JP6634381B2 - 画像処理装置、ｘ線ｃｔ装置、及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置、X線CT装置、及び画像処理方法に係り、詳細には、CT画像からの臓器抽出及び抽出臓器の画像処理技術に関する。
X線CT装置で得られる画像は被検体内の臓器の形状を描写するものであり、画像診断に使用される。近年は、特許文献1に記載されるようにX線CT装置で撮影した画像を利用して、例えば肝臓等の臓器の切除領域をシミュレーション表示することが可能となり、手術計画に役立てられている。
肝切除術には、非系統的肝切除と系統的肝切除がある。非系統的肝切除は、核出術と部分切除があり、核出術は腫瘍のみを切除するのに対し、部分切除は腫瘍にマージンを設け、腫瘍とマージンを含む領域を切除する。系統的切除は葉切除と区域切除と亜区域切除とがある。これらは、腫瘍の位置や大きさや個数並びに肝機能(肝予備能)を考慮し決定される。また、切除される肝実質の容量は小さい方が望ましいとされている。
系統的切除を行うための手術計画においては、肝実質の肝切除ラインを決定するとともに切断(結紮)する血管を特定し、切断位置を決定する必要がある。従来技術では、切断は血管の枝単位とし、切断位置を血管の分枝点に設定するため、血管が複数の領域(葉、区域、亜区域)に跨る場合は一旦血管を切除し、その後、血管再建術を施すことがある。特許文献1には、動脈支配領域と静脈支配領域を特定し、これらの情報に基づいて切除領域を特定し、シミュレーション表示する処理について記載されている。
被検体の負担を軽減するためには、肝実質の切除容量を小さくすることが望まれる。
被検体の負担を軽減するためには、肝実質の切除容量を小さくすることが望まれる。
特許文献1の手法では、切断を枝単位とし、分枝点を切断位置としている。そのため、肝実質の切除容量は必ずしも最小容量とはならない。また、特許文献1では複数の血管とその血管径の関係から支配領域を算出しているが、これは肝実質の予備能が場所によって一定であると仮定した場合である。肝実質の予備能は場所によって一定であるとは限らず、切除容量をより正確に最小化するためには、局所的な肝予備能変化を考慮して血管切断位置や肝切除領域を決定する必要がある。
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、腫瘍に対し最適な肝切除ラインを求め、提示することが可能な画像処理装置、X線CT装置、及び画像処理方法を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するために本発明は、肝臓を含む被検体内部を描出した画像データ及び肝臓の局所的な予備能に関するデータである肝予備能データを取得するデータ取得部と、前記画像データから肝実質領域、腫瘍、及び血管を分離抽出する抽出部と、抽出した肝実質領域における動脈及び静脈の各支配領域を前記肝予備能データに基づいて算出する血管支配領域算出部と、算出した各支配領域と前記腫瘍との配置に基づいて血管切断位置及び肝切除ラインを決定する肝切除ライン決定部と、前記血管切断位置及び肝切除ラインを表示する表示部と、を備えることを特徴とする画像処理装置である。
また、前記画像処理装置を備えたX線CT装置である。
また、画像処理装置が実行する、肝臓を含む被検体内部を描出した画像データ及び肝臓の局所的な予備能に関するデータである肝予備能データを取得するステップと、前記画像データから肝実質領域、腫瘍、及び血管を分離抽出するステップと、抽出した肝実質領域における動脈及び静脈の各支配領域を前記肝予備能データに基づいて算出するステップと、算出した各支配領域と前記腫瘍との配置に基づいて血管切断位置及び肝切除ラインを決定するステップと、前記血管切断位置及び肝切除ラインを表示装置に表示させるステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法である。
本発明により、腫瘍に対し最適な肝切除ラインを求め、提示することが可能な画像処理装置、X線CT装置、及び画像処理方法を提供できる。
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
［第1の実施の形態］
まず、図1を参照してX線CT装置1の全体構成について説明する。
まず、図1を参照してX線CT装置1の全体構成について説明する。
