JP2012024517A - 診断支援装置、診断支援プログラムおよび診断支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管状組織の診断画面において、ＣＰＲ画像の表す断曲面と管状組織との位置関係を容易に把握することができる診断支援装置を提案する。
【解決手段】撮影により取得されたボリュームデータから、管状組織を表す管状組織領域５を抽出するとともに、管状組織の芯線ＣＬを抽出し、芯線ＣＬを含む管状組織領域の縦断面を含むＣＰＲ画像を生成し、ＣＰＲ画像生成手段から縦断面を取得し、抽出された管状組織５中に取得した縦断面を表す指標ＳＶを管状組織５とともに表す、指標ＳＶを含んだ擬似３次元画像３１をボリュームデータに基づいて生成し、擬似３次元画像３１を表示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、三次元画像データの可視化により、管状組織の診断を支援する診断支援装置、コンピュータプログラムおよび方法に関する。

従来、被写体の血管、腸、気管支などの管状組織を観察するために、ＣＴ等により得られた物体のボリュームデータをＣＰＲ法により解析する技術が発達している（例えば、非特許文献１）。ＣＰＲ法は、３次元ボリュームデータに基づいて管状組織の中心線を通る曲面を指定し、指定した曲面を２次元画像として生成するものである。これにより、管状組織の長手方向の断面を一画面で表示することができる。

通常、これらのＣＰＲ法で表示されたＣＰＲ画像は、ＣＰＲ画像のみ、または、ＣＰＲ画像とＣＰＲ画像が表す管状組織の長手方向と直交する断面画像のペアが表示されて、管状組織の観察に用いられる。

"ＣＰＲ−ｃｕｒｖｅｄ ｐｌａｎａｒ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ"， ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ２００２ ＶＩＳ２００２ ＩＥＥＥ Ｖｏｌ Ｉｓｓｕｅ， １−１ Ｎｏｖ． ２００２． Ｐ３７−４４

しかし、かかる表示では、血管等のように蛇行しながら延びる管状組織においては、ＣＰＲ画像で表された管状組織の縦断面が管状組織の蛇行に沿った湾曲形状またはねじれ形状となる。このため、ＣＰＲ画像に慣れないユーザには、ＣＰＲ画像が管状組織の各位置をどの向きに切断した縦断面を表しているのかを判断することが難しかった。

本発明は、上記事情に鑑みて、ＣＰＲ画像の表す縦断面と管状組織との位置関係を容易に把握することができる診断支援装置、方法およびプログラムを提供することを目的とするものである。

本発明の診断支援装置は、撮影により取得されたボリュームデータから、管状組織を表す管状組織領域を抽出するとともに、該管状組織の芯線を設定する管状組織抽出手段と、前記芯線および前記管状組織領域の縦断面を含むＣＰＲ画像を生成するＣＰＲ画像生成手段と、前記ＣＰＲ画像生成手段から前記縦断面を取得する縦断面取得手段と、前記抽出された管状組織中に前記取得した縦断面を表す指標を前記管状組織とともに表す、前記指標を含んだ擬似３次元画像を前記ボリュームデータに基づいて生成する擬似３次元画像生成手段と、前記指標を含んだ擬似３次元画像を表示装置に表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の診断支援方法は、撮影により取得されたボリュームデータから、管状組織を表す管状組織領域を抽出するとともに、前記管状組織の芯線を抽出し、前記芯線および前記管状組織領域の縦断面を含むＣＰＲ画像を生成し、前記ＣＰＲ画像生成手段から前記縦断面を取得し、前記抽出された管状組織中に前記取得した縦断面を表す指標を前記管状組織とともに表す、前記指標を含んだ擬似３次元画像を前記ボリュームデータに基づいて生成し、前記擬似３次元画像を表示することを特徴とするものである。

本発明の診断支援プログラムは、コンピュータを、撮影により取得されたボリュームデータから、管状組織を表す管状組織領域を抽出するとともに、該管状組織の芯線を設定する管状組織抽出手段と、前記芯線および前記管状組織領域の縦断面を含むＣＰＲ画像を生成するＣＰＲ画像生成手段と、前記ＣＰＲ画像生成手段から前記縦断面を取得する縦断面取得手段と、前記抽出された管状組織中に前記取得した縦断面を表す指標を前記管状組織とともに表す、前記指標を含んだ擬似３次元画像を前記ボリュームデータに基づいて生成する擬似３次元画像生成手段と、前記指標を含んだ擬似３次元画像を表示装置に表示させる表示制御手段として機能させることを特徴とするものである。

ここで、ＣＰＲ画像とは、種々のＣＰＲ画像を含むものであり、少なくともストレートＣＰＲ(Straightened CPR)画像、ストレッチＣＰＲ(Stretched CPR)画像、プロジェクトＣＰＲ(Projected CPR)画像、マルチパスＣＰＲ画像を含む。

前記管状組織は、ＣＰＲ処理が適用可能な管状組織であれば何でもよく、例えば、血管または気管支であってもよい。

擬似３次元画像は、例えば、ボリュームレンダリング法で表された画像でもよく、サーフィスレンダリング法で表された画像でもよい。

抽出された管状組織中に取得した縦断面を表す指標は、識別可能に縦断面の位置を表示するものであれば何でもよく、種々の周知の指標を適用できる。すなわち、この指標は、指標を構成する各画素に様々な透明度および色彩を付して表示することができる。また、指標は、例えば、縦断面の輪郭のみを表すものでもよい。また、指標を縦断面の湾曲形状またはねじれ形状を視認しやすいように表示することが好ましい。例えば、前記指標は、前記縦断面を含み、前記管状組織の長手方向の外側に延びる一定の幅を持った曲面とすることが好ましい。また、例えば、指標は、該縦断面の各位置における法線の角度に基づいて濃淡が色付されるものであることが好ましい。なお、縦断面とは、ＣＰＲ画像上に投影された、管状組織の芯線を含み、管状組織領域を長手方向に沿って切断する切断曲面が、管状組織領域を縦断する面である。

