JP6671482B2 - Cpr画像生成装置、方法およびプログラム - Google Patents

Cpr画像生成装置、方法およびプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP6671482B2
JP6671482B2 JP2018536988A JP2018536988A JP6671482B2 JP 6671482 B2 JP6671482 B2 JP 6671482B2 JP 2018536988 A JP2018536988 A JP 2018536988A JP 2018536988 A JP2018536988 A JP 2018536988A JP 6671482 B2 JP6671482 B2 JP 6671482B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cross
section
region
image
interest
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018536988A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018042870A1 (ja
Inventor
努 井上
努 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of JPWO2018042870A1 publication Critical patent/JPWO2018042870A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6671482B2 publication Critical patent/JP6671482B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/003D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/08Volume rendering
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/46Arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B6/461Displaying means of special interest
    • A61B6/466Displaying means of special interest adapted to display 3D data
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/504Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5217Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/20Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/30ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/037Emission tomography
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30101Blood vessel; Artery; Vein; Vascular
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/41Medical
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2215/00Indexing scheme for image rendering
    • G06T2215/06Curved planar reformation of 3D line structures
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2219/00Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T2219/008Cut plane or projection plane definition

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

本発明は、血管等の構造物の長手方向に沿った断面を表すCPR(Curved Planer Reconstruction)画像を生成するCPR画像生成装置、方法およびプログラムに関するものである。
