JP5624308B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、血管疾患の画像診断に供される画像処理装置及び画像処理方法に関する。

近年、血管疾患、特に冠動脈の画像診断のため画像処理装置による（１）心臓や冠動脈の抽出（例えば特許文献１及び２参照）、（２）冠動脈の各血管枝の分別及びラベリング（例えば特許文献３参照）、（３）狭窄部位の検出・表示（例えば特許文献３〜９参照）、（４）レポートやカルテの作成支援等の様々な技術が開発されている。

しかし、上記（１）の冠動脈の抽出技術は、表示対象全体を抽出するだけである。上記（２）のラベリング技術は、各血管枝へのラベリングアノテーションの自動化に有用であるが、注目していない血管枝にもラベルを付してしまうため、手動による編集作業を必要としてしまう。上記（３）の狭窄部位の検出・表示技術は、血管狭窄に関するレポートやカルテへの表示までのフローが示されていない。上記（４）のレポートやカルテの作成支援技術は、対象血管や疾患部（主に狭窄部位）の選択、表示方向、ラベル配置等様々な表示条件を手動で設定しなければならない。そのため、レポートやカルテの作成のために煩雑な操作を必要としている。
特開２００４―２３００８６号公報 特開２００６―２４６９４１号公報 特開２００４―２８３３７３号公報 特開２００５―１９８７０８号公報 特開２００６―１６７２８７号公報 特開２００６―２４６９４１号公報 特開２００８―６７９９１号公報 特開２００８―１２５６１６号公報 特開２００８―１２５７３６号公報

本発明の目的は、血管に関する病変部位の画像診断の効率向上を可能とする画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。

本発明の第1の局面に係る画像処理装置は、血管領域を含むボリュームデータを記憶する記憶部と、前記ボリュームデータから前記血管領域を抽出する抽出部と、前記抽出された血管領域内の関心領域の関心位置と前記関心領域内に含まれる血管領域の偏位方向とを特定する特定部と、前記特定された関心位置と偏位方向とに基づいて表示のための視線位置と視線方向とを決定する決定部と、前記決定された視線位置と視線方向とに関する表示画像のデータを前記ボリュームデータから発生する発生部と、前記血管領域に含まれる各血管枝部分を解剖学的な分類名に応じてそれぞれラベリングするラベリング部と、前記ラベリングされた各血管枝部分に関する前記分類名を表すラベルを、前記発生された表示画像に重ねて表示する表示部と、を具備する画像処理装置であって、前記表示画像上での血管領域の長さと前記ボリュームデータ中での前記血管領域の長さとの長さに基づいて前記ラベルを前記表示画像に表示させるか否かを決定する表示／非表示決定部をさらに備える。

本発明の第２の局面に係る画像処理方法は、抽出部により、ボリュームデータから血管領域を抽出し、特定部により、前記抽出された血管領域内の関心領域の関心位置と前記関心領域に含まれる血管領域の偏位方向とを特定し、決定部により、前記特定された関心位置と偏位方向とに基づいて表示のための視線位置と視線方向とを決定し、発生部により、前記決定された視線位置と視線方向とに関する表示画像のデータを前記ボリュームデータから発生し、ラベリング部により、前記血管領域に含まれる各血管枝部分を解剖学的な分類名に応じてそれぞれラベリングし、表示部により、前記ラベリングされた各血管枝部分に関する前記分類名を表すラベルを前記発生された表示画像に重ねて表示すること、を具備する画像処理方法であって、前記表示画像上での血管領域の長さと前記ボリュームデータ中での前記血管領域の長さとに基づいて前記ラベルを前記表示画像に表示させるか否かを決定する。

本発明によれば、血管に関する病変部位の画像診断の効率向上を可能とする画像処理装置及び画像処理方法を提供することが実現する。

本発明の実施形態に係わる画像処理装置の構成を示す図。 図１のシステム制御部の制御のもとに行なわれる病変部位の最適表示処理の典型的な流れを示す図。 図２のステップＳ５を説明するための図。 図２のステップＳ５を説明するための図であり、隆起方向と視線方向との方向関係を示す図。 図２のステップＳ５を説明するための図であり、図４中の視線方向Ａに関する表示画像を示す図。 図２のステップＳ５を説明するための図であり、図４中の視線方向Ｂに関する表示画像を示す図。 図２のステップＳ７を説明するための図であり、血管ラベルを表示しない場合の表示画像を示す図。 図２のステップＳ７を説明するための図であり、血管ラベルを表示する場合の表示画像を示す図。 図２のステップＳ８を説明するための図であり、血管ラベルの配置処理を説明するための図。 図１の表示制御部により血管ラベルのテンプレートの表示例を示す図。 図１の表示制御部による血管ラベルのテンプレートの表示例を示す他の図。 図１の表示制御部による、動画表示のための血管ラベルの最適表示処理を説明するための図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係わる画像処理装置及び画像処理方法を説明する。本実施形態に係る画像処理装置及び画像処理方法は、血管疾患の画像診断に供される。本実施形態に係る血管は、心臓や脳等の人体内の如何なる部位にも適用可能である。しかしながら、以下の説明を具体的に行なうため、本実施形態に係る血管は、本実施形態の技術による画像診断能の向上が特に顕著であると思われる心臓であるとする。