前記管状組織の長手方向の外側に延びる一定の幅を持った曲面は、ＣＰＲ画面の表示範囲を視認可能に表すものであることが好ましい。例えば、前記曲面は、前記ＣＰＲ画像上に投影された、前記管状組織を長手方向に縦断する切断曲面を表すものであることが好ましく、さらに前記曲面のサイズは、前記ＣＰＲ画像の表示範囲と対応するものであることが好ましい。なお、曲面が切断曲面を表すとは、例えば、曲面の外形が切断曲面の外形と相似であり、曲面と管状組織との位置関係が、管状組織と切断曲面との位置関係と同じであることを意味している。また、曲面のサイズが、ＣＰＲ画像の表示範囲と対応するとは、例えば、ＣＰＲ生成手段が生成したＣＰＲ画像のうち一部を表示装置に拡大表示した場合に、擬似３次元画像上の曲面の外形が、ＣＰＲ画像のうち表示された一部の表示範囲に対応する切断曲面の外形と相似であり、擬似３次元画像上の曲面と管状組織との位置関係が、ＣＰＲ画像のうち表示された一部の表示範囲と管状組織との位置関係が同じであることを意味する。また、前記指標を構成する各点の画素値は、前記ＣＰＲ画像の対応する各点の画素値を表すものであってもよい。

また、表示制御手段は、指標を、指標と管状組織との位置関係が把握しやすいように表示することが好ましい。例えば、管状組織５と曲面の両者の透明度を適当に重み付けして、両者の一方または両方を半透明にして表示してもよい。例えば、前記管状組織を表す擬似３次元画像は、前記芯線から所定の距離の範囲内にある部分のみが表示されるものであってもよい。

また、ＣＰＲ画像生成手段は、前記管状組織の芯線を軸として前記管状組織領域の切断曲面を回転させたＣＰＲ画像を生成するものであってもよい。つまり、ＣＰＲ画像生成手段が芯線を軸として前記管状組織領域の切断曲面を回転させたＣＰＲ画像を生成すれば、擬似３次元画像生成手段は、回転された切断曲面上の縦断面の指標を含む擬似３次元画像上を生成する。結果として、表示制御手段は、ＣＰＲ画像の回転に連動して指標を回転させて、指標を含む擬似３次元画像を表示装置に表示させるようにしてもよい。

なお、ＣＰＲ画像生成手段は、表示の要否に拘わらず管状組織全体についてＣＰＲ画像を生成してもよいし、観察範囲として指定された範囲についてのみＣＰＲ画像を生成してもよい。観察範囲は、自動的に決定してもよいし、ユーザからの指定入力に基づいて決定してもよい。例えば、管状組織抽出手段により抽出された管状組織領域全体の画像をボリュームレンダリング画像として画面に表示し、その画像上でユーザに管状組織の範囲を指定させる。

前記表示制御手段は、表示装置に、指標を含む擬似３次元画像を表示させ、さらに指標を含む擬似３次元画像上に前記管状組織の芯線を重畳表示するものであってもよい。また、表示制御手段は、ＣＰＲ画像と指標を含む擬似３次元画像を対比可能に表示することが好ましい。例えば、前記表示制御手段は、前記指標を含む擬似３次元画像と前記ＣＰＲ画像を一対の画像として表示するものであることが好ましい。一対の画像とは、例えば、指標を含む擬似３次元画像とＣＰＲ画像が並列に並べられた画像として表示されてもよく、指標を含む擬似３次元画像中にＣＰＲ画像が識別可能に含まれたものでもよい。また、本発明の診断支援装置に前記一対の画像を記憶する記憶手段をさらに備えることが好ましく、前記一対の画像は、前記ＣＰＲ画像の一部に前記指標を含む擬似３次元画像を識別可能に含んで表されるものであることが好ましい。

管状組織抽出手段による管状組織の抽出、芯線の設定については、種々の方法が提案されているが、本発明では、公知のいずれの方法を採用してもよい。一例として、特開２００４−３１３７３６号公報に記載された方法で血管領域を抽出しかつ芯線を設定してもよく、芯線の設定をボリュームレンダリング法等で表示された画像上で管状組織内の複数の点をマウス等の入力装置を用いて手動で入力し、入力された複数の点をスプライン補間して芯線としてもよい。なお、「芯線」とは、管状組織の各断面の中心（重心）を結んだ管状対象物の中心線を意味するものであり、当該芯線の抽出は公知の技術を用いることができる。

本発明の装置、プログラムおよび方法によれば、ＣＰＲ画像生成手段から管状組織の縦断面を取得し、この管状組織中に取得した縦断面を表す指標を管状組織とともに表し、この指標を含んだ擬似３次元画像を前記ボリュームデータに基づいて生成して表示することができるので、医師は、擬似３次元画像に表示された指標を観察することにより、ＣＰＲ画像に表された管状組織の位置を容易に把握することができる。

