JP5591440B2 - 医用画像表示装置 - Google Patents
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Description
図1に示す医用画像表示装置は、複数ボリュームデータ管理部1と、ダイナミックデータ検索入力部2と、コントラストデータ検索入力部3と、造影前データ検索入力部4と、画像データロード部5と、心臓抽出・位置合わせユニット6と、画像同一位置参照部7と、機能情報数値化ユニット8と、画像レンダリングユニット10と、画像表示制御ユニット14と、表示部15とを備えている。また、機能情報数値化ユニット8は、ファンクショナルマップ作成色変換部9を備え、画像レンダリングユニット10は、色情報作成部11と形状情報処理部12と画像作成レンダリング部13とを備えている。
コントラストデータ検索入力部3は、操作者が図示しないマウス等の入力デバイスを介して指定した所望のコントラストデータファイルを検索する。
造影前データ検索入力部4は、操作者が指定した、同一の被検体かつ同一の撮影部位に対する造影剤の注入前における所望の造影前データファイルを検索する。
例えば、長軸の左端から右端に向かって、1ピクセル間隔で、長軸に直交する断面を作成する(例えば256枚とする)。なお、解析精度を増すために、1ピクセル以下の間隔(例えば0.5ピクセル)で、直交断面を作っても良い。
そして、Mフェーズ(収縮中間期:図3(b))では、Nフェーズで作成した断面の枚数に合せて、直交断面を、補間して作成する。(この場合には、256枚)。
また、Oフェーズ(収縮最小期:図3(c))では、Nフェーズで作成した断面の枚数に合せて、直交断面を、補間して作成する(この場合も256枚)。
(4)抽出された心臓の壁領域の内側外側の輪郭について、内側の輪郭を任意のピクセル数分内側に収縮し、外側の輪郭を任意のピクセル数分外側に膨張し、それぞれ、内側外側に、新しい輪郭線を設定する(図4(f))。ここで設定された内側外側で囲まれた部分を、血流量解析の範囲として設定する(図4(g))。
(7)なお、抽出された画像の大きさは、各フェーズによって大きさが異なるため、血流量の算出位置は、放射状に延ばしたベクトル上の、内側と外側の線間に存在するピクセル数が、複数フェーズの画像上で同じ数になるようにサンプリングして、当該位置を算出位置として使用する(図4(h))。
心臓抽出・位置合わせユニット6からは、ダイナミックデータと、コントラストデータと、骨領域データが出力され、ダイナミックデータとコントラストデータは画像同一位置参照部7に出力され、骨領域データは画像レンダリングユニット10に出力される。なお、骨領域データは、頭部のように臓器全体が骨で覆われていないような部分である腹部や胸部については、出力しなくても良い。
各ボリュームデータのピクセル上には、抽出された範囲に、血流量などの情報を示すデータが、関連付けられている。
各フェーズのボリュームデータを使用してボリュームレンダリング画像を作成する際、投影描画するピクセルに対する色情報を割り付ける必要がある。ボリュームレンダリングにおいて、SVRでは、描画するピクセルの近傍ピクセルとの間の濃度勾配を使用して法線ベクトルを算出し、これを影付けのための面情報として使用する。この法線ベクトルとピクセルに割り付けられた色情報を使用して3D画像の描画処理を行う。通常、ピクセルの濃度値に対して色情報を割り付けるが(濃度値1〜100の間のピクセルを赤色で表示する、とか)、本発明の実施形態では、機能情報を基に数値化した色情報(例えば血流量の少ないピクセルが赤、とか、血流速度の速い部分が青、とか)を、ボリュームレンダリング画像作成時のピクセルに割り付ける色情報として使用する。これにより、CT値から得られた形態情報や、CT値の濃度変化から求めた血流量や血流速度などの情報を、3D画像の上に、立体的かつ同時に、可視化することができるようになる。この様子を図5に示す。図5に示すように、心臓の3次元画像に、CBF、CBV或いはMTTのデータが重ね合わされて、立体的な画像が作成されていることがわかる。
まず、ボリュームデータの中に存在する個々のピクセルデータを中心に、その近傍26個のピクセルの持つ濃淡値より、そのピクセルの位置の濃度勾配を算出、その濃度勾配に対する法線ベクトルを算出する(図6(a))。
この法線ベクトルと、3D画像作成に使用する光の入射角(通常、物体の正面から光を当てる)から、その場所での光の反射角度を計算する(図6(b))。
次に、計算した光の反射角度と、ピクセルに割り付けられた色情報、光の反射度合いや鏡面反射などの情報、を、使用して、そのピクセルに対して3D面上で影付け処理をした時のピクセルの濃淡値を求める(図6(c))。この場合において、通常はオリジナル原画像の濃淡値に対して色を設定する。例えば、1〜100の濃淡値のところを赤くする、などのような色設定を行うが、本発明の実施形態では、この色情報として、血流情報や血流速度などの情報から作成した機能情報に相当する色情報を使用している。
そして、上記の影付け後の濃淡値を、もともとの原画像のピクセルの濃淡値に割り付けられた透明度情報に従って、投影面上に、投影描画する(図6(d))。
DVRは、SVRの方式から影付け部分の処理だけを除いたものであり、他の処理は、SVRと同様であるので、説明を省略する。