従来、被写体の血管、腸、気管支、動脈等の管腔を有する管状構造物の病変を観察するために、CT(Computed Tomography)装置およびMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置等により得られた物体の3次元画像から3次元構造のイメージをボリュームレンダリングにより取得し、3次元画像から内視鏡を模してあたかもその管腔内に入って見ているように管腔内面を観察できるモードを有する医用画像表示装置が知られている。さらに、3次元画像処理としてMIP(Maximum Intensity Projection)処理、MinIP(Minimum Intensity Projection)処理、MPR(Multi Planar Reconstruction)処理、CPR(Curved Planer Reconstruction)処理等が知られている。特に、CPR処理は3次元画像における任意の曲面を指定し、指定した曲面に沿った3次元画像を2次元画像に再構成してCPR画像を生成するものである。これにより、管状構造物の内壁面の形態について、長手方向の断面を一画面で表示することができる(例えば特許文献1参照)。
また、上記のCT装置等から得られた3次元画像の他に、被写体の機能を示す機能画像も用いられている。機能画像としては、例えば単光子放出断層撮影(Single Photon Emission Tomography)により取得されたSPECT画像、および陽電子放出断層撮影(Positron Emission Tomography)により取得されたPET画像等が知られている。このような機能画像をCPR画像と併せて表示することにより、例えば冠動脈を診断対象とする場合、冠動脈の状態と心臓の機能の状態とを同時に確認することができる。
一方、血管等のように蛇行しながら延びる管状構造物においては、CPR画像により表された管状構造物の縦断面は、管状構造物の蛇行に沿った湾曲形状またはねじれ形状を有する切断曲面となる。このため、CPR画像に慣れないユーザには、CPR画像が管状構造物の各位置をどの向きに切断した曲面を表しているのかを判断することが難しかった。このため、縦断面を表す指標をCPR画像とともに表示することにより、切断曲面と管状構造物との位置関係を示す手法が提案されている(特許文献2参照)。また、特許文献2には、血管および気管支のように分岐を含む管状構造物において、全ての分岐を含むマルチパスCPR画像を生成する手法が提案されている。特許文献2に記載されたマルチパスCPR画像を生成する手法は、分岐間の区画毎に切断曲面を設定し、各区画のCPR画像を1つの画像上に生成する手法である。なお、切断曲面の設定は、切断曲面の各位置の法線方向等の情報に基づいて行われる。これにより、管状構造物の各分岐の構造を含むCPR画像を生成することができるため、管状構造物の分岐の構造を一画面で表示することができる。
特開2007−135843号公報 特開2012−024517号公報
しかしながら、特許文献2に記載された手法では、管状構造物の分岐位置において切断曲面が連続しない。このため、生成されるマルチパスCPR画像において、分岐位置の画像に境界が生じてしまう。
一方、心筋梗塞等の疾患は、冠動脈の狭窄部分に血栓が詰まり、詰まった冠動脈の下流側に血液が流れなくなる結果、心筋が活動しなくなることにより発生する。心筋梗塞等が発生する可能性は、血管の狭窄率が高いほど高くなる。血管が狭窄する原因は血管壁に形成されるプラークである。このため、血管においてプラークがどの程度発生しているかをCPR画像において観察することは、極めて重要である。また、肺癌等の肺における腫瘍等の病変の確認のために、気管支に内視鏡を挿入して病変の生検を行う場合があるが、この場合、病変に到達するまでの経路および気管支と病変の位置との関係をCPR画像において観察することが重要である。
しかしながら、これらの心筋、プラークおよび病変等の関心領域は、管状構造物の1つの縦断面上にのみ存在するものではなく、管状構造物の各断面の中心または重心を結んだ管状構造物の中心線(以下、芯線とする)に垂直な断面において、芯線を中心とする放射状の任意の位置に存在する。このため、従来のように1つの縦切断面のみを設定してCPR画像を生成したのでは、CPR画像において関心領域を良好に観察することができない場合がある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、分岐、心筋、プラークおよび病変等の関心領域を含むようにCPR画像を生成することを目的とする。
本発明によるCPR画像生成装置は、撮影により取得された3次元画像から、対象構造物を抽出する構造物抽出手段と、
対象構造物の基準線上の各点において、基準線に垂直な断面を設定する断面設定手段と、
各断面上に関心領域が存在する場合、基準線および関心領域を含む、各断面における1つの切断面を決定する切断面決定手段と、
各断面における切断面を含むCPR画像を生成する画像生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
CPR画像は、対象構造物の芯線に沿った断面を表す画像であるが、対象構造物が例えば血管または気管支のように複数の分岐を含む場合、分岐毎に複数の芯線が存在する。このような場合、CPR画像を生成するためには、1つの芯線を決定する必要がある。「基準線」とは、対象構造物が複数の芯線を含む場合に、CPR画像を生成するための1つの芯線を意味する。なお、対象構造物が1つの芯線のみを含む場合、その1つの芯線が基準線となる。
なお、本発明によるCPR画像生成装置においては、対象構造物は管状構造物であってもよい。
また、本発明によるCPR画像生成装置においては、関心領域は、対象構造物の分岐、対象構造物に隣接する他の構造物、対象構造物内の他の構造物、および病変の少なくとも1つであってもよい。
