JP5422145B2 - Medical image processing device - Google Patents
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Images
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Description
本発明は、X線CT(Computed Tomography)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、またはそれと同様の原理に基づいて収集、再構成された画像を表示する装置に関するもので、特に肺野CADを用いて肺野の病変部を診断する医用画像表示・処理装置に関するものである。 The present invention relates to an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus, or an apparatus that displays an image acquired and reconstructed based on the same principle, and particularly using a lung field CAD. The present invention relates to a medical image display / processing device for diagnosing a lesion in a lung field.
CAD(Computer Aided Design)による結節候補を、MPR(Multi Planar Reformat)画像やVR(Volume Rendering)画像上に表示する技術が、一般に知られている。医師は、こうした画面から治療計画を立てる。そして、肺結節の治療法として、一般的に以下の術式がある。
肺部分切除術(肺の一部分を切除)
肺区域切除術(肺区域を単位として切除)
肺葉切除術(肺葉の単位で切除)
ところで、肺の切除術の際、切除してはいけない静脈があり、これに注意して切除範囲を決定する必要がある。この切除範囲の決定は、医師の経験に依存することが多い。しかしながら、一方で、肺の構造肺動静脈の走行は複雑で、個人差もある。
A technique for displaying a nodule candidate by CAD (Computer Aided Design) on an MPR (Multi Planar Reformat) image or a VR (Volume Rendering) image is generally known. The doctor makes a treatment plan from these screens. As a method for treating pulmonary nodules, there are generally the following methods.
Partial lung resection (excision of part of the lung)
Lung segmentectomy (resection with lung segment as a unit)
Lung lobectomy (resection in lung lobe units)
By the way, there are veins that should not be excised at the time of excision of the lung, and it is necessary to determine the excision range while paying attention to this. This determination of the extent of resection often depends on the physician's experience. However, on the other hand, the movement of the pulmonary arteriovenous structure of the lung is complicated and there are individual differences.
一般に、動脈は区域の中央付近を通り、静脈は区域の周辺部を通ることが知られている。区域切除を行うと、その区域の支配動脈が切断、止血されることは当然であり、問題はない。一方、静脈に於いては、切除する範囲から外に流出する静脈は切断し血流を止めてもよいが、切除領域へ流入する静脈を切断し血流を止めると、それより上流の温存すべき領域の血流を止めてしまうため、血行が不十分になってしまう。 It is generally known that arteries pass near the center of the area and veins pass around the periphery of the area. When segmental resection is performed, it is natural that the arterial artery in the segment is cut and hemostasis is performed, and there is no problem. On the other hand, in veins, veins that flow out of the excision range may be cut to stop the blood flow, but if the veins that flow into the excision area are cut and the blood flow is stopped, they will be preserved upstream. Since the blood flow in the power region is stopped, blood circulation becomes insufficient.
そのため、切除すべきでない静脈を切除すると、浮腫が生じ壊死する恐れがある。特に静脈の走行は個人差が大きいことが知られており、熟練の医師が経験に基づいて切除ラインを決定しても、切除すべきでない静脈を切断してしまうことが度々生じている。 Therefore, excision of veins that should not be resected may cause edema and necrosis. In particular, it is known that vein travel varies greatly among individuals, and even when a skilled doctor determines an ablation line based on experience, it often occurs that a vein that should not be excised is cut.
そこで、医師が術前にCT画像を詳細に分析し、術前に腫傷位置及び周辺血管の走行を基に切除範囲を検討、計画することが重要視されている。 Therefore, it is important that doctors analyze CT images in detail before surgery and examine and plan the excision range based on the location of the tumor and the surrounding blood vessels before surgery.
図16は、このような目的で用いられるCT画像の一例を示した図である。 FIG. 16 is a diagram showing an example of a CT image used for such a purpose.
図16(a)に示されるような断面画像から、図16(b)に示される3次元画像のような静脈の3次元的走行を決定するには、先ず、スライス位置を移動しながら切除区域に関連する動脈と静脈を判定する。この判定は、当該動脈と静脈を心臓まで辿ることで判断が可能である。次いで、判定した動脈及び静脈の3次元的走行を、再びスライス位置を移動しながら、判断、記憶していく。
ところが、前述したように肺野CT画像を用いるような肺の切除では、作業が煩雑であること、及び空間把握と記憶の能力に大きく依存する作業である点が問題である。 However, as described above, in lung resection using a lung field CT image, there are problems in that the work is complicated and the work largely depends on the capacity of space grasp and storage.
CTの最大値投影画像(MIP(Maximum Intensity Projection)画像)は空間把握の点で有利であるが、図16(b)に示されるように、必要以上の多くの血管が表示されるために、結果として動脈と静脈の判断が難しいというものであった。また、切除区域以外の血管も多数表示されているために、それが切除区域に関連する血管の走行を判断する障害になっているということがある。更に、開胸しない胸腔鏡手術の場合、視野が狭いため止血対応が困難である。したがって、切除範囲支援のために必要な動静脈を表示、非表示、及び強調表示する技術が求められている。 The maximum CT projection image (MIP (Maximum Intensity Projection) image) is advantageous in terms of space grasping, but as shown in FIG. 16 (b), because more blood vessels than necessary are displayed, As a result, it was difficult to judge arteries and veins. In addition, since many blood vessels other than the resection area are also displayed, it may be an obstacle to determine the travel of the blood vessels related to the resection area. Further, in the case of thoracoscopic surgery without thoracotomy, it is difficult to cope with hemostasis because the visual field is narrow. Accordingly, there is a need for a technique for displaying, hiding, and highlighting arteriovenous veins necessary for assisting the excision range.