本発明によるＣＰＲ生成手段が、管状組織の芯線を軸として前記管状組織領域の縦断面を回転させたＣＰＲ画像を生成するものである場合には、ＣＰＲ画像の回転に応じて指標を回転させた擬似３次元画像が表示されるため、縦断面の位置をさらに容易に把握することができる。

本発明による指標が、縦断面を含み、管状組織の長手方向の外側に延びる一定の幅を持った曲面である場合には、縦断面に併せて、縦断面からの管状組織の長手方向の外側に延びた部分からもＣＰＲ画像が表す縦断面の向きや位置を把握することができるので、把握がより容易になる。

また、本発明の指標が曲面であり、曲面が、ＣＰＲ画像上に投影された、管状組織を長手方向に縦断する切断曲面を表すものである場合は、ＣＰＲ画像が表す切断曲面の向きや位置も容易に把握することができる。

さらに、本発明の指標が曲面であり、曲面のサイズが、前記ＣＰＲ画像の表示範囲と対応するものである場合には、ＣＰＲ画像が表す切断曲面の表示範囲を容易に把握することができる。

また、本発明の表示制御手段が、指標を付した擬似３次元画像上にさらに管状組織の芯線を重畳表示するものである場合には、縦断面および管状組織および管状組織の芯線の位置関係を直感的に把握することができる。

本発明において、指標が、該縦断面の各位置における法線の角度に基づいて濃淡が色付されるものである場合には、ＣＰＲ画像が表す縦断面の向きをより直感的に把握することができる。

また、本発明において、指標を構成する各点の画素値は、前記ＣＰＲ画像の対応する各点の画素値を表すものである場合には、ＣＰＲ画像が表す縦断面の各画素の位置を直感的に把握することができる。

本発明において、管状組織を表す擬似３次元画像が、芯線から所定の距離の範囲内にある部分のみが表示されるものである場合には、管状組織の所望の区間と指標が、擬似３次元画像上で管状組織のその他の部分によって覆い隠されて表示されるのを防ぎ、管状組織の所望の区間と指標だけを視認しやすく表示できる。

本発明において、表示制御手段が、指標を含む擬似３次元画像とＣＰＲ画像を一対の画像として表示するものである場合には、ＣＰＲ画像が表す縦断面と管状組織上の縦断面の位置を対比することが容易であるため、より管状組織の縦断面を直感的に理解することがすることができる。

さらに、一対の画像を記憶する記憶手段をさらに備えた場合には、また、医師が、他の医師や患者等のＣＰＲ画像に慣れない第三者にＣＰＲ画像を用いて解析の説明を行う場合など、対応する指標を付した擬似３次元画像を一対の画像として表示または保存することができ、ＣＰＲ画像に慣れない第三者にでも、ＣＰＲ画像と対応する指標を付した擬似３次元画像を一括して管理、理解でき有効である。

また、一対の画像は、ＣＰＲ画像の一部に指標を含む擬似３次元画像を識別可能に含んで表されるものである場合には、管状領域の横断面を表す画像やその他の複数の画像が、ディスプレイ上に同時に表示されている場合であっても、ユーザがすばやくＣＰＲ画像と対応する指標を付した擬似３次元画像を見つけることができる。

本発明の第１の実施形態における診断支援装置の概略構成を示す図 本発明の診断支援方法の好ましい実施形態を示すフローチャート ストレートＣＰＲ画像生成処理の概要を示す図 表示された擬似３次元画像の例を示す図 ストレッチＣＰＲ画像に対応する指標を付したＣＰＲ画像および擬似３次元画像の表示例を示す図 マルチパスストレッチＣＰＲ画像に対応する擬似３次元画像の例を示す図

以下、本発明の診断支援装置、診断支援プログラムおよび診断支援方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に、医師が使用するワークステーションに、診断支援プログラムをインストールすることにより実現された診断支援装置の概略構成を示す。診断支援装置１は、標準的なワークステーションの構成として、プロセッサおよびメモリ（いずれも図示せず）を備え、さらに、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ(Solid State Drive)等のストレージ２を備えている。また、診断支援装置１には、ディスプレイ３と、マウス、キーボード等の入力装置４が接続されている。

診断支援プログラムと診断支援プログラムが参照するデータ（後述する変換テーブル等）は、インストール時にストレージ２に記憶され、起動時にメモリにロードされる。診断支援プログラムは、ＣＰＵに実行させる処理として、管状組織抽出処理、ＣＰＲ画像生成処理、擬似３次元画像生成処理、および表示制御処理を規定している。そして、プログラムの規定にしたがって、ＣＰＵが上記各処理を実行することにより、汎用のワークステーションは、管状領域抽出手段１０１、芯線を含み管状組織領域の縦断面を表すＣＰＲ画像を生成するＣＰＲ画像生成手段１０２、抽出された管状組織中に取得した縦断面を表す指標を管状組織とともに表す、指標を含んだ擬似３次元画像をボリュームデータに基づいて生成する擬似３次元画像生成手段１０３、指標を含んだ擬似３次元画像を表示装置３に表示させる表示制御手段１０４、ＣＰＲ画像生成手段から縦断面を取得する縦断面取得手段１０５として機能する。

ストレージ２には、撮影を担当する検査部門から転送されたボリュームデータ、もしくはデータベース検索により取得されたボリュームデータが、記憶される。ボリュームデータは、マルチスライスＣＴ装置等から直接出力されたボリュームデータでもよいし、従来型のＣＴ装置等から出力された２次元のスライスデータ群を再構成することにより生成されたボリュームデータでもよい。

