JP5745390B2 - Image processing apparatus, method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、ループ状の部分を含む血管において、分枝元の枝から分枝した部分血管における血流の方向を特定する画像処理装置、方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to an image processing apparatus, method, and program for specifying the direction of blood flow in a partial blood vessel branched from a branch source branch in a blood vessel including a loop-shaped portion.

肝臓・肺などの人体の様々な臓器において手術を行う際には、手術をよりスムーズに進められるようにするため、術前に手術をどのように行うかを綿密に計画することが重要であり、手術の計画を立てる際には対象の臓器における血管の走行および各血管における血流の方向を正確に把握しておくことが必要とされている。   When performing surgery on various organs of the human body, such as the liver and lungs, it is important to plan carefully how to perform the surgery before surgery in order to ensure that the surgery can proceed more smoothly. When planning an operation, it is necessary to accurately grasp the travel of blood vessels in the target organ and the direction of blood flow in each blood vessel.

特許文献1には、特定の臓器において腫瘍を含む患部を切除する手術を行う際にその切除すべき領域を適切に決定できるようにするため、血管における血流の方向はその血管を表す木構造を起始部(根)から離れる側に辿っていく方向であるとの認識のもと、画像データから対象の血管が撮影された木構造の領域を抽出し、抽出された領域を画像表示装置上に表示させ、さらに、表示された領域上の任意の位置を指定する操作者の入力に応じて、その指定された位置から末梢部までの支配領域を特定し、他の領域と識別可能に表示することが提案されている。   Patent Document 1 discloses a tree structure in which the direction of blood flow in a blood vessel represents the blood vessel in order to be able to appropriately determine the region to be removed when performing an operation to remove an affected part including a tumor in a specific organ. A region of a tree structure in which the target blood vessel is imaged is extracted from the image data based on the recognition that the direction is to move away from the starting portion (root), and the extracted region is an image display device. Based on the operator's input that specifies an arbitrary position on the displayed area, the control area from the specified position to the peripheral part can be identified and distinguished from other areas. It has been proposed to display.

特許4688361号公報Japanese Patent No. 4688361

しかし、対象の血管が心臓、肝臓、肺、腎臓、胃等の木構造を有する血管であれば、その構造を起始部から離れる側に辿っていく経路は常に一意であることから、その辿っていく方向をその血管における血流の方向とする上記特許文献1に記載の方法により血流の方向を特定することが可能であるが、対象の血管がたとえば図7に示すようなループ状の部分を含む血管である場合、その構造を起始部から離れる側に辿っていく経路は複数通り存在し、単純にその辿っていく方向を血流の方向として特定する上記特許文献1に記載の方法では、血流の方向を正しく特定することができないという問題がある。なお、図7は大腸の血管を示すものであって、図中点線で囲んでいる部分A等にループ状の部分が存在する。   However, if the target blood vessel has a tree structure such as heart, liver, lung, kidney, stomach, etc., the path to follow the structure away from the origin is always unique. Although the direction of blood flow can be specified by the method described in Patent Document 1 in which the direction of blood flow is the direction of blood flow in the blood vessel, the target blood vessel has a loop shape as shown in FIG. In the case of a blood vessel including a portion, there are a plurality of paths that follow the structure to the side away from the starting portion, and the direction to follow is simply specified as the direction of blood flow. This method has a problem that the direction of blood flow cannot be correctly specified. FIG. 7 shows a blood vessel of the large intestine, and a loop-shaped portion exists in a portion A or the like surrounded by a dotted line in the drawing.

本発明は、上記事情に鑑み、ループ状の部分を含む血管において、分枝元の枝から分枝した部分血管における血流の方向を特定することができる画像処理装置、方法およびプログラムを提供することを目的とするものである。   In view of the above circumstances, the present invention provides an image processing apparatus, method, and program capable of specifying the direction of blood flow in a partial blood vessel branched from a branch source branch in a blood vessel including a loop-shaped portion. It is for the purpose.

本発明の画像処理装置は、入力装置による操作者の入力に応じて、予め取得しておいたループ状の部分を含む血管の構造を表すグラフ構造上に基準点を設定する基準点設定手段と、グラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝において、基準点より血流の下流側を決定する下流側決定手段と、グラフ構造の前記基準点から前記決定された血流の下流側に辿っていく経路上に位置する任意の分枝ノードにおいて、分枝元の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードに向かう側の向きを有するように規定された第1のベクトルと、分枝元の枝から分枝したいずれか一本の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードから離れる側の向きを有するように規定された第2のベクトルとがなす角θ(0<θ<180°)を用いて、その一本の枝における血流の方向が分枝ノードから離れる方向である尤度を角θが小さいほど大きい値となるように算出し、算出された尤度を用いてその一本の枝における血流の方向が分枝ノードから離れる方向であるか分枝ノードに向かう方向であるかを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。   According to an image processing apparatus of the present invention, a reference point setting unit that sets a reference point on a graph structure representing a blood vessel structure including a loop-shaped portion acquired in advance according to an input by an operator via an input device; A downstream determination means for determining a downstream side of the blood flow from the reference point at a branch where the set reference point of the graph structure is located; and a downstream side of the determined blood flow from the reference point of the graph structure Arbitrary branch nodes located on the route to be traced have a direction based on the positions of a plurality of nodes located on the branch source branch and have a direction toward the branch node. A direction based on the first vector defined and the positions of a plurality of nodes located on any one branch branched from the branch source branch, and the direction away from the branch node A second vector defined to have Using the angle θ (0 <θ <180 °), the likelihood that the direction of blood flow in that branch is the direction away from the branch node is calculated so that the likelihood increases as the angle θ decreases. And determining means for determining whether the direction of blood flow in the one branch is a direction away from the branch node or a direction toward the branch node using the calculated likelihood. Features.

ここで、グラフ構造とは、ノード群とノード間の連結関係を表すエッジ群で構成されるものをいう。   Here, the graph structure refers to a structure composed of a node group and an edge group representing a connection relationship between the nodes.

上記本発明の画像処理装置において、判定手段は、前記尤度を、分枝元の枝上に位置する複数のノードに対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて規定された第1の代表値が、前記一本の枝上に位置する複数のノードに対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて規定された第2の代表値より大きいほど大きい値となるように算出するものであってもよい。ここで、血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて規定された代表値(第1の代表値、第2の代表値)というのは、血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径の全体的な大きさが大きくなればなるほど大きくなるような値を意味する。その典型的な例として平均値、最大値、最小値等がある。   In the image processing apparatus of the present invention, the determination unit defines the likelihood based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to the plurality of nodes located on the branch source branch. A value that is larger as the first representative value is larger than a second representative value defined based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to the plurality of nodes located on the one branch. It may be calculated as follows. Here, the representative values (first representative value and second representative value) defined based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel are the diameters of the blood vessels at each of the plurality of positions on the blood vessel. It means a value that increases as the overall size of increases. Typical examples include an average value, a maximum value, and a minimum value.