図1に示すように、X線CT装置1は、スキャンガントリ部100、寝台105、及び操作卓120を備える。スキャンガントリ部100は、被検体に対してX線を照射するとともに被検体を透過したX線を検出する装置である。操作卓120は、スキャンガントリ部100の各部を制御するとともにスキャンガントリ部100で計測した透過X線データを取得し、画像の生成を行う装置である。寝台105は被検体を寝載し、スキャンガントリ部100のX線照射範囲に被検体を搬入・搬出する装置である。
スキャンガントリ部100は、X線源101、回転盤102、コリメータ103、X線検出器106、データ収集装置107、ガントリ制御装置108、寝台制御装置109、及びX線制御装置110を備える。
操作卓120は、入力装置121、画像処理装置122、記憶装置123、システム制御装置124、及び表示装置125を備える。
スキャンガントリ部100の回転盤102には開口部104が設けられ、開口部104を介してX線源101とX線検出器106とが対向配置される。開口部104に寝台105に載置された被検体が挿入される。回転盤102は、回転盤駆動装置から駆動伝達系を通じて伝達される駆動力によって被検体の周囲を回転する。回転盤駆動装置はガントリ制御装置108によって制御される。
X線源101は、X線制御装置110に制御されて所定の強度のX線を連続的または断続的に照射する。X線制御装置110は、操作卓120のシステム制御装置124により決定されたX線管電圧及びX線管電流に従って、X線源101に印加または供給するX線管電圧及びX線管電流を制御する。
X線源101のX線照射口にはコリメータ103が設けられる。コリメータ103は、X線管101から放射されたX線の照射範囲を制限する。例えばコーンビーム(円錐形または角錐形ビーム)等に成形する。コリメータ103の開口幅はシステム制御装置124により制御される。
X線源101から照射され、コリメータ103を通過し、被検体を透過したX線はX線検出器106に入射する。
X線検出器106は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成されるX線検出素子群をチャンネル方向(周回方向)及び列方向(体軸方向)に2次元配列したものである。X線検出器106は、被検体を介してX線源101に対向するように配置される。X線検出器106はX線源101から照射されて被検体を透過したX線量を検出し、データ収集装置107に出力する。
データ収集装置107は、X線検出器106の個々のX線検出素子により検出されるX線量を収集し、デジタル信号に変換し、透過X線データとして操作卓120の画像処理装置122に順次出力する。
画像処理装置122は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたコンピュータである。画像処理装置122は、データ収集装置107から入力された透過X線データを取得し、対数変換、感度補正等の前処理を行って再構成に必要な投影データを作成する。また画像処理装置122は、生成した投影データを用いて断層像等の被検体内部を描出した画像を再構成する。システム制御装置124は、画像処理装置122によって再構成された画像データを記憶装置123に記憶するとともに表示装置125に表示する。
また画像処置装置122は、再構成された画像データを用いて肝切除術における血管切断位置及び肝切除ラインを決定する処理(肝切除領域決定処理)を実行する。肝切除領域決定処理の詳細については後述する(図3参照)。
システム制御装置124は、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータである。
記憶装置123はハードディスク等のデータ記録装置であり、X線CT装置1の機能を実現するためのプログラムやデータ等が予め記憶される。
記憶装置123はハードディスク等のデータ記録装置であり、X線CT装置1の機能を実現するためのプログラムやデータ等が予め記憶される。
表示装置125は、液晶パネル、CRTモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、システム制御装置124に接続される。表示装置125は画像処理装置122から出力される画像データ、並びにシステム制御装置124が取り扱う種々の情報を表示する。
入力装置121は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー、及び各種スイッチボタン等により構成され、操作者によって入力される各種の指示や情報をシステム制御装置124に出力する。操作者は、表示装置125及び入力装置121を使用して対話的にX線CT装置1を操作する。入力装置121は表示装置125の表示画面と一体的に構成されるタッチパネル式の入力装置としてもよい。
