用いることができる。 In FIG. 5, the deformed mesh MS may be larger by one square than the reachable region VMR, that is, the deformed mesh MS may be made larger by one at the node ND. The reason why the deformed mesh MS is set to be slightly larger than the reachable region VMR is to serve as a boundary for spline interpolation processing (for example, B-spline interpolation) and to enable smooth execution of spline interpolation processing. Note that, also in FIG. 4, the deformed mesh MS may be made larger by at least one square than the reachable region VMR. Furthermore, an immovable fixed point may be installed outside the reachable region VMR. This fixed point can be used to facilitate the spline interpolation process.

また、位置合わせ処理部163は、変形メッシュMSを縮小してノードNDの数を削減するところ、削減したノードNDの代わりに移動不能な固定点を設定してもよい。これにより、医用画像処理装置100は、非剛体位置合わせに係る計算量も削減できる。また、位置合わせ処理部163は、固定点とノードNDとの間において変形側ボリュームVMの各ボクセルの移動を補間してもよい。なお、固定点及び、補間によって求められた各ボクセルの移動は変形メッシュMSには含めないと考える。 Further, when the alignment processing unit 163 reduces the number of nodes ND by reducing the deformed mesh MS, it may set immovable fixed points in place of the reduced nodes ND. Thereby, the medical image processing apparatus 100 can also reduce the amount of calculations related to non-rigid body alignment. Furthermore, the alignment processing unit 163 may interpolate the movement of each voxel of the deformed volume VM between the fixed point and the node ND. Note that the fixed point and the movement of each voxel obtained by interpolation are not considered to be included in the deformed mesh MS.

図6は、変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとを含む凸包領域VCの一例を示す図である。凸包領域VCは、変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとを含む包含領域の一例である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a convex hull region VC including a deformable volume VM and a fixed volume VF. The convex hull region VC is an example of a containing region including a deformable volume VM and a fixed volume VF.

位置合わせ処理部163は、図5に示したように到達可能領域VMRの外側では変形メッシュMSを不在として省略する場合、変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとを含む(両ボリュームの和領域の)凸包領域VCを生成してよい。位置合わせ処理部163は、凸包領域VCの大きさに対応して、変形メッシュMSを生成してよい。この場合、変形メッシュMSは、上述と同様に、凸包領域VCよりも1マス分大きくされてよく、補間が加味されてよい。そして、この凸包領域VCに対応して、変形情報に基づいて、変形側ボリュームVMの各ボクセルを変形して固定側ボリュームVFの各ボクセルに非剛体位置合わせする。図6では、変形側ボリュームVMから固定側ボリュームVFに位置合わせするので、凸包領域VCが、到達可能領域VMRを包含する。 When omitting the deformed mesh MS as being absent outside the reachable region VMR as shown in FIG. ) may generate a convex hull region VC. The alignment processing unit 163 may generate the deformed mesh MS in accordance with the size of the convex hull region VC. In this case, the deformed mesh MS may be made larger by one square than the convex hull region VC, and interpolation may be taken into account, as described above. Then, corresponding to this convex hull region VC, each voxel of the deformed volume VM is deformed based on the deformation information, and non-rigid alignment is performed with each voxel of the fixed volume VF. In FIG. 6, since alignment is performed from the deformed volume VM to the fixed volume VF, the convex hull region VC includes the reachable region VMR.

また、変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとを含む格子状の変形メッシュMSを想定する場合、変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとに外接する外接直方体領域を生成してよい。外接直方体領域は、包含領域の一例である。そして、この外接直方体領域の大きさに対応して、変形メッシュMSを生成してよい。変形側ボリュームVMから固定側ボリュームVFに位置合わせされるので、この外接直方体領域が到達可能領域VMRを包含する。 Further, when assuming a lattice-like deformed mesh MS that includes a deformed volume VM and a fixed volume VF, a circumscribed rectangular parallelepiped area that circumscribes the deformed volume VM and the fixed volume VF may be generated. The circumscribed rectangular parallelepiped area is an example of a containing area. Then, the deformed mesh MS may be generated in accordance with the size of this circumscribed rectangular parallelepiped region. Since the deformation side volume VM is aligned with the fixed side volume VF, this circumscribed rectangular parallelepiped area includes the reachable area VMR.

次に、変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとの具体例について説明する。なお、変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFに対応する二次元のデータについては、変形側画像、固定側画像として説明する。 Next, a specific example of the deformable volume VM and the fixed volume VF will be described. The two-dimensional data corresponding to the deformed volume VM and the fixed volume VF will be described as a deformed image and a fixed image.

ここでは、例えばポート110を介して、CT装置200に限らず、各種のモダリティ装置により3次元データ(例えばボリュームデータ)や2次元データが取得可能であることを想定する。各種のモダリティ装置は、例えば、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、PET(Positron Emission Tomography)装置、血管造影装置(Angiography装置)、又はその他のモダリティ装置を含む。また、変形側ボリュームVMの3次元空間でのサイズが固定側ボリュームVFの3次元空間でのサイズよりも大きいことを想定している。 Here, it is assumed that three-dimensional data (for example, volume data) and two-dimensional data can be acquired not only by the CT apparatus 200 but also by various modality apparatuses via the port 110, for example. The various modality devices include, for example, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) device, a PET (Positron Emission Tomography) device, an angiography device, or other modality devices. Further, it is assumed that the size of the deformable volume VM in the three-dimensional space is larger than the size of the fixed volume VF in the three-dimensional space.

第1具体例は以下である。固定側ボリュームVFは、動脈相(例えば早期動脈相)で、撮像可能なタイミング(時間)が短いので、狭い範囲で撮像されて得られたものである。変形側ボリュームVMは、遅延相で、撮像可能な時間が動脈相よりも長いので、動脈相よりも広い範囲で撮像されて得られたものである。ここで、動脈相の方が細かい血管が写っており診断において主に用いるので、ユーザは、動脈相については撮像したままの画像を観察したい。つまり、変形側ボリュームVMが固定側ボリュームVFよりも3次元空間でのサイズが大きい。 The first specific example is as follows. The fixed side volume VF is obtained by imaging in a narrow range because the timing (time) at which it can be imaged is short in the arterial phase (for example, early arterial phase). The deformation side volume VM is a delayed phase, and the imaging time is longer than that of the arterial phase, so it is obtained by imaging a wider range than the arterial phase. Here, since the arterial phase shows finer blood vessels and is mainly used in diagnosis, the user would like to observe the image as it is captured in the arterial phase. In other words, the deformable volume VM is larger in size in three-dimensional space than the fixed volume VF.

図7Aは、動脈相の画像G31を示す図である。図7Bは、遅延相の画像G32を示す図である。動脈相の画像G31は、画像G32よりも高精細であり、画像G32よりもCT装置200により狭い撮像範囲で撮像されたCT画像に基づく画像である。遅延相の画像G32は、画像G31よりも低精細であり、画像G31よりもCT装置200により広い撮像範囲で撮像されたCT画像に基づく画像である。この場合、動脈相の画像G31が診断の基準となるので、変形させないことが好ましい。また、よって、3次元空間での画像(データ)の大きさは、画像G31よりも画像G32の方が大きい。位置合わせ処理部163は、動脈相の画像G31と遅延相の画像G32とを非剛体位置合わせする場合、第1具体例では、動脈相の画像T31を固定側ボリュームVFとし、遅延相の画像G32を変形側ボリュームVMとする。 FIG. 7A is a diagram showing an image G31 of the arterial phase. FIG. 7B is a diagram showing a delayed phase image G32. The arterial phase image G31 has higher definition than the image G32, and is an image based on a CT image captured by the CT apparatus 200 in a narrower imaging range than the image G32. The delayed phase image G32 has lower definition than the image G31, and is an image based on a CT image captured by the CT apparatus 200 in a wider imaging range than the image G31. In this case, since the arterial phase image G31 serves as the diagnostic standard, it is preferable not to deform it. Furthermore, the size of the image (data) in the three-dimensional space is larger for the image G32 than for the image G31. When performing non-rigid alignment of the arterial phase image G31 and the delayed phase image G32, in the first specific example, the alignment processing unit 163 sets the arterial phase image T31 to the fixed side volume VF, and uses the delayed phase image G32 as the fixed side volume VF. Let be the modified volume VM.

