JP7131765B2 - 医用画像表示方法及び医用画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像表示方法及び医用画像表示装置に関する。

近年、高齢化に伴って心臓弁疾患が増加している。この心臓弁疾患の手術としては、例えば、外科治療やインターベンション治療が代表的であるが、治療によって留置するデバイスにはいくつかの選択肢がある。そのため、心臓弁疾患の術前には、被検体の画像上で心臓弁を十分に観察して、手術計画を立案することが求められる。

しかしながら、心臓弁は、心拍運動による全体の拍動や弁尖の開閉に伴う弁膜の運動の影響を受けて複雑な動きをする。そのため、時系列に撮像された画像をそのまま表示すると、細かい部分が動いてしまい、心臓弁の観察が困難になる。特に、弁輪に対して弁尖がどう動いているかを知りたい場合には、弁輪全体が動き、弁輪自体も変形し、さらに弁尖が開閉するため、観察が非常に困難である。

特許第５５２３７９１号明細書

本発明が解決しようとする課題は、医用画像上で心臓弁の観察を容易に行うことができる医用画像表示方法及び医用画像表示装置を提供することである。

実施形態に係る医用画像表示方法は、心臓に関する時系列の複数の画像データそれぞれについて、前記心臓に含まれる心臓弁の弁輪を通る弁輪面を同定し、前記複数の画像データに基づいて、各画像データで同定された弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を固定して、複数の心位相それぞれにおける前記心臓弁の画像を表示部に表示することを含む。

図１は、本実施形態に係る医用画像表示装置の構成の一例を示す図である。 図２は、本実施形態に係る同定機能による大動脈弁の弁輪面の同定の一例を示す図である。 図３は、本実施形態に係る同定機能による大動脈弁の弁輪面の同定の一例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る同定機能による大動脈弁の弁輪面の同定の一例を示す図である。 図５は、本実施形態に係る同定機能による大動脈弁の弁輪面の同定の一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係る同定機能による３次元画像データの補正の一例を示す図である。 図７は、本実施形態に係る同定機能による３次元画像データの補正の一例を示す図である。 図８は、本実施形態に係る同定機能による３次元画像データの補正の一例を示す図である。 図９は、本実施形態に係る同定機能による僧帽弁の弁輪面の同定及び３次元画像データの補正の一例を示す図である。 図１０は、本実施形態に係る同定機能による僧帽弁の弁輪面の同定及び３次元画像データの補正の一例を示す図である。 図１１は、本実施形態に係る表示制御機能によって表示される大動脈弁の画像の一例を示す図である。 図１２は、本実施形態に係る表示制御機能によって表示される大動脈弁の画像の一例を示す図である。 図１３は、本実施形態に係る表示制御機能によって表示される大動脈弁の断面像の一例を示す図である。 図１４は、本実施形態に係る医用画像表示装置によって行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、医用画像表示方法及び医用画像表示装置の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る医用画像表示装置の構成の一例を示す図である。例えば、図１に示すように、本実施形態に係る医用画像表示装置１００は、ネットワーク２００を介して、医用画像診断装置３００及び医用画像保管装置４００と相互に通信可能に接続される。

医用画像診断装置３００は、画像診断等に用いられる被検体の医用画像を取得する。具体的には、医用画像診断装置３００は、医用画像として、被検体の２次元画像データや３次元画像データ（ボリュームデータとも呼ばれる）を生成する。例えば、医用画像診断装置３００は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、超音波診断装置、Ｘ線診断装置等である。

医用画像保管装置４００は、ネットワーク２００を介して、医用画像診断装置３００から画像データを取得し、取得した画像データを装置内又は装置外に設けられた記憶回路に記憶させる。例えば、医用画像保管装置４００は、サーバ装置等のコンピュータ機器によって実現される。

医用画像表示装置１００は、ネットワーク２００を介して医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から画像データを取得し、取得した画像データに対して各種画像処理を行う。例えば、医用画像表示装置１００は、ワークステーション等のコンピュータ機器によって実現される。

具体的には、医用画像表示装置１００は、ＮＷインタフェース１１０、記憶回路１２０、入力インタフェース１３０、ディスプレイ１４０、及び処理回路１５０を有する。

ＮＷインタフェース１１０は、ネットワーク２００を介して接続された他の装置と医用画像表示装置１００との間で送受信される各種データの伝送及び通信を制御する。具体的には、ＮＷインタフェース１１０は、処理回路１５０に接続され、処理回路１５０から出力される画像データを医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００に送信する。また、ＮＷインタフェース１１０は、医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から受信した画像データを処理回路１５０に出力する。例えば、ＮＷインタフェース１１０は、ネットワークカードやネットワークアダプタ、ＮＩＣ（Network Interface Controller）等によって実現される。

記憶回路１２０は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路１２０は、処理回路１５０に接続され、処理回路１５０から送られる命令に応じて、入力された画像データを記憶し、又は、記憶している画像データを処理回路１５０に出力する。例えば、記憶回路１２０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。なお、記憶回路１２０は、記憶部の一例である。