最大値投影法は、基本的に、上記のSVRの方法から影付け処理と透明度処理などを、除いたものである。通常の処理では、投影面に投影される情報は、投影ベクトル上に存在するピクセルデータの中で、濃淡値の一番高いものを、投影面に投影する。
そして、心臓壁断面の中に存在しているピクセルがベクトル上にない場合、通常処理方法(優先度ケースの1番目または2番目)にて、投影処理を行う。
1)投影ベクトル上に存在するピクセルの中で、オリジナル原画像の濃淡値で、一番濃淡値の高いものを、投影面に投影する。
2)投影ベクトル上に存在するピクセルの中で、オリジナル原画像の濃淡値で、一番濃淡値の低いものを、投影面に投影する。
3)心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、そのベクトル上に存在するピクセルの中で、血流量の一番悪い場所の色情報を、投影面に投影する。
4)心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、そのベクトル上に存在するピクセルの中で、血流量の一番良い場所の色情報を、投影面に投影する。
5)心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、そのベクトル上に存在するピクセルの中で、血流速度の一番悪い場所の色情報を、投影面に投影する。
6)心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、そのベクトル上に存在するピクセルの中で、血流速度の一番良い場所の色情報を、投影面に投影する。
7)心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、そのベクトル上に存在するピクセルの中で、血流量の一番悪い場所の色情報を、投影面に投影する。
8)心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、そのベクトル上に存在するピクセルの中で、血流量の情報を表した色情報を全て加算し、その加算値を、加算したピクセルの個数で割り算した値を、投影面に投影する。なお、ここでの血流量の情報は、全ての別の機能情報を表す値(血流速度その他、色では、カラー、白黒、その他)に、置き換えて処理しても良い。
(1)一定時間の間にコントラストがどのくらい変化しているかに着目する。
(2)コントラストの変化の度合いを正規化して、これを、血流速度と見なして可視化する。
(3)コントラストの変化の激しい部分を血流の流れが速いと仮定する。
(4)血流の流れの速いところを赤、遅いところを青、という様に、表示する。
(1)心筋の部分(正しくは、内側と外側で区切られている部分)をサンプリングし、各フェーズの解剖学的に同じ位置のピクセルを参照する。
(2)心筋の部分の全ピクセルの濃度値を収集しメモリ上に濃度値の順番に並べる。並べ方は大きい順でも小さい順でも、どちらでも良い。
(3)一番濃度値の高い方を指定するための任意の色と(どんな色でも良い)、一番濃度値の低い方を指定するための別の任意の色(どんな色でも良い)とを、それぞれ設定する。
(4)一番濃度の高いピクセルに設定した色と、一番濃度の低いピクセルに設定した色との間を、線形補間して、各濃度値に対応するそれぞれの色を求めて、メモリ上に記憶する。
(5)各フェーズの画像にボリュームレンダリング処理を施し、3Dの画像を作成する。この際、心筋部分(正しくは内側外側で区切られている部分)は、上記で求めた、血流速度を示す色情報を、各ピクセルの濃度値をボリュームレンダリングする際の色情報として使用する。なお、この場合において、機能情報のファンクショナルマップの中のある特定の条件に合致する部分のデータのみ(例えば血流量の非常に乏しい部分)を、3D画像やMPR画像をレンダリングする時に使用し、ある特定の条件を伴った部分にのみ結果画像上に色付けして表示するようにしても良いし、前記条件に該当しない部分については操作者の望む任意の色を使用して画像を作成して表示できるようにしても良い。
また、表示方法は、上記のSVR、DVR、画素値投影法のどの方法を使用しても良い。
2…ダイナミックデータ検索入力部
3…コントラストデータ検索入力部
4…造影前データ検索入力部
5…画像データロード部
6…心臓抽出・位置合わせユニット
7…画像同一位置参照部
8…機能情報数値化ユニット
9…ファンクショナルマップ作成色変換部
10…画像レンダリングユニット
11…色情報作成部
12…形状情報処理部
13…画像作成レンダリング部
14…画像表示制御ユニット
15…表示部
Claims (20)
- 造影剤により造影される心臓に関する画像を生成し表示する医用画像表示装置であって、
心臓の少なくとも一部を含む三次元領域を時系列で撮像することで得られた複数の心時相に対応する複数のボリュームデータを管理する手段と、
前記複数のボリュームデータを用いて、前記複数の心時相のそれぞれにおける血管部分を含む心臓の壁部分を心臓領域として抽出する抽出手段と、
前記複数の心臓領域間において解剖学的に同じ位置に対応する前記心時相毎の画素値に基づいて、機能情報を計算する計算手段と、
前記複数のボリュームデータを用いて前記各心時相における形態画像を生成すると共に、前記計算された機能情報と前記形態画像とを用いて、前記心臓に関する形態と前記機能情報とを含む合成画像を生成する画像生成手段と、