第2具体例は以下である。固定側ボリュームVFが、CT装置200で撮像されたCT画像である。変形側ボリュームVMが、MRI装置で撮像されたMRI画像としてのボリュームデータである。MRI装置は、アキシアル面に対して斜めに撮像することがあるので、CT画像に対応する3次元空間の領域から、MRI画像がはみ出していることがある。ここで、CT画像の方が高解像度であり主に用いるので、ユーザは、CT画像については撮像したままの画像を観察したい。この場合、変形側ボリュームVMが固定側ボリュームVFよりも3次元空間でのサイズが大きい。また、MRI画像は、磁場に起因して歪んで得られることが多い。このような場合でも、医用画像処理装置100は、本実施形態の非剛体位置合わせによって、固定側ボリュームVFと変形側ボリュームVMとをスムーズにつなげて描画でき、信用度の高い画像を得ることができる。 The second specific example is as follows. The fixed volume VF is a CT image captured by the CT apparatus 200. The deformed volume VM is volume data as an MRI image captured by an MRI apparatus. Since the MRI apparatus sometimes captures images obliquely with respect to the axial plane, the MRI image may protrude from the region of the three-dimensional space corresponding to the CT image. Here, since the CT image has a higher resolution and is mainly used, the user wants to observe the CT image as it is captured. In this case, the deformable volume VM is larger in size in three-dimensional space than the fixed volume VF. Furthermore, MRI images are often obtained with distortion due to the magnetic field. Even in such a case, the medical image processing apparatus 100 can smoothly connect and draw the fixed side volume VF and the deformed side volume VM by using the non-rigid positioning of this embodiment, and can obtain a highly reliable image. .

第3具体例は以下である。固定側画像が、MRI装置により撮像されて得られた単一断面の2D動画もしくは複数断面の2D動画である。また、変形側ボリュームVMが、CT装置200により撮像されたCT画像である。例えば、単一断面の動画ないし複数断面の2D動画は、心機能を診断するための画像である。CT画像は、位置関係及び心室体積を計測するための補助的な画像である。そのため、ユーザは、単一断面の2D動画ないし複数断面の2D動画については撮像したままの画像を観察したい。この場合は、位置合わせ処理部163は、心電同期によりCT画像の撮像に用いた心臓フェーズに対応する複数断面の2D動画のフェーズを固定側画像として用いる。 The third specific example is as follows. The fixed side image is a 2D moving image of a single cross section or a 2D moving image of multiple cross sections obtained by imaging with an MRI apparatus. Further, the deformed volume VM is a CT image captured by the CT apparatus 200. For example, a single cross-section video or a 2D video with multiple cross-sections is an image for diagnosing cardiac function. The CT image is an auxiliary image for measuring positional relationships and ventricular volumes. Therefore, the user would like to view the 2D video of a single cross section or the 2D video of multiple cross sections as it is captured. In this case, the alignment processing unit 163 uses, as the fixed-side image, a phase of the 2D video of multiple sections corresponding to the cardiac phase used to capture the CT image by electrocardiographic synchronization.

第4具体例は以下である。固定側ボリュームVFは、CT装置200によりFOV(Field Of View)を絞って撮像されたCT画像である。FOVは、スライス上(同一断面上)の撮像範囲に相当する。変形側ボリュームVMは、XA装置(血管造影X線診断装置、Cアーム機)により上述の固定側ボリュームVFよりも広めの撮像範囲で撮像されたXA画像としてのボリュームデータである。XA装置は、小型軽量であり、手術中に使用可能である。また、XA装置は、XA装置のアームを固定して動画を撮像することで2DT画像を撮像可能である。また、XA装置は、アームを回転させて動画を撮像することで4D(4次元)データも撮像可能である。術前に撮像されたCT画像の方が高解像度であり、CT画像を用いて手術計画を立てる。そのため、ユーザは、CT画像については撮像したままの画像を観察したい。 The fourth specific example is as follows. The fixed volume VF is a CT image captured by the CT apparatus 200 with a narrowed FOV (Field of View). The FOV corresponds to an imaging range on a slice (on the same cross section). The deformed side volume VM is volume data as an XA image captured by an XA device (angiography X-ray diagnostic device, C-arm machine) in a wider imaging range than the above-mentioned fixed side volume VF. The XA device is small and lightweight, and can be used during surgery. Further, the XA device can capture a 2DT image by capturing a moving image with the arm of the XA device fixed. Furthermore, the XA device can also capture 4D (four-dimensional) data by rotating the arm and capturing a moving image. CT images taken before surgery have higher resolution, and are used to formulate a surgical plan. Therefore, users want to observe CT images as they are captured.

第5具体例は以下である。固定側画像は、単純X線装置により撮像されたX線画像としての2次元データ(2次元画像)である。また、固定側画像は、CT装置200により撮像されたCT画像を基に生成されたMIP画像でもよい。変形側画像は、XA装置により撮像された2D動画である。術前に撮像されたX線画像の方が高解像度であり、X線画像を用いて手術計画を立てる。そのため、ユーザは、X線画像については撮像したままの画像を観察したい。 The fifth specific example is as follows. The fixed side image is two-dimensional data (two-dimensional image) as an X-ray image captured by a simple X-ray device. Further, the fixed side image may be an MIP image generated based on a CT image captured by the CT apparatus 200. The deformed side image is a 2D moving image captured by the XA device. X-ray images taken before surgery have higher resolution, and are used to formulate a surgical plan. Therefore, users want to observe X-ray images as they are taken.

第6具体例は以下である。固定側ボリュームVFは、心電同期して得られた心臓の4D(4次元)データであり、狭い撮像範囲で撮像されたデータである。4次元データは、3次元データとしてのボリュームデータやスライスデータ等が時系列で複数配列されたデータであり、つまり3次元データの動画である。変形側ボリュームVMは、心臓を含む胸部データであり、上述の固定側ボリュームVFよりも撮像範囲が広い3次元データである。心臓の4Dデータは、心機能を診断するためのデータである。胸部データは、カテーテルのルートの確認などのための補助的な画像である。そのため、ユーザは、4Dデータについては撮像したままの画像を観察したい。 The sixth specific example is as follows. The fixed volume VF is 4D (four-dimensional) data of the heart obtained in electrocardiographic synchronization, and is data imaged in a narrow imaging range. The 4-dimensional data is data in which a plurality of volume data, slice data, etc. as 3-dimensional data are arranged in time series, that is, it is a moving image of 3-dimensional data. The deformed volume VM is chest data that includes the heart, and is three-dimensional data that has a wider imaging range than the above-described fixed volume VF. The 4D data of the heart is data for diagnosing cardiac function. Chest data is an auxiliary image for confirming the catheter route, etc. Therefore, the user wants to observe the 4D data as it is captured.

次に、医用画像処理装置100の動作例について説明する。 Next, an example of the operation of the medical image processing apparatus 100 will be described.

医用画像処理装置100による位置合わせ時の動作例として、第1動作例と第2動作例の2種類ある。 There are two types of operation examples during alignment by the medical image processing apparatus 100: a first operation example and a second operation example.

第1動作例では、位置合わせ処理部163は、変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとを含む包含領域に対応する変形メッシュMS(大きな変形メッシュMS)を生成し、この変形メッシュMSを用いて変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとの位置合わせを行う。 In the first operation example, the alignment processing unit 163 generates a deformed mesh MS (large deformed mesh MS) corresponding to the inclusion area including the deformed side volume VM and the fixed side volume VF, and uses this deformed mesh MS. The deformation side volume VM and the fixed side volume VF are aligned.

