JP5487339B2 - Medical image processing device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a medical image processing apparatus.
心臓疾患の観察や診断には、超音波診断装置やX線コンピュータ断層撮影装置が用いられている。その中でも、心臓の壁運動異常や壁厚異常を観察や診断する場合、主に超音波診断装置が用いられている。超音波診断装置により発生されるボリュームデータに含まれる異常部位は、例えば、組織ドプライメージング(Tissue Doppler Imaging:以下、TDIと呼ぶ)と呼ばれる技術を利用して特定される。以下、簡単にTDIを用いた異常部位の診断に係る技術例を示す。   Ultrasound diagnostic apparatuses and X-ray computed tomography apparatuses are used for observation and diagnosis of heart diseases. Among them, an ultrasonic diagnostic apparatus is mainly used for observing and diagnosing heart wall motion abnormality and wall thickness abnormality. The abnormal site included in the volume data generated by the ultrasonic diagnostic apparatus is specified by using a technique called tissue Doppler imaging (hereinafter referred to as TDI), for example. Hereinafter, a technical example relating to diagnosis of an abnormal site using TDI will be briefly described.
技術例1:表示画面を観察するだけで診断部位の組織の運動状態を容易に把握でき、組織の機能低下や異常を定量的、高精度かつ迅速に評価することが可能(例えば、特許文献1参照)。   Technical example 1: By simply observing the display screen, it is possible to easily grasp the motion state of the tissue at the diagnosis site, and it is possible to quantitatively, highly accurately and quickly evaluate the functional deterioration or abnormality of the tissue (for example, Patent Document 1). reference).
技術例2:TDIで得られる低速度領域の表示能を向上させ、関心部位の正常/異常の判別を容易にする(例えば、特許文献2参照)。   Technical Example 2: The display capability of the low-speed region obtained by TDI is improved, and normal / abnormal determination of the region of interest is facilitated (see, for example, Patent Document 2).
超音波診断装置によって心臓の壁運動異常や壁厚異常の患部を診断する際、3次元画像の動画表示により、患部を大まかに観察できるが、患部のより詳細な状態を把握するためには、MPR画像の動画表示が必要である。しかし、リアルタイムに発生されモニタに表示される画像を診断する場合、操作者は片手でプローブ操作、もう片方の手でモニタ上に映し出されている画像の断面位置の指定操作をしなければならず、断面位置の指定操作が複雑、煩雑である。また、3Dスキャンが可能なプローブは、プローブの位置や向きの他、断面の位置や向きをリアルタイムに自由に変更できる。そのため、2Dスキャンのみ可能なプローブに比して自由度は高いが、操作が複雑となる。   When diagnosing an affected part of heart wall motion abnormality or wall thickness abnormality with an ultrasonic diagnostic device, the affected part can be roughly observed by displaying a three-dimensional image, but in order to grasp the more detailed state of the affected part, It is necessary to display a moving image of the MPR image. However, when diagnosing an image generated in real time and displayed on the monitor, the operator must operate the probe with one hand and specify the cross-sectional position of the image displayed on the monitor with the other hand. The operation for specifying the cross-sectional position is complicated and complicated. In addition, the probe capable of 3D scanning can freely change the position and orientation of the cross section in real time in addition to the position and orientation of the probe. Therefore, the degree of freedom is higher than that of a probe capable of only 2D scanning, but the operation is complicated.
特開平08―84729号公報JP-A-08-84729 特開平08―66397号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-66397
目的は、心臓等の機能情報の診断に適した画像を簡便に提供することが可能な医用画像処理装置を提供することにある。   An object is to provide a medical image processing apparatus that can easily provide an image suitable for diagnosis of functional information such as the heart.
本実施形態に係る医用画像処理装置は、第1の医用画像診断装置によって発生された、被検体の運動する異常部位に関する第1ボリュームデータから運動情報に基づいて異常部位を抽出する抽出部と、第2の医用画像診断装置によって発生された、前記異常部位を含む第2ボリュームデータから濃淡値と不透明度と色情報との少なくとも1つに基づいて前記被検体に関する画像のデータを発生する画像発生部と、前記第2ボリュームデータに含まれる濃淡値と不透明度と色情報との少なくとも1つに基づいて、スキャン面内にプローブによるスキャンを阻害する領域が含まれるか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記抽出された異常部位に交差し、前記阻害する領域をスキャン面に含まないプローブの位置及び向きを決定する決定部と、前記プローブの位置及び向きを示すマークを前記被検体に関する画像に位置整合して重ねて表示する表示部と、を具備する。   The medical image processing apparatus according to the present embodiment includes an extraction unit that extracts an abnormal part based on exercise information from first volume data generated by the first medical image diagnostic apparatus and related to the abnormal part of the subject that moves. Image generation for generating image data related to the subject based on at least one of a gray value, opacity, and color information from the second volume data including the abnormal part, generated by the second medical image diagnostic apparatus And a determination unit that determines whether or not a region that inhibits scanning by the probe is included in the scan plane based on at least one of a gray value, opacity, and color information included in the second volume data And the position and orientation of a probe that crosses the extracted abnormal site and does not include the inhibition region in the scan plane based on the determination result of the determination unit. A determination unit for determining a comprises a display unit for displaying superimposed in alignment on the image relating to the subject position and a mark indicating an orientation of the probe.
本発明の第1実施形態に係る医用画像処理システム及び医用画像処理装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the medical image processing system and medical image processing apparatus which concern on 1st Embodiment of this invention. システム制御部36による診断断面に関する画像の表示処理の動作の流れを示す図。The figure which shows the flow of operation | movement of the display process of the image regarding the diagnostic cross section by the system control part. 図2のステップSA7において表示される、異常部位領域を一つ含む断面設定画像を示す図。The figure which shows the cross-section setting image containing one abnormal site area | region displayed in step SA7 of FIG. 図2のステップSA7において表示される、異常部位領域を複数含む断面設定画像を示す図。The figure which shows the cross-section setting image containing multiple abnormal region area | regions displayed in step SA7 of FIG. 図2のステップSA8に係る診断断面の位置と向きとの具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the position and direction of a diagnostic cross section which concern on step SA8 of FIG. ステップSA10に係る、超音波断面画像とCT断面画像と異常部位画像との重畳表示を示す図。The figure which shows the superimposition display of an ultrasonic cross-sectional image, CT cross-sectional image, and an abnormal site | part image based on step SA10. ステップSA10に係る、超音波断面画像と異常部位画像との重畳画像と、CT断面画像と異常部位画像との重畳画像との並列表示を示す図。The figure which shows the parallel display of the superimposition image of an ultrasonic cross-sectional image and an abnormal site | part image, and the superimposed image of CT cross-sectional image and an abnormal site | part image based on step SA10. 本発明の第2の実施形態に係る医用画像処理システム及び医用画像処理装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the medical image processing system and medical image processing apparatus which concern on the 2nd Embodiment of this invention. 図8のシステム制御部による、第2実施形態に係るプローブマークの表示処理の流れを示す図。The figure which shows the flow of the display process of the probe mark which concerns on 2nd Embodiment by the system control part of FIG. 図9のステップSB9において図9のプローブ位置・向き決定部により行なわれるプローブ位置及び向きの決定処理の流れを示す図。The figure which shows the flow of the determination process of the probe position and direction performed by the probe position and orientation determination part of FIG. 9 in step SB9 of FIG. 図10のステップSC2に係る診断断面の移動処理を説明するための図。The figure for demonstrating the moving process of the diagnostic cross section which concerns on step SC2 of FIG. 図10のステップSC2に係る診断断面の移動処理を説明するための他の図。FIG. 11 is another view for explaining the diagnostic cross-section moving process according to step SC2 of FIG. 10; 図9のステップSB10に係る、患者正面方向に関する体表面画像に重ねて表示されるプローブの位置を示すプローブマークと向きを示すプローブマークとを示す図。The figure which shows the probe mark which shows the probe mark which shows the position of the probe based on step SB10 of FIG. 図9のステップSB10に係る、患者左側面方向に関する体表面画像に重ねて表示されるプローブの位置を示すプローブマークと向きを示すプローブマークとを示す図。The figure which shows the probe mark which shows the position and the probe mark which shows the position of the probe which overlap and are displayed on the body surface image regarding the patient left side surface direction based on step SB10 of FIG. 図9のステップSB10に係る、患者正面方向に関する体内組織画像に重ねて表示されるプローブの位置を示すプローブマークと向きを示すプローブマークとを示す図。The figure which shows the probe mark which shows the position of the probe based on step SB10 of FIG. 図9のステップSB10に係る、患者左側面方向に関する体内組織画像に重ねて表示されるプローブの位置を示すプローブマークと向きを示すプローブマークとを示す図。The figure which shows the probe mark which shows the probe mark which shows the position of the probe based on step SB10 of FIG. 図9のステップSB10に係る、プローブマークの表示レイアウトの一例を示す図。The figure which shows an example of the display layout of a probe mark based on step SB10 of FIG. 図9のステップSB10に係る、プローブマークの表示レイアウトの他の例を示す図。The figure which shows the other example of the display layout of a probe mark based on step SB10 of FIG.
