JP2005296479A - 特定領域抽出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡張溢れ又は拡張洩れなどを極力少なくし、簡単な操作で特定の臓器領域などの抽出を行えるようにする。
【解決手段】医用画像から特定の臓器領域を抽出する場合に、画素単位で拡張するのではなく、予め大きさの設定された円、球又は円錐などの図形によって規定される領域をセンス領域として、このセンス領域に含まれる画素の画素値又はこの画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定することによって、領域を拡張する。従って、医用画像中にセンス領域よりも小さな細いくびれた隙間などが存在しても、その隙間がセンス領域よりも小さい場合にはそこからはみ出したりする拡張溢れ又は拡張洩れなどが減少し、簡単な操作で特定の臓器領域などの抽出を行うことができる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像診断装置で得られる画像から個々の臓器を抽出するための特定領域抽出方法及び装置に関する。

近年、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像診断装置で得られる画像を診断時のみならず治療時にも用いることが盛んに行われるようになっている。最近では、表示画像の中から特定臓器を自動的に抽出するという研究が盛んに行なわれるようになっている。特に、肝臓などの特定領域の抽出には、いわゆる領域拡張（リージョングローイング）方法を用いた特定領域抽出処理が有効である。図１は、領域拡張方法の一例を示す図である。このリージョングロイング方法は、起点となる画素１０を特定し、その画素１０の濃度に対して周囲の画素が所定の閾値の条件を満たす画素であるか否かの判定を行い、条件を満たす場合にはその画素を抽出領域として拡張していくものである。

しかし、この領域拡張方法は、画素単位で拡張するか否かの判断を行っているために、図２に示すように、細いくびれた隙間が１画素分でも存在すれば、期待しないにもかかわらず、外部へはみ出してしまい、目的の領域以外に拡張してしまう（いわゆる拡張溢れ又は拡張洩れ）という問題があった。図２は、この領域拡張方法における目的領域外へのはみ出した場合の一例を示す図である。図から明かなように、画像に細いくびれが存在し、その部分の画素が所定の閾値条件を満足する場合には、目的の領域以外にはみ出し領域２０が現れるという問題があった。そこで、特許文献１に示すように、図２のようなはみ出し領域２０が存在する場合に、それを人為的処理によって除去するようにしたものが提案されている。
特開平５−３１７３１３号公報

ところが、特許文献１に記載されたものは、表示画像上で人為的にマウスなどのポインティングデバイスを用いて操作しなければはみ出し領域を削除することができず、その作業に膨大な時間を要し、煩雑であるという問題を有している。

本発明の目的は、拡張溢れ又は拡張洩れなどを極力少なくし、簡単な操作で特定の臓器領域などの抽出を行うことができるようにした特定領域抽出方法及び装置を提供することにある。

本発明に係る特定領域抽出方法の第１の特徴は、医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出方法において、既に抽出された既抽出領域を拡張するか否かの判定に、前記既抽出画素点を中心とする円若しくは球又は前記既抽出画素点を頂点とする円錐を用いて、前記円内、前記球内若しくは前記円錐内に含まれる画素又は前記円周、前記球外周若しくは前記円錐外周に沿う帯状の領域内に含まれる画素の画素値、又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定するステップと、前記条件を満たす場合には前記既抽出領域を拡張するステップとを含むことにある。

これは、医用画像から特定の臓器領域を抽出する場合に、画素単位で拡張するのではなく、予め大きさの設定された円、球又は円錐などの図形によって規定される領域をセンス領域として、このセンス領域に含まれる画素の画素値又はこの画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定することによって、領域を拡張するようにしたものである。従って、医用画像中にセンス領域よりも小さな細いくびれた隙間などが存在しても、その隙間がセンス領域よりも小さい場合にはそこからはみ出したりする拡張溢れ又は拡張洩れなどが減少し、簡単な操作で特定の臓器領域などの抽出を行うことができる。なお、円には楕円を含むものとする。

本発明に係る特定領域抽出方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の特定領域抽出方法において、前記既抽出領域を拡張するステップの拡張途中の様子を随時表示手段に表示するステップを含むことにある。これは、拡張処理の様子を外部からモニタできるようにしたものである。

本発明に係る特定領域抽出方法の第３の特徴は、前記第１又は２の特徴に記載の特定領域抽出方法において、前記円及び前記球の半径、前記円錐の頂角の大きさを可変にしたことにある。これは、センス領域を適宜変更可能にしたものである。

