JP6134986B2 - 医用画像計測装置およびその作動方法並びに医用画像計測プログラム - Google Patents

医用画像計測装置およびその作動方法並びに医用画像計測プログラム Download PDF

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Description

本発明は、医用画像上において指定された計測点に基づいて計測を行う医用画像計測装置および方法並びにプログラムに関するものである。
従来、放射線画像、ＭＲＩ（magnetic resonance imaging）画像または超音波画像などの医用画像内に含まれる臓器または病変などの注目対象の所定の特徴量を計測し、その計測結果に基づいて、臓器の異常の有無や病変の成長度などを確認することが行われている。
そして、たとえば特許文献１においては、超音波画像に基づいて計測した結果に対して測定部位や測定項目の情報を付加し、この情報を診断レポートの作成に用いることが提案されている。また、特許文献２においては、超音波画像を用いて計測を行う際、その計測項目のメニューを表示させることが提案されている。また、特許文献３においては、超音波画像上における関心領域内の輝度や速度を計測し、その計測結果と関心領域の部位の名称を表示させることが提案されている。また、特許文献４においては、医用画像を用いて計測した結果に医師のコメントを付加することが提案されている。また、特許文献５〜７においても、医用画像に基づく計測結果と計測項目とを表示させることが提案されている。
特開２０１４−６４７０８号公報 特開２０１１−２５５１６５号公報 特開２０１０−１９４００７号公報 特開２００８−１４２５３２号公報 特開２０００−１８５０３８号公報 特開２００８−２１２５０８号公報 特開平９−２５１３６４号公報
ここで、上述したように医用画像を用いて計測を行い、その計測結果と計測項目とを表示させることは、従来から行われているが、計測項目はユーザが設定入力する必要があり、その作業が煩わしい問題があった。
本発明は、上記事情に鑑み、ユーザが手動で設定入力することなく、医用画像上で計測された計測結果に対して計測対象ラベルを自動的に付与することができる医用画像計測装置および方法並びにプログラムを提供することを目的とするものである。
本発明の医用画像計測装置は、医用画像の各点に対して、その各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与する組織情報ラベル付与部と、医用画像上において計測を行う計測部と、計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して計測の結果に付与する計測対象ラベル付与部とを備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の医用画像計測装置においては、計測部は、計測点を用いて距離計測を行うことができる。
また、計測部は、計測点を用いて角度計測を行うことができる。
また、計測部は、関心領域の特徴量の計測を行うことができる。
また、計測対象ラベル付与部は、さらに計測の計測項目の入力を受け付け、その計測項目および計測点または関心領域内の点に付与された組織情報ラベルに基づいて計測対象ラベルを決定することができる。
また、組織情報ラベルは、腫瘍、血管または臓器を表すことができる。
また、組織情報ラベルは、腫瘍中心、腫瘍辺縁、血管中心、血管壁、臓器中心または臓器境界を表すことができる。
また、計測対象ラベル付与部は、組織情報ラベルと計測対象ラベルとを対応付けたテーブルを有し、そのテーブルを用いて計測対象ラベルを決定することができる。
また、計測対象ラベル付与部は、コメントの入力を受け付け、計測の結果に対して付与することができる。
本発明の医用画像計測方法は、医用画像の各点に対して、その各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与し、医用画像上において計測を行い、その計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して計測の結果に付与することを特徴とする。
本発明の医用画像計測プログラムは、コンピュータを、医用画像の各点に対して、その各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与する組織情報ラベル付与部と、医用画像上において計測を行う計測部と、計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して計測の結果に付与する計測対象ラベル付与部として機能させることを特徴とする。
本発明の医用画像計測装置および方法並びにプログラムによれば、医用画像の各点に対して、その各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与しておき、計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して計測の結果に付与するようにしたので、ユーザが手動で設定入力することなく、計測結果に計測対象ラベルを自動的に付与することができる。