寝台105は、被検体を寝載する天板、上下動装置、及び天板駆動装置を備え、寝台制御装置109の制御により天板高さを上下に昇降したり、体軸方向へ前後動したり、体軸と垂直方向かつ床面に対し平行な方向(左右方向)への左右動する。撮影中において、寝台制御装置109はシステム制御装置124により決定された寝台移動速度及び移動方向で天板を移動させる。
次に、図2を参照して、本発明に係る画像処理装置122の機能構成を説明する。
図2に示すように、画像処理装置122は、データ取得部122a、抽出部122b、血管支配領域算出部122c、肝切除ライン決定部122d、表示部122e、及び入力部122fを有する。
データ取得部122aは、肝臓を含む被検体内部を描出した画像データ及び肝臓の局所的な予備能に関するデータである肝予備能データを取得する。画像データは、被検体をX線CT装置やMR装置等を用いて撮影した複数の断層像を積み上げた3次元原画像データである。以下、入力画像がCT画像である場合を例として説明する。
肝予備能データは、上述したように肝臓の局所的な予備能を示すデータである。具体的には、肝実質領域における任意の複数点における造影剤拡散速度(図6参照)や、各血管から流出する造影剤が到達する時間が等しい肝実質領域の各点を結ぶ線(以下、「造影剤到達時間の等高線」という。図17参照)等を用いる。上述の造影剤拡散速度や造影剤到達時間の等高線は、撮影時に計測される造影剤監視データから算出される。造影剤監視データの具体例としては、TDC(Time Density Curve)等が挙げられる。
データ取得部122aは、造影剤拡散速度や造影剤到達時間の等高線等が予め算出されている場合は、これらを肝予備能データとして画像データとともに取得する。造影剤拡散速度や造影剤到達時間の等高線等が予め算出されていない場合は、データ取得部122aは画像撮影時の造影剤監視データを取得し、造影剤拡散速度や造影剤到達時間の等高線等の肝予備能データを算出する。
抽出部122bは、画像データの輝度値に基づき、肝実質、腫瘍、動静脈を含む血管等の各臓器を分離抽出する。画像上で各臓器をそれぞれ分離して抽出するには、例えば、セグメンテーションやリージョングローイング、その他の各種の手法を用いることができる。セグメンテーションとは、閾値により画像を二値化して領域を抽出する方法である。リージョングローイングとは、任意の画素の輝度値とその周辺画素の輝度値を比較し、両者の差が設定した閾値以下であれば、同一領域として、画素を結合しながら領域を抽出する方法である。
血管支配領域算出部122cは、抽出部122bにより抽出された肝実質領域における各血管の支配領域を上述の肝予備能データに基づいて算出する。また、血管支配領域算出部122cは、必要に応じて造影剤監視データを取得し、造影剤監視データに基づいて画像の各点における造影剤拡散速度や到達時間の等高線等の肝予備能データを算出する。
肝切除ライン決定部122dは、血管支配領域算出部122cにより算出された各血管の支配領域及び腫瘍の配置に基づいて肝切除領域が最小となる血管切断位置を決定する。具体的な決定手順としては、まず切除対象とする腫瘍の栄養血管を特定し、栄養血管の分枝点を求め、分枝点から延びる動脈及び静脈の各支配領域を特定し、動脈支配領域及び静脈支配領域の重なり部分を血液うっ滞領域とする。
更に腫瘍と血液うっ滞領域とを切除するための血管切断位置を設定し、設定された血管切断位置で最適な肝切除ラインを算出する。このとき、肝切除ライン決定部122dは、血管切断位置に応じた肝切除領域の容量(肝切除容量)と血液うっ滞領域の容量(血液うっ滞容量)を算出する。肝切除ライン決定部122dは、血液うっ滞容量が最小となるように肝切除領域を最小化する処理を実行する。
この最小化処理では、栄養血管である動脈の血管切断位置を、例えば血管の分枝点付近から末端側に向けて移動し、腫瘍を切除しつつ血液うっ滞容量が最小となる肝切除ラインを決定する。
表示部122eは、肝切除ライン決定部122dにより決定された血管切断位置及び肝切除ライン(または肝切除領域)を画像上に表示する。このとき、血管切断位置と血液うっ滞領域との関係を示したり、肝切除容量等を表示したりするようにしてもよい。
入力部122fは、血管切断位置の指定入力や、肝切除領域算出に用いる各種のパラメータの入力を受け付ける。
次に、図3のフローチャートを参照して、第1の実施の形態の画像処理装置122が実行する肝切除領域決定処理の流れを説明する。
画像処理装置122は、まず肝臓領域を含むCT画像等の画像データ及び肝予備能データを取得する(ステップS101)。画像処理装置122は、入力された画像データから肝実質、血管、腫瘍をそれぞれ分離抽出する(ステップS102〜ステップS104)。
