JP3981877B2

JP3981877B2 - Curved slice image reconstruction method, curved slice image reconstruction program, and medical image diagnostic apparatus

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Publication number: JP3981877B2
Application number: JP2002173532A
Authority: JP
Inventors: 吉広岩田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2004016374A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用撮像装置に係り、具体的には、被検体の屈曲部などの断層像を再構成する画像再構成の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用撮像装置としては、磁気共鳴撮像装置、超音波撮像装置及びＸ線撮像装置等が知られている。これらの医療用撮像装置は、ハード面及びソフト面の機能強化が図られており、複数断面の撮像に要する時間が著しく短縮され、かつ画質自体も非常に良質になってきている。このような背景から、被検体の断面を一定の間隔で撮像して２次元断層像データを取得することにより、３次元断層像データを取得する撮像が広く行なわれている。
【０００３】
３次元断層像データを用いた画像再構成の一つに複数断面再構成（Multi Planar Reconstruction）が知られている。複数断面再構成は、２次元画像間の隙間を補間処理により埋め合わせることにより被検体の全体を再構築し、再構築された被検体の任意断面についての画像を再構成する処理である。再構成する任意断面が曲断面の場合を特に曲断面再構成と称する。この曲断面再構成は、脊椎や腰椎、曲げた肘や膝の関節など、平断面では捉えることが困難な部位の断層像を作成する場合に有効である。
【０００４】
曲断面を画像上で設定する手法として、ＧＵＩ画面を用いる方法が知られている。ＧＵＩ画面を用いる設定法としては、例えば、被検体の互いに直交する３基準面（冠状断面、矢状断面及び横断面）を一画面内に表示し、その３基準面の画像のいずれかで作成したい曲断面を設定する。例えば、マウスを操作してＧＵＩ上の画像に曲線を描画して設定する。そして、設定された曲線を含み、かつ設定した基準面に直交する曲断面について断層像を再構成し、ＧＵＩ上に表示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、肘関節や膝関節を画像により診断する場合、幾つか曲げた姿勢での撮像がよく行なわれる。このように屈伸する部位を曲げた状態で撮像し、曲げた状態の関節の断面を観察する場合、曲断面再構成処理が有効である。
【０００６】
しかしながら、従来の曲断面の設定はユーザの手作業による操作が大半を占めることから、操作性に欠けるという問題がある。特に、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面を対比観察したい場合、姿勢が変化しても同じ位置の断層像を再構成する必要がある。しかし、ユーザの手作業により曲断面を設定する方法では、各姿勢における撮像部位に対して同一の曲断面を定義することは困難である。
【０００７】
本発明は、曲断面再構成処理に係る曲断面の設定作業を簡単化することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。
【０００９】
本発明の曲断面画像再構成方法、曲断面画像再構成プログラム又は医用画像診断装置は、検体を撮像して得られた３次元断層像データから、入力された設定断面に対応する断層像データを取り出し、該断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理し、該２値化処理された断層像データに基づいて関心領域を判別し、該関心領域の中に設定された設定点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな設定点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の設定点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して表示手段に表示する構成とすることを特徴とする。
【００１０】
つまり、入力手段から例えばＧＵＩ画像又は任意の方法により、設定断面（基準面）が設定されると、その設定断面の断像像データを読み出し、予め入力手段等により設定された輝度の閾値に基づいて設定断面の断層像を２値化処理する。これにより、ユーザが関心を持つ領域以上の輝度を有する領域が抽出される。この場合の閾値は、例えば関節部の骨に注目し、骨の部位を抽出した画像を作成するように設定する。また、閾値に範囲を持たせて設定することにより、ユーザの関心領域を一層適切に設定できる。これにより得られる２値化画像データは、例えば骨の部位の画素が高い輝度になるから、関心領域の形状を解析することにより関心領域の延在方向の中心線を探索する。そして、その中心線上又は近傍に複数の点を設定し、それらの設定点を結ぶ近似曲線を求めることにより、関節の屈曲に沿った曲線を自動的に設定することができる。したがって、２値画像化する閾値を決めておけば、設定断面を設定するだけで自動的に曲断面が設定されるから、きわめて使い勝手が向上される。
【００１１】
この場合において、画像再構成手段は、２値化断層像を表示手段に表示し、表示された２値化断層像上に入力手段を介して設定された関心点を含む２値化領域を関心領域として判別するようにしてもよい。
【００１２】
さらに本発明の他の曲断面画像再構成方法、曲断面画像再構成プログラム又は医用画像診断装置は、被検体の屈伸部に複数の参照点マーカを設定し、前記屈伸部を屈伸させて複数の３次元断層像データを撮像し、入力設定される一の屈伸形態に係る設定断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して断層像を再構成して表示手段に表示し、該表示された断層像に入力設定される設定曲線と前記参照点との距離を求め、入力設定される他の屈伸形態に係る平断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出し、前記参照点マーカから前記求めた距離にサンプル点を設定して座標を求め、複数の前記参照点に対応する複数の前記サンプル点を結ぶ線の近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して当該曲断面の断層像を再構成して表示手段に表示する構成とすることができる。
【００１３】
これによれば、一の屈伸形態に係る平断面の断層像上で所望の曲断面の曲線を設定することにより、他の屈伸形態に係る同一の曲断面が自動的に設定される。その結果、姿勢が変化しても同じ位置の断層像の再構成が自動的に行なわれるから、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面の断層像の対比観察が容易になる。
【００１４】
ここで、上述した近似曲線を含む曲断面は、入力設定された設定断面に直交する曲断面とすると構成が簡単である。しかし、これに限らず、平行な複数の基準面にそれぞれ曲線を設定して、それらの曲線を含む曲断面を求めて、曲断面の断層像を再構成するようにすることができる。
【００１５】
このように、本発明によれば、被検体の屈伸形態が異なる断層像を表示手段に表示するにあたり、屈伸形態にかかわらず被検体に係る同一断面の断層像を再構成する機能を備えているから、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面を対比観察することが容易になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１〜図１２を用いて説明する。図１は本発明の特徴部に係る曲断面再構成処理の一実施形態の手順を示すフローチャートであり、図２は本発明を適用可能な一実施形態の磁気共鳴イメージング装置の全体構成図である。図３〜図１２は処理動作を説明する図である。
【００１７】
図２に示す磁気共鳴撮影（イメージング）装置は、核磁気共鳴を利用して被検体の断層像を撮像する装置であり、静磁場内に置かれた被写体に高周波磁場パルスと傾斜磁場を印加して被検体内の原子核を励起し、これにより発生する核磁気共鳴に伴うエコーを検出し、原子核の密度分布や緩和時間分布を計測して、その計測データに基づいて被検体の所望断層面の画像を再構成するものである。具体的には、図２に示すように、被検体１１２に静磁場を与える静磁場コイル１０１、被検体１１２に傾斜磁場を与える傾斜磁場コイル１０２、傾斜磁場電源１０３、被検体の生態組織を構成する原子核に核磁気共鳴現象を起こす高周波パルスを所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する照射コイル１０４、照射コイル１０４に高周波パルスを供給する送信系１０５、核磁気共鳴現象により発生されるエコー信号を検出する受信コイル１０６、受信コイル１０６で受信されたエコー信号を処理する受信系１０７、この受信系で受信されたエコー信号に基づいて画像の再構成を行なう機能を備えた演算処理装置（ＣＰＵ）１０８、再構成された画像を表示する表示手段であるディスプレイ１０９、演算処理装置１０８に制御指令を入力する操作卓１１０、画像データを蓄積する記憶装置１１１を備えて構成されている。
【００１８】
このように構成された磁気共鳴イメージング装置を用いて本発明に係る曲断面再構成処理の一実施形態の処理手順を図１を参照して説明する。図１に示した処理は、演算処理装置１０８において実行される曲断面断層像の再構成処理を示すものである。
【００１９】
（ステップＳ１）
ステップＳ１において、周知の手法により被検体の３次元断層像データを取得して記憶手段１１１に格納する。例えば、図３（ａ）に示すように、被検体２０１の所定方向の断面を一定の間隔で撮像し、複数の２次元断層像２０２を取得する。このようにして撮像された図３（ｂ）に示す２次元断層像２０２の集まりを、３次元断層像と一般に称している。
【００２０】
（ステップＳ２）
ユーザが操作卓１１０を介して設定した例えば矢状断面４０７を基準面としてを取り込む。なお、本実施形態では、曲断面を設定する曲線をマウスなどを用いて描画せず、操作卓１１０を介して単に基準面を設定するだけでよい。
【００２１】
すなわち、従来、３次元断層像を用いた一般的な複数断面再構成（ＭＰＲ）では、図４に示すように、２次元断層像２０２間の隙間の断層像データを周知の補間処理によって埋め合わせて、実質的に被検体全体の画像データ３０１を再構築する。そして、設定される被検体の任意断面の断層像３０３〜３０５を再構成するようにしている。また、曲断面の断層像を再構成させるときは、例えば、図５（ａ）に示すように、４つの表示領域４０１〜４０４からなるＧＵＩ画像を用いる。このＧＵＩ画像は、４つの表示領域のうちの３つの表示領域４０１〜４０３に、３つの基準面における被検体２０１の断層像を表示する。３つの基準面である冠状断面４０６、矢状断面４０７及び横断面４０８は、それぞれ図５（ｂ）に示すように定義されている。そして、例えば、表示領域４０３に表示された横断面を基準面として、ユーザは所望の曲断面を設定する曲線４０５をマウスなどを用いて描画する。
【００２２】
（ステップＳ３）
ここにおいて、設定された基準面に対応する断層像データを記憶装置１１１から読み出し、その断層像データを２値化処理して、ディスプレイ１０９に表示させる。
【００２３】
この２値化画像の一例を図６に示す。同図の例は、関節部位を撮像した画像を２値化処理したものである。ここで、２値化画像とは、画像ｆの濃度（輝度）範囲が［ａ，ｂ］であり、閾値をα（ａ≦α≦ｂ）とすると２値画像ｆｔ（ｘ、ｙ）は次式で表される。ここで、ｘ、ｙは図６の画像における座標を意味する。なお、閾値αに範囲をもたせてもよい。
【００２４】
ｆｔ（ｘ、ｙ）＝１、ｆ（ｘ、ｙ）≧α
ｆｔ（ｘ、ｙ）＝０、ｆ（ｘ、ｙ）＜α
２値画像ｆｔ（ｘ、ｙ）は、一般的には、１の領域を対象領域（又は関心領域）、０の領域を背景領域と呼んでいる。図６では、網かけ画素が対象領域５０１であり、白い画素が背景領域５０２に相当する。
【００２５】
（ステップＳ４）
ユーザは、ディスプレイ１０９に表示された２値画像に基づいて、設定したい曲断面を表す曲線を想定し、その曲線上の任意の位置に始点５０３を画面上で設定する。これにより、演算処理装置１０８は、始点５０３を関心点としてステップＳ４において、始点５０３の座標データを取り込む。
【００２６】
（ステップＳ５）
ここで、設定された始点５０３を始点として、関心領域の中心線上又は近傍に点を設定する。この処理の一例を、図７〜図１２を用いて説明する。
【００２７】
図６〜図１２において、画像左上隅を原点とし、左右方向をｘ軸、上下方向をｙ軸とし、（ｘ、ｙ）はある画素の２次元座標を表す。まず、始点の画素（９、８）において、上下左右方向に対象領域の画素数を数え、画素数の最も大きい方向を対象領域の延在方向と判断し、その方向を曲線の進行方向とする。例えば、図６では、左方向が８、右方向が３、上方向が１、下方向が１であるから、矢印５０４に示すように、進行方向は左となる。次に、図７に示すように、現在の画素の座標（９、８）を演算処理装置１０８内に保持し、左方向に一画素移動する。なお、座標を保持した画素を図中に●印で示す。保持した画素の進行方向の反対側の全ての対象領域と、進行方向に垂直な方向の対象領域を背景領域に変更して、進行方向を探索する領域から除く。
【００２８】
次に、移動した画素（８，８）において、同様に進行方向を探索する。ただし、現在の画素（８、８）を含む対象領域から独立した対象領域５０７については、画素数として数えない。そして、現在の画素（８，８）における進行方向に対して垂直となる２方向の画素数を比較する。その画素数が等しい場合は、現在の画素を演算処理装置１０８内に保持して進行方向に一画素進む。次に、図８に示すように、画素（６、８）では、進行方向は左であるが、上下方向の画素数が異なるため、垂直方向の調整が必要となる。垂直方向の調整は、垂直方向において画素数が大きい方向へその画素数の差／２（ただし、小数点以下は切り捨てる。）だけ移動する。以下、垂直方向調整後の画素を▲印で示す。その後、垂直方向調整後の画索（６，７）を保持し、現在の進行方向へ一画素進む。図９に示したように、画素（５，７）では進行方向が上方向であり、左に一画素移動してから、上方向に一画素移動する。図１０に示したように、現在の画素（４，２）では、上方向と左方向の画素数が等しい。この場含の進行方向は、前回の進行方向と同じ方向とする。図１０では、上方向である。図１１に示したように、画素（４，１）では、左方向の画索数と右方向の画素数が等しいため、一意に進行方向を決定でさない。この場合の進行方向は、左方向を優先とする。なお、上下方向の画素数が等しい場合は、上方向を優先とする。図１２に示したように、画素（３、１）では、３方向が背景領域である。その場合は、座標（３，１）を保持して探索を終了する。このようにして、対象領域の中心線上又は近傍に保持した画素からなる設定点を定める。同様にして、始点（９、８）の右側方向へ同様の探索を行ない設定点を定める。この場合、既に探索した対象領域は背景領域に変更して行なう。
【００２９】
（ステップＳ６）
ステップＳ６においては、●を付して示した画素を設定点とし、それらの複数の点列を、例えばスプライン曲線により補間して滑らかな曲線で近似する。
【００３０】
（ステップＳ７）
次に、ステップＳ６で得られた近似曲線を含み、かつ基準面に直交する曲断面の関数又は座標データを算出する。
【００３１】
（ステップＳ８）
ステップＳ７で算出された曲断面に係る画像データを記憶装置１１１から読み出してディスプレイ１０９に表示させる。
【００３２】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、操作卓１１０から基準面を設定すると、予め設定された輝度の閾値に基づいて基準面の２値化画像がディスプレイ１０９に表示され、これによりユーザが関心を持つ領域の輝度以上の輝度を有する領域が抽出される。表示される２値化画像は、例えば骨の部位の画素が高い輝度で表示される。その関心領域の延在方向の中心線を探索して、中心線上又は近傍を通る近似曲線が求められる。これにより、ユーザが関心を示す関節等の屈曲に沿った曲線を自動的に設定することができる。つまり、ユーザは、基準面を設定するだけで自動的に曲断面が設定されるから、きわめて使い勝手が向上される。
【００３３】
なお、上記実施形態では、対象領域内にユーザが始点を設定し、その始点を基点として曲線を自動設定するようにしたが、これに限らず、演算処理装置１０８は、２値化画像をディスプレイ１０９に表示しないで、対象領域の形状及び面積などの幾何学データに基づいて、対象領域の中心線上又は近傍を通る近似曲線を求めるようにすることができる。
（第２の実施の形態）
図１３に本発明の他の実施の形態の曲断面再構成処理のフローチャートを示す。本実施形態が図１の実施形態と異なる点は、被検体に参照点マーカを設定し、その参照点マーカを含む画像を撮影した３次元画像データに基づいて、曲断面を自動的に設定可能にしたものである。特に、屈伸部位の屈曲状態（姿勢）が変化しても同じ位置の断層像の再構成を自動的に行えるようにし、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面の断層像の対比観察を容易にするものである。