診断支援装置１は、選択メニューにおいて所定の診断支援機能が選択されたことを検出すると、ユーザに、ボリュームデータの特定に必要な情報の選択または入力を促す。そして、ユーザの操作により、ボリュームデータが特定されると、ストレージ２からメモリに、該当するボリュームデータをロードする。

ここでは、ある患者の検査において、マルチスライスＣＴ装置による胸部撮影が行われ、心臓や冠動脈の情報を含むボリュームデータが取得されているものとする。ユーザが管状組織である冠動脈の診断支援機能を選択し、その患者の識別子や検査日を入力すると、該当するボリュームデータがメモリにロードされ、本発明の診断支援処理が実行される。

図２は本発明の診断支援方法の好ましい実施形態を示すフローチャートであり、図３はストレートＣＰＲ画像の生成される様子を示す図、図４は図３のストレートＣＰＲ画像の切断曲面を表す指標を付した擬似３次元画像の例を示す図である。図２から図４を参照して本実施形態の診断支援方法について説明する。

管状領域抽出手段１０１は、上記ボリュームデータから、冠動脈の外壁を輪郭とする冠動脈領域を抽出する。すなわち、管状組織５は、血管壁と、血管壁の内部と、血管の内腔を表すボクセルデータにより構成される。また、管状領域抽出手段１０１は、冠動脈の芯線と、芯線に垂直な複数の断面を設定する（Ｓ０１）。

管状組織抽出手段１０１は、撮影により取得されたボリュームデータから、管状組織を表す管状組織領域を抽出するとともに、管状組織の芯線を設定する。

本実施形態では、管状領域抽出手段１０１は、特願２００９−４８６７９号および特願２００９−６９８９５号において提案される方法により、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なう。これにより、ボリュームデータから、図３に例示するような管状組織５が抽出される。

上記方法では、管状組織５を抽出する過程で、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。よって、各候補点において、算出された情報に基づき、主軸方向と垂直な断面（直交断面）を設定することができる。断面の設定は、管状組織５を抽出し終えた後に行ってもよいし、断面ごとに、主軸方向を算出した直後に行ってもよい。また、すべての候補点において断面を設定してもよいし、サンプリングした一部の候補点に対し断面を設定してもよい。

管状組織５が抽出されると、擬似３次元画像生成手段１０３は、管状組織５のボリュームレンダリング画像を生成する。そして、上記処理により設定された芯線を示す標識をボリュームレンダリング画像に合成して、ディスプレイ３に出力する。続いて、管状領域抽出手段１０１は、入力装置４から、観察範囲を設定する操作入力を受け付ける。例えば、ユーザが、ボリュームレンダリング画像上で、冠動脈を構成する複数の血管枝の中から一本の血管枝を指定し、その血管枝の経路上で、観察範囲の始点と終点とを指定する操作を行うことで、観察範囲が設定される（Ｓ０２）。

なお、ボリュームレンダリング画像を対象とする操作としては、観察範囲の設定のほか、芯線の経路変更、延長等の操作を、受け付けるようにしてもよい。管状領域抽出手段１０１は、経路変更等の操作を検出した場合には、操作内容にしたがって芯線や断面を再設定する。

管状組織、芯線および断面の情報と、ユーザが指定した観察範囲の情報は、管状領域抽出手段１０１から、ＣＰＲ画像生成手段１０２および擬似３次元画像生成手段１０３へと供給される。

以下、図３を参照しながら、管状組織として冠動脈を例に、本実施形態のＣＰＲ画像生成手段１０２の処理について説明する。図３左は、ＣＰＲ画像生成手段１０２により生成されるストレートＣＰＲ画像の一例を示す図である。図３右は、管状領域抽出手段１０１により抽出された管状組織５の一部分を、模式的に表した図である。管状領域抽出手段１０１により設定された候補点および断面は、１から始まる識別番号により区別されるものとし、ｎ番目の候補点はＮ_ｎ、ｎ番目の候補点を含む断面はＰ_ｎと表記する。（ｂ）は、設定された断面のうち、ｉ番目、（ｉ＋ａ）番目、（ｉ＋ｂ）番目の候補点を例示している（但し、ａ＜ｂ）。

ＣＰＲ画像生成手段１０２は、図３右に示される情報に基づいて、図３に示すストレートＣＰＲ画像２１を生成する（Ｓ０３）。すなわち、管状領域抽出手段１０１により取得された情報（管状組織５、各候補点の位置および主軸方向、芯線の経路、断面の位置や向き等）を用いて、公知の手順によりストレートＣＰＲ画像２１を生成する。

ＣＰＲ画像生成手段１０２は、ストレートＣＰＲ画像２１を生成する工程の中で、周知のアルゴリズムに従って、芯線ＣＬを含み、管状領域を長手方向に沿って切断する曲面である、切断曲面を設定する。切断曲面を設定するために、例えば、切断曲面に投影される投影範囲、切断曲面を構成する各点の座標および各点の画素値、切断曲面の各位置における法線方向等の切断曲面を特定する情報が設定される。

なお、本実施形態では、ＣＰＲ画像生成手段１０２は、観察範囲の始点および終点が設定された血管枝を選択し、その血管枝の始点から終点までを観察範囲として表すストレートＣＰＲ画像を生成する。これにより、観察範囲の中で拡大等、表示範囲の変更を要求する操作が検出されたときに、後述する表示制御手段が、生成済みのＣＰＲ画像を使って表示範囲を高速に切り換えられるようにしている。また、血管領域および芯線の抽出は、例えば特開２００４−３１３７３６号公報に開示された技術等、種々の周知の技術を利用できる。なお、ＣＰＲ画像の生成は、本実施形態に限定されず、周知の方法を適用でき、例えば特開２００４−２８３３７３号公報等に開示された公知の技術を用いることができる。なお、本実施形態に限られず、ＣＰＲ画像生成手段１０２が、観察範囲の情報に基づいて、その範囲のみを対象とするＣＰＲ画像を生成するようにしてもよい。