本発明の医用画像計測装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図 組織情報ラベルと計測対象ラベルとを対応付けたテーブルの一例を示す図 角度計測を行う場合の計測対象ラベルの決定方法を説明するための図 関心領域の特徴量を計測する場合の計測対象ラベルの決定方法を説明するための図 本発明の医用画像計測装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムの作用を説明するためのフローチャート 組織情報ラベルを付与された医用画像の表示例を示す図 医用画像上において指定された計測点の一例を示す図 計測対象ラベルの表示例を示す図 計測対象ラベルのその他の表示例を示す図
以下、本発明の医用画像計測装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の医用画像診断支援システムは、図１に示すように、医用画像計測装置１と、医用画像保管サーバ２と、ディスプレイ３と、入力装置４とを備えている。
医用画像計測装置１は、コンピュータに本実施形態の医用画像計測プログラムがインストールされたものである。
医用画像計測装置１は、中央処理装置（ＣＰＵ（central processing unit））、半導体メモリ、およびハードディスクやＳＳＤ(Solid State Drive)等のストレージデバイスを備えている。ストレージデバイスには、本実施形態の医用画像計測プログラムがインストールされており、この医用画像計測プログラムが中央処理装置によって実行されることによって、図１に示すような医用画像取得部１０、組織情報ラベル付与部１１、計測部１２、計測対象ラベル付与部１３および表示制御部１４が動作する。
医用画像取得部１０は、予め撮影された患者の医用画像５を取得するものである。医用画像５としては、たとえばＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などによって撮影された断層画像や、複数の断層画像からなる３次元画像などがある。断層画像としては、アキシャル断面画像、サジタル断面画像、コロナル断面画像およびその他のＭＰＲ（multi-planar reconstruction）断面画像などがある。
医用画像５は、医用画像保管サーバ２に患者の識別情報とともに予め保管されており、医用画像取得部１０は、入力装置４を用いてユーザによって入力された患者の識別情報に基づいて、その識別情報を有する医用画像５を医用画像保管サーバ２から読み出すものである。
組織情報ラベル付与部１１は、医用画像の各点（ピクセルまたはボクセル）に対して、その各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与するものである。組織情報ラベルは、血管、気管支、心臓および肝臓などの臓器や、腫瘍および石灰化などの病変といった組織の情報を表すものである。
また、組織情報ラベルは、その組織情報ラベルが付与される点の臓器や病変における位置の情報も含むようにしてもよい。具体的には、たとえば医用画像の含まれる腫瘍の中心に位置する点に対して、腫瘍であることを示す情報と腫瘍の中心であることを示す情報とを含む組織情報ラベルを付与するようにしてもよい。位置の情報としては、腫瘍の中心の他に、腫瘍の辺縁、腫瘍の中心と辺縁以外の位置、動脈の壁、動脈の中心線、および動脈の壁と中心線以外の位置などがあるが、これらの限らず、その他の位置の情報を組織情報ラベルに含ませるようにしてもよい。
なお、組織情報ラベルは、組織情報ラベル付与部１１が医用画像に基づいて自動的に決定して各点に付与するようにしてもよいし、ユーザが入力装置４を用いて手動で入力し、その入力された組織ラベル情報を組織情報ラベル付与部１１が医用画像上の各点に付与するようにしてもよい。
組織情報ラベル付与部１１が自動的に組織情報ラベルを付与する場合、組織情報ラベル付与部１１は、血管、気管支および肝臓などの臓器や病変を医用画像から自動的に抽出するが、その抽出方法としては既に公知な方法を用いることができる。
また、組織情報ラベルが付与される点の位置を取得する方法としては、抽出された臓器や病変の画像に基づいて計測を行って、臓器または病変の中心に位置する点なのか、辺縁に位置する点なのかなどを判別するようにすればよい。
なお、臓器または病変における点の位置については、組織情報ラベルを各点に付与する際に計測するようにしてもよいし、または、後で詳述する計測点がユーザによって医用画像上において指定された後に、その指定された計測点の臓器または病変における位置を計測するようにしてもよい。
また、中心や辺縁などの位置情報は、厳密なものでなくてもよく、たとえば臓器や病変の中心または中心線から予め設定された近傍範囲にある点に中心または中心線の位置情報を付与し、臓器や病変のエッジから予め設定された近傍範囲にある点に辺縁の位置情報を付与するようにすればよい。また、組織情報ラベルの位置情報については、医用画像から臓器や病変を抽出する際に用いた中心点や中心線の情報を用いて取得するようにしてもよい。