以下、図面を参照しながら本発明の第1及び第2の実施形態に係る医用画像処理装置を説明する。第1及び第2の実施形態に係る医用画像処理装置は、超音波診断装置、X線コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴イメージング装置、核医学診断装置等の医用画像診断装置により発生されたボリュームデータを処理する医用画像処理システムに含まれる。   Hereinafter, medical image processing apparatuses according to first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The medical image processing apparatus according to the first and second embodiments uses volume data generated by a medical image diagnostic apparatus such as an ultrasonic diagnostic apparatus, an X-ray computed tomography apparatus, a magnetic resonance imaging apparatus, or a nuclear medicine diagnostic apparatus. It is included in the medical image processing system to be processed.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る医用画像処理システム及び医用画像処理装置1の構成を示す図である。図1に示すように、医用画像処理装置1は、超音波診断装置100とX線コンピュータ断層撮影装置200とに直接、又は電気的通信回線を介して電気的に接続される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a medical image processing system and a medical image processing apparatus 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the medical image processing apparatus 1 is electrically connected to the ultrasonic diagnostic apparatus 100 and the X-ray computed tomography apparatus 200 directly or via an electrical communication line.
超音波診断装置100は、被検体の心臓を含む3Dスキャン領域をプローブでスキャンすることにより、組織ドプライメージング(以下、TDIと呼ぶ)処理に心臓の機能情報を解析するための、少なくとも一つのボリュームデータファイルを発生する。以下、超音波診断装置100により発生されたボリュームデータファイルを超音波ボリュームデータファイルと呼ぶことにする。この場合、超音波診断装置100は、複数の超音波ボリュームデータファイルをTDI処理し、機能情報(以下、超音波機能情報と呼ぶ)のデータを生成する。超音波機能情報は、心臓壁の運動情報(例えば心臓壁の移動速度)を示す。超音波機能情報のデータは、超音波ボリュームデータファイルを構成する各ボクセルに超音波機能情報の値が割り付けられたボリュームデータである。   The ultrasound diagnostic apparatus 100 scans a 3D scan region including a heart of a subject with a probe, and thereby analyzes at least one volume for analyzing functional information of the heart for tissue Doppler imaging (hereinafter referred to as TDI) processing. Generate a data file. Hereinafter, the volume data file generated by the ultrasonic diagnostic apparatus 100 will be referred to as an ultrasonic volume data file. In this case, the ultrasound diagnostic apparatus 100 performs TDI processing on a plurality of ultrasound volume data files and generates data of function information (hereinafter referred to as ultrasound function information). The ultrasonic function information indicates heart wall motion information (for example, the moving speed of the heart wall). The ultrasonic function information data is volume data in which the value of the ultrasonic function information is assigned to each voxel constituting the ultrasonic volume data file.
TDIスキャンに続いて、超音波診断装置100は、同一の3Dスキャン領域をプローブで繰り返しスキャンすることにより、スキャン時刻の異なる複数の超音波ボリュームデータファイルを発生する。   Subsequent to the TDI scan, the ultrasound diagnostic apparatus 100 repeatedly scans the same 3D scan region with a probe, thereby generating a plurality of ultrasound volume data files having different scan times.
X線コンピュータ断層撮影装置200は、心臓の機能情報を解析するために、3Dスキャン領域をX線で繰り返しスキャンすることにより、撮影時刻の異なる複数のボリュームデータファイルを発生する。以下、X線コンピュータ断層撮影装置200により発生されたボリュームデータファイルをCTボリュームデータファイルと呼ぶことにする。X線コンピュータ断層撮影装置200は、既存の技術(例えば、特開2007―202957号公報や特開2006―110190号公報、特開2006―61581号公報に記載の技術)を撮影時刻の異なる複数のCTボリュームデータファイルに適用し、心臓の機能情報(以下、CT機能情報と呼ぶ)のデータを生成する。   The X-ray computed tomography apparatus 200 generates a plurality of volume data files with different imaging times by repeatedly scanning the 3D scan region with X-rays in order to analyze the functional information of the heart. Hereinafter, a volume data file generated by the X-ray computed tomography apparatus 200 will be referred to as a CT volume data file. The X-ray computed tomography apparatus 200 uses existing techniques (for example, techniques described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-202957, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-110190, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-61581). It is applied to a CT volume data file, and data of cardiac function information (hereinafter referred to as CT function information) is generated.
また、X線コンピュータ断層撮影装置200は、3Dスキャン領域を繰り返しスキャンすることにより収集された投影データを心電同期再構成することにより、心臓の拡張末期に関するCTボリュームデータファイルを発生する。   Further, the X-ray computed tomography apparatus 200 generates a CT volume data file related to the end diastole of the heart by reconstructing the electrocardiogram synchronously with the projection data collected by repeatedly scanning the 3D scan region.
医用画像処理装置1は、超音波ボリュームデータや超音波機能情報のデータ、CTボリュームデータ、CT機能情報のデータを利用して、心臓の機能情報を診断するうえで適切な断面の位置及び向きを算出し、算出した断面に関する画像を表示する。   The medical image processing apparatus 1 uses the ultrasound volume data, the ultrasound function information data, the CT volume data, and the CT function information data to determine the position and orientation of an appropriate cross section for diagnosing the heart function information. Calculate and display an image of the calculated cross section.
図1に示すように、医用画像処理装置1は、超音波ボリュームデータ記憶部10、超音波機能情報データ記憶部12、CTボリュームデータ記憶部14、CT機能情報データ記憶部16、異常部位抽出部18、特定部位抽出部20、長軸算出部22、位置合わせ部24、断面算出部26、画像発生部28、入力部30、表示制御部32、表示部34、及びシステム制御部36を有する。   As shown in FIG. 1, the medical image processing apparatus 1 includes an ultrasonic volume data storage unit 10, an ultrasonic function information data storage unit 12, a CT volume data storage unit 14, a CT function information data storage unit 16, and an abnormal part extraction unit. 18, a specific part extraction unit 20, a long axis calculation unit 22, an alignment unit 24, a cross section calculation unit 26, an image generation unit 28, an input unit 30, a display control unit 32, a display unit 34, and a system control unit 36.
超音波ボリュームデータ記憶部10は、超音波診断装置100によって発生された複数の超音波ボリュームデータファイルを記憶する。   The ultrasonic volume data storage unit 10 stores a plurality of ultrasonic volume data files generated by the ultrasonic diagnostic apparatus 100.
超音波機能情報データ記憶部12は、超音波診断装置100により生成された超音波機能情報のデータを記憶する。   The ultrasonic function information data storage unit 12 stores ultrasonic function information data generated by the ultrasonic diagnostic apparatus 100.
CTボリュームデータ記憶部14は、X線コンピュータ断層撮影装置200によって発生されたCTボリュームデータファイルを記憶する。CTボリュームデータファイルは、X線コンピュータ断層撮影装置200から伝送され、又は、磁気ディスクや光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録され、この記録媒体からCTボリュームデータ記憶部14に移される。   The CT volume data storage unit 14 stores a CT volume data file generated by the X-ray computed tomography apparatus 200. The CT volume data file is transmitted from the X-ray computed tomography apparatus 200 or recorded on a recording medium such as a magnetic disk, an optical disk, or a semiconductor memory, and transferred from this recording medium to the CT volume data storage unit 14.
CT機能情報データ記憶部16は、X線コンピュータ断層撮影装置200により生成されたCT機能情報のデータを記憶する。   The CT function information data storage unit 16 stores CT function information data generated by the X-ray computed tomography apparatus 200.
異常部位抽出部18は、特許文献1や特許文献2記載の方法により、超音波機能情報のデータに基づいて超音波ボリュームデータファイルから異常部位領域を抽出する。例えば、異常部位抽出部18は、予め設定された超音波機能情報の閾値より大きい又は小さい超音波機能情報を有するボクセルを抽出することにより、心臓の壁運動の異常部位領域を抽出する。また、異常部位抽出部18は、CT機能情報のデータに基づいてCTボリュームデータファイルから異常部位領域を抽出する。   The abnormal part extraction unit 18 extracts the abnormal part region from the ultrasonic volume data file based on the ultrasonic function information data by the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2. For example, the abnormal part extraction unit 18 extracts an abnormal part region of the heart wall motion by extracting voxels having ultrasonic function information larger or smaller than a preset threshold value of the ultrasonic function information. Moreover, the abnormal part extraction part 18 extracts an abnormal part area | region from CT volume data file based on the data of CT function information.
