JPWO2017043150A1 - マッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラム - Google Patents

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Abstract

気管支の末梢に染料を吹き付けた場合にその染料が滲み出す肺表面の位置を高精度にシミュレーションすることができ、その位置をマッピングしたマッピング画像を生成し、表示することができるマッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラムを提供する。３次元画像に含まれる肺領域を抽出する肺領域抽出部１１と、肺領域内に含まれる気管支領域を抽出する気管支領域抽出部１２と、気管支領域の分岐位置の情報を取得する分岐位置情報取得部１３と、分岐位置の情報に基づいて、気管支領域に含まれる分枝の延長線が肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定する到達位置情報推定部１４と、到達位置情報を肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示装置３に表示させる表示制御部１５とを備える。

Description

本発明は、気管支の末梢に染料を吹き付けた場合に、その染料が滲み出す肺表面の位置をシミュレーションし、その位置を肺表面上にマッピングしたマッピング画像を生成して表示させる装置および方法並びにプログラムに関するものである。
近年、肺の切除領域をマーキングする方法としてVAL-MAP（Virtual Assisted Lung Mapping）法が提案されている（非特許文献１参照）。このVAL-MAP法では、腫瘍の周辺にある気管支を任意に選択し、その気管支に対して気管支鏡の手技を実施する。そして、カテーテルを気管支の末梢まで進ませ、その末梢に染料を吹きかけることによって肺表面を染色する。
このように肺表面を染色することによって、開胸あるいは胸腔鏡の手技時には染色された領域をランドマークとして、腫瘍の存在位置を高精度に予測できる。
Masaaki Sato、外８名、"Thoracoscopic wedge lung resection using virtual-assisted lung mapping"、[online]、２０１４年６月１２日、Asian Cardiovascular and Thoracic Annals、〈URL:http://aan.sagepub.com/content/early/2014/06/12/0218492314539332〉
ここで、上述したVAL-MAP法を実施する際、どの気管支を選択して染料を吹き付けると肺表面のどの辺りが染色されるかを術前にシミュレーションによって確認したい場合がある。そこで、画像処理により抽出された気管支領域に基づいて、肺表面に染色できる位置をシミュレーションする方法が考えられる。
このようなシミュレーションを行う場合、通常、気管支領域は、肺表面に触れるところまでは存在しないので、気管支領域を肺表面まで引き延ばすことが考えられる。気管支領域を肺表面まで引き延ばす方法としては、たとえば気管支領域の経路をグラフ構造として抽出し、そのグラフ構造の末端を肺表面まで延長させる方法が考えられる。
しかしながら、画像処理による気管支経路の抽出精度が低い場合には、気管支経路が誤認識され、その結果、グラフ構造の末端が不自然な方向に曲がる場合がある。その場合、グラフ構造の末端の延長方向も不自然な方向となり、本来の気管支領域の延伸方向とは異なる方向となってしまうため、肺表面における染色される位置を高精度にシミュレーションすることができない。
本発明は、上記事情に鑑み、気管支の末梢に染料を吹き付けた場合にその染料が滲み出す肺表面の位置を高精度にシミュレーションすることができ、その位置をマッピングしたマッピング画像を生成し、表示させることができるマッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラムを提供することを目的とするものである。