【００３４】
本実施形態は、被検体に参照点マーカを設定して撮像することを前提とする。参照点マーカは、例えば、膝関節を撮像する場合、図１４に示すように、膝部分の屈伸の外側と内側に対向させて、３対以上のマーカ６０１ａ，ｂ〜６０３ａ，ｂを被検体に取り付ける。同図に示す例は、膝関節の矢状断面を撮像する場合の例であり、一対のマーカ６０２ａ、ｂは関節部位を挟むように取り付けるのが好ましい。なお、マーカは３対以上であれば数に制限はない。マーカの具体例としては、例えば、プラスチックの球内に水を封入して作成する。マーカの容器の材質としては、プラスチックに限らず磁場を乱さない材質であれば何でもよい。また、マーカの内に封入する物質は、参照点の自動抽出を行うために撮像部位の生体と比較して強い信号強度を発する物質であることが好ましい。
（ステップＳ１１）
上述のようにしてマーカを取り付けて被検体のＭＲ撮像を行ない、３次元断層像データを取得して記憶装置１１１に格納する。
（ステップＳ１２）
次に、図１５に示すように、操作卓１１０を介して一の屈伸形態の画像を選択し、ディスプレイ１０９に表示させる。ユーザは操作卓１１０を操作して、表示された画像上に観察したい曲断面に対応する曲線６１０を描画する。
（ステップＳ１３）
演算処理装置１０８は、曲線６１０と参照点（マーカ）間の距離ｄを算出する。ここで、距離ｄを算出するために、まずマーカの基準（例えば、マーカ中心）を参照点として、その座標を求める。参照点の座標は、画像を２値化処理して算出するのが好ましい。この２値化処理した画像の例を図１６に示す。マーカは生体と比較して強い信号強度を発生するため、２値画像の闇値αに高い値を設定すれば、図１６のようにマーカ６０１ａ対象領域６０５ａ及びマーカ６０１ｂの対象領域６０５ｂだけを抽出することができる。算出する参照点は、各マーカに含まれる画素の重心とする。例として、図１６中のマーカ６０５ａ、ｂの参照点を算出する方法を説明する。ここで、２値画像のサイズは例えば１２×１２とし、この２値画像の任意の画素をｆ（ｉ、ｊ）で表す。なお、ｉ＝１〜１２、ｊ＝１〜１２である。はじめに、ｊ＝１に固定して、ｉ＝１〜１２に順に変えて対象領域を探索する。対象領域を検出した場合は、その座標（ｉ、ｊ）をテーブルに格納する。このようにして、２値画像を走査して対象領域を探索して座標をテーブルに格納する。対象領域の探索が終了したら、探索された対象領域（ｍ、ｎ）について、（ｍ、ｎ）を中心とした８方向（ｍ−１、ｎ−１）、（ｍ、ｎ−１）、（ｍ＋１、ｎ−１）、（ｍ−１、ｎ）、（ｍ−１、ｎ＋１）、（ｍ、ｎ＋１）、（ｍ＋１、ｎ＋１）の座標がテーブルに格納されているか否か走査する。テーブル内に存在すれば、マーカ領域と判断して座標（ｍ、ｎ）をテーブルに格納する。８方向の座標がテーブルに存在しなければ、その座標（ｍ、ｎ）は別のマーカ領域と判定して別のテーブルに格納する。これらの処理をｆ（１２、１２）となるまで繰返せば、各マーカに含まれる画素の２次元座標が算出できる。図１６の２値画像に対して上記の処理を行った場合のテーブルを図１７に示す。テーブル１がマーカ６０５ａ、テーブル２がマーカ６０５ｂに対応する。各テーブルにおける２次元座標の平均値が参照点の座標となる。
（ステップＳ１４）
ステップＳ１３にて参照点の座標を求めた後、ユーザが設定した曲線６０１の方程式ｙ＝Ｃ（ｘ）と各対の参照点６１１ａ、ｂ間、参照点６１２ａ，ｂ間、参照点６１３ａ，ｂ間を結ぶ直線６１４，６１５，６１６の方程式Ｙ＝Ｌｉを算出する。ここで、添字ｉはマーカのセット番号であり、ｉ＝１、２、…、ｎである。曲線６０１の方程式ｙ＝Ｃ（ｘ）は、曲線上の幾つかの点列を２次元スプライン曲線を用いて近似曲線として求める。直線６１４，６１５，６１６の方程式Ｙ＝Ｌｉは、参照点６１１ａ、ｂ、参照点６１２ａ，ｂ、参照点６１３ａ，ｂについて求めた座標により簡単に算出できる。これらの方程式を用いて、曲線６０１と直線６１４，６１５，６１６の交点を求め、一対の参照点からその交点までの距離ｄｉを算出する。このとき、各対において始点とした参照点（例えば、６１１ａ、６１２ｂ、６１３ａ）を記憶しておく。
（ステップＳ１５）
ユーザの求めにより操作卓１１０を介して図１８に示す他の屈伸形態（姿勢）で撮像された断層像の表示要求があった場合、ステップＳ１４で求めた距離ｄｉを用いて、図１５の曲線６０１が通る位置に一致する曲線６５１を自動的に設定する。なお、図１８の断層像は、膝関節の種々の姿勢における撮像断面を関節に対して同一断面となるようように撮像してあるものとする。はじめに、断層像に描画されている各対の参照点６１１ａ、ｂ間、参照点６１２ａ，ｂ間、参照点６１３ａ，ｂ間を結ぶ直線６１４，６１５，６１６の方程式Ｙ＝Ｌｉを算出する。次に、求めた直線６１４，６１５，６１６上の点で、始点とした参照点６１１ａ、６１２ｂ、６１３ａから終点の参照点６１１ｂ、６１２ａ、６１３ｂの方向に距離がｄｉとなるサンプリング点の座標Ｐｉ（ｘ、ｙ)を算出する。
（ステップＳ１６）
ステップＳ１５で求めたサンプリング点列Ｐｉ（ｘ、ｙ)を結ぶ線の近似曲線をスプライン曲線を用いて求めて、その方程式ｙ＝Ｃ’（ｘ）を自動的に曲断面を設定する曲線６５１として設定する。
（ステップＳ１７）
設定曲線６５１を含み、図１８の基準面に直交する曲断面を関数又は座標データを算出する。
（ステップＳ１８）
次いで、算出された曲断面上の画像データを記憶装置１１１から読み出してディスプレイ１０９に表示させる。
【００３５】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、ユーザが一の屈伸形態に係る平断面の断層像上で所望の曲断面の曲線を設定することにより、他の屈伸形態に係る同一の曲断面が自動的に設定される。その結果、姿勢が変化しても同じ位置の断層像の再構成が自動的に行なわれるから、異なる姿勢の状態における屈伸部位の曲断面の断層像の対比観察が容易になる。
（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の変形例である。第２実施形態では、マーカを対にして屈伸部の内側と外側に貼り付けた例を示したが、本発明はこれに限らず、マーカを屈伸部の方側にのみ貼り付けても実現できる。すなわち、例えば図１９に示すように、膝関節を曲げた状態で撮像された画像に対して曲断面再構成処理を行い、その時設定した曲線を、図２０に示すように膝関節が伸ばされた状態で撮像した画像上に自動的に設定させる場合を説明する。図１９は、膝関節にマーカ７０２，７０３，７０４を取り付けMRIにより矢状断面を撮像された画像上に、曲線７０１が定義された状態を示したものである。
【００３６】
まず、第２の実施形態と同様に、マーカの中心を参照点として、参照点７１２，７１３，７１４の２次元座標Ｒｉ（ｘ、ｙ）を算出する。次に、マーカが取り付けられた被検体の表面の曲線７２１の方程式を算出する。この算出方法は、表面をトレース又はプロットして複数の座標点を取得し、その座標点列を曲線近似することにより算出できる。この曲線７２１の方程式を、ｙ＝Ｆ(ｘ)とする。同様に、ユーザが定義した曲線７０１の方程式も算出する。これを、ｙ＝Ｃ(ｘ)とする。次に、各参照点からｙ＝Ｆ(ｘ)への垂線７３２，７３３，７３４の方程式ｙ＝Ｌｉを算出し、その各垂線と曲線ｙ＝Ｃ(ｘ)との交点Ｐｉの座標Ｐｉ(ｘ、ｙ)を全ての参照点について求める。そして、交点Ｐｉの座標Ｐｉ(ｘ、ｙ)と参照点の座標Ｒｉ（ｘ、ｙ）間の距離ｄｉを算出する。
【００３７】
この距離ｄｉを用いて、図２０に示す膝関節を伸ばした状態で撮像された画像上に曲線７５１を再設定する。これは、第２の実施形態と同様に、各参照点の座標Ｒ’ｉ（ｘ、ｙ）と、体表面の曲線７５２の方程式ｙ＝Ｆ’(ｘ)を求める。次に、各参照点から曲線ｙ＝Ｆ’(ｘ)への垂線７５３，７５４，７５５の方程式ｙ＝Ｌ’ｉを算出し、その垂線方向に参照点から距離ｄｉの位置にある複数のサンプル点Ｓｉ(ｘ、ｙ)を算出する。そして、このサンプル点列Ｓｉ(ｘ、ｙ)を結ぶ線を曲線近似して、曲線７５１の方程式ｙ＝Ｃ’(ｘ)を求める。これによって、曲線７０１に対応した同一位置の曲断面を設定する曲線７５１を自動的に設定することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、曲断面再構成処理に係る曲断面の設定作業を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の医療用撮像装置の特徴部に係る曲断面再構成処理の手順の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明の医療用撮像装置に適用できる一実施形態の磁気共鳴イメージング装置の全体構成図である。
【図３】３次元断層像データの取得動作の説明図である。
【図４】３次元断層像データに基づいて任意の平断面の断層像を再構成する動作の説明図である。
【図５】ＧＵＩ画像に基づいて曲断面の設定法の従来例を説明する図である。
【図６】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（１／７）である。
【図７】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（２／７）である。
【図８】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（３／７）である。
【図９】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（４／７）である。
【図１０】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（５／７）である。
【図１１】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（６／７）である。
【図１２】２値化画像を用いて関心領域の形状中心線上又は近傍に複数の点を設定する方法を説明する図（７／７）である。
【図１３】本発明の医療用撮像装置の特徴部に係る曲断面再構成処理の手順の他の実施形態を示すフローチャートである。
【図１４】図１３に係る実施形態のマーカの取り付け法の一例を説明する図である。
【図１５】膝関節部を曲げた状態で撮像した断層像に設定された曲線とマーカとの距離を求める方法の一例を説明する図である。
【図１６】マーカの画像上の位置座標を求める方法を説明する図である。
【図１７】マーカの対象領域の画素データを格納したテーブルの内容を示す図である。
【図１８】図１５に示した膝関節部を伸ばした状態で撮像された断層像に自動的に曲断面を設定する曲線を描画する方法を説明する図である。
【図１９】膝関節部を曲げた状態で撮像した断層像に設定された曲線とマーカとの距離を求める方法の他の一例を説明する図である。
【図２０】図１９に示した膝関節部を伸ばした状態で撮像された断層像に自動的に曲断面を設定する曲線を描画する他の方法を説明する図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a medical imaging apparatus, and specifically relates to a technical field of image reconstruction for reconstructing a tomographic image such as a bent portion of a subject.
[0002]
[Prior art]
Known medical imaging devices include magnetic resonance imaging devices, ultrasonic imaging devices, and X-ray imaging devices. These medical imaging apparatuses are enhanced in hardware and software functions, the time required for imaging a plurality of cross-sections is remarkably shortened, and the image quality itself is very good. From such a background, imaging for acquiring three-dimensional tomographic image data is widely performed by acquiring a two-dimensional tomographic image data by imaging a cross section of a subject at regular intervals.
[0003]
As one of image reconstruction using three-dimensional tomographic image data, multi-planar reconstruction is known. Multi-slice reconstruction is a process of reconstructing the entire subject by filling the gaps between two-dimensional images by interpolation processing, and reconstructing an image of the reconstructed arbitrary slice of the subject. The case where the arbitrary cross section to be reconfigured is a curved cross section is particularly referred to as a curved cross section reconstruction. This curved cross-section reconstruction is effective when creating a tomographic image of a portion that is difficult to capture with a flat cross-section, such as the spine, lumbar vertebra, bent elbow or knee joint.
[0004]
As a method for setting a curved section on an image, a method using a GUI screen is known. As a setting method using the GUI screen, for example, three reference planes (a coronal section, a sagittal section, and a cross section) that are orthogonal to each other are displayed in one screen and created by one of the three reference plane images. Set the curved section you want. For example, a mouse is operated to draw and set a curve on an image on the GUI. Then, a tomographic image is reconstructed with respect to a curved cross section including the set curve and orthogonal to the set reference plane, and displayed on the GUI.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when an elbow joint or a knee joint is diagnosed by an image, imaging is often performed in several bent postures. In this way, when the image of the bent part is bent and the cross section of the bent joint is observed, the curved cross section reconstruction process is effective.
[0006]
However, the conventional setting of the curved section has a problem that the operability is lacking because the manual operation of the user occupies the majority. In particular, when it is desired to compare and observe curved sections of bending and stretching sites in different postures, it is necessary to reconstruct a tomographic image at the same position even if the posture changes. However, in the method of setting the curved section by the user's manual work, it is difficult to define the same curved section for the imaging part in each posture.
