JP2011212314A - 血管表示制御装置および方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被検体を表す３次元医用画像中の複数の種類の血管の抽出結果をより容易に確認する。
【解決手段】例えば、抽出対象の血管が肺動脈と肺静脈の場合、肺血管抽出部３１が、被検体の胸部を表す３次元医用画像から肺動脈または肺静脈を表す血管構造を各々抽出し、抽出された血管構造の各々と、その血管構造の血管の種類を表す血管識別情報とを関連づけて記憶手段に記憶させておき、接交点検出部３１ａおよび３１ｂが、抽出された血管構造同士が接触または交差する接交点を検出し、表示制御部３３が、検出された接交点の少なくとも一部について、接交点および接交点の近傍の血管構造を、血管構造に関連づけられた血管識別情報を識別可能な態様で表示させるとともに、接交点を識別可能な態様で表示させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検体を表す３次元医用画像から複数の種類の血管を抽出した結果を表示する装置および方法、並びにプログラムに関するものである。

肺の画像診断や手術シミュレーション等をより的確かつ詳細に行えるようにするための要素技術として、肺の血管を自動的に抽出・分類する技術がある。

例えば、胸部Ｘ線ＣＴ画像を入力として、ユーザによって指定された肺の血管を表すシード点に基づいて、領域拡張法(Region Growing)を用いて肺の血管領域を抽出する方法が知られている（例えば、非特許文献１）。

また、３次元画像に対して多重解像度変換を行い、各解像度の画像に対してヘッセ行列の固有値解析を行い、各解像度の画像における解析結果を統合することによって、３次元画像中の様々なサイズの線構造（血管）を抽出する方法も知られている（例えば、非特許文献２）。

さらに、抽出された肺の血管を肺動脈と肺静脈に分類する手法も知られている。例えば、上記非特許文献１には、肺動脈と気管支は肺の各区域の中心付近を並行して走行するのに対して、肺静脈は肺の各区域の境界付近、すなわち、気管支と気管支の間を走行することに着目した手法が提案されている。具体的には、この手法は、抽出された血管構造を血管同士の接触関係に基づいて複数の血管枝グループに分解するとともに、公知の手法を用いて気管支も抽出し、さらに、抽出された気管支を母点集合として３次元ボロノイ分割を行うことによって肺区域の境界面を推定しておき、血管枝グループ毎に、気管支からの平均距離と肺区域の境界面からの平均距離を算出し、気管支に近く、肺区域の境界面から遠い血管枝グループを肺動脈に分類し、気管支から遠く、肺区域の境界面に近い血管枝グループを肺静脈に分類するものである。

中村 翔、他4名、「木構造解析による胸部X線CT像からの肺動脈・肺静脈の自動分類」、電子情報通信学会技術研究報告. MI, 医用画像、日本、社団法人電子情報通信学会、2006年1月21日、Vol.105, No.580、pp.105-108、［2009年11月20日検索］、インターネット〈URL：http://www.murase.nuie.nagoya-u.ac.jp/~ide/res/paper/J05-kenkyukai-snaka-1.pdf〉 Y Sato, et al.、「Three-dimensional multi-scale line filter for segmentation and visualization of curvilinear structures in medical images.」、Medical Image Analysis、1998年6月、Vol.2、No.2、p.p.143-168

上記非特許文献１等に提案されている肺動脈と肺静脈の自動分類手法では、１０から２０％程度の誤分類が報告されており、自動分類の結果をそのまま用いると、肺の画像診断や手術シミュレーションの精度にも影響を及ぼしてしまうことになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被検体を表す３次元医用画像中の複数の種類の血管の抽出結果をより容易に確認することを可能にする装置および方法、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。

本発明の血管表示制御装置は、被検体を表す３次元医用画像から複数の種類の血管を表す血管構造を各々抽出し、該抽出された血管構造の各々と、該血管構造の血管の種類を表す血管識別情報とを関連づけて記憶手段に記憶させる血管抽出手段と、前記抽出された血管構造同士が接触または交差する接交点を検出する接交点検出手段と、前記検出された接交点の少なくとも一部について、該接交点および該接交点の近傍の前記血管構造を、該血管構造に関連づけられた血管識別情報を識別可能な態様で表示させるとともに、該接交点を識別可能な態様で表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の血管表示制御方法は、被検体を表す３次元医用画像から複数の種類の血管を表す血管構造を各々抽出し、該抽出された血管構造の各々と、該血管構造の血管の種類を表す血管識別情報とを関連づけて記憶手段に記憶させるステップと、前記抽出された血管構造同士が接触または交差する接交点を検出するステップと、前記検出された接交点の少なくとも一部について、該接交点および該接交点の近傍の前記血管構造を、該血管構造に関連づけられた血管識別情報を識別可能な態様で表示させるとともに、該接交点を識別可能な態様で表示させるステップとを有することを特徴とする。

本発明の血管表示制御プログラムは、コンピュータに上記方法を実行させるためのものである。

本発明において、「３次元医用画像」の具体例としては、被検体の胸部（肺）を表すものや、頭部（脳）を表すものや、腹部（肝臓）を表すもの等が挙げられる。

また、抽出される血管構造の血管の種類の具体例としては、動脈、静脈、門脈が挙げられる。

複数の種類の血管を表す血管構造の抽出方法としては、公知の抽出方法を採用することができる。具体的には、複数の種類の血管の血管構造を種類を識別することなく抽出した後で、抽出された血管を種類毎に分類することによって、複数の種類の血管を表す血管構造を各々抽出するようにしてもよいし、複数の種類の血管を表す血管構造を別個に抽出するようにしてもよい。

血管構造を記憶させる際のデータ構造としては、木構造やネットワーク構造が挙げられる。

また、抽出された血管構造と血管識別情報との関連づけは、例えば、血管を分岐毎に分割した血管枝のように、血管構造を構成する部分毎に血管識別情報を関連づけるようにしてもよい。