本発明のマッピング画像表示制御装置は、３次元画像に含まれる肺領域を抽出する肺領域抽出部と、肺領域内に含まれる気管支領域を抽出する気管支領域抽出部と、気管支領域の分岐位置の情報を取得する分岐位置情報取得部と、分岐位置の情報に基づいて、気管支領域に含まれる分枝の延長線が肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定する到達位置情報推定部と、到達位置情報を肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示部に表示させる表示制御部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明のマッピング画像表示制御装置において、到達位置情報推定部は、分岐位置の情報と分枝の末端とに基づいて設定された直線を分枝の延長線として推定することができる。
また、本発明のマッピング画像表示制御装置において、到達位置情報推定部は、分枝の末端とその末端から１つの目の分岐位置の情報とに基づいて設定された直線を分枝の延長線として推定することができる。
また、本発明のマッピング画像表示制御装置において、到達位置情報推定部は、分枝上の点とその分枝の末端から１つの目の分岐位置の情報に基づいて特定された点とを用いてスプライン補間し、そのスプライン補間によって求められた曲線を分枝の延長線として推定することができる。
また、本発明のマッピング画像表示制御装置において、到達位置情報推定部は、分岐位置の情報に基づいて分枝を特定し、肺領域における特定した分枝の支配領域を特定し、その支配領域の重心と分枝の末端とを結んだ直線を分枝の延長線として推定することができる。
また、本発明のマッピング画像表示制御装置において、到達位置情報推定部は、分岐位置の情報に基づいて分枝を特定し、肺領域における特定した分枝の支配領域を特定し、その支配領域の表面のうちの肺領域の表面となる領域の重心を到達位置情報として推定することができる。
また、上記本発明のマッピング画像表示制御装置においては、肺領域内に含まれる血管領域を抽出する血管領域抽出部を備えることができ、到達位置情報推定部は、血管領域および分岐位置の情報に基づいて、分枝の延長線を推定することができる。
また、上記本発明のマッピング画像表示制御装置において、血管領域抽出部は、血管領域として、肺静脈領域および肺動脈領域のうちの少なくとも一方を抽出することができる。
また、本発明のマッピング画像表示制御装置は、表示制御部は、到達位置情報によって特定される到達位置を含む領域を設定し、その領域を肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示部に表示させることができる。
本発明のマッピング画像表示制御方法は、３次元画像に含まれる肺領域を抽出し、肺領域内に含まれる気管支領域を抽出し、気管支領域の分岐位置の情報を取得し、分岐位置の情報に基づいて、気管支領域に含まれる分枝の延長線が肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定し、到達位置情報を肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示部に表示させることを特徴とする。
本発明のマッピング画像表示制御プログラムは、コンピュータを、３次元画像に含まれる肺領域を抽出する肺領域抽出部と、肺領域内に含まれる気管支領域を抽出する気管支領域抽出部と、気管支領域の分岐位置の情報を取得する分岐位置情報取得部と、分岐位置の情報に基づいて、気管支領域に含まれる分枝の延長線が肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定する到達位置情報推定部と、到達位置情報を肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示部に表示させる表示制御部として機能させることを特徴とする。
本発明のマッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラムによれば、３次元画像に含まれる肺領域を抽出し、肺領域内に含まれる気管支領域を抽出し、気管支領域の分岐位置の情報を取得する。そして、その分岐位置の情報に基づいて、気管支領域に含まれる分枝の延長線が肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定するようにしたので、上述したVAL-MAP法において染料が到達する位置を高精度にシミュレーションすることができる。すなわち、上述したように気管支経路の抽出精度が低く、気管支経路の末端が不自然な方向に曲がっている場合においても、分岐位置の情報に基づいて到達位置情報を推定するようにしたので、染料が到達する位置を高精度にシミュレーションすることができる。なお、分岐位置の情報に基づいて到達位置情報を推定する方法については、後で詳述する。