「対象構造物に隣接する他の構造物」としては、例えば冠動脈を対象構造物とした場合における心筋等を挙げることができる。「対象構造物内の他の構造物」とは、例えば冠動脈を対象構造物とした場合における狭窄部分に形成されたプラーク等を挙げることができる。
また、本発明によるCPR画像生成装置においては、画像生成手段は、各断面における切断面が連続する切断曲面を生成し、切断曲面を含むCPR画像を生成するものであってもよい。
また、本発明によるCPR画像生成装置においては、各断面に複数の関心領域が存在する場合、切断面決定手段は、1つの関心領域を選択するものであってもよい。
また、本発明によるCPR画像生成装置においては、CPR画像を表示する表示手段をさらに備えるものとしてもよい。
この場合、表示手段は、各断面における切断面の基準となる断面の切断面からの基準線を中心とした角度を表す情報を表示するものであってもよい。
本発明によるCPR画像生成方法は、撮影により取得された3次元画像から、対象構造物を抽出し、
対象構造物の基準線上の各点において、基準線に垂直な断面を設定し、
各断面上に関心領域が存在する場合、基準線および関心領域を含む、各断面における1つの切断面を決定し、
各断面における切断面を含むCPR画像を生成することを特徴とするものである。
なお、本発明によるCPR画像生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
本発明によれば、3次元画像から対象構造物および対象構造物の基準線が抽出され、基準線上の各点において、基準線に垂直な断面が設定される。そして、各断面において関心領域が存在する場合には、基準線および対象構造物に関連する関心領域を含む、各断面における1つの切断面が決定され、各断面における1つの切断面を含むCPR画像が生成される。このため、各断面において基準線を中心とする放射状の任意の方向に存在する関心領域を含むようにCPR画像を生成することができる。したがって、CPR画像において、対象構造物に含まれる複数の関心領域を良好に観察することができる。また、各断面において1つの切断面を決定しているため、例えば関心領域が分岐である場合において、CPR画像に複数の分岐を含ませることができ、かつ分岐間においてCPR画像が連続するようになる。このため、境界がない自然な印象のCPR画像を生成することができる。
本発明の実施形態によるCPR画像生成装置を適用した、診断支援システムの概要を示すハードウェア構成図 本実施形態によるCPR画像生成装置の構成を示す概略ブロック図 抽出された冠動脈領域を示す図 プラークが存在する領域を説明するための図 心筋が存在する領域を説明するための図 分岐が存在する領域を説明するための図 切断曲面の生成を説明するための図 切断曲面の生成を説明するための図 CPR画像を示す図 本実施形態において行われる処理を示すフローチャート 基準となる断面の切断面からの基準線を中心とした角度を説明するための図 角度情報を表示したCPR画像を示す図
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態によるCPR画像生成装置を適用した、診断支援システムの概要を示すハードウェア構成図である。図1に示すように、診断支援システムでは、本実施形態によるCPR画像生成装置1、3次元画像撮影装置2、および画像保管サーバ3が、ネットワーク4を経由して通信可能な状態で接続されている。そして、診断支援システムにおいては、被検体の診断対象となる部位についてのCPR画像を、CPR画像生成装置1において生成するものである。
3次元画像撮影装置2は、被検体の診断対象となる部位を撮影することにより、その部位を表す3次元画像を生成する装置であり、具体的には、CT装置、MRI装置、およびPET(Positron Emission Tomography)装置等である。この3次元画像撮影装置2により生成された3次元画像は画像保管サーバ3に送信され、保存される。なお、本実施形態においては、被検体の診断対象部位は冠動脈であり、3次元画像撮影装置2はCT装置であり、被検体の胸部の3次元画像が生成されるものとする。
画像保管サーバ3は、各種データを保存して管理するコンピュータであり、大容量外部記憶装置およびデータベース管理用ソフトウェアを備えている。画像保管サーバ3は、有線あるいは無線のネットワーク4を介して他の装置と通信を行い、画像データ等を送受信する。具体的には3次元画像撮影装置2において生成された3次元画像等の画像データをネットワーク経由で取得し、大容量外部記憶装置等の記録媒体に保存して管理する。なお、画像データの格納形式およびネットワーク4経由での各装置間の通信は、DICOM(Digital Imaging and COmmunication in Medicine)等のプロトコルに基づいている。
