JP6458166B2 - MEDICAL IMAGE PROCESSING METHOD, DEVICE, SYSTEM, AND PROGRAM - Google Patents

MEDICAL IMAGE PROCESSING METHOD, DEVICE, SYSTEM, AND PROGRAM Download PDF

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Description

本発明は、医用画像処理方法及び装置及びシステム及びプログラムに関する。   The present invention relates to a medical image processing method, apparatus, system, and program.

医用画像処理において、例えば、診断に必要な情報(血管、神経、がん組織など)を医用画像から抽出(セグメンテーション)する要望がある。画像内には必要以外の情報も多く含まれるため、正確な検討のためには抽出による情報の取捨選択が必要である。
例えば、非特許文献1には、輝度値の連続性を用いた領域抽出に関する技術が開示されている。これは、Region growing法と呼ばれ、隣り合う画素間で輝度値が類似している場合、両者の画素は同じ組織を映したものであるとして統合・拡張するものである。
また、非特許文献2には、局所幾何形状解析に関する技術が記載されている。局所幾何形状解析は、画像内の画素毎に幾何形状(塊、線、面)の判定を行うもので、固有値の関係性を用いて領域を強調、抽出することができる。
In medical image processing, for example, there is a demand for extracting (segmentation) information (blood vessels, nerves, cancer tissue, etc.) necessary for diagnosis from a medical image. Since the image contains a lot of unnecessary information, it is necessary to select information by extraction for accurate examination.
For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique related to region extraction using luminance value continuity. This is called “Region growing” method. When the luminance values are similar between adjacent pixels, both the pixels are integrated and expanded assuming that they represent the same tissue.
Non-Patent Document 2 describes a technique related to local geometric analysis. The local geometric shape analysis is for determining a geometric shape (lumps, lines, and surfaces) for each pixel in an image, and an area can be emphasized and extracted using the relationship between eigenvalues.

Fabijanska,Anna. “Two−pass region growing algorithm for segmenting airway tree from MDCT chest scans.”ComputerizedMedicalImagingandGraphics 33.7 (2009): 537−546.Fabijanska, Anna. “Two-pass region growing algorithm for segmenting airway tree from MDCT chest scans.” Computerized Medical Imaging and Graphics 33.7 (2009): 537-5. Frangi, Alejandro Fetal. “Multiscale vessel enhancement filtering, ”Medical Image Computing and Computer Assisted Intervatation− MICCAI’98, Springer Berlin Heidelberg (1998), pp.130−137.Frangi, Alejandro Fetal. “Multiscale Vessel enhancement filtering”, “Medical Image Computing and Computer Assisted Interpretation-MICCAI'98, Springer Berlin Heidelberg (1998), pp. 130-137.

医用画像を用いた診断および手術検討等においては、画像から必要な情報を抽出し精査する必要がある。従来のセグメンテーションを用いたがん診断では、例えば、がんの形状を選択し、腫瘍を抽出する。しかし、一般に、がん形状は多様であり、特定の特徴量を用いて全ての症例に対応することは必ずしも容易ではない。また、血管などの線状組織を解剖学的に正しく抽出する要望がある。従来、この課題に対して、非特許文献1のように、Region Growing法により画素値そのものの連続性を考慮した抽出手法が提案されているが、例えば、類似した輝度を持つ臓器が接している場合、周辺組織の誤抽出が発生する場合が想定される。また、非特許文献2等のように、局所幾何形状解析を用いて情報の強調と抽出手法が用いられてきたが、血管や気管支の分岐のような線状組織の交差部や分岐部を抽出することが難しく、精度が必ずしも十分でない場合がある。   In diagnosis and surgical examination using a medical image, it is necessary to extract necessary information from the image and scrutinize it. In cancer diagnosis using conventional segmentation, for example, a cancer shape is selected and a tumor is extracted. However, in general, there are various cancer shapes, and it is not always easy to deal with all cases using specific feature amounts. In addition, there is a demand for extracting anatomically correct linear tissues such as blood vessels. Conventionally, an extraction method that considers the continuity of pixel values by the Region Growing method has been proposed for this problem, as in Non-Patent Document 1, but for example, an organ having similar brightness is in contact with the subject. In this case, it is assumed that erroneous extraction of surrounding tissues occurs. In addition, as in Non-Patent Document 2, etc., information enhancement and extraction methods have been used using local geometric analysis, but extraction of intersections and branches of linear tissues such as blood vessels and bronchial branches is extracted. May be difficult and accuracy may not be sufficient.

本発明は、以上の点に鑑み、空間的連続性を考慮して線状組織確率画像を抽出するための医用画像処理方法及び装置及びシステム及びプログラムを提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a medical image processing method, apparatus, system, and program for extracting a linear tissue probability image in consideration of spatial continuity.

本発明の第1の解決手段によると、
医用画像処理方法であって、
前記処理部が、3次元の医用画像に対して、画素毎の画素値に従い実行する局所形状解析に基づき、各画素の画素値が線状らしいかを表す確率Pを求め、
前記処理部が、記憶部に予め記憶された、臓器識別情報毎に画素値に対して画素が指定された対象臓器らしいかを表す確率Pを記憶した確率情報を参照し、各画素の画素値に基づき、各画素が対象臓器らしいかを表す確率Pを求め、
前記処理部が、各画素の連続性に基づき、周囲の線状組織画素が処理対象の画素上を通る確率を累積することにより確率Pを求め、
前記処理部が、確率P及び確率Pの積と、確率Pとを、加算すること又は重み付けて加算することにより、各画素が線状らしいかを表す線状組織確率Pを求め、
前記処理部が、線状組織確率Pに従い線状組織確率画像を生成し、前記線状組織確率画像を表示部に表示する及び/又は前記記憶部に記憶する
医用画像処理方法が提供される。
According to the first solution of the present invention,
A medical image processing method comprising:
The processing unit obtains a probability P f indicating whether the pixel value of each pixel seems to be linear based on a local shape analysis performed according to the pixel value for each pixel with respect to a three-dimensional medical image,
The processing unit refers to probability information that is stored in advance in the storage unit and stores probability information P i that indicates whether the pixel is a target organ for which pixel value is specified for each organ identification information, and the pixel of each pixel Based on the value, a probability P i indicating whether each pixel is a target organ is obtained,
The processing unit obtains the probability P c by accumulating the probability that surrounding linear tissue pixels pass on the pixel to be processed based on the continuity of each pixel,
The processing unit obtains a linear tissue probability P indicating whether each pixel is linear by adding or weighting the product of the probability P i and the probability P c and the probability P f ,
A medical image processing method is provided in which the processing unit generates a linear tissue probability image according to the linear tissue probability P, displays the linear tissue probability image on a display unit, and / or stores the linear tissue probability image in the storage unit.