入力インタフェース１３０は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インタフェース１３０は、処理回路１５０に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し制御回路へと出力する。例えば、入力インタフェース１３０は、関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力インタフェース、及び音声入力インタフェース等によって実現される。なお、本明細書において、入力インタフェース１３０は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース１３０の例に含まれる。なお、入力インタフェース１３０は、入力部の一例である。

ディスプレイ１４０は、処理回路１５０に接続され、処理回路１５０から出力される各種情報及び各種画像データを表示する。例えば、ディスプレイ１４０は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。なお、ディスプレイ１４０は、表示部の一例である。

処理回路１５０は、入力インタフェース１３０を介して操作者から受け付けた入力操作に応じて、医用画像表示装置１００の構成要素を制御する。例えば、処理回路１５０は、ＮＷインタフェース１１０から出力される画像データを記憶回路１２０に記憶させる。また、例えば、処理回路１５０は、記憶回路１２０から画像データを読み出し、ディスプレイ１４０に表示する。例えば、処理回路１５０は、プロセッサによって実現される。

以上、本実施形態に係る医用画像表示装置１００の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態に係る医用画像表示装置１００は、画像上で心臓弁の観察を容易に行うことができるように構成されている。

具体的には、本実施形態では、記憶回路１２０が、心臓に関する時系列の複数の３次元画像データを記憶する。ここで、記憶回路１２０には、予め、医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から取得された心臓に関する時系列の複数の３次元画像データが記憶される。

また、本実施形態では、処理回路１５０が、同定機能１５１と、表示制御機能１５２と、計測機能１５３とを有する。なお、同定機能１５１は、同定部の一例である。また、表示制御機能１５２は、表示制御部の一例である。また、計測機能１５３は、計測部の一例である。

同定機能１５１は、記憶回路１２０に記憶された心臓に関する時系列の複数の３次元画像データそれぞれについて、心臓に含まれる心臓弁の弁輪を通る弁輪面を同定する。そして、同定機能１５１は、各３次元画像データで同定された弁輪面の位置が一致するように、各３次元画像データを補正する。例えば、同定機能１５１は、３次元画像データに含まれる各ボクセルに割り当てられている座標情報を補正する。ここで、同定機能１５１によって補正された３次元画像データは、補正前の３次元画像データとは別のデータとして記憶回路１２０に記憶されて、保存される。

具体的には、まず、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、心臓に含まれる複数の心臓弁（大動脈弁、僧帽弁、肺動脈弁、三尖弁）を個別に識別する。このとき、各心臓弁を識別するための方法としては、各種の公知の技術を用いることができる。例えば、各心臓弁の標準的な形状を記憶回路１２０に記憶させておき、その形状に類似した部分を画像データから検出する方法等を用いることができる。そして、同定機能１５１は、操作者から指定された心臓弁について、当該心臓弁の弁輪面を同定する。

例えば、同定機能１５１は、大動脈弁の弁輪面を同定する。この場合には、例えば、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、心臓に含まれる大動脈の円筒形状を識別する。そして、同定機能１５１は、識別した大動脈の円筒形状のうち、大動脈弁に含まれる３つの弁尖それぞれについて大動脈と接合する部分の中で血流の最も上流側に位置する点を検出することで特定される３つの点を通る第１の円と、大動脈弁に含まれる３つの交連部に位置する点を検出することで特定される３つの点を通る第２の円との間の範囲を弁輪として、大動脈弁の弁輪面を同定する。

図２～５は、本実施形態に係る同定機能１５１による大動脈弁の弁輪面の同定の一例を示す図である。ここで、図２は、３次元画像データに含まれる心臓を模式的に示している。また、図３は、複数の３次元画像データから識別された大動脈の円筒形状を模式的に示している。また、図４は、３次元画像データに含まれる大動脈及び大動脈弁を展開した様子を模式的に示している。また、図５は、複数の３次元画像データから識別された大動脈の円筒形状及び弁輪面を模式的に示している。

例えば、図２に示すように、３次元画像データに含まれる心臓１０には、大動脈弁１１、僧帽弁１２、肺動脈弁１３及び三尖弁１４の４つの心臓弁が含まれている。そして、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、心臓１０に含まれる大動脈１５の円筒形状Ａを識別する。このとき、大動脈１５の円筒形状Ａを識別するための方法としては、各種の公知の技術を用いることができる。例えば、大動脈の標準的な形状を記憶回路１２０に記憶させておき、その形状に類似した部分を画像データから検出する方法等を用いることができる。

この結果、例えば、図３に示すように、各３次元画像データについて、大動脈１５の円筒形状Ａが識別される。ここで、各３次元画像データから識別された大動脈１５の円筒形状Ａは、心臓の拍動等の影響によって、それぞれの形状や大きさ、位置が異なっている。