CPR画像生成装置1は、1台のコンピュータに、本発明のCPR画像生成プログラムをインストールしたものである。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションまたはパーソナルコンピュータでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。CPR画像生成プログラムは、DVD(Digital Versatile Disc)あるいはCD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。または、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、もしくはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用するコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
図2は、コンピュータにCPR画像生成プログラムをインストールすることにより実現されるCPR画像生成装置の概略構成を示す図である。図2に示すように、CPR画像生成装置1は、標準的なワークステーションの構成として、CPU(Central Processing Unit)11、メモリ12およびストレージ13を備えている。また、CPR画像生成装置1には、ディスプレイ14および、マウス等の入力部15が接続されている。
ストレージ13には、ネットワーク4を経由して画像保管サーバ3から取得した、同一被検体についての最新および前回の診断時における過去の3次元画像、並びに処理に必要な情報を含む各種情報が記憶されている。なお、本実施形態においては、同一被検体についての胸部を対象部位とする3次元画像G0が記憶されているものとする。
また、メモリ12には、CPR画像生成プログラムが記憶されている。CPR画像生成プログラムは、CPU11に実行させる処理として、3次元画像撮影装置2が取得した、3次元画像G0を取得する画像取得処理、3次元画像G0から対象構造物を抽出する構造物抽出処理、対象構造物の芯線の1つである基準線上の各点において、基準線に垂直な断面を設定する断面設定処理、各断面上に関心領域が存在する場合、基準線および関心領域を含む、各断面における1つの切断面を決定する切断面決定処理、並びに各断面における切断面を含むCPR画像を生成する画像生成処理を規定する。
そして、CPU11がプログラムに従いこれらの処理を実行することにより、コンピュータは、画像取得部21、構造物抽出部22、断面設定部23、切断面決定部24、および画像生成部25として機能する。なお、CPR画像生成装置1は、画像取得処理、構造物抽出処理、断面設定処理、切断面決定処理、および画像生成処理をそれぞれ行う複数のプロセッサまたは処理回路を備えるものであってもよい。
画像取得部21は、診断の対象部位である冠動脈すなわち心臓を含む胸部の3次元画像G0を画像保管サーバ3から取得する。なお、3次元画像G0が既にストレージ13に記憶されている場合には、画像取得部21は、ストレージ13から3次元画像G0を取得するようにしてもよい。
構造物抽出部22は、例えば、特開2010−200925号公報および特開2010−220742号公報等に記載された手法により、3次元画像G0から冠動脈領域を抽出する。この方法では、まず、ボリュームデータを構成するボクセルデータの値に基づいて、冠動脈の芯線を構成する複数の候補点の位置と主軸方向を算出する。もしくは、ボリュームデータについてヘッセ行列を算出し、算出されたヘッセ行列の固有値を解析することにより、冠動脈の芯線を構成する複数の候補点の位置情報と主軸方向を算出する。そして、候補点周辺のボクセルデータについて冠動脈らしさを表す特徴量を算出し、算出された特徴量に基づいてそのボクセルデータが冠動脈領域を表すものであるか否かを判別する。特徴量に基づく判別は、マシンラーニングにより予め取得された評価関数に基づいて行う。これにより、ボリュームデータから冠動脈領域30が抽出される。図3に、抽出された冠動脈領域30の一部を示す。
断面設定部23は、冠動脈領域30の基準線上の各点において、基準線に垂直な断面を設定する。上記特開2010−200925号公報および特開2010−220742号公報に記載された手法では、冠動脈領域30を抽出する過程において、冠動脈の芯線が設定される。また、芯線を構成する候補点のそれぞれについて、位置と主軸方向が算出される。このため、各候補点において、主軸方向と垂直な断面(直交断面)を、芯線に垂直な断面として設定することができる。
ここで、本実施形態において抽出される冠動脈領域30は、図3に示すように分岐を有するため、芯線は分岐において2つに分かれる。CPR画像を生成するためには、1つの芯線を決定する必要がある。このため、断面設定部23は、2つの芯線のうち、CPR画像を生成するための芯線を基準線に決定し、基準線において基準線に垂直な断面を設定する。なお、基準線の決定は、抽出された冠動脈領域をディスプレイ14に表示して、操作者の入力部15からの指示を受け付けることにより決定する。本実施形態においては、図3において上側から左側に延びる冠動脈領域30Aの芯線が基準線L0に決定されるものとする。図3において基準線L0を実線で示す。また、図3において分岐から下方に延びる冠動脈領域30Bの芯線C0を破線で示す。また、図3においては、基準線L0上の候補点を黒丸で示す。
断面設定部23は、基準線L0上の各点、すなわち各候補点において、基準線L0に垂直な断面を設定する。なお、図3においては、説明のために候補点を間引いて5つの断面Pi、Pi+a、Pi+b、Pi+c、Pi+dを設定した状態を示している。
