JP2024061240A - Medical image processing device, medical image processing method and program - Google Patents
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Abstract
【課題】医用シミュレーションの精度を向上させること。【解決手段】実施形態に係る医用画像処理装置は、取得部と、特定部と、推定部とを備える。取得部は、医用画像データを取得する。特定部は、前記医用画像データに含まれる第1の構造を特定する。推定部は、前記第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する。推定部は、前記第1の構造上の位置における前記第1の力学的パラメータと前記第1の力学的パラメータを含む第2の力学的パラメータとに基づいて、前記連結位置を推定する。【選択図】図1[Problem] To improve the accuracy of medical simulation. [Solution] A medical image processing apparatus according to an embodiment includes an acquisition unit, an identification unit, and an estimation unit. The acquisition unit acquires medical image data. The identification unit identifies a first structure included in the medical image data. The estimation unit estimates a connection position of a second structure relative to the first structure. The estimation unit estimates the connection position based on the first mechanical parameter at a position on the first structure and a second mechanical parameter including the first mechanical parameter. [Selected Figure] Figure 1
Description
本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用画像処理装置、医用画像処理方法及びプログラムに関する。 The embodiments disclosed in this specification and the drawings relate to a medical image processing device, a medical image processing method, and a program.
僧帽弁閉鎖不全症に対する治療結果の予測を目的として、物理原理に基づいて僧帽弁や僧帽弁付近の血流を予測するための僧帽弁シミュレーションが研究されている。僧帽弁シミュレーションにより、たとえばどのような手術を実施するとどの程度病態が改善するかの予測が可能となる。 Research is being conducted into mitral valve simulation to predict the blood flow around the mitral valve and its surroundings based on physical principles, with the aim of predicting the outcome of treatment for mitral regurgitation. Mitral valve simulation makes it possible to predict, for example, the extent to which a particular type of surgery will improve the condition.
ここで、僧帽弁シミュレーションを実施する際、腱索は、弁の動きに大きく寄与することから、腱索をモデル化することは、僧帽弁のシミュレーションの精度向上の面で重要である。しかしながら、腱索は細い構造物のため、空間分解能の問題で、CT画像や超音波診断画像等からその位置や太さ,正確な本数等を取得する場合が難しい場合がある。 Here, when performing a mitral valve simulation, the chordae tendineae contribute greatly to the movement of the valve, so modeling the chordae tendineae is important in terms of improving the accuracy of the mitral valve simulation. However, because the chordae tendineae are thin structures, it can be difficult to obtain their position, thickness, and accurate number from CT images, ultrasound diagnostic images, etc., due to issues with spatial resolution.
本明細書及び図面の開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、医用シミュレーションの精度を向上させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings attempt to solve is to improve the accuracy of medical simulations. However, the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings attempt to solve are not limited to the above problem. Problems that correspond to the effects of each configuration shown in the embodiments described below can also be positioned as other problems.
実施形態に係る医用画像処理装置は、取得部と、特定部と、推定部とを備える。取得部は、医用画像データを取得する。特定部は、前記医用画像データに含まれる第1の構造を特定する。推定部は、前記第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する。推定部は、前記第1の構造上の位置における前記第1の力学的パラメータと前記第1の力学的パラメータを含む第2の力学的パラメータとに基づいて、前記連結位置を推定する。 The medical image processing device according to the embodiment includes an acquisition unit, an identification unit, and an estimation unit. The acquisition unit acquires medical image data. The identification unit identifies a first structure included in the medical image data. The estimation unit estimates a connection position of a second structure relative to the first structure. The estimation unit estimates the connection position based on the first mechanical parameter at a position on the first structure and a second mechanical parameter including the first mechanical parameter.
以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置、医用画像処理方法及びプログラムの実施形態について詳細に説明する。 Below, the embodiments of the medical image processing device, medical image processing method, and program will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
はじめに、図1を用いて、第1の実施形態に係る医用画像処理装置100の構成例について説明する。なお、医用画像処理装置100は、例えば超音波診断装置、磁気共鳴イメージング装置、PET診断装置など、その他の医用画像診断装置に組み込まれていてもよい。
First Embodiment
First, a configuration example of a medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 1. Note that the medical image processing apparatus 100 may be incorporated in other medical image diagnostic apparatuses, such as an ultrasound diagnostic apparatus, a magnetic resonance imaging apparatus, or a PET diagnostic apparatus.
図1において、医用画像処理装置100は、メモリ132、入力装置134、ディスプレイ135、処理回路150を備える。処理回路150は、取得機能150a、推定機能150b、表示制御機能150c、受付機能150d、特定機能150e及び設定機能150fを備える。 In FIG. 1, the medical image processing device 100 includes a memory 132, an input device 134, a display 135, and a processing circuit 150. The processing circuit 150 includes an acquisition function 150a, an estimation function 150b, a display control function 150c, a reception function 150d, a specification function 150e, and a setting function 150f.
実施形態では、取得機能150a、推定機能150b、表示制御機能150c、受付機能150d、特定機能150e及び設定機能150fにて行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ132へ記憶されている。処理回路150はプログラムをメモリ132から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路150は、処理回路150内に示された各機能を有することになる。 In the embodiment, each processing function performed by the acquisition function 150a, the estimation function 150b, the display control function 150c, the reception function 150d, the identification function 150e, and the setting function 150f is stored in the memory 132 in the form of a program executable by a computer. The processing circuit 150 is a processor that realizes the function corresponding to each program by reading the program from the memory 132 and executing it. In other words, the processing circuit 150 in a state in which each program has been read has each function shown in the processing circuit 150.
なお、図1においては単一の処理回路150にて、取得機能150a、推定機能150b、表示制御機能150c、受付機能150d、特定機能150e及び設定機能150fにて行われる処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路150を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。換言すると、上述のそれぞれの機能がプログラムとして構成され、1つの処理回路150が各プログラムを実行する場合であってもよい。別の例として、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。なお、図1において、取得機能150a、推定機能150b、表示制御機能150c、受付機能150d、特定機能150e及び設定機能150fは、それぞれ取得部、推定部、表示制御部、受付部、特定部及び設定部の一例である。また、ディスプレイ135は、表示部の一例である。 In FIG. 1, the processing functions performed by the acquisition function 150a, the estimation function 150b, the display control function 150c, the reception function 150d, the identification function 150e, and the setting function 150f are described as being realized by a single processing circuit 150, but the processing circuit 150 may be configured by combining multiple independent processors, and each processor may execute a program to realize the function. In other words, each of the above-mentioned functions may be configured as a program, and one processing circuit 150 may execute each program. As another example, a specific function may be implemented in a dedicated independent program execution circuit. In FIG. 1, the acquisition function 150a, the estimation function 150b, the display control function 150c, the reception function 150d, the identification function 150e, and the setting function 150f are examples of an acquisition unit, an estimation unit, a display control unit, a reception unit, an identification unit, and a setting unit, respectively. Also, the display 135 is an example of a display unit.