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定の肺区域を走行する肺動静脈を医師の判断なく特定して医師へ提示することができる医用画像処理装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a medical image processing apparatus that can identify and present a pulmonary artery and vein running in a specific lung area to a doctor without the doctor's judgment. It is to be.
すなわち本発明は、肺の部分領域を抽出する部分領域抽出手段と、前記抽出された肺の部分領域の血管を抽出し、抽出された血管を複数に分割する血管分割手段と、前記抽出された肺の部分領域の境界と、前記血管分割手段で分割された血管部分領域の位置関係とに基づいて、各血管部分領域の表示状態の種類を判定する判定手段と、前記判定手段で判定された結果に基づいて領域毎に異なる表示形態の投影画像を生成する投影画像生成手段と、前記投影画像生成手段で生成された投影画像を表示する表示手段と、を具備し、前記判定手段は、前記肺の部分領域の境界をまたぐ血管部分領域とまたがない血管部分領域とを異なる領域であると判定し、前記表示手段は、前記肺の部分領域の境界をまたぐ血管部分領域の表示を、前記肺の部分領域の境界をまたがない血管部分領域の表示と異なるように、前記血管部分領域を単位として表示すること、を特微とする。 That is, the present invention includes a partial region extraction unit that extracts a partial region of a lung, a blood vessel division unit that extracts a blood vessel of the extracted partial region of the lung and divides the extracted blood vessel into a plurality of portions, and the extracted and the boundary of the lung of a partial region, based on the positional relationship of the divided blood vessel partial region by the vessel dividing means, determination means for determining the type of the display state of each vessel segment region, it is determined by said determining means A projection image generation unit that generates a projection image of a different display form for each region based on the result; and a display unit that displays the projection image generated by the projection image generation unit ; The blood vessel partial region straddling the boundary of the lung partial region is determined to be a different region, and the display means displays the display of the blood vessel partial region straddling the boundary of the lung partial region, Lung region Boundary to be different from the display of the blood vessel partial areas do not cross, and displaying the blood vessel partial area as a unit, a is wherein there.
本発明によれば、特定の肺区域を走行する肺動静脈を医師の判断なく特定して医師へ提示することができる医用画像処理装置を提供することができるので、目的の肺区域の動静脈の走行が把握しやすくなり、治療計画の能率が向上する。 According to the present invention, it is possible to provide a medical image processing apparatus capable of specifying a pulmonary artery and vein running in a specific lung area and presenting it to a doctor without the doctor's judgment. This makes it easier to understand the driving of the patient and improves the efficiency of treatment planning.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る医用画像処理装置の一構成例を示したブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a medical image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に於いて、本医用画像処理装置10は、ユーザ操作入力部11と、ユーザ操作解読部12と、画像保存部13と、VR(Volume Rendering)部14と、CAD部15と、肺区域特定部16と、血管処理部17と、結節(候補)描画部18と、肺区域描画部19と、診断レポート作成部20と、表示画像作成部21と、表示部22と、制御部23と、を有して構成される。
In FIG. 1, the medical
前記ユーザ操作入力部11は、例えばマウスやキーボード等から成り、ユーザが当該医用画像処理装置10への入力操作を行うための入力部である。前記ユーザ操作解読部12は、ユーザ操作入力部11によって入力された、例えばマウスイベント等の操作、すなわち前記表示部22に表示されたアプリケーションメニュー表示上の操作釦の選択決定操作、表示部22に表示された画像上のドラッグ操作等を解読して、続いて行われる各種処理に必要なパラメータを算出する。
The user operation input unit 11 includes, for example, a mouse and a keyboard, and is an input unit for a user to perform an input operation to the medical
ここで、前記ユーザ操作解読部12により算出されるパラメータは、例えば以下のようなパラメータである。各種操作と算出されるパラメータとの対応を示す。尚、以下に記す各種操作は、ユーザにより前記ユーザ操作入力部11を用いて行われる。
Here, the parameters calculated by the user
・画像選択モード時の、表示部22に表示された患者情報画面上でのクリック操作→画像選択パラメータ算出
・診断モード時の、表示部22に表示されたVR画像及び結節候補表示画像上でのクリック操作→結節確定・結節座標値パラメータ算出
・診断レポート作成モード時の、各種入力操作→診断結果パラメータ
ここで、前記の各種モードへのモード変更の方法としては,例えば次のような方法を挙げることができる。
・前述したアプリケーションメニュー表示上のモード指定釦を選択決定操作することでモード変更する。
・或るモードに於ける処理を完了すると、予め定められた次のモードへ自動的にモード変更する処理を行う。
-Click operation on the patient information screen displayed on the display unit 22 in the image selection mode → image selection parameter calculation
-Click operation on the VR image and the nodule candidate display image displayed on the display unit 22 in the diagnosis mode → nodule determination / nodule coordinate value parameter calculation
Various input operations in diagnostic report creation mode → diagnosis result parameters Here, examples of the method of changing the mode to the various modes include the following methods.