第2動作例では、位置合わせ処理部163は、従来と同様に固定側ボリュームVFに対応する第1の変形メッシュMS1を生成し、第1の変形メッシュMS1を用いて変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとの位置合わせを行う。その後、位置合わせ処理部163は、第1の変形メッシュMS1ではカバーされていなかった変形側ボリュームVMの少なくとも一部に対応する第2の変形メッシュMS2を生成し、第2の変形メッシュMS2を用いて変形側ボリュームVMと固定側ボリュームVFとの位置合わせを行う。そして、画像生成部162は、第1の変形メッシュMS1で位置合わせされた画像と第2の変形メッシュMS2で位置合わせされた画像とを連結して、全体が位置合わせされた画像を生成する。 In the second operation example, the alignment processing unit 163 generates a first deformed mesh MS1 corresponding to the fixed side volume VF as in the past, and uses the first deformed mesh MS1 to connect the deformed side volume VM and the fixed side. Perform alignment with volume VF. After that, the alignment processing unit 163 generates a second deformed mesh MS2 corresponding to at least a part of the deformed volume VM that was not covered by the first deformed mesh MS1, and uses the second deformed mesh MS2. Then, the deformable volume VM and the fixed volume VF are aligned. Then, the image generation unit 162 connects the image aligned using the first deformed mesh MS1 and the image aligned using the second deformed mesh MS2 to generate an image that is entirely aligned.

図8は、医用画像処理装置100の位置合わせ時の第1動作例を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart illustrating a first operation example during alignment of the medical image processing apparatus 100.

まず、ポート110は、例えば、早期動脈相(動脈相)で、撮像範囲の小さい被検体(例えば患者)のボリュームデータを、固定側ボリュームVFとして取得する(S11)。また、ポート110は、静脈相(遅延相)で、撮像範囲の大きい被検体のボリュームデータを、変形前の変形側ボリュームVM(つまり変形前ボリュームデータVMB)として取得する(S11)。 First, the port 110 acquires, for example, volume data of a subject (for example, a patient) in an early arterial phase (arterial phase) with a small imaging range as a fixed side volume VF (S11). Further, the port 110 acquires volume data of the subject having a large imaging range in the venous phase (delayed phase) as the deformation-side volume VM before deformation (that is, pre-deformation volume data VMB) (S11).

位置合わせ処理部163は、取得された固定側ボリュームVFと変形前ボリュームデータVMBとを剛体位置合わせする(S12)。位置合わせ処理部163は、固定側ボリュームVFと変形前ボリュームデータVMBを包含する包含領域に対応する変形メッシュMSを生成する(S13)。位置合わせ処理部163は、固定側ボリュームVFと変形前ボリュームデータVMBとを非剛体位置合わせをし、変形メッシュMSに、変形メッシュMSの各ノードNDに対応する変形前ボリュームデータVMBから変形後ボリュームデータVMAへの各ボクセルの移動に関する移動情報を記録する(S14A)。そして、位置合わせ処理部163は、変形メッシュMSに記録された移動情報を用いて、変形前ボリュームデータVMBから変形後ボリュームデータVMAを生成する(S14B)。なお、変形メッシュMSにおいて、固定側ボリュームVFと変形前ボリュームデータVMBのいずれにも含まれないないしいずれかのみに含まれる領域の変形では、位置合わせ処理部163は、肺などスポンジ状組織に準じるノードNDを設定して、変形前ボリュームデータVMBに含まれるノードNDの変形に追従させて良い。なお、変形メッシュMSにおいて、固定側ボリュームVFと変形前ボリュームデータVMBのいずれにも含まれないないしいずれかのみに含まれる領域の変形では、位置合わせ処理部163は、ポアソン比0、微少弾性の有限要素ノードを設定して、変形前ボリュームデータVMBに含まれるノードNDの変形に追従させて良い。 The alignment processing unit 163 rigidly aligns the acquired fixed volume VF and the pre-deformation volume data VMB (S12). The alignment processing unit 163 generates a deformed mesh MS corresponding to the inclusion area that includes the fixed volume VF and the pre-deformed volume data VMB (S13). The alignment processing unit 163 performs non-rigid alignment of the fixed volume VF and the pre-deformation volume data VMB, and adds the post-deformation volume to the deformation mesh MS from the pre-deformation volume data VMB corresponding to each node ND of the deformation mesh MS. Movement information regarding movement of each voxel to the data VMA is recorded (S14A). Then, the alignment processing unit 163 generates post-transformation volume data VMA from the pre-transformation volume data VMB using the movement information recorded in the deformation mesh MS (S14B). In the deformed mesh MS, when deforming an area that is not included in either the fixed side volume VF or the pre-deformed volume data VMB, or is included only in either of them, the alignment processing unit 163 deforms the area according to a spongy tissue such as a lung. The node ND may be set to follow the deformation of the node ND included in the pre-deformation volume data VMB. In the deformed mesh MS, when deforming a region that is not included in either the fixed side volume VF or the pre-deformed volume data VMB, or is included only in either, the alignment processing unit 163 uses Poisson's ratio of 0 and microelasticity. A finite element node may be set to follow the deformation of the node ND included in the pre-deformation volume data VMB.

表示制御部165は、位置合わせされた固定側ボリュームVFと変形後ボリュームデータVMAとに基づく画像をディスプレイ130に表示(例えば重畳表示)させる(S15)。なお、表示制御部165は、固定ボリュームデータと変形後ボリュームデータとを、所定のブレンド比(混合比)でブレンドし、ブレンドされたデータに基づく画像を表示させてよい。これにより、固定側ボリュームと変形後ボリュームデータとの境界部分が目立たなくなり、不連続さが一層抑制される。 The display control unit 165 causes the display 130 to display (eg, superimpose display) an image based on the aligned fixed side volume VF and the post-transformation volume data VMA (S15). Note that the display control unit 165 may blend the fixed volume data and the transformed volume data at a predetermined blend ratio (mixing ratio), and display an image based on the blended data. As a result, the boundary between the fixed volume and the transformed volume data becomes less noticeable, and discontinuity is further suppressed.

これにより、医用画像処理装置100は、固定側ボリュームVF及び変形側ボリュームVMの双方を包含する凸包領域VCの大きさに対応する変形メッシュMSを用いて非剛体位置合わせできる。よって、医用画像処理装置100は、一度の非剛体位置合わせによって、到達可能領域VMRを加味した変形側ボリュームVMの変形に対応でき、好適に非剛体位置合わせできる。 Thereby, the medical image processing apparatus 100 can perform non-rigid positioning using the deformed mesh MS corresponding to the size of the convex hull region VC that includes both the fixed volume VF and the deformed volume VM. Therefore, the medical image processing apparatus 100 can cope with the deformation of the deformation side volume VM taking into account the reachable region VMR by performing non-rigid positioning once, and can suitably perform non-rigid positioning.

図9A及び図9Bは、医用画像処理装置100の位置合わせ時の第2動作例を示すフローチャートである。図9A及び図9Bでは、図8と同様の処理については、その説明を省略又は簡略化する。図9Cは、第2動作例を説明するための図である。 9A and 9B are flowcharts showing a second operation example during alignment of the medical image processing apparatus 100. In FIGS. 9A and 9B, descriptions of processes similar to those in FIG. 8 are omitted or simplified. FIG. 9C is a diagram for explaining the second operation example.

まず、ポート110は、CT装置200で撮像されて得られた撮像範囲の小さい被検体のボリュームデータを、固定側ボリュームVFとして取得する(S21)。また、ポート110は、PET装置で撮像されて得られた撮像範囲の大きい被検体のボリュームデータを、変形前ボリュームデータVMBとして取得する(S21)。 First, the port 110 acquires volume data of a subject having a small imaging range obtained by imaging with the CT apparatus 200 as the fixed volume VF (S21). In addition, the port 110 acquires volume data of a subject having a large imaging range obtained by imaging with a PET apparatus as pre-transformation volume data VMB (S21).