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphical Processing Unit)或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサはメモリ132に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。 The term "processor" used in the above description refers to circuits such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphical Processing Unit), or an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (e.g., a Simple Programmable Logic Device (SPLD), a Complex Programmable Logic Device (CPLD), and a Field Programmable Gate Array (FPGA)). The processor performs functions by reading and executing programs stored in memory 132.
また、メモリ132にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。 In addition, instead of storing the program in memory 132, the program may be directly embedded in the circuitry of the processor. In this case, the processor realizes the function by reading and executing the program embedded in the circuitry.
処理回路150は、取得機能150aにより、様々な情報を取得する。また、処理回路150は、推定機能150b、特定機能150e、設定機能150fにより、後述する種々の処理を行う。 The processing circuit 150 acquires various information using the acquisition function 150a. The processing circuit 150 also performs various processes, which will be described later, using the estimation function 150b, the identification function 150e, and the setting function 150f.
処理回路150は、表示制御機能150cにより、画像の生成、表示等を制御する。一例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、生成された様々な画像を、ディスプレイ135に表示させる。加えて、処理回路150は、表示制御機能150cにより、医用画像処理装置100がデータを取得する医用画像診断装置の全体制御を行ってもよい。 The processing circuitry 150 controls the generation, display, etc. of images using the display control function 150c. As an example, the processing circuitry 150 causes the display control function 150c to display various images generated on the display 135. In addition, the processing circuitry 150 may use the display control function 150c to perform overall control of the medical image diagnostic device from which the medical image processing device 100 acquires data.
処理回路150は、受付機能150dにより、例えば入力装置134を通じてユーザからの各種処理を受け付ける。 The processing circuit 150 uses the reception function 150d to receive various processes from the user, for example, via the input device 134.
なお、上述の機能は、一例を示したものに過ぎず、処理回路150は、ここに列挙したすべての機能を有することを要しない。 Note that the above functions are merely examples, and the processing circuit 150 does not need to have all of the functions listed here.
メモリ132は、医用画像診断装置から取得したデータや、処理回路150によって生成された画像データ等を記憶する。例えば、メモリ132は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。 The memory 132 stores data acquired from the medical image diagnostic device, image data generated by the processing circuit 150, etc. For example, the memory 132 is a semiconductor memory element such as a RAM (Random Access Memory), a flash memory, a hard disk, an optical disk, etc.
入力装置134は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力装置134は、例えば、マウスやトラックボール等のポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスである。ディスプレイ135は、表示制御機能150cを有する処理回路150による制御の下、撮像条件の入力を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)、処理回路150によって生成された画像等を表示する。ディスプレイ135は、例えば、液晶表示器等の表示デバイスである。 The input device 134 accepts various instructions and information input from the operator. The input device 134 is, for example, a pointing device such as a mouse or a trackball, a selection device such as a mode change switch, or an input device such as a keyboard. The display 135 displays a GUI (Graphical User Interface) for accepting input of imaging conditions, images generated by the processing circuit 150, etc. under the control of the processing circuit 150 having a display control function 150c. The display 135 is, for example, a display device such as a liquid crystal display.
続いて、実施形態に係る背景について説明する。 Next, we will explain the background to the embodiment.
僧帽弁閉鎖不全症に対する治療結果の予測を目的として、物理原理に基づいて僧帽弁や僧帽弁付近の血流を予測するための僧帽弁シミュレーションが研究されている。僧帽弁シミュレーションにより、どのような手術を実施するとどの程度病態が改善するかの予測が可能となる。 Research is being conducted into mitral valve simulation to predict the blood flow around the mitral valve and its surroundings based on physical principles, with the aim of predicting the outcome of treatment for mitral regurgitation. Mitral valve simulation makes it possible to predict the extent to which a particular type of surgery will improve the condition.
例えば、図2に心臓10の構造が示されている。僧帽弁1は、例えば左心室4と左心房5との間に設けられる弁である。僧帽弁1の開閉は、乳頭筋3から延びる腱索2により制御される。
For example, the structure of a
ここで、僧帽弁シミュレーションを実施する際、腱索2は、弁の動きに大きく寄与することから、腱索2をモデル化することは、僧帽弁1のシミュレーションの精度向上の面で重要である。しかしながら、腱索2は細い構造物のため、空間分解能の問題で、CT画像や超音波診断画像等からその位置を取得する場合が難しい場合がある。
Here, when performing a mitral valve simulation, the
従って、従来技術では、例えば患者固有の腱索位置を推定することなく、代表的な腱索2の本数・硬さ・接合位置などを、文献値から取得し、腱索をモデル化していた。
Therefore, in the conventional technology, for example, the number, hardness, and joint positions of
これに対して、実施形態に係る医用画像処理装置100においては、腱索2の位置を推定する。具体的には、医用画像処理装置100は、取得部と、特定部と、推定部とを備える。取得部は、医用画像データを取得する。特定部は、医用画像データに含まれる第1の構造を特定する。推定部は、第1の構造上の位置における第1の力学的パラメータと第1の力学的パラメータを含む第2の力学的パラメータとに基づいて、第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する。ここで、第1の構造とは、例えば僧帽弁1であり、第2の構造とは、例えば腱索2である。
In contrast, in the medical image processing device 100 according to the embodiment, the position of the
また、実施形態に係る医用画像処理方法においては、医用画像データを取得し、当該医用画像データに含まれる第1の構造を特定し、第1の構造上の位置における第1の力学的パラメータと第1の力学的パラメータを含む第2の力学的パラメータとに基づいて第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する。 In addition, in the medical image processing method according to the embodiment, medical image data is acquired, a first structure contained in the medical image data is identified, and a connection position of a second structure relative to the first structure is estimated based on a first mechanical parameter at a position on the first structure and a second mechanical parameter including the first mechanical parameter.