この場合、尤度Lの算出は、たとえば下記式(1)により行うことができる。下記式(1)において、V1は第1のベクトルを表し、V2は第2のベクトルを表し、F(V1,V2)は第1のベクトルV1と第2のベクトルV2がなす角θが小さいほど大きい値となる関数を表す。R1は第1の代表値を表し、R2は第2の代表値を表し、G(R1,R2)は第1の代表値R1から第2の代表値R2を減算した差(あるいは、第2の代表値R2に対する第1の代表値R1の比)が大きいほど大きい値となる関数を表す。また、W1,W2は上記各関数を重み付けする係数である。
In this case, the likelihood L can be calculated by the following equation (1), for example. In the following equation (1), V1 represents the first vector, V2 represents the second vector, and F (V1, V2) represents the smaller the angle θ formed by the first vector V1 and the second vector V2. Represents a function with a large value. R1 represents a first representative value, R2 represents a second representative value, and G (R1, R2) is a difference obtained by subtracting the second representative value R2 from the first representative value R1 (or the second representative value). This represents a function that increases as the ratio of the first representative value R1 to the representative value R2 increases. W1 and W2 are coefficients for weighting the above functions.

本発明の画像処理装置において、判定手段は、第1の代表値や第2の代表値は用いることなく、第1のベクトルV1と第2のベクトルV2がなす角θの情報のみに基づいて前記判定を行うものである場合、角θそのものを尤度として使用して前記判定を行うことができる。たとえば、判定手段は、角θが所定の閾値より大きい場合、前記一本の枝における血流の方向が分枝ノードに向かう方向であると判定し、角θが閾値を超えない場合、前記一本の枝における血流の方向が分枝ノードから離れる方向であると判定することができる。   In the image processing apparatus of the present invention, the determination unit does not use the first representative value or the second representative value, and based on only the information about the angle θ formed by the first vector V1 and the second vector V2. In the case of making a determination, the determination can be performed using the angle θ itself as the likelihood. For example, when the angle θ is greater than a predetermined threshold, the determination unit determines that the direction of blood flow in the one branch is a direction toward the branch node, and when the angle θ does not exceed the threshold, It can be determined that the direction of blood flow in the branch of the book is the direction away from the branch node.

また、本発明の画像処理装置において、判定手段は、分枝元の枝から分枝した複数の枝の各々について前記尤度を用いた判定を行った結果、複数の枝における血流の方向が全て分枝ノードに向かう方向であると判定された場合、複数の枝の中でその枝について算出された前記尤度が最も大きい一本の枝における血流の方向は分枝ノードから離れる方向であると判定するものであってもよい。   In the image processing apparatus according to the present invention, the determination unit performs determination using the likelihood for each of a plurality of branches branched from the branch source branch. As a result, the direction of blood flow in the plurality of branches is determined. If it is determined that the direction is all toward the branch node, the direction of blood flow in one branch having the highest likelihood calculated for the branch among the plurality of branches is a direction away from the branch node. It may be determined that there is.

また、本発明の画像処理装置において、下流側決定手段は、基準点の前後に位置する複数のノードに対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて、基準点の両側のうち血管の径の平均値が他方より小さい方を血流の下流側として決定するものであってもよいし、グラフ構造の基準点が位置する枝をディスプレイ等の表示装置上に表示させ、基準点の両側のうちいずれか一方を選択するマウスやキーボード等の入力装置による操作者の入力を受け付けて、その選択された方を血流の下流側として決定するものであってもよい。   Further, in the image processing apparatus of the present invention, the downstream side determination unit is configured to select one of both sides of the reference point based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to the plurality of nodes positioned before and after the reference point. The average value of the diameter of the blood vessel may be determined as the downstream side of the blood flow, or the branch where the reference point of the graph structure is located is displayed on a display device such as a display, and the reference point It is also possible to receive an operator input from an input device such as a mouse or a keyboard that selects either one of the two sides and determine the selected one as the downstream side of the blood flow.

また、本発明の画像処理装置は、血管を表す画像の表示態様として上流側表示を選択する操作者による入力に応じて、血管を表す画像中の血管を表す領域全体のうちグラフ構造の前記設定された基準点より上流側に位置する部分に対応する部分領域を、他の領域よりも操作者に認識しやすい態様で画像表示装置上に表示させるとともに、表示態様として下流側表示を選択する操作者による入力に応じて、血管を表す画像中の血管を表す領域全体のうちグラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝の基準点より下流側の部分と判定手段によりその血流の方向が分枝ノードから離れる方向であると判定された枝の部分に対応する部分領域を、他の領域よりも操作者に認識しやすい態様で画像表示装置上に表示させる表示制御手段を備えたものであってもよい。   Further, the image processing apparatus of the present invention sets the graph structure in the entire region representing the blood vessel in the image representing the blood vessel in response to an input by the operator who selects the upstream display as the display mode of the image representing the blood vessel. An operation for displaying a partial region corresponding to a portion located upstream from the reference point on the image display device in a manner that is easier for the operator to recognize than other regions and selecting the downstream display as the display manner In accordance with the input by the person, the portion of the entire area representing the blood vessel in the image representing the blood vessel in the downstream side of the reference point of the branch where the set reference point of the graph structure is located and the direction of the blood flow by the determining means Provided with display control means for displaying on the image display device a partial area corresponding to the branch part determined to be away from the branch node in a manner that is easier for the operator to recognize than the other areas It may be.

ここで、血管を表す領域全体のうち特定の部分領域を他の領域よりも操作者に認識しやすい態様で画像表示装置上に表示させる具体例としては、たとえば、血管を表す領域全体のうち特定の部分領域のみを画像表示装置上に表示させて他の領域は表示対象から除外すること、特定の部分領域を目立つ色で着色した血管を表す領域全体を画像表示装置上に表示させること等がある。   Here, as a specific example in which a specific partial region of the entire region representing the blood vessel is displayed on the image display device in a manner that is more easily recognized by the operator than other regions, for example, the specific region of the entire region representing the blood vessel is identified. For example, displaying only the partial area of the image on the image display device and excluding other areas from the display target, displaying the entire area representing the blood vessel in which the specific partial area is colored with a conspicuous color, etc. is there.

また、本発明の画像処理装置は、血管を表す画像中の血管を表す領域全体のうち、グラフ構造の前記設定された基準点より上流側に位置する部分に対応する第1の部分領域と、グラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝の下流側の部分と判定手段によりその血流の方向が分枝ノードから離れる方向であると判定された枝の部分に対応する第2の部分領域とを互いに区別可能に異なる色で画像表示装置上に表示させる表示制御手段を備えたものであってもよい。   Further, the image processing apparatus of the present invention includes a first partial region corresponding to a portion located upstream of the set reference point of the graph structure in the entire region representing the blood vessel in the image representing the blood vessel, A downstream portion of the branch where the set reference point is located in the graph structure and a second portion corresponding to the branch portion in which the direction of blood flow is determined to be away from the branch node by the determination means There may be provided display control means for displaying the area on the image display device in different colors so as to be distinguishable from each other.

この表示制御手段は、血管を表す画像中の血管を表す領域全体のうち、判定手段によりその血流の方向が分枝ノードに向かう方向であると判定された枝の部分に対応する第3の部分領域を、第1の部分領域および第2の部分領域と区別可能に異なる色で画像表示装置上に表示させるものであってもよい。   The display control means includes a third portion corresponding to a branch portion of the entire region representing the blood vessel in the image representing the blood vessel, the blood flow direction of which is determined by the determination means to be a direction toward the branch node. The partial area may be displayed on the image display device in a color different from the first partial area and the second partial area.

また、本発明の画像処理方法は、上記画像処理装置の各手段が行う処理を、少なくとも1台のコンピュータにより実行する方法である。   The image processing method of the present invention is a method in which the processing performed by each unit of the image processing apparatus is executed by at least one computer.