位置合わせ処理部163は、取得された固定側ボリュームVFと変形前ボリュームデータVMBとを剛体位置合わせする(S22)。位置合わせ処理部163は、固定側ボリュームVFを包含する第1の変形メッシュMS1を生成する(S23)。位置合わせ処理部163は、固定側ボリュームVFと変形前ボリュームデータVMBとを非剛体位置合わせをし、第1の変形メッシュMS1に、第1の変形メッシュMS1の各ノードNDに対応する変形前ボリュームデータVMBから変形後ボリュームデータVMAへの各ボクセルの移動に関する移動情報を記録する(S24)。この移動情報には、固定側ボリュームVFに対する変形前ボリュームデータの位置の情報(変形前の初期位置の情報)も含まれている。 The alignment processing unit 163 rigidly aligns the acquired fixed volume VF and the pre-deformation volume data VMB (S22). The alignment processing unit 163 generates a first deformed mesh MS1 that includes the fixed volume VF (S23). The alignment processing unit 163 performs non-rigid alignment of the fixed volume VF and the pre-deformation volume data VMB, and sets the pre-deformation volume corresponding to each node ND of the first deformation mesh MS1 to the first deformation mesh MS1. Movement information regarding movement of each voxel from the data VMB to the post-transformed volume data VMA is recorded (S24). This movement information also includes information on the position of the volume data before transformation (information on the initial position before transformation) with respect to the fixed volume VF.

なお、第1の変形メッシュMS1は、従来の変形メッシュMSXであるので、変形側ボリュームVMの到達可能領域VMRをカバーしきれずに、到達可能領域VMRが第1の変形メッシュMS1の領域の外側に位置することがあり得る。したがって、ステップS24A及びS24Bの時点では、非剛体位置合わせが不十分である。 Note that, since the first deformed mesh MS1 is a conventional deformed mesh MSX, the reachable region VMR of the deformed volume VM cannot be completely covered, and the reachable region VMR is outside the area of the first deformed mesh MS1. may be located. Therefore, at the time of steps S24A and S24B, non-rigid alignment is insufficient.

図9Bに進む。位置合わせ処理部163は、変形前ボリュームデータVMBの領域(3次元空間において変形前ボリュームデータVMBが存在する領域、空間領域ともいう)から固定側ボリュームVFの空間領域を引いた差分領域VSを算出する。そして、差分領域VSに対応する(差分領域VSを包含する)第2の変形メッシュMS2を生成する(S25)。位置合わせ処理部163は、非剛体位置合わせとして、第1の変形メッシュMS1を基準にして、第1の変形メッシュMS1に滑らかに第2の変形メッシュMS2が接続するように、第2の変形メッシュMS2に、第2の変形メッシュMS2の各ノードNDに対応する変形前ボリュームデータVMBから変形後ボリュームデータVMAへの各ボクセルの移動に関する移動情報を記録する(S26)。例えば、位置合わせ処理部163は、第1の変形メッシュMS1と第2の変形メッシュMS2の境界部分BPの第1の変形メッシュMS1のノードNDの移動を境界条件として、境界部分BPの第2の変形メッシュMS2のノードNDを移動させ、第2の変形メッシュMS2の他の箇所については肺などスポンジ状組織に準じるノードNDを設定して、第2の変形メッシュMS2を変形させる。これにより、第1の変形メッシュMS1と第2の変形メッシュMS2とが滑らかに接続する。例えば、第1の変形メッシュMS1と第2の変形メッシュMS2の境界部分BPの第1の変形メッシュMS1のノードNDの移動を境界条件として、境界部分BPの第2の変形メッシュMS2のノードNDを移動させ、第2の変形メッシュMS2の他の箇所についてはポアソン比0、微少弾性の有限要素ノードを設定して、第2の変形メッシュMS2を変形させてもよい。これにより、第1の変形メッシュMS1と第2の変形メッシュMS2とが滑らかに接続する。これにより、計算量を抑制しつつ第1動作例と同等の出力結果が得られる。 Proceed to Figure 9B. The alignment processing unit 163 calculates a difference region VS by subtracting the spatial region of the fixed side volume VF from the region of the pre-transformed volume data VMB (the region where the pre-transformed volume data VMB exists in three-dimensional space, also referred to as a spatial region). do. Then, a second deformed mesh MS2 corresponding to the difference region VS (including the difference region VS) is generated (S25). As non-rigid alignment, the alignment processing unit 163 uses the first deformed mesh MS1 as a reference to adjust the second deformed mesh so that the second deformed mesh MS2 smoothly connects to the first deformed mesh MS1. Movement information regarding movement of each voxel from the pre-deformation volume data VMB to the post-deformation volume data VMA corresponding to each node ND of the second deformation mesh MS2 is recorded in MS2 (S26). For example, the alignment processing unit 163 uses the movement of the node ND of the first deformed mesh MS1 of the boundary portion BP of the first deformed mesh MS1 and the second deformed mesh MS2 as a boundary condition, and adjusts the second deformed mesh of the boundary portion BP. The second deformed mesh MS2 is deformed by moving the node ND of the deformed mesh MS2 and setting nodes ND similar to spongy tissues such as lungs for other parts of the second deformed mesh MS2. Thereby, the first deformed mesh MS1 and the second deformed mesh MS2 are smoothly connected. For example, if the movement of the node ND of the first deformed mesh MS1 of the boundary portion BP between the first deformed mesh MS1 and the second deformed mesh MS2 is set as a boundary condition, the node ND of the second deformed mesh MS2 of the boundary portion BP is The second deformed mesh MS2 may be deformed by moving the second deformed mesh MS2 and setting finite element nodes with a Poisson's ratio of 0 and minute elasticity for other parts of the second deformed mesh MS2. Thereby, the first deformed mesh MS1 and the second deformed mesh MS2 are smoothly connected. As a result, output results equivalent to those of the first operation example can be obtained while suppressing the amount of calculation.

よって、第1の変形メッシュMS1を用いた変形に関する情報は、固定側ボリュームVFの空間領域での変形側ボリュームVMの変形に関する変形情報に相当する。また、第2の変形メッシュMS2を用いた変形に関する情報は、差分領域VSの空間領域での変形側ボリュームVMの変形に関する変形情報に相当する。 Therefore, information regarding deformation using the first deformation mesh MS1 corresponds to deformation information regarding deformation of the deformation volume VM in the spatial region of the fixed volume VF. Further, the information regarding the deformation using the second deformed mesh MS2 corresponds to the deformation information regarding the deformation of the deformation side volume VM in the spatial region of the difference region VS.

位置合わせ処理部163は、第1の変形メッシュMS1と第2の変形メッシュMS2とを接続して第3の変形メッシュMS3を作成し、第3の変形メッシュMS3を作成することにより、変形前ボリュームデータVMBの空間領域と固定側ボリュームVFの空間領域とを合わせた領域の非剛体位置合わせとする。(S27A)。つまり、位置合わせ処理部163は、上記の合わせた領域において固定側ボリュームVFと変形前ボリュームデータVMBとを非剛体位置合わせをし、第1の変形メッシュMS1及び第2の変形メッシュMS2を用いて、第3の変形メッシュMS3に、第3の変形メッシュMS3の各ノードNDに対応する変形前ボリュームデータVMBから変形後ボリュームデータVMAへの各ボクセルの移動に関する移動情報を記録する。位置合わせ処理部163は、第3の変形メッシュMS3に記録された移動情報を用いて、変形前ボリュームデータVMBから変形後ボリュームデータVMAを生成する(S27B)。 The alignment processing unit 163 connects the first deformed mesh MS1 and the second deformed mesh MS2 to create a third deformed mesh MS3, and by creating the third deformed mesh MS3, the pre-deformed volume Non-rigid positioning is performed for the combined area of the spatial area of the data VMB and the spatial area of the fixed side volume VF. (S27A). That is, the alignment processing unit 163 performs non-rigid alignment of the fixed side volume VF and the pre-deformation volume data VMB in the above-mentioned combined area, and uses the first deformed mesh MS1 and the second deformed mesh MS2. , the movement information regarding the movement of each voxel from the pre-deformation volume data VMB to the post-deformation volume data VMA corresponding to each node ND of the third deformation mesh MS3 is recorded in the third deformation mesh MS3. The alignment processing unit 163 generates post-transformation volume data VMA from the pre-transformation volume data VMB using the movement information recorded in the third deformation mesh MS3 (S27B).

表示制御部165は、固定側ボリュームVFと変形後ボリュームデータVMAとに基づく画像をディスプレイ130に表示(例えば重畳表示させる(S28)。 The display control unit 165 displays (for example, superimposes) an image based on the fixed volume VF and the transformed volume data VMA on the display 130 (S28).