その後、例えば、図４に示すように、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、大動脈弁１１に含まれる３つの弁尖１６（左半月弁、右半月弁、後半月弁）を識別し、各弁尖１６について大動脈１５と接合する部分の中で血流の最も上流側（図４における下側）に位置する点を検出することで３つの点Ｂ１を特定し、特定された３つの点Ｂ１を通る第１の円Ｃ１を特定する。また、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、大動脈弁１１に含まれる３つの交連部それぞれに位置する点を検出することで３つの点Ｂ２を特定し、特定された３つの点Ｂ２を通る第２の円Ｃ２を特定する。

そして、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、大動脈１５の円筒形状Ａのうち、特定された第１の円Ｃ１と第２の円Ｃ２との間の範囲Ｒを弁輪の領域として、当該領域の範囲内で大動脈弁１１の弁輪面ＣＲを同定する。

例えば、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、大動脈１５の円筒形状Ａのうち、３つの弁尖それぞれについて大動脈と接合する部分の中で血流の最も上流側に位置する点を検出することで特定された３つの点Ｂ１を通る面を弁輪面ＣＲとして同定する。

または、例えば、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、大動脈１５の円筒形状Ａのうち、３つの交連部それぞれに位置する点を検出することで特定される３つの点Ｂ２を通る面を弁輪面ＣＲとして同定してもよい。

または、例えば、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、大動脈１５の円筒形状Ａにおいて特定された第１の円Ｃ１と第２の円Ｃ２との間で、大動脈弁１１の弁輪面ＣＲを同定してもよい。この場合には、例えば、同定機能１５１は、第１の円Ｃ１と第２の円Ｃ２との中間の位置を通る面を弁輪面ＣＲとして同定する。または、例えば、同定機能１５１は、第１の円Ｃ１を通る面に平行であり、第１の円Ｃ１から第２の円Ｃ２へ向かう方向に所定の距離だけ離れた位置にある面を弁輪面ＣＲとして同定してもよい。または、例えば、同定機能１５１は、第２の円Ｃ２を通る面に平行であり、第２の円Ｃ２から第１の円Ｃ１へ向かう方向に所定の距離だけ離れた位置にある面を弁輪面ＣＲとして同定してもよい。

または、例えば、同定機能１５１は、大動脈１５の円筒形状Ａにおいて、第１の円Ｃ１と第２の円Ｃ２との間の範囲外で弁輪面ＣＲを同定してもよい。この場合には、例えば、同定機能１５１は、第１の円Ｃ１を通る面に平行であり、第１の円Ｃ１から第２の円Ｃ２とは反対の方向に所定の距離だけ離れた位置にある面を弁輪面ＣＲとして同定する。または、例えば、第２の円Ｃ２を通る面に平行であり、第２の円Ｃ２から第１の円Ｃ１とは反対の方向に所定の距離だけ離れた位置にある面を弁輪面ＣＲとして同定してもよい。

この結果、例えば、図５に示すように、各３次元画像データについて、大動脈弁１１の弁輪面ＣＲが同定される。ここで、各３次元画像データから同定された弁輪面ＣＲでは、心臓の拍動等の影響によって、それぞれの弁輪の形状や大きさ、位置が異なっている。

なお、ここでは、同定機能１５１が、各３次元画像データについて大動脈弁１１の円筒形状Ａを識別した後に、各３次元画像データについて弁輪面ＣＲを同定する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、同定機能１５１は、１つの３次元画像データについて大動脈弁１１の円筒形状Ａの識別及び弁輪面ＣＲの同定の両方を行った後に、次の３次元画像データについて大動脈弁１１の円筒形状Ａの識別及び弁輪面ＣＲの同定の両方を行うというように、３次元画像データごとに処理を行ってもよい。

そして、同定機能１５１は、各３次元画像データで同定された大動脈弁１１の弁輪面ＣＲの位置が一致するように、各３次元画像データを補正する。

図６～８は、本実施形態に係る同定機能１５１による３次元画像データの補正の一例を示す図である。ここで、図６及び８は、複数の３次元画像データから識別された大動脈１５の円筒形状Ａ及び弁輪面ＣＲを模式的に示している。また、図７は、３次元画像データに含まれる大動脈弁１１の３つの弁尖１６から検出された３つの点Ｂを模式的に示している。

例えば、図６に示すように、まず、同定機能１５１は、各３次元画像データにおける弁輪面ＣＲの位置が一致するように、大動脈１５の円筒形状Ａの軸方向に、各３次元画像データを補正する。次に、例えば、図７に示すように、同定機能１５１は、各３次元画像データについて、弁輪面ＣＲを同定する際に基準となった３つの点Ｂ（図４に示した点Ｂ１又はＢ２）の重心Ｄを検出する。そして、例えば、図８に示すように、同定機能１５１は、各３次元画像データで検出された重心Ｄの位置が一致するように、大動脈１５の円筒形状Ａの軸方向と直交する方向に、各３次元画像データを補正する。