本発明の画像処理プログラムは、上記画像処理方法を少なくとも1台のコンピュータに実行させるプログラムである。このプログラムは、CD−ROM,DVDなどの記録メディアに記録され、またはサーバコンピュータに付属するストレージやネットワークストレージにダウンロード可能な状態で記録されて、ユーザに提供される。   An image processing program of the present invention is a program that causes at least one computer to execute the image processing method. This program is recorded on a recording medium such as a CD-ROM or DVD, or recorded in a state where it can be downloaded to a storage attached to a server computer or a network storage, and provided to the user.

本発明の画像処理装置、方法およびプログラムによれば、入力装置による操作者の入力に応じて、予め取得しておいたループ状の部分を含む血管の構造を表すグラフ構造上に基準点を設定し、グラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝において、基準点より血流の下流側を決定する下流側決定手段と、グラフ構造の前記基準点から前記決定された血流の下流側に辿っていく経路上に位置する任意の分枝ノードにおいて、分枝元の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードに向かう側の向きを有するように規定された第1のベクトルと、分枝元の枝から分枝したいずれか一本の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードから離れる側の向きを有するように規定された第2のベクトルとがなす角θ(0<θ<180°)を用いて、その一本の枝における血流の方向が分枝ノードから離れる方向である尤度を角θが小さいほど大きい値となるように算出し、算出された尤度を用いてその一本の枝における血流の方向が分枝ノードから離れる方向であるか分枝ノードに向かう方向であるかを判定することにより、ループ状の部分を含む血管において、分枝元の枝から分枝した部分血管における血流の方向を特定することができる。   According to the image processing apparatus, method, and program of the present invention, a reference point is set on a graph structure representing a blood vessel structure including a loop-shaped portion that has been acquired in advance in accordance with an input by an operator using the input device. And a downstream determination means for determining a downstream side of the blood flow from the reference point in a branch where the set reference point of the graph structure is located, and a downstream side of the determined blood flow from the reference point of the graph structure Arbitrary branch nodes that are located on the route that follows the path have directions based on the positions of a plurality of nodes that are located on the branch source branch, and have a direction toward the branch node. And a direction based on the positions of a plurality of nodes located on any one branch branched from the branch source branch, and on the side away from the branch node A second defined to have an orientation Using the angle θ (0 <θ <180 °) formed by the vector, the likelihood that the direction of the blood flow in one branch is away from the branch node is set to be larger as the angle θ is smaller. And using the calculated likelihood to determine whether the direction of blood flow in the one branch is away from the branch node or toward the branch node. In the blood vessel including the portion, the direction of blood flow in the partial blood vessel branched from the branch source branch can be specified.

上記本発明の画像処理装置、方法およびプログラムにおいて、判定処理が、前記尤度を、分枝元の枝上に位置する複数のノードに対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて規定された第1の代表値が、前記一本の枝上に位置する複数のノードに対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて規定された第2の代表値より大きいほど大きい値となるように算出するものである場合には、ループ状の部分を含む血管において、分枝元の枝から分枝した部分血管における血流の方向をより正確に特定することができる。   In the image processing apparatus, method, and program of the present invention, the determination processing is based on the likelihood based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to the plurality of nodes located on the branch source branch. The first representative value defined in the above is larger than the second representative value defined based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to the plurality of nodes located on the one branch. When the calculation is performed so that the value is as large as possible, in the blood vessel including the loop-shaped portion, the direction of the blood flow in the partial blood vessel branched from the branch source can be more accurately specified. .

本発明の実施の形態に係る画像処理装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the image processing apparatus which concerns on embodiment of this invention 判定手段による判定処理を説明するための図The figure for demonstrating the determination process by a determination means 判定手段による第1および第2のベクトルの取得方法を説明するための図The figure for demonstrating the acquisition method of the 1st and 2nd vector by a determination means 判定手段による第1および第2の代表値の取得方法を説明するための図The figure for demonstrating the acquisition method of the 1st and 2nd representative value by a determination means 判定手段による判定結果の一例を示す図The figure which shows an example of the determination result by a determination means 表示制御手段により表示される下流側表示モードによる画像の一例を示す図The figure which shows an example of the image by the downstream display mode displayed by the display control means ループ状の部分を含む血管の一例を示す図するための図The figure for demonstrating an example of the blood vessel containing a loop-shaped part.

以下、本発明の画像処理装置および方法ならびにプログラムの実施形態について説明する。図1は本発明の実施形態となる画像処理装置1の概略構成図である。なお、図1のような画像処理装置1の構成は、補助記憶装置に読み込まれた画像処理プログラムをコンピュータ上で実行することにより実現される。このとき、この画像処理プログラムは、CD−ROM等の記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされる。図1の画像処理装置1は、たとえば医者等が手術の計画を立てるため、大腸の血管などループ状の部分を含む血管を表す画像を表示させて、血管の走行や血流の方向を観察する場合に、その観察に適した表示を提供するものであって、グラフ抽出手段10、基準点設定手段20、下流側決定手段30、判定手段40、表示制御手段50を備えている。以下、本実施の形態では、本発明におけるループ状の部分を含む血管が大腸の血管である場合について説明する。   Embodiments of an image processing apparatus and method and a program according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The configuration of the image processing apparatus 1 as shown in FIG. 1 is realized by executing an image processing program read into the auxiliary storage device on the computer. At this time, the image processing program is stored in a storage medium such as a CD-ROM or distributed via a network such as the Internet and installed in a computer. The image processing apparatus 1 shown in FIG. 1 displays an image representing a blood vessel including a loop-shaped portion such as a blood vessel of a large intestine, for example, for a doctor or the like to plan an operation, and observes the travel of the blood vessel and the direction of blood flow In this case, a display suitable for the observation is provided, and a graph extraction unit 10, a reference point setting unit 20, a downstream side determination unit 30, a determination unit 40, and a display control unit 50 are provided. Hereinafter, in the present embodiment, a case will be described in which the blood vessel including the loop-shaped portion in the present invention is a blood vessel of the large intestine.

グラフ抽出手段10は、大腸の血管が表された3次元画像Vから血管を表すグラフ構造を抽出する。具体的には、まず、3次元画像Vから大腸の血管の画像的特徴および/または構造的特徴を有する領域を抽出し、その領域を細線化して得られた細線を分岐点および所定の距離などで分割することにより仮のグラフ構造を生成する。ここで、3次元画像Vは、データ記憶手段に記憶されたたとえばCT装置、MRI装置、超音波診断装置等により取得された多数の2次元画像からなるものである。   The graph extraction unit 10 extracts a graph structure representing a blood vessel from the three-dimensional image V in which the blood vessels of the large intestine are represented. Specifically, first, a region having image features and / or structural features of the blood vessels of the large intestine is extracted from the three-dimensional image V, and the thin line obtained by thinning the region is used as a branch point and a predetermined distance. A temporary graph structure is generated by dividing by. Here, the three-dimensional image V is composed of a large number of two-dimensional images acquired by, for example, a CT apparatus, an MRI apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus or the like stored in the data storage means.