これにより、医用画像処理装置100は、固定側ボリュームVFの大きさを基準とした第1の変形メッシュMS1を用いた非剛体位置合わせ後、第1の変形メッシュMS1ではカバーできなかった変形側ボリュームVMの一部を第2の変形メッシュMS2を用いて非剛体位置合わせできる。よって、医用画像処理装置100は、従来の非剛体位置合わせと同等の計算量で、不足する部分を補うことができる。 As a result, the medical image processing apparatus 100 performs non-rigid positioning using the first deformed mesh MS1 based on the size of the fixed side volume VF, and then calculates the deformed side volume that could not be covered by the first deformed mesh MS1. Parts of the VM can be non-rigidly registered using the second deformed mesh MS2. Therefore, the medical image processing apparatus 100 can compensate for the insufficient portion with the same amount of calculation as conventional non-rigid body alignment.

(比較例と本実施形態とで得られる画像の比較)
図10Aは、比較例における被検体における腹部を含む広範囲の領域の位置合わせ結果の一例を示す図である。図10Bは、比較例における被検体における腹部の領域の位置合わせ結果の一例を示す図である。図10Aでは、被検体の体表は描画されていない状態である。図10A及び図10Bに示す画像は、例えば従来の非特許文献1又は非特許文献2の方法で非剛体位置合わせが実施された場合に得られる画像である。
(Comparison of images obtained in the comparative example and this embodiment)
FIG. 10A is a diagram illustrating an example of the alignment result of a wide area including the abdomen of a subject in a comparative example. FIG. 10B is a diagram illustrating an example of the alignment result of the abdominal region of the subject in the comparative example. In FIG. 10A, the body surface of the subject is not drawn. The images shown in FIGS. 10A and 10B are images obtained when non-rigid alignment is performed, for example, by the conventional method of Non-Patent Document 1 or Non-Patent Document 2.

図10Aでは、ボリュームデータ同士の位置ずれが骨盤で発生しており、比較例で非剛体位置合わせされたボリュームデータに基づく画像G11において、骨盤を横断する不連続線L11となって表れている。図10Bでは、ボリュームデータ同士の位置ずれが腹部で発生しており、比較例で非剛体位置合わせされたボリュームデータに基づく画像G12において、腹部を横断する不連続線L12となって表れている。 In FIG. 10A, a positional shift between the volume data occurs in the pelvis, and appears as a discontinuous line L11 that crosses the pelvis in the image G11 based on the volume data that has been non-rigidly aligned in the comparative example. In FIG. 10B, the positional deviation between the volume data occurs in the abdomen, and appears as a discontinuous line L12 that crosses the abdomen in the image G12 based on the volume data that has been non-rigidly aligned in the comparative example.

図11Aは、本実施形態における被検体における腹部を含む広範囲の領域の位置合わせ結果の一例を示す図である。図11Bは、本実施形態における被検体における腹部の領域の位置合わせ結果の一例を示す図である。図11Aでは、被検体の体表は描画されていない状態である。図11Aで示された被検体の領域は、図10Aで示された被検体の領域と同様の領域である。図11Bで示された被検体の領域は、図10Bで示された被検体の領域と同様の領域である。 FIG. 11A is a diagram illustrating an example of the alignment result of a wide area including the abdomen of a subject in this embodiment. FIG. 11B is a diagram illustrating an example of the alignment result of the abdominal region of the subject in this embodiment. In FIG. 11A, the body surface of the subject is not drawn. The region of the object shown in FIG. 11A is similar to the region of the object shown in FIG. 10A. The region of the object shown in FIG. 11B is similar to the region of the object shown in FIG. 10B.

図11A及び図11Bでの位置合わせは、上述の非剛体位置合わせが実施されており、剛体位置合わせが実施されていてもよい。図11Aでは、ボリュームデータ同士の位置ずれが抑制され、図10Aに示した位置ずれが解消している。そのため、本実施形態で非剛体位置合わせされたボリュームデータに基づく画像G21において、図10Aに示した不連続線L11が存在しない。図11Bでは、ボリュームデータ同士の位置ずれが抑制され、図10Bに示した位置ずれが解消している。そのため、本実施形態で非剛体位置合わせされたボリュームデータに基づく画像G22において、図10Bに示した不連続線L12が存在しない。 The alignment in FIGS. 11A and 11B is performed by the above-mentioned non-rigid alignment, and may also be performed by rigid alignment. In FIG. 11A, the positional deviation between the volume data is suppressed, and the positional deviation shown in FIG. 10A is eliminated. Therefore, in the image G21 based on the volume data subjected to non-rigid registration in this embodiment, the discontinuous line L11 shown in FIG. 10A does not exist. In FIG. 11B, the positional deviation between the volume data is suppressed, and the positional deviation shown in FIG. 10B is eliminated. Therefore, in the image G22 based on the volume data subjected to non-rigid alignment in this embodiment, the discontinuous line L12 shown in FIG. 10B does not exist.

次に、本実施形態のバリエーションについて説明する。 Next, variations of this embodiment will be explained.

位置合わせ処理部163は、変形側ボリュームVMの変形では、変形前ボリュームデータVMBを直接変形させて変形後ボリュームデータVMAを導出してよい。この場合、変形前ボリュームデータVMBがメモリ150に保持されず変形後ボリュームデータVMAのみがメモリ150に保持されてよい。また、位置合わせ処理部163は、変形前ボリュームデータVMBを基に新たな変形後ボリュームデータVMAを作成してもよい。この場合、変形前ボリュームデータVMBと新たな変形後ボリュームデータVMAとの両方がメモリ150に保持されてよい。また、位置合わせ処理部163は、直ちに変形後ボリュームデータVMAを作成せずに、変形後ボリュームデータVMAのボクセル値を計算する際に、変形前ボリュームデータVMBのボクセル値を参照してもよい。 In transforming the transformation volume VM, the alignment processing unit 163 may directly transform the pre-transformation volume data VMB to derive the post-transformation volume data VMA. In this case, the pre-transformation volume data VMB may not be held in the memory 150, and only the post-transformation volume data VMA may be held in the memory 150. Furthermore, the alignment processing unit 163 may create new post-transformation volume data VMA based on the pre-transformation volume data VMB. In this case, both the pre-transformation volume data VMB and the new post-transformation volume data VMA may be held in the memory 150. Furthermore, the alignment processing unit 163 may refer to the voxel values of the pre-transformation volume data VMB when calculating the voxel values of the post-transformation volume data VMA without immediately creating the post-transformation volume data VMA.

位置合わせ処理部163は、ボリュームデータの少なくとも一部(関心領域)同士を非剛体位置合わせをしてもよい。つまり、固定側ボリュームVFの一部と変形側ボリュームVMの一部とを非剛体位置合わせしてもよい。例えば、胸部画像(ボリュームデータにおける胸部の領域)について、左心室のみ位置合わせが出来ていれば十分な場合、固定側ボリュームVFの胸部の領域と変形側ボリュームVMの胸部の領域とを非剛体位置合わせしてもよい。この場合、位置合わせ処理部163は、関心領域の外側を第2動作例の手法により変形させてよい。 The alignment processing unit 163 may perform non-rigid alignment of at least part of the volume data (regions of interest). In other words, a part of the fixed volume VF and a part of the deformable volume VM may be aligned in a non-rigid manner. For example, for a chest image (chest region in volume data), if it is sufficient to align only the left ventricle, the chest region of the fixed side volume VF and the chest region of the deformed side volume VM can be moved to non-rigid positions. May be combined. In this case, the alignment processing unit 163 may deform the outside of the region of interest using the method of the second operation example.

また、変形メッシュMSは、複数用意され、メモリ150に保持されていてよい。変形メッシュMSは、変形メッシュMSのグリッドの細かさが複数種類(multi-resolution)用意されていてよい。また、変形メッシュMSの種類毎に、変形メッシュMSのサイズが異なってもよく、変形メッシュMSがカバーする領域が異なってもよい。また、変形メッシュMSは、医用画像データが3次元データである場合には3次元で構成され、医用画像データが2次元データである場合には3次元で構成されてよい。 Further, a plurality of deformed meshes MS may be prepared and held in the memory 150. The deformed mesh MS may have multiple types (multi-resolution) of grid fineness of the deformed mesh MS. Further, the size of the deformed mesh MS may be different depending on the type of the deformed mesh MS, and the area covered by the deformed mesh MS may be different. Further, the deformed mesh MS may be configured in three dimensions when the medical image data is three-dimensional data, and may be configured in three dimensions when the medical image data is two-dimensional data.