切断面決定部24は、断面設定部23が基準線L0に設定した各断面Pk(k=1〜n:nは候補点の数)上に関心領域が存在する場合、基準線L0および関心領域を含む、各断面Pkにおける1つの切断面Ckを決定する。このため、切断面決定部24は、各断面Pkにおいて関心領域を設定する。なお、関心領域としては、各断面Pkにおいてプラーク32が形成されている領域および心筋33の領域とすることができる。また、冠動脈領域30における分岐34の位置においては、分岐34を関心領域とすることができる。なお、関心領域の設定のために、切断面決定部24は、3次元画像G0から各断面Pkの断面画像PGkを生成する。
ここで、切断面決定部24は、図4に示すように、各断面画像PGkにおいて、基準線L0を中心とした複数(ここでは4方向)の冠動脈領域30の内腔31の径d1〜d4を算出する。ここで、冠動脈の内腔31にプラーク32が形成されていると、内腔31の径は狭くなる。このため、切断面決定部24は、径d1〜d4のうちの最小となる径となる内腔31の位置をプラーク32が存在する関心領域に設定する。図4においては、径d1となる内腔31の位置を関心領域に設定する。
また、冠動脈は心臓の表面に存在するため、断面画像PGkには、図5に示すように心筋33が含まれる。心筋33は、冠動脈に血流が十分に供給されるか否かにより、活動状況が変化するため、心筋梗塞等の診断上、重要な領域である。切断面決定部24は、各断面Pkの断面画像において心筋33が存在する位置を関心領域に決定する。
また、切断面決定部24は、断面Pkが分岐に存在する場合、図6に示すように、分岐34を関心領域に設定する。
そして、切断面決定部24は、関心領域を含むように各断面Pkにおける切断面を決定する。例えば、図4に示すようにプラーク32が関心領域である場合、径d1を含むように切断面Ckを決定する。また、図5に示すように心筋33が関心領域である場合、基準線L0を通り、かつ心筋33を含むように切断面Ckを決定する。また、図6に示すように、分岐34が関心領域の場合、基準線L0としなかった芯線C0を通るように切断面Ckを決定する。
なお、断面Pkの位置によっては、プラークと心筋、またはプラークと分岐というように、複数の関心領域が存在する場合がある。特に本実施形態においては、冠動脈を診断の対象の構造物としているため、各断面Pkにおいて必ず心筋が含まれる。本実施形態においては、切断面決定部24は、関心領域について予め優先度を設定しておき、1つの断面に複数の関心領域が存在する場合は、優先度が高い方の関心領域を選択し、選択された関心領域を含むように切断面を決定する。本実施形態においては、プラーク、分岐および心筋の順で優先度を設定するものとする。このため、冠動脈領域30におけるプラーク32が存在する領域においては、心筋33が存在していてもプラーク32が関心領域として選択される。また、冠動脈領域30における分岐34が存在する領域においては、心筋33が存在していても、分岐34が関心領域として選択される。なお、各断面pkの断面画像PGkをディスプレイ14に表示し、操作者が切断面に含める関心領域を選択してもよい。
画像生成部25は、切断面決定部24が決定した各断面Pkの切断面Ckを、補間する等して滑らかに接続して切断曲面を生成する。図7〜図8は切断曲面の生成を説明するための図である。本実施形態においては、冠動脈領域30の背後に心筋33が存在し、図7に示すように、冠動脈領域30Aの破線で囲んだ部分B1にプラーク32が存在しているものとする。この場合、図8に示すように、各断面Pkにおける複数の関心領域が切断されるように、切断面決定部24により切断曲面CM0が決定される。なお、図8においては、矢印の方向が各断面Pkにおける切断面Ckの方向である。これにより、部分B1においてはプラーク32を切断し、分岐34においては冠動脈領域30Bを切断し、その他の領域においては心筋33を切断するように切断曲面CM0が決定される。
そして、画像生成部25は、冠動脈領域30を切断曲面CM0により切断してCPR画像を生成する。なお、本実施形態において生成されるCPR画像は、ストレートCPR(Straightened CPR)画像とするが、ストレッチCPR(Stretched CPR)画像や、プロジェクトCPR(Projected CPR)画像でもよい。図9はCPR画像を示す図である。図9に示すように、本実施形態において生成されるCPR画像G10においては、冠動脈領域30において、プラーク32および分岐34が含まれるものとなる。また、分岐34を含むため、基準線L0としなかった芯線C0についての冠動脈領域30Bが含まれるものとなる。なお、CPR画像G10において、プラーク32および冠動脈領域30B以外の部分は、心筋33である。
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図10は本実施形態にお手行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部21が、3次元画像G0を取得し、構造物抽出部22が、3次元画像G0から冠動脈領域30を抽出する(ステップST1)。次いで、断面設定部23が、冠動脈領域30における基準線L0上の各点について、基準線L0に垂直な断面Pkを設定する(ステップST2)。そして、切断面決定部24が、各断面Pk上に関心領域が存在する場合、基準線L0および関心領域を含む、各断面における1つの切断面Ckを決定する(ステップST3)。さらに、画像生成部25が、切断面Ckを含むCPR画像G10を生成し(ステップST4)、生成されたCPR画像G10をディスプレイ14に表示し(ステップST5)、処理を終了する。
