JP6201255B2 - 医用画像処理システムおよび医用画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、医用画像処理システムおよび医用画像処理プログラムに関する。特に、本発明は、疑似三次元画像を時系列に連続表示することができる医用画像処理システムおよび医用画像処理プログラムに関するものである。

従来、マルチスライスＣＴ装置の普及に伴い、様々な３次元画像処理手法が提案されている。例えば、３次元画像であるボクセルデータから切断画像であるスライス画像を観察するに加え，ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）やＣＰＲ（Curved Planar Reconstruction）と呼ばれる断面再構成画像などの手法が挙げられる。具体的には、管状構造に沿った経路を取得し、経路の所定の範囲に沿ったボリュームデータを可視化・表示し、経路と交差する２以上の交差断面を示す交差断面情報を取得すべき経路上の各位置を特定するための画面上の位置を夫々設定し、設定された画面上の各位置に対応する経路上の各位置の交差断面を示す交差断面情報を取得し、交差断面情報に基づいて各交差断面を画面上に表示し、画面上に表示すべき経路の所定の範囲を新たに指定し、新たに指定された経路の所定の範囲に沿ったボリュームデータの可視化し画面上に表示し、設定された画面上の各位置に対応する経路上の各位置の交差断面を示す交差断面情報を新たに取得し、交差断面情報に基づいて各交差断面を画面上に表示する画像処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の画像処理装置によれば、モダリティから三次元ボリュームデータを取得し、抽出対象とする血管の始点からストレートＣＰＲ等の管状構造に沿った経路の所定の範囲と、ＭＰＲ画像等の該経路と交差する交差断面を連動してスムーズに表示することができる。

特開２００７−６８６５８号公報

ＣＴ装置等で撮影されたボリュームデータの心臓等の部位を、４次元的に動画表示するいわゆるシネ再生において、読影者は、部位を観察することができる。しかしながら、観察対象が動くために部位を容易に観察することができないという問題があった。特に、断面再構成画像であっては、かかる断面が観察部位上に存在し続ける必要がある。

そこで、本発明は、４次元的に動画表示の際に、被写体の観察部位を見失うことなく診断することができる医用画像処理システムおよび医療用画像処理プログラムを提供する。

本発明の画像処理システムは、ボリュームデータを用いた画像処理システムであって、管状構造を有する被写体を表す複数のボリュームデータを記録する記録部と、複数のボリュームデータにそれぞれ含まれる管状構造を互いに関連づける管状構造関連部と、複数のボリュームデータのうち少なくとも一つについて、管状構造上の注目点を指定する注目点指定部と、複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる管状構造のそれぞれについて、関連に従って、注目点に対応する対応点を作成する対応点作成部と、複数のボリュームデータから注目点もしくは対応点を含む複数の断面再構成画像を生成する断面再構成画像生成部と、複数の断面画像を注目点もしくは対応点を表示される状態で連続表示する表示部と、を有するものである。

表示部は注目点もしくは対応点のそれぞれが同一の画面上の一定の範囲内において連続表示されることができる。

断面再構成画像生成部が生成する断面再構成画像の断面は、管状構造の経路に沿った曲面からなるものとすることができる。

断面再構成画像生成部が生成する断面再構成画像の断面は、注目点もしくは対応点における管状構造の方向を法線とする、平面とすることができる。

断面再構成画像生成部が、管状構造の経路に沿った曲面からなる曲面断面再構成画像と、注目点もしくは対応点における管状構造の方向を法線とする、平面からなる平面断面再構成画像とを生成し、表示部は、複数の曲面断面再構成画像の連続表示に同期して、複数の平面断面再構成画像を連続表示することができる。

管状構造関連部は、複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる管状構造のそれぞれについて管状構造の経路の歪みが最小となるよう補正をすることができる。

対応点作成部はさらに、対応点における管状構造の拡縮情報をさらに作成し、表示部はさらに、複数の断面画像を拡縮情報を用いて拡縮して表示することができる。

被写体の部位は、心臓であって、管状構造は冠動脈とすることができる。

本発明の医療用画像処理プログラムは、ボリュームデータを用いた医療用画像処理プログラムであって、コンピュータに、管状構造を有する被写体を表す複数のボリュームデータを記録する機能と、複数のボリュームデータにそれぞれ含まれる管状構造を互いに関連づける機能と、複数のボリュームデータのうち少なくとも一つについて、管状構造上の注目点を指定する機能と、複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる管状構造のそれぞれについて、関連に従って、注目点に対応する対応点を作成する機能と、複数のボリュームデータから注目点もしくは対応点を含む複数の断面再構成画像を生成する機能と、複数の断面画像を注目点もしくは対応点を表示される状態で連続表示する機能と、を実現させるための医療用画像処理プログラム。