また、変形メッシュMSは、医用画像データが3次元データと2次元データの組み合わせである場合には、3次元ないし2次元のいずれで構成されても良い。また、固定側2次元画像と変形側ボリュームVMの組み合わせの場合、位置合わせ処理部163は、変形側ボリュームVMの変形では、固定側2次元画像の変形側ボリュームVMにおける断面について非剛体位置合わせを行った後に、その断面の奥行き方向について同様の変形を外挿することによって、変形側ボリュームVMを変形させて良い。また、固定側複数断面の2次元画像と変形側ボリュームVMの組み合わせの場合、位置合わせ処理部163は、変形側ボリュームVMの変形では、固定側複数断面の2次元画像の各断面の2次元画像について変形側ボリュームVMにおける対応する断面について非剛体位置合わせを行った後に、その断面の奥行き方向について複数断面間の変形を内挿することによって、変形側ボリュームVMを変形させて良い。 Furthermore, when the medical image data is a combination of three-dimensional data and two-dimensional data, the deformed mesh MS may be configured in either three-dimensional or two-dimensional form. In addition, in the case of a combination of the fixed side two-dimensional image and the deformed volume VM, the alignment processing unit 163 performs non-rigid alignment of the cross section of the fixed side two-dimensional image in the deformed side volume VM when deforming the deformed side volume VM. After this, the deformation side volume VM may be deformed by extrapolating a similar deformation in the depth direction of the cross section. In addition, in the case of a combination of a two-dimensional image of a plurality of fixed-side cross sections and a deformation-side volume VM, the alignment processing unit 163 generates a two-dimensional image of each cross-section of a two-dimensional image of a plurality of fixed-side cross-sections in the deformation of a deformation-side volume VM. The deforming volume VM may be deformed by performing non-rigid positioning for the corresponding cross section in the deforming volume VM, and then interpolating deformations between a plurality of cross sections in the depth direction of the cross section.

また、位置合わせ処理部163は、非剛体位置合わせを繰り返し実施してもよい。例えば、グリッドが大雑把な変形メッシュMSを用いた非剛体位置合わせを行った後に、グリッドが細かな変形メッシュMSを用いた非剛体位置合わせを行ってもよい。また、変形メッシュMSの細かさが多段階で用意され、位置合わせ処理部163は、グリッドが大雑把な変形メッシュMSを用いた非剛体位置合わせから開始して、徐々に細かな変形メッシュMSを用いた非剛体位置合わせを順次行ってもよい。 Further, the alignment processing unit 163 may repeatedly perform non-rigid alignment. For example, after performing non-rigid positioning using a deformed mesh MS with a rough grid, non-rigid positioning may be performed using a deformed mesh MS with a fine grid. Further, the fineness of the deformed mesh MS is prepared in multiple stages, and the alignment processing unit 163 starts with non-rigid positioning using the deformed mesh MS with a rough grid, and gradually uses the deformed mesh MS with finer grids. Non-rigid alignment may be performed sequentially.

このように、本実施形態の医用画像処理装置100は、変形側ボリュームVMが変形により到達し得る到達可能領域VMRを含む範囲で変形メッシュMSを生成するので、変形しようとする変形側ボリュームVMが変形不可能となる領域が存在しない。そのため、変形側ボリュームVMを好適に変形させて固定側ボリュームVFに対して非剛体位置合わせできるので、非剛体位置合わせの精度を向上できる。 In this way, the medical image processing apparatus 100 of the present embodiment generates the deformation mesh MS in a range that includes the reachable region VMR that the deformation side volume VM can reach by deformation, so that the deformation side volume VM to be deformed is There is no region that cannot be deformed. Therefore, the deformable side volume VM can be suitably deformed and non-rigid positioning can be performed with respect to the fixed side volume VF, so that the accuracy of the non-rigid positioning can be improved.

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes or modifications within the scope of the claims, and these naturally fall within the technical scope of the present disclosure. Understood.

また、医用画像処理装置100は、少なくともプロセッサ140及びメモリ150を備えてよい。ポート110、UI120、及びディスプレイ130は、医用画像処理装置100に対して外付けであってもよい。 Further, the medical image processing apparatus 100 may include at least a processor 140 and a memory 150. The port 110, UI 120, and display 130 may be external to the medical image processing apparatus 100.

また、撮像されたCT画像としてのボリュームデータは、CT装置200から医用画像処理装置100へ送信されることを例示した。この代わりに、ボリュームデータが一旦蓄積されるように、ネットワーク上のサーバ(例えば画像データサーバ(PACS)(不図示))等へ送信され、保管されてもよい。この場合、必要時に医用画像処理装置100のポート110が、ボリュームデータを、有線回線又は無線回線を介してサーバ等から取得してもよいし、任意の記憶媒体(不図示)を介して取得してもよい。 Further, the volume data as a captured CT image is transmitted from the CT apparatus 200 to the medical image processing apparatus 100, as an example. Alternatively, the volume data may be sent to a server on a network (for example, an image data server (PACS) (not shown)) and stored so that the volume data is temporarily stored. In this case, the port 110 of the medical image processing apparatus 100 may acquire volume data from a server or the like via a wired line or wireless line, or via an arbitrary storage medium (not shown) when necessary. It's okay.

また、撮像されたCT画像としてのボリュームデータは、CT装置200から医用画像処理装置100へポート110を経由して送信されることを例示した。これは、実質的にCT装置200と医用画像処理装置100とを併せて一製品として成立している場合も含まれるものとする。また、医用画像処理装置100がCT装置200のコンソールとして扱われている場合も含む。 Further, the volume data as a captured CT image is transmitted from the CT apparatus 200 to the medical image processing apparatus 100 via the port 110, as an example. This also includes the case where the CT apparatus 200 and the medical image processing apparatus 100 are substantially combined into one product. It also includes a case where the medical image processing apparatus 100 is treated as a console of the CT apparatus 200.

また、CT装置200により画像を撮像し、被検体内部の情報を含むボリュームデータを生成することを例示したが、他の装置により画像を撮像し、ボリュームデータを生成してもよい。他の装置は、各種のモダリティ装置を含む。また、PET装置は、他のモダリティ装置と組み合わせて用いられてもよい。 Moreover, although the CT apparatus 200 captures images and generates volume data including information inside the object, it is also possible to capture images using other devices and generate volume data. Other devices include various modality devices. Additionally, the PET device may be used in combination with other modality devices.

また、医用画像処理装置100における動作が規定された医用画像処理方法として表現可能である。また、コンピュータに医用画像処理方法の各ステップを実行させるためのプログラムとして表現可能である。 Further, the operation of the medical image processing apparatus 100 can be expressed as a defined medical image processing method. Further, it can be expressed as a program for causing a computer to execute each step of the medical image processing method.