このように、本実施形態によれば、各断面において基準線を中心とする放射状の任意の方向に存在する関心領域を含むようにCPR画像G10を生成することができる。このため、CPR画像G10において冠動脈領域30に含まれる複数の関心領域を良好に観察することができる。また、各断面Pkにおいて1つの切断面Ckを決定しているため、例えば関心領域が分岐である場合において、CPR画像に複数の分岐を含ませることができ、かつ分岐位置においてCPR画像G10が連続するようになる。このため、境界がない自然な印象のCPR画像G10を生成することができる。
また、各断面Pkにおける切断面Ckが連続する切断曲面CM0を生成し、切断曲面CM0を含むCPR画像G10を生成することにより、切断面Ckが滑らかに変化する。このため、断面間において、CPR画像G10に境界が発生してしまうことを防止できる。
また、各断面に複数の関心領域が存在する場合、1つの関心領域を選択することにより、選択された関心領域をCPR画像G10に含めることができる。
なお、上記実施形態において、CPR画像G10を表示する際に、各断面Pkにおける切断面Ckの基準となる断面の切断面からの基準線L0を中心とした角度を表す情報を表示してもよい。例えば、図11の上側に示す基準となる断面PBにおける切断面CBkを基準となる切断面とする。そして、図11の下側に示すある断面Pkの切断面Ckについて、基準となる切断面CBkからの基準線L0を中心とした角度θkを求める。そして、求めた角度θkを表す角度情報をCPR画像G10におけるその切断面Ckを得た断面Pkと対応づけて表示する。図12は角度情報40を表示したCPR画像を示す図である。なお、角度情報40は適宜サンプリングした断面Pkと対応づけて表示される。これにより、CPR画像G10において注目している領域が、基準となる切断面からどの程度角度がずれているかを認識することができる。また、角度θkの大きさに応じて、CPR画像G10における冠動脈領域30を色分けして表示してもよい。
なお、上記実施形態においては、冠動脈を対象構造物としているが、他の管状構造物、例えば気管支および大腸等を対象構造物としてもよい。対象構造物が気管支の場合、構造物抽出部22は、3次元画像G0から気管支の構造を気管支領域として抽出する。具体的には、例えば特開2010−220742号公報等に記載された手法を用いて、入力された3次元画像G0に含まれる気管支領域のグラフ構造を、3次元の気管支領域として抽出する。また、対象構造物が大腸の場合、構造物抽出部22は、3次元画像G0における大腸の画素値となる領域を大腸領域として抽出する。
また、気管支を対象構造物とする場合、診断に重要なのは気管支の近傍に存在する腫瘍である。また、大腸を対象構造物とする場合、診断に重要なのは大腸内腔壁に存在する腫瘍である。このため、構造物抽出部22において、CAD(Computer-Aided Diagnosis)により腫瘍を抽出することが好ましい。この場合、断面設定部23は腫瘍を関心領域として切断面Ckを設定すればよい。
とくに、気管支を対象構造物とした場合、本実施形態によれば、気管支の入り口から複数の分岐および腫瘍を含むようにCPR画像G10を生成できる。このため、腫瘍の生検を行うための内視鏡検査を行う際に、内視鏡を気管支のどの分岐を通って腫瘍に到達させればよいかを、CPR画像G10により、容易に確認することができる。
また、上記実施形態においては、冠動脈等の管状構造物を対象としてCPR画像を生成しているが、これに限定されるものではなく、脊柱、四肢等の長手方向に延びる構造物を対象構造物としてCPR画像を生成してもよい。
また、上記実施形態においては、CPR画像G10と同時に、心筋の機能画像を表示してもよい。これにより、冠動脈の状態と心臓の機能の状態とを同時に確認することができる。
以下、本実施形態の作用効果について説明する。
各断面における切断面が連続する切断曲面を生成し、切断曲面を含むCPR画像を生成することにより、切断面が滑らかに変化するため、各断面の間において、CPR画像に境界が発生してしまうことをより確実に防止できる。
各断面に複数の関心領域が存在する場合、1つの関心領域を選択することにより、選択された関心領域をCPR画像に含めることができる。
各断面における切断面の、基準となる断面の切断面からの基準線を中心とした角度を表す情報を表示することにより、CPR画像において注目している領域が、基準となる断面の切断面からどの程度角度がずれているかを認識することができる。
1 CPR画像生成装置
2 3次元画像撮影装置
3 画像保管サーバ
4 ネットワーク
11 CPU
12 メモリ
13 ストレージ
14 ディスプレイ
15 入力部
21 画像取得部
22 構造物抽出部
23 断面設定部
24 切断面決定部
25 画像生成部
30,30A,30B 冠動脈領域
31 内腔
32 プラーク
33 心筋
34 分岐
40 角度情報
Ck 切断面
CM0 切断曲面
G10 CPR画像
Pk 断面
PGk 断面画像

