JP6393538B2 - 医用画像処理装置、医用画像処理システム、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラム - Google Patents
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Description
例えば、撮像方式の異なる画像同士を重ね合わせて表示することにより、診断の正確性及び医療計画の設計の容易化等を図る医用画像処理装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。この医用画像処理装置は、コロナル画像、サジタル画像、アキシャル画像を表示制御し、ベース画像とマッチ画像との位置合わせを行う。加えて、二つの画像の相対位置がどれほど正確であるかを示す確か度が出力される。操作者は、位置合わせの確か度を確認することができる。
すなわち、複数の三次元画像を重ね合わせた際に、解剖学的に重なることのない領域が重なって表示されることがある。例えば、骨の3次元画像と神経の三次元画像とを結合した合成画像の場合、骨と神経とは同一の空間には存在しないにも関わらず、同一の空間に存在しているかのように合成画像が表示されてしまうことがある。
例えば、首の頚骨等、複雑な構造や曲線を呈する骨構造のCT画像と、神経組織のMRI画像とを結合した合成画像の場合、操作者が重複している箇所(位置がずれている箇所)を正確に把握することは極めて困難である。
本発明の課題は、所定の対象部位における異なる組織の位置関係をより正確に画像で再現するのに有効な医用画像処理装置、医用画像処理システム、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラムに関する。
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
以下、図面を参照しながら本実施の形態について説明する。
1.1 構成
1.1.1 医用画像処理システムの構成
図1は、本発明の一実施形態に係る医用画像処理システム1(医用画像処理システムの一例)の概略構成を示す。
図1に示すように、医用画像処理システム1は、バスBで接続される、CPU11(医用画像処理装置の一例)と、メモリ13と、を備える。医用画像処理システム1はまた、所定のインターフェース及びバスBを介してCPU11に接続される、ハードディスクドライブ(HDD)14と、表示装置15と、入力装置17と、通信部19とを備える。
メモリ13は、CPU11の処理において実行されるプログラム、及びプログラム処理において適宜変化するパラメータの格納エリア、ワーク領域として使用されるRAMを含む。メモリ13はまた、CPU11が実行するプログラムや演算パラメータとしての固定データを格納するROMを備えていてもよい。
通信部19は、ネットワークNで接続された他の機器と通信し、CPU11やHDD14等から供給されたデータを送信したり、他の機器からデータを受信したりする。ネットワークNは、例えば、LAN(Local Area Network)やインターネット等のネットワークである。
1.1.2 医用画像処理装置の構成
図2は、本実施の形態に係る医用画像処理装置10(医用画像処理装置の一例)の機能ブロック図である。医用画像処理装置10は、CPU11が所定のプログラムを実行することにより実現される。
図2に示すように、医用画像処理装置10は、断層画像取得部101(画像取得部の一例)と、ボクセル情報抽出部103と、ボリュームレンダリング演算部105(三次元画像形成部の一例)と、画像合成部107(画像合成部の一例)と、画像表示制御部110(画像表示制御部の一例)と、を備える。医用画像処理装置10は、メモリ13内のボクセル情報記憶部131、ボクセルラベル記憶部132、色情報記憶部133からデータを取得し、又はデータを記憶することにより、各機能を実行する。
取得されるCT画像及びMRI画像は同一の対象部位の断層画像である。
CT画像やMRI画像は、X線CT装置やMRI装置により撮像された後、例えば、施設内で使用されるネットワークシステム(例えば、病院の電子カルテシステム等)のサーバー等に保存される。そして、CT画像及びMRI画像は、ネットワークN及び通信部19を介して医用画像処理装置10に送信される。或いは、CT画像及びMRI画像は、操作者により持ち運ばれる記録媒体から取得してもよい。