(上記実施形態の概要)
以上のように、上記実施形態の医用画像処理装置100は、処理部160を備える。処理部160は、被検体を示す2次元又は3次元の画素で構成される第1の医用画像データ(例えば固定側ボリュームVF)及び第2の医用画像データ(例えば変形側ボリュームVM)を取得する。処理部160は、固定した第1の医用画像データに対して第2の医用画像データを変形することで、第1の医用画像データと第2の医用画像データとを非剛体位置合わせする非剛体位置合わせ処理を実行する。処理部160は、非剛体位置合わせされた第1の医用画像データと第2の医用画像データとをディスプレイ130(表示部の一例)に表示させる。第2の医用画像データの空間領域は、第1の医用画像データの空間領域に含まれない部分を含む。非剛体位置合わせ処理は、第2の医用画像データが変形により到達し得る領域である到達可能領域VMRを少なくとも含む領域での第2の医用画像データの変形に関する変形情報を生成する処理と、変形情報に基づいて、第2の医用画像データを変形させる処理と、を含む。変形情報は、第1の医用画像データの空間領域に含まれない領域において、第2の医用画像データに含まれる少なくとも1つの画素の移動に関する移動情報を含む。
(Summary of the above embodiment)
As described above, the medical image processing apparatus 100 of the embodiment described above includes the processing section 160. The processing unit 160 acquires first medical image data (for example, fixed side volume VF) and second medical image data (for example, deformed side volume VM) composed of two-dimensional or three-dimensional pixels indicating the subject. . The processing unit 160 performs non-rigid positioning of the first medical image data and the second medical image data by deforming the second medical image data with respect to the fixed first medical image data. Execute alignment processing. The processing unit 160 causes the display 130 (an example of a display unit) to display the first medical image data and the second medical image data that have been subjected to non-rigid alignment. The spatial region of the second medical image data includes a portion that is not included in the spatial region of the first medical image data. The non-rigid registration process includes a process of generating deformation information regarding deformation of the second medical image data in an area that includes at least the reachable region VMR, which is a region that the second medical image data can reach by deformation; and processing to transform the second medical image data based on the information. The deformation information includes movement information regarding movement of at least one pixel included in the second medical image data in a region that is not included in the spatial region of the first medical image data.

これにより、医用画像処理装置100は、到達可能領域VMRを含む範囲での変形側ボリュームVMの変形に関する変形情報に基づいて、変形側ボリュームVMを変形する。そのため、変形しようとする変形側ボリュームVMが変形不可能となる領域が存在しない。そのため、医用画像処理装置100は、変形側ボリュームVMを好適に変形させて固定側ボリュームVFに対して非剛体位置合わせできるので、非剛体位置合わせの精度を向上できる。 Thereby, the medical image processing apparatus 100 deforms the deformation volume VM based on deformation information regarding deformation of the deformation volume VM in the range including the reachable region VMR. Therefore, there is no region in which the deforming volume VM to be deformed cannot be deformed. Therefore, the medical image processing apparatus 100 can suitably deform the deformable volume VM and perform non-rigid positioning with respect to the fixed volume VF, thereby improving the accuracy of non-rigid positioning.

また、変形情報は、第1の医用画像データの空間領域と第2の医用画像データの空間領域との和領域の凸包領域VCでの第2の医用画像データの変形に関する変形情報を含んでよい。 Further, the deformation information includes deformation information regarding deformation of the second medical image data in the convex hull region VC of the sum region of the spatial region of the first medical image data and the spatial region of the second medical image data. good.

これにより、医用画像処理装置100は、変形情報として、1度で凸包領域VCの全体での変形に関する変形情報を得て、凸包領域VCの全体で変形側ボリュームVMを変形させて非剛体位置合わせでできる。よって、非剛体位置合わせに要する時間を短縮できる。 As a result, the medical image processing apparatus 100 obtains deformation information regarding the deformation of the entire convex hull region VC at one time as deformation information, and deforms the deformation side volume VM in the entire convex hull region VC to form a non-rigid body. This can be done by positioning. Therefore, the time required for non-rigid positioning can be reduced.

また、変形情報は、第1の医用画像データの空間領域での第2の医用画像データの変形に関する第1の変形情報と、変形前の第2の医用画像データの空間領域から第1の医用画像データの空間領域を除いた差分領域VSでの第2の医用画像データの変形に関する第2の変形情報と、を含んでよい。 Further, the deformation information includes first deformation information regarding deformation of the second medical image data in the spatial region of the first medical image data, and first deformation information regarding deformation of the second medical image data in the spatial region of the second medical image data before deformation. and second deformation information regarding deformation of the second medical image data in the difference region VS excluding the spatial region of the image data.

これにより、医用画像処理装置100は、従来と同様に固定側ボリュームVFをカバーする領域での変形側ボリュームVMの変形を行ってから、残存した変形対象の領域での変形側ボリュームVMの変形を行う。したがって、医用画像処理装置100は、従来方法で非剛体位置合わせを行った後に、従来方法では不十分であった部分の変形及び非剛体位置合わせも実施できる。 As a result, the medical image processing apparatus 100 deforms the deformation side volume VM in the area covering the fixed side volume VF, and then deforms the deformation side volume VM in the remaining area to be deformed, as in the conventional case. conduct. Therefore, after performing non-rigid alignment using the conventional method, the medical image processing apparatus 100 can also perform deformation and non-rigid alignment of portions that were insufficient using the conventional method.

また、第1の医用画像データ及び第2の医用画像データは、CT装置により撮像されたボリュームデータの少なくとも一部でよい。これにより、医用画像処理装置100は、同じモダリティ装置で撮像されたCT画像同士を非剛体位置合わせする場合でも、非剛体位置合わせの精度を向上できる。 Further, the first medical image data and the second medical image data may be at least part of volume data imaged by a CT apparatus. Thereby, the medical image processing apparatus 100 can improve the accuracy of non-rigid alignment even when performing non-rigid alignment of CT images captured by the same modality device.

また、第1の医用画像データは、CT装置により撮像された第1のボリュームデータの少なくとも一部でよい。第2の医用画像データは、MRI装置により撮像された第2のボリュームデータの少なくとも一部でよい。これにより、医用画像処理装置100は、異なるモダリティ装置で撮像されたCT画像とMRI画像とを非剛体位置合わせする場合でも、非剛体位置合わせの精度を向上できる。 Further, the first medical image data may be at least a portion of the first volume data imaged by the CT apparatus. The second medical image data may be at least a portion of the second volume data captured by the MRI apparatus. Thereby, the medical image processing apparatus 100 can improve the accuracy of non-rigid alignment even when non-rigid alignment is performed between a CT image and an MRI image captured by different modality devices.

また、第1の医用画像データは、1つ以上の2次元の医用画像データでよい。第2の医用画像データは、3次元の医用画像データでよい。これにより、医用画像処理装置100は、2次元の医用画像データと3次元の医用画像データとを非剛体位置合わせする場合でも、非剛体位置合わせの精度を向上できる。 Further, the first medical image data may be one or more two-dimensional medical image data. The second medical image data may be three-dimensional medical image data. Thereby, the medical image processing apparatus 100 can improve the accuracy of non-rigid alignment even when performing non-rigid alignment of two-dimensional medical image data and three-dimensional medical image data.

本開示は、複数の医用画像データの非剛体位置合わせの精度を向上できる医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラム等に有用である。 The present disclosure is useful for a medical image processing device, a medical image processing method, a medical image processing program, etc. that can improve the accuracy of non-rigid positioning of multiple pieces of medical image data.

100 医用画像処理装置
110 ポート
120 ユーザインタフェース(UI)
130 ディスプレイ
140 プロセッサ
150 メモリ
160 処理部
161 領域処理部
162 画像生成部
163 位置合わせ処理部
165 表示制御部
200 CT装置
MS 変形メッシュ
MS1 第1の変形メッシュ
MS2 第2の変形メッシュ
ND ノード
VC 凸包領域
VF 固定側ボリューム
VS 差分領域
VM 変形側ボリューム
VMA 変形後ボリュームデータ
VMB 変形前ボリュームデータ
100 Medical image processing device 110 Port 120 User interface (UI)
130 Display 140 Processor 150 Memory 160 Processing unit 161 Area processing unit 162 Image generation unit 163 Alignment processing unit 165 Display control unit 200 CT device MS Deformed mesh MS1 First deformed mesh MS2 Second deformed mesh ND Node VC Convex hull region VF Fixed side volume VS Differential area VM Transformation side volume VMA Volume data after transformation VMB Volume data before transformation

Claims (8)