本発明に係る特定領域抽出方法の第４の特徴は、前記第１、２又は３の特徴に記載の特定領域抽出方法において、前記条件を満たすか否かの判定に従った拡張処理が終了した時点おける前記既抽出領域の周囲にさらに所定の画素幅の帯状領域を設定するステップと、前記帯状領域の画素値又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定するステップと、前記条件を満たす場合には前記帯状領域を前記既抽出領域として拡張するステップとを含むことにある。これは、センス領域を用いて抽出された既抽出領域の周囲にさらに帯状領域を設定し、この帯状領域の画素値等を用いて既抽出領域を最終的に拡張するようにしたものである。

本発明に係る特定領域抽出方法の第５の特徴は、医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出方法において、前記医用画像上の任意の位置を第１の点として指定する第１のステップと、前記第１の点を中心とする動径を回転させて前記動径上の濃度勾配が最大となる方向を求める第２のステップと、前記第１の点を前記方向に所定距離だけ移動させて移動後の点を第２の点として指定する第３のステップと、前記第２の点を前記第１の点として前記第２及び第３のステップの処理を繰り返し実行する第４のステップと、前記第４のステップの繰り返しによって求められた複数の点を補間処理で結ぶことによって前記特定の領域を抽出する第５のステップとを含むことにある。これは、長さが可変の動径を用いて、移動方向及び移動距離を動径上の濃度勾配に応じて決定し、順次移動するようにしたものである。

本発明に係る特定領域抽出装置の第６の特徴は、医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出装置において、既に抽出された既抽出領域を拡張するか否かの判定に、前記既抽出画素点を中心とする円若しくは球又は前記既抽出画素点を頂点とする円錐を用いて、前記円内、前記球内若しくは前記円錐内に含まれる画素又は前記円周、前記球外周若しくは前記円錐外周に沿う帯状の領域内に含まれる画素の画素値、又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段の判定条件を満たす場合には前記既抽出領域を拡張する第１の拡張手段とを備えたことにある。これは、前記第１の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。

本発明に係る特定領域抽出装置の第７の特徴は、前記第６の特徴に記載の特定領域抽出装置において、前記第１の拡張手段によって前記既抽出領域が拡張される途中の様子を随時表示する表示手段を備えたことにある。これは、前記第２の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。

本発明に係る特定領域抽出装置の第８の特徴は、前記第１又は２の特徴に記載の特定領域抽出装置において、前記円及び前記球の半径、前記円錐の頂角の大きさを可変にしたことにある。これは、前記第３の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。

本発明に係る特定領域抽出装置の第９の特徴は、前記第１、２又は３の特徴に記載の特定領域抽出装置において、前記条件を満たすか否かの判定に従った拡張処理が終了した時点おける前記既抽出領域の周囲にさらに所定の画素幅の帯状領域を設定する帯状領域設定手段と、前記帯状領域の画素値又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定する第２の判定手段と、前記第２の判定手段の判定条件を満たす場合には前記帯状領域を前記既抽出領域として拡張する第２の拡張手段とを備えたことにある。これは、前記第４の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。

本発明に係る特定領域抽出装置の第１０の特徴は、医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出装置において、前記医用画像上の任意の位置を第１の点として指定する第１の位置指定手段と、前記第１の点を中心とする動径を回転させて前記動径上の濃度勾配が最大となる方向を求める方向決定手段と、前記第１の点を前記方向に所定距離だけ移動させて移動後の点を第２の点として指定する第２の位置指定手段と、前記第２の点を前記第１の点として前記方向決定手段及び前記第２の位置指定手段の処理を繰り返し実行させる繰り返し実行手段と、前記繰り返し実行手段の繰り返し処理によって求められた複数の点を補間処理で結ぶことによって前記特定の領域を抽出する領域抽出手段とを備えたことにある。これは、前記第５の特徴に記載の特定領域抽出方法に対応した装置の発明である。