ここで、ボクセルとは、図3(a)に示すように三次元画像を構成する単位画素であり、ボクセル情報は各ボクセルが有する画素値である。画素値は、輝度を示す値、例えばCT値の情報や透明度の値を保持する。
メモリ13内のボクセル情報記憶部131は、ボクセル情報抽出部103が断層画像取得部101を介して取得したボクセル情報を格納する。ボクセル情報記憶部131に格納されるボクセル情報は、例えば、I(x,y,z,α)で構成される点の情報である。このとき、Iは当該点の輝度情報であり、x,y,zは座標点を示し、αは透明度情報である。
ボリュームレンダリング演算部105は、取得したボクセル情報に基づき、CT画像のボリュームレンダリングを行う。同様に、ボリュームレンダリング演算部105は、取得したボクセル情報に基づき、MRI画像のボリュームレンダリングを行う。
ボリュームレンダリング演算部105は、生成した三次元画像をHDD14やメモリ13に記憶させる。
画像合成部107は、CT三次元画像とMRI三次元画像とを位置合わせして合成する。具体的には、二つの三次元画像のボクセルの位置を一致させることによって一つの合成三次元画像を生成する。なお、この合成処理は、操作者による入力操作に応じて行われてもよいし(例えば、画面上の一方の画像をドラッグ他方の画像に合わせる)、自動的に行われてもよい。入力操作は、マウス111、キーボード112、ディスプレイ113に設けられたタッチパネル等の入力装置17(図1)を介して実行される。
画像表示制御部110は、ボリュームレンダリング演算部105によって生成されたCT三次元画像と、MRI三次元画像と、を表示装置15の画面150に表示する。なお、二つの三次元画像は、図6に示すように並列して表示される。
なお、合成三次元画像は、図7に示すように、前後左右の方向から表示することが可能であり、更に図8に示すように、サジタル画像、コロナル画像、アキシャル画像として表示することが可能である。
以下、医用画像処理装置10の動作について説明する。
図4は、医用画像処理装置10の全体の動作を示し、図5は、医用画像処理装置10による画像合成/表示処理の動作を示す。
1.2.1 医用画像処理装置の動作
S101:操作者による入力操作等に応じて、CPU11は、所定のプログラム(医用画像処理プログラムの一例)を起動する。
S103:ステップS102で取得されたCT画像から、ボクセル情報抽出部103によりボクセル情報が取得される。同様に、ステップS102で取得されたMRI画像から、ボクセル情報抽出部103によりボクセル情報が取得される。
S107:画像合成部107により、画像合成/表示処理が実行される。この画像合成/表示処理については、後述する。
1.2.2 画像合成/表示処理
S1071:画像合成部107は、図4のステップS106で判定された指令に応じて、CT三次元画像200IとMRI三次元画像300Iとを合成する。画像の合成は、上述したようにそれぞれの画像を構成するボクセルの位置を合わせることにより行う。なお、この合成処理は、操作者による入力操作に応じて行われてもよいし(例えば、画面上の一方の画像をドラッグ他方の画像に合わせる)、自動的に行われてもよい。
S1073:重複領域検出部109は、双方に上記ボクセル情報がある場合は当該ボクセルに対し、所定の色情報(特定の表示情報の一例;以下、警告用の色情報と呼ぶ)を付与する。
S1075:画像表示制御部110は、操作者により入力装置17を介して画像の位置を変更する操作がなされたかどうかを判定する。
なお、図8に示される三次元合成画像500F1の画像の位置が変更された場合、同図におけるアキシャル画像501AI、サジタル画像501SI、コロナル画像501CIにおける骨の画像部分と神経の画像部分も同期して変更される。
なお、画像の位置変更の操作がない場合とは、操作者が画面を見て、二つの画像に重複領域がないか、或いは重複領域があっても観察するのに支障がないと思われる程度であった場合等、位置変更の必要がないと判断できる場合である。
そして、処理はステップS1072に戻って、画像の位置変更により変更された重複領域が新たに検出される。ステップS1072〜S1075の処理を繰り返すことにより、合成画像の位置合わせの精度を挙げていく。
操作者は、図8に示すような画面150を見ながら、三次元合成画像表示領域500に表示された三次元合成画像500FIの任意の位置(骨を示す部分又は神経を示す分)を指定し、ドラッグ等の操作によって骨の画像部分と神経の画像部分の相対位置を変更する。なお、図8の三次元合成画像表示領域500における三次元合成画像500FI(前方向)は、図7に示す三次元合成画像500BI(後方向)、三次元合成画像500LI(左方向)、三次元合成画像500RI(右方向)等、方向を変更して表示可能である。