血管構造と血管識別情報の表示態様の具体例としては、血管の種類毎にを異なる色で表示させることや、血管構造の領域に各血管の芯線を血管の種類毎に異なる線種（実線と破線等）で重畳表示させること等が挙げられる。

接交点の表示態様の具体例としては、接交点を囲む円等の図形や、接交点を指示する矢印等を用いたマーカーを付したり、接交点に血管構造とは異なる色を付したりすることが挙げられる。これらのマーカーや色づけは半透明に表示させるようにしてもよい。

また、接交点が複数検出された場合、各接交点および接交点の近傍の血管構造を表す局所画像のすべてを一覧表示してもよいし、胸部全体の画像と局所画像を並べて、または順次表示してもよい。あるいは、血管の基部付近の上記局所画像から順に表示するようにしてもよい。

本発明において、表示された血管構造および／またはその血管構造に関連づけられた血管識別情報に対する修正内容の入力を受け付け、入力された修正内容に基づいて記憶手段に記憶された血管構造および／またはその血管構造に関連づけられた血管識別情報を修正するようにしてもよい。ここで、血管構造の修正の具体例としては、血管の接続関係の修正が挙げられる。また、修正の際、血管構造の一部に対する、血管構造や血管識別情報の修正内容の入力を受け付け、その修正対象の血管構造の一部からその血管構造の末梢または基部に向かって一括して血管構造や血管識別情報を修正するようにしてもよい。

また、入力された修正後の血管構造や血管識別情報に基づいて、接交点および接交点の近傍の血管構造の表示を更新させるようにしてもよい。

本発明において、表示された血管構造および／またはその血管構造に関連づけられた血管識別情報の正誤の判定結果の入力を受け付けるようにしてもよい。

本発明によれば、被検体を表す３次元医用画像から抽出された複数の種類の血管を表す血管構造の各々と、その血管構造の血管の種類を表す血管識別情報とを関連づけて記憶手段に記憶させておき、抽出された血管構造同士が接触または交差する接交点を検出し、検出された接交点の少なくとも一部について、接交点および接交点の近傍の血管構造を、血管構造に関連づけられた血管識別情報を識別可能な態様で表示させるとともに、接交点を識別可能な態様で表示させることができる。ここで、複数の種類の血管を表す血管構造の抽出の際には、血管構造同士が接触または交差する接交点において血管構造や血管識別情報の抽出結果に誤りが生じやすいので、各血管の血管識別情報を識別可能な態様で表示しつつ、この接交点を識別可能な態様で表示すれば、複数の種類の血管を表す血管構造の抽出結果の要所をより容易にかつより効率的に確認することが可能になる。

また、血管構造および／またはその血管構造に関連づけられた血管識別情報に対する修正を行うようにすれば、上記表示により修正対象箇所の把握が容易なだけでなく、血管構造の抽出結果の修正もより簡便に行うことが可能になる。

さらに、修正内容に基づいて血管構造の表示を更新するようにすれば、修正結果を即時に確認することが可能になり、また、行った修正がその修正箇所の周囲の血管構造にどのように波及したかも容易に把握することが可能になるので、修正作業の効率が向上する。

また、血管構造および／またはその血管構造に関連づけられた血管識別情報の正誤の判定を行うようにすれば、上記表示により修正対象箇所の把握が容易なだけでなく、血管構造の抽出結果の判定もより簡便に行うことが可能になる。

本発明の実施の形態となる肺血管表示制御装置が導入された医用画像診断システムの概略構成図 本発明の実施形態における肺血管表示制御機能を実現する構成および処理の流れを模式的に示したブロック図 本発明の実施形態における医用画像診断システムを用いた肺血管表示制御処理の流れを表したフローチャート 肺血管と芯線・分岐点を模式的に表した図 肺血管を表す木構造データの一例を模式的に表した図 肺血管が接触した様子を模式的に表した図 肺血管の接触部付近において、領域拡張法によって肺動脈を先に抽出した様子を模式的に表した図 肺血管の接触部付近において、領域拡張法によって肺動脈を抽出後、肺静脈を抽出した様子を模式的に表した図 肺血管の交差した様子を模式的に表した図 肺血管の交差部付近において、領域拡張法によって肺動脈を先に抽出した様子を模式的に表した図 肺血管の交差部付近において、領域拡張法によって肺動脈を抽出後、肺静脈を抽出した様子を模式的に表した図 第２の接交点検出部による接交点の検出処理例を模式的に表した図 肺動脈と肺静脈の抽出結果の第１の表示例を模式的に表した図 肺動脈と肺静脈の抽出結果の第２の表示例を模式的に表した図 肺動脈と肺静脈の抽出結果の第３の表示例を模式的に表した図 抽出結果の修正前の肺動脈と肺静脈の一例を模式的に表した図 肺動脈と肺静脈の抽出結果の第１の一括修正例を模式的に表した図 肺動脈と肺静脈の抽出結果の第２の一括修正例を模式的に表した図 肺動脈と肺静脈の抽出結果の第３の一括修正例を模式的に表した図 肺動脈と肺静脈の抽出結果の第１の一括修正例を実行する前の各血管構造を表す木構造データを模式的に表した図 肺動脈と肺静脈の抽出結果の第１の修正例を実行した後の各血管構造を表す木構造データを模式的に表した図

以下、本発明を、被検体の胸部を表す３次元医用画像から抽出された肺動脈と肺静脈を表す血管構造の表示、および、その抽出結果の修正を行う肺血管表示制御装置として実装した場合を例として、本発明の実施の形態となる血管表示制御装置が導入された医用画像診断システムについて説明する。