次に、生成された仮のグラフ構造を構成する複数の候補点(ノード)の0中から、形状モデル記憶手段DBに記憶された大腸の血管の形状モデルに一致もしくは最も類似する構造を形成する複数の候補点を、形状モデルを構成する複数の教師ラベル(ノード)の各々に対応する対応点として選択し、選択された複数の対応点を形状モデルに略一致するように接続することによりグラフ構造を生成し、抽出する。ここで、形状モデルは、大腸の血管の一般的な形状を表すグラフ構造であって、たとえば多数のサンプル画像を学習することによって取得することができる。   Next, a structure that matches or most closely resembles the shape model of the large intestine blood vessel stored in the shape model storage means DB is formed from 0 among a plurality of candidate points (nodes) constituting the generated temporary graph structure. Graph by selecting a plurality of candidate points as corresponding points corresponding to each of a plurality of teacher labels (nodes) constituting the shape model, and connecting the selected plurality of corresponding points so as to substantially match the shape model Generate and extract structures. Here, the shape model is a graph structure representing a general shape of a blood vessel of the large intestine, and can be acquired by learning a large number of sample images, for example.

なお、上記対応点の選択は、たとえば下記式(2)で表すコスト関数Fの最小化を達成する最適解(対応関係)を求めることにより行う。ここで、Rは許容解xにおける候補点と教師ラベルの対応づけの集合を表し、θaは集合Rに属する任意の対応づけaに対するコストを表し、θabは、集合Rに属する2つの対応づけaとbの組み合わせに対するコストを表す。
The corresponding points are selected by, for example, obtaining an optimal solution (corresponding relationship) that achieves minimization of the cost function F expressed by the following equation (2). Here, R represents a set of correspondences between candidate points and teacher labels in the permissible solution x, θa represents a cost for an arbitrary correspondence a belonging to the set R, and θab represents two correspondences a belonging to the set R. Represents the cost for the combination of and b.

基準点設定手段20は、ディスプレイ等の画像表示装置3上に表示されている3次元画像Vに対して、その画像表示装置上の任意の位置を指定するマウスやキーボード等の入力装置2による操作者の入力に応じて、その指定された位置に対応する3次元画像V上の位置を特定し、特定された3次元画像V上の位置が前記抽出されたグラフ構造上に有る場合にはその位置に、特定された位置がグラフ構造上にない場合にはその特定された位置から最も近いグラフ構造上の位置に、基準点Sを設定する。   The reference point setting means 20 is operated by the input device 2 such as a mouse or a keyboard for designating an arbitrary position on the three-dimensional image V displayed on the image display device 3 such as a display. A position on the three-dimensional image V corresponding to the designated position is specified in response to an input from the user, and if the specified position on the three-dimensional image V is on the extracted graph structure, If the specified position is not on the graph structure, the reference point S is set to the position on the graph structure closest to the specified position.

下流側決定手段30は、グラフ構造の前記設定された基準点Sの前後に位置する複数のノードに対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて、基準点の両側のうち血管の径の平均値が他方より小さい方を血流の下流側として決定するものである。   The downstream side determination unit 30 determines the blood vessel among the two sides of the reference point based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to the plurality of nodes located before and after the set reference point S of the graph structure. The one whose average value of the diameter is smaller than the other is determined as the downstream side of the blood flow.

判定手段40は、グラフ構造を基準点Sから前記決定された血流の下流側に辿っていく経路上に位置する任意の分枝ノードBにおいて、分枝元の枝から分枝した枝のそれぞれにおける血流の方向を判定するものであって、下記式(1)により、その各枝における血流の方向が分枝ノードBから離れる方向である尤度Lを算出し、算出された尤度Lが所定の閾値より大きい場合、その枝における血流の方向が分枝ノードBから離れる方向であると判定し、尤度Lが閾値を超えない場合、その枝における血流の方向が分枝ノードBに向かう方向であると判定する。
The determination unit 40 is configured to select each of the branches branched from the branch source branch at an arbitrary branch node B located on the path that follows the graph structure from the reference point S to the downstream side of the determined blood flow. The likelihood L which is the direction in which the direction of blood flow in each branch is away from the branch node B is calculated by the following formula (1), and the calculated likelihood When L is larger than a predetermined threshold, it is determined that the direction of blood flow in the branch is a direction away from the branch node B. When the likelihood L does not exceed the threshold, the direction of blood flow in the branch is branched. It is determined that the direction is toward node B.

上記式(1)において、V1は分枝元の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードBに向かう側の向きを有する第1のベクトルを表し、V2は分枝元の枝から分枝した枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードBから離れる側の向きを有する第2のベクトルを表し、F(V1,V2)は第1のベクトルV1と第2のベクトルV2がなす角θが小さいほど大きい値となる関数を表す。   In the above formula (1), V1 represents a first vector having a direction based on the positions of a plurality of nodes located on the branch source branch and having a direction toward the branch node B, V2 represents a second vector having a direction based on the positions of a plurality of nodes located on a branch branched from the branch source branch and having a direction away from the branch node B, and F ( V1, V2) represents a function that increases as the angle θ formed by the first vector V1 and the second vector V2 decreases.

また、R1は分枝元の枝上に位置する複数のノードに対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて規定された代表値(たとえば、平均値)表し、R2は分枝元の枝から分枝した枝上に位置する複数のノードに対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径に基づいて規定された代表値(たとえば、平均値)表し、G(R1,R2)は第1の代表値R1から第2の代表値R2を減算した差が大きいほど大きい値となる関数を表す。また、W1,W2は上記各関数を重み付けする係数である。   R1 represents a representative value (for example, an average value) defined based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes located on the branch source branch, and R2 represents a branch. A representative value (for example, an average value) defined on the basis of the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes located on a branch branched from the original branch, G (R1, R2) ) Represents a function that increases as the difference obtained by subtracting the second representative value R2 from the first representative value R1 increases. W1 and W2 are coefficients for weighting the above functions.

なお、前記閾値としては、第1のベクトルV1と第2のベクトルV2がなす角θが90°以下で、かつ、第1の代表値が第2の代表値よりも大きい場合に算出される尤度Lの値よりは小さく、第1のベクトルV1と第2のベクトルV2がなす角θが90°より大きく、かつ、第1の代表値が第2の代表値よりも小さい場合に算出される尤度Lの値よりは大きい値を設定する。   The threshold is a likelihood calculated when the angle θ formed by the first vector V1 and the second vector V2 is 90 ° or less and the first representative value is larger than the second representative value. Calculated when the angle θ formed by the first vector V1 and the second vector V2 is larger than 90 °, and the first representative value is smaller than the second representative value. A value larger than the value of likelihood L is set.

たとえば、図2に示す分枝元の枝E1から分枝した枝E2における血流の方向を判定する際、図3に示すように、分枝元の枝E1上に位置する5つのノードP11〜P15の位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードBに向かう側の向きを有する第1のベクトルV1を取得するとともに、枝E2上に位置する5つのノードP21〜P25の位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードBから離れる側の向きを有する第2のベクトルV2を取得し、それらの第1のベクトルV1および第2のベクトルV2を関数Fに渡して上記式(1)の第1項の値を求める。このとき、第1項の値は第1のベクトルV1および第2のベクトルV2がなす角βが小さいほど大きい値となる。   For example, when determining the direction of blood flow in the branch E2 branched from the branch source branch E1 shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3, five nodes P11 to P11 located on the branch source branch E1 are shown. The direction based on the position of P15 and the first vector V1 having the direction toward the branch node B is obtained, and the direction based on the positions of the five nodes P21 to P25 located on the branch E2 And the second vector V2 having a direction away from the branch node B is obtained, the first vector V1 and the second vector V2 are passed to the function F, and the above equation (1) is obtained. The value of the first term of is obtained. At this time, the value of the first term becomes larger as the angle β formed by the first vector V1 and the second vector V2 is smaller.