図１は、本実施形態に係わる画像処理装置１の構成を示す図である。図１に示すように画像処理装置１は、記憶部１０、領域抽出部１２、ラベリング部１４、狭窄部位特定部１６、視線位置・方向決定部１８、画像発生部２０、表示制御部２２、表示部２４、操作部２６、及びシステム制御部２８を有する。

記憶部１０は、被検体の心臓に関する時系列のボリュームデータを記憶する。心臓の冠動脈には、プラークによる狭窄や動脈瘤等の血管壁の形態変化を引き起こす病変が発生しているものとする。冠動脈は、上行大動脈から分岐し、心臓の表面を冠状に走行している。冠動脈は、左冠動脈と右冠動脈（ＲＣＡ：right coronary artery）に分岐している。左冠動脈は、左冠動脈主幹部（ＬＭ又はＬＭＴ：left main trunk）と左前下降枝（ＬＡＤ：left anterior descending coronary artery）と左回旋枝（ＬＣＸ：left circumflex coronary artery）とに大別される。時系列のボリュームデータは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置やＭＲＩ（magnetic resonance imaging）装置、超音波診断装置、ガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ（single photon emission computed tomography）、ＰＥＴ（positron emission tomography）等の画像診断装置により繰り返し発生されたものである。発生されたボリュームデータは、ネットワークや記録媒体を介して記憶部１０に記憶される。以下、本実施形態に係わる処理を具体的に説明するため、ボリュームデータは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により発生されたものとする。この際、被検体には造影剤が注入され、ボリュームデータに含まれる血管領域は、造影剤により造影されているものとする。また、記憶部１０は、後述するシステム制御部２８による病変部位の最適表示処理のための専用プログラムを記憶する。

領域抽出部１２は、閾値処理等によりボリュームデータから心臓領域や血管領域を抽出する。抽出される血管領域は、心臓の冠動脈に関するものとする。また、抽出される血管領域は、少なくとも１つの病変部位を含んでいるものとする。

ラベリング部１４は、抽出された血管領域を構造解析し、血管領域を血管枝部分に分離する。そしてラベリング部１４は、分離された各血管枝部分に対して、その血管枝部分の解剖学的分類を示す血管ラベルを示すコードを割り付ける。

狭窄部位特定部１６は、血管領域内の関心領域の位置と関心領域に含まれる血管領域の偏位方向とを特定する。

本実施形態に係る関心領域は、例えば、画像診断においてユーザが注視したい領域である。関心領域は、例えば、病変部位や病変候補部位である。冠動脈に関する病変部位としては、例えば、プラーク由来の狭窄に関する狭窄部位が挙げられる。狭窄している血管壁は、血管の内側に向けて隆起（肥厚）している。関心領域の偏位方向は、関心領域に含まれる病変部位又は病変候補部位に特有な形態変化により血管壁が偏位している方向である。病変部位が狭窄部位の場合、偏位方向は、血管の隆起方向を意味する。狭窄部位特定部１６は、関心位置と偏位方向とを、血管壁の偏位度合を示すパラメータ（以下、偏位パラメータと呼ぶことにする）に基づいて決定する。本実施形態に係る偏位パラメータは、例えば、血管壁の偏位度合を示す既存の如何なるパラメータにも適用可能である。偏位パラメータとしては、例えば、血管領域の血管径や狭窄率、動脈硬化インデックスが採用される。よく知られているように、狭窄率の計算方法には、血管径に基づく方法と血管領域の断面積に基づく方法とがある。本実施形態は、そのいずれにも適用可能である。例えば、血管径に基づく狭窄率は、血管領域中の正常部位の血管径と病変部位の血管径との比率であると定義される。動脈硬化インデックスは、よく知られているように、血管外壁径と血管内壁径との比率、すなわち血管壁／内腔比であると定義される。

視線位置・方向決定部１８は、特定された関心領域の位置と偏位方向とに基づいて表示のための視線位置と視線方向とを決定する。

画像発生部２０は、決定された視線方向と視線位置とに基づいてボリュームデータから表示画像のデータを発生する。この際、画像発生部２０は、ボリュームデータをＭＰＲ（Multiplanar Reconstruction）処理やＣＰＲ（Curved Planar Reconstruction）処理、ＳＰＲ（Streched CPR）処理、ボリュームレンダリング、サーフェスレンダリング、ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）等の３次元画像処理をして表示画像のデータを発生する。これら３次元画像処理の種類は、ユーザにより操作部２６を介して任意に設定可能である。