このように、同定機能１５１は、大動脈１５を対象とする場合には、大動脈弁１１の弁輪面ＣＲの位置が一致し、かつ、弁輪面ＣＲを同定する際に基準となった３つの点Ｂの重心Ｄの位置が一致するように、各３次元画像データを補正する。

なお、大動脈１５は心拍運動によって捩れが生じるように位置が変化することもあり、そのような場合には、大動脈１５の周方向に大動脈弁１１が回転することもあり得る。このため、同定機能１５１は、さらに、弁輪面ＣＲを同定する際に基準となった３つの点Ｂの重心Ｄを中心として弁輪面ＣＲを回転させることで、各点の周方向の位置が一致するように、各３次元画像データを補正してもよい。

また、例えば、同定機能１５１は、僧帽弁１２の弁輪面を同定する。この場合には、例えば、同定機能１５１は、複数の３次元画像データそれぞれについて、心臓１０に含まれる僧帽弁１２を識別し、当該僧帽弁１２の形状の解剖学的な特徴に基づいて、僧帽弁１２の弁輪面を同定する。

図９及び１０は、本実施形態に係る同定機能１５１による僧帽弁１２の弁輪面の同定及び３次元画像データの補正の一例を示す図である。ここで、図９及び１０は、３次元画像データに含まれる僧帽弁１２を模式的に示している。

例えば、図９に示すように、同定機能１５１は、僧帽弁１２全体の形状に沿って僧帽弁１２を通る面を検出し、検出した面を弁輪面Ｅとして同定する。このとき、僧帽弁１２を通る面を検出するための方法としては、各種の公知の技術を用いることができる。例えば、"Modeling the Myxomatous Mitral Valve With Three-Dimensional Echocardiography"、Alison M. Pouch、Benjamin M. Jackson、Eric Lai、Manabu Takebe、Sijie Tian、Albert T. Cheung、Y. Joseph Woo、Prakash A. Patel、Hongzhi Wang、Paul A. Yushkevich、Robert C. Gorman、Joseph H. Gorman III、Ann Thorac Surg. 2016 Sep; 102(3): 703-710.に記載された方法等を用いることができる。

そして、同定機能１５１は、各３次元画像データで同定された僧帽弁１２の弁輪面Ｅの位置が一致するように、各３次元画像データを補正する。このとき、例えば、図１０に示すように、同定機能１５１は、僧帽弁１２に含まれる２つの弁尖１７を識別し、識別した２つの弁尖１７の境界Ｆの位置が一致するように、各３次元画像データを補正する。

このように、同定機能１５１は、僧帽弁１２を対象とする場合には、僧帽弁１２の弁輪面Ｅの位置が一致し、かつ、僧帽弁１２に含まれる２つの弁尖１７（前尖、後尖）の境界Ｆの位置が一致するように、各３次元画像データを補正する。

なお、ここでは、同定機能１５１が、各３次元画像データについて、個別に、心臓弁の弁輪面を同定する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、同定機能１５１は、まず、複数の３次元画像データのうちの少なくとも１つについて、上述した方法で弁輪面を同定し、他の３次元画像データについては、最初の３次元画像データで弁輪面を同定した部分と類似した部分を当該３次元画像データから検出することで、弁輪面を同定してもよい。

また、ここでは、同定機能１５１が、公知の技術等を用いて、弁輪面を自動で同定する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、同定機能１５１は、操作者からの指示に基づいて、弁輪面を手動で同定してもよい。例えば、同定機能１５１は、大動脈弁１１を対象とする場合には、心臓１０が描出された画像上で、大動脈１５の円筒形状Ａの位置を指定する操作を操作者から受け付け、受け付けた操作に基づいて、大動脈１５の円筒形状Ａを識別する。また、例えば、同定機能１５１は、識別された大動脈１５の円筒形状Ａに対して面を設定する操作を操作者から受け付け、受け付けた面を大動脈１５の弁輪面Ｃとして同定する。また、例えば、同定機能１５１は、僧帽弁１２を対象とする場合には、心臓１０が描出された画像上で、僧帽弁１２に沿って面を設定する操作を受け付け、設定された面を僧帽弁１２の弁輪面Ｅとして同定する。

図１の説明に戻って、表示制御機能１５２は、記憶回路１２０に記憶された心臓に関する時系列の複数の３次元画像データに基づいて、各３次元画像データで同定された弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を固定して、複数の心位相それぞれにおける心臓弁の画像をディスプレイ１４０に表示する。

具体的には、表示制御機能１５２は、同定機能１５１によって補正された複数の３次元画像データに基づいて、複数の心位相それぞれにおける心臓弁の画像を生成する。そして、表示制御機能１５２は、生成した各画像を、それぞれにおける弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を同じ位置に固定した状態で、ディスプレイ１４０に表示する。このとき、例えば、表示制御機能１５２は、各心位相における心臓弁の画像を時系列順に連続して表示することで、心臓弁の画像を動画表示する。