[0007]
It is an object of the present invention to simplify the work of setting a curved section related to the curved section reconstruction process.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems by the following means.
[0009]
  The curved slice image reconstruction method, curved slice image reconstruction program, or medical image diagnostic apparatus of the present invention obtains tomographic image data corresponding to an input set slice from three-dimensional tomographic image data obtained by imaging a specimen. Taking out, binarizing the tomographic image data according to a preset threshold, discriminating a region of interest based on the binarized tomographic image data,The number of pixels that are continuous vertically and horizontally to the set point set inBased on the extension direction of the region of interest based onThen, the determination of a new extending direction is repeated with a pixel adjacent to the extending direction as a new set point, and a plurality of set points obtained are obtained.An approximate curve along the curve is obtained, and the tomographic image data of the curved section including the approximate curve is extracted from the three-dimensional tomographic image data, and the curved section image is reconstructed and displayed on the display means..
[0010]
  That is, from the input means, for example, using a GUI image or any method,Setting cross sectionWhen (reference plane) is set,Setting cross sectionRead out image data and based on the threshold value of brightness set in advance by input means etc.Setting cross sectionThe tomographic image is binarized. As a result, a region having a luminance higher than the region in which the user is interested is extracted. The threshold value in this case is set so that, for example, attention is paid to the bone of the joint and an image in which the bone part is extracted is created. Further, by setting the threshold value with a range, the user's region of interest can be set more appropriately. In the binarized image data obtained by this, for example, the pixels of the bone region have high luminance, so the center line in the extending direction of the region of interest is searched by analyzing the shape of the region of interest. Then, by setting a plurality of points on or near the center line and obtaining an approximate curve connecting these set points, a curve along the bending of the joint can be automatically set.ThereforeIf you decide the threshold for binary image formation,Setting cross sectionSince the curved section is automatically set just by setting, the usability is greatly improved.
[0011]
In this case, the image reconstruction unit displays the binarized tomographic image on the display unit, and interests the binarized region including the interest point set via the input unit on the displayed binarized tomographic image. You may make it discriminate | determine as an area | region.
[0012]
  Furthermore, other of the present inventionA curved cross-section image reconstruction method, a curved cross-section image reconstruction program, or a medical image diagnostic apparatus sets a plurality of reference point markers on a bending / extending part of a subject, and bending / extending the bending / extending part to obtain a plurality of three-dimensional tomographic image data. The tomographic image data of the set cross section relating to one bending and stretching form to be imaged and input is extracted from the three-dimensional tomographic image data, the tomographic image is reconstructed and displayed on the display means, and input to the displayed tomographic image The distance between the set curve to be set and the reference point is obtained, the cross-sectional tomographic image data relating to other bending and stretching forms to be input is taken out from the three-dimensional tomographic image data, and the obtained distance from the reference point marker The coordinates are obtained by setting sample points in the image, the approximate curve of the line connecting the plurality of sample points corresponding to the plurality of reference points is obtained, and the tomographic image data of the curved cross section including the approximate curve is obtained as the three-dimensional tomographic image. Take from data And reconstruct a tomographic image of the curved slices and configured to be displayed on the display unit outbe able to.
[0013]
According to this, by setting a curve of a desired curved cross section on a tomographic image of a flat cross section according to one bending and stretching form, the same curved section according to another bending and stretching form is automatically set. As a result, since the tomographic image at the same position is automatically reconstructed even if the posture changes, it is easy to compare and observe the tomographic image of the curved cross section of the flexion / extension region in different postures.
[0014]
  Here, the curved cross section including the above-mentioned approximate curve is input and set.Set cross sectionThe configuration is simple if the cross sections are orthogonal. However, the present invention is not limited to this, and a curve is set on each of a plurality of parallel reference planes, and a curved section including those curves is obtainedCurved sectionThe tomographic image can be reconstructed.
[0015]
  In this way,ClearlyAccording to the present invention, when displaying tomographic images with different bending / extension forms of the subject on the display means, it has a function of reconstructing a tomographic image of the same cross section relating to the subject regardless of the bending / extending form. It becomes easy to compare and observe the curved cross section of the bent and stretched part.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a flowchart showing a procedure of one embodiment of a curved cross-section reconstruction process according to a feature of the present invention, and FIG. 2 is an overall configuration diagram of a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment to which the present invention can be applied. . 3 to 12 are diagrams for explaining the processing operation.
[0017]
The magnetic resonance imaging (imaging) apparatus shown in FIG. 2 is an apparatus that captures a tomographic image of a subject using nuclear magnetic resonance, and applies a high-frequency magnetic field pulse and a gradient magnetic field to a subject placed in a static magnetic field. The nuclei in the subject are excited, the echoes generated by the nuclear magnetic resonance are detected, the nuclear density distribution and relaxation time distribution are measured, and the desired tomographic plane of the subject is measured based on the measurement data. The image is reconstructed. Specifically, as shown in FIG. 2, a static magnetic field coil 101 that applies a static magnetic field to the subject 112, a gradient magnetic field coil 102 that applies a gradient magnetic field to the subject 112, a gradient magnetic field power source 103, and the biological tissue of the subject are configured. An irradiation coil 104 that repeatedly applies a high-frequency pulse that causes a nuclear magnetic resonance phenomenon to a nucleus that performs a predetermined pulse sequence, a transmission system 105 that supplies the irradiation coil 104 with a high-frequency pulse, and an echo signal generated by the nuclear magnetic resonance phenomenon is detected. A receiving coil 106, a receiving system 107 for processing an echo signal received by the receiving coil 106, an arithmetic processing unit (CPU) 108 having a function of reconstructing an image based on the echo signal received by the receiving system, An operation for inputting a control command to the display 109 and the arithmetic processing unit 108 as display means for displaying the reconstructed image. Table 110, a storage device 111 for storing image data is constructed.