表示制御部２２は、表示条件に従って表示画像を所定のレイアウトで後述する表示部２４に表示する。表示条件としては、視線位置や視線方向、オパシティ、カラー、ウィンドウレベル、ウィンドウ幅、拡大率、３次元処理の種類等である。これら表示条件は、ユーザにより操作部２６を介して任意に設定可能である。さらに表示制御部２２は、通常の表示処理に加えて、ラベル表示／非表示決定処理、ラベル表示処理、ラベル表示変更処理、テンプレート表示処理を行なう。

ラベル表示／非表示決定処理において表示制御部２２は、表示画像上での血管領域の長さとボリュームデータ中での血管領域の長さとの比率に応じて血管ラベルを表示画像に表示させるか否かを決定する。血管ラベルとは、表示画像上に表示される、血管枝の解剖学的な分類名を示すアノテーションの一つである。

ラベル配置処理において表示制御部２２は、血管ラベルを表示すると決定した場合、血管ラベルを表示画像に配置する。

ラベル表示変更処理において表示制御部２２は、表示画像上における血管ラベルと血管領域との間の位置関係に応じて、表示画像上における血管ラベルの大きさ、色、及び書体の少なくとも１つを変更する。

テンプレート表示処理において表示制御部２２は、ユーザにより操作部２６を介して血管ラベルを修正したり追加したりするための血管ラベルのテンプレートを表示部２４に表示する。テンプレートは、ユーザにより操作部２６を介して任意の位置に移動し配置可能である。

表示部は、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスが適宜利用可能である。

操作部２６は、ユーザからの指示に従って表示条件や各種指令、情報を入力する。操作部としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。

システム制御部２８は、記憶部１０に記憶されている専用プログラムを読みだしてメモリ上に展開し、画像処理装置１の各部を制御することによって、本実施形態に特有な病変部位の最適表示処理を実行する。

以下、本実施形態に係る病変領域の最適表示処理の臨床応用例について詳細に説明する。以下の説明において関心領域は、狭窄部位であるとする。これに伴い、関心領域の位置は、狭窄部位の位置であり、偏位方向は、隆起方向であるとする。

図２は、システム制御部２８の制御のもとに行なわれる病変部位の最適表示処理の典型的な流れを示す図である。

なお、最適表示処理の処理対象となるボリュームデータは、予め自動的、又はユーザにより操作部２６を介して時系列のボリュームデータの中から指定されているものとする。

ユーザにより操作部２６を介して病変部位の最適表示処理の開始要求信号が入力されると、システム制御部２８は、病変部位の最適表示処理を開始する。最適表示処理が開始されるとシステム制御部２８は、領域抽出部１２に心臓領域の抽出処理を行なわせる（ステップＳ１）。ステップＳ１において領域抽出部１２は、記憶部１０に記憶されている処理対象のボリュームデータを読み出し、閾値処理等により心臓領域を抽出する。例えば、閾値処理によりボリュームデータ中の心臓領域は、ボクセル値“１”に設定され、心臓領域以外の領域は、ボクセル値“０”に設定される。このように心臓領域は、セグメントデータとして抽出される。抽出された心臓領域に関するセグメントデータは、記憶部１０に記憶される。

心臓領域が抽出されるとシステム制御部２８は、領域抽出部１２に血管領域の抽出処理を行なわせる（ステップＳ２）。ステップＳ２において領域抽出部１２は、記憶部１０に記憶されている処理対象のボリュームデータを読み出す。そして領域抽出部１２は、読み出されたボリュームデータを閾値処理し、このボリュームデータから血管領域を抽出する。血管領域の抽出処理もステップＳ１における心臓領域の抽出処理と同様に行なわれる。すなわち、閾値処理によりボリュームデータ中の血管領域は、ボクセル値“１”に設定され、血管領域以外の領域は、ボクセル値“０”に設定される。このように血管領域は、セグメントデータとして抽出される。抽出された血管領域に関するセグメントデータは、記憶部１０に記憶される。

血管領域が抽出されるとシステム制御部２８は、ラベリング部１４にラベリング処理を行なわせる（ステップＳ３）。ステップＳ３においてラベリング部１４は、血管領域に含まれる血管枝部分をラベリングする。詳細には、まず、ラベリング部１４は、血管領域を細線化処理等して血管芯線を生成する。ボリュームデータ中の血管芯線は、ボクセル値“１”に設定され、ボリュームデータ中の血管芯線以外の領域は、ボクセル値“０”に設定される。生成された血管芯線の位置情報（すなわち、ボクセル値“１”を有するボクセルの座標）を用いて血管芯線の構造解析を行い、血管芯線を上述の各血管枝部分に単離する。単離された各血管枝部分のボクセルに対して、その解剖学的な分類名（上述のＬＭやＬＭＴ、ＬＡＤ、ＬＣＸ、ＲＣＡ等）に対応するコードを割り付ける。