ステップS103において抽出される血管は、図4に示すように門脈を含む動脈21、22、23、及び静脈31、32、33である。図4において、11は肝実質、41は腫瘍を示している。
ステップS102〜ステップS104における各臓器(肝実質11、動脈21、22、23、静脈31、32、33、及び腫瘍41)の抽出は、セグメンテーションやリージョングローイング等といった公知の手法により行えばよい。また臓器抽出に使用する閾値は入力装置121等を介して操作者が入力するものとしてもよいし、予め設定されている値としてもよい。
次に画像処理装置122は、切除対象とする腫瘍41に栄養を供給する栄養血管を特定する(ステップS105)。栄養血管特定処理は、例えば、特許文献2等に記載される手法を用いればよい。具体的には、腫瘍に接続している血管を特定するための処理開始点を設定し、リージョングローイング等の手法で栄養血管を特定する。
画像処理装置122は、血管の分枝点を算出する(ステップS106)。図4に示す血管の分枝点は動脈分枝点24と静脈分枝点34とがある。画像処理装置122は、ステップS103で抽出された各血管の芯線を算出し、芯線の分岐部をそれぞれ動脈分枝点24と静脈分枝点34とする。
次に画像処理装置122は、各血管の支配領域を特定する(ステップS107、ステップS108)。以下、動脈の支配領域を動脈支配領域と呼び、静脈の支配領域を静脈支配領域と呼ぶ。
動脈支配領域は、図5に示すように、隣接する各動脈22、23の動脈支配領域26、27と動脈支配領域の境界25とにより決定される。動脈支配領域を算出する際、画像処理装置122は、肝臓の局所的な予備能に関するデータである肝予備能データを取得または算出し、この肝予備能データを用いて動脈支配領域(動脈22、23の各動脈支配領域26、27と動脈支配領域の境界25)を決定する。
ここで、肝予備能データの算出方法について、図6を参照して説明する。
図6(a)は各画素における造影剤到達時間を示す時系列データ(TDC；Time Density Curve)を示し、図6(b)は動脈22、23の近傍に設定した点(演算点)A，B，C，Dを示す図である。
画像処理装置122は、各演算点におけるTDCのピーク時間tpと2点間距離(点Aと点Bとの距離、点Cと点Dとの距離)から各血管周辺の造影剤拡散速度を求める。
動脈22の近傍の点Aにおける造影剤拡散速度は、以下の式(1)から求められる。
同様に、動脈23の近傍の点Cにおける造影剤拡散速度は、以下の式(2)から求められる。
画像処理装置122は、各動脈22、23近傍の点A、点Cにおける造影剤拡散速度の比を求め、求めた比が動脈22から動脈支配領域の境界25までの距離d1と動脈23から動脈支配領域の境界25までの距離d2との比となるように動脈支配領域の境界25を算出する。以下の式(3)は、動脈22から動脈支配領域の境界25までの距離d1と動脈23から動脈支配領域の境界25までの距離d2との比を表す式である。
算出した動脈支配領域の境界25から各動脈22、23までの範囲を、それぞれ動脈22、23を中心として対称に広げた範囲を動脈支配領域26、27とする。
図6(b)では、動脈22、23の分枝点から所定の距離だけ離れた血管断面位置から血管芯線に垂直な線上にある2点A，B(または点C，D)を演算点とする例を示している。画像処理装置122は、各血管の分枝点から末端にわたる各血管断面位置でそれぞれ同様に演算点を設定し、各演算点での造影剤拡散速度の比に基づいて動脈と動脈支配領域の境界25までの距離比(距離d1：d2)を求め、これにより各血管断面位置での境界25の位置を算出する。
なお、演算点(点A，B、点C，D)は、血管芯線に垂直な線上の点とする例に限定されない。例えば、血管芯線から放射状に演算点を設定したり、動脈22、23の分枝点24から等間隔に設定した複数の平行な線上の点にそれぞれ演算点(点A，B、点C，D)を設定したりしてもよい。
画像処理装置122は、静脈についても同様に各静脈32、33の静脈支配領域(静脈支配領域の境界35及び静脈支配領域36、37)を特定する(ステップS108)。図7は、静脈支配領域(静脈支配領域の境界35及び静脈支配領域36、37)を示す図である。
動脈支配領域と静脈支配領域を算出すると、次に画像処理装置122は、血液うっ滞領域71を特定する(ステップS109)。
図8は、図5の動脈支配領域と図7の静脈支配領域を重ねて示した図であり、図9は、分枝点近傍で静脈33が切除された場合の血液うっ滞領域71を示す図である。血液うっ滞領域71とは、静脈を切除した際に動脈から流入する血液が流出する静脈がなくなるために鬱血状態となる領域である。つまり血液うっ滞領域71は、動脈支配領域と静脈支配領域との位置関係及び血管切断位置で決定される。
