JP5242094B2 - Medical image photographing apparatus, medical image processing apparatus, and medical image processing program - Google Patents
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Description
この発明は、乳腺がんの切除手術の手術計画に使用される画像の表示技術に関する。 The present invention relates to an image display technique used in an operation plan for excision of breast cancer.
乳腺がんの切除手術の手術計画では、図7に示すようなVR(Volume Rendering)画像やMPR(Multi-Planar Reconstruction)画像が使用される。ここで、MPR画像とは、X線CT装置やMRI装置などにより得られた画像データに基づいて作成されるコロナル像、サジタル像、アキシャル像、オビリーク像などである(特許文献1参照)。術者は、図7の画像での基準点(ニップル)10から腫瘍までの距離を参考にしながら切除手術の手術計画をたてる。 In an operation plan for breast cancer resection surgery, a VR (Volume Rendering) image and an MPR (Multi-Planar Reconstruction) image as shown in FIG. 7 are used. Here, the MPR image is a coronal image, a sagittal image, an axial image, an obilique image, or the like created based on image data obtained by an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus (see Patent Document 1). The surgeon makes an operation plan for resection surgery with reference to the distance from the reference point (nipple) 10 to the tumor in the image of FIG.
しかしながら、図7に示したVR画像やMPR画像では、基準点10から腫瘍までの2次元の直線距離は計測することができるが、手術時に必要な基準点10から腫瘍までの体表面に沿った距離を計測することができないという問題がある。
However, in the VR image and the MPR image shown in FIG. 7, a two-dimensional linear distance from the
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、乳腺がんの手術時に必要な基準点10から腫瘍までの体表面に沿った距離を計算して表示する医用画像撮影装置、医用画像処理装置および医用画像処理プログラムを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems caused by the prior art, and is used for calculating and displaying the distance along the body surface from the
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、被検体の乳房を撮影して画像データを収集し、該収集した画像データを用いて乳房画像を表示する医用画像撮影装置であって、前記画像データから生成した3次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手段と、前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲の前記3次元ボリュームデータの体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手段と、前記3次元ボリュームデータから、前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点とを含む面を特定し、特定した面上で、前記3次元ボリュームデータにおける前記対応位置と前記基準点との体表面輪郭上での距離を算出して乳房画像上に表示する画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a medical image photographing apparatus for photographing a breast of a subject, collecting image data, and displaying the breast image using the collected image data. A tumor range specifying means for specifying a tumor range using the three-dimensional volume data generated from the image data, and correspondence of the tumor range specified by the tumor range specifying means on the body surface contour of the three-dimensional volume data position and a position specifying means for obtaining, from the three-dimensional volume data, and identifies the face including the said corresponding position and the reference point obtained by said position specifying means on the specified plane, the in the three-dimensional volume data Image display control means for calculating a distance on the body surface contour between the corresponding position and the reference point and displaying it on the breast image is provided.
また、本発明は、被検体の乳房を撮影して収集された画像データから乳房画像を生成して表示する医用画像処理装置であって、前記画像データから生成した3次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手段と、前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲の前記3次元ボリュームデータの体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手段と、前記3次元ボリュームデータから、前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点とを含む面を特定し、特定した面上で、前記3次元ボリュームデータにおける前記対応位置と前記基準点との体表面輪郭上での距離を算出して乳房画像上に表示する画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention also relates to a medical image processing apparatus for generating and displaying a breast image from image data collected by photographing a breast of a subject, and using a three-dimensional volume data generated from the image data as a tumor. A tumor range specifying means for specifying a range; a position specifying means for obtaining a corresponding position on the body surface contour of the three-dimensional volume data of the tumor range specified by the tumor range specifying means ; A surface including the corresponding position and the reference point obtained by the position specifying means is specified, and a distance on the body surface contour between the corresponding position and the reference point in the three-dimensional volume data is specified on the specified surface. Image display control means for calculating and displaying on the breast image is provided.