特定部位抽出部20は、濃淡値と不透明度と色情報との少なくとも一つに基づいて、超音波ボリュームデータファイルやCTボリュームデータファイルから特定部位の領域を抽出する。特定部位は、心臓全体や左心室、右心室等である。以下、抽出される特定部位の領域は左心室領域であるとする。左心室領域は壁運動の異常部位領域を含むとする。   The specific part extracting unit 20 extracts a specific part region from the ultrasonic volume data file or the CT volume data file based on at least one of the gray value, the opacity, and the color information. The specific site is the entire heart, the left ventricle, the right ventricle, or the like. Hereinafter, it is assumed that the region of the specific part to be extracted is the left ventricular region. It is assumed that the left ventricular region includes an abnormal region region of wall motion.
長軸算出部22は、抽出された左心室領域の形状に基づいて、超音波ボリュームデータファイルに由来する左心室領域の長軸(以下、US長軸と呼ぶ)やCTボリュームデータファイルに由来する左心室領域の長軸(以下、CT長軸と呼ぶ)を算出する。長軸の算出方法としては、例えば、左心室領域の楕円体近似を用いる。   The long axis calculation unit 22 is derived from the long axis of the left ventricle region (hereinafter referred to as the US long axis) derived from the ultrasound volume data file or the CT volume data file based on the extracted shape of the left ventricle region. The major axis of the left ventricular region (hereinafter referred to as the CT major axis) is calculated. As a long axis calculation method, for example, an ellipsoidal approximation of the left ventricular region is used.
位置合わせ部24は、算出されたUS長軸とCT長軸とに基づいて、超音波ボリュームデータファイルとCTボリュームデータファイルとを位置合わせする。位置合わせ処理は、各データファイルに含まれる心臓領域によるパターンマッチングによって行なわれてもよい。なお、超音波機能情報のデータファイルと超音波ボリュームデータファイルとは、同一のプローブ位置、同一のスキャン範囲でのスキャンに由来するので、位置合わせ処理をしなくても位置整合されているとする。   The alignment unit 24 aligns the ultrasonic volume data file and the CT volume data file based on the calculated US long axis and CT long axis. The alignment process may be performed by pattern matching based on a heart region included in each data file. Note that the ultrasonic function information data file and the ultrasonic volume data file are derived from scans at the same probe position and the same scan range, and are therefore aligned without performing alignment processing. .
断面算出部26は、US長軸又はCT長軸に垂直かつ異常部位領域に交差する超音波ボリュームデータファイル又はCTボリュームデータファイルの断面の位置及び向きを算出する。この断面は、異常部位を診断するための断面であるため、以下、診断断面と呼ぶことにする。   The cross section calculation unit 26 calculates the position and orientation of the cross section of the ultrasonic volume data file or CT volume data file perpendicular to the US long axis or CT long axis and intersecting the abnormal region. Since this cross section is a cross section for diagnosing an abnormal site, it is hereinafter referred to as a diagnostic cross section.
画像発生部28は、算出された診断断面の位置及び向きに基づいて、超音波ボリュームデータファイルから診断断面に関する画像(以下、超音波断面画像と呼ぶ)、CTボリュームデータファイルから、診断断面に関する画像(以下、CT断面画像と呼ぶ)、超音波ボリュームデータファイルに含まれる異常部位領域から異常部位に関する画像(以下、超音波異常部位画像と呼ぶ)、CTボリュームデータファイルに含まれる異常部位領域から異常部位に関する画像(以下、CT異常部位画像と呼ぶ)のデータを発生する。発生された種々の画像のデータは、表示制御部32に送信される。   Based on the calculated position and orientation of the diagnostic slice, the image generation unit 28 creates an image related to the diagnostic slice from the ultrasound volume data file (hereinafter referred to as an ultrasound slice image), and an image related to the diagnostic slice from the CT volume data file. (Hereinafter referred to as a CT cross-sectional image), an image related to an abnormal part from an abnormal part region included in the ultrasonic volume data file (hereinafter referred to as an ultrasonic abnormal part image), and an abnormality from an abnormal part region included in the CT volume data file Data of an image related to a region (hereinafter referred to as an abnormal CT region image) is generated. The generated various image data is transmitted to the display control unit 32.
入力部30は、マウスやキーボード等の入力デバイスからなり、術者からの各種指示を入力する。例えば、入力部30は、機能情報の閾値、不透明度、色情報等の表示条件の設定指示や、表示されている画像の断面の位置や向きの変更指示、表示レイアウト(例えば、重畳表示や並列表示)の設定指示を入力する。   The input unit 30 includes an input device such as a mouse or a keyboard, and inputs various instructions from the operator. For example, the input unit 30 instructs to set display conditions such as a threshold value of function information, opacity, and color information, an instruction to change the position and orientation of a cross section of a displayed image, a display layout (for example, superimposed display or parallel display). Display) setting instructions.
表示制御部32は、発生された画像を表示部34に表示する。具体的には、表示制御部32は、診断断面に関する超音波断面画像と、超音波異常部位画像やCT異常部位画像とを色等で区別して重ねて表示部34に表示する。また、表示制御部32は、超音波断面画像とCT断面画像とを重畳表示し、この重畳画像に超音波異常部位画像やCT異常部位画像を重ね合せて表示する。また、表示制御部32は、超音波断面画像及び超音波異常部位画像の重畳画像と、CT断面画像及びCT異常部位画像の重畳画像とを並列表示する。   The display control unit 32 displays the generated image on the display unit 34. Specifically, the display control unit 32 displays the ultrasonic cross-sectional image related to the diagnostic cross-section, the ultrasonic abnormal region image, and the CT abnormal region image in a color or the like so as to overlap each other and display on the display unit 34. In addition, the display control unit 32 superimposes and displays the ultrasonic cross-sectional image and the CT cross-sectional image, and displays the superposed ultrasound abnormal part image and the CT abnormal part image in a superimposed manner. The display control unit 32 displays in parallel the superimposed image of the ultrasonic cross-sectional image and the ultrasonic abnormal part image and the superimposed image of the CT cross-sectional image and the CT abnormal part image.
表示部42は、例えばCRT(Cathode-Ray Tube)等の表示デバイスを含む。   The display unit 42 includes a display device such as a CRT (Cathode-Ray Tube).
システム制御部36は、医用画像処理装置1の中枢として機能し、医用画像処理装置1としての動作を実現するように医用画像処理装置1の各構成要素を制御する。   The system control unit 36 functions as the center of the medical image processing apparatus 1 and controls each component of the medical image processing apparatus 1 so as to realize the operation as the medical image processing apparatus 1.
以下、システム制御部36の制御のもとに行われる診断断面に関する画像の表示処理の臨床上の動作例を説明する。具体的には、本表示処理において医用画像処理装置1は、超音波診断装置100による心臓の3Dスキャンのもと、心臓の局所壁運動疾患の診断に最適な診断断面に関する画像を動画表示するものとする。   Hereinafter, a clinical operation example of image display processing relating to a diagnostic slice performed under the control of the system control unit 36 will be described. Specifically, in the present display process, the medical image processing apparatus 1 displays a moving image of an image related to a diagnostic cross section that is optimal for diagnosis of a local wall motion disease of the heart under a 3D scan of the heart by the ultrasonic diagnostic apparatus 100. And
図2は、システム制御部36による診断断面に関する画像の表示処理の動作の流れを
す図である。なお、ステップSA1の前に、CTボリュームデータファイルはCTボリ
ームデータ記憶部14に記憶され、CT長軸は長軸算出部22により算出され、超音波
常部位領域やCT異常部位領域は異常部位抽出部18により抽出されているとする。
FIG. 2 is a diagram showing the flow of operation of image display processing related to a diagnostic section by the system control unit 36. Prior to step SA1, the CT volume data file is stored in the CT volume data storage unit 14, the CT long axis is calculated by the long axis calculation unit 22, and the normal ultrasonic region and the abnormal CT region are extracted as abnormal regions. It is assumed that it is extracted by the unit 18.
術者が超音波診断装置100のプローブを操作することにより、超音波診断装置100はスキャン時刻の異なる複数の超音波ボリュームデータファイルをリアルタイムに発生する。スキャン中プローブは、心臓を観察するときの標準的な位置、例えば傍胸骨左縁アプローチ位置に当てられるとする。システム制御部36は、超音波診断装置100によりリアルタイムに発生される複数の超音波ボリュームデータファイルを入力する(ステップSA1)。   When the surgeon operates the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 100, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 generates a plurality of ultrasonic volume data files having different scan times in real time. It is assumed that the probe during scanning is applied to a standard position when observing the heart, for example, the parasternal left edge approach position. The system control unit 36 inputs a plurality of ultrasonic volume data files generated in real time by the ultrasonic diagnostic apparatus 100 (step SA1).