また、実施形態に係るプログラムは、医用画像データを取得し、当該医用画像データに含まれる第1の構造を特定し、第1の構造上の位置における第1の力学的パラメータと第1の力学的パラメータを含む第2の力学的パラメータとに基づいて第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する手順をコンピュータに実行させる。 The program according to the embodiment also causes the computer to execute a procedure of acquiring medical image data, identifying a first structure contained in the medical image data, and estimating a connection position of a second structure relative to the first structure based on a first mechanical parameter at a position on the first structure and a second mechanical parameter including the first mechanical parameter.
これにより、患者ごとに異なる固有の腱索位置に基づいて、僧帽弁シミュレーションを実行することができ、僧帽弁シミュレーションの精度を向上させることができる。 This allows mitral valve simulation to be performed based on the unique chordae tendineae position that differs for each patient, improving the accuracy of the mitral valve simulation.
図3~図6を用いて、実施形態に係る処理の流れについて説明する。図3は、実施形態に係る処理の流れを示したフローチャートである。 The process flow according to the embodiment will be described with reference to Figures 3 to 6. Figure 3 is a flowchart showing the process flow according to the embodiment.
はじめに、ステップS100において、処理回路150は、取得機能150aにより、医用画像データを取得する。ここで、医用画像とは、CT(Computed Tomography)画像、MR(Magentic Resonance)画像、超音波画像、血管描出画像等である。処理回路150は、取得機能150aにより、X線CT装置からCT画像、MRI(Magnetic Resonance Imaging)画像からMR画像を、超音波診断装置から超音波画像を取得する。 First, in step S100, the processing circuitry 150 acquires medical image data using the acquisition function 150a. Here, medical images include CT (Computed Tomography) images, MR (Magnetic Resonance) images, ultrasound images, and blood vessel depiction images. The processing circuitry 150 acquires CT images from an X-ray CT device, MR images from MRI (Magnetic Resonance Imaging) images, and ultrasound images from an ultrasound diagnostic device using the acquisition function 150a.
また、ステップS100において処理回路150が取得する医用画像データは、例えば複数の時相のデータである。一例として、処理回路150は、取得機能150aにより、第1の構造である僧帽弁が開いている拡張期のうち一時相と、収縮期のうちの一時相との合計2時相でのデータを、複数の時相のデータとして取得する。すなわち、処理回路150は、取得機能150aにより、第1の時相及び第2の時相における医用画像データを取得する。前者の時相は、例えばcardiac cycleが41%から100%の範囲内にある時相、後者の時相は、例えばcardiac cycleが1%から40%の範囲内にある時相である。これらの医用画像データは、複数時相の医用画像データの中から、後述するように第1の力学的パラメータと第2の構造による力の収支が釣り合うタイミングのデータが選ばれたものである。 In addition, the medical image data acquired by the processing circuitry 150 in step S100 is, for example, data of multiple time phases. As an example, the processing circuitry 150 acquires data of a total of two time phases, the temporary phase of the diastole in which the mitral valve, which is the first structure, is open, and the temporary phase of the systole, as data of multiple time phases, by the acquisition function 150a. That is, the processing circuitry 150 acquires medical image data in the first time phase and the second time phase by the acquisition function 150a. The former time phase is, for example, a time phase in which the cardiac cycle is in the range of 41% to 100%, and the latter time phase is, for example, a time phase in which the cardiac cycle is in the range of 1% to 40%. These medical image data are data selected from the medical image data of multiple time phases at a timing when the balance of the force due to the first mechanical parameter and the second structure is balanced, as described later.
また、別の例として、処理回路150は、取得機能150aにより、合計3時相でのデータを、複数の時相のデータとして取得してもよい。例えば、処理回路150は、取得機能150aにより、cardiac cycleが0%、30%及び60%の3つの時相のデータを、複数の時相のデータとして取得してもよい。また、別の例として、処理回路150は、取得機能150aにより、MR画像やエコードップラー画像を、僧帽弁の弁葉の動きの速度情報を得るために取得してもよい。 As another example, the processing circuitry 150 may use the acquisition function 150a to acquire data for a total of three time phases as data for multiple time phases. For example, the processing circuitry 150 may use the acquisition function 150a to acquire data for three time phases with a cardiac cycle of 0%, 30%, and 60% as data for multiple time phases. As another example, the processing circuitry 150 may use the acquisition function 150a to acquire MR images or echo Doppler images to obtain velocity information on the movement of the mitral valve leaflets.
続いて、ステップS110において、処理回路150は、特定機能150eにより、医用画像データに含まれる第1の構造を特定する。ここで、第1の構造とは、例えば、僧帽弁1である。例えば、処理回路150は、特定機能150eにより、ステップS100で取得したCT画像に対して、ディープラーニングやエネルギー法を用いたセグメンテーション等を用いて、第1の構造である僧帽弁1の形状を、複数の時相において、医用画像データの中から抽出する。また、処理回路150は、特定機能150eにより、ステップS100で取得した医用画像データから、弁葉の動きの速度情報を取得する。一例として、処理回路150は、特定機能150eにより、ステップS100で取得したエコードップラー画像から、複数の時相において、弁葉の動きの速度情報を取得する。
Next, in step S110, the processing circuitry 150 uses the identification function 150e to identify a first structure included in the medical image data. Here, the first structure is, for example, the
続いて、ステップS120において、処理回路150は、設定機能150fにより、例えば文献値等をもとに第1の構造及び第2の構造の物性値の初期値を設定する。 Next, in step S120, the processing circuit 150 uses the setting function 150f to set initial values of the physical property values of the first structure and the second structure based on, for example, literature values, etc.
ここで、第2の構造は、例えば腱索2である。実施形態に係る医用画像処理装置100は、例えば空間分解能の制約等の原因で、例えばX線CT画像データなどの医用画像データにおいてイメージングされない構造を、第2の構造として含むことができる。
Here, the second structure is, for example, the
処理回路150は、設定機能150fにより、例えば僧帽弁1のヤング率や、僧帽弁1の超弾性体の構成方程式のパラメータを、第1の構造の物性値の初期値として設定する。ここで、僧帽弁1は異方体であるため、処理回路150は、設定機能150fにより、異方性を持つ構成方程式のパラメータを、第1の構造の物性値の初期値として設定してもよい。
The processing circuit 150 uses the setting function 150f to set, for example, the Young's modulus of the
続いて、ステップS130において、処理回路150は、設定機能150fにより、文献等をもとに、様々な境界条件の初期値の設定を行う。ここで、境界条件とは、例えば僧帽弁1にかかる圧力の時間変化、僧帽弁1と左心室4との接合部分の移動量、または腱索2による張力等である。
Next, in step S130, the processing circuit 150 uses the setting function 150f to set initial values for various boundary conditions based on literature, etc. Here, the boundary conditions are, for example, the change over time in pressure on the
処理回路150は、設定機能150fにより、これらの境界条件の初期値の設定値を、文献値を基に算出してもよいし、画像から取得した情報を基に、または画像から取得した情報と文献値とを組み合わせることにより、算出してもよい。 The processing circuit 150 may use the setting function 150f to calculate the initial setting values of these boundary conditions based on literature values, or based on information obtained from the image, or by combining information obtained from the image with literature values.