また、本発明は、被検体の乳房を撮影して収集された画像データから乳房画像を生成して表示する医用画像処理プログラムであって、前記画像データから生成した3次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手順と、前記腫瘍範囲特定手順により特定された腫瘍範囲の前記3次元ボリュームデータの体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手順と、前記3次元ボリュームデータから、前記位置特定手順により求められた前記対応位置と基準点とを含む面を特定し、特定した面上で、前記3次元ボリュームデータにおける前記対応位置と前記基準点との体表面輪郭上での距離を算出して乳房画像上に表示する画像表示制御手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。 The present invention also relates to a medical image processing program for generating and displaying a breast image from image data collected by photographing a breast of a subject, and using a three-dimensional volume data generated from the image data as a tumor From the tumor range specifying procedure for specifying the range, the position specifying procedure for obtaining the corresponding position on the body surface contour of the three-dimensional volume data of the tumor range specified by the tumor range specifying procedure, and the three-dimensional volume data, A surface including the corresponding position and the reference point obtained by the position specifying procedure is specified, and a distance on the body surface contour between the corresponding position and the reference point in the three-dimensional volume data is specified on the specified surface. An image display control procedure for calculating and displaying on a breast image is executed by a computer.
本発明によれば、術者は腫瘍の位置を正確に把握することができる。 According to the present invention, the operator can accurately grasp the position of the tumor.
以下に添付図面を参照して、この発明に係る医用画像撮影装置、医用画像処理装置および医用画像処理プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明をX線CT装置に適用した場合を中心に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、MRI装置、超音波装置、マンモグラフィ装置など他の医用画像撮影装置にも同様に適用することができる。 Exemplary embodiments of a medical image photographing apparatus, a medical image processing apparatus, and a medical image processing program according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the case where the present invention is applied to an X-ray CT apparatus will be mainly described. However, the present invention is not limited to this, and other medical devices such as an MRI apparatus, an ultrasonic apparatus, and a mammography apparatus are used. The present invention can be similarly applied to an image photographing apparatus.
まず、本実施例に係るX線CT装置の構成について説明する。図1は、本実施例に係るX線CT装置の構成を示す図である。ガントリ100は、X線管101と、例えば64列または256列といったいわゆる多列型(2次元アレイ型とも言う)のX線検出器103とを有する。X線管101とX線検出器103は、回転軸RAまわりに回転可能に支持された円環状のフレーム102に搭載される。X線検出器103は、X線管101に対向する。フレーム102は、回転部107の駆動により例えば0.4秒/回転の高速で回転される。高電圧発生装置109からスリップリング108を経由してX線管101に管電圧が印加され、フィラメント電流が供給される。それによりX線管101からX線が発生される。X線検出器103は、被検体を透過したX線を検出する。