本発明の第2の解決手段によると、
医用画像処理装置であって、
撮影された3次元の医用画像、臓器識別情報毎に画素値に対して画素が指定された対象臓器らしいかを表す確率Pを示す確率情報、線状組織確率画像を記憶する記憶部と、
表示部と、
処理部と、
を備え、
前記処理部が、3次元の医用画像に対して、画素毎の画素値に従い実行する局所形状解析に基づき、各画素の画素値が線状らしいかを表す確率Pを求め、
前記処理部が、前記記憶部に予め記憶された前記確率情報を参照し、各画素の画素値に基づき、各画素が対象臓器らしいかを表す確率Pを求め、
前記処理部が、各画素の連続性に基づき、周囲の線状組織画素が処理対象の画素上を通る確率を累積することにより確率Pを求め、
前記処理部が、確率P及び確率Pの積と、確率Pとを、加算すること又は重み付けて加算することにより、各画素が線状らしいかを表す線状組織確率Pを求め、
前記処理部が、線状組織確率Pに従い線状組織確率画像を生成し、前記線状組織確率画像を表示部に表示する及び/又は前記記憶部に記憶する
医用画像処理装置が提供される。
According to the second solution of the present invention,
A medical image processing apparatus,
A storage unit that stores a captured three-dimensional medical image, probability information indicating a probability P i indicating whether a pixel is designated with respect to a pixel value for each organ identification information, and a linear tissue probability image;
A display unit;
A processing unit;
With
The processing unit obtains a probability P f indicating whether the pixel value of each pixel seems to be linear based on a local shape analysis performed according to the pixel value for each pixel with respect to a three-dimensional medical image,
The processing unit refers to the probability information stored in advance in the storage unit, and obtains a probability P i indicating whether each pixel is a target organ based on a pixel value of each pixel,
The processing unit obtains the probability P c by accumulating the probability that surrounding linear tissue pixels pass on the pixel to be processed based on the continuity of each pixel,
The processing unit obtains a linear tissue probability P indicating whether each pixel is linear by adding or weighting the product of the probability P i and the probability P c and the probability P f ,
A medical image processing apparatus is provided in which the processing unit generates a linear tissue probability image according to the linear tissue probability P, displays the linear tissue probability image on a display unit, and / or stores the linear tissue probability image in the storage unit.

本発明の第3の解決手段によると、
医用画像処理システムであって、
3次元の医用画像を撮影及び取得する画像撮影装置と、
前記画像撮影装置から前記医用画像を入力し、前記医用画像に基づき線状組織確率画像を生成する、上述のような医用画像処理装置と、
を備えた医用画像処理システムが提供される。
According to the third solution of the present invention,
A medical image processing system,
An image capturing device for capturing and acquiring a three-dimensional medical image;
A medical image processing apparatus as described above for inputting the medical image from the image capturing apparatus and generating a linear tissue probability image based on the medical image;
A medical image processing system is provided.

本発明の第4の解決手段によると、
医用画像処理プログラムであって、
前記処理部が、3次元の医用画像に対して、画素毎の画素値に従い実行する局所形状解析に基づき、各画素の画素値が線状らしいかを表す確率Pを求めるステップと、
前記処理部が、記憶部に予め記憶された、臓器識別情報毎に画素値に対して画素が指定された対象臓器らしいかを表す確率Pを記憶した確率情報を参照し、各画素の画素値に基づき、各画素が対象臓器らしいかを表す確率Pを求めるステップと、
前記処理部が、各画素の連続性に基づき、周囲の線状組織画素が処理対象の画素上を通る確率を累積することにより確率Pを求めるステップと、
前記処理部が、確率P及び確率Pの積と、確率Pとを、加算すること又は重み付けて加算することにより、各画素が線状らしいかを表す線状組織確率Pを求めるステップと、
前記処理部が、線状組織確率Pに従い線状組織確率画像を生成し、前記線状組織確率画像を表示部に表示する及び/又は前記記憶部に記憶するステップと
をコンピュータに実行させるための医用画像処理プログラムが提供される。
According to the fourth solution of the present invention,
A medical image processing program,
Obtaining a probability P f indicating whether the pixel value of each pixel seems to be linear based on a local shape analysis performed according to the pixel value for each pixel with respect to a three-dimensional medical image by the processing unit;
The processing unit refers to probability information that is stored in advance in the storage unit and stores probability information P i that indicates whether the pixel is a target organ for which pixel value is specified for each organ identification information, and the pixel of each pixel Obtaining a probability P i representing whether each pixel is a target organ based on the value;
The processor determines a probability P c by accumulating the probability that surrounding linear tissue pixels pass over the pixel to be processed based on the continuity of each pixel;
The processing unit obtains a linear tissue probability P representing whether each pixel seems to be linear by adding or weighting the product of the probability P i and the probability P c and the probability P f. When,
The processing unit generates a linear tissue probability image according to the linear tissue probability P, and causes the computer to execute a step of displaying the linear tissue probability image on a display unit and / or storing it in the storage unit. A medical image processing program is provided.

本発明によると、空間的連続性を考慮して線状組織確率画像を抽出するための医用画像処理方法及び装置及びシステム及びプログラムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a medical image processing method, apparatus, system, and program for extracting a linear tissue probability image in consideration of spatial continuity.

医用画像処理システムの構成図。1 is a configuration diagram of a medical image processing system. 医用画像処理のフローチャート(1)。The flowchart (1) of medical image processing. 画素値(輝度値)に基づく確率Pの関係を示す図である。Is a diagram showing the relationship between the probability P i based on the pixel values (luminance values). 連続性に基づく確率Pの計算に関する説明図。Explanatory drawing regarding calculation of probability Pc based on continuity. 線状組織確率画像の抽出の比較を示す説明図。Explanatory drawing which shows the comparison of extraction of a linear tissue probability image. 医用画像処理のフローチャート(2)。Flowchart (2) of medical image processing.

1.概要
本発明及び/又は本実施の形態は、主に、従来困難であった分岐部のトポロジー的に正しい線状組織画像の抽出を高精度に実現するものである。本発明及び/又は本実施の形態は、特に、局所形状解析手法に分岐領域抽出手法を加える事で、線状組織確率Pを高精度に計算するものである。
医用画像処理装置は、次式のように、線状組織確率Pを局所形状解析に基づく線状領域確率Pと分岐領域における線状領域確率Pとの合計として算出する。また、線状領域確率Pは画素値に基づく抽出対象臓器確率Pと周囲の線状組織の幾何的な連続性に基づく確率Pとの積に基づき算出する。
1. Outline The present invention and / or the present embodiment mainly realizes extraction of a topologically correct linear tissue image of a branching portion, which has been difficult in the past, with high accuracy. In particular, the present invention and / or the present embodiment calculates the linear tissue probability P with high accuracy by adding a branch region extraction method to the local shape analysis method.
The medical image processing apparatus calculates the linear tissue probability P as the sum of the linear region probability P f based on the local shape analysis and the linear region probability P b in the branch region as in the following equation. The linear region probability P b is calculated based on the product of the extraction target organ probability P i based on the pixel value and the probability P c based on the geometric continuity of the surrounding linear tissue.

P=P+αP
=P+αP
ここで、
P:線状組織確率
:局所形状解析に基づく線状領域確率
:分岐領域抽出法に基づく線状領域確率
α:重みパラメータ
:連続性に基づく確率
:輝度値に基づく確率
P = P f + αP b
= P f + αP c P i
here,
P: Linear tissue probability P f : Linear region probability based on local shape analysis P b : Linear region probability based on branch region extraction method α: Weight parameter P c : Probability based on continuity P i : Based on luminance value probability

上式は、局所形状解析を用いて求めたPに、追加項目として、分岐領域に対応するため連続性に基づく確率(連続性確率)Pと、輝度値に基づく確率(輝度値確率)Pの積からなる項であるP=αPが追加されている。The above formula is obtained by adding a probability based on continuity (continuity probability) P c and a probability based on luminance value (luminance value probability) to correspond to a branch region as an additional item to P f obtained using local shape analysis. P b = αP c P i is added is a term consisting of the product of P i.