本発明の領域拡張方法及び装置によれば、拡張溢れ又は拡張洩れなどを極力少なくし、簡単な操作で特定臓器などの抽出を行うことができるという効果がある。

以下、添付図面に従って本発明に係る特定領域抽出方法及び装置の好ましい実施の形態について説明する。図３は、本発明が適用される特定領域抽出装置全体のハードウエア構成を示すブロック図である。この特定領域抽出装置は、例えば特定の臓器、例えば心臓の撮影を行ったＸ線ＣＴ画像を処理対象画像として用いるものである。この特定領域抽出装置は、各構成要素の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）３０と、装置全体の制御プログラムが格納された主メモリ３１と、複数の断層像データ及びプログラム等が格納された磁気ディスク３２と、表示用の画像データを一時記憶する表示メモリ３３と、この表示メモリ３３からの画像データに基づいて画像を表示する表示装置としてのＣＲＴディスプレイ３４と、画面上のソフトスイッチを操作するマウス３５及びそのコントローラ３６と、各種パラメータ設定用のキーやスイッチを備えたキーボード３７と、スピーカ３８と、上記各構成要素を接続する共通バス３９とから構成される。

この実施の形態では、主メモリ３１以外の記憶装置として、磁気ディスク３２のみが接続されている場合を示しているが、これ以外にフロッピディスクドライブ、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、光磁気ディスク（ＭＯ）ドライブ、ＺＩＰドライブ、ＰＤドライブ、ＤＶＤドライブなどが接続されていてもよい。さらに、通信インターフェイスを介してＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）やインターネット、電話回線などの種々の通信ネットワーク３ａ上に接続可能とし、他のコンピュータやＣＴ装置３ｂなどとの間で画像データのやりとりを行えるようにしてもよい。また、画像データのやりとりは、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの被検体の断層像が収集可能な特定領域抽出装置を上記ＬＡＮ等の通信ネットワーク３ａと接続して行ってもよい。

以下、図３の特定領域抽出装置の動作例について図面を用いて説明する。図４は、特定領域抽出装置が実行するメインフローの一例を示す図である。図５は、図４の大粒領域拡張処理の詳細を示すフローチャート図である。図６〜図１３は、特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す図である。図３のＣＰＵ３０は、図４のメインフローに従って動作する。以下、このメインフローの詳細をステップ順に説明する。このメインフローは、大粒領域拡張処理と周辺を埋める処理に大別される。ＣＰＵ３０は、大粒領域拡張処理を実行し、次に、この大粒領域拡張処理で埋めることのできなかった領域を周辺を埋める処理を実行することによって埋め、その結果、特定の領域を抽出している。

次に、図５の大粒領域拡張処理の詳細をステップ順に説明する。
［ステップＳ５１］
拡張処理を実行する前に、拡張可能かどうかの判定を行う。そのために、判定領域（センス領域）と拡張条件を設定する。ここでの判定領域すなわちセンス領域は、既抽出点を中心として半径Ｒ１≦ｒ≦Ｒ２の円によって囲まれる領域のことである。ここで拡張条件とは、センス領域内でＣＴ値の上限、下限、濃度勾配などを満たす画素が何割（何個）存在するか等である。これらの数値は、マウスクリック時のマウス位置周辺から取得したり、又は磁気ディスクに予め記録しておいたものを読み込むことによって設定する。

［ステップＳ５２］
このステップでは、既抽出領域のうち、領域周辺の画素を求める。そして、非接触数レジスタＮを「０」にクリアする。
［ステップＳ５３］
このステップでは、既抽出領域の周辺画素のどれか一つを指定する。例えば、図６の場合、既抽出領域６１における各周辺画素の中からｘ座標が最小の画素６２を指定する。これに限らず、ｘ座標の最大やｙ座標の最小又は最大を指定してもよい。
［ステップＳ５４］
このステップでは、指定画素を中心とし、半径ＲをＲ１＜Ｒ＜Ｒ２の範囲で動かして、各種しきい値が拡張条件に合致しているか否かを調べる。拡張条件に合致した場合は、非対象領域に接触しなかったことを意味し、拡張条件に合致しない場合は非対象領域に接触したことを意味する。ここで、しきい値とは、ＣＴ値、濃度、濃度勾配、隣の画素その差の絶対値、標準偏差など画素に関する数量的属性のことである。

［ステップＳ５５］
Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ２の範囲で動かした半径Ｒが対象でない領域（非対象領域）に接触したかどうかの判定を行う。すなわち、拡張条件を満たさなくなったかどうかを調べる。接触した（ｙｅｓ）場合はステップＳ５６に進み、接触しなかった（ｎｏ）場合は、ステップＳ５７に進む。
［ステップＳ５６］
前のステップＳ５５で接触したと判定されたので、ここでは、指定画素を中心とする半径（Ｃ×Ｒ）の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を抽出領域の一部とする。ここでＣは０≦Ｃ＜１を満たす定数とする。