例えば、表示制御機能１５２は、心臓弁の画像として、弁輪面から血流の下流側に所定の距離だけ離れた位置に視点を設定して心臓弁を見た画像をディスプレイ１４０に表示する。ここで、所定の距離は、心臓弁の観察に適した距離に設定される。例えば、所定の距離は、大動脈弁１１の全体が画像内に入るような距離に設定される。また、例えば、所定の距離は、操作者によって適宜に変更されてもよい。

例えば、表示制御機能１５２は、心臓弁の画像として、大動脈弁１１の画像をディスプレイ１４０に表示する。

図１１及び１２は、本実施形態に係る表示制御機能１５２によって表示される大動脈弁１１の画像の一例を示す図である。ここで、図１１は、３次元画像データに含まれる大動脈弁１１を模式的に示している。また、図１２は、大動脈弁１１のレンダリング画像を模式的に示している。なお、図１１は、一例として、大動脈弁１１の３つの弁尖それぞれについて大動脈と接合する部分の中で血流の最も上流側に位置する点を特定することで検出された３つの点Ｂ１（図４を参照）を通る面を弁輪面ＣＲとして同定した場合の例を示している。

例えば、図１１に示すように、表示制御機能１５２は、同定機能１５１によって補正された各３次元画像データに基づいて、大動脈弁１１の弁輪面ＣＲから血流の下流側（図１１における上側）に所定の距離ｄだけ離れた位置に視点ｐを設定して、大動脈弁１１を正面から見たレンダリング画像を生成する。

そして、例えば、図１２に示すように、表示制御機能１５２は、複数の心位相それぞれにおける大動脈弁１１のレンダリング画像１８をディスプレイ１４０に動画表示する。

このとき、表示制御機能１５２は、同定機能１５１によって補正された各３次元画像データを用いることで、大動脈弁１１の弁輪面ＣＲの位置が一致し、かつ、弁輪面ＣＲを同定する際に基準となった３つの点Ｂの重心Ｄの位置が一致するように弁輪面ＣＲの位置を固定して、各心位相における大動脈弁１１のレンダリング画像１８を動画表示する。

また、例えば、表示制御機能１５２は、心臓弁の画像として、僧帽弁１２の画像をディスプレイ１４０に表示する。

例えば、表示制御機能１５２は、図１１に示した大動脈弁１１の場合の例と同様に、同定機能１５１によって補正された各３次元画像データに基づいて、僧帽弁１２の弁輪面Ｅから血流の下流側に所定の距離だけ離れた位置に視点を設定して、僧帽弁１２を正面から見たレンダリング画像を生成する。

そして、例えば、表示制御機能１５２は、図１２に示した大動脈弁１１の場合の例と同様に、複数の心位相それぞれにおける僧帽弁１２のレンダリング画像をディスプレイ１４０に動画表示する。

このとき、表示制御機能１５２は、同定機能１５１によって補正された各３次元画像データを用いることで、僧帽弁１２の弁輪面Ｅの位置が一致し、かつ、僧帽弁１２に含まれる２つの弁尖１７の間の境界Ｆの位置が一致するように弁輪面Ｅの位置を固定して、複数の心位相それぞれにおける僧帽弁１２のレンダリング画像を動画表示する。

ここで表示される大動脈弁１１及び僧帽弁１２のレンダリング画像では、弁輪の位置が動かないように固定された状態で、弁尖の開閉状態のみを観察できるようになる。

なお、ここでは、表示制御機能１５２が、心臓弁の画像として、レンダリング画像を表示する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、表示制御機能１５２は、弁尖の開閉状態を観察できる画像であれば、レンダリング以外の方法で生成された心臓弁の画像を表示してもよい。

また、例えば、表示制御機能１５２は、心臓弁の画像として、弁輪面に直交する心臓弁の断面像をディスプレイ１４０に表示する。

図１３は、本実施形態に係る表示制御機能１５２によって表示される大動脈弁１１の断面像の一例を示す図である。ここで、図１３は、大動脈弁１１の断面像を模式的に示している。なお、図１３は、一例として、大動脈弁１１の３つの弁尖それぞれについて大動脈と接合する部分の中で血流の最も上流側に位置する点を特定することで検出された３つの点Ｂ１（図４を参照）を通る面を弁輪面ＣＲとして同定した場合の例を示している。

例えば、図１３に示すように、表示制御機能１５２は、同定機能１５１によって補正された各３次元画像データに基づいて、大動脈弁１１を含む心臓１０の断面像１９を生成する。そして、例えば、表示制御機能１５２は、複数の心位相それぞれにおける大動脈弁１１の断面像１９をディスプレイ１４０に動画表示する。

このとき、表示制御機能１５２は、同定機能１５１によって補正された各３次元画像データを用いることで、大動脈弁１１の弁輪面ＣＲの位置が一致し、かつ、弁輪面ＣＲを同定する際に基準となった３つの点Ｂの重心Ｄの位置が一致するように弁輪面ＣＲの位置を固定して、各心位相における大動脈弁１１の断面像１９を動画表示する。