そして、その高精度にシミュレーションされた到達位置情報を肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示させることができる。
本発明のマッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図 気管支領域から取得されたグラフ構造の末端の形状がいびつな形状となった場合を示す図 気管支領域のグラフ構造の分枝の末端とその末端から１つの目の分岐点とを結んだ直線を気管支領域の分枝の延長線として推定する場合を説明するための図 本発明のマッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムによって生成されたマッピング画像の一例を示す図 本発明のマッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムの作用を説明するためのフローチャート 分枝上の２つの点と分岐点とを用いてスプライン補間した曲線を気管支領域の分枝の延長線として推定する場合を説明するための図 スプライン補間によって気管支領域の分枝の延長線を推定する場合のその他の例を説明するための図 分枝の支配領域の重心と分枝の末端とを結んだ直線を気管支領域の分枝の延長線として推定する場合を説明するための図 支配領域の表面のうちの肺領域の表面となる領域の重心を到達位置情報として推定する場合を説明するための図 血管領域抽出部をさらに備えた医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図 血管領域および分岐位置の情報に基づいて、気管支領域の分枝の延長線が肺表面に到達する位置を推定する場合を説明するための図
以下、本発明のマッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の医用画像診断支援システムは、上述したVAL-MAP法を行う際の支援を行うものであり、具体的には、気管支の末梢に染料を吹き付けた場合に、その染料が滲み出す肺表面の位置をシミュレーションし、その位置を肺表面上にマッピングしたマッピング画像を生成して表示させるものである。医者は、このマッピング画像を観察することによって、気管支を選択してその末梢に染料を吹き付けた場合に、肺表面のどの位置に染料が滲み出すかを把握することができるので、術前に、染料を吹き付ける気管支を適切に選択することができる。
本実施形態の医用画像診断支援システムは、具体的には、図１に示すように、マッピング画像表示制御装置１と、医用画像保管サーバ２と、表示装置３（表示部に相当するものである）と、入力装置４とを備えている。
マッピング画像表示制御装置１は、コンピュータに本実施形態のマッピング画像表示制御プログラムをインストールしたものである。
マッピング画像表示制御装置１は、中央処理装置（ＣＰＵ（central processing unit））、半導体メモリ、およびハードディスクやＳＳＤ(Solid State Drive)等のストレージデバイスを備えている。ストレージデバイスには、本実施形態のマッピング画像表示制御プログラムがインストールされており、このマッピング画像表示制御プログラムが中央処理装置によって実行されることによって、図１に示す医用画像取得部１０、肺領域抽出部１１、気管支領域抽出部１２、分岐位置情報取得部１３、到達位置情報推定部１４および表示制御部１５が動作する。
マッピング画像表示制御プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）など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、マッピング画像表示制御プログラムは、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対して外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
医用画像取得部１０は、予め撮影された患者の胸部の３次元画像６を取得するものである。３次元画像６は、たとえばＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などによって患者の胸部を撮影したものである。
３次元画像６は、医用画像保管サーバ２に患者の識別情報とともに予め保管されており、医用画像取得部１０は、入力装置４などを用いてユーザによって入力された患者の識別情報に基づいて、その識別情報を有する３次元画像６を医用画像保管サーバ２から読み出して一時記憶するものである。