超音波ボリュームデータファイルを入力すると、システム制御部36は、特定部位抽出部20に左心室抽出処理を行なわせる。左心室抽出処理において特定部位抽出部20は、各超音波ボリュームデータファイルから左心室領域を抽出する(ステップSA2)。   When the ultrasonic volume data file is input, the system control unit 36 causes the specific part extraction unit 20 to perform the left ventricle extraction process. In the left ventricle extraction process, the specific part extraction unit 20 extracts a left ventricular region from each ultrasonic volume data file (step SA2).
左心室領域が抽出されるとシステム制御部36は、長軸算出部22に長軸算出処理を行なわせる。長軸算出処理において長軸算出部22は、抽出した左心室領域のUS長軸を算出する(ステップSA3)。   When the left ventricular region is extracted, the system control unit 36 causes the long axis calculation unit 22 to perform a long axis calculation process. In the long axis calculation process, the long axis calculation unit 22 calculates the US long axis of the extracted left ventricular region (step SA3).
US長軸が算出されるとシステム制御部36は、位置合わせ部24に、位置合わせ処理を行なわせる。位置合わせ処理において位置合わせ部24は、US長軸とCT長軸とに基づいて、超音波ボリュームデータファイルとCTボリュームデータファイルとを位置合わせする(ステップSA4)。   When the US major axis is calculated, the system control unit 36 causes the alignment unit 24 to perform alignment processing. In the alignment process, the alignment unit 24 aligns the ultrasonic volume data file and the CT volume data file based on the US long axis and the CT long axis (step SA4).
位置合わせ処理が行なわれるとシステム制御部36は、画像発生部28に診断断面を設定するための断面設定画像の発生処理を行なわせる。断面設定画像の発生処理において画像発生部28は、超音波ボリュームデータファイルに基づいてUS長軸に平行な断面(例えば患者正面方向の断面)に関する超音波断面画像のデータを発生し、超音波異常部位領域に基づいてUS長軸に平行な断面に関する超音波異常部位画像のデータを発生する(ステップSA5)。また、断面設定画像の発生処理において画像発生部28は、CTボリュームデータファイルに基づいてCT長軸に平行な断面に関するCT断面画像のデータを、CT異常部位領域に基づいてCT異常部位領域画像のデータを発生する。   When the alignment process is performed, the system control unit 36 causes the image generation unit 28 to perform a cross-section setting image generation process for setting a diagnostic cross-section. In the generation processing of the cross-section setting image, the image generation unit 28 generates ultrasonic cross-section image data related to a cross-section (for example, a cross section in the patient front direction) parallel to the US major axis based on the ultrasonic volume data file, Based on the region, ultrasonic abnormal region image data relating to a cross section parallel to the US major axis is generated (step SA5). Further, in the cross-section setting image generation processing, the image generation unit 28 generates CT cross-section image data relating to a cross-section parallel to the CT long axis based on the CT volume data file, and the CT abnormal region region image based on the CT abnormal region region. Generate data.
断面設定画像の発生処理が行なわれると、システム制御部36は、表示制御部32に断面設定画像の表示処理を行なわせる。断面設定画像の表示処理において表示制御部32は、ステップSA5にて発生された超音波断面画像、CT断面画像、超音波異常部位画像又はCT異常部位画像を位置整合して表示部34に重畳表示する(ステップSA6)。この際、表示制御部32は、超音波断面画像の左心室領域とCT断面画像の左心室領域とを術者がそれぞれを判別可能なように別々な色で表示させたり、各左心室領域に輪郭線やグリッド線を加えて表示させたりする。或いは、超音波断面画像かCT断面画像かのどちらか一方を、半透明表示しても良い。   When the processing for generating the cross-section setting image is performed, the system control unit 36 causes the display control unit 32 to perform processing for displaying the cross-section setting image. In the display processing of the cross-section setting image, the display control unit 32 aligns the ultrasonic cross-sectional image, CT cross-sectional image, ultrasonic abnormal site image, or CT abnormal site image generated in step SA5 in a superimposed manner on the display unit 34. (Step SA6). At this time, the display control unit 32 displays the left ventricular region of the ultrasonic cross-sectional image and the left ventricular region of the CT cross-sectional image in different colors so that the operator can discriminate each, or displays the left ventricular region on each left ventricular region. Add contour lines and grid lines to display. Alternatively, either one of the ultrasonic cross-sectional image and the CT cross-sectional image may be displayed translucently.
表示部30に断面設定画像が表示されると、術者による入力部30を介して異常部位領域の範囲の設定がされることを待機する(ステップSA7)。この際、術者は、プローブを片手で操作しながら、もう片方の手で入力部30を操作して異常部位領域の範囲を設定する。なお、異常部位領域の範囲の設定処理は、超音波異常部位領域又はCT異常部位領域の何れか一方に対して行なわれるとする。   When the cross-section setting image is displayed on the display unit 30, it waits for the operator to set the range of the abnormal region through the input unit 30 (step SA7). At this time, the surgeon operates the input unit 30 with the other hand while operating the probe with one hand and sets the range of the abnormal region. It is assumed that the abnormal region region range setting process is performed for either the ultrasonic abnormal region or the CT abnormal region.
図3及び図4は、ステップSA7において表示される断面設定画像を示す図である。図3及び図4に示すように、異常部位領域IRの範囲は、長軸方向に垂直な2本の直線Lによって挟まれる長軸方向に沿う間隔である。術者は、この2本の直線Lを入力部30を介して画面上で移動させることによって、異常部位領域IRの範囲を設定する。図4に示すように、断面設定画像内に大小さまざまな複数の異常部位領域IRが散在している場合は、機能情報の閾値を調整することによって、異常部位領域IRの絞込みを行なっても良い。また、既存のクリッピング処理や連結領域抽出処理等によって異常部位領域IRの絞込みを行なってもよい。   3 and 4 are cross-sectional setting images displayed in step SA7. As shown in FIGS. 3 and 4, the range of the abnormal region IR is a distance along the long axis direction sandwiched between two straight lines L perpendicular to the long axis direction. The surgeon moves the two straight lines L on the screen via the input unit 30 to set the range of the abnormal part region IR. As shown in FIG. 4, when a plurality of large and small abnormal part regions IR are scattered in the cross-section setting image, the abnormal part region IR may be narrowed down by adjusting the threshold value of the function information. . Further, the abnormal region IR may be narrowed down by an existing clipping process or a connected area extraction process.
入力部30を介して異常部位領域の範囲が設定されることを契機として(ステップSA7:YES)、システム制御部36は、断面算出部26に診断断面算出処理を行なわせる。診断断面算出処理において断面算出部26は、US長軸又はCT長軸に垂直かつ異常部位領域に交差する診断断面の位置及び向きを算出する(ステップSA8)。   When the range of the abnormal region is set via the input unit 30 (step SA7: YES), the system control unit 36 causes the cross section calculation unit 26 to perform a diagnostic cross section calculation process. In the diagnostic cross-section calculation process, the cross-section calculator 26 calculates the position and orientation of the diagnostic cross-section that is perpendicular to the US major axis or CT major axis and intersects the abnormal region (step SA8).
図5は、診断断面の位置及び向きの具体例を示す図である。図5(a)は、長軸)US長軸又はCT長軸)に垂直かつ、異常部位領域IRの範囲R内での長軸の中心を通る診断断面SCを示す図である。図5(b)は、長軸に垂直かつ、異常部位領域IRの範囲R内において異常部位領域IRの面積が最大となる診断断面SCを示す図である。図5(c)は、長軸に垂直かつ、異常部位領域IRの形状の重心を通る診断断面SCである。図5(d)は、長軸に垂直かつ、異常部位領域IRの範囲Rの端Lを通る診断断面SCを示す図である。これら診断断面SCの位置及び向きの種類は、術者により入力部30を介して任意に設定可能である。   FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the position and orientation of the diagnostic section. FIG. 5A is a diagram showing a diagnostic section SC that is perpendicular to the long axis (US long axis or CT long axis) and passes through the center of the long axis within the range R of the abnormal region IR. FIG. 5B is a diagram showing a diagnostic section SC that is perpendicular to the long axis and has the maximum area of the abnormal region IR within the range R of the abnormal region IR. FIG. 5C is a diagnostic section SC that is perpendicular to the long axis and passes through the center of gravity of the shape of the abnormal region IR. FIG. 5D is a diagram showing a diagnostic section SC that passes through the end L of the range R of the abnormal site region IR perpendicular to the long axis. The type of position and orientation of these diagnostic sections SC can be arbitrarily set by the operator via the input unit 30.