本発明及び/又は本実施の形態によって作成した線状組織確率画像は、従来手法(局所形状解析)によって作成された確率画像と比べ、血管の分岐部を明確に抽出することができる。
また、本発明及び/又は本実施の形態によると、例えば、安定した特徴量を持つ臓器である線状組織確率画像を、元の撮影画像内から抽出・除去することで、がんを含んだ領域を抽出することができる。主な安定した特徴量としては、例えば、線状組織(血管、気管支、神経など)についてのものがある。また、医用画像から線状構造物を表す線状組織確率画像を抽出・除去することで、疾患(の可能性がある)領域を抽出することに応用することができる。従来の線状構造物画像抽出法は不安定である場合が想定されるが、本発明及び/又は本実施の形態によると、安定した線状構造物画像抽出法を実現することができる。
Compared with the probability image created by the conventional method (local shape analysis), the linear tissue probability image created according to the present invention and / or the present embodiment can clearly extract the blood vessel bifurcation.
In addition, according to the present invention and / or the present embodiment, for example, cancer is included by extracting / removing a linear tissue probability image that is an organ having a stable feature amount from the original captured image. Regions can be extracted. Examples of the main stable feature amount include linear tissue (blood vessels, bronchi, nerves, etc.). Further, by extracting / removing a linear tissue probability image representing a linear structure from a medical image, it can be applied to extracting a disease (possibly) region. Although it is assumed that the conventional linear structure image extraction method is unstable, according to the present invention and / or the present embodiment, a stable linear structure image extraction method can be realized.

2.医用画像処理

図1に、医用画像処理システムの構成図を示す。
本システムは、医用画像処理装置10、画像撮影装置20を備える。
医用画像処理装置10は、処理部1、入力部2、表示部3、インタフェース部(I/F)4、記憶部5を備える。I/F4は、画像撮影装置20と接続し、撮影された画像を入力するためのインタフェースである。記憶部5は、画像ファイル51、確率P情報ファイル52、線状組織確率画像ファイル53を含む。
画像撮影装置20は、臓器等の3次元画像情報を撮影する。医用画像処理装置10は、画像撮影装置20から取得した画像情報を記憶部5に記憶する。撮影された画像は、例えば3次元医用画像(主にX線CT画像、MRIなど。以降、撮影機器のことをモダリティと呼ぶ。)等である。
2. Medical image processing

FIG. 1 shows a configuration diagram of a medical image processing system.
This system includes a medical image processing apparatus 10 and an image photographing apparatus 20.
The medical image processing apparatus 10 includes a processing unit 1, an input unit 2, a display unit 3, an interface unit (I / F) 4, and a storage unit 5. The I / F 4 is an interface for connecting to the image capturing device 20 and inputting a captured image. The storage unit 5 includes an image file 51, a probability Pi information file 52, and a linear tissue probability image file 53.
The image capturing device 20 captures 3D image information such as an organ. The medical image processing apparatus 10 stores the image information acquired from the image capturing apparatus 20 in the storage unit 5. The captured image is, for example, a three-dimensional medical image (mainly X-ray CT image, MRI, etc., and the imaging device is hereinafter referred to as modality).

なお、ここでは、画素値として、主に輝度値を用いる場合を例に説明するが、これに限らずカラーの色を示す値など、適宜の画素情報を用いてもよい。   Here, a case where a luminance value is mainly used as a pixel value will be described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and appropriate pixel information such as a value indicating a color may be used.

図2に、医用画像処理のフローチャート(1)を示す。
以下に、フローチャートを参照して、医用画像処理の手順を述べる。
(ステップS101)
処理部1は、入力部2等による指定に従い、記憶部5(画像ファイル51)に記憶されている画像を取得する。
一例として、処理部1は、画像撮影装置20が測定した画像をI/F4を介して入力して記憶部5に画像を特定する予め定められたID毎に予め記憶しているものとすることができる。この場合、処理部1は、入力部1等により指定されたIDに従い、処理対象の臓器の識別情報及び画像を記憶部5から選択して読み出す。あるいは、処理部1は、このステップを実行する際、画像撮影装置20が測定した画像をI/F4を介して取得してもよい。なお、処理部1は、対象がひとつであったり、予め指定されている等の場合は、IDを省略し、ID毎に処理しなくてもよい(以下の処理において同様)。また、入力部2等により画像内の処理特定領域を設定してもよい。
(ステップS103)
処理部1は、処理対象の画像内の画素毎に局所形状解析を行い、画素毎にPを求める(詳細は後述)。
(ステップS105)
処理部1は、取得した画像から画素を1点選択する。
(ステップS107)
処理部1は、ステップS105で選択した画素に対し、画素値に基づく抽出対象臓器(血管、気管支など)の確率Pを取得又は計算する(詳細は後述)。なお、抽出対象臓器は、ユーザーが入力部1により予め定めることができる。また、確率Pを取得するための情報は、事前情報として記憶部5(確率P情報ファイル52)に抽出対応臓器の識別情報に対応して予め記憶されていてもよいし、又は、操作者が入力部2又は外部装置等により任意に設定することも可能である。
(ステップS109)
処理部1は、ステップS105で選択した画素に対し、周囲の線状組織の幾何的な連続性に基づく確率Pを計算する。連続性に基づく確率Pは、例えば、周辺画素の第三主成分の固有ベクトルと周辺画素から見た選択画素への方向ベクトルの内積の絶対値に基づくものとし、選択画素と周辺画素間の距離や周辺画素の線状組織確率を重みとして乗じても良い(詳細は後述)。
(ステップS111)
処理部1は、次式のように、ステップS107で得られた確率PiとステップS109で得られたPを乗じ、分岐領域における線状領域確率Pとし、確率PをステップS103で得られたPに加算し、線状組織確率Pを求める。なお、加算の際、適宜の予め定めた重みパラメータαで重み付けを行っても良い。
(ステップS113)
処理部1は、ステップS105〜ステップS111を、処理対象の全ての画素に対して行う。
(ステップS115)
処理部1は、ステップS113までで得られた線状組織確率Pに対して、線状組織確率画像を生成し、表示部3に表示及び/又は記憶部5に記憶する(詳細は後述)。
FIG. 2 shows a flowchart (1) of medical image processing.
Hereinafter, a procedure for medical image processing will be described with reference to a flowchart.
(Step S101)
The processing unit 1 acquires an image stored in the storage unit 5 (image file 51) in accordance with the designation by the input unit 2 or the like.
As an example, it is assumed that the processing unit 1 stores an image measured by the image capturing device 20 through the I / F 4 and stores the image in the storage unit 5 in advance for each predetermined ID that identifies the image. Can do. In this case, the processing unit 1 selects and reads the identification information and image of the organ to be processed from the storage unit 5 according to the ID specified by the input unit 1 or the like. Alternatively, when executing this step, the processing unit 1 may acquire the image measured by the image capturing device 20 via the I / F 4. Note that the processing unit 1 may omit the ID and do not perform the processing for each ID when the number of objects is one, or is designated in advance (the same applies to the following processing). Further, a processing specific area in the image may be set by the input unit 2 or the like.
(Step S103)
The processing unit 1 performs local shape analysis for each pixel in the image to be processed, and obtains P f for each pixel (details will be described later).
(Step S105)
The processing unit 1 selects one pixel from the acquired image.
(Step S107)
The processing unit 1 acquires or calculates the probability P i of the extraction target organ (blood vessel, bronchus, etc.) based on the pixel value for the pixel selected in step S105 (details will be described later). The extraction target organ can be determined in advance by the user using the input unit 1. The information for acquiring the probability P i may be stored in advance in advance in the storage unit 5 (probability P i information file 52) as the prior information corresponding to the identification information of the extraction-corresponding organ, or the operation It is also possible for the person to arbitrarily set by the input unit 2 or an external device.
(Step S109)
The processing unit 1 calculates a probability P c based on the geometric continuity of the surrounding linear tissue for the pixel selected in step S105. The probability P c based on continuity is based on, for example, the absolute value of the inner product of the eigenvector of the third principal component of the peripheral pixel and the direction vector from the peripheral pixel to the selected pixel, and the distance between the selected pixel and the peripheral pixel Alternatively, the linear tissue probability of peripheral pixels may be multiplied as a weight (details will be described later).
(Step S111)
Processing unit 1, as in the following equation, by multiplying the P c obtained in a probability Pi and step S109 obtained in step S107, a linear region probability P b in the branch region, give the probability P b at step S103 A linear tissue probability P is obtained by adding to the obtained P f . In addition, weighting may be performed with an appropriate predetermined weight parameter α at the time of addition.
(Step S113)
The processing unit 1 performs steps S105 to S111 for all the pixels to be processed.
(Step S115)
The processing unit 1 generates a linear tissue probability image for the linear tissue probability P obtained up to step S113, and displays it on the display unit 3 and / or stores it in the storage unit 5 (details will be described later).

