JP6448972B2 - 医用画像処理装置及び医用画像処理方法 - Google Patents
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Description
レンダリングユニット18は、画像データを処理してレンダリング画像を生成する。また、レンダリングユニット18は、レンダリング画像のデータをディスプレイデバイス4に対して出力する。
図4は、一実施形態に係り、第1の画像データセットよび第2の画像データセットから血管造影図を発生するまでの方法の一例を概略的に示すフローチャートである。
画像処理ユニット14は、スキャナ6またはデータストアのいずれかから第1の画像データセットおよび第2の画像データセットを取得する。この例において、第1の画像データセットがカルシウムスコアデータセットである。カルシウムスコアデータセットは、造影剤が心臓部位に実質的に存在しないときに取得される心臓部位に関するCTボリュームデータセットである。言い換えると、第1の画像データセットは、非造影画像データセットであり、X線高吸収領域が強調された画像データセットである。ここでのX線高吸収領域は、石灰化した領域およびステントが配置された領域等のX線の吸収が大きい領域を表す。また、第2の画像データセットは、造影剤が注入されて心臓部位の最も関心のある部分に到達した後に取得される被検体の心臓部位に関するCTボリュームデータセットである。言い換えると、第2の画像データセットは、造影画像データセット(CCTAデータ)であり、X線高吸収領域と血管領域と他の領域とを含む画像データセットである。ここでの血管領域とは、関心のある血管に対応する領域を表し、ここでの他の領域は、当該関心のある血管以外の部位に対応する領域を表す。例えば、血管領域には、冠動脈、大動脈、腕または脚の末梢血管、頸動脈、腎動脈、脾動脈、肝臓動脈、及び脳の血管のうちの少なくとも1つに対応する領域が含まれる。
画像処理ユニット14は、図示しない参照画像発生処理ユニットを有する。参照画像発生処理ユニットは、第2の画像データセット(造影画像データセット)に基づいて、参照画像データセット(マスク画像データセット)を発生する。参照画像データセットは、第2の画像データセットに対してセグメンテーション実行後に対応する画像データセットである。第2の画像データセットは、X線高吸収領域と血管領域と他の領域とを含む画像データセットである。マスク画像データセットは、少なくともX線高吸収領域と血管領域とを含む。しかしながら、マスク画像データセットは、X線高吸収領域と血管領域とを含み、かつ他の領域の一部分を含んだ画像であってもよい。言い換えると、マスク画像データセットは、第2の画像データセットの一部分が除去された画像でもある。この一部分とは、例えば、心臓、心腔、椎骨、肋骨、胸骨、隔膜、副冠動脈のうちの少なくとも1つを含む。具体的には、参照画像発生処理ユニットは、造影剤が注入された心腔を分割してそれらを第2の画像データセットから除去するためにセグメンテーション手順を行なう。この例では、セグメンテーションは、主対象が心腔ではなく血管構造である。画像処理ユニット14は、任意の適したセグメンテーション手順を使用して心腔を表すデータを第2の画像データセットから分割して除去する。任意の適したセグメンテーション手順は、例えば、アトラスに基づくセグメンテーション手順、または、Murphy等のInternational Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, Vol. 7, Issue 6, pp 829-836, November 2012に記載されるセグメンテーション手順等が適宜使用可能である。
第2の画像データセット内の造影剤により強調された血管を明確に見るためには、第1の画像データセットを第2の画像データセットから差し引くことが望ましい。画像処理ユニット14は、血管強調画像発生処理ユニットを有する。血管強調画像発生処理ユニットは、第1の画像データセットと第2の画像データセットとに基づいて、血管強調画像データセット(サブトラクションデータセット)を発生する。サブトラクションデータセットは、第1の画像データセットを第2の画像データセットから差し引いた画像、または第2の画像データセットを第1の画像データセットから差し引いた画像である。第1の画像は、X線高吸収領域が強調された画像であり、第2の画像は、X線高吸収領域と血管領域と他の領域とを含む画像である。すなわち、サブトラクションデータセットは、第2の画像からX線高吸収領域を除去した画像データセットである。血管強調画像発生処理ユニットは、サブトラクション手順に沿った処理を行うことで、サブトラクションデータセットを発生する。しかしながら、この場合、サブトラクション手順を行なう前に、最初に、第1の画像データセットおよび第2の画像データセットが正確にアライメント(位置合わせ)される必要がある。そのため、レジストレーションユニット12は、第1の画像データセットおよび第2の画像データセットの間の位置合わせを行うために、レジストレーション手順に沿った処理を実行する。
図5は、第1の画像データセットと第2の画像データセットとの間の位置合わせの手順の一例を示すフローチャートである。