First, the configuration of the X-ray CT apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an X-ray CT apparatus according to the present embodiment. The gantry 100 includes an
一般的にDAS(Data Acquisition System)と呼ばれているデータ収集回路104は、X線検出器103からチャネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅し、さらにディジタル信号に変換する。このデータ(生データ)は非接触データ伝送装置105を経由してガントリ100の外部のコンソール内に収容された前処理装置106に送られ、そこで感度補正等の補正処理を受け、再構成処理の直前段階にあるいわゆる投影データとして記憶装置112に記憶される。
A
記憶装置112は、再構成処理を行う再構成装置114、利用者が指示などの入力に用いる入力装置115、画像等を表示する表示装置116、画像処理を行う画像処理装置200とともに、装置全体を制御するシステムコントローラ110にデータ/制御バス111を介して接続される。
The storage device 112 includes the reconstruction device 114 that performs reconstruction processing, the input device 115 that is used by the user for inputting instructions, the display device 116 that displays images, and the
画像処理装置200は、再構成装置114により再構成されたデータを用いてVR画像やMPR画像を表示装置116に表示する装置であり、画像データ記憶部210と、乳腺がん画像表示制御部220とを有する。画像データ記憶部210は、再構成されたデータ、VR画像データなどを記憶する記憶部である。
The
乳腺がん画像表示制御部220は、乳腺がんの切除手術が行われる乳房のVR画像やMPR画像を表示する処理部である。具体的には、この乳腺がん画像表示制御部220は、腫瘍範囲を特定し、乳房のVR画像上に表示する。また、この乳腺がん画像表示制御部220は、基準点10から腫瘍範囲までの体表面上での距離を計算してVR画像上に表示する。
The breast cancer image
図2は、基準点10から腫瘍範囲30までの体表面上での距離を説明するための説明図である。乳腺がん画像表示制御部220は、基準点10を含み体軸に垂直な面(以下「基準面」という)20を基準点10の周りに回転して腫瘍範囲30を囲む二つの面および腫瘍範囲30の断面積が最大となる面を特定し、特定した三つの面と体表面とが交差して得られる三つの交線の長さを算出して表示する。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the distance on the body surface from the
図2では、基準面20を基準点10の周りに回転して腫瘍範囲30を囲む二つの面および腫瘍範囲30の断面積が最大となる面を3本の線(例えば一点鎖線)で示し、AおよびBが腫瘍範囲30を囲む二つの面上で基準点10から腫瘍範囲30までの距離が計算される曲線を示している。
In FIG. 2, the
また、乳腺がん画像表示制御部220は、特定した三つの面それぞれが基準面20となす三つの角度を算出して表示する。図3は、乳腺がん画像表示制御部220が表示する三つの距離および角度の一例を示す図である。同図に示すように、この例では、基準面20を基準点10の周りに回転して腫瘍範囲30を囲む二つの面上で基準点10から腫瘍範囲30まで体表面上での距離は4.8cmと4.2cmである。また、基準面20を基準点10の周りに回転して腫瘍範囲30の断面積が最大となる面上で基準点10から腫瘍範囲30まで体表面上での距離は5.3cmである。また、三つの面が基準面20となす角は−70°、−86度、−100°である。
Further, the breast cancer image
次に、乳腺がん画像表示制御部220の処理手順について図4および図5を用いて説明する。図4は、腫瘍位置が不明である場合の乳腺がん画像表示制御部220の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、腫瘍位置が不明である場合には、乳腺がん画像表示制御部220は、VR画像またはMPR画像上で基準点10の指定を利用者から受け付ける(ステップS11)。そして、受け付けた基準点10を含み体軸に垂直な面すなわち基準面20のMPR画像を作成して表示する(ステップS12)。
Next, the processing procedure of the breast cancer image
そして、利用者にMPR画像の面(MPR面)を基準点10を中心に回転させて腫瘍を含む面を指定させ(ステップS13)、利用者が指定した面およびその近傍の3次元ボリュームデータから腫瘍範囲30を特定する(ステップS14)。そして、基準面20を基準点10を中心に回転して腫瘍範囲30を囲む二つの面および腫瘍の断面積が最大になる面を特定し、各面が基準面20となす角度を計算する(ステップS15)。
Then, the user rotates the surface of the MPR image (MPR surface) around the
そして、体表面に腫瘍範囲30を投影し(ステップS16)、ステップS15で特定した三つの面での体表面輪郭線をCT値変化に基づいて検出する(ステップS17)。そして、検出した三つの体表面輪郭線上で基準点10から腫瘍範囲30までの3次元曲線の長さをそれぞれ算出し(ステップS18)、三つの3次元曲線の長さおよび三つの面が基準面20となす角度を乳房のVR画像上に腫瘍範囲30とともに表示する(ステップS19)。
Then, the