一例として、処理回路150は、設定機能150fにより、文献値を基に僧帽弁1と腱索2との接合点を仮に決定し、乳頭筋3の位置を医用画像より取得し、さらに腱索2の自然長長さを決めることにより、腱索2による張力を算出し、境界条件の初期値として設定する。
As an example, the processing circuit 150 uses the setting function 150f to provisionally determine the junction between the
換言すると、処理回路150は、設定機能150fにより、第1の力学的パラメータ及び第2の力学的パラメータの境界条件の初期値を設定する。 In other words, the processing circuit 150 sets the initial values of the boundary conditions of the first mechanical parameter and the second mechanical parameter by the setting function 150f.
ここで、第1の力学的パラメータは、例えば血圧に基づくパラメータであり、第2の力学的パラメータは、血圧と第2の構造である腱索2による力の合力である。すなわち、処理回路150は、設定機能150fにより、血圧に基づくパラメータ及び、血圧と腱索2による力の合力の境界条件の初期値を設定する。
Here, the first mechanical parameter is, for example, a parameter based on blood pressure, and the second mechanical parameter is the resultant force of blood pressure and the second structure,
図4に、かかる状況の模式図が示されている。矢印30は、腱索2による張力を示している。矢印31及び矢印32は、血圧により僧帽弁1にかかる圧力を示している。すなわち、矢印31及び矢印32は、処理回路150が設定機能150fにより設定する第1の力学的パラメータの一例であり、矢印30、31及び32のベクトル和が、処理回路150が設定機能150fにより設定する第2の力学的パラメータの一例となる。
A schematic diagram of such a situation is shown in FIG. 4.
ここで、処理回路150が設定機能150fにより第1の力学的パラメータを推定する手法を第1の手法、第2の力学的パラメータを推定する手法を第2の手法とすると、第2の手法は、第1の手法と一般に異なるものである。一例として、処理回路150は、設定機能150fにより、文献値に基づく第1の手法により、第1の力学的パラメータである血圧を算出する。一方で、上述したように、処理回路150は、設定機能150fにより、文献値を基に僧帽弁1と腱索2との接合点を仮決定したのち、乳頭筋3の位置を医用画像より取得し、さらに腱索2の自然長長さを決めることにより腱索2の張力を算出し、血圧による力との合力を計算する第2の手法により、第2の力学的パラメータを算出する。
Here, the method in which the processing circuit 150 estimates the first mechanical parameter using the setting function 150f is called the first method, and the method in which the processing circuit 150 estimates the second mechanical parameter is called the second method. The second method is generally different from the first method. As an example, the processing circuit 150 calculates the first mechanical parameter, blood pressure, using the first method based on literature values using the setting function 150f. On the other hand, as described above, the processing circuit 150 uses the setting function 150f to provisionally determine the junction between the
続いて、ステップS140において、処理回路150は、推定機能150bにより、第1の構造に対する第2の構造の連結位置を、第1の構造上の位置における第1力学的パラメータと第2の力学的パラメータとに基づいて推定する。この際、処理回路150は、推定機能150bにより、例えばベイズ推定や機械学習によるデータ同化技術を用いる。 Next, in step S140, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to estimate the connection position of the second structure relative to the first structure based on the first mechanical parameter and the second mechanical parameter at the position on the first structure. At this time, the processing circuit 150 uses data assimilation techniques such as Bayesian estimation or machine learning using the estimation function 150b.
以下、ステップS140の処理の具体的内容については、図6のフローチャートにて詳しく説明するが、図5を用いて、実施形態の処理の概要について説明する。 The specific processing of step S140 will be explained in detail below using the flowchart in Figure 6, but an overview of the processing of this embodiment will be explained using Figure 5.
第1の構造である僧帽弁1に対する第2の構造である腱索2の位置を推定することは一般には困難であるが、実施形態においては、処理回路150は、推定機能150bにより、図4に示される腱索による張力である矢印30及び血圧による力である矢印31及び32と釣り合うような、仮想腱索による張力及び仮想血圧による力を推定することにより、僧帽弁1に対する腱索2の連結位置を推定する。図5において、矢印41と矢印42との合力は仮想腱索による力を模式的に示したものであり、矢印40は、仮想圧力による力を模式的に示したのとなる。
It is generally difficult to estimate the position of the
ここで、仮想腱索について説明すると、図4において、矢印30と矢印31と矢印32との合力は、そのステップの時点で仮定された腱索2の位置に対して計算された合力である。これらの合力はゼロであるべきであるということを考えると、腱索2の位置が真の位置からずれていたために、図4において、矢印の合力がゼロになっていなかったのだと考えることができる。従って、処理回路150は、系に仮想腱索を追加し、それ以前までのステップにおいて仮定されていた腱索による張力及び血圧による力の合力と、新たに追加された仮想腱索による張力及び仮想血圧による力の合力との和がゼロになるように、腱索2の位置を更新する。換言すると、処理回路150は、推定機能150bにより、腱索による張力及び血圧による力の合力と、仮想腱索による張力及び仮想血圧による力の合力とが釣り合うように、腱索2の位置などを更新する。
Now, regarding the virtual chordae, in FIG. 4, the resultant force of
この時、処理回路150は、推定機能150bにより、第1の力学的パラメータと第2の力学的パラメータとに差がある位置を、第1の構造に対する第2の構造の連結位置として特定する。換言すると、処理回路150は、推定機能150bにより、例えば第2の構造である腱索2が第1の構造である僧帽弁1に与える力と、血流及び血圧に発生する力との収支が釣り合う状態で、第2の構造である腱索2による第1の構造である僧帽弁1にかかる力が高いところを、第1の構造に対する第2の構造の連結位置として特定する。
At this time, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to identify the position where there is a difference between the first mechanical parameter and the second mechanical parameter as the connection position of the second structure to the first structure. In other words, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to identify, for example, a position where the force exerted by the second structure, the
図6を用いて、ステップS140の処理についてより詳細に説明する。図6は、図3のステップS140の処理をより詳細に説明した図である。 The process of step S140 will be described in more detail with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a diagram illustrating the process of step S140 in FIG. 3 in more detail.