静脈33が分枝点34近傍から切除された場合の血液うっ滞領域は、図9に示すように、動脈支配領域27と静脈支配領域37とが重なる領域71となる。肝切除術では、腫瘍とともに血液うっ滞領域71が切除されるように、肝切除ラインを決定する必要がある。
画像処理装置122は、各血管の切断位置を設定する(ステップS110)。図10は、動脈分枝点24の近傍に動脈切断位置(血管切断位置)81を設定し、静脈分枝点34の近傍に静脈切断位置(血管切断位置)82を設定した場合の肝切除領域83を示す図である。画像処理装置122は、まず、腫瘍41の栄養血管である動脈22の分枝点24に近い位置に切断位置(動脈切断位置)81を設定する。また、静脈33の芯線に垂直な線上に静脈切断位置82を設定する。
静脈33の芯線はステップS105の演算時に求められている。
静脈33の芯線はステップS105の演算時に求められている。
画像処理装置122は、ステップS110で設定した血管切断位置での肝切除ラインを算出する(ステップS111)。動脈支配領域26と血液うっ滞領域71と動脈切断位置81の延長線と静脈切断位置82の延長線とで囲まれる領域83を肝切除領域として肝切除ライン(肝切除領域83を囲むライン)を算出する。
画像処理装置122は、ステップS111で算出した肝切除ラインでの肝切除容量及び血液うっ滞容量を算出し(ステップS112)、RAM等に保持する。そして、肝切除領域の最小化(血液うっ滞容量の最小化)が可能であるか否かの判定を行う(ステップS113)。このステップS113の判定処理では、例えば、腫瘍41の位置から動脈切断位置81を末梢側に移動可能であるか、また、動脈切断位置81が末梢側への移動限界に達している場合には静脈切断位置82を独立して末梢側へ移動可能であるか等が判定される。これらのいずれかの条件を満たす場合、血液うっ滞容量を小さくすることができ、肝切除領域の最小化が可能と判定する。
肝切除領域の最小化が可能な場合(ステップS113；Yes)、画像処理装置122は、肝切除領域の最小化処理を行う。具体的には、ステップS110へ戻り、図11に示すように動脈切断位置(血管切断位置)91を動脈22の芯線に沿って末梢側へ移動させる。動脈切断位置91は腫瘍41の位置と予め設定された腫瘍マージンとから自動的に設定される。このときの静脈切断位置(血管切断位置)92は、移動後の動脈切断位置91における動脈22の芯線に垂直な線上に設定される。このように動脈切断位置91及び静脈切断位置92が設定されると、肝切除領域93が決定され、肝切除ラインは、肝切除領域93から算出される。画像処理装置122は、算出した肝切除ラインで切除を行った場合の肝切除容量及び血液うっ滞容量を算出し、RAMに保持する(ステップS110〜ステップS112)。
動脈切断位置91の移動が限界に達すると、動脈の切断位置が決定される。
画像処理装置122は、更に肝切除領域の最小化が可能であるかを判定し(ステップS113)、可能であれば最小化処理を行う。
動脈切断位置決定後の最小化処理において、画像処理装置122は、図12に示すように動脈切断位置91を固定したまま、静脈切断位置(血管切断位置)1001のみを静脈33の芯線に沿って末梢側へ移動させる。位置1001を静脈切断位置に設定した場合の肝切除領域は領域1002である。
画像処理装置122は、肝切除領域1002から肝切除ライン1003を算出し、算出した肝切除ライン1003で切除した場合の肝切除容量及び血液うっ滞容量を算出し、RAMに保持する。図12に示す例では、静脈切除位置1001が静脈33の末端付近に達している。画像処理装置122は、この状態から更に、静脈33の切断が不要となる肝切除ラインを探索するようにしてもよい。つまり、静脈33の末端部の走行方向や別の腫瘍との位置関係から、静脈33を切除する必要があるか否かを判定する。
静脈33を切除する必要がなければ血液うっ滞領域71が発生せず、この場合は肝切除領域を更に縮小できる。つまり、肝切除ライン1003を動脈22の動脈支配領域の境界25(図13のライン1105)の位置とすることができる。図14に示すように肝切除領域1201を更に小さくすることができる。肝切除ラインの探索は、例えば図13に示すように、静脈切断位置1001を示すラインの角度を位置1102、1103、1104、1105のように調整(回転)する等の方法で行えばよい。また、血液うっ滞領域71内に腫瘍がないことが予めわかっている場合は、静脈切断位置1001を示すラインの角度を境界25の位置に切り替えるようにしてもよい。