計測部１２は、医用画像上において計測を行うものである。具体的には、たとえばディスプレイ３上に表示された医用画像上において、ユーザによって入力装置４を用いて２点または３点の計測点や関心領域が指定され、計測部１２は、その指定された計測点または関心領域に基づいて所定の計測項目について計測を行うものである。計測項目としては、たとえば２点の計測点によって計測される距離、３点の計測点によって計測される角度、または関心領域内の画像に基づいて計測される特徴量などがある。関心領域の特徴量としては、たとえば関心領域内の濃度の平均値、最大値または最小値、もしくは関心領域内に含まれる臓器や病変の面積、輪郭の長さまたは長軸の長さなどがある。医用画像上における計測とは、上述したように、たとえば距離、角度、面積などを計測することをいうが、計測項目はこれらに限定されるものではない。
なお、計測対象の医用画像としては、３次元画像でもよいし、断層画像などの２次元画像でもよい。３次元画像を計測する場合には、３次元空間において計測を行うようにしてもよいし、３次元画像を２次元画面上に投影した２次元空間において計測を行うようにしてもよい。
計測対象ラベル付与部１３は、計測部１２における計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して計測結果に付与するものである。計測対象ラベルは、計測対象を示すラベルであり、たとえば「腫瘍半径」や「動脈径」などといった計測対象の組織の名称と計測された場所の名称からなるもの、「腫瘍、動脈間距離」といった計測対象の組織の名称と計測項目の名称からなるもの、および「距離」や「平均濃度」などといった計測項目の名称のみからなるものなどがある。なお、計測対象ラベルとしては、上述したものに限らず、計測対象を示すラベルであればその他如何なるものでもよい。
本実施形態の計測対象ラベル付与部１３は、具体的には、図２に示すようなテーブルを備えており、このテーブルを参照して計測対象ラベルを決定する。図２に示すテーブルは、距離計測の際に用いられるテーブルであり、テーブルにおける一番上の行は、距離計測に用いられる一方の計測点の組織情報ラベルを示しており、テーブルのおける一番左の列は、距離計測に用いられる他方の計測点の組織情報ラベルを示している。
図２に示すテーブルにおいて、「腫瘍（中心）」は、腫瘍の中心近傍の点に付与される組織情報ラベルであり、「腫瘍（辺縁）」は、腫瘍の辺縁近傍の点に付与される組織情報ラベルであり、「腫瘍（他）」は、腫瘍の中心近傍および辺縁近傍以外の位置の点に付与される組織情報ラベルである。また、「動脈（壁）」は、動脈の境界近傍の点に付与される組織情報ラベルであり、「動脈（中心線）」は、動脈の中心線近傍の点に付与される組織情報ラベルであり、「動脈（他）」は、動脈の境界近傍および中心線近傍以外の位置の点に付与される組織情報ラベルである。
そして、たとえばユーザによって指定された２つの計測点の組織情報ラベルが、図２のテーブルにおいて太枠で示されるように、「動脈（他）」と「腫瘍（他）」である場合には、計測対象ラベル付与部１３は、「腫瘍、動脈間距離」を計測対象ラベルとして決定する。計測対象ラベル付与部１３は、このようにして計測点の組織情報ラベルに基づいて、計測対象ラベルを決定する。
なお、図２に示すテーブルは、上述したように２点の計測点間の距離を計測する際に用いられるものであるが、たとえば計測点として３点を指定して角度を計測する場合には、角度計測用のテーブルを用い、３点の計測点の組織情報ラベルに基づいて計測対象ラベルを決定するようにすればよい。
ここで、角度計測を行う際の計測対象ラベルの決定方法としては、たとえば図３Ｉに示すように、３つの計測点Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅが全て計測対象Ａの領域内に含まれる場合には、「Ａの角度」を計測対象ラベルとして決定し、図３ＩＩに示すように、第１の計測点Ｐｆが計測対象Ｂの領域に含まれ、第２の計測点Ｐｈが計測対象Ｃの領域に含まれ、第３の計測点が計測対象Ｂと計測対象Ｃとの間にあって、計測対象Ｂと計測対象Ｃのどちらにも含まれない場合には、「ＢＣ間の角度」を計測対象ラベルとして決定するようにしてもよい。
また、関心領域の特徴量を計測する際の計測対象ラベルの決定方法としては、たとえば図４に示すように、腫瘤を囲むように関心領域が指定された場合には、関心領域内の中心点Ｃの組織情報ラベルを取得し、その組織情報ラベルに基づいて、たとえば「腫瘤面積」または「腫瘤平均濃度」などといった計測対象ラベルを決定するようにすればよい。
また、２点間の距離、角度、関心領域内の面積、関心領域内の平均濃度などの計測項目については、ユーザが入力装置４を用いて設定入力するようにしてもよい。そして、ユーザによって設定入力された計測項目と組織情報ラベルとに基づいて計測対象ラベルを決定するようにしてもよい。