縦断面取得手段１０５は、ＣＰＲ画像生成手段１０２が設定した縦断面５Ａを特定する情報、切断曲面を特定する情報、切断曲面ＣＰに投影される範囲等の指標を表示するために必要な情報を取得して擬似３次元画像生成手段１０３に供給する。そして、擬似３次元画像生成手段１０３は、図４に示すように、縦断面を表す指標ＳＶおよび切断曲面を表す指標ＣＰおよび管状組織５を表す擬似３次元画像を、ボリュームデータおよび切断曲面ＣＰを特定する情報から生成する（Ｓ０４）。

本実施形態においては、擬似３次元画像生成手段１０３は、ボリュームデータの３次元座標空間上に、予め定めた所定の点から切断曲面を構成する各座標までの空間の奥行きを規定したDepth Mapを設定し、所定点から見て切断曲面を構成する各座標より遠い空間については、擬似３次元画像のボリュームレンダリング処理を行わない。このことにより、切断曲面に対応する曲面ＣＰを付した管状組織５のボリュームレンダリング画像を生成する。また、図４に示すように、擬似３次元画像生成手段１０３は、周知の方法により切断曲面を表す曲面ＣＰに曲面の法線の角度に基づいてシェーディングを施している。

なお、擬似３次元画像生成手段１０３が、管状組織を表す擬似３次元画像に指標を表す方法としては、種々の周知の方法を用いることができる。例えば、ボリュームデータの３次元座標空間と、縦断面取得手段１０５から取得した曲面ＣＰを構成する各点の３次元座標空間は一致しているため、ボリュームデータの、曲面ＣＰを構成する座標に対応する各画素に、所定の透明度または所定の画素値を与えることで、切断曲面および縦断面を擬似３次元画像３１上に付すことができる。また、例えば、ボリュームデータの３次元座標空間と、縦断面取得手段１０５から取得した曲面ＣＰを構成する各点の３次元座標空間を一致させて、切断曲面および縦断面を表す曲面ＣＰを生成した擬似３次元画像を生成し、別途、管状組織を表す擬似３次元画像を生成し、両者に所定の重み付けをした透明度を与えて重畳表示してもよい。

また、血管の先端部分など管状組織が大きく捻れる区間では、縦断面ＳＶおよび切断曲面ＣＰを構成する各点の座標や画素値が不連続なものにならないよう、周知の種々の補間方法を用いて、切断曲面ＣＰをなめらかな曲面として生成することが好ましい。

表示制御手段１０４は、擬似３次元画像生成手段１０３が生成した指標を付した擬似３次元画像３１をディスプレイ３に表示させる（Ｓ０５）。

以上により、本実施形態によれば、指標を含んだ擬似３次元画像を表示することにより、医師は、ボリュームデータから生成された擬似３次元画像に表示された縦断面を表す指標を観察することによりＣＰＲ画像に表された管状組織の位置を容易に把握することができる。

また、図４に示すように、本実施形態においては、擬似３次元画像生成手段１０３は、指標として、切断曲面を表す曲面ＣＰを表示することにより、ＣＰＲ画像が表す切断曲面の向きや位置を容易に把握することができる。さらに、縦断面を表す指標ＳＶを、切断曲面を表す曲面ＣＰ上に識別可能に表して擬似３次元画像を生成しているため、ユーザは縦断面と管状組織との位置関係を容易に理解することができる。

また、本実施形態において、擬似３次元画像生成手段１０３は、周知の方法により、ＣＰＲ画像の表示範囲に基づいて、切断曲面ＣＰの指標のサイズをディスプレイ上に表示されたＣＰＲ画像の表示範囲と対応させるように、ＣＰＲ画像２１および指標を付した擬似３次元画像３１を生成している。すなわち、図３の曲面ＣＰの長さは、図２のＣＰＲ画像２１のＮ_ｉからＮ_ｉ＋ｂに長手方向の長さに対応しており、図３の曲面ＣＰの幅Ｗ２は、ＣＰＲ画像２１の表示範囲Ｗ１に対応している。この場合には、ＣＰＲ画像２１をユーザのマウス等４の指示により拡大または縮小表示する際に、時間的に連動して擬似３次元画像３１上の切断曲面ＣＰの標識のサイズを拡大又は縮小して表すことができる。このため、ユーザは、ＣＰＲ画像が表す切断曲面の表示範囲を容易に把握することができる。

また、図４に示すように、本実施形態における指標が、縦断面および切断曲面の各位置における法線の角度に基づいて濃淡が色付されるものであるため、ＣＰＲ画像が表す縦断面の向きをより容易に把握することができる。このため、ユーザは縦断面の湾曲形状またはねじれ形状を把握しやすく、曲面ＣＰおよび縦断面の各位置の向きを直感的容易に理解することができる。

また本実施形態は、表示制御手段１０４は、ＣＰＲ画像生成手段１０２が設定したＣＰＲ画像２１と擬似３次元画像３１をディスプレイ３に並列して表示させる。擬似３次元画像３１のみをディスプレイ３に表示することも可能であるが、ＣＰＲ画像２１と、ＣＰＲ画像２１の表す断曲面ＣＬと管状組織との位置関係を対比させながら、ＣＰＲ画像２１の解析が行えるため並列表示することが好ましい。