また、断面算出部26は、機能情報の値に基づいて診断断面の位置及び向きを算出してもよい。例えば、断面算出部26は、長軸に垂直な複数の断面を設定し、各断面について、断面を構成する複数のボクセルの機能情報の値の合計を算出する。そして断面算出部26は、所定の合計値(例えば、最大合計値や最小合計値、中心合計値等)を有する断面を診断断面に決定する。また、各断面について、異常部位領域の個数を算出し、所定の個数(例えば、最大数や最小数、中心数等)を有する断面を診断断面に決定してもよい。また、断面算出部26は、長軸に垂直かつ異常部位領域における機能情報の値の重心を含む断面を診断断面に決定してもよい。また、断面算出部26は、機能情報の値に優先度を割り付け、一番優先度が高い値を有する断面、優先度の重みづけによる補間位置を含む断面、異常部位領域における機能情報の値の中心値を含む断面を診断断面に決定してもよい。   In addition, the cross section calculation unit 26 may calculate the position and orientation of the diagnostic cross section based on the value of the function information. For example, the cross section calculating unit 26 sets a plurality of cross sections perpendicular to the long axis, and calculates the total of the function information values of the plurality of voxels constituting the cross section for each cross section. Then, the cross section calculation unit 26 determines a cross section having a predetermined total value (for example, a maximum total value, a minimum total value, a center total value, etc.) as a diagnostic cross section. Further, the number of abnormal part regions may be calculated for each cross section, and a cross section having a predetermined number (for example, the maximum number, the minimum number, the center number, etc.) may be determined as a diagnostic cross section. In addition, the cross section calculation unit 26 may determine a cross section that is perpendicular to the long axis and includes the center of gravity of the value of the function information in the abnormal region as the diagnostic cross section. In addition, the section calculation unit 26 assigns priority to the value of the function information, the section having the highest priority value, the section including the interpolation position by priority weighting, and the value of the function information in the abnormal part region A cross section including the center value may be determined as a diagnostic cross section.
また、断面算出部26は、異常部位領域に外接する立体図形を設定し、設定した立体図形の中心や重心等の基準点を含む、長軸に垂直な断面を診断断面に設定してもよい。立体図形は、立方体、直方体、球、楕円球等である。   In addition, the cross section calculation unit 26 may set a solid figure circumscribing the abnormal region, and may set a cross section perpendicular to the long axis including a reference point such as the center and the center of gravity of the set solid figure as a diagnostic cross section. . The solid figure is a cube, a rectangular parallelepiped, a sphere, an elliptic sphere, or the like.
断面算出処理が行なわれると、システム制御部36は、画像発生部28に診断画像発生処理を行なわせる。診断画像の発生処理において画像発生部28は、ステップSA8にて算出した診断断面の位置及び向きに基づいて、超音波ボリュームデータファイルとCTボリュームデータファイルとにMPR処理を行なうことにより、超音波断面画像とCT断面画像とのデータをそれぞれ発生する(ステップSA9)。また、画像発生部28は、診断断面の位置及び向きに基づいて、超音波異常部位領域から超音波異常部位画像のデータを、CT異常部位領域からCT異常部位画像のデータを発生する。なお、ここで発生される断面画像は、厚みつき断面画像であってもよい。厚みつき画像の種類としては、厚みの範囲内での最大値投影や最小値投影、平均値投影等である。   When the cross section calculation process is performed, the system control unit 36 causes the image generation unit 28 to perform a diagnostic image generation process. In the diagnostic image generation process, the image generation unit 28 performs MPR processing on the ultrasonic volume data file and the CT volume data file based on the position and orientation of the diagnostic cross section calculated in step SA8, thereby obtaining an ultrasonic cross section. Data of the image and the CT cross-sectional image are respectively generated (step SA9). Further, the image generation unit 28 generates data of the abnormal ultrasound region image from the abnormal ultrasound region region and data of the abnormal CT region image from the abnormal CT region region based on the position and orientation of the diagnostic section. Note that the cross-sectional image generated here may be a cross-sectional image with thickness. Examples of types of images with thickness include maximum value projection, minimum value projection, and average value projection within the thickness range.
診断断面における超音波断面画像やCT断面画像、超音波異常部位画像、CT異常部位画像のデータが発生されると、システム制御部36は、表示制御部32に診断画像表示処理を行なわせる。診断画像表示処理において、表示制御部32は、表示部34に、ステップSA9にて発生された超音波断面画像、CT断面画像、超音波異常部位画像、CT異常部位画像を表示する(ステップSA10)。   When the ultrasonic cross-sectional image, CT cross-sectional image, ultrasonic abnormal part image, and CT abnormal part image data in the diagnostic cross section are generated, the system control unit 36 causes the display control unit 32 to perform diagnostic image display processing. In the diagnostic image display process, the display control unit 32 displays the ultrasonic cross-sectional image, CT cross-sectional image, ultrasonic abnormal region image, and CT abnormal region image generated in step SA9 on the display unit 34 (step SA10). .
図6は、ステップSA10にて表示される、超音波断面画像とCT断面画像と異常部位画像との重畳表示を示す図である。図6に示すように、表示制御部32は、異常部位画像IIを術者が判別可能なように、異常部位画像IIを超音波断面画像に由来する左心室領域SR1やCT断面画像に由来する左心室領域SR2と異なる色で表示させる。左心室領域SR1は、超音波スキャンと同時にリアルタイムに発生されるため、動画像として表示される。異常部位画像IIと左心室領域SR2とは、静止画である。なお、異常部位画像IIは、超音波異常部位画像であっても、CT異常部位画像であってもよい。また、表示制御部32は、図7に示すように、超音波断面画像と超音波異常部位画像II1との重畳画像UIと、CT断面画像とCT異常部位画像II1との重畳画像CIとを並列表示させてもよい。   FIG. 6 is a diagram showing a superimposed display of the ultrasonic cross-sectional image, the CT cross-sectional image, and the abnormal part image displayed in step SA10. As shown in FIG. 6, the display control unit 32 derives the abnormal site image II from the left ventricular region SR1 derived from the ultrasonic cross-sectional image or the CT cross-sectional image so that the surgeon can identify the abnormal site image II. It is displayed in a color different from that of the left ventricle region SR2. Since the left ventricular region SR1 is generated in real time simultaneously with the ultrasound scan, it is displayed as a moving image. The abnormal part image II and the left ventricular region SR2 are still images. The abnormal part image II may be an ultrasonic abnormal part image or a CT abnormal part image. Further, as shown in FIG. 7, the display control unit 32 parallels the superimposed image UI of the ultrasonic cross-sectional image and the ultrasonic abnormal part image II1 and the superposed image CI of the CT cross-sectional image and the CT abnormal part image II1. It may be displayed.
図6や図7に示すような診断画像が表示されると、術者は、入力部30を操作して、診断画像の断面位置の移動や回転、表示反転等を行い、心臓運動の異常部位の詳細な観察を行なう。断面移動は、長軸に沿って行なう。断面移動や回転の操作範囲は、ステップSA7で設定した異常部位領域の範囲に限定するとよい。また、操作範囲を多少狭めたり広めたりしても良い。回転操作は、その回転中心軸として、表示画面の中心や心臓領域の中心、異常部位領域の範囲の中心、心室領域の中心、長軸と診断断面との交点等を含む軸とする。このように、断面の移動軸、移動範囲、回転軸、回転範囲を異常部位周辺に限定することにより、術者の操作を簡便にすることが可能となる。   When a diagnostic image as shown in FIG. 6 or FIG. 7 is displayed, the surgeon operates the input unit 30 to move or rotate the cross-sectional position of the diagnostic image, reverse the display, etc. Make a detailed observation. Cross-sectional movement is performed along the long axis. The operation range for cross-sectional movement and rotation may be limited to the range of the abnormal region set in step SA7. Further, the operation range may be somewhat narrowed or widened. In the rotation operation, the rotation center axis is an axis including the center of the display screen, the center of the heart region, the center of the range of the abnormal region, the center of the ventricle region, the intersection of the long axis and the diagnostic section, and the like. As described above, by limiting the movement axis, the movement range, the rotation axis, and the rotation range of the cross section to the periphery of the abnormal part, the operation of the operator can be simplified.