前記合成画像を表示すると共に、前記複数のボリュームデータの中から血管部分を含む領域のみ抽出して、前記複数のボリュームデータの時系列情報をもとに動画表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする医用画像表示装置。 - 前記機能情報は、血流情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記複数のボリュームデータは、血管強調撮影法のもとで発生されたデータであることを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記複数のボリュームデータは、X線コンピュータ断層撮影装置のダイナミックスキャンにより収集されたものであることを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記複数のボリュームデータは、磁気共鳴映像装置により発生されたデータであることを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 処理に必要な画像データを、画像を管理する手段の中から、事前に決められた画面プロトコルの内容に沿って自動的に選択し、前記各ボリュームデータを所定の記憶領域にロードする手段を更に具備することを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記計算手段は、磁気共鳴映像装置で取得した画像から得られる情報を使用して機能情報を計算することを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記計算手段は、X線コンピュータ断層撮影装置で取得した画像から得られる情報を使用して機能情報を計算することを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記抽出手段は、前記複数のボリュームデータ内に存在する臓器の位置を位置合わせすることを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記画像生成手段は、レンダリング画像上に、前記血管部分を含む心臓の壁情報を使用して、心臓部分にのみ機能情報を示す色情報を反映させた前記合成画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記表示手段は、前記各心時相に対応する前記合成画像を用いて、血流情報を可視化した動画データと、前記心臓領域の画像と、心臓領域以外の組織を、合成しながら動画表示できることを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記画像生成手段は、色情報と機能情報の対応関係を色テーブルとして可視化し、当該色テーブルを他の色や曲線に設定編集できる機能を有することを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記画像生成手段は、MPR画像と機能情報のファンクショナルマップ画像を半透明に重ね合わせて表示可能、かつ、半透明の割合を変更可能であることを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記画像生成手段は、機能情報のファンクショナルマップの中のある特定の条件に合致する部分のデータのみを、3D画像やMPR画像をレンダリングする時に使用し、ある特定の条件を伴った部分にのみ結果画像上に色付けして表示したり、前記条件に該当しない部分については操作者の望む任意の色を使用して画像を作成し表示したりすることを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記画像生成手段は、前記表示手段で3D画像を表示する場合に、影付けボリュームレンダリング、影なしボリュームレンダリング、最大値投影ボリュームレンダリング、最小値投影ボリュームレンダリング、平均値投影ボリュームレンダリング及び閾値指定による表面表示レンダリングによりレンダリングを行うことを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記画像生成手段は、前記表面表示レンダリングによる画像の上に、機能情報をもとに作成されたファンクショナルマップ画像を貼り付けることを特徴とする請求項15に記載の医用画像表示装置。
- 前記画像生成手段は、前記最大値投影画像および最小値投影画像に対して、投影される画素の値として、機能情報から計算して数値化し決めた色情報を形態画像に付与することを特徴とする請求項15に記載の医用画像表示装置。
- 前記画像生成手段は、前記影付きボリュームレンダリングと影なしボリュームレンダリングの画像に対して、ボリュームレンダリング時に使用する各画素の上に割り付けられる色として、機能情報から計算して数値化し決めた色情報を形態画像に付与することを特徴とする請求項15に記載の医用画像表示装置。
- 前記表示手段は、各臓器によってカスタマイズされた表示画面を備え、画像収集情報や撮影した臓器の種類によって、使用する結果表示画面の種類を自動的に切り替えて表示することを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
- 前記複数の心時相は、少なくとも拡張最大期と縮小最小期とを含むことを特徴とする請求項1に記載の医用画像表示装置。
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