The mode is changed by selecting and determining the mode designation button on the application menu display described above.
When processing in a certain mode is completed, processing for automatically changing the mode to a predetermined next mode is performed.
前記画像保存部13は、各種画像データ及び患者情報等を保存するためのデータベースである。前記VR部14は、前記画像保存部13から出力された画像データに対して、いわゆるボリュームレンダリング処理を施して、三次元表示画像であるVR画像を生成する。
The
前記CAD部15は、前記画像保存部13から出力された画像データ中に於ける結節候補の座標(以降、結節候補座標と称する)を算出する。前記肺区域特定部16は、肺野に於ける所定の座標が存在する肺区域を算出する。具体的には、肺区域特定部16は、画像保存部13から出力された肺野の画像データと、ユーザによって結節の座標であるとして確定された座標(以降、結節座標と称する)とから、当該結節座標が存在する肺区域を算出する。尚、この肺区域特定部16による肺区域の算出処理の詳細に関しては後述する。
The
血管処理部17は、肺区域の血管を抽出したり、画像を表示するために前記血管を複数に分割する等の処理を施す。前記結節(候補)描画部18は、前記CAD部15によって算出された結節候補座標に基づいて、結節候補を描画する。前記肺区域描画部19は、肺区域特定部16からの出力に基づいて、ユーザへ提示するための肺区域を描画する。
The blood
前記診断レポート作成部20は、例えばユーザによって入力された診断結果と、前記肺区域特定部16によって算出された結節座標の存在する肺区域と、に基づいて所定の診断レポートを作成する。尚、前記肺区域描画部19によって描画された画像を、この診断レポート作成部20による診断レポート作成の際に、当該診断レポートに取り込んでも良い。
The diagnostic
前記表示画像作成部21は、前記VR部14によって生成されたVR画像、前記血管処理部17によって処理された血管画像、前記結節(候補)描画部18によって作成された結節(候補)画像、前記肺区域描画部19によって作成された肺区域を示す画像或いはデータ、及び前記診断レポート作成部20によって作成された診断レポート等に対して、これらを表示部22に於ける表示用の画像(表示画像)とするための画像処理を施す。また、この表示画像作成部21は、後述するように、制御部23と共に肺の部分領域の形状に基づいて決定される視線方向から、表示部22に表示される画像を作成する。
The display image creation unit 21 includes a VR image generated by the
前記表示部22は、前記表示画像作成部21によって作成された表示画像を表示するモニタである。尚、この表示部22に表示される実際の診断レポートは、例えば、診断レポートとして、対象組織を示す対象組織画像、所定の各種メニューを示すメニュー画像、及び診断結果を示すレポート表示画像が表示される。また、制御部23は、本医用画像処理装置10の全体の制御を司るものであり、前述した各部に於ける状態の判定、制御等を行う。
The display unit 22 is a monitor that displays the display image created by the display image creation unit 21. The actual diagnosis report displayed on the display unit 22 includes, for example, a target tissue image indicating a target tissue, a menu image indicating predetermined various menus, and a report display image indicating a diagnosis result as a diagnosis report. The The control unit 23 is responsible for overall control of the medical
ここで、本実施形態の特徴である結節周辺の肺動静脈を表示/非表示について説明する。 Here, display / non-display of the pulmonary artery and vein around the nodule, which is a feature of the present embodiment, will be described.
肺動静脈の表示/非表示は以下の条件で決定される。
表示対象:切除区域(以下、結節区域と記す)及びその周辺を通る肺動静脈
非表示対象:結節区域と離れた肺動静脈
CT画像を基に、ボリュームレンダリング及びMIPを用いて、血管を3次元表示する際に、腫傷が存在する切除区域の動脈を表示し、更に切除区域の周辺を通る静脈を表示して切除区域以外の動脈を非表示にし、切除区域を通らない静脈を非表示にする。この画像には、走行を判断すべき血管だけが表示されているため、3次元的走行を判断し、安全な切除ラインを決定することが容易になる。
The display / non-display of the pulmonary artery and vein is determined under the following conditions.
Display object: Pulmonary artery and vein passing through the excision area (hereinafter referred to as nodule area) and its surroundings Non-display object: Pulmonary artery and vein distant from the nodule area Based on the CT image, 3 blood vessels are created using volume rendering and MIP When displaying dimensions, the arteries in the excision area where the tumor is present are displayed, and the veins that pass around the excision area are displayed to hide the arteries other than the excision area, and the veins that do not pass through the excision area are hidden. To. In this image, only blood vessels for which traveling is to be determined are displayed, so that it is easy to determine three-dimensional traveling and determine a safe ablation line.