[0018]
A processing procedure of one embodiment of the curved cross-section reconstruction processing according to the present invention using the thus configured magnetic resonance imaging apparatus will be described with reference to FIG. The process shown in FIG. 1 shows a process for reconstructing a curved cross-sectional tomogram executed in the arithmetic processing unit 108.
[0019]
(Step S1)
In step S <b> 1, three-dimensional tomographic image data of the subject is acquired by a well-known method and stored in the storage unit 111. For example, as shown in FIG. 3A, a cross section in a predetermined direction of the subject 201 is imaged at regular intervals, and a plurality of two-dimensional tomographic images 202 are acquired. A collection of the two-dimensional tomographic images 202 shown in FIG. 3B captured in this manner is generally referred to as a three-dimensional tomographic image.
[0020]
(Step S2)
For example, a sagittal section 407 set by the user via the console 110 is taken as a reference plane. In this embodiment, it is only necessary to set a reference plane via the console 110 without drawing a curve for setting a curved section using a mouse or the like.
[0021]
That is, conventionally, in general multi-section reconstruction (MPR) using a three-dimensional tomographic image, as shown in FIG. 4, the tomographic image data in the gap between the two-dimensional tomographic images 202 is compensated by a known interpolation process. The image data 301 of substantially the entire subject is reconstructed. Then, tomographic images 303 to 305 of an arbitrary cross section of the subject to be set are reconstructed. Further, when reconstructing a tomographic image of a curved section, for example, as shown in FIG. 5A, a GUI image including four display areas 401 to 404 is used. This GUI image displays tomographic images of the subject 201 on three reference planes in three display areas 401 to 403 of the four display areas. The three reference planes, the coronal section 406, the sagittal section 407, and the transverse section 408 are defined as shown in FIG. 5B. Then, for example, using the cross section displayed in the display area 403 as a reference plane, the user draws a curve 405 for setting a desired curved section using a mouse or the like.
[0022]
(Step S3)
Here, the tomographic image data corresponding to the set reference plane is read from the storage device 111, and the tomographic image data is binarized and displayed on the display 109.
[0023]
An example of this binarized image is shown in FIG. The example in the figure is obtained by binarizing an image obtained by imaging a joint part. Here, the binarized image has a density (luminance) range of the image f of [a, b], and a threshold value α (a ≦ α ≦ b), the binary image ft (x, y) is It is expressed by an expression. Here, x and y mean coordinates in the image of FIG. A range may be given to the threshold value α.
[0024]
ft (x, y) = 1, f (x, y) ≧ α
ft (x, y) = 0, f (x, y) <α
In the binary image ft (x, y), generally, a region 1 is called a target region (or a region of interest), and a region 0 is called a background region. In FIG. 6, shaded pixels correspond to the target area 501, and white pixels correspond to the background area 502.
[0025]
(Step S4)
Based on the binary image displayed on the display 109, the user assumes a curve representing a curved section to be set, and sets a start point 503 on the screen at an arbitrary position on the curve. Thereby, the arithmetic processing unit 108 takes in the coordinate data of the start point 503 in step S4 with the start point 503 as the point of interest.
[0026]
(Step S5)
Here, starting from the set start point 503, a point is set on or near the center line of the region of interest. An example of this process will be described with reference to FIGS.
[0027]
  6 to 12, the upper left corner of the image is the origin,Left and rightDirection x-axis,Up and downThe direction is the y-axis, and (x, y) represents the two-dimensional coordinates of a certain pixel. First, the starting pixel (9, 8), The number of pixels in the target region is counted in the vertical and horizontal directions, the direction with the largest number of pixels is determined as the extending direction of the target region, and the direction is set as the traveling direction of the curve. For example, in FIG. 6, the left direction is 8, the right direction is 3, the upward direction is 1, and the downward direction is 1. Therefore, as shown by the arrow 504, the traveling direction is left. Next, as shown in FIG. 7, the coordinates (9, 8) of the current pixel are held in the arithmetic processing unit 108, and moved one pixel in the left direction. In addition, the pixel which hold | maintained a coordinate is shown by a ● mark in a figure. All the target areas on the opposite side of the traveling direction of the held pixels and the target area in the direction perpendicular to the traveling direction are changed to the background area and excluded from the area for searching for the traveling direction.
[0028]
  Next, the moved pixel (8,8), The traveling direction is similarly searched. However, the target area 507 independent of the target area including the current pixel (8, 8) is not counted as the number of pixels. Then, the number of pixels in two directions perpendicular to the traveling direction of the current pixel (8, 8) is compared. If the number of pixels is equal, the current pixel is held in the arithmetic processing unit 108, and the pixel advances in the traveling direction. Next, as shown in FIG. 8, in the pixel (6, 8), the traveling direction is left, but the number of pixels in the vertical direction is different, and thus vertical adjustment is necessary. In the adjustment in the vertical direction, the pixel number moves in the direction in which the number of pixels is large in the vertical direction by a difference of 2 (however, the fractional part is rounded down). Hereinafter, the pixels after vertical adjustment are indicated by ▲. Thereafter, the image (6, 7) after the vertical adjustment is held, and one pixel is advanced in the current traveling direction. As shown in FIG. 9, in the pixel (5, 7), the traveling direction is the upward direction, and after moving one pixel to the left, it moves one pixel upward. As shown in FIG. 10, in the current pixel (4, 2), the number of pixels in the upper direction and the left direction are equal. The traveling direction including this field is the same as the previous traveling direction. In FIG. 10, it is the upward direction. As shown in FIG. 11, in the pixel (4, 1), the number of pixels in the left direction is equal to the number of pixels in the right direction, and therefore the traveling direction cannot be determined uniquely. In this case, the left direction is prioritized as the traveling direction. When the number of pixels in the vertical direction is the same, the upward direction is given priority. As shown in FIG. 12, in the pixel (3, 1), the three directions are background areas. In that case, the coordinates (3, 1) are retained and the search is terminated. In this way, a set point consisting of pixels held on or near the center line of the target area is determined. Similarly, a similar search is performed in the right direction of the start point (9, 8) to determine a set point. In this case, the already searched target area is changed to the background area.
[0029]
(Step S6)