具体的には、たとえばユーザによって計測項目として２点間の距離が設定入力された場合には、図２に示すようなテーブルを用いて計測対象ラベルを決定し、計測項目として角度が設定入力された場合には、角度計測用のテーブルを用いて計測対象ラベルを決定し、計測項目として関心領域内の面積が設定入力された場合には、その関心領域内の臓器または病変の名称と「面積」の組み合わせを計測対象ラベル（たとえば「腫瘍面積」）として決定し、計測項目として関心領域内の平均濃度が設定入力された場合には、その関心領域内の臓器または病変の名称と「平均濃度」との組み合わせを計測対象ラベル（たとえば「腫瘍平均濃度」）として決定するようにしてもよい。
また、計測項目として湾曲度を設定しておき、ユーザによって湾曲度が設定入力され、かつ背骨の３点が指定された場合には、その３点に基づいて背骨の湾曲度を計測し、「背骨湾曲度」を計測対象ラベルとして決定するようにしてもよい。
なお、３次元画像を２次元画面上に投影した２次元空間において計測を行う場合、２次元空間において奥行方向を指定することはできないため、たとえば腫瘍内に計測点を指定した場合、腫瘍の中心なのか、腫瘍の辺縁なのかを区別することができない。したがって、その場合には、指定された計測点を単に腫瘍上の計測点として認識し、たとえば「腫瘍、動脈間距離」などの計測対象ラベルを付与するようにすればよい。なお、断層画像上においては、中心点と辺縁の点を区別することができ、たとえば腫瘍の中心と辺縁とを計測点として指定することができるので、これらの計測点の組織情報ラベルに基づいて、たとえば「腫瘍半径」などの計測対象ラベルを決定して付与することができる。
表示制御部１４は、医用画像取得部１０によって取得された医用画像および計測部１２における計測結果をディスプレイ３に表示させるものであるが、特に、本実施形態の表示制御部１４は、計測対象ラベル付与部１３において計測結果に付与された計測対象ラベルを計測結果の近傍に表示させるものである。
入力装置４は、ユーザによる種々の設定入力を受け付けるものであり、キーボードやマウスなどから構成されるものである。本実施形態の入力装置４は、上述したように計測点や関心領域の設定入力や、組織情報ラベルの設定入力を受け付け可能なものである。
次に、本実施形態の医用画像診断支援システムの作用について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、ここでは２点の計測点が指定され、距離計測を行う場合について説明する。
まず、ユーザによる患者の識別情報などの入力に基づいて、医用画像取得部１０によって医用画像保管サーバ２から医用画像が読み出されて取得される（Ｓ１０）。
医用画像取得部１０によって取得された医用画像は、組織情報ラベル付与部１１と計測部１２に出力される。そして、組織情報ラベル付与部１１において、医用画像の各点に対して組織情報ラベルが付与される（Ｓ１２）。
組織情報ラベルは表示制御部１４に出力され、表示制御部１４は、組織情報ラベル毎に異なる色を割り当ててディスプレイ３に表示させる。図６は、医用画像における気管支、動脈、静脈、腫瘍に対してそれぞれ組織情報ラベルを付与し、その気管支の組織情報ラベルに対して緑、動脈の組織情報ラベルに対して赤、静脈の組織情報ラベルに対して青、腫瘍の組織情報ラベルに対してピンクを割り当てて表示した例を示している。
そして、図６に示すような医用画像上において、ユーザによって計測点が指定される（Ｓ１４）。図７は、医用画像上で距離計測を行う場合において、腫瘍上に１つの計測点Ｐａと動脈上にもう１つの計測点Ｐｂとが指定された場合を示している。
ユーザによって計測点が指定されると、計測部１２は、その指定された計測点に基づいて計測を行う（Ｓ１６）。具体的には、計測部１２は、図７に示すように計測点Ｐａと計測点Ｐｂが指定された場合には、計測点Ｐａと計測点Ｐｂとの間の距離を計測し、その計測結果を計測対象ラベル付与部１３に出力する。
一方、ユーザによって計測点が指定されると、その計測点に付与された組織情報ラベルが計測対象ラベル付与部１３に出力され、計測対象ラベル付与部１３は、上述したように、入力された組織情報ラベルに基づいて計測対象ラベルを決定する。そして、計測対象ラベル付与部１３は、計測部１２から出力された計測結果に対して計測対象ラベルを付与し（Ｓ１８）、表示制御部１４に出力する。
表示制御部１４は、入力された計測結果およびその計測対象ラベルを、ディスプレイ３上に表示させる（Ｓ２０）。図８は、計測点Ｐａと計測点Ｐｂの間の距離の計測結果「５．５ｃｍ」とその計測対象ラベル「腫瘍、動脈間距離」とを表示した例を示している。また、図９は、腫瘍の中心と辺縁が計測点として指定された場合における計測結果「２．６ｃｍ」とその計測対象ラベル「腫瘍半径」とを表示した例を示している。
なお、表示制御部１４によって計測結果および計測対象ラベルを表示する際には、その計測対象の近傍に表示させることが好ましく、また、図８および図９に示すように計測対象と計測結果および計測対象ラベルとを点線または実線で結びつけたり、計測結果および計測対象ラベルから計測対象に向けて矢印を表示させたりして、計測対象と計測結果および計測対象ラベルとの関係が即座に把握できるようにすることが望ましい。ただし、このような表示に限らず、たとえば医用画像を表示するディスプレイ３とは異なるディスプレイに計測結果および計測対象ラベルを表示させるようにしてもよい。