また、肺動静脈切除の可否の決定支援のため、追加的に以下の処理を実施する。
(i)結節区域の境界を走行する肺静脈を強調表示する
(ii)結節区域の境界線を立体表示する
(iii)結節区域境界の情報を使って、視線方向を決定する
ここで、(i)は、区域境界を走行する肺静脈はなるべく切除したくない、或いは要注意のために強調表示される。また、(ii)及び(iii)は、区域境界と血管の位置関係把握が目的である。
In addition, the following processing is additionally performed to assist in determining whether or not pulmonary arteriovenous resection is possible.
(I) Highlight the pulmonary veins that run on the border of the nodule area
(Ii) 3D display of the border line of the nodule area
(Iii) Determine the line-of-sight direction using information on the nodal zone boundary. Here, (i) indicates that the pulmonary veins that run on the zone boundary are not preferably removed or are highlighted for caution. The purpose of (ii) and (iii) is to grasp the positional relationship between the area boundary and the blood vessel.
図2は、本実施形態による肺動静脈の表示例を示した図である。図2(a)は、本実施形態の実行前に表示される画面の例を示したものである。この画像を見て、ユーザは結節位置31を指定する。また、図2(b)は、本実施形態の結果画像であり、図2(a)の結節周辺の肺動静脈を前述した条件に基づいて、非表示となる血管を除去した画像を、最大値投影(MIP)法を用いて表示している。
FIG. 2 is a diagram showing a display example of pulmonary arteriovenous according to the present embodiment. FIG. 2A shows an example of a screen displayed before execution of the present embodiment. Viewing this image, the user designates the
次に、図3のフローチャートを参照して、本実施形態の医用画像処理装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the medical
尚、本シーケンスでは、肺野CT及びMRI画像を入力とする。 In this sequence, lung field CT and MRI images are input.
本シーケンスが開始されると、先ずステップS1に於いて、肺野画像気管支と肺結節座標により結節区域特定が行われる。ここでは、肺野の任意の点の肺区域が算出される。具体的には、肺野の画像データとユーザが結節と確定した結節座標から、その結節座標の置かれる肺区域の区域名が決定される。この肺区域の区域名の決定については、本件出願人による先の出願である特願2007−215095号に記載されている。 When this sequence is started, first, in step S1, a nodule area is specified by a lung field image bronchus and lung nodule coordinates. Here, a lung area at an arbitrary point in the lung field is calculated. Specifically, the area name of the lung area where the nodule coordinate is placed is determined from the image data of the lung field and the nodule coordinate determined by the user as the nodule. The determination of the area name of the lung area is described in Japanese Patent Application No. 2007-215095, which is an earlier application by the present applicant.
すなわち、肺区域特定部16にて、結節が存在する肺区域を特定するため、以下のような処理が行われる。
That is, the following processing is performed in the lung
前記肺区域特定部16は、図4に示されるように、ユーザによって決定された結節座標Aに最も近い気管支を検索する。一般に,気管支II次区域と肺区域とは対応しているため、最も近い気管支に対応する肺区域が、当該結節の存在する肺区域となる。
As shown in FIG. 4, the lung
尚、気管支II次区域と肺区域との対応は、図5(a)及び(b)に示される通りである。 The correspondence between the bronchial secondary area and the lung area is as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b).
すなわち、右肺に関しては、図5(a)に示されるように、右上葉では気管支II次区域に於けるB1 ,B2 ,B3 には、それぞれ肺区域に於ける肺尖区(S1 )、後上葉区(S2 )、前上葉区(S3 )が対応し、右中葉では気管支II次区域に於けるB4 ,B5 ,B6 には、それぞれ肺区域に於ける外側中葉区(S4 )、内側中葉区(S5 )、上−下葉区(S6 )が対応し、右下葉では気管支II次区域に於けるB7 ,B8 ,B9 ,B10には、それぞれ肺区域に於ける内側肺外区(S7 )、前内底区(S8 )、外側肺底区(S9 )、後肺底区(S10)が対応する。 That is, with respect to the right lung, as shown in FIG. 5A, in the upper right lobe, B 1 , B 2 , and B 3 in the bronchial secondary region are respectively represented by the pulmonary apex (S 1 ), posterior superior lobe (S 2 ), anterior superior lobe (S 3 ) correspond, and B 4 , B 5 , B 6 in the bronchial secondary region in the right middle lobe, respectively in the lung region The outer middle lobe section (S 4 ), the inner middle lobe section (S 5 ), and the upper-lower lobe section (S 6 ) correspond to each other. In the lower right lobe, B 7 , B 8 , B 9 , the B 10, respectively in the inner extrapulmonary Ward lung segment (S 7), before the basal segment (S 8), the outer basal segment (S 9), the rear basal segment (S 10) correspond.