初めに、ステップS141において、処理回路150は、第1の時相より計算を開始する。ここで、第1の時相とは、例えば心拡張期である。 First, in step S141, the processing circuit 150 starts the calculation from the first phase. Here, the first phase is, for example, the diastole.
続いて、ステップS142において、処理回路150は、推定機能150bにより、第1の時相における第1の構造の形状を初期形状として、ステップS130及びS140で設定した境界条件と物性値を用いて、第1の構造にかかる外力及び内力を計算する。一例として、処理回路150は、推定機能150bにより、拡張期の僧帽弁1の形状を第1の構造の初期形状として、ステップS130及びS140で設定した境界条件と物性値を用いて、例えば有限要素法、有限差分法、ALE(Arbitrary Lagrangian and Eularian)法等を用いて、第1の構造にかかる外力及び内力を計算する。換言すると、処理回路150は、推定機能150bにより、第1の時相において、力の収支を計算する。
Next, in step S142, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to calculate the external and internal forces acting on the first structure using the boundary conditions and physical properties set in steps S130 and S140, with the shape of the first structure in the first time phase as the initial shape. As an example, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to calculate the external and internal forces acting on the first structure using the boundary conditions and physical properties set in steps S130 and S140, with the shape of the
続いて、ステップS143において、処理回路150は、推定機能150bにより、ステップS142で計算した力に基づいて第1の構造を変形させることにより、微小時間後の第1の構造の形状を予測する。 Next, in step S143, the processing circuit 150 predicts the shape of the first structure after a short time by deforming the first structure based on the force calculated in step S142 using the estimation function 150b.
続いて、ステップS144において、処理回路150は、時相を微小時間だけ進ませる。 Next, in step S144, the processing circuit 150 advances the time phase by a small amount of time.
続いて、ステップS145において、時相が第2の時相に達するまで(ステップS145 No)、処理回路150は、ステップS142からステップS145の処理を繰り返す。ここで、第2の時相とは、例えば心収縮期である。時相が第2の時相に達すると、(ステップS145 Yes)、処理はステップS146へと進む。 Next, in step S145, the processing circuit 150 repeats the processes of steps S142 to S145 until the time phase reaches the second time phase (step S145 No). Here, the second time phase is, for example, the cardiac systole. When the time phase reaches the second time phase (step S145 Yes), the process proceeds to step S146.
なお、上述の例では、第1の時相が拡張期であり第2の時相が収縮期である場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、例えば第1の時相が収縮期であり第2の時相が拡張期であってもよい。 In the above example, the first time phase is diastolic and the second time phase is systolic, but the embodiment is not limited to this. That is, for example, the first time phase may be systolic and the second time phase may be diastolic.
続いて、ステップS146において、処理回路150は、推定機能150bにより、第2の時相における第1の構造の形状を推定する。上述したように、処理回路150は、推定機能150bにより、第1の時相により計算された力の収支及び第1の時相における医用画像データに基づいて、第2の時相における第1の構造の形状を推定する。 Next, in step S146, the processing circuitry 150 estimates the shape of the first structure in the second time phase using the estimation function 150b. As described above, the processing circuitry 150 estimates the shape of the first structure in the second time phase using the estimation function 150b based on the force balance calculated in the first time phase and the medical image data in the first time phase.
続いて、ステップS147において、処理回路150は、推定機能150bにより、推定された第1の構造の形状と、第2の時相における医用画像データの第1の構造の形状を基に損失関数を計算する。すなわち、処理回路150は、推定機能150bにより、推定された第2の時相の第1の構造の形状と、医用画像データから得られる実際の第2の時相の形状とのずれを損失関数とする最適化を実行する。ここで最適化される最適化パラメータは、例えば腱索の位置、大きさ、張力などの物性値や、腱索の接合位置、血圧などの様々な境界条件である。 Next, in step S147, the processing circuitry 150 calculates a loss function based on the shape of the first structure estimated by the estimation function 150b and the shape of the first structure of the medical image data in the second phase. That is, the processing circuitry 150 performs optimization using the deviation between the shape of the first structure in the second phase estimated by the estimation function 150b and the actual shape of the second phase obtained from the medical image data as the loss function. The optimization parameters optimized here are, for example, physical property values such as the position, size, and tension of the chordae tendineae, as well as various boundary conditions such as the junction position of the chordae tendineae and blood pressure.
すなわち、処理回路150は、推定機能150bにより、推定した第1の構造の形状と、第2の時相における医用画像データの前記第1の構造の形状とを比較することにより、例えば第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する。 That is, the processing circuitry 150 uses the estimation function 150b to compare the estimated shape of the first structure with the shape of the first structure in the medical image data at the second time phase, thereby estimating, for example, the connection position of the second structure relative to the first structure.
続いて、ステップS148において、ステップS147で計算した損失関数が一定値以内でない場合(ステップS148 No)、処理はステップS149に進み、処理回路150は、推定機能150bにより、第2の構造の連結位置等を修正し、処理はステップS141に戻る。ステップS149において、処理回路150は、推定機能150bにより、例えば腱索の位置、大きさ、本数、張力、接合位置等を修正し、この結果、ステップS141以降の処理が再び開始される。 Next, in step S148, if the loss function calculated in step S147 is not within a certain value (step S148 No), the process proceeds to step S149, where the processing circuit 150 modifies the connection position of the second structure, etc., using the estimation function 150b, and the process returns to step S141. In step S149, the processing circuit 150 modifies, for example, the position, size, number, tension, and joint position of the tendon, using the estimation function 150b, and as a result, the process from step S141 onwards is started again.
これに対して、計算した損失関数が一定値以内である場合(ステップS149 Yes)、ステップS140の処理は完了する。 On the other hand, if the calculated loss function is within a certain value (Yes in step S149), the processing in step S140 is completed.