また、図4に示すように、分枝元の枝E1上に位置する5つのノードP11〜P15に対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径R11〜R15の平均値を第1の代表値R1として取得するとともに、枝E2上に位置する5つのノードP21〜P25に対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径R21〜R25の平均値を第2の代表値R2として取得し、それらの第1の代表値R1および第2の代表値R2を関数Gに渡して上記式(1)の第2項の値を求める。このとき、血管の径は、3次元画像Vから大腸の血管の画像的特徴および/または構造的特徴を有する血管領域RVを求め、その走行方向に直行する断面の径を求めることにより取得することができる(特開2010−220742公報参照)。そして、それらの各求められた第1項および第2項の値を足し合わせて尤度Lを算出し、算出された尤度Lを前記閾値と比較して、その枝E2における血流の方向を判定する。   Further, as shown in FIG. 4, the average values of the blood vessel diameters R11 to R15 at the plurality of positions on the blood vessel corresponding to the five nodes P11 to P15 located on the branch source branch E1 are the first representative. As the value R1, the average value of the blood vessel diameters R21 to R25 at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to the five nodes P21 to P25 located on the branch E2 is acquired as the second representative value R2, The first representative value R1 and the second representative value R2 are passed to the function G to obtain the value of the second term of the above formula (1). At this time, the diameter of the blood vessel is obtained by obtaining the blood vessel region RV having image characteristics and / or structural characteristics of the blood vessels of the large intestine from the three-dimensional image V and obtaining the diameter of the cross section perpendicular to the traveling direction. (See JP 2010-220742 A). Then, the likelihood L is calculated by adding the values of the respective first and second terms obtained, the calculated likelihood L is compared with the threshold value, and the direction of blood flow in the branch E2 Determine.

また、図2に示す分枝元の枝E1から分枝した枝E3における血流の方向を判定する際には、図3に示すように、分枝元の枝E1上に位置する5つのノードP11〜P15の位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードBに向かう側の向きを有する第1のベクトルV1を取得するとともに、枝E3上に位置する5つのノードP31〜P35の位置に基づく方向を有し、かつ、分枝ノードBから離れる側の向きを有する第2のベクトルV3を取得し、それらの第1のベクトルV1および第2のベクトルV3を(式中の変数V1に第1のベクトルV1が代入され、変数V2に第2のベクトルV3が代入されるように)関数Fに渡して上記式(1)の第1項の値を求める。このとき、第1項の値は第1のベクトルV1および第2のベクトルV3がなす角αが小さいほど大きい値となる。   Further, when determining the direction of blood flow in the branch E3 branched from the branch source branch E1 shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3, five nodes located on the branch source branch E1 are used. A first vector V1 having a direction based on the positions of P11 to P15 and having a direction toward the branch node B is obtained, and at the positions of five nodes P31 to P35 located on the branch E3. A second vector V3 having a direction based on and a direction away from the branch node B is obtained, and the first vector V1 and the second vector V3 are set to the variable V1 in the equation 1 is assigned to the function F (so that the second vector V3 is assigned to the variable V2) and the value of the first term of the above equation (1) is obtained. At this time, the value of the first term becomes larger as the angle α formed by the first vector V1 and the second vector V3 is smaller.

また、図4に示すように、分枝元の枝E1上に位置する5つのノードP11〜P15に対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径R11〜R15の平均値を第1の代表値R1として取得するとともに、枝E3上に位置する5つのノードP31〜P35に対応する血管上の複数の位置それぞれにおける血管の径R31〜R35の平均値を第2の代表値R3として取得し、それらの第1の代表値R1および第2の代表値R3を(式中の変数R1に第1の代表値R1が代入され、変数R2に第2の代表値R3が代入されるように)関数Gに渡して上記式(1)の第2項の値を求める。そして、それらの各求められた第1項および第2項の値を足し合わせて尤度Lを算出し、算出された尤度Lを前記閾値と比較して、その枝E2における血流の方向を判定する。   Further, as shown in FIG. 4, the average values of the blood vessel diameters R11 to R15 at the plurality of positions on the blood vessel corresponding to the five nodes P11 to P15 located on the branch source branch E1 are the first representative. As the value R1, the average value of the blood vessel diameters R31 to R35 at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to the five nodes P31 to P35 located on the branch E3 is acquired as the second representative value R3, A function of the first representative value R1 and the second representative value R3 (so that the first representative value R1 is substituted for the variable R1 and the second representative value R3 is substituted for the variable R2). The value of the second term of the above formula (1) is obtained by passing to G. Then, the likelihood L is calculated by adding the values of the respective first and second terms obtained, the calculated likelihood L is compared with the threshold value, and the direction of blood flow in the branch E2 Determine.

また、判定手段40は、分枝元の枝から分枝した複数の枝の各々について前記尤度Lを用いた判定を行った結果、複数の枝における血流の方向が全て分枝ノードBに向かう方向であると判定された場合、複数の枝の中でその枝について算出された前記尤度Lが最も大きい一本の枝における血流の方向は分枝ノードBから離れる方向であると判定する機能を備えている。   In addition, as a result of the determination using the likelihood L for each of a plurality of branches branched from the branch source branch, the determination unit 40 determines that all the directions of blood flow in the plurality of branches are branch nodes B. When it is determined that the direction is the direction of heading, it is determined that the direction of blood flow in one branch having the highest likelihood L calculated for the branch among a plurality of branches is a direction away from the branch node B. It has a function to do.

たとえば、図2に示す分枝元の枝E1から分枝した2本の枝E2,E3の各々について前記尤度Lを用いた判定を行った結果、両方の枝における血流の方向が全て分枝ノードBに向かう方向であると判定された場合、それらの枝E2,E3のうちその枝について算出された尤度Lが大きい方の枝における血流の方向は分枝ノードBから離れる方向であると判定する。   For example, as a result of the determination using the likelihood L for each of the two branches E2 and E3 branched from the branch source branch E1 shown in FIG. When it is determined that the direction is toward the branch node B, the direction of blood flow in the branch having the larger likelihood L calculated for the branch among the branches E2 and E3 is a direction away from the branch node B. Judge that there is.

表示制御手段50は、ディスプレイ等の画像表示装置3における3次元画像V等の血管を表す画像の表示を制御するものであって、たとえば図5に示すような判定手段40による前記判定の結果に基づいて、画像中の大腸の血管を表す領域を、前記グラフ構造の基準点Sより上流側に位置する部分に対応する第1の部分領域RUと、グラフ構造の基準点Sが位置する枝の基準点Sより下流側の部分と判定手段40によりその血流の方向が分枝ノードBから離れる方向であると判定された枝の部分に対応する第2の部分領域RDと、判定手段40によりその血流の方向が分枝ノードBに向かう方向であると判定された枝の部分に対応する第3の部分領域RBの3つの領域に区分し(図6参照)、第1の部分領域RUと第2の部分領域RDの2つの領域を、あるいは、第1の部分領域RUと第2の部分領域RD、および第3の部分領域RBの3つの領域を互いに区別可能に異なる色で表した画像を画像表示装置3上に表示させる。   The display control means 50 controls the display of an image representing a blood vessel such as the three-dimensional image V in the image display device 3 such as a display. For example, the display control means 50 determines the result of the determination by the determination means 40 as shown in FIG. Based on the first partial region RU corresponding to the portion located upstream of the reference point S of the graph structure, and the branch where the reference point S of the graph structure is located A second partial region RD corresponding to a portion downstream from the reference point S and a branch portion whose direction of blood flow is determined to be away from the branch node B by the determination means 40; The direction of the blood flow is divided into three regions of the third partial region RB corresponding to the branch portion determined to be the direction toward the branch node B (see FIG. 6), and the first partial region RU. And the second partial region RD Display an image on the image display device 3 in which different regions or three regions of the first partial region RU, the second partial region RD, and the third partial region RB are displayed in different colors. .