肺領域抽出部１１は、医用画像取得部１０によって取得された胸部の３次元画像６から肺領域を抽出する処理を行うものである。肺領域を抽出する方法としては、肺野は空気が存在する領域であるため、３次元画像６の各画素位置の信号値をヒストグラム化し、肺領域をしきい値処理することにより抽出する方法や、肺領域を表すシード点に基づく領域拡張法などの公知の手法を用いることができる。
気管支領域抽出部１２は、胸部の３次元画像６の肺領域内に含まれる気管支領域を抽出する処理を行うものである。３次元画像６に含まれる気管支は、気管支の内部の画素は空気領域に相当するため低い画素値を示す領域として表れるが、気管支壁は比較的高い画素値を示す円柱あるいは線状の構造物であると考えられる。そこで、画素毎に画素値の分布に基づく形状の構造解析を行なって気管支を抽出する。たとえば特開２０１２−２００４０３号公報に記載の方法のように、各画素の画素値に基づいてヘッセ解析を行うことによって気管支領域および気管支領域を細線化したグラフ構造を抽出することができる。なお、気管支領域を抽出方法としては、その他の公知の手法を用いるようにしてもよい。
分岐位置情報取得部１３は、気管支領域抽出部１２によって抽出された気管支領域の分岐位置の情報を取得するものである。具体的には、分岐位置情報取得部１３は、気管支領域抽出部１２において抽出された気管支領域のグラフ構造を、開始点、端点、分岐点、エッジに分類し、その分岐点の位置情報を気管支領域の分岐位置の情報として取得するものである。
到達位置情報推定部１４は、分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐位置の情報に基づいて、気管支領域に含まれる分枝の延長線が肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定するものである。
ここで、VAL-MAP法において気管支の末梢に染料を吹き付けた場合に、その染料が肺の組織内を通過し、肺表面に到達して滲み出す位置は、気管支の分枝の延長線が肺表面に到達する位置と推定することができる。
そこで、３次元画像から気管支領域のグラフ構造を抽出し、そのグラフ構造に含まれる分枝の末端とその末端近傍のエッジ上の点（たとえば末端から一つ手前の点）とを結ぶ直線を分枝の延長線とし、その延長線が肺領域の表面に到達する位置を染料が到達する（滲み出す）位置として推定することが考えられる。
しかしながら、グラフ構造の抽出精度によっては、分枝の末端の形状がいびつな形状となる場合があり、その場合、上述したように分枝の末端とその末端近傍のエッジ上の点とを結ぶ直線を分枝の延長線とすると、その延長線の延伸方向と本来の気管支領域の分枝の延伸方向とが全く異なる場合があり、その結果、染料が到達する位置の推定精度が著しく低下する場合がある。
図２は、上述したようにグラフ構造の分枝の末端の形状がいびつな形状となった場合を示すものである。図２では、肺領域および気管支領域のボリュームレンダリング画像を示すとともに、気管支領域のグラフ構造を黒の細線により示し、グラフ構造の分枝の延長線をグレーの太線により示し、グラフ構造の分枝の延長線が肺領域の表面に到達する位置を球体または半球体により示している。図２に示す黒線の丸印内のグラフ構造の末端近傍は、実際の形状よりも図面右側に曲がった形状として抽出されており、その結果、染料が到達すると推定される位置が、実際に到達する位置よりも図面右方向（白い矢印方向）にずれた位置となっている。
そこで、本実施形態の到達位置情報推定部１４は、上述したような問題を解決するため、分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐位置の情報とグラフ構造の分枝の末端とに基づいて設定された直線を気管支領域の分枝の延長線として推定する。そして、その延長線が肺領域の表面に到達する到達位置情報を染料が肺表面に到達する位置として推定するものである。
具体的には、到達位置情報推定部１４は、図３に示すように、気管支領域のグラフ構造の分枝の末端Ｔとその末端Ｔから１つの目の分岐点Ｓとを結んだ直線を気管支領域の分枝の延長線Ｌ１として推定する。そして、その延長線Ｌ１と肺領域表面との交点を到達位置情報として取得する。末端Ｔから１つ目の分岐点とは、気管支領域の末端から気管上流側に向かう方向について１つの目の分岐である。