図3に戻り、続いて、ステップS150において、処理回路150は、例えば図7に示されるように、表示制御機能150cにより、ディスプレイ135の表示領域に第2の構造の連結位置を表示させる。例えば、処理回路150は、表示制御機能150cにより、2Dまたは3Dの画像上の対応する位置に予め設定する表示条件で、第2の構造の連結位置を表示する。表示条件としては、RGB値、透過度、彩度などの色の条件、太さや形等である。また、処理回路150は、表示制御機能150cにより、例えば色ではなくテクスチャを変化させることにより、第2の構造を表示してもよい。また、処理回路150は、表示制御機能150cにより、ステップS140における推定結果や、推定の信頼度に基づいて、表示を変化させてもよい。 Returning to FIG. 3, next, in step S150, the processing circuit 150 causes the display control function 150c to display the connection position of the second structure in the display area of the display 135, for example, as shown in FIG. 7. For example, the processing circuit 150 uses the display control function 150c to display the connection position of the second structure at a corresponding position on a 2D or 3D image under display conditions that are set in advance. The display conditions include color conditions such as RGB values, transparency, and saturation, thickness, and shape. The processing circuit 150 may also display the second structure by changing the texture instead of the color, for example, using the display control function 150c. The processing circuit 150 may also change the display based on the estimation result in step S140 or the reliability of the estimation using the display control function 150c.
以上のように、第1の実施形態に係る医用画像処理装置100は、第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する。これにより、例えば患者それぞれの腱索2の連結位置を考慮に入れたシミュレーションを行うことができ、腱索2のシミュレーションの精度を向上させることができる。
As described above, the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment estimates the connection position of the second structure relative to the first structure. This makes it possible to perform a simulation that takes into account the connection position of the
(第1の実施形態の第1の変形例)
第1の実施形態で説明したシミュレーション結果の表示方法については、上述した例に限られず、例えば、処理回路150は、表示制御機能150cにより、以下のような様々な形態により推定結果を表示してもよい。
(First Modification of the First Embodiment)
The method of displaying the simulation results described in the first embodiment is not limited to the above-mentioned example. For example, the processing circuit 150 may display the estimation results in various forms such as the following using the display control function 150c.
一例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、推定された腱索2の長さに応じて表示する腱索2の色を変えてもよい。例えば、処理回路150は、表示制御機能150cにより、長さが40mmを超える腱索2を赤で、40mm未満の腱索を青で表示させる。また、別の例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、領域ごとに腱索2の色を変えて表示させてもよい。一例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、僧帽弁1との結合部から40mmまでを赤で示し,40mmを超える領域を青で示してもよい.また、処理回路150は、表示制御機能150cにより、腱索2の長さに応じて赤から青に、表示させる色を徐々に変化させてもよい。
As an example, the processing circuit 150 may change the color of the
また、別の例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、腱索2の平均長さに応じて患者ごとに腱索の色を変えてもよい。例えば、処理回路150は、表示制御機能150cにより、一人の患者のすべての腱索2の長さの平均を計算し,長さが40mmを超える患者に関してはすべての腱索2を赤で,それ以外の腱索2は青で示してもよい。
As another example, the processing circuit 150 may use the display control function 150c to change the color of the chordae for each patient according to the average length of the
また、別の例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、腱索2の硬さに応じて腱索2の色を変えてもよい。一例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、推定された腱索の硬さが500kPaを超える腱索を赤で,500kPa未満の腱索を青で表示してもよい。
As another example, the processing circuit 150 may use the display control function 150c to change the color of the
また、別の例として、処理回路150は、腱索2の本数に応じて腱索2の色を変えてもよい。例えば、処理回路150は、表示制御機能150cにより、推定対象の患者の弁に繋がっている腱索2の本数が50本を超えるものは赤で、50本未満のものは青で表示してもよい。また、別の例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、領域を分類して領域ごとの腱索2の本数に応じて腱索の色を変えてもよい。例えば、処理回路150は、表示制御機能150cにより、前尖に繋がっている腱索2の本数が30本を超えるものは赤で、30本未満のものは青で表示する。
As another example, the processing circuit 150 may change the color of the
また、別の例として、処理回路150は、腱索2の種類に応じて腱索2の色を変えてもよい。一例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、Basal chordaeと推定されるものは赤で、Marginal chordaeと推定されるものは青で、Struct chordaeと推定されるものは緑で表示する。
As another example, the processing circuit 150 may change the color of the
また、処理回路150は、推定機能150bにより、分類の自信度を算出し、表示制御機能150cにより、自信度が一定値を下回る腱索2を灰色で表示してもよい。
The processing circuit 150 may also use the estimation function 150b to calculate the confidence level of the classification, and the display control function 150c to display in gray those
また、別の例として、処理回路150は、推定機能150bにより、腱索2の位置の尤度を計算し、尤度に応じて色を変えてもよい。一例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、90%の尤度で腱索2の位置だと思われる領域は赤で、80%から90%の尤度で腱索2と推定される領域は黄色で表示する。処理回路150は、さらにこの際、尤度が90%を超える腱索2が1本でもあれば赤で、80%~90%を超える腱索2が1本でもあれば黄色で表示してもよい。また、処理回路150は、表示制御機能150cにより、90%を超える腱索2の数に応じて色・明度・再度などを変更してもよい。
As another example, the processing circuit 150 may use the estimation function 150b to calculate the likelihood of the position of the
また、別の例として、処理回路150は、推定機能150bにより、CT画像やエコー画像等から直接抽出された腱索や人工腱索を合わせて表示し、抽出結果と推定結果の色を変えてもよい。その際、処理回路150は、表示制御機能150cにより、直接抽出された腱索2は赤で、推定された腱索2は青で示してもよい。また抽出結果と推定結果が同じ腱索2を指示している場合、処理回路150は、表示制御機能150cにより、色を変えて表示してもよい。
As another example, the processing circuitry 150 may use the estimation function 150b to display both tendon and artificial tendon extracted directly from CT images, echo images, etc., and change the colors of the extraction and estimation results. In this case, the processing circuitry 150 may use the display control function 150c to display the directly extracted
また、別の例として、処理回路150は、腱索2の位置をユーザが変更できるようにし、変更を加えた腱索2とそれ以外の腱索2の色を変えてもよい。例えば、変更を加えた腱索2を赤で、それ以外を青で示してもよい。処理回路150は、表示制御機能150cにより、変更回数に応じて色を変更させてもよい。
As another example, the processing circuit 150 may allow the user to change the position of the
また、別の例として、処理回路150は、表示制御機能150cにより、治療に影響のある腱索2かどうかを判断し、判断結果に応じて色を変えてもよい。一例として、mitraclipを留置する際には、カテーテルに腱索2が絡まる場合がある。従って、処理回路150は、受付機能150dにより、mitraclipを留置する位置を、ユーザ入力により受け付け、受け付けた位置の半径5mm以内に存在する腱索2に色を付けてもよい。
As another example, the processing circuit 150 may use the display control function 150c to determine whether the
以上のように、第1の実施形態においては、処理回路150は表示制御機能150cにより、様々な形態でユーザに推定結果を表示する。これにより、ユーザの利便性を高めることができる。 As described above, in the first embodiment, the processing circuit 150 uses the display control function 150c to display the estimation results to the user in various forms. This can improve user convenience.