同様に、左肺に関しては、図5(b)に示されるように、左上葉では気管支II次区域に於けるB1 ,B2 ,B3 ,B4 ,B5 には、それぞれ肺区域に於ける肺尖区(S1+2 )、肺尖区(S1+2 )、前上葉区(S3 )、上舌区(S4 )、下舌区(S5 )が対応し、左下葉では気管支II次区域に於けるB6 ,B7 ,B8 ,B9 ,B10には、それぞれ肺区域に於ける上−下葉区(B6 )、内側肺外区(S7 )、前内底区(S8 )、外側肺底区(S9 )、後肺底区(S10)が対応する。 Similarly, with respect to the left lung, as shown in FIG. 5 (b), in the upper left lobe, B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , and B 5 in the bronchial secondary region are respectively in the lung region. in apical gu (S 1 + 2), apical gu (S 1 + 2), before the leaf Zone (S 3), upper tongue gu (S 4), Shitashita gu (S 5) corresponds, In the left lower lobe, B 6 , B 7 , B 8 , B 9 , and B 10 in the bronchial secondary region are respectively represented by the upper-lower lobe segment (B 6 ) and the inner extrapulmonary segment (S 7 ) in the lung segment. ), Anterior inner floor segment (S 8 ), outer lung floor area (S 9 ), and rear lung floor area (S 10 ).
例えば、図4に示される例では、入力された結節座標Aに最も近い気管支がB3 であるので、これに対応する肺区域すなわち“前上葉区(S3 )”を、結節が存在する肺区域とする。 For example, in the example shown in FIG. 4, since the bronchi closest to the input nodule coordinate A is B 3 , a nodule exists in the corresponding lung region, ie, “anterior upper lobe (S 3 )”. The lung area.
換言すれば、結節に近接する詳細気管支領域を検索し、該詳細気管支領域がどの分枝に連結しているかを検索し、連結している分枝名に基づいて、当該結節が存在する肺区域名称を特定する。 In other words, the detailed bronchial region close to the nodule is searched, the branch to which the detailed bronchial region is connected is searched, and the lung area where the nodule exists based on the connected branch name Specify the name.
ここで、例えば、治療対象の結節の肺区域をセグメント9(SG9)とする。 Here, for example, the lung area of the nodule to be treated is defined as segment 9 (SG9).
次に、ステップS2にて、前記ステップS1で得られた肺結節区域名称から隣接区域特定が行われる。前記隣接区域特定では、前記ステップS1で特定された肺区域に隣接する肺区域の区域名が決定される。隣接する肺区域は、図6に示されるような、一般的な肺の構造から必然的に求められる。 Next, in step S2, the adjacent area is specified from the lung nodule area name obtained in step S1. In the adjacent area specification, the area name of the lung area adjacent to the lung area specified in step S1 is determined. Adjacent lung areas are necessarily determined from the general lung structure as shown in FIG.
図6は肺の構造及び区域支を示したもので、(a)は気管支を立体的に示した図、(b)は右肺の区域支を示した側面図、(c)は右肺の区域支を中央側から示した側面図、(d)は左肺の区域支を示した側面図、(e)は左肺の区域支を中央側から示した側面図である。図6(a)〜(e)に示されるように、左右の肺は、それぞれ10ずつの区域に分かれている。但し、同図に於いては、各肺区域を表すセグメント(SG)の番号を数字のみで示している。 6A and 6B show the structure of the lungs and the area support, in which FIG. 6A is a three-dimensional view of the bronchus, FIG. 6B is a side view showing the area support of the right lung, and FIG. The side view which showed the area support from the center side, (d) is the side view which showed the area support of the left lung, (e) is the side view which showed the area support of the left lung from the center side. As shown in FIGS. 6A to 6E, the left and right lungs are each divided into 10 sections. However, in the same figure, the numbers of the segments (SG) representing each lung area are shown only by numbers.
例えば、前述した肺区域SG9に隣接する肺区域は、図6から、SG6、SG7、SG8、SG10となることがわかる。 For example, it can be seen from FIG. 6 that the lung sections adjacent to the aforementioned lung section SG9 are SG6, SG7, SG8, and SG10.
ステップS3では、結節区域の領域分割が行われる。ここでは、3D画像上で、前記ステップS1で特定された肺区域(SG9)が領域分割される。この際、SG9の領域を決定するためには、SG9及びこれに隣接するSG6、SG7、SG8、SG10の領域のみを対象とすればよい。 In step S3, region division of the nodule area is performed. Here, on the 3D image, the lung area (SG9) specified in step S1 is divided into regions. At this time, in order to determine the region of SG9, only SG9 and the regions of SG6, SG7, SG8, and SG10 adjacent thereto need to be targeted.
ここで、結節区域の領域分割について説明する。 Here, the region division of the nodule area will be described.
肺区域、特に結節区域とその周辺区域の領域分割が、以下の方針によって決定される。 The division of the lung area, in particular the nodule area and its surrounding area, is determined by the following policy.
先ず、結節区域とその周辺区域を走行する気管支の詳細分岐構造が抽出される。この各区域の詳細分岐構造が太線化され、隣接区域との境界が決定され、結節区域が領域分割される。 First, a detailed branching structure of the bronchi traveling in the nodule area and the surrounding area is extracted. The detailed branch structure of each area is bolded, the boundary with the adjacent area is determined, and the nodule area is divided into regions.