なお、本実施形態においては、末端Ｔから１つ目の分岐点を用いるようにしたが、これに限らず、末端Ｔから２つ目の分岐点や３つ目の分岐点などを用いるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、気管支領域のグラフ構造の分枝の末端Ｔとその末端Ｔから１つの目の分岐点Ｓとを結ぶようにしたが、必ずしも分岐点Ｓを用いなくてもよく、実質的に同等の結果が得られるような点であれば、分岐点Ｓの近傍の点を用いてもよい。すなわち、分岐位置の情報とグラフ構造の分枝の末端とに基づいて設定された直線とは、分枝の末端Ｔと分岐点Ｓの近傍の点とを結んで設定された直線も含むものとする。
また、本実施形態の到達位置情報推定部１４は、気管支領域の分枝の延長線と肺領域表面との交点を到達位置情報として取得するようにしたが、到達位置情報は必ずしも１点の座標でなくてもよく、その交点を含む２次元的または３次元的な範囲を到達位置情報として取得するようにしてもよい。到達位置情報推定部１４によって取得される到達位置情報が、気管支の末梢に染料を吹き付けた場合に、その染料が肺の組織内を通過し、肺表面に到達する到達点または到達範囲を表す情報である。
表示制御部１５は、肺領域抽出部１１によって抽出された肺領域および気管支領域抽出部１２によって抽出された気管支領域に基づいて、肺領域および気管支領域のボリュームレンダリング画像を生成するものである。肺領域のボリュームレンダリング画像の不透明度については、肺領域内の気管支領域が視認できる程度に設定され、肺領域と気管支領域の色はそれぞれ異なる色に設定される。
また、表示制御部１５は、気管支領域を細線化することによって取得されたグラフ構造、到達位置情報推定部１４において設定された気管支領域の分枝の延長線および到達位置情報を、肺領域および気管支領域のボリュームレンダリング画像に重ね合わせたマッピング画像を表示装置３に表示させるものである。
図４は、表示装置３に表示させるマッピング画像の一例を示す図である。図４に示されるように、気管支領域のグラフ構造は黒の細線で表示され、気管支領域の分枝の延長線はグレーの太線により表示され、到達位置情報は球体または半球体により表示される。図４に示すように、黒線の丸印内のグラフ構造の末端近傍は、本来の形状よりも図面右側に曲がった形状となっているが、気管支領域の延長線は気管支領域の分枝の延伸方向と同じ方向に設定されており、染料の肺表面への到達位置が高精度に推定されていることがわかる。なお、到達位置情報を表す球体または半球体が、本発明における到達位置情報によって特定される到達位置を含む領域に相当するものである。
また、マッピング画像内に表示される到達位置情報を表す球体または半球体の大きさは、ユーザによって入力装置４を用いて任意に設定可能である。また、到達位置情報を表す球体または半球体は、表示および非表示を切り替え可能にしてもよく、また、点滅表示させるようにしてもよい。また、気管支領域の延長線は必ずしも表示しなくてもよく、ユーザによって表示と非表示を切り替え可能としてもよい。
表示装置３は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを備えたものであり、上述したボリュームレンダリング画像などを表示するものである。
入力装置４は、ユーザによる種々の設定入力を受け付けるものであり、キーボードやマウスなどの入力デバイスを備えたものである。入力装置４は、たとえば患者の識別情報の設定入力、ボリュームレンダリング画像の不透明度および色の設定入力、並びに到達位置情報の表示形状および大きさの設定入力などを受け付けるものである。なお、タッチパネルを用いることによって表示装置３と入力装置４と兼用するようにしてもよい。
次に、本実施形態の医用画像診断支援システムの作用について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ユーザによる患者の識別情報などの入力に基づいて、医用画像取得部１０によって医用画像保管サーバ２から３次元画像６が読み出されて取得される（Ｓ１０）。
医用画像取得部１０によって取得された３次元画像６は、肺領域抽出部１１および気管支領域抽出部１２に入力される。肺領域抽出部１１は、入力された３次元画像６から肺領域を抽出し（Ｓ１２）、気管支領域抽出部１２は、入力された３次元画像６から気管支領域を抽出し、さらにその気管支領域を細線化したグラフ構造を取得する（Ｓ１４）。
気管支領域抽出部１２によって取得されたグラフ構造は、分岐位置情報取得部１３に入力され、分岐位置情報取得部１３は、入力されたグラフ構造に基づいて、気管支領域の分岐位置の情報を取得する（Ｓ１６）。
分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐位置の情報は、到達位置情報推定部１４に入力され、到達位置情報推定部１４は、入力された分岐位置の情報に基づいて、気管支領域の分枝の延長線を設定し、その延長線と肺領域表面との交点の情報を到達位置情報として取得する（Ｓ１８）。