上記構成により第1実施形態に係る医用画像処理装置1は、様々な医用画像診断装置によって発生されたボリュームデータに基づいて心臓等の機能情報に関する異常部位を診断する上で最適な断面の位置及び向きを算出し、算出した断面に関する画像を表示する。また、各医用画像診断装置に特有な機能情報の解析方法でボリュームデータを機能解析し、機能画像と形態画像とを位置整合して重ねて表示する。   With the above-described configuration, the medical image processing apparatus 1 according to the first embodiment has the optimal cross-sectional position and the position for diagnosing abnormal sites related to functional information such as the heart based on volume data generated by various medical image diagnostic apparatuses. The direction is calculated, and an image related to the calculated cross section is displayed. Further, the volume data is functionally analyzed by a function information analysis method unique to each medical image diagnostic apparatus, and the function image and the morphological image are aligned and displayed.
かくして第1実施形態によれば、術者が異常部位領域の範囲を設定するだけで、医用画像処理装置1は心臓等の機能情報に関する異常部位の診断に適した診断画像を簡便に提供することが可能となる。   Thus, according to the first embodiment, the medical image processing apparatus 1 simply provides a diagnostic image suitable for diagnosing an abnormal site related to functional information such as the heart simply by setting the range of the abnormal site region by the operator. Is possible.
なお上記説明において、異常部位領域の範囲の設定は術者により入力部30を介して行なわれるとした。しかしながらこれに限定する必要はなく、入力部30を介さずに、異常部位領域の輪郭部分の座標等に基づいて異常部位領域の範囲を自動的に決定するとしてもよい。また異常部位領域の範囲の設定を行なわずに、診断断面の位置及び向きを算出するとしてもよい。この場合の診断断面は、例えば、長軸に垂直かつ異常部位領域の重心を通る断面等が考えられる。   In the above description, the range of the abnormal region is set by the operator via the input unit 30. However, the present invention is not limited to this, and the range of the abnormal part region may be automatically determined based on the coordinates of the contour part of the abnormal part region without using the input unit 30. Further, the position and orientation of the diagnostic section may be calculated without setting the range of the abnormal region. The diagnostic cross section in this case may be a cross section perpendicular to the long axis and passing through the center of gravity of the abnormal region.
また上記説明において、超音波断面画像とCT断面画像とを表示するとした。しかしながらこれに限定する必要はなく、一方の断面画像のみを表示するとしても良い。この場合、超音波断面画像とCT断面画像との位置合わせ処理が不要でとなるため、ワークフローが改善される。   In the above description, an ultrasonic cross-sectional image and a CT cross-sectional image are displayed. However, it is not necessary to limit to this, and only one cross-sectional image may be displayed. In this case, the alignment process between the ultrasonic cross-sectional image and the CT cross-sectional image is not necessary, and the workflow is improved.
(第2実施形態)
第2実施形態に係る医用画像処理装置1は、超音波診断装置100による心臓等の機能情報に関する異常部位の診断を支援するための、プローブの位置及び向きを示す情報を術者に提供する。このような情報を提供することにより、結果的に、術者は異常部位の診断に適した画像を観察することができる。なお以下の説明において、第1実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
(Second Embodiment)
The medical image processing apparatus 1 according to the second embodiment provides the surgeon with information indicating the position and orientation of the probe for assisting the diagnosis of abnormal sites related to functional information such as the heart by the ultrasonic diagnostic apparatus 100. By providing such information, as a result, the operator can observe an image suitable for diagnosis of an abnormal site. In the following description, components having substantially the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
図8は、第2実施形態に係る医用画像処理装置1の構成を示す図である。図8に示すように、医用画像処理装置1は、超音波ボリュームデータ記憶部10、超音波機能情報データ記憶部12、CTボリュームデータ記憶部14、CT機能情報データ記憶部16、異常部位抽出部18、特定部位抽出部20、長軸算出部22、位置合わせ部24、断面算出部26、画像発生部28、入力部30、表示制御部32、表示部34、システム制御部36、及びプローブ位置・向き決定部38を有する。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the medical image processing apparatus 1 according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, the medical image processing apparatus 1 includes an ultrasonic volume data storage unit 10, an ultrasonic function information data storage unit 12, a CT volume data storage unit 14, a CT function information data storage unit 16, and an abnormal part extraction unit. 18, specific part extraction unit 20, long axis calculation unit 22, alignment unit 24, cross section calculation unit 26, image generation unit 28, input unit 30, display control unit 32, display unit 34, system control unit 36, and probe position -It has direction determination part 38.
特定部位抽出部20は、濃淡値と不透明度と色情報との少なくとも一つに基づいて、超音波ボリュームデータファイルやCTボリュームデータファイルから特定部位領域を抽出する。特定部位は、心臓全体や左心室、右心室、骨、体表面等である。   The specific part extraction unit 20 extracts a specific part region from the ultrasonic volume data file or the CT volume data file based on at least one of the gray value, the opacity, and the color information. Specific sites are the entire heart, left ventricle, right ventricle, bone, body surface, and the like.
画像発生部28は、CTボリュームデータファイルから抽出された体表面のデータをレンダリング処理し、体表面画像のデータを発生する。体表面画像の観察方向は、心臓の診断に適した方向、典型的には、患者正面方向や左側面方向等である。   The image generator 28 renders the body surface data extracted from the CT volume data file and generates body surface image data. The observation direction of the body surface image is a direction suitable for the diagnosis of the heart, typically a patient front direction, a left side direction, or the like.
プローブ位置・向き決定部38は、所望の断面(典型的には診断断面)と、体表面と、CT長軸との位置関係に基づいて、所望の断面をスキャン面とするプローブの位置及び向きを決定する。また、プローブ位置・向き決定部38は、濃淡値と不透明度と色情報との少なくとも一つに基づいて、診断断面に超音波スキャンを阻害する物体に関する領域が含まれているか否かを判定し、含まれていると判定された場合、診断断面を阻害領域が含まれない位置に移動する。   The probe position / orientation determination unit 38 determines the position and orientation of the probe with the desired cross section as the scan plane based on the positional relationship between the desired cross section (typically a diagnostic cross section), the body surface, and the CT major axis. To decide. Further, the probe position / orientation determination unit 38 determines whether or not the diagnostic section includes an area related to an object that obstructs the ultrasound scan based on at least one of the gray value, the opacity, and the color information. If it is determined that it is included, the diagnostic section is moved to a position where the inhibition region is not included.
表示制御部28は、決定されたプローブの位置及び向きを示すマーク(以下、プローブマークと呼ぶ)を体表面画像に重ねて表示部34に表示させる。   The display control unit 28 causes the display unit 34 to display a mark indicating the position and orientation of the determined probe (hereinafter referred to as a probe mark) on the body surface image.
以下、システム制御部36の制御のもとに行われるプローブマークの表示処理の臨床上の動作例を説明する。図9は、システム制御部36によるプローブマークの表示処理の動作の流れを示す図である。   Hereinafter, a clinical operation example of the probe mark display process performed under the control of the system control unit 36 will be described. FIG. 9 is a diagram showing a flow of operation of probe mark display processing by the system control unit 36.
図9に示すように、ステップSB1〜ステップSB8の処理内容は、図2のステップSA1〜ステップSA8の処理内容と同一であるため、説明を省略する。なお、ステップSB1の開始以前に、体表面画像のデータは発生されているとする。   As shown in FIG. 9, the processing contents of steps SB1 to SB8 are the same as the processing contents of steps SA1 to SA8 in FIG. It is assumed that body surface image data has been generated before the start of step SB1.
ステップSB8にて診断断面の位置及び向きを算出すると、システム制御部36は、プローブ位置・向き決定部38にプローブ位置及び向き決定処理を行なわせる。プローブ位置及び向き決定処理においてプローブ位置・向き決定部38は、ステップSB8にて算出した診断断面の位置及び向きと体表面の形状とに基づいて、診断断面をスキャン面とするようなプローブの位置及び向きを決定する(ステップSB9)。   When the position and orientation of the diagnostic section are calculated in step SB8, the system control unit 36 causes the probe position / orientation determining unit 38 to perform the probe position and orientation determining process. In the probe position / orientation determination process, the probe position / orientation determination unit 38 determines the position of the probe with the diagnostic cross section as the scan plane based on the position and orientation of the diagnostic cross section calculated in step SB8 and the shape of the body surface. Then, the direction is determined (step SB9).