また、本実施形態法による指標は、図４に示すように、縦断面を含み、管状組織の長手方向の外側に延びる一定の幅を持った曲面であるため、縦断面に併せて、縦断面からの管状組織の長手方向の外側に延びた部分からもＣＰＲ画像が表す縦断面や切断曲面の向きや位置を容易に把握することができる。

本実施形態による表示制御手段１０４は、図４に示すように、指標ＣＰ、ＳＶを付した擬似３次元画像上にさらに管状組織の芯線ＣＬを重畳表示するものであるため、縦断面および管状組織および管状組織の芯線の位置関係を容易に把握することができ、好ましい。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加えることができる。

また、本実施形態によるＣＰＲ画像生成手段１０２が、周知の方法により管状組織の芯線を軸として管状組織領域の縦断面を含む切断曲面を回転させたＣＰＲ画像を生成するものであり、縦断面取得手段１０５は、ＣＰＲ画像生成手段１０２が設定した回転した縦断面５Ａを特定する情報、回転した切断曲面を特定する情報、切断曲面に投影される範囲等の指標を表示するために必要な情報を取得して、擬似３次元画像生成手段１０３に供給し、擬似３次元画像生成手段１０３が回転した縦断面を表す指標や回転した縦断面及び曲面を表す指標を付した擬似３次元画像を生成するものであることが好ましい。この場合には、ＣＰＲ画像の回転に応じて、表示されたＣＰＲ画像に対応する指標を回転して生成した擬似３次元画像が表示されるため、切断曲面および縦断面の位置を容易に把握することができる。

例えば、表示制御手段１０４は、擬似３次元画像生成手段１０３が生成した擬似３次元画像３１のうち、芯線ＣＬから一定の距離の範囲のみを表示させる機能を備えることが好ましい。

管状組織の所望の区間と指標が、擬似３次元画像上で管状組織のその他の部分によって覆い隠されて表示されるのを防ぎ、管状組織の所望の区間と指標だけを視認しやすく表示できる。なお、かかる機能を、表示制御装置１０４の代わりに、擬似３次元画像生成手段１０３により生成する擬似３次元画像の範囲を制限することにより行ってもよい。なお、芯線ＣＬから一定範囲のみを表示させる機能は、芯線ＣＬから一定範囲より外側に位置する画素を透明にするように設定するなど、種々の周知の方法によって実現できる。また、擬似３次元画像生成手段１０３が生成した擬似３次元画像３１のうち、芯線ＣＬから一定範囲より外側の部分を半透明にするなど、識別可能に表示してもよい。

また、本実施形態において、指標ＣＰ、ＳＶを構成する各点の画素値を、前記ＣＰＲ画像の対応する各点の画素値を表すものとしてもよい。この場合は、ＣＰＲ画像が表す縦断面の各画素の位置を容易に把握することができる。

また、表示制御手段１０４は、例えば、管状組織５と曲面の両者の透明度を適当に重み付けして、両者の一方または両方を半透明にして表示してもよい。このことにより、ユーザは指標と管状組織との位置関係を把握しやすくなる。

また、表示制御手段１０４の変形例により管状組織のうち腹部大動脈と右総腸骨動脈に対するストレッチＣＰＲ画像２２とこれに対応する指標を付した擬似３次元画像３２の表示例を図５に表す。図５では、１つの表示ウインドウ内にＣＰＲ画像２２の一部にストレッチＣＰＲ画像の切断曲面を表す指標ＣＰを含む擬似３次元画像３２を識別可能に含んだ画像が表示されている。このように、擬似３次元画像３２とＣＰＲ画像２２を一対の画像として対応付けて表示することにより、例えば、管状領域の横断面を表す画像やその他の複数の画像が、ディスプレイ上に同時に表示されている場合であっても、ユーザがすばやくＣＰＲ画像と対応する指標を付した擬似３次元画像を見つけることができる。また、さらに、一対の画像をストレージ２に記憶することにより、医師が、他の医師や患者等のＣＰＲ画像に慣れない第３者にＣＰＲ画像を用いて解析の説明を行う場合など、対応する指標を付した擬似３次元画像を図５のような一対の画像として表示または保存しておくことにより、ＣＰＲ画像に慣れない第３者にでも、ＣＰＲ画像と対応する指標を付した擬似３次元画像を一括して管理、理解でき有効である。

なお、図５に示すようにＣＰＲ画像の一部に指標を付した擬似３次元画像を識別可能に含んだ画像を１つの表示ウインドウ内に表示した例では、一対の画像を１つの表示ウインドウ内に表せる方法であれば、ＣＰＲ画像と対応する指標を付した擬似３次元画像とを周知の方法によりどのように対応付けて表示または保存してもよい。例えば、一対の画像を保存する際、図５に示すようにＣＰＲ画像の一部に指標を付した擬似３次元画像を識別可能に含んだ画像を１つの表示ウインドウ内に表示した状態で、マウス等の入力装置で表示ウインドウを指定し、周知のキャプチャー機能等により指定された表示ウインドウ内の画像を、ＣＰＲ画像および指標を付した擬似３次元画像をそれぞれ別個に認識しない、１つの画像として保存してもよい。またストレージ２に替えて、ネットワークを介して接続された種々の記憶装置に、一対の画像を保存してもよい。