肺領域抽出部１１によって抽出された肺領域および気管支領域抽出部１２によって抽出された気管支領域が表示制御部１５に入力され、表示制御部１５は、入力された肺領域および気管支領域に基づいて、そのボリュームレンダリング画像を生成する。さらに、気管支領域を細線化することによって取得されたグラフ構造、到達位置情報推定部１４において設定された気管支領域の分枝の延長線および到達位置情報が表示制御部１５に入力され、表示制御部１５は、入力されたグラフ構造、分枝の延長線および到達位置情報を肺領域および気管支領域のボリュームレンダリング画像に重ね合わせたマッピング画像を生成し（Ｓ２０）、そのマッピング画像を表示装置３に表示させる（Ｓ２２）。
上記実施形態の医用画像診断支援システムによれば、３次元画像に含まれる肺領域を抽出し、肺領域内に含まれる気管支領域を抽出し、気管支領域の分岐位置の情報を取得する。そして、その分岐位置の情報に基づいて、気管支領域に含まれる分枝の延長線が肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定するようにしたので、上述したVAL-MAP法において染料が到達する位置を高精度にシミュレーションすることができる。すなわち、上述したようにグラフ構造の抽出精度が低く、グラフ構造の末端が不自然な方向に曲がっている場合においても、分岐位置の情報に基づいて到達位置情報を推定するようにしたので、染料が到達する位置を高精度にシミュレーションすることができる。
そして、その高精度にシミュレーションされた到達位置情報を肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示させることができる。
また、上記実施形態においては、末端Ｔとその末端Ｔから１つの目の分岐点Ｓとを結んだ直線を気管支領域の分枝の延長線Ｌ１として推定するようにしたので、簡易な演算処理によって延長線Ｌ１を推定することができる。
なお、上記実施形態においては、グラフ構造の末端と分岐点とを結ぶ直線を気管支領域の分枝の延長線として推定するようにしたが、気管支領域の分枝の延長線の設定方法としてはこれに限らない。たとえば、図６に示すように、分枝上の２つの点Ｐ１および点Ｐ２と分枝の末端Ｔから１つの目の分岐点Ｓとを用いてスプライン補間し、そのスプライン補間によって求められた曲線Ｌ２を気管支領域の分枝の延長線として推定するようにしてもよい。
このようにスプライン補間によって求められた曲線Ｌ２を気管支領域の分枝の延長線として推定するようにした場合には、より高精度に分枝の延長線を推定することができる。
なお、このようにスプライン補間によって分枝の延長線を推定する場合においても、必ずしも分岐点Ｓを用いなくてもよく、実質的に同等の結果が得られるような点であれば、分岐点Ｓの近傍の点を用いてもよい。
また、上記説明では、分岐点Ｓと分枝上の２つの点Ｐ１，Ｐ２を用いてスプライン補間を行うようにしたが、分岐点Ｓ以外の点については、３つ以上の点を設定するようにしてもよい。また、図６に示すように分枝上の２点を設定するのではなく、図７に示すように、分枝上の少なくとも１つ以上の点Ｐ１と分岐点Ｓと分岐点Ｓよりも気管上流側の点Ｐ３とを用いてスプライン補間して曲線Ｌ３を推定するようにしてもよい。点Ｐ３は、分岐点Ｓと分岐点Ｓから気管上流側に１つ前の分岐点との間に設定することが望ましい。なお、スプライン補間に用いる点Ｐ１〜Ｐ３は、ユーザが入力装置４を用いて任意に設定するようにしてもよいし、分岐点Ｓからの距離を予め設定しておき、自動的に設定するようにしてもよい。
また、分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐位置の情報に基づいて、分枝を特定し、肺領域におけるその特定した分枝の支配領域を特定し、その支配領域の重心と分枝の末端とを結んだ直線を気管支領域の分枝の延長線として推定するようにしてもよい。
具体的には、図８に示すように、分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐点Ｓに基づいて分枝Ｂを特定し、肺領域における分枝Ｂの支配領域Ｒを特定し、その支配領域Ｒの重心Ｇ１と分枝Ｂの末端Ｔとを結んだ直線Ｌ４を気管支領域の分枝の延長線として推定するようにしてもよい。なお、気管支領域の分枝の支配領域については、解剖学的な見地から分枝毎に予め設定されるものであり、ここでいう重心Ｇ１は、３次元的な形状である支配領域の３次元空間上の重心である。