また図15に示すように、腫瘍41とは別の腫瘍42が血液うっ滞領域71に存在する場合は、画像処理装置122は腫瘍42の位置を考慮して肝切除ラインを決定する。図15の例では、静脈33は切除されないが腫瘍42を含むように肝切除領域1301が決定されている。
また図16(a)に示すように、腫瘍41とは別の腫瘍43が動脈切断位置91の延長線上より上方に存在する場合は、画像処理装置122は、図16(b)に示すように静脈切断位置(血管切断位置)1401付近で肝切除ラインの角度を調整(回転)して、腫瘍43を含むように肝切除ライン1403を設定するようにしてもよい。これにより、複数の腫瘍を切除しつつ、血液うっ滞領域及び肝切除領域の最小化を図ることができる。
ステップS110〜ステップS113の最小化処理により、血液うっ滞容量が最小となる各血管の切断位置、及び肝切除ラインを決定する(ステップS114)。
画像処理装置122は、ステップS101〜ステップS114の処理で決定した血管切断位置及び肝切除ラインを画像上に表示する(ステップS115)。このとき、更にステップS112で算出した肝切除容量を表示することが望ましい。
なお、上述の説明では、血管切断位置を血管の分枝点から末端側へ移動させることにより肝切除領域の最小化処理を行う例を示したが、これとは逆に、血管の末端側から分枝点側へ切断位置を移動させて肝切除領域の最小化を図るものとしてもよい。
また、分枝点に血管切断位置をおいて血液うっ滞容量を求める手順(図10)を省き、始めから腫瘍41付近に動脈切断位置を設定して血液うっ滞容量を求め、最小化処理を開始する手順としてもよい。
以上説明したように、第1の実施の形態の画像処理装置122は、肝臓を含む被検体内部を描出した画像データ及び肝臓の局所的な予備能に関するデータである肝予備能データを取得し、画像データから肝実質領域、腫瘍、及び血管を分離抽出し、抽出した肝実質領域における動脈及び静脈の各支配領域を肝予備能データに基づいて算出する。そして、算出した各支配領域と腫瘍との配置に基づいて肝切除領域が最小となる血管切断位置及び肝切除ラインを決定し、決定した血管切断位置及び肝切除ラインを表示装置125に表示させる。
これにより、分枝点よりも末端側に血管切断位置を設定でき、より小さな切除領域を決定し、提示することができる。また、肝臓の局所的な肝予備能変化を考慮して、正確な血管支配領域を特定することが可能となるため、最適な肝切除ラインを正確に求めて提示することが可能となる。
なお、肝切除領域決定処理において、画像処理装置122は、腫瘍に関する臨床データに基づいて血管切断位置及び肝切除ラインを補正するようにしてもよい。すなわち、データ取得部122aは、抽出された腫瘍に関する臨床データを血管切断位置及び肝切除ラインの決定に関する補正パラメータとして取得し、肝切除ライン決定部122dは、更に補正パラメータに基づいて肝切除領域が最小となる血管切断位置及び肝切除ラインを決定することが望ましい。
腫瘍に関する臨床データとは、例えば、腫瘍の大きさ、位置、成長度、切除時期、切除範囲、及び切除容量等である。この腫瘍に関する臨床データは、例えば患者の診断情報を管理するデータベース等に記憶されている。データ取得部122aは、データベースから該当患者の臨床データを補正パラメータとして読み出す。
更に、肝切除ライン決定部122dは、過去の臨床データに基づいて腫瘍の手術時期や手術時期に応じた肝切除ラインを算出するものとしてもよい。
［第2の実施の形態］
次に、図3のステップS107、ステップS108の血管支配領域の算出処理の別の例について説明する。
次に、図3のステップS107、ステップS108の血管支配領域の算出処理の別の例について説明する。
図3に示す肝切除領域決定処理において血管支配領域を算出する際、第1の実施の形態では画像処理装置122は造影剤拡散速度の比を用いて算出したが、第2の実施の形態では、更に血管径を考慮して血管支配領域を算出することが望ましい。
すなわち、画像処理装置122は、まず図6(b)に示すように各血管芯線に垂直な線上に少なくとも2点(点A及び点B、点C及び点D)を設定し、各点におけるTDC(図6(a))のピーク時間tpと2点間距離(点Aと点Bとの距離、点Cと点Dとの距離)から点A、点Cにおける造影剤拡散速度を求める。
動脈22の近傍の点Aにおける造影剤拡散速度は、上述の式(1)から求められ、動脈23の近傍の点Cにおける造影剤拡散速度は、上述の式(2)から求められる。
画像処理装置122は、各動脈22、23近傍の点A、点Cにおける造影剤拡散速度と血管径を考慮して、各動脈22、23の支配領域の境界25を算出する。以下の式(4)は、動脈22から動脈支配領域の境界25までの距離d1と動脈23から動脈支配領域の境界25までの距離d2との比を表す式である。