In step S6, the pixels indicated by ● are set as set points, and the plurality of points are interpolated by, for example, a spline curve and approximated by a smooth curve.
[0030]
(Step S7)
Next, a curved section function or coordinate data including the approximate curve obtained in step S6 and orthogonal to the reference plane is calculated.
[0031]
(Step S8)
The image data relating to the curved section calculated in step S7 is read from the storage device 111 and displayed on the display 109.
[0032]
  As described above, according to the first embodiment, when a reference plane is set from the console 110, a binarized image of the reference plane is displayed on the display 109 based on a preset luminance threshold. As a result, a region having a luminance higher than the luminance of the region in which the user is interested is extracted. In the displayed binarized image, for example, pixels of a bone part are displayed with high luminance. A center line in the extending direction of the region of interest is searched, and an approximate curve passing through or near the center line is obtained. As a result, the joint etc. that the user is interested inofA curve along the bend can be set automatically. That is, since the user automatically sets the curved section simply by setting the reference plane, the usability is greatly improved.
[0033]
In the above embodiment, the user sets the start point in the target area, and the curve is automatically set using the start point as a base point. However, the present invention is not limited to this, and the arithmetic processing unit 108 displays a binarized image. Instead of being displayed in 109, an approximate curve passing through the center line or the vicinity of the target region can be obtained based on geometric data such as the shape and area of the target region.
(Second Embodiment)
FIG. 13 shows a flowchart of a curved cross-section reconstruction process according to another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment of FIG. 1 in that a reference point marker is set on a subject, and a curved section can be automatically set based on three-dimensional image data obtained by photographing an image including the reference point marker. It is a thing. In particular, the tomographic image at the same position can be automatically reconstructed even if the bending state (posture) of the flexion / extension site changes, making it easy to compare and compare the tomograms of the curved cross section of the flexion / extension site in different postures To do.
[0034]
This embodiment is based on the premise that imaging is performed by setting a reference point marker on a subject. For example, when imaging the knee joint, the reference point markers are opposed to the outside and inside of the knee portion as shown in FIG. 14, and three or more pairs of markers 601a, b to 603a, b are used as the subject. Install. The example shown in the figure is an example of imaging a sagittal section of a knee joint, and the pair of markers 602a and 602b are preferably attached so as to sandwich the joint part. The number of markers is not limited as long as it is 3 pairs or more. As a specific example of the marker, for example, it is created by enclosing water in a plastic sphere. The material of the marker container is not limited to plastic, and any material that does not disturb the magnetic field may be used. Moreover, it is preferable that the substance enclosed in the marker is a substance that emits a stronger signal intensity than the living body at the imaging site in order to automatically extract the reference point.
(Step S11)
As described above, MR imaging of the subject is performed with the marker attached, and three-dimensional tomographic image data is acquired and stored in the storage device 111.
(Step S12)
Next, as shown in FIG. 15, an image of one bending and stretching form is selected via the console 110 and displayed on the display 109. The user operates the console 110 to draw a curve 610 corresponding to the curved section to be observed on the displayed image.
(Step S13)
The arithmetic processing unit 108 calculates the distance d between the curve 610 and the reference point (marker). Here, in order to calculate the distance d, first, the coordinates of the marker standard (for example, the center of the marker) are used as reference points. The coordinates of the reference point are preferably calculated by binarizing the image. An example of this binarized image is shown in FIG. Since the marker generates a stronger signal intensity than the living body, if a high value is set for the dark value α of the binary image, only the target area 605b of the marker 601a target area 605a and the marker 601b are extracted as shown in FIG. can do. The reference point to be calculated is the center of gravity of the pixels included in each marker. As an example, a method for calculating the reference points of the markers 605a and b in FIG. 16 will be described. Here, the size of the binary image is, for example, 12 × 12, and an arbitrary pixel of the binary image is represented by f (i, j). Note that i = 1 to 12 and j = 1 to 12. First, the target region is searched by fixing j = 1 and sequentially changing i = 1-12. When the target area is detected, the coordinates (i, j) are stored in the table. In this way, the binary image is scanned to search the target area, and the coordinates are stored in the table. When the search of the target area is completed, the eight directions (m−1, n−1), (m, n−1), (m, n−1), (m, n) centered on (m, n) are searched. It is scanned whether the coordinates of (m + 1, n-1), (m-1, n), (m-1, n + 1), (m, n + 1), (m + 1, n + 1) are stored in the table. If it exists in the table, it is determined as a marker area, and coordinates (m, n) are stored in the table. If coordinates in eight directions do not exist in the table, the coordinates (m, n) are determined as another marker area and stored in another table. If these processes are repeated until f (12, 12), the two-dimensional coordinates of the pixels included in each marker can be calculated. FIG. 17 shows a table when the above processing is performed on the binary image of FIG. Table 1 corresponds to the marker 605a, and table 2 corresponds to the marker 605b. The average value of the two-dimensional coordinates in each table becomes the coordinates of the reference point.
(Step S14)
After obtaining the coordinates of the reference point in step S13, the equation y = C (x) of the curve 601 set by the user, between each pair of reference points 611a and b, between reference points 612a and b, and reference points 613a and b The equation Y = Li of the straight lines 614, 615, 616 connecting them is calculated. Here, the subscript i is a marker set number, i = 1, 2,..., N. The equation y = C (x) of the curve 601 obtains several points on the curve as approximate curves using a two-dimensional spline curve. The equation Y = Li of the straight lines 614, 615, 616 can be easily calculated from the coordinates obtained for the reference points 611a, b, the reference points 612a, b, and the reference points 613a, b. Using these equations, the intersection of the curve 601 and the straight lines 614, 615, 616 is obtained, and the distance di from the pair of reference points to the intersection is calculated. At this time, the reference points (for example, 611a, 612b, 613a) which are the starting points in each pair are stored.
(Step S15)