図１は、この医用画像診断システムの概要を示すハードウェア構成図である。図に示すように、このシステムでは、モダリティ１と、画像保管サーバ２と、画像処理ワークステーション３とが、ネットワーク９を経由して通信可能な状態で接続されている。

モダリティ１には、被検体の検査対象部位を撮影することにより、その部位を表す３次元医用画像の画像データを生成し、その画像データにＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格で規定された付帯情報を付加して、画像情報として出力する装置が含まれる。具体例としては、ＣＴ、ＭＲＩなどが挙げられる。本実施形態では、ＣＴで被検体である人体の体軸方向にスキャンすることによって人体の胸部の３次元画像データを生成する場合について説明する。

画像保管サーバ２は、モダリティ１で取得された医用画像データや画像処理ワークステーション３での画像処理によって生成された医用画像の画像データを画像データベースに保存・管理するコンピュータであり、大容量外部記憶装置やデータベース管理用ソフトウェア（たとえば、ＯＲＤＢ（Object Relational Database）管理ソフトウェア）を備えている。

画像処理ワークステーション３は、読影者からの要求に応じて、モダリティ１や画像保管サーバ２から取得した医用画像データに対して画像処理（画像解析を含む）を行い、生成された画像を表示するコンピュータであり、ＣＰＵ，主記憶装置、補助記憶装置、入出力インターフェース、通信インターフェース、入力装置（マウス、キーボード等）、表示装置（ディスプレイモニタ）、データバス等の周知のハードウェア構成を備え、周知のオペレーティングシステム等がインストールされたものである。本発明の肺血管表示制御処理は、この画像処理ワークステーション３に実装されており、この処理は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からインストールされたプログラムを実行することによって実現される。また、プログラムは、インターネット等のネットワーク経由で接続されたサーバの記憶装置からダウンロードされた後にインストールされたものであってもよい。

画像データの格納形式やネットワーク９経由での各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭ等のプロトコルに基づいている。

図２は、画像処理ワークステーション３の機能のうち、本発明の実施形態となる肺血管表示制御処理に関連する部分を示すブロック図である。図に示すように、本発明の実施形態となる肺血管表示制御処理は、シード点設定部３１ａと血管構造抽出部（第１の接交点検出部を兼ねる）３１ｂとからなる肺血管抽出部３１、第２の接交点検出部３２、表示制御部３３、抽出結果修正部３４によって実現される。また、３次元医用画像Ｖ、肺動脈シード点SPA、肺静脈シード点SPV、肺動脈の血管構造PA、肺静脈の血管構造PV、第１の接交点T1_n、第２の接交点T2_m、抽出結果の判定結果および修正指示情報MI、表示画像Iは、各々、上記各処理部によって、画像処理ワークステーション３の所定のメモリ領域に対して読み書きされるデータである。

図３は、本発明の実施形態となる肺血管表示制御処理ソフトウェアの実行下でのユーザの操作や、演算処理、表示処理等の流れを示したフローチャートであり、図２も参照しつつ、本発明の実施形態となる肺血管の抽出結果の確認および修正処理の流れについて説明する。

まず、公知の画像検索システム、あるいは、公知のオーダリングシステムにおける画像検索・取得処理により、画像保管サーバ２から処理対象の３次元医用画像Ｖの画像データが取得される(#1)。

次に、画像処理ワークステーション３では、肺血管抽出部３１において、シード点設定部３１ａが、肺動脈・肺静脈の各々を抽出するための基準となる、肺動脈シード点SPA・肺静脈シード点SPVの設定を受け付け(#2)、血管構造抽出部３１ｂが、設定された肺動脈シード点SPAに基づいて肺動脈の血管構造PAを抽出するとともに、肺静脈シード点SPVに基づいて肺静脈の血管構造PVを抽出し、画像処理ワークステーション３の所定のメモリ領域に格納する。さらに、血管構造抽出部３１ｂは第１の接交点検出部を兼ねており、肺動脈および肺静脈の抽出の際に、各血管が接触または交差する点（ここでは接交点と呼ぶ）T1_nを検出する(#3)。ここで、nは検出された複数の接交点を識別する添え字である。

第２の接交点検出部３２は、第１の接交点検出部３１ｂとは異なる手法により、肺動脈・肺静脈の接交点T2_mを検出する(#4)。なお、mは検出された複数の接交点を識別する添え字である。

表示制御部３３は、図８Ａに例示したように、検出された接交点T1_n、T2_mの少なくとも一部について、その接交点および接交点の近傍の血管構造PA、PVを、肺動脈と肺静脈とで異なる色に色分けするとともに、その接交点に円形のマーカーを付した表示画像Iを生成し、画像処理ワークステーション３のディスプレイに表示させる(#5)。

抽出結果修正部３４は、表示された血管構造PA、PVが抽出結果として正しいかどうかの判定結果MIの入力を受け付け、入力された判定結果MIを、表示された接交点T1_n、T2_mと関連づけて画像処理ワークステーション３の所定のメモリ領域に記憶させる。また、表示された血管構造PA、PVに対する修正内容MIの入力を受け付け、入力された修正内容MIに基づいて画像処理ワークステーション３のメモリ領域に記憶された肺動脈の血管構造PA、肺静脈の血管構造PVの情報を修正する(#6)。

最後に、表示制御部３４は、判定後の接交点T1_n, T2_mの情報、および、修正後の肺動脈の血管構造PA、肺静脈の血管構造PVの情報に基づいて、ステップ#5で生成された表示画像Iを再度生成し、画像処理ワークステーション３のディスプレイの表示を更新する(#7)。