Claims (7)

  1. 撮影により取得された3次元画像から、対象構造物を抽出する構造物抽出手段と、
    前記対象構造物の基準線上の各点において、該基準線に垂直な断面を設定する断面設定手段と、
    前記各断面上に関心領域が存在する場合、前記基準線および前記関心領域を含む、前記各断面における1つの切断面を決定する切断面決定手段と、
    前記各断面における切断面を含むCPR画像を生成する画像生成手段と
    前記CPR画像を表示する表示手段と、
    を備え
    前記表示手段は、前記各断面における切断面の、基準となる断面の切断面からの前記基準線を中心とした角度を表す情報を含む前記CPR画像を表示することを特徴とするCPR画像生成装置。
  2. 前記対象構造物は、管状構造物である請求項1記載のCPR画像生成装置。
  3. 前記関心領域は、前記対象構造物の分岐、該対象構造物に隣接する他の構造物、該対象構造物内の他の構造物、および病変の少なくとも1つである請求項1または2記載のCPR画像生成装置。
  4. 前記画像生成手段は、前記各断面における切断面が連続する切断曲面を生成し、該切断曲面を含む前記CPR画像を生成する請求項1から3のいずれか1項記載のCPR画像生成装置。
  5. 前記各断面に複数の関心領域が存在する場合、前記切断面決定手段は、1つの関心領域を選択する請求項1から4のいずれか1項記載のCPR画像生成装置。
  6. 撮影により取得された3次元画像から、対象構造物を抽出し、
    前記対象構造物の基準線上の各点において、該基準線に垂直な断面を設定し、
    前記各断面上に関心領域が存在する場合、前記基準線および前記関心領域を含む、前記各断面における1つの切断面を決定し、
    前記各断面における切断面を含むCPR画像を生成し、
    前記CPR画像、および前記各断面における切断面の、基準となる断面の切断面からの前記基準線を中心とした角度を表す情報を表示することを特徴とするCPR画像生成方法。
  7. 撮影により取得された3次元画像から、対象構造物を抽出する手順と、
    前記対象構造物の基準線上の各点において、該基準線に垂直な断面を設定する手順と、
    前記各断面上に関心領域が存在する場合、前記基準線および前記関心領域を含む、前記各断面における1つの切断面を決定する手順と、
    前記各断面における切断面を含むCPR画像を生成する手順と
    前記CPR画像、および前記各断面における切断面の、基準となる断面の切断面からの前記基準線を中心とした角度を表す情報を表示する手順をコンピュータに実行させることを特徴とするCPR画像生成プログラム。
JP2018536988A 2016-08-31 2017-07-05 Cpr画像生成装置、方法およびプログラム Active JP6671482B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016169176 2016-08-31
JP2016169176 2016-08-31
PCT/JP2017/024637 WO2018042870A1 (ja) 2016-08-31 2017-07-05 Cpr画像生成装置、方法およびプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018042870A1 JPWO2018042870A1 (ja) 2019-01-24
JP6671482B2 true JP6671482B2 (ja) 2020-03-25