式(4)に血管の径は、演算点から血管芯線へ引いた垂線上の断面位置における径である。
血管径に応じて血流量が異なるため、造影剤の流量も異なる。造影剤拡散速度と併せて血管径を考慮することにより、より正確に血管支配領域を算出できる。
［第3の実施の形態］
血管支配領域を算出する際、画像処置装置122は、各血管から流出する造影剤が肝実質領域の各点に到達する到達時間の等高線を肝予備能データとして算出し、各血管についての等高線が交わる境界を血管支配領域の境界とするものとしてもよい。
血管支配領域を算出する際、画像処置装置122は、各血管から流出する造影剤が肝実質領域の各点に到達する到達時間の等高線を肝予備能データとして算出し、各血管についての等高線が交わる境界を血管支配領域の境界とするものとしてもよい。
図17(a)は、各画素における造影剤到達時間を示す時系列データ(TDC)を示し、図17(b)は動脈22、23から流出する造影剤が肝実質領域の各点に到達する到達時間tpが等しい点を結ぶ等高線を示す図である。この等高線は、造影剤の拡散状態を表している。
画像処理装置122は、動脈22及び動脈23から発生する等高線の交差する点を血管支配領域の境界25とする。
静脈周辺の肝実質領域についても同様に、造影剤到達時間の等高線を求め、静脈32及び静脈33から発生する等高線の交差する点を血管支配領域の境界35とする。
第3の実施の形態では、血管周辺の各点での造影剤到達時間の分布から造影剤の拡散状態が求められるため、より細密な局所的肝予備能データを得ることができる。これにより、より正確な血管支配領域を求めることができる。
［第4の実施の形態］
図18は、本発明の画像処理装置122が実行する肝切除領域決定処理に好適なユーザインターフェースを示す図である。
図18は、本発明の画像処理装置122が実行する肝切除領域決定処理に好適なユーザインターフェースを示す図である。
図18に示す操作画面5は、画像表示エリア51、パラメータ設定エリア52、画像選択エリア53、リタッチ指示ボタン54等を有する。
画像表示エリア51には、処理対象とする画像61が画像選択エリア53にて選択された形式で表示される。例えば、画像選択エリア53で「3D」が選択されていれば、元となる3次元原画像データに基づいて作成された3D画像が表示される。また、画像選択エリア53で「MPR」が選択されていれば、元となる3次元原画像データに基づいて作成されたMPR(Multi Planar Reconstruction)画像が表示される。
表示される画像61には、図3のステップS102〜ステップS104の抽出処理で抽出した血管や腫瘍等が肝実質と識別可能に明示されるようにしてもよい。また、図3のステップS110等で算出した血管切断位置を示すライン62、63が各血管上に表示される。更に、血管切断位置に対応する肝切除領域66がマスク表示等によって明示されたり、肝切除ラインが明示されたりすることが望ましい。
また、ステップS107、ステップS108で算出した血管支配領域64や境界を示すライン67、ステップS109で算出した血液うっ滞領域65に半透明なマスクを重畳するなど、各領域が画像61上に明示されることが望ましい。
血管切断位置を示すライン62、63や、境界ライン67は、マウス等で移動可能とする。各ラインが移動されると、ライン位置に応じて肝切除領域66、血液うっ滞領域65等が更新される。
パラメータ設定エリア52は、肝切除領域決定処理において使用する各種のパラメータの入力を受け付ける入力欄が設けられる。パラメータには、例えば、肝切除容量、動脈切断位置(X，Y，Z)、静脈切断位置(X，Y，Z)、腫瘍マージン等が含まれる。
画像選択エリア53は、画像表示エリア51に表示する画像の種類が選択可能に表示される。画像の種類は、3D，MPRに限定されず、その他、3次元原画像データをもとに作成可能な各種の画像を含むものとしてもよい。
リタッチ指示ボタン54は、画像表示エリア51に表示される画像を更新する際に操作される。すなわち、血管切断位置を示すライン62、63や境界ライン67等を移動後、リタッチ指示ボタン54を押下すると、画像処理装置122は、移動後のライン位置に応じた肝切除領域の肝切除容量や血液うっ滞容量を再算出し、各領域を示すマスクの形状を変更する。