When there is a display request of a tomographic image captured in the other bending / extension form (posture) shown in FIG. 18 through the console 110 at the request of the user, the curve of FIG. 15 is used by using the distance di obtained in step S14. A curve 651 that coincides with the position through which 601 passes is automatically set. Note that the tomographic image in FIG. 18 is taken so that the imaging sections of various postures of the knee joint are the same section with respect to the joint. First, the equation Y = Li of straight lines 614, 615, 616 connecting the reference points 611a, 611b, the reference points 612a, b, and the reference points 613a, b drawn on the tomographic image is calculated. Next, at the points on the obtained straight lines 614, 615, 616, the coordinates Pi () of the sampling point whose distance is di in the direction from the reference points 611a, 612b, 613a as the start points to the reference points 611b, 612a, 613b as the end points. x, y) is calculated.
(Step S16)
An approximate curve of a line connecting the sampling point sequences Pi (x, y) obtained in step S15 is obtained using a spline curve, and the equation y = C ′ (x) is automatically set as a curve 651 for setting a curved section. Set.
(Step S17)
A function or coordinate data is calculated for a curved section including the setting curve 651 and orthogonal to the reference plane of FIG.
(Step S18)
Next, the calculated image data on the cross section is read from the storage device 111 and displayed on the display 109.
[0035]
As described above, according to the second embodiment, when the user sets a desired curved cross-section curve on a tomographic image of a flat cross-section according to one bending / stretching configuration, the same according to another bending / stretching configuration is obtained. The curved section is set automatically. As a result, since the tomographic image at the same position is automatically reconstructed even if the posture changes, it is easy to compare and observe the tomographic image of the curved cross section of the flexion / extension region in different postures.
(Third embodiment)
This embodiment is a modification of the second embodiment. In 2nd Embodiment, the example which affixed the marker on the inner side and the outer side of the bending extension part was shown, but this invention is not restricted to this, It can implement | achieve even if it sticks only to the bending extension part side. . That is, for example, as shown in FIG. 19, a curved cross-section reconstruction process is performed on an image captured with the knee joint bent, and the knee joint is extended as shown in FIG. A case where the setting is automatically made on the image captured in the state will be described. FIG. 19 shows a state in which a curve 701 is defined on an image obtained by attaching markers 702, 703 and 704 to the knee joint and imaging a sagittal section by MRI.
[0036]
First, as in the second embodiment, the two-dimensional coordinates Ri (x, y) of the reference points 712, 713, and 714 are calculated using the center of the marker as a reference point. Next, the equation of the curve 721 of the surface of the subject to which the marker is attached is calculated. This calculation method can be calculated by tracing or plotting the surface to obtain a plurality of coordinate points and approximating the curve of the coordinate point sequence. The equation of the curve 721 is y = F (x). Similarly, the equation of the curve 701 defined by the user is also calculated. This is y = C (x). Next, the equation y = Li of the perpendicular lines 732, 733, and 734 from each reference point to y = F (x) is calculated, and the coordinate Pi (x of the intersection Pi between each perpendicular line and the curve y = C (x) is calculated. , Y) is obtained for all reference points. Then, a distance di between the coordinates Pi (x, y) of the intersection Pi and the coordinates Ri (x, y) of the reference point is calculated.
[0037]
Using this distance di, a curve 751 is reset on the image captured with the knee joint shown in FIG. 20 extended. As in the second embodiment, the coordinate R′i (x, y) of each reference point and the equation y = F ′ (x) of the body surface curve 752 are obtained. Next, an equation y = L′ i of perpendicular lines 753, 754, and 755 from each reference point to the curve y = F ′ (x) is calculated, and a plurality of samples are located at a distance di from the reference point in the perpendicular direction. A point Si (x, y) is calculated. Then, the line connecting the sample point sequences Si (x, y) is approximated to obtain an equation y = C ′ (x) of the curve 751. As a result, a curve 751 that sets a curved section at the same position corresponding to the curve 701 can be automatically set.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to simplify the work of setting a curved section related to the curved section reconstruction process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a procedure of a curved cross-section reconstruction process according to a characteristic part of a medical imaging apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment applicable to the medical imaging apparatus of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of acquiring three-dimensional tomographic image data.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation for reconstructing a tomographic image having an arbitrary plane cross section based on three-dimensional tomographic image data.
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional example of a method of setting a curved section based on a GUI image.
FIG. 6 is a diagram (1/7) illustrating a method of setting a plurality of points on or near the shape center line of a region of interest using a binarized image.
FIG. 7 is a diagram (2/7) illustrating a method of setting a plurality of points on or near the shape center line of a region of interest using a binarized image.
FIG. 8 is a diagram (3/7) illustrating a method of setting a plurality of points on or near the shape center line of a region of interest using a binarized image.
FIG. 9 is a diagram (4/7) illustrating a method of setting a plurality of points on or near the shape center line of a region of interest using a binarized image.
FIG. 10 is a diagram (5/7) illustrating a method of setting a plurality of points on or near the shape center line of a region of interest using a binarized image.
FIG. 11 is a diagram (6/7) illustrating a method of setting a plurality of points on or near the shape center line of a region of interest using a binarized image.
FIG. 12 is a diagram (7/7) illustrating a method of setting a plurality of points on or near the shape center line of a region of interest using a binarized image.
FIG. 13 is a flowchart showing another embodiment of the procedure of the curved cross-section reconstruction process according to the characteristic part of the medical imaging apparatus of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a marker attaching method according to the embodiment of FIG. 13;
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a method for obtaining a distance between a curve set in a tomographic image captured with a knee joint portion bent and a marker.
FIG. 16 is a diagram illustrating a method for obtaining position coordinates of a marker on an image.
FIG. 17 is a diagram illustrating the contents of a table storing pixel data of a target area of a marker.
18 is a diagram for explaining a method of automatically drawing a curve for setting a curved section in a tomographic image captured with the knee joint portion shown in FIG. 15 extended.
FIG. 19 is a diagram illustrating another example of a method for obtaining a distance between a curve set in a tomographic image captured with a knee joint bent and a marker.
20 is a diagram for explaining another method for automatically drawing a curve for setting a curved section on a tomographic image captured with the knee joint portion shown in FIG. 19 extended. FIG.