Family

ID=61301469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018536988A Active JP6671482B2 (ja) 2016-08-31 2017-07-05 Cpr画像生成装置、方法およびプログラム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190197762A1 (ja)
JP (1) JP6671482B2 (ja)
WO (1) WO2018042870A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109920027B (zh) * 2019-03-01 2021-02-09 数坤(北京)网络科技有限公司 一种曲面重建方法、设备及计算机可读介质
JP7127212B2 (ja) * 2019-04-25 2022-08-29 富士フイルム株式会社 画像の向き設定装置、方法およびプログラム
CN111754506B (zh) * 2020-07-01 2024-02-06 杭州脉流科技有限公司 基于腔内影像的冠脉狭窄率计算方法、装置、系统和计算机存储介质

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4515615B2 (ja) * 2000-09-14 2010-08-04 株式会社日立メディコ 画像表示装置
GB2395880B (en) * 2002-11-27 2005-02-02 Voxar Ltd Curved multi-planar reformatting of three-dimensional volume data sets
JP4717935B2 (ja) * 2009-03-23 2011-07-06 富士フイルム株式会社 画像処理装置および方法並びにプログラム
JP5572470B2 (ja) * 2010-07-28 2014-08-13 富士フイルム株式会社 診断支援装置および方法並びにプログラム
US9189847B2 (en) * 2013-11-12 2015-11-17 Siemens Aktiengesellschaft 2D visualization for rib analysis

Also Published As

Publication number Publication date
US20190197762A1 (en) 2019-06-27
WO2018042870A1 (ja) 2018-03-08
JPWO2018042870A1 (ja) 2019-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4662766B2 (ja) 最適化視野マップを生成する方法および画像化システム並びにコンピューターワークステーション及びコンピューター読取可能媒体
JP4653542B2 (ja) 画像処理装置
JP5312801B2 (ja) 医用画像ビューイングプロトコル
US9466117B2 (en) Segmentation highlighter
JP2006075599A (ja) 管状の解剖学的構造の可視化方法
CN104050711B (zh) 医用图像处理装置以及医用图像处理方法
JP2023139022A (ja) 医用画像処理方法、医用画像処理装置、医用画像処理システム及び医用画像処理プログラム
JP5934071B2 (ja) 管状構造の最短経路探索装置および方法並びにプログラム
JP2007135858A (ja) 画像処理装置
JP6671482B2 (ja) Cpr画像生成装置、方法およびプログラム
JP3989896B2 (ja) 医用画像処理装置、関心領域抽出方法、ならびに、プログラム
EP2484286B1 (en) Device and method for displaying medical image and program
JP6066197B2 (ja) 手術支援装置、方法およびプログラム
US20200188027A1 (en) Virtual stent placement apparatus, virtual stent placement method, and virtual stent placement program
JP6734111B2 (ja) 所見情報作成装置及びシステム
JP7277652B2 (ja) 修正指示領域表示装置、方法およびプログラム
US20160157726A1 (en) Projection image generating device, method and program
JP5707457B2 (ja) 心筋運動の可視化
EP3828836A1 (en) Method and data processing system for providing a two-dimensional unfolded image of at least one tubular structure
JP5992853B2 (ja) 手術支援装置、方法およびプログラム
JPWO2020090445A1 (ja) 領域修正装置、方法およびプログラム
JPWO2019064791A1 (ja) 仮想ステント設置装置、方法およびプログラム
JP6494942B2 (ja) 画像処理装置、及び、画像処理方法
WO2022270150A1 (ja) 画像処理装置、方法およびプログラム
JP6662580B2 (ja) 医用画像処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180919

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190723

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190919

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200303

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6671482

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250