JP5433282B2 - 画像表示ワークステーション - Google Patents

Description

本発明は、主に灌流を表示対象とした画像表示ワークステーションに関する。

血流指標を表す画像としてCT/MRIの血流指標画像（灌流画像とも言う）がある。灌流画像は脳梗塞、心筋梗塞の診断などに使用され、血液の灌流に異常があると診断されると血栓溶解療法などが施される。

ところでこの血液の灌流を改善する血管内治療として、経皮的血管形成術がある。これは狭窄で狭くなった血管をバルーンで拡張する手技である。

経皮的血管形成術では、血液の灌流がどの程度回復したかが非常に重要である。またこの手技により血栓やプラークなどが末梢に流れてしまい、末梢の細かい血管を閉塞してしまうことがあり、血液の灌流が低下した部分を認識することも非常に重要である。

しかし灌流画像を比較した臨床報告はあるが、あくまで視覚的な比較であり、手技の前後の状態変化を把握するのは難しい。一方、市原、坂口らは血液灌流状態の変化を比較する指標として前後の灌流値の比を表示する方法を提案している（特許文献１）。ゼロだった血流が例え僅かでも灌流するようになれば比は無限大になるが、臨床上はそのような僅かな灌流は殆ど意味のない場合がある。

特開２００８−１３６８００

本発明の目的は、灌流の経時的変化を把握し易く表示することにある。

本発明のある局面は、同一被検体から収集した同一部位であって収集時刻の異なる複数の血流指標画像のデータを記憶する記憶部と、前記複数の血流指標画像各々の位置を、解剖学的部位を対応付けて補正する位置補正部と、前記位置補正された複数の血流指標画像を表示する表示部とを具備する画像表示ワークステーションを提供する。

本発明によれば、灌流の経時的変化を把握し易く表示することができる。

本発明の実施形態に係る画像表示ワークステーションの構成を示す図である。 本実施形態の動作手順を示す流れ図である。 本実施形態の第１の表示形式の説明補足図である。 本実施形態の第２の表示形式の説明補足図である。 本実施形態の第３の表示形式の説明補足図である。 本実施形態の第４の表示形式の説明補足図である。 本実施形態の第５の表示形式の説明補足図である。 本実施形態の第６の表示形式の説明補足図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る画像表示ワークステーションの構成を示している。画像表示ワークステーション１は、ネットワークインタフェース１１から、公衆電子的回線やＬＡＮなどのネットワーク回線１０を介して、Ｘ線診断装置３、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４、磁気共鳴映像装置５、その他ＰＥＴ、超音波診断装置などの画像発生装置、これら画像発生装置で発生した画像データを保管するＰＡＣＳ２に接続される。

画像表示ワークステーション１は、ネットワークインタフェース１１の他に、ＰＡＣＳ２等からネットワークインタフェース１１を介して取り込んだ複数の画像のデータを主に記憶するための画像メモリ１３を有する。この取り込む画像には、同一患者に関する治療処置の前後にわたって収集された複数の血流指標画像が含まれ、以下説明では同一患者に関する治療処置の前後にわたって収集された２つの血流指標画像を原画像として扱うが、もちろん同一患者に関するものであれば、治療処置の前後に関わらず、データ収集日又は収集時刻が相違する２つの血流指標画像であればよい。

血流指標画像は、血流指標の空間的分布を表す画像であり、血流指標としては、Ｘ線診断装置３、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４又は磁気共鳴映像装置５等による収集時刻が連続する複数のダイナミックな造影画像から発生可能な各画素（各位置）ごとの時間濃度曲線の傾斜（流入速度を表す指標）、面積（流入量を表す指標）、画素値（造影濃度であり、瞬間血流量を表す指標）が典型的である。

画像表示ワークステーション１は、ネットワークインタフェース１１及び画像メモリ１３とともに、制御部１２、位置ズレ補正部１４、変化指標算出部１５、合成画像発生部１６、表示形式切替操作部１７、表示画面構成部１８を備え、さらにディジタルアナログ変換器１９を介してディスプレイを有する。