Claims

被検体を撮像して得られた３次元断層像データから、入力された設定断面に対応する断層像データを取り出し、該断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理し、該２値化処理された断層像データに基づいて関心領域を判別し、該関心領域の中に設定された設定点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな設定点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の設定点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して表示手段に表示する曲断面画像再構成方法。The tomographic image data corresponding to the input set cross section is extracted from the three-dimensional tomographic image data obtained by imaging the subject, and the tomographic image data is binarized according to a preset threshold value. The region of interest is determined based on the tomographic image data that has been processed, and the extending direction of the region of interest is determined based on the number of pixels that are continuous in the vertical and horizontal directions of the set point set in the region of interest , The determination of a new extension direction is repeated using a pixel adjacent to the extension direction as a new set point, an approximate curve along the obtained plurality of set points is obtained, and the tomographic image data of the curved cross section including the approximate curve is obtained as described above. A method for reconstructing a curved cross-sectional image that is extracted from three-dimensional tomographic image data and reconstructs a curved cross-sectional image and displays it on a display means.

被検体を撮像して得られた３次元断層像データから、入力された設定断面に対応する断層像データを取り出し、該断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理して２値化断層像を再構成して表示手段に表示し、表示された２値化断層像に入力設定された関心点が含まれる２値化領域を関心領域として判別し、該関心領域の前記関心点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな関心点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の設定点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して表示手段に表示する曲断面画像再構成方法。From the three-dimensional tomographic image data obtained by imaging the subject, tomographic image data corresponding to the input set cross section is extracted, and the tomographic image data is binarized according to a preset threshold value and binarized. A tomographic image is reconstructed and displayed on the display means, a binarized region including the point of interest input and set in the displayed binarized tomographic image is determined as a region of interest, and the point of interest of the region of interest is determined. The extension direction of the region of interest is determined based on the number of pixels that are continuous in the vertical and horizontal directions, and the determination of a new extension direction is repeated using a pixel adjacent to the extension direction as a new interest point. A curved cross-sectional image reconstruction method for obtaining an approximate curve along a set point, extracting tomographic image data of a curved cross section including the approximate curve from the three-dimensional tomographic image data, reconstructing the curved cross-sectional image, and displaying the reconstructed image on the display means.

被検体の屈伸部に複数の参照点マーカを設定して前記屈伸部を屈伸させて撮像及び記憶された複数の３次元断層像データから、入力設定される一の屈伸形態に係る設定断面の断層像データを取り出して断層像を再構成して表示手段に表示し、該表示された断層像に入力設定される設定曲線と前記参照点との距離を求め、入力設定される他の屈伸形態に係る平断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出し、前記参照点マーカから前記求めた距離にサンプル点を設定して座標を求め、複数の前記参照点に対応する複数の前記サンプル点を結ぶ線の近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して当該曲断面の断層像を再構成して表示手段に表示する曲断面画像再構成方法。A cross-section tomography of a set cross-section according to one bending / extension form input and set from a plurality of three-dimensional tomographic image data that is imaged and stored by setting a plurality of reference point markers in the bending / extension part of the subject. The image data is taken out, the tomographic image is reconstructed and displayed on the display means, the distance between the setting curve input and set in the displayed tomographic image and the reference point is obtained, and the other bending and stretching forms input and set are obtained. The plane slice tomogram data is extracted from the three-dimensional tomogram data, a sample point is set at the obtained distance from the reference point marker to obtain coordinates, and a plurality of the sample points corresponding to a plurality of the reference points An approximate curve of a line connecting the approximate curves is obtained, tomographic image data of a curved section including the approximate curve is extracted from the three-dimensional tomographic image data, and the tomographic image of the curved section is reconstructed and displayed on the display means. Configuration method.

前記近似曲線を含む曲断面は、前記設定断面に直交する曲断面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の曲断面画像再構成方法。The curved cross-section including an approximate curve, curved cross-section image reconstruction method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a curved cross-section perpendicular to the setting section.

被検体を撮像して得られた３次元断層像データが記憶された記憶装置と、入力手段と、演算処理装置と、表示手段とを備えてなる医用画像診断装置を機能させるプログラムであって、
前記入力手段を介して入力された設定断面に対応する断層像データを前記記憶装置から取り出す処理と、取り出した断層像データを予め設定された閾値に従って２値化する処理と、２値化処理された２値画像領域の一方の領域に前記入力手段により設定された設定点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該領域の延在方向を判断する処理と、該判断された延在方向に隣接した画素を新たな設定点として、新たな延在方向の判断を繰り返して複数の設定点を取得する処理と、該取得された複数の設定点に沿う近似曲線を求める処理と、求めた近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記記憶装置の３次元断層像データから取り出す処理と、取り出した断層像データに基づいて曲断面画像を再構成して前記表示手段に表示させる処理とを、前記演算処理装置に実行させる曲断面画像再構成プログラム。A program for causing a medical image diagnostic apparatus comprising a storage device storing three-dimensional tomographic image data obtained by imaging a subject , an input unit, an arithmetic processing unit, and a display unit to function.
Processing for extracting tomographic image data corresponding to the set slice input via the input means from the storage device, processing for binarizing the extracted tomographic image data according to a preset threshold, and binarization processing A process of determining the extension direction of the area based on the number of pixels that are continuous in the vertical and horizontal directions of the set point set by the input means in one area of the binary image area , and in the determined extension direction the adjacent pixels as a new set point, a process of acquiring a plurality of set points by repeating a new extension direction of the determination, the process asking you to approximate curve along the plurality of set points which are the acquired was determined A process of extracting tomographic image data of a curved section including an approximate curve from the three-dimensional tomographic image data of the storage device, and a process of reconstructing a curved cross-sectional image based on the extracted tomographic image data and displaying it on the display means. , before Curved cross-section image reconstruction program executed by a processor.