血管枝部分がラベリングされるとシステム制御部２８は、狭窄部位特定部１６に狭窄部位の特定処理を行なわせる（ステップＳ４）。ステップＳ４において狭窄部位特定部１６は、血管領域に含まれる狭窄部位の位置と隆起方向とを特定する。狭窄部位の位置と隆起方向との特定方法は、当該技術分野において既知の様々な方法が可能である。狭窄部位特定部１６は、例えば、以下の方法により狭窄部位の位置と隆起方向とを特定する。なお、狭窄部位の位置と隆起方向との特定方法は、ステップＳ３において単離された各血管枝部分に関する血管領域について行なわれる。

まず狭窄部位特定部１６は、記憶部１２に記憶された血管芯線の位置情報に基づいて、血管芯線の走行方向に垂直な複数の断面（以下、直交断面と呼ぶ）を所定間隔ごとに血管領域に設定する。設定された直交断面のそれぞれについて狭窄率を計算し、計算された狭窄率に基づいて血管芯線上の狭窄部位に関する直交断面を特定する。なお、狭窄率の算出方法には、血管径に基づく方法と血管領域の断面積に基づく方法とがある。本実施形態に係わる血管狭窄率の算出方法は、そのいずれも可能である。特定された狭窄部位に関する直交断面の位置は、狭窄部位の位置として記憶部１０に記憶される。以下、狭窄部位を含む血管枝領域を狭窄血管領域と呼ぶことにする。

狭窄部位の位置が特定されると、次に、狭窄部位に関する直交断面において狭窄部位の隆起方向を特定する。まず、直交断面内において最大の偏位パラメータに関する血管径の方向を特定する。具体的には、狭窄部位に関する直交断面上の血管芯線から狭窄血管領域の外壁（血管内壁）までの最短距離を算出する。この最短距離に関する始点（血管芯線）から終点（血管内壁）への方向は、最大の偏位パラメータに関する血管径の方向である。この血管径の方向が隆起方向として特定される。隆起方向は、ボリュームデータ内における３次元的な方向であり、３次元情報（例えばＸＹＺ直交座標）で表現される。隆起方向は、記憶部１０により記憶される。

狭窄部位の位置と隆起方向との具体的な特定方法は上述の方法のみに限定されない。例えば、以下の様に計算してもよい。まず狭窄部位特定部１６は、複数の直交断面のそれぞれについて、互いに異なる方向を向く複数の血管径を設定する。複数の血管径のそれぞれは、例えば、血管芯線周りに所定間隔をおいて設定される。次に各血管径に沿って狭窄率を計算する。次に狭窄部位特定部１６は、計算された複数の狭窄率の中から最大の狭窄率を特定する。そして狭窄部位特定部１６は、特定された最大の狭窄率が計算された直交断面の位置を、狭窄部位の位置として特定する。また、狭窄部位特定部１６は、特定された最大の狭窄率が計算された血管径の方向を、隆起方向として特定する。

このように上記の説明では、狭窄部位は、画像処理により特定されるとした。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、狭窄部位は、ユーザにより操作部２６を介して特定されるとしてもよい。

血管領域に複数の狭窄部位が含まれる場合、複数の狭窄部位のうちの特定の狭窄部位についてステップＳ５以降の処理が行なわれる。特定の狭窄部位は、ユーザにより操作部２６を介して指定される、または最大狭窄率を有する狭窄部位に自動的に指定される。また、特定の狭窄部位は、１つ指定されても、複数指定されてもよい。複数の特定の狭窄部位が指定された場合、ステップＳ５以降の処理は、指定された複数の特定の狭窄部位のそれぞれについて、行なわれる。

狭窄部位の位置と隆起方向とが特定されるとシステム制御部２８は、視線位置・方向決定部１８に視線位置・方向決定処理を行なわせる（ステップＳ５）。視線位置・方向決定処理において視線位置・方向決定部１８は、特定された狭窄部位の位置と隆起方向とに基づいて表示のための視線位置と視線方向とを決定する。

まずは、視線位置・方向決定部１８による視線方向の決定処理について説明する。図３に示すように、初期の視線位置から視線方向に沿って狭窄血管領域５１の狭窄部位５３を見た場合、狭窄部位５３が心臓領域５５や他の血管領域の背後に位置してしまう場合がある。なお、図３の実線は視線位置から見える血管領域を示し、点線は視線位置から見えない血管領域を示している。この場合、狭窄部位５３が表示画像横方向の略中心に描出されるまで視線方向を被検体の体軸周りに回転させる。回転角度は、上記の例に限定されず、所定角度（例えば１８０度等）だけ回転させてもよい。