このように、利用者が腫瘍を含む面として指定した面およびその近傍の3次元ボリュームデータから腫瘍範囲30を特定し、特定した腫瘍範囲30に基づいて、基準点10から腫瘍範囲30までの体表面に沿った3次元距離を算出して表示することによって、乳腺がんの切除手術を支援することができる。なお、ここでは、体表面に腫瘍範囲30を投影することとしたが、腫瘍範囲の体表面輪郭上における対応位置を求めることができれば他の方法を用いることもできる。
As described above, the
図5は、腫瘍位置が既知である場合の乳腺がん画像表示制御部220の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、腫瘍位置が既知である場合には、乳腺がん画像表示制御部220は、VR画像またはMPR画像上で基準点10と腫瘍の指定を利用者から受け付ける(ステップS21)。そして、基準点10と腫瘍を含む面およびその近傍の3次元ボリュームデータから腫瘍範囲30を特定する(ステップS22)。そして、基準面20を基準点10を中心に回転して腫瘍範囲30を囲む二つの面および腫瘍の断面積が最大になる面を特定し、各面が基準面20となす角度を計算する(ステップS23)。
FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure of the breast cancer image
そして、体表面に腫瘍範囲30を投影し(ステップS24)、ステップS23で特定した三つの面での体表面輪郭線をCT値変化に基づいて検出する(ステップS25)。そして、検出した三つの体表面輪郭線上で基準点10から腫瘍範囲30までの3次元曲線の長さをそれぞれ算出し(ステップS26)、三つの3次元曲線の長さおよび三つの面が基準面20となす角度を乳房のVR画像上に腫瘍範囲30とともに表示する(ステップS27)。
Then, the
このように、腫瘍位置が既知である場合には利用者に腫瘍の位置を指定させることによって腫瘍範囲30を特定し、特定した腫瘍範囲30に基づいて、基準点10から腫瘍範囲30までの体表面に沿った3次元距離を算出して表示することができる。
Thus, when the tumor position is known, the user specifies the tumor position by specifying the position of the tumor, and based on the specified
なお、ここでは、腫瘍を含む面およびその近傍の3次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲30を自動で特定することとしたが、腫瘍範囲30を利用者に画像上で指定させるようにすることもできる。あるいは、かん流処理(Perfusion処理)により得られる機能画像に対して、単位体積および単位時間あたりの血流量、単位体積あたりの血流量、血液平均通過時間などのパラメータに関する閾値処理を行うことによって、腫瘍範囲30を自動検出するようにすることもできる。図6に、かん流処理により得られた機能画像に対して所定のパラメータに関する閾値処理を行うことによって特定した腫瘍範囲30を乳房のVR画像上に重ねて表示した例を示す。
Here, the
上述してきたように、本実施例では、乳腺がん画像表示制御部220が、腫瘍範囲30を特定し、基準点10から腫瘍範囲30までの3次元距離を計算してVR画像上に表示するとともに、基準点10からの腫瘍の方向および範囲を基準面20からの角度で表示することとしたので、術者は腫瘍の位置を正確に把握することができる。したがって、術者による乳腺がんの削除手術を支援することができる。
As described above, in this embodiment, the breast cancer image
また、本実施例では、乳腺がん画像表示制御部220が、かん流処理などで特定した腫瘍範囲30をVR画像に重ねて表示することとしたので、術者は腫瘍の位置を正確に把握することができる。
In this embodiment, since the breast cancer image
なお、本実施例では、X線CT装置がVR画像やMPR画像を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、X線CT装置やMRI装置が収集した画像データを取得し、取得した画像データを処理してVR画像やMPR画像を表示する医用画像処理装置、あるいはコンピュータを医用画像処理装置として機能させる医用画像処理プログラムにも同様に適用することができる。 In this embodiment, the case where the X-ray CT apparatus displays a VR image or an MPR image has been described. However, the present invention is not limited to this, and image data collected by the X-ray CT apparatus or the MRI apparatus. Can be similarly applied to a medical image processing apparatus that processes the acquired image data and displays a VR image or an MPR image, or a medical image processing program that causes a computer to function as a medical image processing apparatus.
以上のように、本発明は、乳腺がんの削除手術において、画像を用いて手術計画を作成する場合に有用である。 As described above, the present invention is useful when an operation plan is created using an image in a breast cancer removal operation.