本発明の医療用画像処理システムおよび医療用画像処理プログラムによれば、４次元的に動画表示の際に、断面が観察部位上に存在することが保証され、かつ、観察部位が画面上の一定の範囲内にとどまるので被写体の観察部位を見失うことなく診断することができる。また、４次元的に動画表示の際に、被写体の観察部位の形状の変化を集中して診断することができる。

本発明の医療用画像処理システムの一例を示すブロック図 本発明の医療用画像処理システムのフローの一例を示すフローチャート 本発明の医療用画像処理システムのフローの一例を示すフローチャート 本発明の医療用画像処理システムのフローの一例を示すフローチャート 本発明の被写体の一例を示す概略図 被写体のボリュームデータおよびＭＰＲを示す概略図 被写体のＣＰＲを示す概略図 ＣＰＲにおけるパスの歪を示す図 被写体のストレートＣＰＲおよびＭＰＲを示す概略図

本発明の医療用画像処理システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の医療用画像処理システムの一例を示すブロック図である。
図１に示すように、本発明の画像処理システム１００は、記録部１０、管状構造関連部２０、注目点指定部３０、対応点作成部４０、断面再構成画像生成部５０および表示部６０を有する。

記録部１０は、管状構造を有する被写体を表す複数のボリュームデータを記録する。被写体は、例えばＣＴ装置５によってその断面が連続的に撮影され、これらの断面画像から１つのボリュームデータを生成することができる。さらに、上記撮影を繰り返すことで、時系列上に並ぶ複数のボリュームデータを生成することができる。これらのボリュームデータは、サーバ１５を介して記録部１０へと記録される。

管状構造関連部２０は、複数のボリュームデータにそれぞれ含まれる管状構造を互いに関連づける。この技術は、レジストレーションと呼ばれ、具体的には、各ボリュームデータに含まれる管状構造の座標の関連づけを行って関連情報を取得し、それらの位置合わせをすることができる（例えば、特開２０１１−１１０２８２号公報参照。）。

注目点指定部３０では、複数のボリュームデータのうち少なくとも一つについて、管状構造上の注目点を指定する。この指定は、例えばキーボードやマウス等を用いて行われる。指定は、ユーザが直接行っても良いし、システムが指定しても良い。また、操作の結果画面の上端に表示されている部位、のように暗黙的間接的に指定を行っても良い。

対応点作成部４０は、複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる管状構造のそれぞれについて、上記関連づけに従って、注目点に対応する対応点を作成する。

断面再構成画像生成部５０は、複数のボリュームデータから注目点もしくは対応点を含む複数の断面再構成画像を生成する。断面再構成画像は、後述する曲面断面再構成画像と、平面断面再構成画像とを含む。

表示部６０は、複数の断面画像を前記注目点もしくは対応点を表示される状態で連続表示する。表示部６０としては、ディスプレイ装置等を用いることができる。

図２は、本発明の医療用画像処理システムのフローの一例を示すフローチャートである。
図２に示すように、本発明の画像処理システムは、初めに、記録部１０において、被写体の複数のボリュームデータを記録する（ＳＴＥＰ１０）。

続いて、管状構造関連部２０において、上記レジストレーション処理を行い、複数のボリュームデータに含まれる構造の関連づけを行う（ＳＴＥＰ２０）。

次に、注目点指定部３０において、管状構造上の注目点を指定する（ＳＴＥＰ３０）。

続いて、対応点作成部４０において、上記一のボリュームデータ以外の他のボリュームデータについて、上記注目点対応する対応点を上記関連づけに従って作成する（ＳＴＥＰ４０）。

最後に、断面再構成画像生成部５０において、上記複数のボリュームデータから、注目点もしくは対応点を含む複数の断面再構成画像を生成する（ＳＴＥＰ５０）。

上記表示部６０には、注目点もしくは対応点のそれぞれが同一の画面上の一定の範囲内において連続表示されるのが好ましい。観察対象を拡大してその詳細を観察する場合、観察部位が移動してしまうと観察が困難である。そのため、上記構成とすることにより、観察部位を見失うことを防止することができる。

断面再構成画像生成部５０が生成する断面再構成画像の断面は、管状構造の経路に沿った曲面からなる曲面断面再構成画像（ＣＰＲ）とすることができる。図３は、このＣＰＲを形成するためのフローの一例を示すフローチャートであり、図７は、ＣＰＲを示す図である。