また、表示制御手段50は、画像中の大腸の血管を表す領域全体のうち、第1の部分領域RUを第2の部分領域RDや第3の部分領域RBよりも操作者に認識しやすい態様で表示させる上流側表示モードと、第2の部分領域RDを第1の部分領域RUや第3の部分領域RBよりも操作者に認識しやすい態様で表示させる下流側表示モードとを有し、マウスやキーボード等の入力装置2によりそのいずれか一方の表示モードを選択する操作者の入力に応じて、その選択された表示モードによる画像を画像表示装置3上に表示させる機能を備えている。たとえば、下流側表示モードを選択する操作者による入力を受けて、図6に示すような、第1の部分領域RUや第3の部分領域RBは表示対象から除外し、第2の部分領域RDのみを表示した画像を画像表示装置3上に表示させる。   In addition, the display control unit 50 can recognize the first partial region RU more easily than the second partial region RD and the third partial region RB in the entire region representing the blood vessels of the large intestine in the image. And an upstream display mode for displaying the second partial area RD in a manner that is easier for the operator to recognize than the first partial area RU and the third partial area RB, A function of displaying an image in the selected display mode on the image display device 3 in response to an input of an operator who selects one of the display modes by the input device 2 such as a mouse or a keyboard. For example, in response to an input from the operator who selects the downstream display mode, the first partial region RU and the third partial region RB as shown in FIG. 6 are excluded from the display target, and the second partial region RD. An image displaying only the image is displayed on the image display device 3.

さらに、表示制御手段50は、第2の部分領域RDと、第3の部分領域RBの分枝ノードBから所定の範囲内に位置する部分領域との集合である第4の部分領域を、他の領域よりも操作者に認識しやすい態様で表示させる機能も備えている。この第4の部分領域は、基準点Sから下流側の血管部分を切除する切除手術における切除すべき領域に対応しており、第4の部分領域が他の血管を表す領域と接続している位置は、切除手術を行う際に血流をクリップで止めておくべき位置に対応しているため、このような表示を提供することにより、医者等の操作者による切除手術を計画作業を支援し、その作業効率を向上させることができる。   Further, the display control means 50 applies the fourth partial area, which is a set of the second partial area RD and the partial area located within a predetermined range from the branch node B of the third partial area RB, to the other partial areas. It is also provided with a function of displaying in a manner that is easier for the operator to recognize than the area. This fourth partial region corresponds to a region to be excised in the excision operation for excising the blood vessel portion downstream from the reference point S, and the fourth partial region is connected to a region representing another blood vessel. Since the position corresponds to the position where the blood flow should be stopped with a clip when performing resection surgery, providing such an indication supports the planning operation of resection surgery by an operator such as a doctor. The work efficiency can be improved.

上記構成により、画像処理装置1においては、まず、操作者による要求に応じてデータ記憶手段に記憶されている3次元画像Vが読み出され、グラフ抽出手段10が3次元画像Vから血管を表すグラフ構造を抽出し、表示制御手段50が3次元画像Vを画像表示装置3に表示させる。その後、基準点設定手段20が3次元画像V上の任意の位置を指定する操作者の入力を受け付け、その入力により指定された位置に対応するグラフ構造上の位置に基準点Sを設定する。   With the above configuration, in the image processing apparatus 1, first, the 3D image V stored in the data storage unit is read in response to a request from the operator, and the graph extraction unit 10 represents the blood vessel from the 3D image V. The graph structure is extracted, and the display control means 50 displays the three-dimensional image V on the image display device 3. Thereafter, the reference point setting means 20 receives an input from an operator who designates an arbitrary position on the three-dimensional image V, and sets the reference point S at a position on the graph structure corresponding to the position designated by the input.

その後、後述する方法により基準点Sが位置する枝における血流の方向が特定されると、判定手段40が、グラフ構造を基準点Sから下流側に辿りながらその経路上に位置する分枝ノードにおいて順次、分枝元の枝から分枝した枝のそれぞれにおける血流の方向を判定する。判定手段40は、その判定により血流の方向が分枝ノードから離れる方向である枝を新たに特定し、その枝を通るように前記経路を延長させ、延長された経路上に位置する分枝ノードにおいてさらに判定を行う、という処理を繰り返し行う。これにより、基準点Sからグラフ構造の末梢部までの経路上に位置する全ての分枝ノードにおいて、分枝元の枝から分枝した枝のそれぞれにおける血流の方向を判定する。   After that, when the direction of blood flow in the branch where the reference point S is located is specified by a method described later, the determination unit 40 follows the graph structure downstream from the reference point S and branches on the path. The direction of blood flow in each branch branched from the branch source branch is sequentially determined. The determination means 40 newly identifies a branch whose direction of blood flow is away from the branch node by the determination, extends the path so as to pass through the branch, and branches on the extended path. The process of further determining at the node is repeated. As a result, the direction of blood flow in each of the branches branched from the branch source branch is determined at all branch nodes located on the path from the reference point S to the peripheral part of the graph structure.

その後、表示制御手段50が、判定手段40による判定の結果に基づいて、画像中の血管を表す領域を第1の部分領域RU、第2の部分領域RDおよび第3の部分領域RBの3つの領域に区分し、たとえばそれらの領域を互いに区別可能に異なる色で表した画像など、初期表示として予め設定しておいた表示態様による画像を画像表示装置3上に表示させる。表示制御手段50は、表示中の画像とは異なる表示態様による画面表示を選択する操作者による入力がなされたかをさらに検出し、当該入力がなされた場合には、その選択された表示モードによる画像に表示を切り替える。   Thereafter, the display control unit 50 determines the regions representing the blood vessels in the image based on the determination result by the determination unit 40 as the first partial region RU, the second partial region RD, and the third partial region RB. An image is displayed on the image display device 3 according to a display mode set in advance as an initial display, for example, an image in which the regions are displayed in different colors so that they can be distinguished from each other. The display control means 50 further detects whether or not an input by an operator who selects a screen display in a display mode different from the image being displayed is made, and when the input is made, the image according to the selected display mode. Switch the display to.

ここで、基準点Sが位置する枝における血流の方向は、基準点Sから前後にそれぞれ5点〜10点のノードにおける血管の径を調べて、血管の径が細くなっていく方向をその枝における血流の方向として特定するようにしてもよいし、操作者にその枝のどちらか上流かの情報を入力させ、その情報に基づいて特定するようにしてもよい。   Here, the direction of blood flow in the branch where the reference point S is located is the direction in which the diameter of the blood vessel becomes narrower by examining the diameter of the blood vessel at nodes 5 to 10 before and after the reference point S, respectively. The direction of blood flow in the branch may be specified, or the operator may input information on which of the branches is upstream, and may be specified based on the information.