医用画像処理装置であって、
処理部を備え、
前記処理部は、
被検体を示す2次元又は3次元の画素で構成される第1の医用画像データ及び第2の医用画像データを取得し、
固定した前記第1の医用画像データに対して前記第2の医用画像データを変形することで、前記第1の医用画像データと前記第2の医用画像データとを非剛体位置合わせする非剛体位置合わせ処理を実行し、
非剛体位置合わせされた前記第1の医用画像データと前記第2の医用画像データとに基づく画像を表示部に表示させ、
前記第2の医用画像データの空間領域は、前記第1の医用画像データの空間領域に含まれない部分を含み、
前記非剛体位置合わせ処理は、
前記第2の医用画像データが変形により到達し得る領域である到達可能領域を少なくとも含む領域での前記第2の医用画像データの変形に関する変形情報を生成する処理と、
前記変形情報に基づいて、前記第2の医用画像データを変形させる処理と、を含み、
前記変形情報は、前記第1の医用画像データの空間領域に含まれない領域において、前記第2の医用画像データに含まれる少なくとも1つの画素の移動に関する移動情報を含む、
医用画像処理装置。
A medical image processing device,
Equipped with a processing section,
The processing unit includes:
Obtaining first medical image data and second medical image data composed of two-dimensional or three-dimensional pixels indicating the subject,
a non-rigid position where the first medical image data and the second medical image data are aligned in a non-rigid manner by deforming the second medical image data with respect to the fixed first medical image data; Execute the matching process,
Displaying on a display unit an image based on the first medical image data and the second medical image data that are non-rigidly aligned;
The spatial region of the second medical image data includes a portion not included in the spatial region of the first medical image data,
The non-rigid alignment process includes:
a process of generating deformation information regarding deformation of the second medical image data in an area that includes at least a reachable area that is an area that the second medical image data can reach by deformation;
a process of transforming the second medical image data based on the transformation information,
The deformation information includes movement information regarding movement of at least one pixel included in the second medical image data in a region not included in the spatial region of the first medical image data.
Medical image processing device.
前記変形情報は、前記第1の医用画像データの空間領域と前記第2の医用画像データの空間領域との和領域の凸包領域での前記第2の医用画像データの変形に関する変形情報を含む、
請求項1に記載の医用画像処理装置。
The deformation information includes deformation information regarding deformation of the second medical image data in a convex hull region of a sum region of a spatial region of the first medical image data and a spatial region of the second medical image data. ,
The medical image processing device according to claim 1.
前記変形情報は、
前記第1の医用画像データの空間領域での前記第2の医用画像データの変形に関する第1の変形情報と、
変形前の前記第2の医用画像データの空間領域から前記第1の医用画像データの空間領域を除いた差分領域での前記第2の医用画像データの変形に関する第2の変形情報と、を含む、
請求項1に記載の医用画像処理装置。
The deformation information is
first deformation information regarding deformation of the second medical image data in the spatial domain of the first medical image data;
second transformation information regarding transformation of the second medical image data in a difference region obtained by removing the spatial region of the first medical image data from the spatial region of the second medical image data before transformation; ,
The medical image processing device according to claim 1.
前記第1の医用画像データ及び前記第2の医用画像データは、CT装置により撮像されたボリュームデータの少なくとも一部である、
請求項2又は3に記載の医用画像処理装置。
The first medical image data and the second medical image data are at least a part of volume data imaged by a CT device.
The medical image processing device according to claim 2 or 3.
前記第1の医用画像データは、CT装置により撮像された第1のボリュームデータの少なくとも一部であり、
前記第2の医用画像データは、MRI装置により撮像された第2のボリュームデータの少なくとも一部である、
請求項2又は3に記載の医用画像処理装置。
The first medical image data is at least part of first volume data imaged by a CT device,
The second medical image data is at least a part of second volume data imaged by an MRI apparatus.
The medical image processing device according to claim 2 or 3.
前記第1の医用画像データは、1つ以上の2次元の医用画像データであり、
前記第2の医用画像データは、3次元の医用画像データである、
請求項2又は3に記載の医用画像処理装置。
The first medical image data is one or more two-dimensional medical image data,
the second medical image data is three-dimensional medical image data;
The medical image processing device according to claim 2 or 3.
被検体を示す2次元又は3次元の画素で構成される第1の医用画像データ及び第2の医用画像データを取得するステップと、
固定した前記第1の医用画像データに対して前記第2の医用画像データを変形することで、前記第1の医用画像データと前記第2の医用画像データとの非剛体位置合わせを行うステップと、
非剛体位置合わせされた前記第1の医用画像データと前記第2の医用画像データとに基づく画像を表示部に表示させるステップと、
を有し、
前記第2の医用画像データの空間領域は、前記第1の医用画像データの空間領域に含まれない部分を含み、
前記非剛体位置合わせを行うステップは、
前記第2の医用画像データが変形により到達し得る領域である到達可能領域を少なくとも含む領域での前記第2の医用画像データの変形に関する変形情報を生成するステップと、
前記変形情報に基づいて、前記第2の医用画像データを変形させるステップと、を含み、
前記変形情報は、前記第1の医用画像データの空間領域に含まれない領域において、前記第2の医用画像データに含まれる少なくとも1つの画素の移動に関する移動情報を含む、
医用画像処理方法。
acquiring first medical image data and second medical image data composed of two-dimensional or three-dimensional pixels indicating the subject;
performing non-rigid registration of the first medical image data and the second medical image data by deforming the second medical image data with respect to the fixed first medical image data; ,
displaying on a display unit an image based on the first medical image data and the second medical image data that are non-rigidly aligned;
has
The spatial region of the second medical image data includes a portion not included in the spatial region of the first medical image data,
The step of performing the non-rigid alignment includes:
generating deformation information regarding deformation of the second medical image data in an area that includes at least a reachable area that is an area that the second medical image data can reach by deformation;
deforming the second medical image data based on the deformation information,
The deformation information includes movement information regarding movement of at least one pixel included in the second medical image data in a region not included in the spatial region of the first medical image data.
Medical image processing method.
請求項7に記載の医用画像処理方法をコンピュータに実行させるための医用画像処理プログラム。 A medical image processing program for causing a computer to execute the medical image processing method according to claim 7.
JP2022066596A 2022-04-13 2022-04-13 Medical image processing device, medical image processing method, and medical image processing program Pending JP2023156934A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022066596A JP2023156934A (en) 2022-04-13 2022-04-13 Medical image processing device, medical image processing method, and medical image processing program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022066596A JP2023156934A (en) 2022-04-13 2022-04-13 Medical image processing device, medical image processing method, and medical image processing program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023156934A true JP2023156934A (en) 2023-10-25

Family

ID=88468730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022066596A Pending JP2023156934A (en) 2022-04-13 2022-04-13 Medical image processing device, medical image processing method, and medical image processing program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023156934A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6034028B2 (en) Medical image processing apparatus and medical image diagnostic apparatus
US7302286B2 (en) Method and apparatus for the three-dimensional presentation of an examination region of a patient in the form of a 3D reconstruction image
US7467007B2 (en) Respiratory gated image fusion of computed tomography 3D images and live fluoroscopy images
JP6448972B2 (en) Medical image processing apparatus and medical image processing method
JP2013505778A (en) Computer-readable medium, system, and method for medical image analysis using motion information
RU2711140C2 (en) Editing medical images
JP6207936B2 (en) Medical image processing apparatus and radiotherapy apparatus
JP2015506188A (en) Video overlay and motion compensation of uncalibrated endoscopes of structures from volumetric modalities
US10796463B2 (en) Tomographic imaging for time-sensitive applications
US10537293B2 (en) X-ray CT system, image display device, and image display method
WO2011114733A1 (en) Medical image conversion device, method, and program
JP4122463B2 (en) Method for generating medical visible image
JP2019514632A (en) Correction of probe induced deformation in ultrasound fusion imaging system
JP5029702B2 (en) Image generating apparatus, image generating method, and program
CN115209808A (en) Learning model creation method, image generation method, and image processing device
JP7267329B2 (en) Method and system for digital mammography imaging
Zhang et al. A novel structural features-based approach to automatically extract multiple motion parameters from single-arm X-ray angiography
JP2023156934A (en) Medical image processing device, medical image processing method, and medical image processing program
Schenkenfelder et al. Elastic registration of abdominal MRI scans and RGB-D images to improve surgical planning of breast reconstruction
JP2019208903A (en) Medical image processor, medical image processing method, medical image processing program
JP2003305036A (en) Method for producing sequence
JP5068334B2 (en) Medical image conversion apparatus and method, and program
JP2008206965A (en) Medical image forming device, method and program
Viola et al. High-Quality 3D Visualization of In-Situ Ultrasonography.
JP2002099925A (en) Image display method and image display device