(第2の実施形態)
第1の実施形態においては、第1の構造が弁であり、第1の構造に対する連結位置を推定する第2の構造が、腱索である場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限られない。第2の実施形態においては、第1の構造が表情筋であり、第2の構造が、表情筋に接合するリガンドである場合について説明する。
Second Embodiment
In the first embodiment, a case has been described in which the first structure is a valve, and the second structure for estimating the connection position with respect to the first structure is a chordae tendineae. However, the embodiment is not limited to this. In the second embodiment, a case will be described in which the first structure is a facial muscle, and the second structure is a ligand that is bonded to the facial muscle.
はじめに、ステップS100において、処理回路150は、取得機能150aにより、画像データを取得する。ここでいう画像データは、CT画像、MR画像等の医用画像であってもよいし、また例えば被検体の顔部分を含む通常の写真データであってもよい。処理回路150は、取得機能150aにより、複数の時相における画像データを取得する。 First, in step S100, the processing circuitry 150 acquires image data using the acquisition function 150a. The image data here may be medical images such as CT images and MR images, or may be ordinary photographic data including the subject's face, for example. The processing circuitry 150 acquires image data at multiple time phases using the acquisition function 150a.
続いて、ステップS110において、処理回路150は、特定機能150eにより、ステップS100で抽出した画像データから第1の構造である表情筋の形状を抽出する。一例として、処理回路150は、特定機能150eにより、複数の画像から、複数の時相における表情筋の形状を抽出する。例えばこの際、それぞれの時点によって、表情が異なっているのが望ましい。 Next, in step S110, the processing circuit 150 uses the specification function 150e to extract the shape of the facial muscles, which is the first structure, from the image data extracted in step S100. As an example, the processing circuit 150 uses the specification function 150e to extract the shapes of the facial muscles at multiple time phases from multiple images. For example, at this time, it is desirable for the facial expressions to be different depending on each time point.
続いて、ステップS120において、処理回路150は、設定機能150fにより、例えば文献値等をもとに第1の構造及び第2の構造の物性値の初期値を設定する。 Next, in step S120, the processing circuit 150 uses the setting function 150f to set initial values of the physical property values of the first structure and the second structure based on, for example, literature values, etc.
ここで、物性値とは、例えば表情筋のヤング率または超弾性体の構成方程式のパラメータなどである。また筋肉は異方体であることが知られているため、処理回路150は、設定機能150fにより、異方性をもつ構成方程式を用いて、物性値の初期値の設定をしてもよい。 Here, the physical property value is, for example, the Young's modulus of the facial muscle or the parameters of the constitutive equation of a hyperelastic body. Since muscles are known to be anisotropic bodies, the processing circuit 150 may use the setting function 150f to set the initial values of the physical property values using an anisotropic constitutive equation.
続いて、ステップS130において、処理回路150は、設定機能150fにより、文献値等をもとに、様々な境界条件の初期値の設定を行う。ここで、境界条件とは、例えば
骨や脂肪による圧迫、顔面に押し付けられている物体による圧迫などを意味する。なお、実施形態は、文献値等を基に境界条件の設定を行う場合に限られず、ユーザによる入力を受け付けて、受け付けた入力結果を基に、境界条件の設定を行ってもよい。
Next, in step S130, the processing circuit 150 sets various initial values of boundary conditions based on literature values, etc., using the setting function 150f. Here, the boundary conditions refer to, for example, pressure from bones or fat, pressure from an object pressed against the face, etc. Note that the embodiment is not limited to the case where the boundary conditions are set based on literature values, etc., and may accept input from a user and set the boundary conditions based on the accepted input result.
続いて、ステップS140において、処理回路150は、推定機能150bにより、第1の構造である表情筋に対する第2の構造であるリガンドの位置を推定する。一例として、処理回路150は、推定機能150bにより、第1の時相における表情筋の形状を基に第2の時相における表情筋の形状を推定し、第2の時相における実際の画像における表情筋の形状とを比較し損失関数を計算することで、表情筋に対するリガンドの位置を推定する。 Next, in step S140, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to estimate the position of the ligand, which is a second structure, relative to the mimetic muscle, which is a first structure. As an example, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to estimate the shape of the mimetic muscle in the second time phase based on the shape of the mimetic muscle in the first time phase, and compares it with the shape of the mimetic muscle in the actual image in the second time phase to calculate a loss function, thereby estimating the position of the ligand relative to the mimetic muscle.
続いて、ステップS150において、処理回路150は、表示制御機能150cにより、ディスプレイ135の表示領域に表情筋に対するリガンドの位置を表示させる。 Next, in step S150, the processing circuit 150 causes the display control function 150c to display the position of the ligand relative to the mimetic muscles in the display area of the display 135.
以上のように、第2の実施形態では、第1の実施形態の手法を、表情筋に対して適用する。これにより、表情筋に対するリガンドの位置をシミュレーションすることができる。 As described above, in the second embodiment, the method of the first embodiment is applied to the mimetic muscles. This makes it possible to simulate the position of the ligand relative to the mimetic muscles.
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、処理回路150が取得した医用画像データに基づいて直接モデリングを行うのではなく、解剖学的知識に基づいて設定された別のモデルの結果をもとに、シミュレーションを行う場合について説明する。
Third Embodiment
In the third embodiment, a case will be described in which, rather than performing modeling directly based on medical image data acquired by the processing circuitry 150, a simulation is performed based on the results of a different model set up based on anatomical knowledge.
かかる状況が、図8に示されている。はじめに、ステップS100において、処理回路150は、取得機能150aにより、医用画像を取得する。一例として、処理回路150は、取得機能150aにより、心臓のX線CT画像を取得する。 This situation is shown in FIG. 8. First, in step S100, the processing circuitry 150 acquires a medical image using the acquisition function 150a. As an example, the processing circuitry 150 acquires an X-ray CT image of the heart using the acquisition function 150a.