また、一対の画像は、ＣＰＲ画像と対応する指標を付した擬似３次元画像を一括して表示、または管理するものであれば、どのような対応付けをされてもよく、例えば、指標を含む擬似３次元画像とＣＰＲ画像が並列に並べられた画像として表示または保存してもよく、指標を含む擬似３次元画像中にＣＰＲ画像が埋め込まれた画像として表示または保存してもよく、指標を含む擬似３次元画像とＣＰＲ画像を別画像として保存しておいて、一方の表示にともなって他方の画像が自動的に表示されるようにしてもよく、ディスプレイ上で指標を含む擬似３次元画像とＣＰＲ画像とが対応付けられていることが識別できるように、擬似３次元画像の表示されたウインドウとＣＰＲ画像の表示されたウインドウを線で連結して表示するなど、様々な表示または保存をしてもよい。

また、縦断面または切断曲面を表す指標は、識別可能に縦断面の位置を表示するものであれば、種々の周知の指標を適用できる。指標は、指標を構成する各画素に様々な透明度および色彩を付して表示することができる。指標は、例えば、縦断面の輪郭のみを表すものでもよい。

また、指標として表される曲面ＣＰを、生成されたＣＰＲ画像上に投影された、管状組織を長手方向に縦断する切断曲面の全体を表すものとしてもよい。この場合にも、ＣＰＲ画像が表す切断曲面および縦断面の向きや位置を容易に把握することができるため好ましい。この場合、対応する曲面上で、ＣＰＲ画像の表示範囲に対応する領域を識別可能に表示することにより、設定した観察範囲に対応するＣＰＲ画像の表示範囲を容易に把握できるためさらに好ましい。

また、ＣＰＲ画像生成手段１０２は、ストレートＣＰＲ画像に代えて、ストレッチＣＰＲ画像、プロジェクトＣＰＲ画像またはマルチパスＣＰＲ画像を表示してもよい。図６に、腹部大動脈と右総腸骨動脈と左総腸骨動脈を表すマルチパスＣＰＲ画面２３およびマルチパスＣＰＲ２３に本発明の実施形態を応用して得た擬似３次元画像３３の例を示す。

マルチパスＣＰＲ法は、非特許文献１に記載されるように、分岐を有する管状組織をＣＰＲ画像で表示することができる手法である。なお、図６に示すマルチパスＣＰＲ画像２３は、腹部大動脈と右総腸骨動脈と左総腸骨動脈をそれぞれストレッチＣＰＲ法で生成したマルチパスストレッチＣＰＲ画像である。

ＣＰＲ画像生成手段１０２が、マルチパスＣＰＲ画像を生成するものである場合には、ＣＰＲ画像生成手段１０２は、管状組織に対して、複数の切断曲面を設定する。図６に示すように、まず、管状組織抽出手段１０１により、管状組織５が抽出され、大動脈の芯線ＣＬ１，右総腸骨動脈の芯線ＣＬ２，左総腸骨動脈の芯線ＣＬ３が設定される。そして、予め生成された擬似３次元画像上で、ユーザによる芯線上の観察範囲の指定を受け付けて管状組織の芯線上に観察範囲の端点Ｑ１，Ｑ２およびＱ３が設定される。ＣＰＲ画像生成手段１０２は、管状領域抽出手段１０１により取得された情報（管状組織５、各候補点の位置および主軸方向、芯線の経路、断面の位置や向き等）に基づいて、周知の方法により、マルチパスＣＰＲ画像２３を生成する。

そして、ＣＰＲ画像生成手段１０２は、マルチパスＣＰＲ画像２３を生成する工程の中で、第１の切断曲面を大動脈の芯線ＣＬ１および右総腸骨動脈の芯線ＣＬ２からなる芯線に対して設定するとともに、第２の切断曲面を右総腸骨動脈の芯線ＣＬ３に対して別途設定する。また、第１の切断曲面および第２の切断曲面によって切断される管状領域の縦断面５Ａを特定する情報も算出される。縦断面取得手段１０５は、ＣＰＲ画像生成部１０２から第１の切断曲面および第２の切断曲面を特定する情報および切断曲面およびに投影される画素の範囲、第１の切断曲面および第２の切断曲面のそれぞれの各位置の法線方向、縦断面を特定する情報等の情報を取得して、擬似３次元画像生成部１０３に供給する。

そして、擬似３次元画像生成部１０３は、第１の切断曲面に対応する曲面ＣＰ１、第２の切断曲面に対応する曲面ＣＰ２および管状組織を重畳して表す擬似３次元画像３３を生成する。そして、表示制御手段１０４が、生成された擬似３次元画像３３を表示する。なお、図６では、マルチパスＣＰＲ画像第１の切断曲面に対応する曲面ＣＰ１、第２の切断曲面に対応する曲面ＣＰ２上に管状領域を縦断する縦断面ＳＶの輪郭が視認可能に表されている。

マルチパスＣＰＲ画像に、本発明の診断支援方法を適用した場合には、複数の切断曲面によって、複数の向きから縦断されて表示されたマルチパスＣＰＲ画像が、管状組織をどのように縦断したかを指標によって理解でき、管状組織とＣＰＲ画像に表された縦断面の複雑な位置関係を容易に把握することができる。

また、管状領域抽出手段１０１が行う冠動脈領域の抽出処理では、特開２００６−１６７２８７号公報（特許文献１）が示す方法を採用してもよい。同文献が開示する方法では、血管領域を抽出する過程で、ベッセルトラッキング法により血管の芯線を抽出し、芯線に直行する断面を設定して血管の輪郭点を抽出する処理を行っている。よって、芯線および断面は、血管領域抽出処理の過程で自動的に設定される。このほか、冠動脈領域の抽出および芯線と断面の設定には、公知のあらゆる方法を適用することができる。