以下に、図7のフローチャートを参照して、図3のフローチャートのステップS3に於けるサブルーチン「結節区域の領域分割」の処理動作の詳細について説明する。 Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 7, the details of the processing operation of the subroutine “nodule area division” in step S3 of the flowchart of FIG. 3 will be described.
本サブルーチンに入ると、先ずステップS21にて、結節区域の気管支詳細分岐構造の抽出と太線化が行われる。すなわち、最初に、結節区域を走行する気管支の詳細分岐構造が抽出される。これは、前述した図3のフローチャートのステップS1の「結節区域特定」の中間出カとして取得することができる。 When this subroutine is entered, extraction of a detailed bronchial branch structure of a nodule area and thickening are first performed in step S21. That is, first, a detailed branching structure of the bronchi traveling in the nodule area is extracted. This can be acquired as an intermediate output of “identification of nodule area” in step S1 of the flowchart of FIG. 3 described above.
次に、この結節区域を走行する気管支33の詳細分岐構造が太線化される。区域支以降の詳細分岐構造に拡張(Dilation)処理が施されて、1まとまりの領域が構成される。これが、仮の結節区域領域34とされる(図8参照)。
Next, the detailed branch structure of the
また、Dilationの際に、構造要素の大きさを気管支の太さに応じて変化させることで、効率良く領域を分割することができる。例えば、図9に示されるように、気管支の太さと構造要素の大きさの関係を示すと、気管支が細いと構造要素は大きく、気管支が太いと構造要素は小さくなる。 In addition, the region can be efficiently divided by changing the size of the structural element according to the thickness of the bronchus during the dilation. For example, as shown in FIG. 9, when the relationship between the thickness of the bronchus and the size of the structural element is shown, the structural element is large when the bronchus is thin, and the structural element is small when the bronchus is thick.
次いで、ステップS22にて、隣接区域の気管支詳細分岐構造の抽出と太線化が行われる。ここでは、前記ステップS21と同様の処理が、各隣接区域に対しても実行される。すなわち、区域を走行する気管支の詳細分岐構造が抽出され、区域支以降の詳細分岐構造にDilation処理が施されて、1まとまりの領域が構成される。これが、図10(a)に示されるような、仮の隣接区域領域38とされる。この手順が各隣接区域に施されて仮の隣接区域領域38が構成される。
Next, in step S22, extraction and thickening of the bronchial detailed branch structure in the adjacent area are performed. Here, the same processing as in step S21 is executed for each adjacent area. That is, the detailed branch structure of the bronchus that travels in the area is extracted, and the dilation process is performed on the detailed branch structure after the area support to form a single region. This is a temporary
そして、ステップS23に於いて、図10(a)に示されるように、重複領域39の分割と結節区域領域37の決定がなされる。このステップS23では、前述したステップS21とS22で構成された各区域の領域が合成され、結節区域と重複する領域を均等に分割する重複領域39について、図10(b)に示されるように、各領域の境界面の法線ベクトルを2分する点が計算されて、これを結んだ面が新たな境界面40とされる。これにより、表示区領域が均等に分割されて、結節区域領域37が決定される。
In step S23, as shown in FIG. 10A, the overlapping
こうして、例えば、3D画像上で、結節区域SG9の領域が決定される。 Thus, for example, the region of the nodule area SG9 is determined on the 3D image.
ステップS4では、ユーザに表示する血管(動脈/静脈)が決定される。ここでは、血管処理部17により、先ず、領域拡張法が用いられて血管領域が抽出される。この際、最も簡単な例としては、画像表示条件(MIPであればウィンドウ幅とウィンドウレベル、ボリュームレンダリングであればオパシティウィンドウ幅とオパシティウィンドウレベル)より閾値が決定される方法を用いることができる。
In step S4, a blood vessel (artery / vein) to be displayed to the user is determined. Here, the blood vessel region is first extracted by the blood
次いで、血管の木構造の探索が行われて分岐点が抽出される。この抽出方法については、四方秀則他、肺の非剛体レジストレーションのための血管分岐点位置検出アルゴリズム、電子情報通信学会論文誌、Vol.J85-D-II, No.10,pp1613-1623, 2002に記載されている。その分岐点の位置が用いられて、抽出された血管が分岐点に挟まれた多数の領域に分割される。以下、このように分割された血管領域(セグメント)を単位として、表示/非表示の判定、非表示処理、及び色付け処理等が実施、適用される。 Next, the tree structure of blood vessels is searched to extract branch points. As for this extraction method, Hidenori Shikata et al., Blood vessel bifurcation position detection algorithm for non-rigid registration of lung, IEICE Transactions, Vol.J85-D-II, No.10, pp1613-1623, 2002 It is described in. The position of the branch point is used to divide the extracted blood vessel into a number of regions sandwiched between the branch points. Hereinafter, display / non-display determination, non-display processing, coloring processing, and the like are performed and applied in units of blood vessel regions (segments) divided in this way.