以下、各ステップにおける処理について詳述する。

[ステップS103:局所形状解析に基づく線状領域確率P
処理部1は、局所幾何形状解析により、画素毎に幾何形状(塊、線、面)の判定を行い線状組織確率を計算することができる。この解析方法は、固有値の関係性を用いて線状組織画素を強調、抽出するものである。固有値、固有ベクトルの物理的意味は、画素値の分散(変化量)とその方向を表すものである。例えば、第3固有ベクトル方向(固有値が最も小さい方向)は、画素値のばらつきが小さい。以下に詳述するように、第1、第2固有値に対して第3固有値が十分に小さい場合、第3固有ベクトル方向に類似した画素値が連続していると考えられる。すなわち、血管や気管支のような線状構造の幾何形状物と考えられる。
Hereinafter, processing in each step will be described in detail.

[Step S103: Linear Region Probability P f Based on Local Shape Analysis]
The processing unit 1 can determine the geometric shape (lump, line, surface) for each pixel and calculate the linear tissue probability by local geometric analysis. This analysis method emphasizes and extracts linear tissue pixels using the relationship between eigenvalues. The physical meanings of eigenvalues and eigenvectors represent the dispersion (change amount) of pixel values and their directions. For example, in the third eigenvector direction (the direction in which the eigenvalue is the smallest), the pixel value variation is small. As will be described in detail below, when the third eigenvalue is sufficiently smaller than the first and second eigenvalues, it is considered that pixel values similar to the third eigenvector direction are continuous. That is, it can be considered as a geometric object having a linear structure such as a blood vessel or a bronchus.

局所形状解析とは、非特許文献2にあるFrangiが提案した手法で、画像の各画素の線状組織らしさを評価する手法である。この手法では、評価対象の画素値およびその周辺の局所的な画素群を入力として、線であれば値が高くなる評価関数を用いている。その骨子は、以下に詳述するように、画素周囲の画素値の分布を固有値解析することで、画素値の分布方向およびその強度を固有値および固有ベクトルとして算出し、線状構造ではその第3固有値が第1、第2固有値と比べて十分に小さいことを評価するものである。評価関数で得られた値は、周囲の幾何的な形状が線らしいほど大きくなり、この値のことを線状領域確率Pと定義する。なお、この手法は画素周辺の局所的な幾何形状を解析することを意味しているので、本明細書では”局所形状解析”と呼ぶ。なお、本発明及び/又は本実施の形態で「線状」とは、本技術分野では普通に使われるように、太さが0のものではなく太さを有し、例えば、管状、円柱状、棒状等を含む。The local shape analysis is a method proposed by Frangi in Non-Patent Document 2 and is a method for evaluating the linear texture of each pixel of an image. This method uses an evaluation function that takes a pixel value to be evaluated and a local pixel group around it as an input and increases the value for a line. As will be described in detail below, the distribution of the pixel values around the pixel is analyzed by eigenvalues to calculate the distribution direction of the pixel values and the intensity thereof as eigenvalues and eigenvectors. Is sufficiently smaller than the first and second eigenvalues. The value obtained by the evaluation function becomes so large that the surrounding geometric shape seems to be a line, and this value is defined as a linear region probability P f . Since this method means analyzing a local geometric shape around the pixel, it is called “local shape analysis” in this specification. Note that “linear” in the present invention and / or the present embodiment has a thickness, not a thickness of 0, as commonly used in this technical field. Including bar shape.

以下に、局所幾何形状に基づく確率Pの具体的計算方法について説明する。
なお、主に数式中では、スカラー量の変数をイタリック文字、ベクトル量の変数をボールド文字で記述する。また、3次元画像の画素値をI(x、y、z)またはI(r)とする。ここで、(x、y、z)は画像座標系の座標を表す。(なお、特許庁の出願書類のフォント等の制約上、必ずしもこれらのように記載できない箇所もある。)
Hereinafter, a specific calculation method of the probability P f based on the local geometric shape will be described.
It should be noted that, mainly in equations, scalar variables are written in italic characters and vector variables are written in bold characters. Further, the pixel value of the three-dimensional image is assumed to be I (x, y, z) or I (r). Here, (x, y, z) represents the coordinates of the image coordinate system. (Note that there are some places that cannot always be written because of restrictions such as fonts in application documents of the JPO.)

ある画素に対して、周囲の画素値の変化量を評価することで幾何構造が推定できる。例えば、ある方向に画素値が連続しており、他の方向に対して画素値が連続していない場合、線状組織の確率が大きい。
また、画素値の変化量を定量的に表す方法に画素の固有値がある。画素の固有値は、次式で表されるHessian行列(ヘッセ行列)Hの固有値を計算することで得られる。
A geometric structure can be estimated by evaluating the amount of change in surrounding pixel values for a certain pixel. For example, when the pixel values are continuous in a certain direction and the pixel values are not continuous in the other direction, the probability of the linear structure is large.
Further, there is an eigenvalue of a pixel as a method for quantitatively representing the amount of change in the pixel value. The eigenvalue of the pixel is obtained by calculating the eigenvalue of a Hessian matrix (Hesse matrix) H expressed by the following equation.

Figure 0006458166
一般に、固有値の幾何学的解釈は次の通りである。
・塊 :|λ|>|λ|>|λ|>>0
・線状:|λ|>|λ|>>|λ|≒0)
・面状:|λ|>>|λ|>|λ|≒0)
Figure 0006458166
In general, the geometric interpretation of eigenvalues is as follows.
Lump: | λ 1 | >> | λ 2 | >> | λ 3 | >> 0
-Linear: | λ 1 | >> | λ 2 | >> | λ 3 | ≈0)
・ Surface shape: | λ 1 | >> | λ 2 | >> | λ 3 | ≈0)

固有値は、絶対値が大きい順に、λ1、λ2、λが得られる(|λ|>|λ|>|λ|)。同時にそれぞれの固有値に対応する固有ベクトルe1、2、が得られる。なお、固有値としては、一例として、画素値に応じてマイナスの値を用いることができるが、これに限られない。As eigenvalues, λ 1, λ 2, and λ 3 are obtained in descending order of absolute values (| λ 1 |> | λ 2 |> | λ 3 |). At the same time, eigenvectors e 1, e 2, e 3 corresponding to the respective eigenvalues are obtained. As an eigenvalue, for example, a negative value can be used according to the pixel value, but is not limited thereto.