また、例えば、表示制御機能１５２は、図１３に示した大動脈弁１１の場合の例と同様に、各３次元画像データに基づいて、僧帽弁１２を含む心臓１０の断面像を生成する。そして、例えば、表示制御機能１５２は、図１３に示した大動脈弁１１の場合の例と同様に、複数の心位相それぞれにおける僧帽弁１２の断面像をディスプレイ１４０に動画表示する。

このとき、例えば、表示制御機能１５２は、同定機能１５１によって補正された各３次元画像データを用いることで、僧帽弁１２の弁輪面Ｅの位置が一致し、かつ、僧帽弁１２に含まれる２つの弁尖１７の間の境界Ｆの位置が一致するように弁輪面Ｅの位置を固定して、各心位相における僧帽弁１２の断面像を表示する。

ここで表示される大動脈弁１１及び僧帽弁１２の断面像では、弁輪の位置が動かないように固定された状態で、心臓弁全体の動きを観察できるようになる。これにより、例えば、弁輪の位置が一致させるために各画像の表示を調整するような操作が不要になる。

このように、表示制御機能１５２は、各３次元画像データで同定された弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を固定して、複数の心位相それぞれにおける心臓弁の画像をディスプレイ１４０に表示する。これにより、弁輪の位置が動かないように固定された状態で、弁尖の開閉状態や心臓弁全体の動きを観察できるようになる。

なお、ここでは、大動脈弁１１及び僧帽弁１２を対象とした場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、肺動脈弁１３又は三尖弁１４を対象とした場合でも、同様の方法で画像を表示することが可能である。さらに、ここでは、対象となる心臓弁が生体弁である場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、対象となる心臓弁が人工弁である場合でも、同様の方法で画像を表示することが可能である。

また、ここで説明した心臓弁のレンダリング画像及び断面像は、ディスプレイ１４０上に、それぞれ同時に並べて表示されてもよいし、個別に表示されてもよい。例えば、レンダリング画像及び断面像を同時に並べて表示した場合には、操作者が、断面像上で弁輪の位置が動いていない様子を把握することによって、レンダリング画像上で弁輪の位置が固定されていることをより直感的に認識できるようになる。

図１の説明に戻って、計測機能１５３は、心臓に関する複数の３次元画像データに基づいて、各３次元画像データで同定された弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を固定して、複数の心位相それぞれにおける心臓弁に関する計測を行う。

具体的には、計測機能１５３は、同定機能１５１によって補正された複数の３次元画像データに基づいて、複数の心位相それぞれにおける心臓弁に関する各種の計測を行う。このとき、計測機能１５３は、各心位相における弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を同じ位置に固定した状態で、心臓弁に関する計測を行う。そして、計測機能１５３は、各種の計測による計測結果をディスプレイ１４０に表示する。

例えば、計測機能１５３は、各心位相における心臓弁の直径を計測することで、複数の心位相における心臓弁の直径の変動を計測する。より具体的には、例えば、計測機能１５３は、収縮期における心臓弁の直径と拡張期における心臓弁の直径との間の変動量を計測する。

このように、計測機能１５３は、各３次元画像データで同定された弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を固定して、複数の心位相それぞれにおける心臓弁に関する計測を行う。これにより、弁輪の位置が動かないように固定された状態で心臓弁に関する計測を行うことができるようになるので、心臓弁の計測を行う際に、心拍運動等に伴う動きを考慮して、心位相ごとに計測箇所の位置を決めるような操作が不要になる。この結果、心臓弁の計測にかかる労力や時間を低減することができる。

以上、処理回路１５０が有する各処理機能について説明した。例えば、処理回路１５０がプロセッサによって実現される場合には、処理回路１５０が有する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１２０に記憶される。この場合に、処理回路１５０は、記憶回路１２０から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１５０は、図１の処理回路１５０内に示された各処理機能を有することとなる。

また、処理回路１５０は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサがプログラムを実行することによって各処理機能を実現するものとしてもよい。また、処理回路１５０が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、処理回路１５０が有する各処理機能は、回路等のハードウェアとソフトウェアとの混合によって実現されても構わない。

また、ここでは、単一の記憶回路１２０が各処理機能に対応するプログラムを記憶する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、複数の記憶回路が分散して配置され、処理回路１５０が、個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出して実行する構成としても構わない。

図１４は、本実施形態に係る医用画像表示装置１００によって行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。

例えば、図１４に示すように、本実施形態では、同定機能１５１が、特定の心臓弁の表示を行う旨の指示を操作者から受け付けた場合に（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、記憶回路１２０に記憶された心臓に関する時系列の複数の３次元画像データそれぞれについて、心臓に含まれる心臓弁の弁輪を通る弁輪面を同定する（ステップＳ１０２）。