図５は、被写体の部位の一例である心臓の概略図であり、管状構造が冠動脈である場合を示したものである。図５に示されるように、例えば、点ａ〜ｅを経由するパス（ｐ_ｔ）が管状構造として、現在着目しているボリュームデータにおいて取得される。管状構造を取得するのには既知のパストラッキングアルゴリズム（例えば、特開２００４−３５８００１号公報参照。）を用いることができるし、ユーザが手動でパスを指定することによって取得しても良い。なお、本実施例ではパスを用いて管状構造を表現するが、いかなる手段で表現しても良い。例えば、管状構造は領域で表現しても良いし、レベルセットで表現しても良い。

本実施形態では、図３に示すように、初めに、パス上の点（ｖ_ｔ）を注目点として指定する（ＳＴＥＰ６０）。

続いて、関連情報を用いて、点（ｖ_ｔ）に対応する各ボリュームデータのパス（ｐ_０〜ｐ_ｎ）上の点（ｖ_０〜ｖ_ｎ）を取得する（ＳＴＥＰ６５）。なお、管状構造上の注目点と対応点は、管状構造と一定の関係があれば十分で、厳密にパス上に存在する必要はない。

次に、ＣＰＲ面を設定するための方向を指定する（ＳＴＥＰ７０）。具体的には、ＣＰＲ面を定義するための方向ｄをユーザが指定する。なおこの方向ｄは、各ボリュームデータ全てで同一とすると描画対象が把握しやすい。しかし、管状構造がねじれた動きをするときなどは、各ボリュームデータ毎に異なっているほうが把握しやすい。

続いて、ＣＰＲ面を特定し、図７に示すように、所定の点が中心となるようにＣＰＲを表示する（ＳＴＥＰ７５）。具体的には、（ｐ_ｉ，ｄ）により、ＣＰＲ面を特定し、ｖ_ｉがウインドウの中心になるように描画する。

最後に時系列にＣＰＲを繰り返し作成する（ＳＴＥＰ８０）。

断面再構成画像生成部５０が生成するＣＰＲの断面は、注目点もしくは対応点における管状構造の方向を法線とする、平面からなる平面断面再構成画像（ＭＰＲ）とすることができる。図４は、このＭＰＲを形成するためのフローの一例を示すフローチャートであり、図６は、このＭＰＲを示す図である。

本実施形態では、図４および図６に示すように、初めに、パス上の点（ｖ_ｔ）を指定する（ＳＴＥＰ１００）。

続いて、関連情報を用いて、点（ｖ_ｔ）に対応する各ボリュームデータのパス（ｐ_０〜ｐ_ｎ）上の点（ｖ_０〜ｖ_ｎ）を取得する（ＳＴＥＰ１０５）。

次に、ＭＰＲ面を設定するための方向を指定する（ＳＴＥＰ１１０）。具体的には、点（ｖ_０〜ｖ_ｎ）におけるその点におけるパス（ｐ_０〜ｐ_ｎ）の向き（ｄ_０〜ｄ_ｎ）を取得する。

続いて、ＭＰＲ面を特定し、図６に示すように、所定の点が中心となるようにＭＰＲ（図６では、Ｉ_ｎ）を表示する（ＳＴＥＰ１１５）。具体的には、（ｖ_ｉ，ｄ_ｉ）により、ＭＰＲ面を特定し、ｖ_ｉがウインドウの中心になるように描画する。

最後に時系列にＭＰＲを繰り返し作成する（ＳＴＥＰ１２０）。なお、ボリュームデータ上で３点を指定すれば面が特定されるため、パスを形成することなくＭＰＲを作成することも可能である。

断面再構成画像生成部５０が、管状構造の経路に沿った曲面からなる曲面断面再構成画像と、注目点もしくは対応点における管状構造の方向を法線とする、平面からなる平面断面再構成画像とを生成し、表示部６０は、複数の曲面断面再構成画像の連続表示に同期して、複数の平面断面再構成画像を連続表示するものであるのが好ましい。

図９は、表示部６０において、ＣＰＲおよびＭＰＲのいずれもが表示されている画面を示す概略図であり、ストレートＣＰＲ画像上における各ＭＰＲ取得位置と、そのＭＰＲ画像とを示した画面を示したものである。なお、ストレートＣＰＲとは、ＣＰＲの曲面をパスを直線として描画するように歪ませたものである。

また、管状構造関連部２０は、複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる管状構造のそれぞれについて管状構造の経路の歪みが最小となるよう補正をするのが好ましい。図８は、一例として、ＣＰＲにおけるこの歪みを示したものである。