レジストレーション手順のステップ32では、レジストレーションユニット12により第2の画像データセットが第1の画像データセットに位置合わせされる(または、その逆も同様)。この位置合わせには、非剛体レジストレーション手順が適用される。非剛体レジストレーション手順は、第1の画像データセットおよび第2の画像データセットにおける全てのデータに関してレジストレーションを実施する大局的な手順である。
レジストレーションプロセスの次にステップ34では、更なる局所的なレジストレーション手順が実行される。レジストレーションユニット12は、図示しない画像選択ユニットを有する。画像選択ユニットは、対象部位(ROI)を選択する。図3の実施形態において、ユーザは、画像内の1つの点でマウスポインタをクリックすることによって、対象部位の中心を選択できる。その後、マウスをドラッグすることにより、選択された点の周りで円形の境界線を広げて、対象部位を規定することができる。そのような円形境界線64が図6の差し引き画像54内に示される。円形境界線の半径を有し且つユーザが選択した点に中心付けられる球が、画像選択ユニットにより、ROIであるとして規定される。
ステップ36では、非剛体フィールドに対する剛体近似が決定される。ステップ36における非剛体ワープフィールドに対する剛体近似の決定の背後にある理由は、造影前スキャンと造影後スキャン(この場合には、第1の画像データセットと第2の画像データセット)との間の動作がかなりの量(例えば、冠動脈のスケール)になり得ることによる。ここでの動作とは、例えば、被検体の動作等である。ある場合には、位置合わせされていない造影前データと造影後データ(第1の画像データセットと第2の画像データセット)との間の関連する構造の重なり合いがあまりにも小さすぎて、局所剛体レジストレーションアルゴリズムが想定し得る最終的な局所剛体レジストレーションにかなり近い開始点を有さない場合には、ROIについての局所剛体レジストレーション手順が十分に成功しない場合がある。このような場合、開始点は、非剛体ワープフィールドの剛体近似の決定により与えられる。別の実施形態では、ワープフィールドのアフィン近似を決定し、局所的なレジストレーションアルゴリズムのための開始点として使用できる。
ステップ38では、ROIに関するレジストレーションを精緻化するため、及びレジストレーションの質を高めるために、ROIに対応するデータのみを使用して、更なるレジストレーション手順が行なわれる。
ステップ40では、局所剛体レジストレーションが大局的な非剛体レジストレーションと融合されて、融合レジストレーションが得られる。
次のステップ42では、第1の画像データセットに対して位置合わせされる位置合わせされた第2の画像データセットを得るために、融合レジストレーションが第2の画像データセットに対して適用される。
図4のフローチャートに戻り、ステップ26において、ステップ22で得られたマスク画像データセットが、ステップ24で得られたサブトラクションデータに適用される。画像処理ユニット14は、組み合わせ画像発生処理ユニットを有する。組み合わせ画像発生処理ユニットは、血管強調画像のデータと参照画像のデータとに基づいて、組み合わせ画像を発生する。血管強調画像は、第2の画像からX線高吸収領域を除去した画像である。言い換えると、血管強調画像は、血管領域と他の領域とを含む。一方、参照画像は、少なくとも血管領域とX線高吸収領域とを含む。
次のステップ28において、レンダリングユニット18は、画像データをレンダリングして、ディスプレイデバイス4により表示するためのレンダリング画像を発生する。図3の実施形態の場合、レンダリングユニットは、逆最大強度投影(MIP)プロセスをレンダリングプロセスの一環として行なう。レンダリングユニット18は、残存差し引き画像(組み合わせ画像)データをレンダリングして、X線カテーテル冠動脈血管造影により生成される画像を模した2D血管造影図を生成する。シミュレーションは、画像からの石灰化特徴の除去のために、造影剤が注入された心腔または他の選択された解剖学的特徴の除去によって得られる。
図7Bは、図7Aの場合と同じCCTAデータセットから得られる石灰化領域が除去されない図である。図7Bに示す図は、カルシウムスコアデータのレジストレーションおよびサブトラクションによって石灰化領域が除去されない図である。図7Bから分かるように、狭窄部において石灰化(円で囲まれる)を依然として見ることができる。図7Aの場合には石灰化が除去され、狭窄部位で狭くなる血管の真の内腔のみが見える。したがって、図7Aの画像は、X線カテーテル冠動脈血管造影から得られる画像に近い。
図7Dは、図7Cの場合と同じCCTAデータセットから得られる石灰化領域が除去されない図である。図7Dに示す図は、カルシウムスコアデータのレジストレーションおよびサブトラクションによって石灰化領域が除去されない図である。図7Dから分かるように、石灰化(円で囲まれる)を依然として見ることができ、一方、図7Cでは、狭窄部位で狭くなる血管の内腔が確認できる。
Claims (22)
- 血管領域と、少なくとも石灰化またはX線を吸収する医療機器に対応する領域を含むX線高吸収領域と、他の領域とを含む撮影領域に対応する造影画像のデータ、および、前記撮影領域に対応する非造影画像のデータに基づいて、前記X線高吸収領域を除去した血管強調画像のデータを発生する血管強調画像発生処理ユニットと、
前記造影画像のデータに基づいて、前記X線高吸収領域と前記血管領域とを少なくとも含む参照画像のデータを発生する参照画像発生処理ユニットと、