そして、同定機能１５１は、各３次元画像データで同定された弁輪面の位置が一致するように、各３次元画像データを補正する（ステップＳ１０３）。

その後、表示制御機能１５２が、同定機能１５１によって補正された複数の画像データに基づいて、弁輪面の位置を固定して、複数の心位相それぞれにおける心臓弁の画像をディスプレイ１４０に表示する（ステップＳ１０４）。

そして、計測機能１５３が、心臓弁に関する計測を行う旨の指示を操作者から受け付けた場合に（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、同定機能１５１によって補正された複数の３次元画像データに基づいて、複数の心位相それぞれにおける心臓弁に関する計測を実行する（ステップＳ１０６）。

なお、上述したステップＳ１０１～Ｓ１０３は、例えば、処理回路１５０が同定機能１５１に対応する所定のプログラムを記憶回路１２０から呼び出して実行することにより実現される。また、ステップＳ１０４は、例えば、処理回路１５０が表示制御機能１５２に対応する所定のプログラムを記憶回路１２０から呼び出して実行することにより実現される。また、ステップＳ１０５及びＳ１０６は、例えば、処理回路１５０が計測機能１５３に対応する所定のプログラムを記憶回路１２０から呼び出して実行することにより実現される。

上述したように、本実施形態では、弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を固定して、複数の心位相それぞれにおける心臓弁の画像が表示される。したがって、本実施形態によれば、弁輪の位置が動かないように固定された状態で表示されるようになり、医用画像上で心臓弁の観察を容易に行うことができるようになる。特に、弁輪に対して弁尖がどう動いているかが分かり易くなる。これにより、手術計画の立案に関する時間の短縮及び信頼性の向上を実現することができる。

なお、上述した実施形態では、心臓に関する３次元画像データを用いた場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、上述した実施形態は、心臓に関する２次元画像データを用いた場合でも同様に適用することができる。

その場合には、記憶回路１２０は、心臓に関する時系列の複数の２次元画像データを記憶する。ここで、記憶回路１２０には、予め、医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から取得された心臓に関する時系列の複数の２次元画像データが記憶される。

また、同定機能１５１は、記憶回路１２０に記憶された心臓に関する時系列の複数の２次元画像データそれぞれについて、心臓に含まれる心臓弁の弁輪を通る弁輪面を同定する。

例えば、同定機能１５１は、大動脈弁を対象とする場合には、複数の２次元画像データそれぞれについて、大動脈弁に含まれる３つの弁尖のうちの２つの弁尖と、心臓に含まれる大動脈の円筒形状を示す矩形形状とを識別する。その後、同定機能１５１は、各弁尖について、大動脈の矩形形状に沿って、大動脈との接続部分のうち血流の最も上流側に位置する点を検出し、検出された２つの点を通る直線を検出する。そして、同定機能１５１は、検出された直線を通り、かつ、各２次元画像データによって表される平面に直交する面を大動脈弁の弁輪面として同定する。

また、例えば、同定機能１５１は、僧帽弁を対象とする場合には、複数の２次元画像データそれぞれについて、心臓に含まれる僧帽弁を識別する。その後、同定機能１５１は、僧帽弁全体の形状に沿って僧帽弁を通る直線を検出する。そして、同定機能１５１は、検出された直線を通り、かつ、各２次元画像データによって表される平面に直交する面を僧帽弁の弁輪面として同定する。

その後、同定機能１５１は、各２次元画像データで同定された弁輪面を撮像した時系列の複数の２次元画像データを医用画像診断装置３００又は医用画像保管装置４００から取得し、記憶回路１２０に記憶させる。

また、表示制御機能１５２は、記憶回路１２０に記憶された心臓に関する時系列の複数の２次元画像データに基づいて、複数の心位相それぞれにおける心臓弁の画像をディスプレイ１４０に表示する。

ここで用いられる２次元画像データは、いずれも弁輪面を撮像したものであるので、表示される心臓弁の画像は、弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を固定したものとなる。したがって、この場合でも、弁輪の位置が動かないように固定された状態で、弁尖の開閉状態や心臓弁全体の動きを観察できるようになる。

また、上述した実施形態では、医用画像表示装置１００が、上述した各処理機能を有する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置、Ｘ線診断装置等の医用画像診断装置３００が、上述した医用画像表示装置１００の処理回路１５０が有する各処理機能を有していてもよい。その場合には、医用画像診断装置３００が備える記憶回路が、自装置によって取得された画像データを記憶し、医用画像診断装置３００が備える処理回路が、上述した医用画像表示装置１００の処理回路１５０が有する各処理機能を有する。

また、上述した実施形態では、医用画像表示装置１００が、自装置に備えられたディスプレイ１４０に心臓弁の画像及び計測結果を表示する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、医用画像表示装置１００は、ネットワーク２００を介して接続された他の表示装置に心臓弁の画像及び計測結果を表示してもよい。