以上説明したように、第4の実施の形態によれば、表示されている画像データに対して血管切断位置をマウス等の入力装置121を用いて指定できる。更に画像処理装置122は、肝切除ライン決定する際に、画像上で指定された血管切断位置において切除容量(血液うっ滞容量)が最小となる肝切除ラインを決定し、操作画面5における血管切断位置、肝切除ライン、及び切除容量の表示を更新する。このように、肝切除領域決定処理に好適なユーザインターフェースを提供できるため、操作性を向上できる。
なお、上述の各実施の形態で説明した肝切除領域決定処理を、X線CT装置1に設けられる画像処理装置122ではなく、一般のコンピュータにより実行するものとしてもよい。また、X線CT装置1のシステム制御装置124が上述の各実施の形態で説明した肝切除領域決定処理を行うものとしてもよい。
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像処理装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
1 X線CT装置、100 スキャンガントリ部、101 X線源、102 回転盤、104 開口部、105 寝台、106 X線検出器、107 データ収集装置、120 操作卓、121 入力装置、122 画像処理装置、123 記憶装置、124 システム制御装置、125 表示装置、25 動脈支配領域の境界、26、27動脈支配領域、35 静脈支配領域の境界、36、37 静脈支配領域、41、42 腫瘍、5 操作画面、61 画像データ、71 血液うっ滞領域、81、82、91、92、1001、1401 血管切断位置、83、93、1002、1201、1301、1404 肝切除領域
Claims (5)
- 肝臓を含む被検体内部を描出した画像データ及び肝臓の局所的な予備能に関するデータである肝予備能データを取得するデータ取得部と、
前記画像データから肝実質領域、腫瘍、及び血管を分離抽出する抽出部と、
抽出した肝実質領域における動脈及び静脈の各支配領域を前記肝予備能データに基づいて算出する血管支配領域算出部と、
算出した各支配領域と前記腫瘍との配置に基づいて血管切断位置及び肝切除ラインを決定する肝切除ライン決定部と、
前記血管切断位置及び肝切除ラインを表示する表示部と、
造影剤監視データに基づいて前記肝予備能データを算出する肝予備能データ算出部を備え、
前記肝予備能データ算出部は、前記肝実質領域における任意の複数点での造影剤到達時間の推移から求められる造影剤拡散速度を前記肝予備能データとして算出することを特徴とする画像処理装置。 - 前記血管支配領域算出部は、前記造影剤拡散速度及び血管径に基づいて前記支配領域を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 肝臓を含む被検体内部を描出した画像データ及び肝臓の局所的な予備能に関するデータである肝予備能データを取得するデータ取得部と、
前記画像データから肝実質領域、腫瘍、及び血管を分離抽出する抽出部と、
抽出した肝実質領域における動脈及び静脈の各支配領域を前記肝予備能データに基づいて算出する血管支配領域算出部と、
算出した各支配領域と前記腫瘍との配置に基づいて血管切断位置及び肝切除ラインを決定する肝切除ライン決定部と、
前記血管切断位置及び肝切除ラインを表示する表示部と、
造影剤監視データに基づいて前記肝予備能データを算出する肝予備能データ算出部を備え、
前記肝予備能データ算出部は、各血管から流出する造影剤が前記肝実質領域の各点に到達する到達時間の等高線を前記肝予備能データとして算出し、
前記血管支配領域算出部は、各血管についての前記等高線が交わる境界を前記支配領域の境界とすることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1乃至３のいずれか一項に記載の画像処理装置を備えたX線CT装置。
- 画像処理装置が実行する、
肝臓を含む被検体内部を描出した画像データ及び肝臓の局所的な予備能に関するデータである肝予備能データを取得するステップと、
前記画像データから肝実質領域、腫瘍、及び血管を分離抽出するステップと、
抽出した肝実質領域における動脈及び静脈の各支配領域を前記肝予備能データに基づいて算出するステップと、
算出した各支配領域と前記腫瘍との配置に基づいて血管切断位置及び肝切除ラインを決定するステップと、
前記血管切断位置及び肝切除ラインを表示装置に表示させるステップと、
造影剤監視データに基づいて、前記肝実質領域における任意の複数点での造影剤到達時間の推移から求められる造影剤拡散速度を前記肝予備能データとして算出するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
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