上記実施形態の医用画像診断支援システムによれば、医用画像の各点に対して、その各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与し、計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して計測の結果に付与するようにしたので、ユーザが計測点や関心領域を指定するだけで、計測対象ラベルを自動的に付与することができる。
また、ユーザが入力装置４を用いて設定入力したコメントを計測対象ラベル付与部１３が受け付け、そのコメントを計測の結果に対して付与することによって、ディスプレイ３に表示させるようにしてもよい。これにより計測結果に対して医師の所見などを付与することができる。
また、上記実施形態においては、計測結果に対して計測対象ラベルやコメントを付与して表示させるようにしたが、表示させるだけでなく、たとえばコンピュータ上で作成される診断レポートなどに自動的に書き込むようにしてもよい。
１ 医用画像計測装置
２ 医用画像保管サーバ
３ ディスプレイ
４ 入力装置
１０ 医用画像取得部
１１ 組織情報ラベル付与部
１２ 計測部
１３ 計測対象ラベル付与部

Claims (14)

  1. 医用画像の各点に対して、該各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与する組織情報ラベル付与部と、
    前記医用画像上において計測を行う計測部と、
    前記計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された前記組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して前記計測の結果に付与する計測対象ラベル付与部とを備えたことを特徴とする医用画像計測装置。
  2. 前記計測部が、前記計測点を用いて距離計測を行う請求項１記載の医用画像計測装置。
  3. 前記計測部が、前記計測点を用いて角度計測を行う請求項１記載の医用画像計測装置。
  4. 前記計測部が、前記関心領域の特徴量の計測を行う請求項１記載の医用画像計測装置。
  5. 前記計測対象ラベル付与部が、さらに前記計測の計測項目の入力を受け付け、該計測項目および前記計測点または前記関心領域内の点に付与された前記組織情報ラベルに基づいて前記計測対象ラベルを決定する請求項１から４いずれか１項記載の医用画像計測装置。
  6. 前記組織情報ラベルが、腫瘍、血管または臓器を表す請求項１から５いずれか１項記載の医用画像計測装置。
  7. 前記組織情報ラベルが、腫瘍中心、腫瘍辺縁、血管中心、血管壁、臓器中心または臓器境界を表す請求項１から６いずれか１項記載の医用画像計測装置。
  8. 前記計測対象ラベル付与部が、前記組織情報ラベルと前記計測対象ラベルとを対応付けたテーブルを有し、該テーブルを用いて前記計測対象ラベルを決定する請求項１から７いずれか１項記載の医用画像計測装置。
  9. 前記計測対象ラベル付与部が、コメントの入力を受け付け、前記計測の結果に対して付与する請求項１から８いずれか１項記載の医用画像計測装置。
  10. 組織情報ラベル付与部と、計測部と、計測対象ラベル付与部とを備えた医用画像計測装置の作動方法であって、
    前記組織情報ラベル付与部が、医用画像の各点に対して、該各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与し、
    前記計測部が、前記医用画像上において計測を行い、
    前記計測対象ラベル付与部が、前記計測部における計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された前記組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して前記計測の結果に付与することを特徴とする医用画像計測装置の作動方法。
  11. コンピュータを、医用画像の各点に対して、該各点が属する組織情報を表す組織情報ラベルを付与する組織情報ラベル付与部と、
    前記医用画像上において計測を行う計測部と、
    前記計測に用いられた計測点または関心領域内の点に付与された前記組織情報ラベルに基づいて、計測対象を表す計測対象ラベルを決定して前記計測の結果に付与する計測対象ラベル付与部として機能させることを特徴とする医用画像計測プログラム。
  12. 前記計測対象ラベルが、前記組織情報ラベルに含まれる組織の名称を含む請求項１から９いずれか１項記載の医用画像計測装置。
  13. 前記計測対象ラベル付与部が、複数の前記組織情報ラベルの組み合わせから前記計測対象ラベルを決定する請求項１から９いずれか１項記載の医用画像計測装置。
  14. 前記計測対象ラベル付与部が、異なる組織情報を表す複数の組織情報ラベルの組み合わせから前記計測対象ラベルを決定する請求項１３記載の医用画像計測装置。
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