このように、支配領域Ｒの重心Ｇ１と分枝Ｂの末端Ｔとを結んだ直線Ｌ４を気管支領域の分枝の延長線として推定した場合には、解剖学的な見地に基づいて、より高精度に分枝の延長線を推定することができる。
また、上述したように気管支領域の分枝の支配領域を用いて分枝の延長線の肺表面における到達位置を推定するその他の方法として、たとえば分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐位置の情報に基づいて、分枝を特定し、肺領域におけるその特定した分枝の支配領域を特定し、その支配領域の表面のうちの肺領域の表面となる領域の重心を到達位置情報として推定するようにしてもよい。
具体的には、図９に示すように、分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐点Ｓに基づいて分枝Ｂを特定し、肺領域における分枝Ｂの支配領域Ｒを特定し、その支配領域Ｒの表面のうちの肺領域の表面となる領域Ａの重心Ｇ２を到達位置情報として推定するようにしてもよい。なお、ここでいう重心Ｇ２は、３次元空間上の面として表される領域Ａの重心である。
また、気管支の周辺には肺動脈および肺静脈があり、気管支の延伸方向と肺動脈および肺静脈の延伸方向とは類似していることが知られている。そこで、肺動脈や肺動脈の延伸方向の情報に基づいて、気管支領域の分枝の延長線が肺表面に到達する位置を推定するようにしてもよい。
具体的には、図１０に示すように、マッピング画像表示制御装置１に対してさらに血管領域抽出部１６を設ける。血管領域抽出部１６は、３次元画像６から肺領域内に含まれる血管領域を抽出するものである。具体的には、血管領域抽出部１６は、肺動脈領域および肺静脈領域を抽出する。肺動脈領域および肺静脈領域の抽出方法としては、たとえば領域拡張法などの公知な手法を用いることができる。
そして、到達位置情報推定部１４は、分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐位置の情報に基づいて気管支領域の分枝に沿って延びる肺動脈領域および肺静脈領域を特定し、その特定した肺動脈領域および肺静脈領域に基づいて、気管支領域の分枝の延長線を推定する。具体的には、図１１に示すように、分岐位置情報取得部１３によって取得された分岐点Ｓに最も近い肺動脈領域の位置ｖ１と分岐点Ｓに最も近い肺静脈領域の位置ａ１とを検出し、さらに、グラフ構造の分枝の末端Ｔに最も近い肺動脈領域上の位置ｖ２と末端Ｔに最も近い肺静脈領域上の位置ａ２とを検出する。
なお、分岐点Ｓは、グラフ構造の分枝の末端Ｔから気管上流側に向かって一つ目の分岐点である。また、分岐点Ｓに最も近い肺動脈領域上の位置ｖ１とは、分岐点Ｓとの距離が最も短い肺動脈領域上の位置であり、分岐点Ｓに最も近い肺静脈領域上の位置ａ１とは、分岐点Ｓとの距離が最も短い肺静脈領域上の位置である。また、末端Ｔに最も近い肺動脈領域上の位置ｖ２とは、末端Ｔとの距離が最も短い肺動脈領域上の位置であり、末端Ｔに最も近い肺静脈領域上の位置ａ２とは、末端Ｔと距離が最も短い肺静脈領域上の位置である。
そして、肺動脈領域上の位置ｖ１から位置ｖ２へ向かう方向を肺動脈領域の延伸方向として推定して第１のベクトルを設定し、肺静脈領域上の位置a１から位置ａ２へ向かう方向を肺静脈領域の延伸方向として推定して第２のベクトルを設定し、第１のベクトルと第２のベクトルの平均を算出する。そして、その平均のベクトルを伸ばした直線Ｌ５を気管支領域の分枝の延長線として推定し、この延長線が肺表面に到達する位置を取得する。
このように肺静脈領域および肺動脈領域を用いて分枝の延長線を推定することによって、解剖学的な見地に基づいて、より高精度に分枝の延長線を推定することができる。
なお、上記説明では、肺動脈領域上の位置ｖ1と位置ｖ２を用いて第１のベクトルを設定し、肺静脈領域上の位置ａ１と位置ａ２を用いて第２のベクトルを設定するようにしたが、たとえば肺動脈領域上の位置ｖ1と位置ｖ２とこれらの位置の間の点を用いてスプライン補間して第１の曲線を設定し、肺静脈領域上の位置ａ１と位置ａ２とこれらの位置の間の点を用いてスプライン補間して第２の曲線を設定し、第１の曲線と第２の曲線を平均化した曲線を気管支領域の分枝の延長線として推定するようにしてもよい。
また、上記説明では、肺静脈領域と肺動脈領域の両方を使用して分枝の延長線を推定するようにしたが、いずれか一方のみを用いて分枝の延長線を推定するようにしてもよい。たとえば、肺動脈領域に基づいて設定された第１のベクトルに平行であり、かつ分枝の末端Ｔを通る直線を分枝の延長線を推定するようにしてもよい。また、肺静脈領域に基づいて設定された第２のベクトルに平行であり、かつ分枝の末端Ｔを通る直線を分枝の延長線を推定するようにしてもよい。