次に、各処理部で行われる処理の詳細について説明する。

シード点設定部３１ａは、３次元医用画像Ｖに基づいて所与のアキシャル断面による断面画像を生成して画像処理ワークステーション３のディスプレイに表示させ、表示された断面画像中のシード点の設定操作を受け付けるユーザインターフェースを提供する。例えば、ユーザは、画像処理ワークステーション３のマウスを操作して、表示された断面画像中の肺動脈内の所望の点を指定し、右クリック操作によって、指定された点に対する処理メニューを表示させ、表示された処理メニューから「肺動脈のシード点に設定」を選択する。シード点設定部３１ａは、このユーザ操作に応じて、指定された点の３次元医用画像Ｖにおける座標値を画像処理ワークステーション３の所定のメモリ領域に記憶させることによって、肺動脈シード点SPAが設定される。肺静脈のシード点SPVも同様に、ユーザが表示された断面画像中の肺静脈内の所望の点で右クリック操作を行い、表示された処理メニューから「肺静脈のシード点に設定」を選択し、シード点設定部３１ａは、指定された点の３次元医用画像Ｖにおける座標値を所定のメモリ領域に記憶させることによって、肺静脈シード点SPVが設定される。なお、シード点設定部３１ａは、肺動脈・肺静脈の各々について、複数のシード点を設定できるようにしてもよい。また、シード点の指定に際して、表示される断面画像の断面位置や断面の向き等の断面画像の生成条件の変更操作を受け付け、変更後の生成条件に基づいて生成された断面画像を表示させるようにしてもよい。

血管構造抽出部３１ｂは、公知の領域拡張法を用いて、入力された３次元医用画像データＶとシード点の情報に基づいて、血管領域内の画素の集合を抽出し、図４Ａに例示したように、抽出された血管領域に対して細線化処理を行い、得られた血管を表す細線の連結関係に基づいて細線上の各画素を端点・エッジ（辺）・分岐点に分類することによって、図４Ｂに例示したような血管構造を表す木構造データを得る。ここで、例えば、図４Ａの細線のエッジ部B₁からB₉は、図４Ｂの木構造のノードB₁からB₉として対応づけられ、木構造のノードB₁からB₉の各々には、エッジ部B₁からB₉に対応する血管枝領域が肺動脈と肺静脈のいずれであるかを識別する血管識別情報や、その血管枝領域の位置情報、血管枝の向きが保持されている。また、各エッジにおける血管枝の径情報や血管枝の長さ等の特徴量も保持するようにしてもよい。なお、血管枝の向きは、その血管枝の方向ベクトルの向きであり、その血管枝において肺門部（血管の基部）から胸壁方向（血管の末梢）に向かう向きに近い方の向きとすることができる。

また、血管構造抽出部３１ｂはおいて、肺動脈シード点SPAに基づいた肺動脈の血管構造PAの抽出と肺静脈シード点SPVに基づいた肺静脈の血管構造PVの抽出とは、順次に行ってもよいし、並列に行ってもよい。

さらに、血管構造抽出部３１ｂは、第１の血管接交点検出部としても機能する。具体的には、血管構造抽出部３１ｂで行われる領域拡張法では、従来の方法と同様に、シード点を起点として、画素値や領域の面積等を用いた領域拡張条件を満たす隣接領域を血管領域として領域を順次拡張していく処理が行われ、領域拡張条件を満たす隣接領域が存在しなくなった場合に処理が終了となるが、本実施形態では、領域拡張条件を満たす隣接領域が既に血管領域として抽出済みである場合にも処理が終了となる。本実施形態では、この後者の処理終了条件を用いて、血管同士の接点または交点（接交点）T1_nの検出を行う。ここで、接交点T1_nは、肺動脈同士の接点または交点、肺静脈同士の接点または交点、肺動脈と肺静脈の接点または交点のいずれであってもよい。

図５ＡからＣは血管同士の接点を検出する場合を例示したものである。図５Ａに示したように、２つの血管VL₁とVL₂とが接触しており、肺動脈シード点SPAに基づく領域拡張処理によって血管VL₁が図の上方向から順に肺動脈として抽出される場合、図５Ｂの左側に示した断面SL₁からSL₄における血管の断面は図５Ｂの右側に示したようになり、図５Ｂで斜線を付した領域は、分岐を有する肺動脈の血管構造PA₁として抽出される。次に、肺静脈シード点SPVに基づく領域拡張処理によって血管VL₂が図の左方向から順に肺静脈として抽出される場合、断面SL₅付近では肺静脈の血管構造PV₁として抽出されるが、断面SL₆では、血管VL₂の断面は既に肺動脈の血管構造PA₁として抽出済みであるから、上記後者の処理終了条件に該当し、肺静脈の血管構造の抽出処理は終了する。その結果、本来は血管VL₂全体が肺静脈PV₁として抽出されるべきであるにもかかわらず、図５Ｃのように断面SL₆の位置までしか、肺静脈PV₁として抽出されなかったことになる。このように、血管同士が接触する地点では、血管構造の誤抽出が生じるため、第１の血管接交点検出部（血管構造抽出部）３１ｂは、上記後者の処理終了条件を用いて、血管同士の接点T1_nを検出する。

また、図６ＡからＣは血管同士の交点を検出する場合を例示したものである。図６Ａに示したように、２つの血管VL₃とVL₄とが交差しており、肺動脈シード点SPAに基づく領域拡張処理によって血管VL₃が図の左方向から順に肺動脈として抽出される場合、図６Ｂの左側に示した断面SL₇からSL₁₀における血管の断面は図６Ｂの右側に示したようになり、図６Ｂで斜線を付した領域は、分岐を有する肺動脈の血管構造PA₂として抽出される。次に、肺静脈シード点SPVに基づく領域拡張処理によって血管VL₂が図の左方向から順に肺静脈として抽出される場合、断面SL₁₁付近では肺静脈の血管構造PV₂として抽出されるが、断面SL₁₂では、血管VL₄の断面は既に肺動脈の血管構造PA₂として抽出済みであるから、上記後者の処理終了条件に該当し、肺静脈の血管構造の抽出処理は終了する。その結果、本来は血管VL₄全体が肺静脈PV₂として抽出されるべきであるにもかかわらず、図６Ｃのように断面SL₁₂の位置までしか、肺静脈PV₂として抽出されなかったことになる。このように、血管同士が交差する地点でも、血管構造の誤抽出が生じるため、第１の血管接交点検出部（血管構造抽出部）３１ｂは、上記後者の処理終了条件を用いて、血管同士の交点T1_nを検出する。