以下、図10を参照しながらステップSB9においてプローブ位置・向き決定部38により実行されるプローブ位置及び向きの決定処理の詳細について説明する。図10は、プローブ位置及び向きの決定処理の流れを示す図である。まずプローブ位置・向き決定部38は、濃淡値(CT値)に基づいて、CTボリュームデータファイルにおける診断断面に超音波スキャンを阻害する物体に関する領域が含まれているか否かを判定する(ステップSC1)。超音波スキャンを阻害する領域は、阻害しない領域に比してCT値が高い又は低い。具体的には、阻害領域は、骨や空気、ガス等の領域である。これら阻害領域の濃淡値(CT値)は、既知である。そのため、プローブ位置・向き決定部38は、濃淡値(CT値)に基づいて、阻害領域をCTボリュームデータファイルから抽出することが可能となる。   Hereinafter, the probe position / orientation determination process executed by the probe position / orientation determination unit 38 in step SB9 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing a flow of probe position and orientation determination processing. First, the probe position / orientation determination unit 38 determines whether or not the diagnostic section in the CT volume data file includes a region related to an object that obstructs the ultrasonic scan, based on the gray value (CT value) (step SC1). ). The area where the ultrasound scan is inhibited has a higher or lower CT value than the area where the ultrasound scan is not inhibited. Specifically, the inhibition area is an area of bone, air, gas, or the like. The shade values (CT values) of these inhibition regions are known. Therefore, the probe position / orientation determination unit 38 can extract the inhibition region from the CT volume data file based on the gray value (CT value).
阻害領域が含まれないと判定された場合(ステップSC1:NO)、プローブ位置・向き決定部38は、ステップSC3に進む。   If it is determined that the inhibition region is not included (step SC1: NO), the probe position / orientation determination unit 38 proceeds to step SC3.
阻害領域が含まれると判定された場合(ステップSC1:YES)、プローブ位置・向き決定部38は、阻害領域が含まれない位置(例えば肋間等の、いわゆる音響窓)に診断断面を長軸に沿って移動させる(ステップSC2)。図11は、診断断面の移動処理を説明するための図である。図11に示すように、初期の診断断面ICは、左心室領域SRや異常部位領域IRに加え、超音波を阻害する領域である骨領域BRを含むとする。初期の診断断面ICと長軸TAとは直交している。まず、プローブ位置・向き決定部38は、初期の診断断面ICと長軸TAとが成す交点RP1を回転中心に設定する。次にプローブ位置・向き決定部38は、診断断面ICに骨領域BRが含まれなくなるまで、決定された回転中心RP1を中心として長軸TA方向に診断断面ICを傾ける。典型的には、診断断面ICは、骨領域BRが含まれなくなる直後や、隣り合う骨領域BRの間隔の中心まで傾けられる。初期の診断断面(長軸TAに直交する面)ICに対する診断断面JCの角度は、60度以内であることが望ましい。   When it is determined that the inhibition region is included (step SC1: YES), the probe position / orientation determination unit 38 sets the diagnostic cross section as a major axis at a position where the inhibition region is not included (for example, a so-called acoustic window such as an intercostal space). (Step SC2). FIG. 11 is a diagram for explaining the process of moving the diagnostic cross section. As shown in FIG. 11, it is assumed that the initial diagnostic section IC includes a bone region BR that is a region that inhibits ultrasound in addition to the left ventricular region SR and the abnormal region IR. The initial diagnostic section IC and the long axis TA are orthogonal to each other. First, the probe position / orientation determination unit 38 sets the intersection point RP1 formed by the initial diagnostic section IC and the long axis TA as the center of rotation. Next, the probe position / orientation determination unit 38 tilts the diagnostic section IC in the direction of the major axis TA about the determined rotation center RP1 until the bone area BR is not included in the diagnostic section IC. Typically, the diagnostic cross section IC is tilted immediately after the bone region BR is not included or to the center of the interval between the adjacent bone regions BR. The angle of the diagnostic section JC with respect to the initial diagnostic section (plane orthogonal to the long axis TA) IC is preferably within 60 degrees.
次にプローブ位置・向き決定部38は、図12に示すように、傾けられた診断断面JCと体表面TRとの交点IPを含み、長軸TAに直交する軸を回転軸に設定する。診断断面JCは、長軸TAに対する角度が最も垂直になるまで回転軸回りに傾けられる。回転中心IPを中心として傾けられた後の診断断面KCの位置及び傾きは、正規の診断断面KCに設定される。   Next, as shown in FIG. 12, the probe position / orientation determination unit 38 sets an axis that includes the intersection point IP of the tilted diagnostic section JC and the body surface TR and is orthogonal to the long axis TA as a rotation axis. The diagnostic section JC is tilted about the rotation axis until the angle with respect to the long axis TA is the most vertical. The position and inclination of the diagnostic section KC after being tilted about the rotation center IP is set to the normal diagnostic section KC.
ステップSC1にて診断断面に阻害領域が含まれないと判定された場合、又は、ステップS2にて阻害領域が含まれない位置に診断断面が移動された場合、プローブ位置・向き決定部38は、診断断面の位置及び向きと体表面の形状とに基づいて、プローブマークの位置及び向きを決定する(ステップS3)。詳細には、プローブ位置・向き決定部38は、診断断面と体表面との交線上の所定位置にプローブマークの位置を決定する。所定位置は、例えば、CT長軸から最短距離にある体表面上の位置である。プローブ位置・向き決定部38は、診断断面の深さ方向にプローブマークの向きを決定する。   When it is determined in step SC1 that the diagnostic cross section does not include the inhibition region, or when the diagnostic cross section is moved to a position where the inhibition region is not included in step S2, the probe position / orientation determination unit 38 Based on the position and orientation of the diagnostic section and the shape of the body surface, the position and orientation of the probe mark are determined (step S3). Specifically, the probe position / orientation determination unit 38 determines the position of the probe mark at a predetermined position on the intersection line between the diagnostic section and the body surface. The predetermined position is, for example, a position on the body surface at the shortest distance from the CT major axis. The probe position / orientation determination unit 38 determines the direction of the probe mark in the depth direction of the diagnostic section.
プローブの位置及び向きを決定すると、システム制御部36は、表示制御部32にプローブマークの表示処理を行なわせる。プローブマークの表示処理において表示制御部32は、体表面画像上に位置及び向きを示すプローブマークを重ねて表示させる(ステップSB10)。   When the position and orientation of the probe are determined, the system control unit 36 causes the display control unit 32 to perform probe mark display processing. In the probe mark display process, the display control unit 32 displays a probe mark indicating the position and orientation on the body surface image in a superimposed manner (step SB10).
図13は、患者正面方向に関する体表面画像TIに表示される、プローブの位置を示すプローブマークPMと向きを示すプローブマークDMとを示す図である。図13に示すように、プローブマークPMとDMとが表示されることで、術者は、異常部位の診断に適したスキャン面を得るためのプローブの位置及び向きを知ることができる。術者は、このプローブマークPMとDMとが示すプローブの位置及び向きに合わせて2次元スキャンを行うことで、3次元スキャンに比してよりスキャン速度が速くより解像度の高い断面画像を得ることができる。   FIG. 13 is a diagram illustrating a probe mark PM indicating the position of the probe and a probe mark DM indicating the direction displayed on the body surface image TI related to the patient front direction. As shown in FIG. 13, by displaying the probe marks PM and DM, the operator can know the position and orientation of the probe for obtaining a scan plane suitable for diagnosis of an abnormal site. The surgeon performs a two-dimensional scan in accordance with the position and orientation of the probe indicated by the probe marks PM and DM, thereby obtaining a cross-sectional image with a higher scanning speed and higher resolution than the three-dimensional scan. Can do.
また図13に示すように、プローブをプローブマークが指し示す位置に迅速且つ正確に当てるために、体表面画像(典型的には、患者正面方向)上の解剖学的な基準位置(被検体の正中線MLと剣状突起(みぞおち)の先端位置XP)とプローブマークPM,DMとの位置関係を体表面画像TI上に表示してもよい。具体的には、プローブマークPMと正中線MLとの体表面に沿った距離(図13における118mm)や、プローブマークPMと剣状突起の先端位置XPとの体表面に沿った距離(図13における113mm)等が表示される。なお、体表面画像上の解剖学的な基準位置は、被検体の正中線MLと、剣状突起(みぞおち)の先端位置XPとであるとしたが、他の基準位置、例えば、乳首やへそ等であってもよい。   Further, as shown in FIG. 13, in order to quickly and accurately place the probe at the position indicated by the probe mark, the anatomical reference position (the center of the subject) on the body surface image (typically, the front direction of the patient). The positional relationship between the line ML, the tip position XP of the sword-like projection (groove), and the probe marks PM and DM may be displayed on the body surface image TI. Specifically, the distance along the body surface between the probe mark PM and the median line ML (118 mm in FIG. 13), or the distance along the body surface between the probe mark PM and the tip position XP of the sword-shaped projection (FIG. 13). 113 mm) or the like is displayed. Although the anatomical reference position on the body surface image is the midline ML of the subject and the tip position XP of the xiphoid process (groove), other reference positions such as a nipple or a navel are used. Etc.