1.3 特徴等
上記実施の形態に係る医用画像処理装置10は、所定の対象部位(首)を表すCT画像に基づき同対象部位のうち第1の組織(骨)を再現するCT三次元画像を形成し、同対象部位を表すMRI画像に基づき同対象部位のうち第2の組織(神経)を再現するMRI三次元画像を形成する。医用画像処理装置10は、CT三次元画像とMRI三次元画像とを結合して合成画像を生成し表示させると共に、合成画像の重複領域を検出し、合成画像においてCT三次元画像とMRI三次元画像とが重複する重複領域を検出して、他の重複領域と区別して表示させる。
上記実施の形態において、対象部位によっては、形成された画像の範囲全ての位置を一致させることは困難である。例えば、首の頚骨等、複雑な構造や曲線を呈する骨構造のCT画像と、神経組織のMRI画像とを結合した合成画像を生成する場合、元の画像におけるずれている等の理由により、完全に重複領域をなくすことはできない場合がある。
この場合、図10に示すように、対象部位の画像範囲のうち予め関心領域が指定される。画像表示制御部110は、関心領域が指定されているかどうかを判定し、関心領域が指定されている場合は、当該関心領域に相当する画像の範囲を、例えば図10に示すように、フレーム503で囲んで表示する。
また、関心領域が指定された場合は、画像表示制御部110は、図8に示す各領域501A、501S、501Cの少なくとも一つにおいて当該関心領域のみを示す画像を表示するようにしてもよい。
上記の変形例1においては、関心領域をフレーム503で表示すること、または関心領域のみを示す画像を表示することで効率よく対象部位の組織の画像位置合わせを行なった。本変形例2においては、画像表示制御部110は、さらに画像位置合わせの精度を上げるために、操作者に重複領域の各種情報を提示する。
また、参照画像としては、アキシャル画像601A、サジタル画像601S、コロナル画像601C以外の任意角度でカットした任意断面画像であってもよい。これによって、操作者は、関心領域における重複領域を別の視点から確認することが可能になり、より精度よく画像位置合わせを行うことができる。
また、参照画像としては、アキシャル画像601A、サジタル画像601S、コロナル画像601C以外の任意角度でカットした任意断面画像に対応するグラフであってもよい。これによって、関心領域における重複領域を別の視点から確認することが可能になり、より精度よく画像位置合わせを行うことができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、以下のような変更が考えられる。
(A)
上記実施の形態においては、対象部位の組織として骨と神経を例に挙げていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、血管、門脈、臓器、腫瘍等であってもよい。
また、PET(Positron Emission Tomography)に撮像した画像との合成画像であってもよい。
上記実施の形態においては、重複領域に警告用の色情報を付与して合成画像を表示しているが、これに加えて、重複領域の大きさ(ボクセルの数等)に応じた数値(合成画像の位置ずれの度合いを示す)を表示したり、警告音を出力したりしてもよい。
また、上記変形例に係る関心領域に所定の大きさ以上の重複領域が存在するかどうかに応じて、数値の表示や警告音の出力を行ってもよい。
上記実施の形態では、医用画像処理装置として本発明を実現した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図4及び図5に示す制御方法、或いはその制御方法をコンピュータに実行させるプログラムとして、本発明を実現してもよい。
図6〜図10に示す画面の配置、組み合わせ、数、画像のデザイン等は表示されているものに限定されない。
(E)
上記実施の形態では、断層画像から3次元画像を形成する方法としてボリュームレンダリングを例に挙げていたが、本発明はこれに限定されない。サーフェイスレンダリング法や積算投影法等を用いてもよい。
なお、図4及び図5に示す動作の実行手順は上記のものに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば実施形態に応じて変更可能である。