線状組織確率については、固有値の解釈は、次の通りである。
− λの方向(e)は画素値の変化量が多く、λの方向(e)は小さい。
− 変化量は固有値λの絶対値
よって、λとλがλに対して十分に大きい場合、画素が線状組織の確率が高い(|λ|>|λ|>>|λ|≒0)。また、λの方向(e)が線状組織の方向となる。
For linear tissue probabilities, the interpretation of eigenvalues is as follows.
-The direction of λ 1 (e 1 ) has a large amount of change in pixel value, and the direction of λ 3 (e 3 ) is small.
-Since the amount of change is the absolute value of the eigenvalue λ, if λ 1 and λ 2 are sufficiently larger than λ 3 , the probability of a pixel having a linear structure is high (| λ 1 | >> | λ 2 | >> | λ 3 | ≈0). Also, the direction of λ 3 (e 3 ) is the direction of the linear structure.

以上を踏まえて、次式のように、固有値から線状組織確率Pを計算する(非特許文献2参照)。式の意味は、「線状組織である場合、固有値的には面状でなく、線状らしく、周囲の画素は一様ではなく変化がある」、という意味である。その結果として、次式のV(r)は下線を引いた部位で3つの関数が掛け算されている。Based on the above, the linear tissue probability P f is calculated from the eigenvalue as in the following equation (see Non-Patent Document 2). The meaning of the expression is that “in the case of a linear structure, it is not a planar shape in terms of eigenvalues but seems to be linear, and surrounding pixels are not uniform and change”. As a result, V (r) in the following equation is multiplied by three functions at the underlined portion.

Figure 0006458166
Figure 0006458166

[ステップS107 画素値(輝度値)に基づく確率P
図3は、画素値(輝度値)に基づく確率Pの関係を示す図である。
この図は、一例として、肺野画像に対する血管の輝度値Iに基づく確率Pの関係を示す。例えば、この関係を示す図の情報を記憶部5(確率P情報ファイル52)に予め記憶しておき、処理部1は、この確率P情報ファイル52に記憶された確率P情報を参照することで、画素値(輝度値)に従い確率Pを求めることができる。
ある臓器を撮影した時、モダリティごとにその臓器が示す画素値はおおよそ同様である。但し、同じ値を持つ画素が必ずしも同じ臓器であるというわけではない。例えば、CT画像では軟組織のコントラストが低く、異なる臓器であるのに同じような画素値で撮影される。また、異なる臓器が同じ画素値で撮影された場合でも、例えば院内の撮影フローで撮影領域が固定されている場合、画素値ごとが対象臓器である確率はおおよそ見積もることができる(例:仮に同じ値をもつ画素が100個あったとしても、そのうち30個が対象臓器であるということがわかっていると、その画素値が対象の臓器であるという確率は0.3と見積もることができる。)。このように、画素値がもつ、それが抽出対象の臓器である、という確率のことを、”画素値に基づく抽出対象臓器確率”Pと定義している。このように、輝度値ごとに血管などの臓器情報としての固有確率が予め存在するとして、画像の輝度値分布(ヒストグラム)内の占める線状組織画素値から輝度値に基づく確率Pを算出することができる。
[Step S107 Probability P i Based on Pixel Value (Luminance Value)]
Figure 3 is a diagram showing the relationship between the probability P i based on the pixel values (luminance values).
As an example, this figure shows the relationship of the probability P i based on the luminance value I of the blood vessel with respect to the lung field image. For example, stored in advance in the storage unit 5 the information of the diagram showing the relationship (probability P i information file 52), the processing unit 1, see probability P i information stored in the probability P i information file 52 Thus, the probability P i can be obtained according to the pixel value (luminance value).
When a certain organ is imaged, the pixel values indicated by the organ for each modality are approximately the same. However, pixels having the same value are not necessarily the same organ. For example, a CT image has a low contrast of soft tissue and is photographed with similar pixel values even though they are different organs. Even when different organs are imaged with the same pixel value, for example, if the imaging region is fixed in the hospital imaging flow, the probability that each pixel value is the target organ can be estimated roughly (eg, the same if it is the same) Even if there are 100 pixels having a value, if it is known that 30 of them are target organs, the probability that the pixel value is the target organ can be estimated to be 0.3.) . Thus, with the pixel value, it is an organ to be extracted, that the probability that, is defined as P i "extraction target organ probability based on the pixel value". In this way, the probability P i based on the luminance value is calculated from the linear tissue pixel value occupied in the luminance value distribution (histogram) of the image, assuming that there is an inherent probability as organ information such as a blood vessel in advance for each luminance value. be able to.

上述の確率P情報は、本処理を実行するときに前もってテンプレートとして保持して居たものを適用してもよいし、適用対象の画像ごとに医師等のユーザーが画素のヒストグラム上などで指定するようにしても良い。The probability P i information described above may be applied as a template stored in advance when this processing is executed, or a user such as a doctor may specify on the pixel histogram for each application target image. You may make it do.

次に、Pのテンプレートを作る手法を説明する。
例として、肺野画像の中の血管組織の確率については、次式のように求めることができる。
Next, a description will be given of a method to create a template of P i.
As an example, the probability of the vascular tissue in the lung field image can be obtained as follows.

Figure 0006458166
Figure 0006458166

上式において、テンプレートを作る段階では、分母分子両方共測定値である。分母は肺などの臓器全体の画素値群、分子はそのうちの例えば血管領域の画素値群となる。このように計算された確率P情報を確率P情報ファイル52に予め記憶しておき、処理部1がそれを参照することができる。In the above formula, at the stage of making the template, both denominator numerators are measured values. The denominator is the pixel value group of the whole organ such as the lung, and the numerator is the pixel value group of the blood vessel region, for example. The probability P i information calculated in this way can be stored in advance in the probability P i information file 52, and the processing unit 1 can refer to it.

[ステップS109:連続性に基づく確率P
分岐とは、線が1つに交わるということであり、周囲から伸びる線が交差する場所である。つまり、周囲の画素から伸びる線が交差する数が多いほど分岐である確率が高まる。処理部1は、分岐領域は複数の線状組織が重なる領域であるとして、周辺画素の線状情報が対象画素上を通る確率を累積し、連続性に基づく確率Pを算出する。これは幾何情報が連続していることを利用しているので、”周囲の線状組織の幾何的な連続性に基づく確率”Pと定義している。
[Step S109: Probability P c Based on Continuity]
The branching means that the lines intersect with each other, and is a place where the lines extending from the surroundings intersect. That is, as the number of intersecting lines extending from surrounding pixels increases, the probability of branching increases. The processing unit 1 calculates the probability P c based on continuity by accumulating the probability that the linear information of peripheral pixels passes over the target pixel, assuming that the branch region is a region where a plurality of linear tissues overlap. Since this utilizes the fact that geometric information is continuous, it is defined as “probability based on geometric continuity of surrounding linear tissue” P c .

図4に、連続性に基づく確率Pの計算に関する説明図を示す。以下に、具体的に図を用いて、確率Pの計算方法について説明する。
処理部1は、次式により、確率Pを求めることができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram regarding the calculation of the probability P c based on continuity. Hereinafter, a method for calculating the probability P c will be described with reference to specific figures.
The processing unit 1 can obtain the probability P c by the following equation.