なお、抽出された接交点T1_nの情報は、画像処理ワークステーション３の所定のメモリ領域に格納される。接交点T1_nの情報としては、接交点T1_nの位置座標の他、接交点付近の抽出結果の正誤判定状況（「未処理」・「確認済み」・「修正済み」）を表す抽出結果ステータスが含まれている。この抽出結果ステータスの詳細については後述する。

上記実施形態では、肺血管抽出部３１が肺動脈と肺静脈を別個に抽出する場合について説明したが、例えば、非特許文献１に記載の領域拡張法や非特許文献２に記載のヘッセ行列の固有値解析を用いた方法によって、肺動脈と肺静脈を区別せずに血管構造を抽出した後、非特許文献１に記載の方法等を用いて、抽出された血管構造を肺動脈と肺静脈に分類するようにしてもよい。

第２の接交点検出部３２は、肺動脈の血管構造PAおよび肺静脈の血管構造PVに基づいて、上記第１の接交点検出部３２とは異なる手法で、血管同士の接交点T2_mを検出する。具体的には、細線化処理で検出された分岐点について、分岐点間の距離が所定の閾値d₁以下となるような近接する分岐点を１つの分岐点に統合し、統合後の各分岐点について、その分岐点（注目分岐点）から所定距離d₂内にある分岐点に接続する血管枝のうち注目分岐点に直接接続されている血管枝の数をカウントし、その注目分岐点に直接接続されている血管枝の数が４本以上となる場合に、その注目分岐点を血管同士が交差または接触する点と判定し、接交点T2_mとして検出する。例えば図７に示したような血管構造の場合、分岐点の統合のための距離の閾値d₁は円Th₁の直径として表すことができ、分岐点BP₁からBP₈のうち、円Th₁内に含まれうる分岐点BP₅とBP₆が１つの分岐点（ここではBP_M1とする）に統合される。また、血管枝のカウント対象となる分岐点の抽出の基準となる距離d₂は円Th₂の半径として表すことができるので、統合後の分岐点BP_M1を注目分岐点とした場合、分岐点BP_M1を中心とする円Th₂内に含まれる分岐点BP₁からBP₄、BP₇、BP₈が血管枝のカウント対象の分岐点となり、これらの分岐点に接続されている血管枝のうち、注目分岐点BP_M1に直接接続されている血管枝は、血管枝BP₂-BP₅、BP₄-BP₆、BP₆-BP₇、BP₅-BP₈の４つであるから、上記の接交点判定条件を満たし、分岐点BP_M1は接交点T2_mとして検出される。あるいは、抽出された血管構造を構成する血管枝間の距離が所定の距離（例えば、血管径程度）より小さい場合、その血管枝は交差または接触していると判定してもよい。なお、この血管枝は、領域拡張法で得られた血管構造の分岐毎に分割されたものでもよいし、ヘッセ行列の固有値解析で得られた線分構造であってもよい。

なお、接交点T2_mは、肺動脈同士の接点または交点、肺静脈同士の接点または交点、葉以上動脈と肺静脈の接点または交点のいずれであってもよい。

表示制御部３３は、検出された接交点T1_n、T2_mの少なくとも一部について、接交点およびその接交点の近傍の血管構造PA、PVを、その血管構造に関連づけられた血管識別情報を識別可能な態様で表示させるとともに、接交点を識別可能な態様で画像処理ワークステーション３のディスプレイに表示させる。ここで、表示制御部３３は、接交点T1_n、T2_mのうち、抽出結果ステータスが「未処理」のもののみを表示対象としてもよいし、表示対象の抽出結果ステータスをユーザが選択できるようにしてもよい。

図８ＡからＣは、表示される画像Iの具体例である。各図に示したように、接交点には円形のマーカーM₁からM₃を付している。また、図８Ａでは、３次元医用画像Ｖにおいて肺動脈と肺静脈の各血管構造に属する画素に対して異なる色を割り当てて公知のボリュームレンダリング処理を行うことにより、検出された接交点付近の血管構造を肺動脈と肺静脈で色分けして擬似３次元的に表現している。図８Ｂでは、図８Ａと同様に色分けされた血管構造に、各血管の芯線（各血管の細線化結果、または、各血管の断面の中心を結ぶ曲線）や分岐点を重畳表示している。これに対して、図８Ｃでは、血管構造の色分け表示を行わずに、各血管の芯線と分岐点のみを、肺動脈と肺静脈とで異なる線種や色を用いて表現している。

なお、図８ＡからＣは表示される画像Iは例示であり、これら以外の画像が表示されるようにしてもよい。例えば、接交点のマーカーとして用いる図形を矩形にしてもよいし、矢印等で接交点を指示するようにしてもよいし、また、接交点を血管構造とは異なる色で表示してもよいし、その際に、半透明化して重畳表示してもよい。さらに、第１の接交点検出部３１ｂで検出された接交点T1_nと第２の接交点検出部３２で検出された接交点T2_mとを異なる表示態様（マーカーの形状や色等）で表示するようにしてもよい。あるいは、抽出結果ステータスの値によって異なる表示態様で表示するようにしてもよい。一方、血管構造を表す画像についても、公知の手法によって生成されたＭＩＰ画像やＭＰＲ画像を用いてもよいし、各種画像を切り替えて表示できるようにしてもよい。また、視点の位置や視線方向（投影面）の変更操作を受け付け、異なる視点や角度から見た血管構造を表す画像を表示できるようにしてもよい。