［ステップＳ５７］
前のステップＳ５５で接触しなかったと判定されたので、ここでは、指定画素を中心とする半径（Ｃ×Ｒ２）の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を抽出領域の一部とする。ここでＣは０≦Ｃ＜１を満たす定数とする。
［ステップＳ５８］
非接触数レジスタＮに「１」を加える。
［ステップＳ５９］
全ての周辺画素について上述のステップＳ５４〜ステップＳ５８の処理を実行したかどうかを判定し、実行していない（ｎｏ）場合はステップＳ５Ａに進み、実行している（ｙｅｓ）場合にはステップＳ５Ｂに進む。なお、全ての周辺画素に対して実行しなくても、周辺画素から数画素を間引いて画素について実行してもよい。
［ステップＳ５Ａ］
周辺画素の他の一つの画素を指定し、ステップＳ５４にリターンする。
［ステップＳ５Ｂ］
非接触数レジスタＮの値が「０」か否かを判定し、「０」（ｙｅｓ）の場合は処理を終了し、「０」以外の値の場合にはステップＳ５２にリターンする。

例えば、図６に示すように、既抽出領域６１が存在する場合、この既抽出領域６１のうち、領域周辺の画素を求め、非接触数レジスタＮを「０」にクリアする。この既抽出領域６１の周辺画素として、ｘ座標が最小の画素６２を指定画素とする。この指定画素６２を中心とし、半径Ｒを実線の半径Ｒ１から点線の半径Ｒ２の範囲で動かして、拡張条件を調べる。図６の場合は、半径Ｒ２は非対象領域に接触しないので、指定画素６２を中心とする半径（Ｃ×Ｒ２）の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を既抽出領域６１の一部とする。ここで半径（Ｃ×Ｒ２）は半径Ｒ１に近似した値である。従って、図６では、半径Ｒ１の円が塗り潰されたようになっている。以上の処理を図７に示すように既抽出領域６１の別の周辺画素について順次実行する。図７では、最初の指定画素６２が既抽出領域６１の周辺画素に対して時計方向に順次移動しながら、上述の処理を実行する様子が示されている。図８は、既抽出領域６１の全ての周辺画素について上述のステップＳ５４〜ステップＳ５８の処理が実行された結果を示し、その抽出結果が新たな既抽出領域８１として存在し、この既抽出領域８１の周辺の画素が指定画素８２として指定された状態を示す図である。この場合の既抽出領域８１は、図６の既抽出領域６１よりも半径（Ｃ×Ｒ２）分だけ大きな領域となっている。

図８に示すように、新たな既抽出領域８１が形成されたので、この既抽出領域８１のうち、領域周辺の画素を求め、非接触数レジスタＮを「０」にクリアする。この既抽出領域８１の周辺画素として、ｘ座標が最小の画素８２が指定画素となる。この指定画素８２を中心とし、半径Ｒを実線の半径Ｒ１から点線の半径Ｒ２の範囲で動かして、拡張条件を調べる。図８の場合も図６の場合と同様に、半径Ｒ２は非対象領域に接触しないので、指定画素８２を中心とする半径（Ｃ×Ｒ２）の円が塗り潰され、その塗り潰し領域が抽出領域８１の一部となる。同様の処理を図８の既抽出領域８１の別の周辺画素について順次実行することによって、図８の既抽出領域８１は図９の新たな既抽出領域９１となる。

図９に示すように、新たな既抽出領域９１についても、前述と同様の処理が実行される。この既抽出領域９１の場合は、図に示すように、指定画素９ｎを中心とし、半径Ｒを実線の半径Ｒ１から点線の半径Ｒ２の範囲で動かして、拡張条件を調べると、任意の半径Ｒが非対象領域に接触してしまう。そこで、指定画素９ｎを中心とする半径（Ｃ×Ｒ）の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を既抽出領域９１の一部とする。同様の処理を図９の既抽出領域９１の別の周辺画素について順次実行することによって、図９の既抽出領域９１は図１０の新たな既抽出領域１０１のようになる。この既抽出領域１０１についても同様の処理を繰り返し実行することによって、図１１のような新たな既抽出領域１１１が抽出され、最終的に図１２のような既抽出領域１２１が抽出される。