位置ズレ補正部１４は、画像メモリ１３に記憶されている治療処置の前後にわたる複数の血流指標画像（原画像）の間で、解剖学的部位の画像内位置のズレを補正するために設けられている。位置ズレ補正処理の詳細は後述する。変化指標算出部１５は、位置ズレを補正された治療処置の前後にわたる複数の血流指標画像の間で、各画素ごとに変化指標を計算し、変化指標画像を発生する。変化指標としては、典型的には、治療処置前の血流指標画像の画素値と治療処置後の血流指標画像の画素値とを差分し、その差分値である。また変化指標は、差分値を、当該部位の血流指標の標準値で規格化しても良い。合成画像発生部１６は、変化指標画像に、治療処置前又は後の血流指標画像を合成して、単一の画像（合成画像）を発生する。合成画像としては、変化指標画像の画素値を輝度又は彩度を割り当て、治療処置前又は後の血流指標画像の画素値を色相を割り当てる。

表示形式切替操作部１７は、複数の表示画面モードから操作者が所望する表示画面モードを選択的に指定するための物理的スイッチ、画面上のアイコンなでで構成される。複数の表示画面モードについては後述する。表示画面構成部１８は、選択された表示画面モードに応じた画面を構成し、その画面構成がディスプレイ２０に表示される。

図２には、本実施形態による処理手順を示している。操作者は先ず表示対象としての治療処置前後の２つの血流指標画像を選択する。それにより選択された２つの血流指標画像のデータが、制御部１２の制御のもと、画像メモリ１３から位置ズレ補正部１４に読み出される（Ｓ１）。

次に、ステップＳ２において、位置ズレ補正部１４は、２つの血流指標画像から血流領域を閾値処理により抽出し、その抽出した血流領域同士で、相互相関演算を行って、相関が最大となる位置を特定し、画像内での解剖学上の位置ズレ情報（ＸＹ各軸のシフト量）を取得し、時間的により古い画像の座標を位置ズレ情報を元に補正する。なおここで位置ズレを同定するための情報として血流領域を利用しているが、例えばＣＴ画像、ＭＲＩ画像などの２つの血流指標画像に対応する形態画像を同時に入手し、この形態画像を元に位置ズレ情報を同定しても良い。

次のステップＳ３は、変化指標算出（変化指標画像発生）である。位置ズレ補正された２つの血流指標画像で、同じ位置（画素）同士の画素値から変化指標を算出する。ここで治療処置前後の２つの血流指標画像をP₁(x,y,z)、P₂(x,y,z)とすると、変化指標E_Rは両画像間の画素値の比として、以下のように算出される。

E_R = P₂(x,y,z)/P₁(x,y,z)…(1)
また別の変化指標E_Sとして、以下のように、差分値であってもよい。
E_S = P₂(x,y,z)-P₁(x,y,z)…(2)
時間的により古い画像を治療前、新しい方を治療後とすると、E_Rは改善率を表す。しかし例えば治療前の状態の画素値がゼロ又はその近似値である場合、治療後の改善状態が未だ不十分であろうと、E_Rは非常に大きな指標となってしまうと言う問題がある。一方、E_Sは改善度、すなわち治療前の状態に対し治療後の状態がどの程度の血流が回復したかを判断することができる。なお例えば心臓や脳では、部位による血流量には大きな差異がある。その効果を補正するため、E_Sを部位毎の標準値で割り算して規格化しても良い。

最後のステップＳ４は表示である。一般的に血流指標はカラーで表示される。例えば血流指標が高い（血流が多いに等価）場合は赤、血流指標が低い（血流が少ないに等価）場合は青で表示される。表示形式切替操作部１７は、治療後の画像を元に、変化指標を対応する位置の輝度に変換した画像を作成し、表示部に表示する。すなわち治療後の血流指標が高い部位で、変化指標が高いところは明るい赤で、変化指標が低いところは暗い赤で表示される。これにより変化指標が高い、つまり治療による改善効果の高い部分を強調して表示することができ、治療による改善効果をはっきり把握することができる。但しこの時変化指標がゼロ、つまり全く改善効果がない部位を明るさゼロで表示してしまうと、治療後の画像が見えなくなってしまうため、明るさには多少バイアスを持たせ、例えば明るさを２５６段階（０〜２５５）で表示する場合、変化指標がゼロの時は明るさ６４で表示する。このバイアス値はモニタの特性や、輝度などにより見た目が変化するため、調整可能とする。