なお、上記実施の形態では、判定手段40が分枝の角度と血管の径の両方の情報に基づいて前記判定を行うものである場合について説明したが、分枝の角度の情報のみに基づいて前記判定を行うようにしてもよい。たとえば図2に示す分枝元の枝E1から分枝した枝E2における血流の方向を判定する際、第1のベクトルV1と第2のベクトルV2とがなす角βが90度より大きい場合、その枝E2における血流の方向が分枝ノードBに向かう方向であると判定し、角θが90度を超えない場合、その枝E2における血流の方向が分枝ノードから離れる方向であると判定することができる。   In the above-described embodiment, the case is described in which the determination unit 40 performs the determination based on information on both the branch angle and the blood vessel diameter. However, based on only the information on the branch angle. The determination may be performed. For example, when determining the direction of blood flow in the branch E2 branched from the branch source branch E1 shown in FIG. 2, if the angle β formed by the first vector V1 and the second vector V2 is greater than 90 degrees, When it is determined that the direction of blood flow in the branch E2 is a direction toward the branch node B and the angle θ does not exceed 90 degrees, the direction of blood flow in the branch E2 is a direction away from the branch node. Can be determined.

また、上記実施の形態では、グラフ抽出手段10が3次元画像Vを画像解析することにより血管を表すグラフ構造を直接抽出するものである場合について説明したが、そのグラフ構造が既に抽出されて記録媒体に記録されている場合には、別途抽出するまでもなく、その記録媒体からグラフ構造のデータを読み出して以降の処理に提供すればよい。   In the above embodiment, the case where the graph extracting unit 10 directly extracts a graph structure representing a blood vessel by performing image analysis on the three-dimensional image V has been described. However, the graph structure has already been extracted and recorded. If the data is recorded on the medium, the data having the graph structure may be read from the recording medium and provided to the subsequent processing without being extracted separately.

1 画像処理装置
10 グラフ抽出手段
20 基準点設定手段
30 下流側決定手段
40 判定手段
50 表示制御手段
S 基準点
B 分枝ノード
E1 分枝元の枝
E2,E3 分枝した枝
V1 第1のベクトル
V2,V3 第2のベクトル
RU 第1の部分領域
RD 第2の部分領域
RM 第3の部分領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing apparatus 10 Graph extraction means 20 Reference point setting means 30 Downstream side determination means 40 Determination means 50 Display control means S Reference point B Branch node E1 Branch source branch E2, E3 Branch branch V1 First vector V2, V3 Second vector RU First partial region RD Second partial region RM Third partial region

Claims (12)