10 医用画像処理装置(医用画像処理装置の一例)
11 CPU
13 メモリ
14 HDD
15 表示装置(表示装置の一例)
17 入力装置(入力装置の一例)
19 通信部
101 断層画像取得部(画像取得部の一例)
103 ボクセル情報抽出部
104 ボクセルラベル設定部
105 ボリュームレンダリング演算部(三次元画像形成部の一例)
106 色情報設定部
107 画像合成部(画像合成部の一例)
108 ウインドウ座標取得部108
109 重複領域検出部
110 画像表示制御部(画像表示制御部の一例)
111 マウス
112 キーボード
113 ディスプレイ
150 画面
200 CT三次元画像表示領域
300 MRI三次元画像表示領域
500 合成画像表示領域
501A アキシャル画像表示領域
501S サジタル画像表示領域
501C コロナル画像表示領域
503 フレーム
600 三次元画像
601A アキシャル画像
601S サジタル画像
601C コロナル画像
602A アキシャル画像に対応したグラフ
602S サジタル画像に対応したグラフ
602C コロナル画像に対応したグラフ
603A アキシャル説明図
603S サジタル説明図
603C コロナル説明図
Claims (17)
- 画像を表示する表示装置に接続される医用画像処理装置であって、
所定の対象部位を表す第1の断層画像と、前記第1の断層画像とは異なる前記所定の対象部位を表す第2の断層画像とを取得する画像取得部、
前記第1の断層画像の画素値に基づき前記所定の対象部位のうち第1の組織を再現する第1の三次元画像と、前記第2の断層画像の画素値に基づき前記所定の対象部位のうち第2の組織を再現する第2の三次元画像とを形成する三次元画像形成部、
前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とを結合して合成画像を生成し、前記合成画像において前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とが重複する重複領域を検出し、当該重複領域に特定の表示情報を付与する画像合成部、及び
前記合成画像が表示されるように前記表示装置を制御し、前記表示された合成画像において、前記特定の表示情報が付与された重複領域が他の領域と区別可能に表示されるように前記表示装置を制御する画像表示制御部、
を備え、
前記画像合成部は、前記第1の三次元画像の画素と対応する前記第2の三次元画像の画素とを比較し、双方の画素が所定範囲の画素値を有するかどうかを判定することにより、前記重複領域を検出し、双方の画素が所定範囲の画素値を有する場合、当該画素に前記特定の表示情報を付与し、
前記所定範囲は、前記第1の組織及び前記第2の組織を表示可能CT値の範囲である、
医用画像処理装置。 - 前記画像合成部は、前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像との相対位置を変更する指令を受けたとき、前記重複領域の範囲を変更して前記合成画像を生成する、
請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記画像表示制御部は、前記合成画像の一部を関心領域の範囲として表示するよう制御する、
請求項1から2のいずれかに記載の医用画像処理装置。 - 前記画像表示制御部は、前記合成画像の一部を関心領域の範囲として表示すると共に、前記関心領域のアキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像及び前記関心領域を任意角度でカットした任意断面画像のうち少なくとも1つの画像を表示するように前記表示装置を制御する、
請求項1から3のいずれかに記載の医用画像処理装置。 - 前記画像表示制御部は、前記合成画像の一部を関心領域の範囲として表示すると共に、前記関心領域のアキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像及び前記関心領域を任意角度でカットした任意断面画像のうち少なくとも1つの画像に対応した重複領域の面積と関心領域との関係を表示するように前記表示装置を制御する、
請求項1から4のいずれかに記載の医用画像処理装置。 - 前記第1の断層画像及び前記第2の断層画像のうち少なくとも一方は、CTにより取得された画像である、
請求項1から5のいずれかに記載の医用画像処理装置。 - 前記特定の表示情報は、色情報である、