前記血管強調画像のデータに対して前記参照画像のデータを適用することにより、前記X線高吸収領域の画像強度を抑制、または除去した組み合わせ画像を発生する組み合わせ画像発生処理ユニットと、
を具備することを特徴とする医用画像処理装置。 - 前記医療機器は、ステント、外科用クリップ、ペースメーカー、人工弁およびコイルのうちの少なくとも一つである、請求項1に記載の医用画像処理装置。
- 前記組み合わせ画像に対してレンダリング処理を実行することによって、レンダリング画像を発生するレンダリングユニットをさらに具備すること、
を特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。 - 前記レンダリング画像は、血管造影画像であること、
を特徴とする請求項3に記載の医用画像処理装置。 - 前記血管造影画像は、冠動脈血管造影画像であること、
を特徴とする請求項4記載の医用画像処理装置。 - 前記組み合わせ画像発生処理ユニットは、前記血管強調画像のデータと前記参照画像のデータとの間で共通する部分を抽出することにより、前記組み合わせ画像を発生すること、
を特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。 - 前記参照画像は、前記造影画像の一部分が除去された画像であること、
を特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。 - 前記組み合わせ画像発生処理ユニットは、前記参照画像のデータに含まれる少なくとも一部分を非強調した組み合わせ画像を発生すること、
を特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。 - 前記組み合わせ画像の前記一部分は、輝度、コントラスト、色、強度のうちの少なくとも1つが調整されることにより非強調されること、
を特徴とする請求項8記載の医用画像処理装置。 - 前記レンダリングユニットは、X線透視及びカテーテル冠動脈血管造影のうちの少なくとも一方に対応する外観を有するレンダリング画像を発生すること、
を特徴とする請求項3に記載の医用画像処理装置。 - 前記一部分は、心臓、心腔、椎骨、肋骨、胸骨、隔膜、副冠動脈のうちの少なくとも1つを含むこと、
を特徴とする請求項7に記載の装置。 - 前記造影画像のデータと前記非造影画像のデータとの間の位置合わせを実行するレジストレーションユニットをさらに具備すること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記レジストレーションユニットは、前記造影画像のデータと前記非造影画像のデータとの間の位置合わせのために、位置合わせの対象範囲が異なる第1のレジストレーションと第2のレジストレーションとを実行すること、
を特徴とする請求項12に記載の医用画像処理装置。 - 前記第1のレジストレーションと前記第2のレジストレーションは、非剛体レジストレーションと剛体レジストレーションとであること、
を特徴とする請求項13に記載の医用画像処理装置。 - 前記レンダリングユニットは、標準的な血管造影角度に応じたレンダリング画像を発生すること、
を特徴とする請求項3に記載の医用画像処理装置。 - 前記レンダリングユニットは、前記組み合わせ画像を逆最大強度投影することにより前記レンダリング画像を発生すること、
を特徴とする請求項3記載の医用画像処理装置。 - 前記血管領域は、冠動脈、大動脈、腕または脚の末梢血管、頸動脈、腎動脈、脾動脈、肝臓動脈、及び脳の血管のうちの少なくとも1つに対応する領域であること、
を特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。 - 前記造影画像のデータは、造影CT血管造影から得られること、
を特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記血管強調画像のデータは、非造影CTスキャンから得られること、
を特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。 - 前記血管強調画像のデータおよび前記非造影画像のデータは、スペクトルCTデータ、コーンビームCTデータ、シングルエネルギーCTデータ、および、MRデータのうちの少なくとも1つであること、
を特徴とする請求項1記載の医用画像処理装置。 - 血管領域と、少なくとも石灰化またはX線を吸収する医療機器に対応する領域を含むX線高吸収領域と、他の領域とを含む撮影領域に対応する造影画像のデータ、および、前記撮影領域に対応する非造影画像のデータに基づいて、前記X線高吸収領域を除去した血管強調画像のデータを発生し、
前記造影画像のデータに基づいて、前記X線高吸収領域と前記血管領域とを少なくとも含む参照画像のデータを発生し、
前記血管強調画像のデータに対して前記参照画像のデータを適用することにより、前記X線高吸収領域の画像強度を抑制、または除去した組み合わせ画像を発生すること、
を特徴とする医用画像処理方法。 - 請求項21に記載の方法を行なうために実行可能なコンピュータ可読命令を記憶するメモリ。
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