Figure 0006458166
Figure 0006458166

以下に図を参照して説明する。まず、対象画素と周囲の画素を1つ選択(指定)する。図では、対象画素をri、周囲のひとつの画素をrjとしている。次にrjにおいて局所形状解析を行い、その第3固有ベクトル方向eを取り出す。この方向はrjが線状な領域の画素である場合、線の方向となる。上式では、”向きの同一性項”においてeがriの方向に向かって伸びてきているかを評価する。この部分は、例えば、単に方向の内積をとり、その絶対値が1に近ければ同一方向上に、0に近ければ同一方向上にないとして評価することができる。なお、例に示す式では、ガウス関数を用いて重みをつけている。さらに、距離に応じて値が減る距離項を含む。例としてシグモイド関数を用いている。以上までで得られた値を乗じたものがPlineである。
さらに、周辺画素の線らしさ項としての確率Pを乗じている。上述のように、処理部1は、この確率Pを、局所形状解析手法に計算する。
This will be described below with reference to the drawings. First, one target pixel and surrounding pixels are selected (designated). In the figure, the target pixel is ri and one surrounding pixel is rj. Then perform local shape analysis in rj, retrieve the third eigenvector direction e 3. This direction is the line direction when rj is a pixel in a linear region. In the above equation, it is evaluated whether e 3 extends in the direction of ri in the “direction identity term”. This portion can be evaluated, for example, by simply taking the inner product in the direction, and if the absolute value is close to 1, it is in the same direction, and if it is close to 0, it is not in the same direction. In the expression shown in the example, the weight is given using a Gaussian function. Furthermore, a distance term whose value decreases according to the distance is included. A sigmoid function is used as an example. P line is obtained by multiplying the values obtained above.
Further, the probability P f as the line-like term of the peripheral pixels is multiplied. As described above, the processing unit 1 calculates the probability P f in the local shape analysis method.

以上をriの周辺画素全てに対して足し合わせると、周辺画素からriに線が伸びてくる度合いを評価することができる。こうして得られる値を連続性に基づく確率Pと定義する。When the above is added to all the peripheral pixels of ri, the degree to which a line extends from the peripheral pixels to ri can be evaluated. The value obtained in this way is defined as the probability P c based on continuity.

[ステップS111:線状組織確率P]
以上をまとめると、次式のように、処理部1は、局所形状解析手法に分岐領域抽出手法を加えることで、線状組織確率Pを計算する。

Figure 0006458166
[Step S111: Linear tissue probability P]
In summary, the processing unit 1 calculates the linear tissue probability P by adding the branch region extraction method to the local shape analysis method as in the following equation.
Figure 0006458166

[ステップS115:線状組織確率画像]

線状組織確率Pは、処理対象の全ての画素に対して計算し、確率画像そのものが血管構造画像等の線状組織確率画像として取得できる。得られた確率画像は線状組織らしい部分の値が大きくなっており、処理部1は、線状組織確率画像を、例えば、ユーザーが閾値を予め指定してやることで線領域を2値化して形状として生成することもでき、複数の閾値で多値化して生成してもよいし、また、線状組織確率P自体の確率画像のまま生成することも可能である。処理部1は、線状組織確率画像を、表示部3に表示及び/又は記憶部5に記憶する。
[Step S115: Linear tissue probability image]

The linear tissue probability P is calculated for all the pixels to be processed, and the probability image itself can be acquired as a linear tissue probability image such as a blood vessel structure image. In the obtained probability image, the value of the portion that seems to be a linear tissue is large, and the processing unit 1 forms the linear tissue probability image by binarizing the linear region by, for example, specifying a threshold value in advance by the user. Can be generated as a multi-value with a plurality of threshold values, or can be generated as a probability image of the linear tissue probability P itself. The processing unit 1 displays the linear tissue probability image on the display unit 3 and / or stores it in the storage unit 5.

以上のように、本実施の形態によると、分岐領域が抽出可能となることで、線状組織画素を解剖学的に正しい形で抽出できるようになった。これにより、診断と手術検討の際に、線状組織画素の強調および抽出が一層正確に行うことができるようになり、診断および検討精度が高まることが期待される。   As described above, according to the present embodiment, the branch region can be extracted, so that the linear tissue pixels can be extracted in an anatomically correct form. This makes it possible to emphasize and extract the linear tissue pixels more accurately during diagnosis and surgical examination, and it is expected that the diagnosis and examination accuracy will be improved.

図5に、線状組織確率画像の抽出の比較を示す説明図を示す。
これは一例として、肺血管を対象例としたものである。図中、医師による手動抽出(Manual segmentation)、局所形状解析による確率P、確率P、本発明及び/又は本発明実施の形態による線状組織確率Pによる、線状組織確率画像をそれぞれ示す。
本発明及び/又は本実施の形態によって作成した線状組織確率画像は、従来手法(局所形状解析)によって作成された確率画像と比べ、血管の分岐部を抽出することができている。
なお、線状組織確率画像に対して閾値を設定し、その血管領域を抽出した結果、従来手法と比べ、医師によるマニュアル抽出結果に近いこともわかった。
このように、幾何情報の連続性を評価することで、従来困難であった、分岐部領域の抽出が一層明確に可能となった。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a comparison of extraction of linear tissue probability images.
This is an example of pulmonary blood vessels as an example. In the figure, linear tissue probability images are respectively shown by manual segmentation by a doctor, probability P f , probability P C by local shape analysis, and linear tissue probability P according to the present invention and / or the embodiment of the present invention. .
Compared with the probability image created by the conventional method (local shape analysis), the linear tissue probability image created according to the present invention and / or the present embodiment can extract the blood vessel bifurcation.
In addition, as a result of setting a threshold value for the linear tissue probability image and extracting the blood vessel region, it was also found that it was closer to a manual extraction result by a doctor than the conventional method.
As described above, by evaluating the continuity of the geometric information, it is possible to more clearly extract the branch region, which has been difficult in the past.

(時間変化への応用)
処理部1は、さらに、上述の実施の形態の、線状組織確率画像を、予め定められた時間間隔ごとに取得及び形成するようにしてもよい。そして、処理部1は、これら情報を、ID毎に記憶部5に記憶し、また、表示部3に時間変化を動画により表示したり、複数の連続する静止画で表示することができる。
(Application to time change)
The processing unit 1 may further acquire and form the linear tissue probability image of the above-described embodiment at predetermined time intervals. And the process part 1 memorize | stores these information in the memory | storage part 5 for every ID, and can display a time change with a moving image on the display part 3, or can display with several continuous still images.

3.肺野情報と血管構造のへの適用
本実施の形態によると、形が不安定ながん領域(肺等)等の画像領域の抽出法が提案される。例えば、安定した形状を持つ臓器(気管支、血管など)等の画像領域を抽出・除去することで、残った領域をがん候補等の画素領域として抽出することができる。この抽出法を実現するために、本発明及び/又は本実施の形態のような線状組織確率の計算法が提供される。これを用いて抽出した線状組織確率画像は、例えば幾何情報の連続性を評価することで実現し、従来困難であった分岐部領域の画像領域の抽出が可能になった。
なお、ここでは、一例として肺についての画像を用いたが、本発明及び/又は本実施の形態は、これに限らず、心臓、脳、各種臓器等に適用することができ、また、がん領域に限らず適宜の領域を指定して抽出することに提供することもできる。
3. Application to Lung Field Information and Blood Vessel Structure According to the present embodiment, a method for extracting an image region such as a cancer region (such as a lung) whose shape is unstable is proposed. For example, by extracting and removing an image region such as an organ (bronchi, blood vessel, etc.) having a stable shape, the remaining region can be extracted as a pixel region such as a cancer candidate. In order to realize this extraction method, a linear tissue probability calculation method as in the present invention and / or the present embodiment is provided. The linear tissue probability image extracted using this is realized by, for example, evaluating the continuity of the geometric information, and the image region of the bifurcation region, which has been difficult in the past, can be extracted.
In addition, although the image about the lung was used here as an example, this invention and / or this Embodiment are not restricted to this, It can apply to a heart, a brain, various organs, etc., and cancer. Not only the area but also an appropriate area can be designated and extracted.