図５の処理が終了することによって、図１２のような領域１２１が最終的に抽出される。この領域１２１について、図４の周辺を埋めるという処理が実行される。この周辺を埋めるという処理には、二通りの方法がある。一つは、曲線で周辺を埋めるという方法と、前述の処理よりも小さい半径の円（球）を用いて埋めていくという方法である。図１３は、曲線で周辺を埋める方法の一例を示す図である。図から明かなように、最終的に抽出された領域１２１の周辺を１ラインずつしきい値を太らせつつ、拡張していく。この太らせる場合のライン数は、１ライン以外に、前述の半径Ｒ２を用いて、次の式から求めてもよい。
Ｒ２−Ｃ×Ｒ２＋α （αは経験的に決定される任意の値）
このようにして求められた領域１２３が最終的な抽出領域となる。

上述の実施の形態では、半径Ｒを実線の半径Ｒ１から点線の半径Ｒ２の範囲で動かして、その拡張条件を調べる場合について説明したが、半径Ｒを中心（半径Ｒ＝０）から半径Ｒ２までの範囲で動かして、その拡張条件を調べるようにしてもよい。この場合、接触時の半径Ｒが半径Ｒ１よりも大きいときには、指定画素を中心とする半径（Ｃ×Ｒ）の円を塗り潰し、その塗り潰し領域を抽出領域の一部とし、逆に接触時の半径Ｒが半径Ｒ１以下の場合にはなにもしないようにしてもよい。これによって同様の処理を実行することができる。
また、上述の実施の形態では、２次元画像について説明したが、３次元画像の場合には、図１４に示すように、円の代わりに、球を用いて同様の処理を行えばよい。

図１５〜図１８は、１枚の断層画像において抽出された既抽出領域１２３を利用して、それに隣接する断層画像に対して特定領域を抽出する場合の一例を示す図である。図１５は、前述の処理によって断層画像１５５上で抽出された既抽出領域１２３を示す図である。図１５（Ａ）では、この断層画像１５５の前後に断層画像１５２，１５４，１５６が示されている。そして、この断層画像１５５に直交するような断層画像（補間画像）１５０を取得する。補間画像１５０と断層画像１５５との直交する断面上に存在する既抽出領域１２３が補間画像１５０の開始点（領域）１５ａとなる。図１５（Ｂ）は、この補間画像１５０上における開始点（領域）１５ａの様子を示す図である。

図１６は、スライス厚方向に拡張する場合の一例を示す図である。図１６では、図１５の処理で抽出された断層画像１５５上の開始点（領域）１５ａを基に、隣の断層画像１５４の拡張領域を抽出する場合の処理の一例を示す。開始点（領域）１５ａの任意の画素を指定画素として、指定する。この指定は、前述の場合と同様に、ｙ座標が最小又は最大の画素を指定したり、開始点（領域）１５ａの中点を指定画素として指定してもよい。開始点（領域）１５ａの指定画素が決定したら、この指定画素を中心とし、センス領域として半径ＲをＲ１＜Ｒ＜Ｒ２の範囲で動かして、前述と同じように拡張条件を調べる。この拡張条件は、図１６（Ｂ）に示すように、半径Ｒの円１６１に含まれる断層画像１５４について行う。そして、Ｒ１＜Ｒ＜Ｒ２の範囲で動かした半径Ｒが対象でない領域（非対象領域）に接触したかどうかの判定を行い、接触した場合と接触していない場合とで塗り潰し範囲を制御して、領域を抽出する。このように開始点（領域）１５ｂについて前述の処理と同様の処理を実行することによって、図１６（Ｃ）のような拡張領域１６ａが抽出される。なお、拡張領域１６ａは、図４の周辺を埋める処理（太らせる処理）が実行された結果を示すものである。

図１７は、図１６の変形例を示す図である。図１６では、センス領域として半径Ｒの円１６１に基づいて、領域抽出処理を行う場合について説明したが、この実施の形態では、センス領域の形状として円１６１に代えて楕円形１７１を用いるようにしたものである。この場合も前述と同様に、開始点（領域）１５ａの任意の画素を指定画素として、指定する。開始点（領域）１５ａの指定画素が決定したら、この指定画素を中心とし、センス領域として楕円形の大きさを楕円１７１から楕円１７２までの範囲で動かして、前述と同じように拡張条件を調べ、塗り潰し範囲を制御して、領域を抽出する。このように開始点（領域）１５ｂについて前述の処理と同様の処理を実行することによって、図１７（Ｃ）のような拡張領域１７ａが抽出される。