対応点作成部４０はさらに、対応点における管状構造の拡縮情報をさらに作成し、表示部６０はさらに、複数の断面画像に対して拡縮情報を用いて拡縮して表示するのが好ましい。

本発明の医療用画像処理プログラムは、ボリュームデータを用いた医療用画像処理プログラムであって、コンピュータに、管状構造を有する被写体を表す複数のボリュームデータを記録する機能と、複数のボリュームデータにそれぞれ含まれる管状構造を互いに関連づける機能と、複数のボリュームデータのうち少なくとも一つについて、管状構造上の注目点を指定する機能と、複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる管状構造のそれぞれについて、関連に従って、注目点に対応する対応点を作成する機能と、複数のボリュームデータから注目点もしくは対応点を含む複数の断面再構成画像を生成する機能と、複数の断面画像を注目点もしくは対応点を表示される状態で連続表示する機能とを実現させるものであり、詳細については上述した医療用画像処理システムと同様である。

以上、本発明の実施形態について記載したが、本発明は、上記実施形態に記載された構成に限定されるものではない。

１００ 医療用画像処理システム
１０ 記録部
２０ 管状構造関連部
３０ 注目点指定部
４０ 対応点作成部
５０ 断面再構成画像生成部
６０ 表示部

Claims (7)

1. ボリュームデータを用いた医療用画像処理システムであって、
   管状構造を有する被写体を表す複数のボリュームデータを記録する記録部と、
   前記複数のボリュームデータにそれぞれ含まれる管状構造を互いに関連づける管状構造関連部と、
   前記複数のボリュームデータのうち少なくとも一つについて、前記管状構造上の注目点を指定する注目点指定部と、
   前記複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる前記管状構造のそれぞれについて、前記関連に従って、前記注目点に対応する対応点を作成する対応点作成部と、
   前記複数のボリュームデータから前記注目点もしくは対応点を含む複数の断面再構成画像を生成する断面再構成画像生成部と、
   前記複数の断面画像を前記注目点もしくは対応点を表示される状態で連続表示する表示部と、を有し、
   前記断面再構成画像生成部が生成する断面再構成画像の断面は、前記管状構造の経路に沿った曲面からなり、前記断面再構成画像を定義するための方向はユーザによって指定され、かつ、前記複数のボリュームデータ全てで同一であることを特徴とする医療用画像処理システム。
2. 前記表示部は前記注目点もしくは対応点のそれぞれが同一の画面上の一定の範囲内において連続表示されることを特徴とする請求項１に記載の医療用画像処理装置システム。
3. 前記断面再構成画像生成部が、前記管状構造の経路に沿った曲面からなる曲面断面再構成画像と、前記注目点もしくは対応点における前記管状構造の方向を法線とする、平面からなる平面断面再構成画像とを生成し、前記表示部は、前記複数の曲面断面再構成画像の連続表示に同期して、前記複数の平面断面再構成画像を連続表示するものであることを特徴とする請求項１に記載の医療用画像処理システム。
4. 前記管状構造関連部は、前記複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる前記管状構造のそれぞれについて前記管状構造の経路の歪みが最小となるよう補正をすることを特徴とする請求項１記載の医療用画像処理システム。
5. 前記対応点作成部はさらに、前記対応点における前記管状構造の拡縮情報をさらに作成し、
   前記表示部はさらに、前記複数の断面画像を拡縮情報を用いて拡縮して表示する、
   ことを特徴とする請求項１記載の医療用画像処理システム。
6. 前記被写体の部位は、心臓であって、前記管状構造は冠動脈であることを特徴である請求項１から５いずれか１項記載の医療用画像処理システム。
7. ボリュームデータを用いた医療用画像処理プログラムであって、
   コンピュータに、
   管状構造を有する被写体を表す複数のボリュームデータを記録する機能と、
   前記複数のボリュームデータにそれぞれ含まれる管状構造を互いに関連づける機能と、
   前記複数のボリュームデータのうち少なくとも一つについて、前記管状構造上の注目点を指定する機能と、
   前記複数のボリュームデータにそれぞれに含まれる前記管状構造のそれぞれについて、前記関連に従って、前記注目点に対応する対応点を作成する機能と、
   前記複数のボリュームデータから前記注目点もしくは対応点を含む複数の断面再構成画像を生成する機能と、
   前記複数の断面画像を前記注目点もしくは対応点を表示される状態で連続表示する機能と、を実現させ、
   前記断面再構成画像の断面は、前記管状構造の経路に沿った曲面からなり、前記断面再構成画像を定義するための方向はユーザによって指定され、かつ、前記複数のボリュームデータ全てで同一である医療用画像処理プログラム。

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