また、プローブに位置センサが備えられている場合、図14に示すように、実際のプローブの向き(チルト角)とプローブマークの向きとの角度差(図14における43°)を表示してもよい。   Further, when the probe is provided with a position sensor, as shown in FIG. 14, even if the angle difference (43 ° in FIG. 14) between the actual probe orientation (tilt angle) and the probe mark orientation is displayed. Good.
図13及び図14に代えて、図15及び図16に示すように、CTボリュームデータファイルから抽出された骨領域BRや心臓領域HR、左心室領域等を表示させてもよい。また、骨領域BRや心臓領域HR、左心室領域等に代えて、予め生成された骨や心臓、左心室等の形態を模式的に示すシェーマをさせてもよい。   Instead of FIGS. 13 and 14, as shown in FIGS. 15 and 16, a bone region BR, a heart region HR, a left ventricular region, and the like extracted from the CT volume data file may be displayed. Further, instead of the bone region BR, the heart region HR, the left ventricular region, and the like, a schema schematically showing the forms of the bone, heart, left ventricle, and the like generated in advance may be used.
これら体表面画像は、図17に示すように、超音波断面画像と異常部位画像との重畳画像に並列させて表示すると臨床上有効である。術者は、重畳画像UIや体表面画像SI、画像Si上に表示されている様々なマークや数値等を観察しながら、プローブを最適な位置及び角度にセットすることが可能となる。この際、超音波診断装置100は、プローブのスキャン面の位置及び向きを、算出された診断断面の位置及び向きに自動的に設定して、超音波スキャンを行うことも可能である。   As shown in FIG. 17, it is clinically effective to display these body surface images in parallel with a superimposed image of an ultrasonic cross-sectional image and an abnormal part image. The surgeon can set the probe at an optimal position and angle while observing various marks and numerical values displayed on the superimposed image UI, the body surface image SI, and the image Si. At this time, the ultrasonic diagnostic apparatus 100 can also perform ultrasonic scanning by automatically setting the position and orientation of the scan surface of the probe to the calculated position and orientation of the diagnostic section.
上記のプローブマークの位置及び向きは、2Dスキャン用であるが、3Dスキャン用のプローブマークの位置及び向きを算出しても良い。3Dスキャンの範囲は、プローブ位置。向き決定部38により、以下のように決定される。まず、図12に示すように、診断断面KCに異常部位領域IRが含まれなくなるまで、診断断面KCを回転軸回りに傾ける。そして傾き角が最大となる2つの境界断面KCの位置及び向きを決定する。算出された2つの境界断面KCにより挟まれる扇状の範囲が3Dスキャンの範囲に決定される。決定された3Dスキャンの範囲は、例えば図18に示すように、体表面画像TIに重ねて表示される。必要に応じて表示制御部32は、画像発生部28により発生される境界断面KCに関する断面画像を表示部34に表示させてもよい。   Although the position and orientation of the probe mark are for 2D scanning, the position and orientation of the probe mark for 3D scanning may be calculated. The range of 3D scanning is the probe position. The direction determination unit 38 determines as follows. First, as shown in FIG. 12, the diagnostic section KC is tilted around the rotation axis until the abnormal section region IR is not included in the diagnostic section KC. Then, the positions and orientations of the two boundary sections KC having the maximum inclination angle are determined. A fan-shaped range sandwiched between the two calculated boundary sections KC is determined as a 3D scan range. The determined 3D scan range is displayed so as to overlap the body surface image TI, as shown in FIG. 18, for example. The display control unit 32 may cause the display unit 34 to display a cross-sectional image related to the boundary cross-section KC generated by the image generation unit 28 as necessary.
かくして第2実施形態によれば、医用画像処理装置1は超音波診断装置100による心臓の機能情報に関する異常部位の診断に適した画像の提供を支援する画像を提供することが可能となる。   Thus, according to the second embodiment, the medical image processing apparatus 1 can provide an image that supports the provision of an image suitable for diagnosis of an abnormal site related to functional information of the heart by the ultrasonic diagnostic apparatus 100.
なお、上記の説明においては、体表面画像はCTボリュームデータファイルから抽出された体表面のデータに基づいて発生されるとした。しかしながらこれに限定する必要はなく、超音波ボリュームデータファイルから抽出された体表面のデータに基づいて発生されるとしてもよい。   In the above description, the body surface image is generated based on the body surface data extracted from the CT volume data file. However, the present invention is not limited to this, and it may be generated based on body surface data extracted from the ultrasonic volume data file.
本発明の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。これら新規な実施形態は、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ともに、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 of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…医用画像処理装置、10…超音波ボリュームデータ記憶部、12…超音波機能情報データ記憶部、14…CTボリュームデータ記憶部、16…CT機能情報データ記憶部、18…異常部位抽出部、20…特定部位抽出部、22…長軸算出部、24…位置合わせ部、26…断面算出部、28…画像発生部、30…入力部、32…表示制御部、34…表示部、36…システム制御部、38…プローブ位置・向き決定部、100…超音波診断装置、200…X線コンピュータ断層撮影装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Medical image processing apparatus, 10 ... Ultrasonic volume data storage part, 12 ... Ultrasonic function information data storage part, 14 ... CT volume data storage part, 16 ... CT function information data storage part, 18 ... Abnormal site extraction part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Specific site | part extraction part, 22 ... Long axis calculation part, 24 ... Position alignment part, 26 ... Cross-section calculation part, 28 ... Image generation part, 30 ... Input part, 32 ... Display control part, 34 ... Display part, 36 ... System control unit 38... Probe position / orientation determination unit 100. Ultrasonic diagnostic apparatus 200. X-ray computed tomography apparatus.

Claims (5)

  1. 第1の医用画像診断装置によって発生された、被検体の運動する異常部位に関する第1ボリュームデータから運動情報に基づいて異常部位を抽出する抽出部と、
    第2の医用画像診断装置によって発生された、前記異常部位を含む第2ボリュームデータから濃淡値と不透明度と色情報との少なくとも1つに基づいて前記被検体に関する画像のデータを発生する画像発生部と、
    前記第2ボリュームデータに含まれる濃淡値と不透明度と色情報との少なくとも1つに基づいて、スキャン面内にプローブによるスキャンを阻害する領域が含まれるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部の判定結果に基づいて、前記抽出された異常部位に交差し、前記阻害する領域をスキャン面に含まないプローブの位置及び向きを決定する決定部と、
    前記プローブの位置及び向きを示すマークを前記被検体に関する画像に位置整合して重ねて表示する表示部と、
    を具備する医用画像処理装置。
    An extraction unit that extracts an abnormal part based on the exercise information from the first volume data generated by the first medical image diagnostic apparatus and relating to the abnormal part of the subject moving;
    Image generation for generating image data related to the subject based on at least one of a gray value, opacity, and color information from the second volume data including the abnormal part, generated by the second medical image diagnostic apparatus And
    A determination unit that determines whether or not a region that inhibits scanning by a probe is included in a scan plane based on at least one of a gray value, opacity, and color information included in the second volume data;
    Based on the determination result of the determination unit, a determination unit that determines the position and orientation of the probe that intersects the extracted abnormal site and does not include the inhibition region in the scan plane;
    A display unit for displaying a mark indicating the position and orientation of the probe superimposed on an image related to the subject,
    A medical image processing apparatus comprising:
  2. 前記画像発生部は、前記被検体に関する画像として、前記被検体の体表面に関する体表面画像のデータを発生し、
    前記表示部は、前記プローブの位置及び向きを示すマークを前記体表面画像に位置整合して重ねて表示する、
    ことを特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。
    The image generation unit generates body surface image data relating to the body surface of the subject as an image relating to the subject,
    The display unit displays a mark indicating the position and orientation of the probe in an aligned manner on the body surface image,
    The medical image processing apparatus according to claim 1.
  3. 前記決定部は、前記阻害する領域が含まれると判定された場合、前記阻害する領域を含まない位置に前記スキャン面を移動する、ことを特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。   The medical image processing apparatus according to claim 1, wherein the determination unit moves the scan plane to a position not including the inhibition area when it is determined that the inhibition area is included.
  4. 前記決定部は、前記体表面の形状に基づいて前記プローブの位置及び向きを決定する、ことを特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。   The medical image processing apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines the position and orientation of the probe based on the shape of the body surface.
  5. 前記表示部は、前記マークと前記被検体の体表面上の基準位置との間の位置関係を示す記号、図形、及び文字の少なくとも一つを表示する、ことを特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。   2. The display unit according to claim 1, wherein the display unit displays at least one of a symbol, a figure, and a character indicating a positional relationship between the mark and a reference position on the body surface of the subject. Medical image processing apparatus.
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