このように体軸周りに視線方向を回転させただけでは、表示画像上、狭窄部位５３の隆起状態が確認できない場合がある。以下、図４、図５、及び図６を参照しながら、異なる視線方向に関する異なる表示画面上での狭窄部位の見え方の違いを説明する。図４は、隆起方向と視線方向との方向関係を示す図である。図５は、図４中の視線方向Ａに関する表示画像Ｉ１を示す図である。図６は、図４中の視線方向Ｂに関する表示画像Ｉ２を示す図である。図４に示すように、狭窄血管領域５１内の狭窄部位５３は、直交断面に略平行な隆起方向Ｄ１に隆起しているものとする。また、視線方向Ａは、直交断面と隆起方向Ｄ１とに略平行であるとし、視線方向Ｂは、直交断面に平行で隆起方向Ｄ１に略垂直であるとする。視線方向Ａと隆起方向Ｄ１とが平行なためユーザは、図５に示すように、視線方向Ａに関する表示画像Ｉ１上では、狭窄部位５３に由来する狭窄部位５３１の隆起状態を確認することができない。一方、視線方向Ｂと隆起方向Ｄ１とが略直交するためユーザは、図６に示すように、視線方向Ｂに関する表示画像Ｉ２上では、狭窄部位５３に由来する狭窄部位５３２の隆起状態を確認することができる。

このように、視線方向と狭窄部位の隆起方向とが垂直に近ければ近いほど、その視線方向に関する表示画面上において狭窄部位の隆起状態が明瞭に描出される。そこで、視線位置・方向決定部１８は、視線方向を隆起方向に垂直に決定する。

次に、視線位置・方向決定部１８による視線位置の決定処理について説明する。視線位置は、狭窄血管領域が表示画像上に納まる位置に決定される。典型的には、視線位置は、決定された視線方向と画像の拡大率とに応じて決定される。

視線位置と視線方向とが決定されるとシステム制御部２８は、画像発生部２０に画像発生処理を行なわせる（ステップＳ６）。ステップＳ６において画像発生部２０は、決定された視線位置と視線方向とに基づいてボリュームデータから表示画像のデータを発生する。例えば、表示画像のデータとしてＣＰＲ画像又はＳＰＲ画像のデータを発生する場合、狭窄血管部位の血管芯線がＣＰＲ処理又はＳＰＲ処理の基準曲線とされる。

表示画像のデータが発生されるとシステム制御部２８は、表示制御部２２に表示／非表示の決定処理を行なわせる（ステップＳ７）。ステップＳ７において表示制御部２２は、表示画像上での各血管領域について血管ラベルを表示するか否かを決定する。表示画像上において注目する血管枝のほとんどが表示されている場合、各血管枝の位置や形状を熟知しているユーザは、その注目する血管枝に関する血管ラベルの表示がなくともその血管枝の特定は容易である。特定が容易な場合、血管ラベルが観察の邪魔となってしまう。そこで、表示制御部２２は、表示する血管ラベルを狭窄血管領域の血管ラベルのみに絞る。さらに表示制御部２２は、表示画像上での狭窄血管領域の表示状態に応じて血管ラベルを表示するか否かを決定する。

以下、図７と図８とを参照しながら、表示制御部２２による血管ラベルの表示／非表示の決定処理の詳細を説明する。図７は、血管ラベルを表示しない場合の表示画像Ｉ３を示す図である。図８は、血管ラベルを表示する場合の表示画像Ｉ４を示す図である。通常、冠動脈は、心臓の表面に沿った円弧形状を有している。表示画像Ｉ３の視線方向は、この円弧の径方向Ｄ２に対して略垂直である。従って、表示画像Ｉ３上の狭窄血管領域５１３は、円弧形状を有している。一方、表示画像Ｉ４の視線方向は、径方向Ｄ２と同一である。従って、表示画像Ｉ４上の狭窄血管領域５１４は、円弧形状を有しておらず、略直線形状を有している。表示画像Ｉ３上の狭窄血管領域５１３の長さは、表示画像Ｉ４上の狭窄血管領域５１４の長さに比して長い。

そこで表示制御部２２は、ボリュームデータ中の狭窄血管領域の長さに対する表示画像上での狭窄血管領域の長さの比率に応じて、その血管ラベルを表示するか否かを決定する。すなわち、比率が閾値よりも小さい場合、狭窄血管領域が表示画面上にわかりやすい状態で表示されていると推定し、血管ラベルを表示しないと決定する。一方、比率が閾値よりも大きい場合、狭窄血管領域が表示画面上にわかりやすい状態で表示されていないと推定し、血管ラベルを表示すると決定する。この比率の閾値は、例えば７０〜８０％に設定される。比率の閾値は、ユーザにより操作部２６を介して任意に設定可能である。

血管ラベルを表示すると決定された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、システム制御部２８は、表示制御部２２に血管ラベル配置処理を行なわせる（ステップＳ８）。ステップＳ８において表示制御部２２は、表示画像上における血管ラベルと血管領域との間の位置関係に応じて、血管ラベルを表示画像上の最適な位置に配置する。

図９は、血管ラベル７１の配置処理を説明するための図である。図９に示すように、血管ラベル７１が狭窄血管領域５１５等の血管領域に重なってしまう場合がある。重なりが発生すると、狭窄血管領域５１５や血管ラベル７１が非常に観察しづらくなってしまう。そこで表示制御部２２は、血管ラベル７１を狭窄血管領域５１５に重ならないように表示画像Ｉ５上に配置する。