請求項1から6のいずれかに記載の医用画像処理装置。 - 画像を表示する表示装置に接続される医用画像処理装置であって、
所定の対象部位を表す第1の断層画像と、前記第1の断層画像とは異なる前記所定の対象部位を表す第2の断層画像とを取得する画像取得部、
前記第1の断層画像の画素値に基づき前記所定の対象部位のうち第1の組織を再現する第1の三次元画像と、前記第2の断層画像の画素値に基づき前記所定の対象部位のうち第2の組織を再現する第2の三次元画像とを形成する三次元画像形成部、
前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とを結合して合成画像を生成し、前記合成画像において前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とが重複する重複領域を検出し、当該重複領域に特定の表示情報を付与する画像合成部、及び
前記合成画像が表示されるように前記表示装置を制御し、前記表示された合成画像において、前記特定の表示情報が付与された重複領域が他の領域と区別可能に表示されるように前記表示装置を制御する画像表示制御部、
を備え、
前記第1の組織は硬組織であり、前記第2の組織は軟組織である
医用画像処理装置。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の医用画像処理装置、
画面を有し、前記画像表示制御部によって制御される前記表示装置、
入力操作を受け付ける入力装置、
を備える医用画像処理システム。 - 表示装置に表示する画像を処理する医用画像処理方法であって、
所定の対象部位を表す第1の断層画像を取得し、
前記所定の対象部位を表す第2の断層画像であって前記第1の断層画像とは異なる第2の断層画像を取得し、
前記第1の断層画像の画素値に基づき、前記所定の対象部位のうち第1の組織を再現する第1の三次元画像を形成し、
前記第2の断層画像の画素値に基づき、前記所定の対象部位のうち第2の組織を再現する第2の三次元画像を形成し、
前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とを結合して合成画像を生成し、
前記合成画像において前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とが重複する重複領域を検出し、
当該重複領域に特定の表示情報を付与し、
前記合成画像が表示されるように前記表示装置を制御し、
前記表示された合成画像において、前記特定の表示情報が付与された重複領域が他の領域と区別可能に表示されるように前記表示装置を制御し、
前記重複領域を検出では、前記第1の三次元画像の画素と対応する前記第2の三次元画像の画素とを比較し、双方の画素が所定範囲の画素値を有するかどうかを判定することにより、前記重複領域を検出し、双方の画素が所定範囲の画素値を有する場合、当該画素に前記特定の表示情報を付与し、
前記所定範囲は、前記第1の組織及び前記第2の組織を表示可能CT値の範囲である、
医用画像処理方法。 - 前記表示された合成画像の一部を関心領域の範囲として設定し、
前記合成画像に前記関心領域の範囲を表示すると共に、前記関心領域のアキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像及び前記関心領域を任意角度でカットした任意断面画像のうち少なくとも1つの画像を表示するように前記表示装置を制御する、
請求項10に記載の医用画像処理方法。 - 前記表示された合成画像の一部を関心領域の範囲として設定し、
前記合成画像に前記関心領域の範囲を表示すると共に、前記関心領域のアキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像及び前記関心領域を任意角度でカットした任意断面画像のうち少なくとも1つの画像に対応した重複領域の面積と関心領域との関係を表示するように前記表示装置を制御する、
請求項11又は12に記載の医用画像処理方法。 - 表示装置に表示する画像の処理をコンピュータに実行させる医用画像処理プログラムであって、
所定の対象部位を表す第1の断層画像を取得し、
前記所定の対象部位を表す第2の断層画像であって前記第1の断層画像とは異なる第2の断層画像を取得し、
前記第1の断層画像の画素値に基づき、前記所定の対象部位のうち第1の組織を再現する第1の三次元画像を形成し、
前記第2の断層画像の画素値に基づき、前記所定の対象部位のうち第2の組織を再現する第2の三次元画像を形成し、