図１８は、図１６の変形例を示す図である。図１８では、指定画素を頂点とする角度Θの円錐形をセンス領域として領域抽出処理を行う場合について説明する。この場合も前述と同様に、開始点（領域）１５ａの任意の画素Ｐｎ−１を指定画素として、指定する。開始点（領域）１５ａの指定画素Ｐｎ−１が決定したら、この指定画素Ｐｎ−１を頂点とする角度Θの円錐形をセンス領域として、その円錐形の角度Θの大きさを０≦Θ＜θの範囲で動かして、前述と同じように拡張条件を調べ、塗り潰し範囲を制御して、領域を抽出する。ここで、θとして、π／４程度とする。このように開始点（領域）１５ｂについて前述の処理と同様の処理を実行することによって、図１８（Ｃ）のような拡張領域１８ａが抽出される。なお、センス領域の形状として、円、楕円、円錐形以外に長方形やその他の形状を用いてもよい。

図１９は、拡張条件を格納した磁気ディスク装置の一例を示す図である。図に示すように、各臓器の種類毎に、半径Ｒ１とその拡張条件を記憶しておき、対象臓器毎に条件を設定するようにしてもよい。例えば、肝臓の場合は、半径は１０画素、拡張条件はＡ、脳の場合は、半径は８画素、拡張条件はＢ、大腸の場合は、半径は９画素、拡張条件はＣのようにする。これらの拡張条件は、上述の各種条件を適宜組み合わせたものを使用するものとする。

図２０及び図２１は、伸縮自在の曲線を用いて領域を抽出するスネークと呼ばれる方法を示す図である。まず、このスネーク法は、領域２００を抽出する際に、伸縮自在の曲線２０１を収縮していき、領域２００の境界で停止させれば、領域２００を抽出することができるというものである。しかし、実際は、図２１に示すように、断層画像にはノイズ２０２，２０３が存在するので、曲線２０１は収縮時に曲線２０５のようにノイズ２０２，２０３に引っ掛かって停止し、図２１に示すように正確な抽出ができないという問題があった。

そこで、この実施の形態では、長さが可変の動径を用いて、移動方向及び移動距離を動径上の濃度勾配に応じて決定し、順次移動するようにしたものである。図２２は、動径上の濃度勾配に応じて特定領域を抽出する特定領域抽出方法の一例を示すフローチャート図である。

図２２の特定領域抽出処理の詳細をステップ順に説明する。
［ステップＳ２２１］
抽出処理を実行する前に、動径長を設定する。動径長の設定は、対象臓器毎に所定の長さを設定する。そして、始点とある最初の一点Ｐをマウスなどで指定する。図２３に示すように、最初にクリックされた点２３１が輪郭上に存在しない場合は、マウスでクリックされた点２３１を中心として動径２３２を回転させて、この動径に沿った方向の濃度勾配の最大点をサーチし、そこを始点（Ｐ点）２３３とする。
［ステップＳ２２２］
始点２３３として指定されたＰ点の座標をメモリ上に記録する。

［ステップＳ２２３］
このステップでは、断層画像について濃度勾配画像を作成する。例えば、隣り合う画素点の濃度の差分を取りその絶対値を求め、それを濃度勾配画像としてもよい。又は、広域フィルタを作用させてもよい。
［ステップＳ２２４］
このステップでは、Ｐ点を中心として動径を回転させ、回転中の動径上における濃度勾配の和が最大となる角度Θを求める。ここでの動径の長さはＬｍｉｎ〜Ｌｍａｘの間で可変とする。また、角度Θはｘ座標に対する角度とする。すなわち、図２４に示すように、Ｐ点２４１を中心として動径２４２を回転させて、この動径上における濃度勾配の和が最大となる角度Θを求める。