ステップＳ８における血管ラベルの配置処理の具体的な手順は以下の通りである。自動的又はユーザにより操作部２６を介して手動的に、狭窄血管領域の表示ピクセル群又はその血管芯線の中心あるいは端点を基準点に設定する。血管ラベルの位置は、設定された基準点の近傍に暫定的に決定される。そして、血管ラベルの表示ピクセル群あるいは血管ラベルを囲む枠（矩形や円、楕円等）のピクセル群と、表示画面上の狭窄血管領域のピクセル群あるいは狭窄血管領域の血管芯線のピクセル群とが重なっているか否かを判別する。重なっている場合、狭窄血管領域に重ならなくなるまで血管ラベルを基準点から遠ざける。そして、重ならなくなった位置を血管ラベルの最終的な位置に決定する。重なっていない場合、暫定的に配置された血管ラベルの位置を最終的な位置に決定する。決定された血管ラベルの位置情報と血管ラベルを示すコードとは、関連付けられて記憶部１０に記憶される。また、血管ラベル同士が互いに重なってしまう場合は、重ならないように配置する。

血管ラベルが配置されるとシステム制御部２８は、表示制御部２２にラベル表示処理を行なわせる（ステップＳ９）。ステップＳ９において表示制御部２２は、血管ラベルが配置された表示画像を表示部２４に表示する。具体的には、記憶部１０に記憶された血管ラベルの位置情報とコードとを読みだして、読み出した位置情報とコードとに従って血管ラベルを表示画像上に重ね合わせて表示部２４に表示する。

一方、ステップＳ７において血管ラベルを表示しないと決定された場合（ステップＳ７：ＮＯ）、システム制御部２８は、表示制御部２２に非ラベル表示処理を行なわせる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において表示制御部２２は、血管ラベルが配置されていない表示画像を表示部２４に表示する。

以上で狭窄部位の最適表示処理を終了する。

なお、ステップＳ７とステップＳ８とにおいて、ボリュームデータ中の狭窄血管領域の長さに対する表示画像上での狭窄血管領域の長さの比率に応じて血管ラベルの表示をするか表示しないかを設定するとした。しかしながらこれに限定する必要はない。例えば、長さの比率に応じて、表示画像上における血管ラベルの大きさ、色、及び書体の少なくとも１つを変更してもよい。

最適表示処理の終了後、ユーザは、ステップＳ９又はステップＳ１０において表示された表示画像を使用してレポートやカルテを作成する場合がある。レポートやカルテを作成する場合、ユーザは、表示画像に配置された血管ラベルの追加や修正、削除等の編集をする場合がある。この際、表示制御部２２は、血管ラベルのテンプレートを表示部２４に表示することによって、血管ラベルの編集作業を支援する。

図１０は、テンプレート７３の表示例を示す図である。テンプレート７３のデータは、予め生成されており記憶部１０に記憶されている。血管ラベルの編集作業の支援処理において表示制御部２２は、記憶部１０からテンプレート７３を読みだして、図１０に示すように、表示画像Ｉ６上の所定位置に表示する。テンプレート７３は、複数の分類名のそれぞれに関する複数のラベルテンプレート７５を含んでいる。各ラベルテンプレート７５は、ユーザにより操作部２６を介して選択可能に表示される。選択されたラベルテンプレート７５は、ユーザにより操作部２６を介して表示画像Ｉ６上の適当な位置（典型的には、狭窄血管領域５１６の近傍）に配置される。ユーザにより配置されたラベルテンプレート７５は、血管ラベル７１として設定され、表示される。ラベルテンプレート７５に由来する血管ラベル７１の大きさや形状、色等は、ユーザにより操作部２６を介して任意に設定可能である。また、含まれる文字の大きさや書体、色等も、ユーザにより操作部２６を介して任意に設定可能である。

なお、全てのラベルテンプレートを表示するのではなく、必要なテンプレートのみを記憶部１０から読みだして表示するとしてもよい。図１１は、テンプレート７３の他の表示例を示す図である。図１０と図１１とを比較すればわかるように、図１１の表示画像Ｉ６上には、一部のラベルテンプレート７５しか表示されていない。例えば、表示制御部２２は、ユーザにより操作部２６を介して指定された部分よりも下流の血管領域に関するラベルテンプレート７５のみ表示する。また、表示制御部２２は、表示画像Ｉ６上に描出される狭窄血管領域５１６に関するラベルテンプレート７５のみを表示してもよい。また、表示制御部２２は、マウスカーソルの所定範囲内に位置する狭窄血管領域５１６に関するラベルテンプレート７５のみを表示してもよい。