入力装置による操作者の入力に応じて、予め取得しておいたループ状の部分を含む血管の構造を表すグラフ構造上に基準点を設定する基準点設定手段と、
前記グラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝において、前記基準点より血流の下流側を決定する下流側決定手段と、
前記グラフ構造の前記基準点から前記決定された血流の下流側に辿っていく経路上に位置する任意の分枝ノードにおいて、分枝元の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、前記分枝ノードに向かう側の向きを有するように規定された第1のベクトルと、前記分枝元の枝から分枝したいずれか一本の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、前記分枝ノードから離れる側の向きを有するように規定された第2のベクトルとがなす角θを用いて、前記一本の枝における血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向である尤度を前記なす角θが小さいほど大きい値となるように算出し、該算出された尤度を用いて前記一本の枝における血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向であるか前記分枝ノードに向かう方向であるかを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
A reference point setting means for setting a reference point on a graph structure representing a blood vessel structure including a loop-shaped portion acquired in advance according to an input from an operator by an input device;
In the branch where the set reference point of the graph structure is located, downstream determination means for determining the downstream side of the blood flow from the reference point;
A direction based on the positions of a plurality of nodes located on a branch source branch in an arbitrary branch node located on a path following the determined blood flow downstream from the reference point of the graph structure And a first vector defined to have a direction toward the branch node and a plurality of branches located on any one branch branched from the branch source branch Using an angle θ formed by a second vector having a direction based on the position of the node and having a direction away from the branch node, the blood flow in the one branch is The likelihood that the direction is a direction away from the branch node is calculated so as to be larger as the angle θ is smaller, and the direction of blood flow in the one branch is calculated using the calculated likelihood. A direction away from the branch node or the branch node An image processing apparatus comprising: a determination unit that determines whether the direction is toward the camera.
前記判定手段が、前記尤度を、前記分枝元の枝上に位置する複数のノードに対応する前記血管上の複数の位置それぞれにおける前記血管の径に基づいて規定された第1の代表値が、前記一本の枝上に位置する複数のノードに対応する前記血管上の複数の位置それぞれにおける前記血管の径に基づいて規定された第2の代表値より大きいほど大きい値となるように算出するものであることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。   The determination means determines the likelihood based on a diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes located on the branch source branch. Is larger as it is larger than a second representative value defined based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes located on the one branch. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus calculates a value. 前記判定手段が、前記分枝元の枝から分枝した複数の枝の各々について前記尤度を用いた判定を行った結果、前記複数の枝における血流の方向が全て前記分枝ノードに向かう方向であると判定された場合、前記複数の枝の中でその枝について算出された前記尤度が最も大きい一本の枝における血流の方向は前記分枝ノードから離れる方向であると判定するものであることを特徴とする請求項1または2記載の画像処理装置。   As a result of the determination using the likelihood for each of a plurality of branches branched from the branch source branch, the directions of blood flow in the plurality of branches are all directed to the branch node. If it is determined that the direction is a direction, it is determined that the direction of blood flow in the one branch having the highest likelihood calculated for the branch among the plurality of branches is a direction away from the branch node. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus is one. 前記判定手段が、前記角θが所定の閾値より大きい場合、前記一本の枝における血流の方向が前記分枝ノードに向かう方向であると判定し、前記角θが前記閾値を超えない場合、前記一本の枝における血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向であると判定するものであることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。   When the determination unit determines that the direction of blood flow in the one branch is a direction toward the branch node when the angle θ is greater than a predetermined threshold, and the angle θ does not exceed the threshold The image processing apparatus according to claim 1, wherein the direction of blood flow in the one branch is determined to be a direction away from the branch node. 前記下流側決定手段が、前記基準点の前後に位置する複数のノードに対応する前記血管上の複数の位置それぞれにおける前記血管の径に基づいて、前記基準点の両側のうち前記血管の径の平均値が他方より小さい方を前記血流の下流側として決定するものであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の画像処理装置。   Based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes positioned before and after the reference point, the downstream side determination unit determines the diameter of the blood vessel among both sides of the reference point. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein an average value smaller than the other is determined as a downstream side of the blood flow. 前記血管を表す画像の表示態様として上流側表示を選択する操作者による入力に応じて、前記血管を表す画像中の前記血管を表す領域全体のうち前記グラフ構造の前記設定された基準点より上流側に位置する部分に対応する部分領域を、他の領域よりも前記操作者に認識しやすい態様で画像表示装置上に表示させるとともに、前記表示態様として下流側表示を選択する操作者による入力に応じて、前記血管を表す画像中の前記血管を表す領域全体のうち前記グラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝の前記基準点より下流側の部分と前記判定手段によりその血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向であると判定された枝の部分に対応する部分領域を、他の領域よりも前記操作者に認識しやすい態様で前記画像表示装置上に表示させる表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の画像処理装置。 Upstream from the set reference point of the graph structure in the entire region representing the blood vessel in the image representing the blood vessel in response to an input by an operator who selects upstream display as a display mode of the image representing the blood vessel. The partial region corresponding to the portion located on the side is displayed on the image display device in a manner that is more easily recognized by the operator than other regions, and input by the operator who selects the downstream display as the display manner. Accordingly, a portion of the entire region representing the blood vessel in the image representing the blood vessel that is downstream of the reference point of the branch where the set reference point of the graph structure is located and the blood flow of the blood flow by the determination unit. A partial area corresponding to a branch portion determined to be away from the branch node is displayed on the image display device in a manner that is easier for the operator to recognize than the other areas. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a display control unit. 前記血管を表す画像中の前記血管を表す領域全体のうち、前記グラフ構造の前記設定された基準点より上流側に位置する部分に対応する第1の部分領域と、前記グラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝の下流側の部分と前記判定手段によりその血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向であると判定された枝の部分に対応する第2の部分領域とを互いに区別可能に異なる色で画像表示装置上に表示させる表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の画像処理装置。 Of the entire region representing the blood vessel in the image representing the blood vessel, a first partial region corresponding to a portion located upstream from the set reference point of the graph structure, and the set of the graph structure A downstream portion of the branch where the reference point is located and a second partial region corresponding to the branch portion in which the direction of blood flow is determined to be away from the branch node by the determination means. 6. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising display control means for displaying on the image display apparatus in different colors so as to be distinguishable. 前記表示制御手段が、前記血管を表す画像中の前記血管を表す領域全体のうち、前記判定手段によりその血流の方向が前記分枝ノードに向かう方向であると判定された枝の部分に対応する第3の部分領域を、前記第1の部分領域および前記第2の部分領域と区別可能に異なる色で前記画像表示装置上に表示させるものであることを特徴とする請求項7記載の画像処理装置。   The display control means corresponds to a branch portion of the entire region representing the blood vessel in the image representing the blood vessel, the direction of the blood flow being determined by the determination means to be a direction toward the branch node. The image according to claim 7, wherein the third partial area to be displayed is displayed on the image display device in a color different from the first partial area and the second partial area. Processing equipment. 入力装置による操作者の入力に応じて、予め取得しておいたループ状の部分を含む血管の構造を表すグラフ構造上に基準点を設定する処理と、
前記グラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝において、前記基準点より血流の下流側を決定する処理と、
前記グラフ構造の前記基準点から前記決定された血流の下流側に辿っていく経路上に位置する任意の分枝ノードにおいて、分枝元の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、前記分枝ノードに向かう側の向きを有するように規定された第1のベクトルと、前記分枝元の枝から分枝したいずれか一本の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、前記分枝ノードから離れる側の向きを有するように規定された第2のベクトルとがなす角θを用いて、前記一本の枝における血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向である尤度を前記なす角θが小さいほど大きい値となるように算出し、該算出された尤度を用いて前記一本の枝における血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向であるか前記分枝ノードに向かう方向であるかを判定する処理と
を少なくとも1台のコンピュータにより実行することを特徴とする画像処理方法。
A process of setting a reference point on a graph structure representing a blood vessel structure including a loop-shaped portion acquired in advance according to an input of an operator by an input device;
In the branch where the set reference point of the graph structure is located, a process of determining the downstream side of the blood flow from the reference point;
A direction based on the positions of a plurality of nodes located on a branch source branch in an arbitrary branch node located on a path following the determined blood flow downstream from the reference point of the graph structure And a first vector defined to have a direction toward the branch node and a plurality of branches located on any one branch branched from the branch source branch Using an angle θ formed by a second vector having a direction based on the position of the node and having a direction away from the branch node, the blood flow in the one branch is The likelihood that the direction is a direction away from the branch node is calculated so as to be larger as the angle θ is smaller, and the direction of blood flow in the one branch is calculated using the calculated likelihood. A direction away from the branch node or the branch node An image processing method comprising: executing a process for determining whether the direction is directed to at least one computer.
前記判定処理が、前記尤度を、前記分枝元の枝上に位置する複数のノードに対応する前記血管上の複数の位置それぞれにおける前記血管の径に基づいて規定された第1の代表値が、前記一本の枝上に位置する複数のノードに対応する前記血管上の複数の位置それぞれにおける前記血管の径に基づいて規定された第2の代表値より大きいほど大きい値となるように算出するものであることを特徴とする請求項9記載の画像処理方法。   In the determination process, the likelihood is determined based on a diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes located on the branch source branch. Is larger as it is larger than a second representative value defined based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes located on the one branch. The image processing method according to claim 9, wherein the calculation is performed. コンピュータを、
入力装置による操作者の入力に応じて、予め取得しておいたループ状の部分を含む血管の構造を表すグラフ構造上に基準点を設定する基準点設定手段と、
前記グラフ構造の前記設定された基準点が位置する枝において、前記基準点より血流の下流側を決定する下流側決定手段と、
前記グラフ構造の前記基準点から前記決定された血流の下流側に辿っていく経路上に位置する任意の分枝ノードにおいて、分枝元の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、前記分枝ノードに向かう側の向きを有するように規定された第1のベクトルと、前記分枝元の枝から分枝したいずれか一本の枝上に位置する複数のノードの位置に基づく方向を有し、かつ、前記分枝ノードから離れる側の向きを有するように規定された第2のベクトルとがなす角θを用いて、前記一本の枝における血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向である尤度を前記なす角θが小さいほど大きい値となるように算出し、該算出された尤度を用いて前記一本の枝における血流の方向が前記分枝ノードから離れる方向であるか前記分枝ノードに向かう方向であるかを判定する判定手段として機能させるための画像処理プログラム。
Computer
A reference point setting means for setting a reference point on a graph structure representing a blood vessel structure including a loop-shaped portion acquired in advance according to an input from an operator by an input device;
In the branch where the set reference point of the graph structure is located, downstream determination means for determining the downstream side of the blood flow from the reference point;
A direction based on the positions of a plurality of nodes located on a branch source branch in an arbitrary branch node located on a path following the determined blood flow downstream from the reference point of the graph structure And a first vector defined to have a direction toward the branch node and a plurality of branches located on any one branch branched from the branch source branch The angle θ formed by the second vector having a direction based on the position of the node and having a direction on the side away from the branch node is used to determine the blood flow in the one branch. The likelihood that the direction is a direction away from the branch node is calculated so as to be larger as the angle θ is smaller, and the direction of blood flow in the one branch is calculated using the calculated likelihood. A direction away from the branch node or the branch node An image processing program for functioning as a determination unit for determining whether the direction is toward the camera.
前記判定手段が、前記尤度を、前記分枝元の枝上に位置する複数のノードに対応する前記血管上の複数の位置それぞれにおける前記血管の径に基づいて規定された第1の代表値が、前記一本の枝上に位置する複数のノードに対応する前記血管上の複数の位置それぞれにおける前記血管の径に基づいて規定された第2の代表値より大きいほど大きい値となるように算出するものであることを特徴とする請求項11記載の画像処理プログラム。   The determination means determines the likelihood based on a diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes located on the branch source branch. Is larger as it is larger than a second representative value defined based on the diameter of the blood vessel at each of a plurality of positions on the blood vessel corresponding to a plurality of nodes located on the one branch. 12. The image processing program according to claim 11, wherein the image processing program is calculated.
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