［ステップＳ２２５］
このステップでは、Ｐ点を前のステップで求められた角度Θの方向にその動径長に応じた距離だけ移動させる。図２４では、動径長に係数（０．７）乗じた長さだけＰ点２４１を移動させて新たなＰ点２４３としている。なお、このステップでは、動径長を可変とし、この動径上における濃度勾配をその動径で除した値の極大となるような動径を求める。このように極大を示す動径は、Ｐ点の前後２箇所に現れるので、ここでは、進行方向を、例えば右回りとして限定し、その方向に合致する動径をそのＰ点における動径長として決定する。また、各Ｐ点の座標、Ｐ点２４１の座標（Ｘ１，Ｙ１）とＰ点２４４の座標（Ｘ３，Ｙ３）との距離が最大を示す方向Θ２を採用するようにしてもよい。さらに、図２４に示すように、Ｐ点２４４の部分では、輪郭が急激に変化するので、このような部分では動径長が小さくなっている。このように輪郭の凹凸が激しく、急激に変化する場合には、濃度勾配の標準偏差の大きい場所を予め見つけておいたり、又は随時見つけたりして、動径長を可変することによって、輪郭を正確に抽出することができる。
［ステップＳ２２６］
このステップでは、前のステップの移動後の座標をメモリに記録する。

［ステップＳ２２７］
Ｐ点が最初の始点に戻ったか否か、すなわちその領域を一周したか否かを判定し、一周した（ｙｅｓ）場合は次のステップＳ２２８に進み、まだ一周していない（ｎｏ）場合はステップＳ２２４にリターンする。
［ステップＳ２２８］
メモリに記録された各Ｐ点の座標間をスプライン補間して、曲線で結ぶ。このようにして描かれた曲線が抽出領域となる。

図２５は、図２２の特定領域抽出処理における特殊な場合を示す図である。すなわち、図２５に示すように、二つの領域２５１，２５２が接しているような場所にＰ点２５０が存在する場合には、ステップＳ２２５の極大方向が２箇所存在するので、このような場合にはＡ，Ｂどちらの方向に進行するかを決定する処理が必要となる。ここでは、それまでに進んだ点の重心２５３までの距離の短い方を選択する。これ以外に開始点２５４までの距離が短い方を選択したり、重心２５３までの距離と開始点２５４までの距離の合計値が短い方を選択してもよい。

領域拡張方法の一例を示す図である。 領域拡張方法における目的領域外へのはみ出した場合の一例を示す図である。 本発明が適用される特定領域抽出装置全体のハードウエア構成を示すブロック図である。 特定領域抽出装置が実行するメインフローの一例を示す図である。 図４の大粒領域拡張処理の詳細を示すフローチャート図である。 特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す第１番目の図である。 特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す第２番目の図である。 特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す第３番目の図である。 特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す第４番目の図である。 特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す第５番目の図である。 特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す第６番目の図である。 特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す第７番目の図である。 特定領域抽出装置の動作の様子を模式的に示す第８番目の図である。 ３次元画像の場合に球を用いて特定領域抽出処理を行う場合の例を示す図である。 １枚の断層画像において抽出された既抽出領域を利用して、それに隣接する断層画像に対して特定領域を抽出する場合の一例を示す図であり、特定領域抽出処理によって断層画像上で抽出された既抽出領域を示す図である。 スライス厚方向に拡張する場合の一例を示す図である。 図１６の変形例を示す図である。 図１６のさらに別の変形例を示す図である。 拡張条件を格納した磁気ディスク装置の一例を示す図である。 伸縮自在の曲線を用いて領域を抽出するスネークと呼ばれる方法を示す図である。 図２０のスネーク法の問題点を説明する図である。 動径上の濃度勾配に応じて特定領域を抽出する特定領域抽出方法の一例を示すフローチャート図である。 図２２のステップＳ２２１の動作を模式的に示す図である。 図２２のステップＳ２２４及びステップＳ２２５の動作を模式的に示す図である。 図２２の特定領域抽出処理における特殊な場合を示す図である。

符号の説明

１０…画素
２０…はみ出し領域
３０…中央処理装置（ＣＰＵ）
３１…主メモリ
３２…磁気ディスク
３３…表示メモリ
３４…ＣＲＴディスプレイ
３５…マウス
３５ａ…カーソル
３６…コントローラ
３７…キーボード
３８…スピーカ
３９…共通バス
３ａ…通信ネットワーク
３ｂ…他のコンピュータ又はＣＴ装置６１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１２３…既抽出領域
６２，８２，９ｎ…指定画素

Claims (10)