この表示に関して、複数の表示画面モードのなかで任意に指定し、また切り替えることができる。以下これら表示画面モード各々について説明する。
図３に示すように、原画像の合成表示画面モードでは、治療処置前の血流指標画像Ｉ_Ｂと、治療処置後の血流指標画像Ｉ_Ａとが、位置補正され、そして合成される。それにより１枚の合成画像Ｉ_ＢＡが生成される。例えば、治療処置前の血流指標画像Ｉ_Ｂの画素値が合成画像Ｉ_ＢＡの輝度又は彩度に割り当てられ、治療処置後の血流指標画像Ｉ_Ａの画素値が合成画像Ｉ_ＢＡの色相に割り当てられる。

図４に示すように、原画像の並列表示画面モードでは、治療処置前の血流指標画像Ｉ_Ｂと、治療処置後の血流指標画像Ｉ_Ａとが、位置補正され、そして１画面に並べられる。

図５、図６に示すように、原画像と変化指標画像との合成表示画面モードでは、治療処置前の血流指標画像Ｉ_Ｂと、治療処置後の血流指標画像Ｉ_Ａとが、位置補正され、そして変化指標画像Ｉ_Ｃが生成される。この変化指標画像Ｉ_Ｃは、原画像の血流指標画像Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ａのいずれかと合成される。それにより１枚の合成画像Ｉ_ＣＡ又はＩ_ＣＢが生成される。例えば、原画像の血流指標画像Ｉ_Ｂ又はＩ_Ａの画素値が合成画像Ｉ_ＣＡ又はＩ_ＣＢの色相に割り当てられ、変化指標画像Ｉ_Ｃの画素値が合成画像Ｉ_ＢＡの輝度又は彩度に割り当てられる。

図７、図８に示すように、原画像と変化指標画像との並列表示画面モードでは、治療処置前の血流指標画像Ｉ_Ｂと、治療処置後の血流指標画像Ｉ_Ａとが、位置補正され、そして変化指標画像Ｉ_Ｃが生成される。この変化指標画像Ｉ_Ｃは、治療処置前の血流指標画像Ｉ_Ｂ又は治療処置後の血流指標画像Ｉ_Ａとが、そして１画面に並べられる。

一方、変化指標画像Ｉ_Ｃの表示形式に関しては、例えば変化指標が低いところを明るく、変化指標が高いところを暗く表示する。これにより変化指標が低い、つまり治療による改善効果の薄い部分を強調して表示することができ、治療によって改善が不十分なところをはっきり把握することができ、治療を継続するかどうかを判断する材料を提供できる。当然この表示は３次元ボリュームレンダリング画像に適用しても良いし、断面画像や、断面変換画像（MPR、アキシャル/サジタル/コロナル）に適用しても良い。

表示形式の別の手段として、治療後の原画像と変化指標画像を同じウィンドウに時間差を付けて表示しても良い。この時表示画像の種類は、図示しない切替スイッチにて切り替える。また動画のように自動的に切替表示しても良い。例えば５秒毎に治療後の画像と変化指標を順番に表示する。さらにここでは治療後の画像と変化指標で説明したが、治療後の画像、治療前の画像、変化指標の組み合わせのペアでも、もしくはその全てでも良い。但しどの画像を表示しているかは重要なので、自動表示の場合は画像上もしくはそれに隣接してどの画像を表示しているかを文字もしくはアイコンで表示する必要がある。

また、表示形式の別の手段として、３次元ボリュームレンダリング画像か断面画像（アキシャル/サジタル/コロナルのどれか一つ）のどちらかを並べて表示しても良い。表示するものは、治療後の画像、治療前の画像、変化指標の組み合わせのペアでも、もしくはその全てでも良い。

一つの画像でポインティングすると、他の画像上の対応する位置にもポインターが表示されると対応関係を容易に把握できる。なおポインティングによって、ポインティングした位置周辺以外の領域の輝度を暗くしても良いし、また位置周辺以外の領域にポインティング点を通る座標軸を描出しても良い。さらに位置周辺の境界に境界線を引いても良い。なおここではポインティングによってのみ表示を変化させているが、ポインターの移動にリアルタイムに追従して表示を変化させても良い。

一つの画像を操作すると、その操作は対応する画像に適用される。操作とは、画像回転、拡大、断面移動などである。また血流指標を変更する手段を有し、その指標の種類を変更すると、他の画像にもその変化を適用する。具体的には流入速度を流出速度に変更した時、治療後の画像、治療前の画像ともに流出速度を表す指標の表示に切り替わり、且つ変化指標は流出速度の変化指標の表示に切り替わる。