10 基準点
20 基準面
30 腫瘍範囲
100 ガントリ
101 X線管
102 フレーム
103 X線検出器
104 データ収集回路(DAS)
105 非接触データ伝送装置
106 前処理装置
107 回転部
108 スリップリング
109 高電圧発生装置
110 システムコントローラ
111 データ/制御バス
112 記憶装置
114 再構成装置
115 入力装置
116 表示装置
200 画像処理装置
210 画像データ記憶部
220 乳腺がん画像表示制御部
10
105 Non-contact
Claims (10)
前記画像データから生成した3次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手段と、
前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲の前記3次元ボリュームデータの体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手段と、
前記3次元ボリュームデータから、前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点とを含む面を特定し、特定した面上で、前記3次元ボリュームデータにおける前記対応位置と前記基準点との体表面輪郭上での距離を算出して乳房画像上に表示する画像表示制御手段と
を備えたことを特徴とする医用画像撮影装置。 A medical imaging apparatus for photographing breasts of a subject to collect breast image data and displaying breast images using the collected image data,
A tumor range specifying means for specifying a tumor range using three-dimensional volume data generated from the image data;
Position specifying means for obtaining a corresponding position on the body surface contour of the three-dimensional volume data of the tumor range specified by the tumor range specifying means;
A surface including the corresponding position and the reference point obtained by the position specifying unit is specified from the three-dimensional volume data, and the corresponding position and the reference point in the three-dimensional volume data are determined on the specified surface . A medical image photographing apparatus comprising: an image display control unit that calculates a distance on a body surface contour and displays the distance on a breast image.
前記画像データから生成した3次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手段と、
前記腫瘍範囲特定手段により特定された腫瘍範囲の前記3次元ボリュームデータの体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手段と、
前記3次元ボリュームデータから、前記位置特定手段により求められた前記対応位置と基準点とを含む面を特定し、特定した面上で、前記3次元ボリュームデータにおける前記対応位置と前記基準点との体表面輪郭上での距離を算出して乳房画像上に表示する画像表示制御手段と
を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。 A medical image processing apparatus for generating and displaying a breast image from image data acquired by photographing a breast of a subject,
A tumor range specifying means for specifying a tumor range using three-dimensional volume data generated from the image data;
Position specifying means for obtaining a corresponding position on the body surface contour of the three-dimensional volume data of the tumor range specified by the tumor range specifying means;
A surface including the corresponding position and the reference point obtained by the position specifying unit is specified from the three-dimensional volume data, and the corresponding position and the reference point in the three-dimensional volume data are determined on the specified surface . A medical image processing apparatus comprising: an image display control unit that calculates a distance on a body surface contour and displays the distance on a breast image.
前記画像データから生成した3次元ボリュームデータを用いて腫瘍範囲を特定する腫瘍範囲特定手順と、
前記腫瘍範囲特定手順により特定された腫瘍範囲の前記3次元ボリュームデータの体表面輪郭上における対応位置を求める位置特定手順と、
前記3次元ボリュームデータから、前記位置特定手順により求められた前記対応位置と基準点とを含む面を特定し、特定した面上で、前記3次元ボリュームデータにおける前記対応位置と前記基準点との体表面輪郭上での距離を算出して乳房画像上に表示する画像表示制御手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とする医用画像処理プログラム。 A medical image processing program for generating and displaying a breast image from image data collected by photographing a breast of a subject,
A tumor range specifying procedure for specifying a tumor range using three-dimensional volume data generated from the image data;
A position specifying procedure for obtaining a corresponding position on the body surface contour of the three-dimensional volume data of the tumor range specified by the tumor range specifying procedure;
A surface including the corresponding position and the reference point obtained by the position specifying procedure is specified from the three-dimensional volume data, and the corresponding position and the reference point in the three-dimensional volume data are determined on the specified surface . A medical image processing program that causes a computer to execute an image display control procedure for calculating a distance on a body surface contour and displaying the distance on a breast image.
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