1. 医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出方法において、
   既に抽出された既抽出領域を拡張するか否かの判定に、前記既抽出画素点を中心とする円若しくは球又は前記既抽出画素点を頂点とする円錐を用いて、前記円内、前記球内若しくは前記円錐内に含まれる画素又は前記円周、前記球外周若しくは前記円錐外周に沿う帯状の領域内に含まれる画素の画素値、又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定するステップと、
   前記条件を満たす場合には前記既抽出領域を拡張するステップと
   を含むことを特徴とする特定領域抽出方法。
2. 請求項１に記載の特定領域抽出方法において、
   前記既抽出領域を拡張するステップの拡張途中の様子を随時表示手段に表示するステップを含むことを特徴とする特定領域抽出方法。
3. 請求項１又は２に記載の特定領域抽出方法において、
   前記円及び前記球の半径、前記円錐の頂角の大きさを可変にしたことを特徴とする特定領域抽出方法。
4. 請求項１、２又は３に記載の特定領域抽出方法において、
   前記条件を満たすか否かの判定に従った拡張処理が終了した時点おける前記既抽出領域の周囲にさらに所定の画素幅の帯状領域を設定するステップと、
   前記帯状領域の画素値又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定するステップと、
   前記条件を満たす場合には前記帯状領域を前記既抽出領域として拡張するステップと
   を含むことを特徴とする特定領域抽出方法。
5. 医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出方法において、
   前記医用画像上の任意の位置を第１の点として指定する第１のステップと、
   前記第１の点を中心とする動径を回転させて前記動径上の濃度勾配が最大となる方向を求める第２のステップと、
   前記第１の点を前記方向に所定距離だけ移動させて移動後の点を第２の点として指定する第３のステップと、
   前記第２の点を前記第１の点として前記第２及び第３のステップの処理を繰り返し実行する第４のステップと、
   前記第４のステップの繰り返しによって求められた複数の点を補間処理で結ぶことによって前記特定の領域を抽出する第５のステップと
   を含むことを特徴とする特定領域抽出方法。
6. 医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出装置において、
   既に抽出された既抽出領域を拡張するか否かの判定に、前記既抽出画素点を中心とする円若しくは球又は前記既抽出画素点を頂点とする円錐を用いて、前記円内、前記球内若しくは前記円錐内に含まれる画素又は前記円周、前記球外周若しくは前記円錐外周に沿う帯状の領域内に含まれる画素の画素値、又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第１の判定手段の判定条件を満たす場合には前記既抽出領域を拡張する第１の拡張手段と
   を備えたことを特徴とする特定領域抽出装置。
7. 請求項６に記載の特定領域抽出装置において、
   前記第１の拡張手段によって前記既抽出領域が拡張される途中の様子を随時表示する表示手段を備えたことを特徴とする特定領域抽出装置。
8. 請求項６又は７に記載の特定領域抽出装置において、
   前記円及び前記球の半径、前記円錐の頂角の大きさを可変にしたことを特徴とする特定領域抽出装置。
9. 請求項６、７又は８に記載の特定領域抽出装置において、
   前記条件を満たすか否かの判定に従った拡張処理が終了した時点おける前記既抽出領域の周囲にさらに所定の画素幅の帯状領域を設定する帯状領域設定手段と、
   前記帯状領域の画素値又は前記画素値を用いた演算値が所定のしきい値の条件を満たすか否かを判定する第２の判定手段と、
   前記第２の判定手段の判定条件を満たす場合には前記帯状領域を前記既抽出領域として拡張する第２の拡張手段と
   を備えたことを特徴とする特定領域抽出装置。
10. 医用画像に基づいて特定の領域を抽出する特定領域抽出装置において、
    前記医用画像上の任意の位置を第１の点として指定する第１の位置指定手段と、
    前記第１の点を中心とする動径を回転させて前記動径上の濃度勾配が最大となる方向を求める方向決定手段と、
    前記第１の点を前記方向に所定距離だけ移動させて移動後の点を第２の点として指定する第２の位置指定手段と、
    前記第２の点を前記第１の点として前記方向決定手段及び前記第２の位置指定手段の処理を繰り返し実行させる繰り返し実行手段と、
    前記繰り返し実行手段の繰り返し処理によって求められた複数の点を補間処理で結ぶことによって前記特定の領域を抽出する領域抽出手段と
    を備えたことを特徴とする特定領域抽出装置。

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