また表示形式の別の手段として、MPR画像（アキシャル/サジタル/コロナル）の表示でも良い。この時、画面を例えば２×３の表示領域部分に分割し、左上から順に右方向に、治療後のコロナル画像、治療後のアキシャル画像、変化指標のコロナル画像を表示し、左下から順に右方向に、治療後のサジタル画像、変化指標のアキシャル画像、変化指標のサジタル画像を表示する。例えばサジタル画像を操作すると、並びが自動的に変化し、左上から順に右方向に、治療後のアキシャル画像、治療後のサジタル画像、変化指標のアキシャル画像を表示し、左下から順に右方向に、治療後のコロナル画像、変化指標のサジタル画像、変化指標のコロナル画像に変化する。これにより、注目する画像を常に上下で容易に比較することができるようになる。

表示形式の別の手段として、並べて表示する際（１つor MPR）、変化指標の範囲を予め分類し、その分類を選択することで表示形態を変化させても良い。具体的には変化指標が範囲内に入っている領域は明るく、入っていない領域は暗く表示する。ここで範囲は例えば改善がPoorな領域、Goodな領域を示し、Poorな領域のみ、もしくはGoodな領域のみを強調して表示することにより、さらに治療を続ける必要があるかどうかを判断したり、改善効果を容易に把握できるようになる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、灌流の経時的変化を良好に把握することができる。

１…画像表示ワークステーション、２…ＰＡＣＳ、３…Ｘ線診断装置、４…Ｘ線ＣＴ装置、５…ＭＲＩ装置、１１…ネットワークインタフェース、１２…ＣＰＵ、１３…画像メモリ、１４…位置ズレ補正部、１５…変化指標算出部、１６…合成画像発生部、１７…表示形式切替操作部、１８…表示画面構成部、１９…ディジタルアナログ変換器、２０…ディスプレイ。

Claims (12)

1. 同一被検体から収集した同一部位であって収集時刻の異なる複数の血流指標画像のデータを記憶する記憶部と、
   前記複数の血流指標画像間の位置ずれを血流領域同士での演算結果にしたがって補正する位置補正部と、
   前記位置補正された複数の血流指標画像を表示する表示部とを具備することを特徴とする画像表示ワークステーション。
2. 前記複数の血流指標画像に基づいて、血流指標の経時的変化を表す変化指標の画像を発生する変化指標画像発生部と
   前記変化指標の画像と前記血流指標画像とを解剖学的位置を対応つけて合成して合成画像を発生する合成部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示ワークステーション。
3. 前記変化指標は、前記複数の血流指標画像間で同じ位置同士の２つの血流指標の差分値であることを特徴とする請求項２記載の画像表示ワークステーション。
4. 前記変化指標は、前記複数の血流指標画像間で同じ位置同士の２つの血流指標の比であることを特徴とする請求項２記載の画像表示ワークステーション。
5. 前記位置補正部は、前記血流指標画像から血流領域を同定し、前記同定した血流領域に基づいて解剖学的部位を対応付けることを特徴とする請求項１記載の画像表示ワークステーション。
6. 前記位置補正部は、前記血流指標画像に対応する形態画像に基づいて解剖学的部位を対応付けることを特徴とする請求項１記載の画像表示ワークステーション。
7. 前記合成部は、前記変化指標の画像の画素値を前記合成画像の輝度又は彩度に割り当て、前記血流指標画像の画素値を前記合成画像の色相に割り当てることを特徴とする請求項２記載の画像表示ワークステーション。
8. 前記合成部は、前記変化指標の画像に合成する前記血流指標画像を操作者指示又は所定の表示時間の経過に従って他の血流指標画像に切り替えることを特徴とする請求項２記載の画像表示ワークステーション。
9. 前記表示部は、前記位置補正された複数の血流指標画像を一画面内に並べて表示することを特徴とする請求項１記載の画像表示ワークステーション。
10. 前記表示部は、前記位置補正された治療処置前後の血流指標画像を一画面内に並べて表示することを特徴とする請求項１記載の画像表示ワークステーション。
11. 前記表示部は、前記位置補正された治療処置前後の血流指標画像から生成される変化指標に関する画像を、前記変化指標が比較的低いところを比較的明るく前記変化指標が比較的高いところを比較的暗く表示することを特徴とする請求項１記載の画像表示ワークステーション。
12. 前記表示部は、前記血流指標画像においてユーザがポインティングした位置を含む局所領域以外の領域の輝度を低下させて表示することを特徴とする請求項１記載の画像表示ワークステーション。

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