前述したステップS3で領域分割された画像と動脈/静脈画像が重ね合わされて、血管の走行条件により、表示・非表示が決定される。これらの条件は、図11に示される表の通りである。 The image divided in the above-described step S3 and the artery / vein image are superimposed, and display / non-display is determined according to the running condition of the blood vessel. These conditions are as shown in the table of FIG.
これによると、表示対象となるのはレベル1〜3の血管であり、非表示対象となるのはレベル4の血管である。
According to this, blood vessels of
次に、MIP法が用いられて、血管が3次元的に表示される。前記ステップS3で分割された血管セグメント毎に、表示・非表示の判定が行われる。最大値投影の際、非表示ボクセルは除外して最大値が検索される。最大値が存在したボクセルが、表示、強調表示の何れの領域かが調べられ、その判定結果により、異なるカラールックアップテーブルが適用されて表示が行われる。 Next, the blood vessel is displayed three-dimensionally using the MIP method. Whether to display or not is determined for each blood vessel segment divided in step S3. When the maximum value is projected, the maximum value is searched by excluding non-display voxels. Whether the voxel having the maximum value is displayed or highlighted is checked, and display is performed by applying a different color lookup table depending on the determination result.
また、ボリュームレンダリングが用いられる場合は、周知のマルチオブジェクト表示方法が用いられることで、非表示、表示の2領域を区別して表示することが可能である。 When volume rendering is used, a well-known multi-object display method can be used to distinguish and display the two areas of non-display and display.
次に、ステップS5に於いて、切除範囲決定時に注意すべき血管を強調表示するか否かが判定される(ユーザ操作による)。ここで、強調表示する場合にはステップS6へ移行し、強調表示しない場合はステップS7に移行する。 Next, in step S5, it is determined whether or not to highlight the blood vessel to be noted when determining the resection range (by user operation). Here, when highlighting is performed, the process proceeds to step S6, and when highlighting is not performed, the process proceeds to step S7.
ステップS6では、前記ステップS4にて「表示」と決定された血管のうち、切除範囲決定の際に注意すべき血管が決定される。前記ステップS4で各表示血管領域が図11に示されるレベル1〜3に分類されているので、このレベルにより、異なるカラールックアップテーブルが適用される。
In step S6, among the blood vessels determined as “display” in step S4, a blood vessel to be noted when determining the resection range is determined. Since each display blood vessel region is classified into
図12は、この3次元的な表示処理が実施された例を示したものであり、レべル2、レベル3については、それぞれ動脈と静脈が区別されて表示されている。
FIG. 12 shows an example in which this three-dimensional display process is performed. For
次に、ステップS7に於いて、初期の視線方向の決定が行われるか否かが判定される。ここで、初期の視線方向決定が行われる場合はステップS8へ移行する。一方、行われない場合は、初期視線方向をデフォルト方向、例えば入力画像と同じ方向として、ステップS9に移行する。 Next, in step S7, it is determined whether or not the initial gaze direction is determined. Here, when the initial gaze direction determination is performed, the process proceeds to step S8. On the other hand, if not, the initial line-of-sight direction is set as the default direction, for example, the same direction as the input image, and the process proceeds to step S9.
ステップS8では、結節区域境界を走行する血管が見えるような視線方向が決定される。ここでは、図13に示されるようなオプションがある。 In step S8, a line-of-sight direction is determined so that a blood vessel traveling along the nodal zone boundary can be seen. Here, there are options as shown in FIG.
すなわち、図13に矢印45で示される、肺の外側から肺門部へ向かう方向の場合、視点は結節区域の外側であり、視線方向は結節区域内から肺門部へ向かう動脈または気管支と平行な向きとなる。
That is, in the case of the direction from the outside of the lung toward the hilar part shown by the
また、図13に矢印46で示される、結節区域の境界面と平行する方向の場合、視点は強調表示血管付近であり、視線方向は結節区域の境界面と平行な向きとなる。
In the case of the direction parallel to the boundary surface of the nodule area shown by the
矢印45で示される視線方向では、結節区域を中心に全ての強調表示血管を一度に確認することができる。また、矢印46で示される視線方向では、特定の境界面をまたぐ強調表示血管の方向を詳細に確認することができる。矢印46の場合には、強調表示血管の数分だけ視線方向があるため、強調表示血管数分だけ画像を作成する必要がある。
In the line-of-sight direction indicated by the
そして、ステップS9では、立体表示作成、描画画像作成がなされる。 In step S9, stereoscopic display creation and drawing image creation are performed.
前記ステップS3にて領域分割された結節区域を立体表示する立体表示には、ワイヤフレーム表示が利用される。また、このとき、サーフェイスモデルが作成されて陰線消去処理が施されることで、前後関係がわかるよう、図14に示されるように、手前側の線が強調表示される。 The wire frame display is used for the stereoscopic display for stereoscopically displaying the nodule area divided in step S3. At this time, the surface model is created and the hidden line removal process is performed, so that the front line is highlighted as shown in FIG.