前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とを結合して合成画像を生成し、
前記合成画像において前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とが重複する重複領域を検出し、
当該重複領域に特定の表示情報を付与し、
前記合成画像が表示されるように前記表示装置を制御し、
前記表示された合成画像において、前記特定の表示情報が付与された重複領域が他の領域と区別可能に表示されるように前記表示装置を制御し、
前記重複領域を検出では、前記第1の三次元画像の画素と対応する前記第2の三次元画像の画素とを比較し、双方の画素が所定範囲の画素値を有するかどうかを判定することにより、前記重複領域を検出し、双方の画素が所定範囲の画素値を有する場合、当該画素に前記特定の表示情報を付与し、
前記所定範囲は、前記第1の組織及び前記第2の組織を表示可能CT値の範囲である、
処理をコンピュータに実行させる医用画像処理プログラム。 - 前記表示された合成画像の一部を関心領域の範囲として設定し、
前記合成画像に前記関心領域の範囲を表示すると共に、前記関心領域のアキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像及び前記関心領域を任意角度でカットした任意断面画像のうち少なくとも1つの画像を表示するように前記表示装置を制御する、
処理をコンピュータに実行させる請求項13に記載の医用画像処理プログラム。 - 前記表示された合成画像の一部を関心領域の範囲として設定し、
前記合成画像に前記関心領域の範囲を表示すると共に、前記関心領域のアキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像及び前記関心領域を任意角度でカットした任意断面画像のうち少なくとも1つの画像に対応した重複領域の面積と関心領域との関係を表示するよう
に前記表示装置を制御する、
処理をコンピュータに実行させる請求項13または14に記載の医用画像処理プログラム。 - 表示装置に表示する画像を処理する医用画像処理方法であって、
所定の対象部位を表す第1の断層画像を取得し、
前記所定の対象部位を表す第2の断層画像であって前記第1の断層画像とは異なる第2の断層画像を取得し、
前記第1の断層画像の画素値に基づき、前記所定の対象部位のうち第1の組織を再現する第1の三次元画像を形成し、
前記第2の断層画像の画素値に基づき、前記所定の対象部位のうち第2の組織を再現する第2の三次元画像を形成し、
前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とを結合して合成画像を生成し、
前記合成画像において前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とが重複する重複領域を検出し、
当該重複領域に特定の表示情報を付与し、
前記合成画像が表示されるように前記表示装置を制御し、
前記表示された合成画像において、前記特定の表示情報が付与された重複領域が他の領域と区別可能に表示されるように前記表示装置を制御し、
前記第1の組織は硬組織であり、前記第2の組織は軟組織である
医用画像処理方法。 - 表示装置に表示する画像の処理をコンピュータに実行させる医用画像処理プログラムであって、
所定の対象部位を表す第1の断層画像を取得し、
前記所定の対象部位を表す第2の断層画像であって前記第1の断層画像とは異なる第2の断層画像を取得し、
前記第1の断層画像の画素値に基づき、前記所定の対象部位のうち第1の組織を再現する第1の三次元画像を形成し、
前記第2の断層画像の画素値に基づき、前記所定の対象部位のうち第2の組織を再現する第2の三次元画像を形成し、
前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とを結合して合成画像を生成し、
前記合成画像において前記第1の三次元画像と前記第2の三次元画像とが重複する重複領域を検出し、
当該重複領域に特定の表示情報を付与し、
前記合成画像が表示されるように前記表示装置を制御し、
前記第1の組織は硬組織であり、前記第2の組織は軟組織である
処理をコンピュータに実行させる医用画像処理プログラム。
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