また、表示制御部３３は、複数の接交点T1_n、T2_mの各々について、その周辺を表す上記の画像Iを生成し、生成された画像を並べて一覧表示させるようにしてもよいし、ユーザの操作に応じて切替表示させるようにしてもよい。また、肺動脈や肺静脈の基部に近い接交点の画像から順に表示させるようにしてもよい。あるいは、肺全体の血管構造を表す全体画像に対して接交点T1_n、T2_mをマーキングして表示させるとともに、ユーザが全体画像中の所望の接交点を指定する操作に応じて、指定された接交点の周辺を表す上記の局所画像を表示させるようにしてもよい。

抽出結果修正部３４は、表示された血管構造PA、PVの正誤判定結果、または、表示された血管構造PA、PVに対する修正内容を表す修正指示情報MIの入力を受け付けるユーザインターフェースを提供する。

図９Ａは、表示制御部３３によって表示された、ある接交点および接交点の近傍の血管構造PA₁₁、PV₁₁を模式的に表したものである。図において、肺動脈PA₁₁は実線、肺静脈PV₁₁は破線で表してある。ユーザは、表示された血管構造、特に、マーカーM₁₁で示された接交点に接続する血管枝B₁₁, B₁₂, B₁₇, B₂₁の接続関係および血管の種類を確認し、抽出結果が正しいと判断した場合には、マーカーM₁₁内を指定し、画像処理ワークステーション３のマウスの右クリック操作によって、指定された点に対する処理メニューを表示させ、表示された処理メニューから「抽出結果を『確認済み』にする」を選択する。抽出結果修正部３４は、このユーザ操作に応じて、マーカーM₁₁が付された接交点T1_n、T2_mの抽出結果ステータスを「確認済み」に更新して画像処理ワークステーション３のメモリ領域に記憶させる。

一方、抽出結果に誤りがあり、修正を行いたい場合、例えば、図９Ａにおいて、マーカーM₁₁で示された接交点に接続する血管枝B₁₁, B₁₂, B₁₇, B₂₁のうち血管枝B₁₂の血管の種類および接続関係を修正したい場合であれば、ユーザは、血管枝B₁₂を指定し、画像処理ワークステーション３のマウスの右クリック操作によって、指定された血管枝B₁₂に対する処理メニューを表示させ、表示された処理メニューから「『肺静脈』に修正」を選択する。これにより、血管枝B₁₂の血管の種類を「肺静脈」に修正するという修正指示情報MIが抽出結果修正部３４に入力される。さらに、ユーザが、血管枝B₂₁とB₁₂を指定し、マウスの右クリック操作によって、指定された血管枝B₂₁とB₁₂に対する処理メニューを表示させ、表示された処理メニューから「血管枝を接続」を選択する。これにより、血管枝B₂₁とB₁₂を接続するという接続関係の修正を表す修正指示情報MIが抽出結果修正部３４に追加入力される。あるいは、ユーザが、血管枝B₂₁とB₁₂を指定し、マウスの右クリック操作によって、指定された血管枝B₂₁とB₁₂に対する処理メニューを表示させ、表示された処理メニューから「血管枝を接続」を選択するだけで、血管枝B₂₁とB₁₂とを接続し、両血管枝のうち下流（末梢）側にある血管枝B₁₂の血管の種類を、上流（基部）側にある血管枝B₂₁と同じ「肺静脈」に修正するという修正指示情報MIが抽出結果修正部３４に入力されるようにしてもよい。

そして、ユーザが、表示画面中のメニュー選択等により、「一括修正」を選択すると、抽出結果修正部３４は、入力された修正指示情報MIに基づいて画像処理ワークステーション３のメモリ領域に記憶された肺動脈の血管構造PA、肺静脈の血管構造PVの情報を修正する。図９Ｂは、上記修正指示内容に基づく血管構造および血管識別情報の一括修正後に、表示制御部３３によって表示される表示画像Iを模式的に表したものである。図に示したように、抽出結果修正部３４は、血管枝B₂₁とB₁₂とを接続し、血管枝B₁₂を「肺静脈」に修正するだけでなく、血管枝B12の下流に接続されている血管枝B₁₃からB₁₆も「肺静脈」に一括修正し、表示制御部３３は、修正後の肺動脈の血管構造PA、肺静脈の血管構造PVに基づいて表示画像Iを更新する。

図１０Ａ、Ｂは、この修正によるメモリ領域に記憶された肺動脈の血管構造PA、肺静脈の血管構造PVの木構造データの変化を模式的に表したものであり、図１０Ａが修正前、図１０Ｂが修正後を表している。図１０Ａに示したように、修正前は、肺静脈PV₁₁は血管枝B₂₁を表すノードB₂₁のみを有していたが、修正後は、図１０Ｂに示したように、肺動脈PA₁₁の血管枝B₁₁を表すノードB₁₁に接続されていた血管枝B₁₂を表すノードB₁₂、および、ノードB₁₂の下流にある血管枝B₁₃からB₁₆を表すノードB₁₃からB₁₆が、木構造を維持したまま、肺静脈PV₁₁の血管枝B₂₁を表すノードB₂₁に接続されている。