図6に、医用画像処理のフローチャート(2)を示す。
(ステップS201)
処理部1は、入力した肺画像に対して、前述の医用画像処理を適用し、線状組織確率Pを求め、線状組織確率画像を得ることで、線状の臓器抽出を行う。この例では、処理部1は、肺の気管支及び/又は血管についての線状組織確率画像Pを抽出する。
(ステップS202)
処理部1は、入力画像から、ステップS201で得られた線状組織確率画像(線状の臓器領域)を除去することでがん領域を抽出する。処理部1は、抽出したがん領域を表示部3に表示及び/又は記憶部5に記憶する。
FIG. 6 shows a flowchart (2) of the medical image processing.
(Step S201)
The processing unit 1 applies the above-described medical image processing to the input lung image, obtains a linear tissue probability P, obtains a linear tissue probability image, and performs linear organ extraction. In this example, the processing unit 1 extracts a linear tissue probability image P for lung bronchi and / or blood vessels.
(Step S202)
The processing unit 1 extracts a cancer region by removing the linear tissue probability image (linear organ region) obtained in step S201 from the input image. The processing unit 1 displays the extracted cancer area on the display unit 3 and / or stores it in the storage unit 5.

近年、医用画像を用いた診断や手術検討は必要不可欠な処理と考えられ始めている。しかし、従来は画像から線状臓器情報を正確に抽出することは必ずしも容易ではなかったため、それらの処置は日々の臨床において時間的コストが大きかった。本発明により、この課題を改善することができるため、現場におけるニーズが高く、産業上の利用価値が高い。
本発明の応用としては、例えば医用画像セグメンテーションについては、例えば、診断や手術検討に利用が期待される。また、その他の画像からの線状情報抽出については、例えば、実画像の特徴量解析、地質調査、海洋調査、その他への応用が考えられる。
In recent years, diagnosis and surgical examination using medical images are beginning to be considered as indispensable processes. Conventionally, however, it has not always been easy to accurately extract linear organ information from an image. Therefore, these treatments have a large time cost in daily clinical practice. Since this problem can be improved by the present invention, there is a high need in the field and the industrial utility value is high.
As an application of the present invention, for example, medical image segmentation is expected to be used for diagnosis and surgical examination, for example. In addition, with regard to the extraction of linear information from other images, for example, it can be applied to feature analysis of actual images, geological surveys, marine surveys, and others.

本発明の医用画像処理方法又は医用画像処理装置・システムは、その各手順をコンピュータに実行させるための医用画像処理プログラム、医用画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、医用画像処理プログラムを含みコンピュータの内部メモリにロード可能なプログラム製品、そのプログラムを含むサーバ等のコンピュータ、等により提供されることができる。   The medical image processing method or medical image processing apparatus / system of the present invention includes a medical image processing program for causing a computer to execute each procedure, a computer-readable recording medium storing the medical image processing program, and a medical image processing program. It can be provided by a program product that can be loaded into the internal memory of a computer including a computer, a computer such as a server that includes the program, and the like.

10 医用画像処理装置
20 画像撮影装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Medical image processing apparatus 20 Image imaging device

Claims (11)

医用画像処理方法であって、
前記処理部が、3次元の医用画像に対して、画素毎の画素値に従い実行する局所形状解析に基づき、各画素の画素値が線状らしいかを表す確率Pを求め、
前記処理部が、記憶部に予め記憶された、臓器識別情報毎に画素値に対して画素が指定された対象臓器らしいかを表す確率Pを記憶した確率情報を参照し、各画素の画素値に基づき、各画素が対象臓器らしいかを表す確率Pを求め、
前記処理部が、各画素の連続性に基づき、周囲の線状組織画素が処理対象の画素上を通る確率を累積することにより確率Pを求め、
前記処理部が、確率P及び確率Pの積と、確率Pとを、加算すること又は重み付けて加算することにより、各画素が線状らしいかを表す線状組織確率Pを求め、
前記処理部が、線状組織確率Pに従い線状組織確率画像を生成し、前記線状組織確率画像を表示部に表示する及び/又は前記記憶部に記憶する
医用画像処理方法。
A medical image processing method comprising:
The processing unit obtains a probability P f indicating whether the pixel value of each pixel seems to be linear based on a local shape analysis performed according to the pixel value for each pixel with respect to a three-dimensional medical image,
The processing unit refers to probability information that is stored in advance in the storage unit and stores probability information P i that indicates whether the pixel is a target organ for which pixel value is specified for each organ identification information, and the pixel of each pixel Based on the value, a probability P i indicating whether each pixel is a target organ is obtained,
The processing unit obtains the probability P c by accumulating the probability that surrounding linear tissue pixels pass on the pixel to be processed based on the continuity of each pixel,
The processing unit obtains a linear tissue probability P indicating whether each pixel is linear by adding or weighting the product of the probability P i and the probability P c and the probability P f ,
A medical image processing method in which the processing unit generates a linear tissue probability image according to a linear tissue probability P, displays the linear tissue probability image on a display unit, and / or stores the linear tissue probability image in the storage unit.
請求項1に記載の医用画像処理方法において、
前記処理部は、各画素の画素値についてのヘッセ行列により、複数の固有値及び各固有値に対する固有ベクトルを求め、複数の固有値により線状組織画素であれば値が大きくなる予め定めた関数に従い、各画素の確率Pを計算することを特徴とする医用画像処理方法。

The medical image processing method according to claim 1,
The processing unit obtains a plurality of eigenvalues and eigenvectors for each eigenvalue from the Hessian matrix of the pixel values of each pixel, and each pixel according to a predetermined function that increases the value if the pixel is a linear tissue pixel based on the plurality of eigenvalues. the medical image processing method characterized by calculating the probability P f.