なお、指標を付した擬似３次元画像として、ボリュームレンダリング法に替えてサーフィスレンダリング法等の周知の種々の方法で生成された擬似３次元画像が適用可能である。

なお、本実施形態法による指標が、図４に示すように、縦断面を含み、管状組織の長手方向の外側に延びる一定の幅を持った曲面であれば、必ずしもその曲面が切断曲面を表すものでなくてもよい。この場合にも、縦断面に併せて、縦断面からの管状組織の長手方向の外側に延びた部分からＣＰＲ画像が表す縦断面の向きや位置を容易に把握することができる。

また、診断支援装置は、複数台のコンピュータにより、管状組織抽出手段、ＣＰＲ画像生成手段、擬似３次元画像生成手段、断曲面制御手段および表示制御手段としての機能を分担する構成としてもよい。また、入力装置、ディスプレイ等、システムを構成する装置としては、公知のあらゆる装置を採用することができる。例えば、マウスに代えてジョイスティックを採用したり、ディスプレイに代えてタッチパネルを採用したりすることができる。

１ 診断支援装置、 ２ ストレージ、 ３ ディスプレイ、５ 管状組織、
５Ａ 縦断面
１０１ 管状組織抽出手段
１０２ ＣＰＲ画像生成手段
１０３ 擬似３次元画像生成手段
１０４ 表示制御手段
１０５ 縦断面取得手段
２１、２２、２３ ＣＰＲ画像
ＳＶ、ＣＰ 指標

Claims (15)

1. 撮影により取得されたボリュームデータから、管状組織を表す管状組織領域を抽出するとともに、該管状組織の芯線を設定する管状組織抽出手段と、
   前記芯線および前記管状組織領域の縦断面を含むＣＰＲ画像を生成するＣＰＲ画像生成手段と、
   前記ＣＰＲ画像生成手段から前記縦断面を取得する縦断面取得手段と、
   前記抽出された管状組織中に前記取得した縦断面を表す指標を前記管状組織とともに表す、前記指標を含んだ擬似３次元画像を前記ボリュームデータに基づいて生成する擬似３次元画像生成手段と、
   前記指標を含んだ擬似３次元画像を表示装置に表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とする診断支援装置。
2. 前記指標は、前記縦断面を含み、前記管状組織の長手方向の外側に延びる一定の幅を持った曲面であることを特徴とする請求項１記載の診断支援装置。
3. 前記曲面は、前記ＣＰＲ画像上に投影された前記管状組織を長手方向に縦断する切断曲面を表すものであることを特徴とする請求項２記載の診断支援装置。
4. 前記曲面のサイズは、前記ＣＰＲ画像の表示範囲と対応するものであることを特徴とする請求項３記載の診断支援装置。
5. 前記ＣＰＲ生成手段は、前記管状組織の芯線を軸として前記管状組織領域の切断曲面を回転させたＣＰＲ画像を生成するものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の診断支援装置。
6. 前記表示制御手段は、さらに前記管状組織の芯線を重畳表示するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の診断支援装置。
7. 前記指標は、該縦断面の各位置における法線の角度に基づいて濃淡が色付されるものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の診断支援装置。
8. 前記指標を構成する各点の画素値は、前記ＣＰＲ画像の対応する各点の画素値を表すものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１記載の診断支援装置。
9. 前記管状組織は、血管または気管支であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の診断支援装置。
10. 前記管状組織を表す擬似３次元画像は、前記芯線から所定の距離の範囲内にある部分のみが表示されるものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１記載の診断支援装置。
11. 前記表示制御手段は、前記指標を含む擬似３次元画像と前記ＣＰＲ画像を一対の画像として表示することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の診断支援装置。
12. 前記一対の画像を記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１記載の診断支援装置。
13. 前記一対の画像は、前記ＣＰＲ画像の一部に前記指標を含む擬似３次元画像を識別可能に含んで表すものであることを特徴とする請求項１１または１２記載の診断支援装置。
14. 撮影により取得されたボリュームデータから、管状組織を表す管状組織領域を抽出するとともに、前記管状組織の芯線を抽出し、
    前記芯線および前記管状組織領域の縦断面を含むＣＰＲ画像を生成し、
    前記ＣＰＲ画像生成手段から前記縦断面を取得し、
    前記抽出された管状組織中に前記取得した縦断面を表す指標を前記管状組織とともに表す、前記指標を含んだ擬似３次元画像を前記ボリュームデータに基づいて生成し、
    前記擬似３次元画像を表示することを特徴とする診断支援方法。
15. コンピュータを、
    撮影により取得されたボリュームデータから、管状組織を表す管状組織領域を抽出するとともに、該管状組織の芯線を設定する管状組織抽出手段と、
    前記芯線および前記管状組織領域の縦断面を含むＣＰＲ画像を生成するＣＰＲ画像生成手段と、
    前記ＣＰＲ画像生成手段から前記縦断面を取得する縦断面取得手段と、
    前記抽出された管状組織中に前記取得した縦断面を表す指標を前記管状組織とともに表す、前記指標を含んだ擬似３次元画像を前記ボリュームデータに基づいて生成する擬似３次元画像生成手段と、
    前記指標を含んだ擬似３次元画像を表示装置に表示させる表示制御手段として機能させることを特徴とする診断支援プログラム。