続いて、ステップS300において、処理回路150は、特定機能150eにより、ステップS100で取得した医用画像から、第1のモデルにおける第1の構造及び第2の構造を抽出する。ここで、第1のモデルは、シミュレーション対象である患者のモデルである。一例として、処理回路150は、特定機能150eにより、ステップS100で取得したX線CT画像から、第1の構造である僧帽弁1の構造及び第2の構造である腱索2の構造を、複数位相にて取得する。
Next, in step S300, the processing circuitry 150 uses the specific function 150e to extract a first structure and a second structure in a first model from the medical image acquired in step S100. Here, the first model is a model of a patient who is the subject of the simulation. As an example, the processing circuitry 150 uses the specific function 150e to acquire the first structure, the
続いて、ステップS310において、処理回路150は、設定機能150fにより、文献値をもとに、第2のモデルにおける第1の構造及び第2の構造の物性値を設定する。ここで、第2のモデルは、例えば文献値等に基づいて設定される腱索モデルであり、前述したシミュレーション対象である患者のモデルである第1のモデルとは異なるモデルである。 Next, in step S310, the processing circuit 150 uses the setting function 150f to set the physical property values of the first structure and the second structure in the second model based on the literature values. Here, the second model is, for example, a chordae model set based on literature values, etc., and is a model different from the first model, which is a model of the patient that is the subject of the simulation described above.
続いて、ステップS320において、処理回路150は、設定機能150fにより、文献値をもとに、第2のモデルにおける第1の構造及び第2の構造の境界条件の初期値を設定する。すなわち、処理回路150は、設定機能150fにより、第2のモデルである腱索モデルにおける、僧帽弁1及び腱索2の境界条件の初期値を設定する。
Next, in step S320, the processing circuitry 150 uses the setting function 150f to set initial values of the boundary conditions of the first structure and the second structure in the second model based on the literature values. That is, the processing circuitry 150 uses the setting function 150f to set initial values of the boundary conditions of the
続いて、ステップS330において、処理回路150は、設定機能150fにより、第2のモデルにおいて第2の構造のモデルの設定を行う。一例として、処理回路150は、設定機能150fにより、腱索モデルにおける腱索2の設定を行う。
Next, in step S330, the processing circuit 150 uses the setting function 150f to set a model of the second structure in the second model. As an example, the processing circuit 150 uses the setting function 150f to set
続いて、ステップS340において、処理回路150は、推定機能150bにより、第1のモデルと第2のモデルとを統合することにより、第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する。一例として、処理回路150は、推定機能150bにより、第1のモデルから第2の構造、すなわち腱索2を取り除いたうえで、第1のモデルと第2のモデルを統合する。一例として、処理回路150は、推定機能150bにより、例えば(1)僧帽弁1の左心室側の特定の点と、第2のモデルである腱索モデルの腱索2の片側が接合し、(2)乳頭筋3と紐構造体の片方の先端とが接合するように、第1のモデルと第2のモデルとを統合する。また、処理回路150は、推定機能150bにより、僧帽弁のパラメータについても、例えばデータ同化を行うことにより推定する。
Next, in step S340, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to integrate the first model and the second model to estimate the connection position of the second structure relative to the first structure. As an example, the processing circuit 150 uses the estimation function 150b to integrate the first model and the second model after removing the second structure, i.e., the
以上のように、第3の実施形態では、処理回路150は、患者モデルである第1のモデルと、第1のモデルとは異なる第2のモデルとを用い、それらを統合することにより、腱索2の推定を行うことができる。これにより、患者の腱索2をモデル化することなしに、僧帽弁1のパラメータを推定することができる。
As described above, in the third embodiment, the processing circuit 150 uses a first model, which is a patient model, and a second model different from the first model, and integrates them to estimate the
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、医用シミュレーションの精度を向上させることができる。 According to at least one of the embodiments described above, the accuracy of medical simulations can be improved.
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations of embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and spirit of the invention.
150 処理回路
150a 取得機能
150b 推定機能
150c 表示制御機能
150d 受付機能
150e 特定機能
150f 設定機能
150 Processing circuit 150a Acquisition function 150b Estimation function 150c Display control function 150d Reception function 150e Identification function 150f Setting function
Claims (12)
前記医用画像データに含まれる第1の構造を特定する特定部と、
前記第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する推定部と、を備え、
前記推定部は、前記第1の構造上の位置における第1の力学的パラメータと前記第1の力学的パラメータを含む第2の力学的パラメータとに基づいて、前記連結位置を推定する、
医用画像処理装置。 An acquisition unit for acquiring medical image data;
An identification unit that identifies a first structure included in the medical image data;
an estimation unit that estimates a connection position of a second structure relative to the first structure,
The estimation unit estimates the connection position based on a first mechanical parameter at the first structural position and a second mechanical parameter including the first mechanical parameter.
Medical imaging equipment.
前記推定部は、前記第1の時相において力の収支を計算し、計算した前記力の収支及び前記第1の時相における前記医用画像データに基づいて、前記第2の時相における前記第1の構造の形状を推定し、前記推定した前記第1の構造の形状と、前記第2の時相における前記医用画像データの前記第1の構造の形状とを比較することにより、前記連結位置を推定する、請求項1に記載の医用画像処理装置。 The acquisition unit acquires the medical image data in a first time phase and a second time phase,
2. The medical image processing device according to claim 1, wherein the estimation unit calculates a force balance in the first time phase, estimates a shape of the first structure in the second time phase based on the calculated force balance and the medical image data in the first time phase, and estimates the connection position by comparing the estimated shape of the first structure with a shape of the first structure in the medical image data in the second time phase.
前記医用画像データに含まれる第1の構造を特定し、
前記第1の構造上の位置における第1の力学的パラメータと前記第1の力学的パラメータを含む第2の力学的パラメータとに基づいて前記第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する、
医用画像処理方法。 Acquire medical image data;
Identifying a first structure included in the medical image data;
estimating a connection position of a second structure relative to the first structure based on a first mechanical parameter at a position on the first structure and a second mechanical parameter including the first mechanical parameter;
Medical image processing method.
前記医用画像データに含まれる第1の構造を特定し、
前記第1の構造上の位置における第1の力学的パラメータと前記第1の力学的パラメータを含む第2の力学的パラメータとに基づいて前記第1の構造に対する第2の構造の連結位置を推定する手順をコンピュータに実行させる、プログラム。 Acquire medical image data;
Identifying a first structure included in the medical image data;
A program that causes a computer to execute a procedure for estimating a connection position of a second structure relative to the first structure based on a first mechanical parameter at a position on the first structure and a second mechanical parameter including the first mechanical parameter.
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