ワイヤフレーム43の陰線消去には、次のような簡易的な方法を用いることができる。
The following simple method can be used for the hidden line removal of the
図15に示される数字“1”、“2”、“3”は、判定された区域を表す記号である。各々の数字がボクセル毎に割り振られている様子を、説明の簡単のために2次元で示している。 Numbers “1”, “2”, and “3” shown in FIG. 15 are symbols representing the determined areas. The manner in which each number is assigned to each voxel is shown in two dimensions for ease of explanation.
図示の点50は、前述した“1”、“2”、“3”の3つの区域に隣接していることから、境界線の一部であると判定することができる。尚、周囲が全て同一の区域であれば区域の内部であり、2つの区域に隣接している点は境界面上にある。例えば、区域1を表示する場合、区域1を含む3つの区域に隣接している点を結んで連結し、線を描画することで区域1のワイヤフレームを描画することができる。
Since the illustrated point 50 is adjacent to the three areas “1”, “2”, and “3” described above, it can be determined that the point 50 is a part of the boundary line. If all the surroundings are the same area, it is inside the area, and the points adjacent to the two areas are on the boundary surface. For example, when the
陰線の判定は、次のようにして行われる。すなわち、前記記号“1”で示される区域を図の視線方向を用いて表示する場合を考える。点50から視線方向の逆の方向に向かう半直線は区域1を通る。したがって、点50は区域1の後ろであることと判定される。“1”の境界を表示するのであれば、点50は隠れ線と判定される。
The determination of the hidden line is performed as follows. That is, consider the case where the area indicated by the symbol “1” is displayed using the viewing direction of the figure. A half line from the point 50 in the direction opposite to the line-of-sight direction passes through the
本方法は、サーフェイスモデルの構築が不要なため、高速処理が可能であるという特徴がある。また、隠れ線を判定するために、視線方向に沿った方法に探索を行うので、同様な探索を行うMIPやボリュームレンダリンクの投影処理と同時に行う構成が可能であり、そのような構成を用いることでより高速処理が可能になるという特徴がある。 Since this method does not require the construction of a surface model, it is characterized in that high-speed processing is possible. In addition, since the search is performed in a method along the line-of-sight direction in order to determine the hidden line, it is possible to have a configuration that can be performed simultaneously with the projection processing of MIP or volume render link that performs a similar search, and such a configuration should be used. The feature is that higher speed processing is possible.
また、描画画像作成については、前述した結節区域の立体表示に前記ステップS7の血管を合成する。これを前記ステップS8で決定された視線方向に従って構成し表示する。 For drawing image creation, the blood vessel in step S7 is combined with the above-described stereoscopic display of the nodule area. This is configured and displayed according to the line-of-sight direction determined in step S8.
このように、本実施形態によれば、切除対象である肺区域の動静脈の走行が把握しやすくなり、治療計画の能率が向上する。 Thus, according to the present embodiment, it becomes easier to grasp the movement of the arteriovenous region in the lung area to be excised, and the efficiency of the treatment plan is improved.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention other than the above-described embodiments.
更に、前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.
10…医用画像処理装置、11…ユーザ操作入力部、12…ユーザ操作解読部、13…画像保存部、14…VR部、15…CAD部、16…肺区域特定部、17…血管処理部、18…結節描画部、19…肺区域描画部、20…診断レポート作成部、21…表示画像作成部、22…表示部、23…制御部、31…結節位置、33…気管支、34…仮の結節区域領域、37…結節区域領域、38…仮の隣接区域領域、39…重複領域。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記抽出された肺の部分領域の血管を抽出し、抽出された血管を複数に分割する血管分割手段と、
前記抽出された肺の部分領域の境界と、前記血管分割手段で分割された血管部分領域の位置関係とに基づいて、各血管部分領域の表示状態を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定された結果に基づいて領域毎に異なる表示形態の投影画像を生成する投影画像生成手段と、
前記投影画像生成手段で生成された投影画像を表示する表示手段と、
を具備し、
前記判定手段は、前記肺の部分領域の境界をまたぐ血管部分領域とまたがない血管部分領域とを異なる領域であると判定し、
前記表示手段は、前記肺の部分領域の境界をまたぐ血管部分領域の表示を、前記肺の部分領域の境界をまたがない血管部分領域の表示と異なるように、前記血管部分領域を単位として表示すること、
を特徴とする医用画像処理装置。 Partial area extraction means for extracting a partial area of the lung;
A blood vessel dividing means for extracting blood vessels of the extracted partial region of the lung and dividing the extracted blood vessels into a plurality of parts;
Boundary of the extracted lung partial regions, based on the positional relationship of the divided blood vessel partial region by the vessel dividing means, determining means for determining a display state of each vessel partial regions,
A projection image generating means for generating a projection image of a different display form for each region based on the result determined by the determination means;
Display means for displaying the projection image generated by the projection image generation means;
Equipped with,
The determining means determines that the blood vessel partial region straddling the boundary of the lung partial region and the blood vessel partial region that does not straddle are different regions ,
The display means displays the blood vessel partial region that crosses the boundary of the lung partial region in units of the blood vessel partial region so that the display is different from the display of the blood vessel partial region that does not cross the boundary of the lung partial region. To do,
Medical image processing apparatus said.
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