近年では、操作者が用いるクライアント装置には必要最小限の処理を実行させ、大部分の処理をサーバ装置に実行させるシンクライアント（Thin Client）の形態で、医用画像処理システムが構築される場合もある。そのような場合に、例えば、サーバ装置の処理回路が、上述した同定機能１５１、表示制御機能１５２及び計測機能１５３を有するように構成され、クライアント装置が、サーバ装置から心臓弁の画像及び計測結果を取得して自装置のディスプレイに表示するように構成されてもよい。ここで、例えば、クライアント装置は、予め自装置にインストールされた汎用的なブラウザ等によって、心臓弁の画像及び計測結果を表示する。

なお、上述した実施形態の説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、又は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。ここで、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）－ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることによって提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各処理機能を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、画像上で心臓弁の観察を容易に行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 医用画像表示装置
１５０ 処理回路
１５１ 同定機能
１５２ 表示制御機能
１５３ 計測機能

Claims (11)

1. 心臓に関する時系列の複数の画像データそれぞれについて、前記心臓に含まれる心臓弁の弁輪を通る弁輪面を同定し、
   前記複数の画像データに基づいて、複数の心位相それぞれにおける前記心臓弁の画像を生成し、生成された各画像を、それぞれにおける前記弁輪面の位置及び前記弁輪の重心の位置が一致するように前記弁輪面の位置及び前記弁輪の重心の位置を固定して表示部に表示する
   ことを含む、医用画像表示方法。
2. 前記心臓弁の画像として、前記弁輪面から血流の下流側に所定の距離だけ離れた位置に視点を設定して前記心臓弁を見た画像を前記表示部に表示することを含む、請求項１に記載の医用画像表示方法。
3. 前記心臓弁の画像として、前記弁輪面に直交する前記心臓弁の断面像を前記表示部に表示することを含む、請求項１又は２に記載の医用画像表示方法。
4. 前記複数の画像データに基づいて、各画像データで同定された弁輪面の位置が一致するように当該弁輪面の位置を固定して、前記複数の心位相それぞれにおける前記心臓弁に関する計測を行うことをさらに含む、請求項１、２又は３に記載の医用画像表示方法。
5. 前記複数の画像データそれぞれについて、前記心臓に含まれる大動脈の円筒形状を識別し、当該円筒形状のうち、大動脈弁に含まれる３つの弁尖それぞれについて前記大動脈と接合する部分の中で血流の最も上流側に位置する点を検出することで特定される３つの点を通る第１の円と、前記大動脈弁に含まれる３つの交連部それぞれに位置する点を検出することで特定される３つの点を通る第２の円との間の範囲を前記弁輪として、前記大動脈弁の弁輪面を同定し、
   前記心臓弁の画像として、前記大動脈弁の画像を前記表示部に表示する
   ことを含む、請求項１～４のいずれか一つに記載の医用画像表示方法。
6. 前記複数の画像データそれぞれについて、前記円筒形状のうち、前記３つの弁尖それぞれについて前記大動脈と接合する部分の中で血流の最も上流側に位置する点を検出することで特定される３つの点を通る面を前記弁輪面として同定し、
   当該弁輪面の位置を固定して、前記複数の心位相それぞれにおける前記大動脈弁の画像を前記表示部に表示する
   ことを含む、請求項５に記載の医用画像表示方法。
7. 前記複数の画像データそれぞれについて、前記円筒形状のうち、前記３つの交連部それぞれに位置する点を検出することで特定される３つの点を通る面を前記弁輪面として同定し、
   当該弁輪面の位置を固定して、前記複数の心位相それぞれにおける前記大動脈弁の画像を前記表示部に表示する
   ことを含む、請求項５に記載の医用画像表示方法。
8. 前記弁輪面を同定する際に基準となった３つの点の重心の位置が一致するように、前記複数の心位相それぞれにおける前記大動脈弁の画像を前記表示部に表示することを含む、請求項６又は７に記載の医用画像表示方法。
9. 前記複数の画像データそれぞれについて、前記心臓に含まれる僧帽弁を識別し、当該僧帽弁の形状の解剖学的な特徴に基づいて、前記僧帽弁の弁輪面を同定し、
   前記心臓弁の画像として、前記僧帽弁の画像を前記表示部に表示する
   ことを含む、請求項１～８のいずれか一つに記載の医用画像表示方法。
10. 前記僧帽弁に含まれる２つの弁尖の間の境界の位置が一致するように、前記複数の心位相それぞれにおける前記僧帽弁の画像を前記表示部に表示することを含む、請求項９に記載の医用画像表示方法。
11. 心臓に関する時系列の複数の画像データそれぞれについて、前記心臓に含まれる心臓弁の弁輪を通る弁輪面を同定する同定部と、
    前記複数の画像データに基づいて、複数の心位相それぞれにおける前記心臓弁の画像を生成し、生成された各画像を、それぞれにおける前記弁輪面の位置及び前記弁輪の重心の位置が一致するように前記弁輪面の位置及び前記弁輪の重心の位置を固定して表示部に表示する表示制御部と
    を備える、医用画像表示装置。

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