また、上記修正と同時に、抽出結果修正部３４は、マーカーM₁₁が付された接交点の抽出結果ステータスを「修正済み」に更新し、表示制御部３４が、抽出結果ステータスが「未処理」の接交点のみにマーカーを付すようにしておけば、図９Ｂに示したように、抽出結果ステータスが「修正済み」や「確認済み」の接交点には、マーカーが付されないようにすることができる。なお、この場合、抽出結果修正部３４が、マーカーM₁₂に対応する接交点の抽出結果ステータスを「修正済み」に変更するようにしてもよいが、この接交点付近の血管構造は自動的に修正が行われたことになるので、抽出結果ステータスを「未処理」のままにしておき、図９Ｂに示したように、マーカーM₁₂を付して表示し、マーカーM₁₂に対応する接交点に対するユーザによる抽出結果の判定・修正指示に応じて処理を行うようにした方が好ましい。

図９Ｃは、一括修正の他の動作例を表したものである。図に示したように、抽出結果修正部３４は、血管枝B₂₁とB₁₂とを接続し、血管枝B₁₂を「肺静脈」に修正するだけでなく、血管枝B₁₂の下流に接続されている血管枝も一括修正を行うが、修正途上に抽出結果ステータスが「未処理」の接交点（図ではマーカーM₁₂）がある場合には、その接交点までの血管枝B₁₃, B₁₄までを一括修正の対象とし、以降の血管枝B₁₅, B₁₆に対しては一括修正を行わず、マーカーM₁₂に対応する接交点に対するユーザによる抽出結果の判定・修正指示に応じて処理を行うようにしてもよい。

図９Ｄは、一括修正のさらに他の動作例を表したものである。図に示したように、抽出結果修正部３４は、血管枝B₂₁とB₁₂とを接続し、血管枝B₁₂を「肺静脈」に修正するだけでなく、血管枝B₁₂の下流に接続されている血管枝も一括修正を行うが、修正途上に抽出結果ステータスが「未処理」の接交点（図ではマーカーM₁₂に対応する接交点）がある場合には、その接交点に接続する血管枝B₁₄, B₁₅, B₁₆, B₁₈の向きから各血管枝の接続関係を推定して一括修正を続行する。具体的には、図９Ｄの場合、抽出結果修正部３４は、マーカーM₁₂で表された接交点に接続する血管枝B₁₄, B₁₅, B₁₆, B₁₈の各血管枝間のなす角を求め、血管の曲がりが最小となるように各血管枝の接続関係を求める。その結果、血管枝B₁₄とB₁₆が接続され、血管枝B₁₈とB₁₅が接続される。ここで、血管枝B₁₄とB₁₆とでは血管枝B₁₄の方が上流にあるので、より下流に位置する血管枝B₁₅は血管枝B₁₄と同じ「肺静脈」に修正される。一方、血管枝B₁₈とB₁₅とでは血管枝B₁₈の方が上流にあるので、より下流に位置する血管枝B₁₅は血管枝B₁₈と同じ「肺動脈」となり、こちらは修正が行われない。なお、図９Ｂの場合と同様、抽出結果修正部３４が、マーカーM₁₂に対応する接交点の抽出結果ステータスを「修正済み」に変更するようにしてもよいが、抽出結果ステータスを「未処理」のままにしておき、図９Ｄに示したように、マーカーM₁₂を付して表示し、マーカーM₁₂に対応する接交点に対するユーザによる抽出結果の判定・修正指示に応じて処理を行うようにした方が好ましい。

なお、上記一括修正の３つの動作モードは、ユーザによって実行時にまたは予め選択できるようにしてもよいし、一括修正の指示が行われた血管枝より下流にある血管構造の長さに応じて自動的に決定するようにしてもよいし、その他の何らかの基準に基づいて自動的に決定するようにしてもよい。また、一括修正モード以外に、各血管枝を個別に手動修正する個別修正モードを選択できるようにしてもよい。

また、血管枝を表す木構造の各ノードに、手動修正済みかどうかを識別するフラグを設けておき、抽出結果修正部３４は、一括修正の際に、手動修正済みの血管枝、および、その血管枝よりも下流側の血管枝については一括修正を行わないようにしてもよい。

また、抽出結果修正部３４の処理により血管構造が変更されることになるので、第２の接交点検出部３２は、抽出結果修正部３４の処理後に再度接交点T2_mの検出を行うようにしてもよい。

以上のように、本発明の実施形態によれば、表示制御部３３が、第１の接交点検出部３１ｂで検出された接交点T1_n、および、第２の接交点検出部３２で検出された接交点T2_mの少なくとも一部について、その接交点および接交点の近傍の血管構造PA、PVを、肺動脈と肺静脈とで異なる色に色分けするとともに、その接交点に円形のマーカーを付した表示画像Iを生成し、ディスプレイに表示させる。これにより、各血管が血管識別情報を識別可能な態様で表示されるともに、血管構造や血管識別情報の抽出結果に誤りが生じやすい血管構造同士が接触または交差する接交点が識別可能な態様で表示されるので、肺動脈と肺静脈の抽出結果の要所をより容易にかつより効率的に確認することが可能になる。

また、抽出結果修正部３４が、表示された血管構造PA、PVが抽出結果についての判定結果MIの入力を受け付け、表示された接交点T1_n、T2_mと関連づけてメモリ領域に記憶させるとともに、表示された血管構造PA、PVに対する修正内容MIの入力を受け付け、入力された修正内容MIに基づいてメモリ領域に記憶された肺動脈の血管構造PA、肺静脈の血管構造PVの情報を修正するので、上記表示により修正対象箇所の把握が容易なだけでなく、血管識別情報の判定や修正もより簡便に行うことが可能になる。

さらに、抽出結果修正部３４が、接交点付近の血管構造PA、PVに対する修正内容MIに基づいて、その血管構造の下流部分に対しても一括して修正を行うので、ユーザによる修正負荷を軽減することが可能になる。また、一括修正の範囲を適宜設定することにより、修正精度と負荷軽減のバランスを取ることが可能になる。