上記構成によれば、関心領域の位置と関心領域内の血管領域の偏位方向とに基づいて、血管領域の形状が把握しやすい視線位置と視線方向とを決定する。この決定された視線位置と視線方向とに基づいて表示画像のデータが発生される。従って、血管領域、特に病変部位の位置や形状が把握しやすい表示画像のデータを発生することができる。また、表示する血管ラベルを必要なものに制限することで、表示画像上においてさらに病変部位の位置や形状が把握しやすくなる。かくして本実施形態によれば、血管に関する病変部位の画像診断の効率向上を可能とする画像処理装置１及び画像処理方法を提供することが可能となる。

なお、上記の実施形態においては、特定のボリュームデータに基づく１の表示画像で画像診断する場合について説明した。しかしながらこれに限定する必要はない。例えば、時系列のボリュームデータに基づく時系列の表示画像を動画表示（いわゆる４Ｄ表示）しながら画像診断する場合にも本実施形態は、適用可能である。

しかし、心臓は、激しく拍動する。この拍動に伴い、表示画像上の血管領域も激しく移動する。例えば、収縮期における血管領域と拡張期における血管領域とは、位置も形状も非常に異なる。従って、ステップＳ８において、各表示画像について独立に血管ラベルの配置処理が行なわれると、血管ラベルの位置が表示画像によって異なる場合がある。この状態で動画表示されると、血管ラベルが異なる位置に表示されてしまうためユーザは、血管ラベルを視認しづらい。この不具合を防止するために表示制御部２２は、動画表示のための最適な位置に血管ラベルを配置する。

図１２は、表示制御部２２により行なわれる、動画表示における血管ラベルの最適配置処理を説明するための図である。なお図１２中の添え字の「ａ」は収縮期を、「ｂ」は拡張期をそれぞれ表す。図１２に示すように、最適配置前においては、収縮期における血管ラベル７１ａと、それに対応する拡張期における血管ラベル７１ｂとが異なる位置に配置されている。血管ラベルの最適な位置は、動画表示中に血管ラベルが動かず、且つ各表示画像上の狭窄血管領域７１ａ，７１ｂに重ならない位置である。この配置処理は、上記のステップＳ８にて行なわれる。具体的には、動画表示される各表示画像について、狭窄血管領域５１のピクセル群の位置を特定する。特定された全てのピクセル群の位置に重ならず、且つ狭窄血管領域５１の近傍する位置を特定する。特定された位置に血管ラベル７１ｃが配置される。これにより、動画表示中において血管ラベル７１ｃは、特定された位置に固定表示される。

また、画像処理装置１は、画像診断を行なうためのコンピュータ装置であっても良いし、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置やＭＲＩ（magnetic resonance imaging）装置、超音波診断装置、ガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ（single photon emission computed tomography）、ＰＥＴ（positron emission tomography）等の画像診断装置に内蔵されていても良い。

本実施形態の説明においては、血管として冠動脈を例に挙げて説明した。上述のように本実施形態は、脳血管にも適用可能である。脳血管においては、動脈瘤の評価が特に重要である。この場合、偏位パラメータとして動脈硬化インデックスを採用することで、本実施形態に係る画像診断装置及び画像処理方法は、脳血管に関する画像診断の効率を向上させることができる。

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。

本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。

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。

以上本発明によれば、血管に関する病変部位の画像診断の効率向上を可能とする画像処理装置及び画像処理方法の提供を実現することができる。

１…画像処理装置、１０…記憶部、１２…領域抽出部、１４…ラベリング部、１６…狭窄部位特定部、１８…視線位置・方向決定部、２０…画像発生部、２２…表示制御部、２４…表示部、２６…操作部、２８…システム制御部

Claims (20)