１ マッピング画像表示制御装置
２ 医用画像保管サーバ
３ 表示装置
４ 入力装置
１０ 医用画像取得部
１１ 肺領域抽出部
１２ 気管支領域抽出部
１３ 分岐位置情報取得部
１４ 到達位置情報推定部
１５ 表示制御部
１６ 血管領域抽出部

Claims (11)

  1. ３次元画像に含まれる肺領域を抽出する肺領域抽出部と、
    前記肺領域内に含まれる気管支領域を抽出する気管支領域抽出部と、
    前記気管支領域の分岐位置の情報を取得する分岐位置情報取得部と、
    前記分岐位置の情報に基づいて、前記気管支領域に含まれる分枝の延長線が前記肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定する到達位置情報推定部と、
    前記到達位置情報を前記肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示部に表示させる表示制御部とを備えたことを特徴とするマッピング画像表示制御装置。
  2. 前記到達位置情報推定部が、前記分岐位置の情報と前記分枝の末端とに基づいて設定された直線を前記分枝の延長線として推定する請求項１記載のマッピング画像表示制御装置。
  3. 前記到達位置情報推定部が、前記分枝の末端と該末端から１つの目の分岐位置の情報とに基づいて設定された直線を前記分枝の延長線として推定する請求項２記載のマッピング画像表示制御装置。
  4. 前記到達位置情報推定部が、前記分枝上の点と該分枝の末端から１つの目の分岐位置の情報に基づいて特定された点とを用いてスプライン補間し、該スプライン補間によって求められた曲線を前記分枝の延長線として推定する請求項１記載のマッピング画像表示制御装置。
  5. 前記到達位置情報推定部が、前記分岐位置の情報に基づいて前記分枝を特定し、前記肺領域における前記特定した分枝の支配領域を特定し、該支配領域の重心と前記分枝の末端とを結んだ直線を前記分枝の延長線として推定する請求項１記載のマッピング画像表示制御装置。
  6. 前記到達位置情報推定部が、前記分岐位置の情報に基づいて前記分枝を特定し、前記肺領域における前記特定した分枝の支配領域を特定し、該支配領域の表面のうちの前記肺領域の表面となる領域の重心を前記到達位置情報として推定する請求項１記載のマッピング画像表示制御装置。
  7. 前記肺領域内に含まれる血管領域を抽出する血管領域抽出部を備え、
    前記到達位置情報推定部が、前記血管領域および前記分岐位置の情報に基づいて、前記分枝の延長線を推定する請求項１記載のマッピング画像表示制御装置。
  8. 前記血管領域抽出部が、前記血管領域として、肺静脈領域および肺動脈領域のうちの少なくとも一方を抽出する請求項７記載のマッピング画像表示制御装置。
  9. 前記表示制御部が、前記到達位置情報によって特定される到達位置を含む領域を設定し、該領域を前記肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示部に表示させる請求項１から８いずれか１項記載のマッピング画像表示制御装置。
  10. ３次元画像に含まれる肺領域を抽出し、
    前記肺領域内に含まれる気管支領域を抽出し、
    前記気管支領域の分岐位置の情報を取得し、
    前記分岐位置の情報に基づいて、前記気管支領域に含まれる分枝の延長線が前記肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定し、
    前記到達位置情報を前記肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示部に表示させることを特徴とするマッピング画像表示制御方法。
  11. コンピュータを、３次元画像に含まれる肺領域を抽出する肺領域抽出部と、
    前記肺領域内に含まれる気管支領域を抽出する気管支領域抽出部と、
    前記気管支領域の分岐位置の情報を取得する分岐位置情報取得部と、
    前記分岐位置の情報に基づいて、前記気管支領域に含まれる分枝の延長線が前記肺領域の表面に到達する到達位置情報を推定する到達位置情報推定部と、
    前記到達位置情報を前記肺領域の表面にマッピングしたマッピング画像を生成して表示部に表示させる表示制御部として機能させることを特徴とするマッピング画像表示制御プログラム。
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