請求項1又は2に記載の医用画像処理方法において、
前記記憶部は、予め撮影した画像に基づき求めた、臓器全体の画素値による確率密度に対する線状組織画素の画素値による確率密度の割合を、前記確率情報の確率Pとして予め記憶することを特徴とする医用画像処理方法。
The medical image processing method according to claim 1 or 2,
The storage unit stores in advance, as the probability P i of the probability information, a ratio of the probability density based on the pixel value of the linear tissue pixel to the probability density based on the pixel value of the whole organ, which is obtained based on the image captured in advance. A medical image processing method.
請求項1乃至3のいずれかに記載の医用画像処理方法において、
前記処理部は、
処理の対象画素と周囲画素を指定し、
周囲画素の線の方向が対象画素の方向に向かっている程度を表す向きの同一性項と、対象画素と周囲画素との距離に従って値が減少する距離項により、対象画素の線らしさ項を求め、
前記局所形状解析に基づき求めた周辺画素の線らしさ項と、対象画素の線らしさ項との積を、複数の周辺画素について累積することにより、周辺画素から対象画素に線が伸びてくる度合いである、連続性に基づく確率Pを求める
ことを特徴とする医用画像処理方法。
The medical image processing method according to any one of claims 1 to 3,
The processor is
Specify the target pixel and surrounding pixels for processing,
The line-likeness term of the target pixel is obtained by the identity term indicating the degree of the direction of the line of the surrounding pixel toward the direction of the target pixel and the distance term whose value decreases according to the distance between the target pixel and the surrounding pixel. ,
By accumulating the product of the line-likeness term of the peripheral pixel obtained based on the local shape analysis and the line-likeness term of the target pixel for a plurality of peripheral pixels, the degree of the line extending from the peripheral pixel to the target pixel A medical image processing method characterized by obtaining a certain probability P c based on continuity.
請求項1乃至4のいずれかに記載の医用画像処理方法において、
前記処理部は、線状組織確率Pに対して予め定められたひとつ又は複数の閾値により2値化又は多値化して線状組織確率画像を生成すること、又は、各画素の線状組織確率Pの分布により線状組織確率画像を生成することを特徴とする医用画像処理方法。
The medical image processing method according to any one of claims 1 to 4,
The processing unit generates a linear tissue probability image by binarization or multi-leveling with one or a plurality of predetermined thresholds with respect to the linear tissue probability P, or the linear tissue probability of each pixel A medical image processing method, wherein a linear tissue probability image is generated based on a distribution of P.
前記請求項1乃至5のいずれかに記載された医用画像処理方法により線状組織確率画像を生成し、
前記医用画像から、前記線状組織確率画像を除去することでがん領域又は他の対象画像を抽出し、前記がん領域又は前記他の対象画像を表示部に表示する及び/又は前記記憶部に記憶することを特徴とする医用画像処理方法。
A linear tissue probability image is generated by the medical image processing method according to any one of claims 1 to 5,
A cancer region or other target image is extracted by removing the linear tissue probability image from the medical image, and the cancer region or the other target image is displayed on a display unit and / or the storage unit A medical image processing method characterized by storing the data in a memory.
請求項1乃至6のいずれかに記載の医用画像処理方法において、
前記処理部が、さらに、前記医用画像及び/又は前記線状組織確率画像を、予め定められた時間間隔又は時刻ごとに取得及び形成し、前記記憶部に記憶し、及び/又は、前記表示部に時間変化を動画により表示又は複数の連続する静止画により表示することを特徴とする医用画像処理方法。
The medical image processing method according to any one of claims 1 to 6,
The processing unit further acquires and forms the medical image and / or the linear tissue probability image at predetermined time intervals or times, stores them in the storage unit, and / or the display unit. A medical image processing method characterized in that a time change is displayed as a moving image or a plurality of continuous still images.
請求項1乃至7のいずれかに記載の医用画像処理方法において、
前記線状組織確率画像は、それぞれ、血管形状、気管支形状、リンパ管形状、神経形状のいずれかひとつ又は複数を表す線状組織確率画像であることを特徴とする医用画像処理方法。
The medical image processing method according to any one of claims 1 to 7,
2. The medical image processing method according to claim 1, wherein each of the linear tissue probability images is a linear tissue probability image representing one or more of a blood vessel shape, a bronchial shape, a lymph vessel shape, and a nerve shape.
医用画像処理装置であって、
撮影された3次元の医用画像、臓器識別情報毎に画素値に対して画素が指定された対象臓器らしいかを表す確率Pを示す確率情報、線状組織確率画像を記憶する記憶部と、
表示部と、
処理部と、
を備え、
前記処理部が、3次元の医用画像に対して、画素毎の画素値に従い実行する局所形状解析に基づき、各画素の画素値が線状らしいかを表す確率Pを求め、
前記処理部が、前記記憶部に予め記憶された前記確率情報を参照し、各画素の画素値に基づき、各画素が対象臓器らしいかを表す確率Pを求め、
前記処理部が、各画素の連続性に基づき、周囲の線状組織画素が処理対象の画素上を通る確率を累積することにより確率Pを求め、
前記処理部が、確率P及び確率Pの積と、確率Pとを、加算すること又は重み付けて加算することにより、各画素が線状らしいかを表す線状組織確率Pを求め、
前記処理部が、線状組織確率Pに従い線状組織確率画像を生成し、前記線状組織確率画像を表示部に表示する及び/又は前記記憶部に記憶する
医用画像処理装置。
A medical image processing apparatus,
A storage unit that stores a captured three-dimensional medical image, probability information indicating a probability P i indicating whether a pixel is designated with respect to a pixel value for each organ identification information, and a linear tissue probability image;
A display unit;
A processing unit;
With
The processing unit obtains a probability P f indicating whether the pixel value of each pixel seems to be linear based on a local shape analysis performed according to the pixel value for each pixel with respect to a three-dimensional medical image,
The processing unit refers to the probability information stored in advance in the storage unit, and obtains a probability P i indicating whether each pixel is a target organ based on a pixel value of each pixel,
The processing unit obtains the probability P c by accumulating the probability that surrounding linear tissue pixels pass on the pixel to be processed based on the continuity of each pixel,
The processing unit obtains a linear tissue probability P indicating whether each pixel is linear by adding or weighting the product of the probability P i and the probability P c and the probability P f ,
A medical image processing apparatus in which the processing unit generates a linear tissue probability image according to a linear tissue probability P, displays the linear tissue probability image on a display unit, and / or stores the linear tissue probability image in the storage unit.
医用画像処理システムであって、
3次元の医用画像を撮影及び取得する画像撮影装置と、
前記画像撮影装置から前記医用画像を入力し、前記医用画像に基づき線状組織確率画像を生成する、請求項9に記載された医用画像処理装置と、
を備えた医用画像処理システム。
A medical image processing system,
An image capturing device for capturing and acquiring a three-dimensional medical image;
The medical image processing apparatus according to claim 9, wherein the medical image is input from the image capturing apparatus and a linear tissue probability image is generated based on the medical image;
A medical image processing system.
医用画像処理プログラムであって、
前記処理部が、3次元の医用画像に対して、画素毎の画素値に従い実行する局所形状解析に基づき、各画素の画素値が線状らしいかを表す確率Pを求めるステップと、
前記処理部が、記憶部に予め記憶された、臓器識別情報毎に画素値に対して画素が指定された対象臓器らしいかを表す確率Pを記憶した確率情報を参照し、各画素の画素値に基づき、各画素が対象臓器らしいかを表す確率Pを求めるステップと、
前記処理部が、各画素の連続性に基づき、周囲の線状組織画素が処理対象の画素上を通る確率を累積することにより確率Pを求めるステップと、
前記処理部が、確率P及び確率Pの積と、確率Pとを、加算すること又は重み付けて加算することにより、各画素が線状らしいかを表す線状組織確率Pを求めるステップと、
前記処理部が、線状組織確率Pに従い線状組織確率画像を生成し、前記線状組織確率画像を表示部に表示する及び/又は前記記憶部に記憶するステップと
をコンピュータに実行させるための医用画像処理プログラム。
A medical image processing program,
Obtaining a probability P f indicating whether the pixel value of each pixel seems to be linear based on a local shape analysis performed according to the pixel value for each pixel with respect to a three-dimensional medical image by the processing unit;
The processing unit refers to probability information that is stored in advance in the storage unit and stores probability information P i that indicates whether the pixel is a target organ for which pixel value is specified for each organ identification information, and the pixel of each pixel Obtaining a probability P i representing whether each pixel is a target organ based on the value;
The processor determines a probability P c by accumulating the probability that surrounding linear tissue pixels pass over the pixel to be processed based on the continuity of each pixel;
The processing unit obtains a linear tissue probability P representing whether each pixel seems to be linear by adding or weighting the product of the probability P i and the probability P c and the probability P f. When,
The processing unit generates a linear tissue probability image according to the linear tissue probability P, and causes the computer to execute a step of displaying the linear tissue probability image on a display unit and / or storing it in the storage unit. Medical image processing program.
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