また、表示制御部３３が、判定後の接交点T1_n, T2_mの情報、および、修正後の肺動脈の血管構造PA、肺静脈の血管構造PVの情報に基づいて、表示画像Iの表示を更新するので、修正結果を即時に確認することが可能になり、また、行った修正がその修正箇所の周囲の血管構造にどのように波及したかも容易に把握することが可能になるので、判定・修正作業の効率が向上する。

その際、表示制御部３３が、接交点T1_n, T2_mの各々に関連づけられた抽出結果ステータスに応じて、抽出結果ステータスが「未処理」の接交点以外はマーカーを表示させないようにするので、どの接交点に関して血管構造の抽出結果の判定や修正を行ったか、どの接交点に関しては未判定・未修正であるかを容易に把握することが可能になり、判定・修正作業の効率がさらに向上する。

また、表示制御部３３が、肺全体の血管構造を表す全体画像に対して接交点T1_n、T2_mをマーキングして表示させるとともに、ユーザが全体画像中の所望の接交点を指定する操作に応じて、指定された接交点の周辺を表す上記の局所画像を表示させるようにした場合には、肺の血管構造の全体像を観察しながら、局所的な接交点付近の抽出結果の判定や修正を行うことが可能になり、判定・修正作業の効率と精度の向上に資する。

また、表示制御部３３が、肺動脈や肺静脈の基部に近い接交点の局所画像から順に表示させるようにすれば、抽出結果の誤りが少ない基部での判定結果に基づいて末梢部の接交点での抽出結果を判定・修正することが可能になり、判定・修正作業の手戻りが少なくなり、作業効率の向上に資する。

上記の実施形態はあくまでも例示であり、上記のすべての説明が本発明の技術的範囲を限定的に解釈するために利用されるべきものではない。

また、上記の実施形態におけるシステム構成、処理フロー、モジュール構成や具体的処理内容等に対して、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な改変を行ったものも、本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、システム構成については、上記の実施形態では、図２に示された各処理が１台の画像処理ワークステーション３で行われるように説明したが、複数台のワークステーションに各処理を分散して協調処理するように構成してもよい。

また、処理フローやモジュール構成については、肺血管抽出部３１による肺動脈・静脈の自動抽出・分類処理の途中で、接交点を検出するようにし、接交点が検出されたら自動抽出処理を中断し、表示制御部３３が検出された接交点をマーキング表示し、表示された接交点周辺での血管構造の抽出・分類を手動で行い、その後、肺血管抽出部３１が自動抽出・分類処理を再開するような構成としてもよい。

さらに、処理対象についても、脳を表す３次元医用画像から動脈と静脈を抽出する場合や、肝臓を表す３次元医用画像から動脈、静脈、門脈のうちの２種類以上を抽出する場合等にも、上記と同様の装置で同様の手法を適用することができる。

１ モダリティ
２ 画像保管サーバ
３ 画像処理ワークステーション
９ ネットワーク
３１ 肺血管抽出部
３１ａ シード点設定部
３１ｂ 血管構造抽出部（第１の接交点検出部）
３２ 第２の接交点検出部
３３ 表示制御部
３４ 抽出結果修正部

Claims (7)

1. 被検体を表す３次元医用画像から複数の種類の血管を表す血管構造を各々抽出し、該抽出された血管構造の各々と、該血管構造の血管の種類を表す血管識別情報とを関連づけて記憶手段に記憶させる血管抽出手段と、
   前記抽出された血管構造同士が接触または交差する接交点を検出する接交点検出手段と、
   前記検出された接交点の少なくとも一部について、該接交点および該接交点の近傍の前記血管構造を、該血管構造に関連づけられた血管識別情報を識別可能な態様で表示させるとともに、該接交点を識別可能な態様で表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とする血管表示制御装置。
2. 前記表示された血管構造および／または該血管構造に関連づけられた血管識別情報に対する修正内容の入力を受け付け、該入力された修正内容に基づいて前記記憶手段に記憶された血管構造および／または該血管構造に関連づけられた血管識別情報を修正する抽出結果修正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の血管表示制御装置。
3. 前記表示制御手段が、前記入力された修正内容に基づいて、前記接交点および該接交点の近傍の前記血管構造の表示を更新させるものであることを特徴とする請求項２に記載の血管表示制御装置。
4. 前記表示された血管構造および／または該血管構造に関連づけられた血管識別情報の正誤の判定結果の入力を受け付ける抽出結果判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の血管表示制御装置。
5. 前記３次元医用画像が被検体の胸部を表すものであり、
   血管抽出手段によって抽出される血管構造の血管の種類が、肺動脈と肺静脈であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の血管表示制御装置。
6. 被検体を表す３次元医用画像から複数の種類の血管を表す血管構造を各々抽出し、該抽出された血管構造の各々と、該血管構造の血管の種類を表す血管識別情報とを関連づけて記憶手段に記憶させるステップと、
   前記抽出された血管構造同士が接触または交差する接交点を検出するステップと、
   前記検出された接交点の少なくとも一部について、該接交点および該接交点の近傍の前記血管構造を、該血管構造に関連づけられた血管識別情報を識別可能な態様で表示させるとともに、該接交点を識別可能な態様で表示させるステップとを備えたことを特徴とする血管表示制御方法。
7. コンピュータに、
   被検体を表す３次元医用画像から複数の種類の血管を表す血管構造を各々抽出し、該抽出された血管構造の各々と、該血管構造の血管の種類を表す血管識別情報とを関連づけて記憶手段に記憶させるステップと、
   前記抽出された血管構造同士が接触または交差する接交点を検出するステップと、
   前記検出された接交点の少なくとも一部について、該接交点および該接交点の近傍の前記血管構造を、該血管構造に関連づけられた血管識別情報を識別可能な態様で表示させるとともに、該接交点を識別可能な態様で表示させるステップとを実行させることを特徴とする血管表示制御プログラム。

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