1. 血管領域を含むボリュームデータを記憶する記憶部と、
   前記ボリュームデータから前記血管領域を抽出する抽出部と、
   前記抽出された血管領域内の関心領域の関心位置と前記関心領域内に含まれる血管領域の偏位方向とを特定する特定部と、
   前記特定された関心位置と偏位方向とに基づいて表示のための視線位置と視線方向とを決定する決定部と、
   前記決定された視線位置と視線方向とに関する表示画像のデータを前記ボリュームデータから発生する発生部と、
   前記血管領域に含まれる各血管枝部分を解剖学的な分類名に応じてそれぞれラベリングするラベリング部と、
   前記ラベリングされた各血管枝部分に関する前記分類名を表すラベルを、前記発生された表示画像に重ねて表示する表示部と、
   を具備する画像処理装置であって、
   前記表示画像上での血管領域の長さと前記ボリュームデータ中での前記血管領域の長さとの長さに基づいて前記ラベルを前記表示画像に表示させるか否かを決定する表示／非表示決定部をさらに備える画像処理装置。
2. 前記関心領域は、ユーザからの指示により、又は画像処理により特定される請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記特定部は、前記関心領域に含まれる血管領域の偏位パラメータに基づいて前記関心位置と偏位方向とを特定する請求項１記載の画像処理装置。
4. 前記偏位パラメータは、前記血管領域の血管径、前記血管領域中の正常部位の血管径と病変部位の血管径との比率であると定義される血管狭窄率、又は前記血管領域の外壁と内壁との比率であると定義される動脈硬化インデックスである請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記特定部は、
   前記血管領域の芯線に略直交する複数の断面を設定し、
   前記設定された複数の断面について、複数の偏位パラメータを計算し、
   前記計算された複数の偏位パラメータのうちの最大の偏位パラメータを特定し、
   前記複数の断面のうちの前記最大の偏位パラメータに関する断面の位置を前記関心領域の位置に特定する請求項３記載の画像処理装置。
6. 前記特定部は、
   前記血管領域の芯線に略直交する断面を設定し、
   前記設定された断面内において最大の偏位パラメータに関する血管径の方向を特定し、
   前記特定された血管径の方向を前記偏位方向に特定する請求項３記載の画像処理装置。
7. 前記表示／非表示決定部は、前記表示画像上での血管領域の長さと前記ボリュームデータ中での前記血管領域の長さとの比率に応じて前記ラベルを前記表示画像に表示させるか否かを決定する請求項１記載の画像処理装置。
8. 前記表示画像上での血管領域の長さと前記ボリュームデータ中での前記血管領域の長さとの比率に応じて前記ラベルの大きさ、色、及び書体の少なくとも１つを変更する変更部をさらに備える請求項１記載の画像処理装置。
9. 前記表示画像上における前記ラベルと前記血管領域との間の位置関係に応じて、前記表示画像上における前記ラベルの表示位置、大きさ、色、及び書体の少なくとも１つを変更する変更部をさらに備える請求項１記載の画像処理装置。
10. 前記表示部は、時系列のボリュームデータに基づく時系列の表示画像を表示する場合、前記ラベルを固定して表示する請求項９記載の画像処理装置。
11. 抽出部により、ボリュームデータから血管領域を抽出し、
    特定部により、前記抽出された血管領域内の関心領域の関心位置と前記関心領域に含まれる血管領域の偏位方向とを特定し、
    決定部により、前記特定された関心位置と偏位方向とに基づいて表示のための視線位置と視線方向とを決定し、
    発生部により、前記決定された視線位置と視線方向とに関する表示画像のデータを前記ボリュームデータから発生し、
    ラベリング部により、前記血管領域に含まれる各血管枝部分を解剖学的な分類名に応じてそれぞれラベリングし、
    表示部により、前記ラベリングされた各血管枝部分に関する前記分類名を表すラベルを前記発生された表示画像に重ねて表示すること、
    を具備する画像処理方法であって、
    前記表示画像上での血管領域の長さと前記ボリュームデータ中での前記血管領域の長さとに基づいて前記ラベルを前記表示画像に表示させるか否かを決定する画像処理方法。
12. 前記関心領域は、画像処理により特定される請求項１１記載の画像処理方法。
13. 前記特定することにおいて、前記関心位置と前記偏位方向とが前記関心領域の偏位パラメータに基づいて特定される請求項１１記載の画像処理方法。
14. 前記偏位パラメータは、前記血管領域の血管径、前記血管領域中の正常部位の血管径と病変部位の血管径との比率であると定義される血管狭窄率、又は前記血管領域の外壁と内壁との比率であると定義される動脈硬化インデックスである請求項１３記載の画像処理方法。
15. 前記特定することにおいて、
    前記血管領域の芯線に略直交する複数の断面が設定され、
    前記設定された複数の断面について、複数の偏位パラメータが計算され、
    前記計算された複数の偏位パラメータのうちの最大の偏位パラメータが特定され、
    前記複数の断面のうちの前記最大の偏位パラメータに関する断面の位置が前記関心位置として特定される請求項１３記載の画像処理方法。
16. 前記特定することにおいて、
    前記血管領域の芯線に略直交する断面が設定され、
    前記設定された断面内において最大の偏位パラメータに関する血管径の方向が特定され、
    前記特定された血管径の方向が前記偏位方向として特定される請求項１３記載の画像処理方法。
17. 前記表示画像上での血管領域の長さと前記ボリュームデータ中での前記血管領域の長さとの比率に応じて前記ラベルを前記表示画像に表示させるか否かが決定される請求項１１記載の画像処理方法。
18. 前記表示画像上での血管領域の長さと前記ボリュームデータ中での前記血管領域の長さとの比率に応じて前記ラベルの大きさ、色、及び書体の少なくとも１つを変更すること、をさらに備える請求項１１記載の画像処理方法。
19. 前記表示画像上における前記ラベルと前記血管領域との間の位置関係に応じて、前記表示画像上における前記ラベルの表示位置、大きさ、色、及び書体の少なくとも１つを変更すること、をさらに備える請求項１１記載の画像処理方法。
20. 前記表示することにおいて、時系列のボリュームデータに基づく時系列の表示画像を表示する場合、前記ラベルが固定して表示される請求項１９記載の画像処理方法。

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