被検体を撮像して得られた３次元断層像データが記憶された記憶装置と、入力手段と、演算処理装置と、表示手段とを備えてなる医用画像診断装置を機能させるプログラムであって、
前記入力手段を介して入力された設定断面に対応する断層像データを前記記憶装置から取り出す処理と、取り出した断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理して２値化断層像を再構成して表示手段に表示させる処理と、表示された２値化断層像に前記入力手段を介して入力設定された関心点が含まれる２値化領域を関心領域として判別する処理と、判別した関心領域の前記関心点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断する処理と、該判断された延在方向に隣接した画素を新たな関心点として、新たな延在方向の判断を繰り返して複数の関心点を取得する処理と、該取得された複数の関心点に沿う近似曲線を求める処理と、求めた近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記記憶装置の３次元断層像データから取り出す処理と、取り出した断層像データに基づいて曲断面画像を再構成して前記表示手段に表示させる処理とを、前記演算処理装置に実行させる曲断面画像再構成プログラム。A program for causing a medical image diagnostic apparatus comprising a storage device storing three-dimensional tomographic image data obtained by imaging a subject , an input unit, an arithmetic processing unit, and a display unit to function.
A process for extracting tomographic image data corresponding to a set slice input via the input means from the storage device, and binarizing the extracted tomographic image data according to a preset threshold value to obtain a binary tomographic image. a display makes processing on the display unit and reconstruction, a process of determining the binarization region as a region of interest including the point of interest that has been input and set through the input means into binary tomographic image displayed, determination A process of determining the extending direction of the region of interest based on the number of pixels that are continuous in the upper, lower, left, and right sides of the interest point of the selected region of interest , and a pixel adjacent to the determined extending direction as a new interest point a process of obtaining a plurality of interest points by repeating the extending direction of the decision, such a process asking you to approximate curve along the plurality of point of interest is the acquired tomographic image data of the curved cross-section including an approximate curve obtained 3D break in the storage device A process of retrieving from the image data, and a process of displaying on the display means reconstructs the curved cross-section image based on the tomographic image data extracted, curved cross-section image reconstruction program to be executed by the processor.

複数の参照点マーカが設定された被検体の屈伸部を屈伸させて撮像された複数の３次元断層像データが記憶された記憶装置と、入力手段と、演算処理装置と、表示手段とを備えてなる医用画像診断装置を機能させるプログラムであって、
前記入力手段を介して入力設定される一の屈伸形態に係る設定断面の断層像データを前記記憶装置から取り出して断層像を再構成して表示手段に表示させる処理と、表示された断層像に前記入力手段を介して入力設定される設定曲線と前記参照点との距離を求める処理と、前記入力手段を介して入力設定される他の屈伸形態に係る平断面の断層像データを前記記憶装置の３次元断層像データから取り出する処理と、前記参照点マーカから前記求めた距離にサンプル点を設定して座標を求める処理と、複数の前記参照点に対応する複数の前記サンプル点を結ぶ線の近似曲線を求める処理と、求めた近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して当該曲断面の断層像を再構成して表示手段に表示する処理を前記演算処理装置に実行させる曲断面画像再構成プログラム。 A storage device storing a plurality of three-dimensional tomographic image data obtained by bending and stretching a bending portion of a subject in which a plurality of reference point markers are set, an input unit, an arithmetic processing unit, and a display unit are provided. A program for functioning a medical image diagnostic apparatus comprising:
Processing for retrieving tomographic image data of a set cross section relating to one bending and stretching form input and set via the input means from the storage device , reconstructing the tomographic image and displaying it on the display means; determining a distance between said reference point and setting curve input set via said input means processing and, said input means and said storage device tomographic image data of the flat cross section according to another bending forms input set via the Processing from the three-dimensional tomographic image data, processing for obtaining coordinates by setting a sample point at the obtained distance from the reference point marker, and lines connecting the plurality of sample points corresponding to the plurality of reference points the Starring a process for obtaining an approximate curve, the process of displaying the reconstructed to display means a tomographic image of the curved slices removed tomographic image data of curved cross-section from the three-dimensional tomographic image data including an approximate curve obtained in Curved cross-section image reconstruction program executed by a processor.

前記近似曲線を含む曲断面は、前記設定断面に直交する曲断面であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の曲断面画像再構成プログラム。The curved section image reconstruction program according to any one of claims 5 to 7 , wherein the curved section including the approximate curve is a curved section orthogonal to the set section.

被検体を撮像して得られた３次元断層像データを格納する記憶手段と、画像表示させる設定断面を入力する入力手段と、入力された設定断面に対応する断層像データを前記記憶手段から読み出して画像処理する画像処理手段と、画像処理された画像を表示する表示手段とを備え、前記画像処理手段は、読み出した前記断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理し、該２値化処理された２値画像領域の一方の領域の中に設定された設定点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな設定点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の設定点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して前記表示手段に表示させる医用画像診断装置。Storage means for storing three-dimensional tomographic image data obtained by imaging the subject, input means for inputting a set cross section for image display, and tomographic image data corresponding to the input set cross section are read from the storage means. Image processing means for image processing and display means for displaying the image processed image, wherein the image processing means binarizes the read tomographic image data according to a preset threshold value, determining an extending direction of the region based on the number of continuous pixels in the vertical and horizontal directions of the set setpoint in hand region of the binarized processed binary image area, adjacent to the extending direction The determination of a new extending direction is repeated using the pixel as a new set point, an approximate curve along the obtained set points is obtained, and tomographic image data of a curved section including the approximate curve is obtained from the three-dimensional tomogram data. Take out the curved cross section Reconstituted to the display unit medical image diagnostic apparatus for displaying on a.

被検体を撮像して得られた３次元断層像データを格納する記憶手段と、画像表示させる設定断面を入力する入力手段と、入力された設定断面に対応する断層像データを前記記憶手段から読み出して画像処理する画像処理手段と、画像処理された画像を表示する表示手段とを備え、前記画像処理手段は、読み出した前記断層像データを予め設定された閾値に従って２値化処理して２値化断層像を再構成して表示手段に表示し、表示された２値化断層像に入力設定された関心点が含まれる２値化領域を関心領域として判別し、該関心領域に設定された前記関心点の上下左右に連続する画素数に基づいて当該関心領域の延在方向を判断し、該延在方向に隣接した画素を新たな設定点として新たな延在方向の判断を繰り返し、得られた複数の関心点に沿う近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して曲断面画像を再構成して表示手段に表示させる医用画像診断装置。Storage means for storing three-dimensional tomographic image data obtained by imaging the subject, input means for inputting a set cross section for image display, and tomographic image data corresponding to the input set cross section are read from the storage means. Image processing means for image processing and display means for displaying the image processed image, wherein the image processing means binarizes the read tomographic image data according to a preset threshold value. The binarized tomographic image is reconstructed and displayed on the display means, and the binarized region including the interest point input and set in the displayed binarized tomographic image is determined as the region of interest, and the region of interest is set. The extension direction of the region of interest is determined based on the number of pixels that are continuous above, below, left, and right of the point of interest, and the determination of a new extension direction is repeated using pixels adjacent to the extension direction as a new set point. to multiple points of interest that are Cormorant obtains an approximation curve, reconstituted to the medical image diagnostic apparatus for displaying on display means a curved cross-section image taken out tomographic image data of curved cross-section from the three-dimensional tomographic image data including the approximation curve.

被検体の屈伸部に複数の参照点マーカを設定して前記屈伸部を屈伸させて撮像された複数の３次元断層像データを記憶する記憶手段と、画像表示させる設定断面を入力する入力手段と、入力設定された一の屈伸形態に係る設定断面の断層像データを前記３次元断層像データから読み出して断層像を再構成する画像処理手段と、再構成された前記断層像を表示する表示手段とを備え、前記画像処理手段は、前記表示手段に表示された断層像に入力設定される設定曲線と前記参照点との距離を求め、入力設定される他の屈伸形態に係る平断面の断層像データを前記３次元断層像データから読み出し、前記参照点マーカから前記求めた距離にサンプル点を設定して座標を求め、複数の前記参照点に対応する複数の前記サンプル点を結ぶ線の近似曲線を求め、該近似曲線を含む曲断面の断層像データを前記３次元断層像データから取り出して当該曲断面の断層像を再構成して表示手段に表示させる医用画像診断装置。 Storage means for storing a plurality of three-dimensional tomographic image data obtained by setting a plurality of reference point markers at the bending / extension part of the subject and bending the extension / extension part; and an input means for inputting a set cross section for image display An image processing means for reconstructing a tomographic image by reading out the tomographic image data of the set cross section relating to the one bending / extension mode that has been set as input, and a display means for displaying the reconstructed tomographic image The image processing means obtains a distance between a setting curve input and set in the tomographic image displayed on the display means and the reference point, and a cross-section tomographic plane according to another bending and extending form input and set Image data is read from the three-dimensional tomographic image data, a sample point is set at the obtained distance from the reference point marker to obtain coordinates, and an approximation of a line connecting a plurality of the sample points corresponding to a plurality of the reference points curve Determined, the medical image diagnostic apparatus for displaying on display means a tomographic image data of the curved cross-section to reconstruct a tomographic image of the curved slices removed from the 3-dimensional tomographic image data including the approximation curve.

前記近似曲線を含む曲断面は、前記設定断面に直交する曲断面であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の医用画像診断装置。The medical image diagnostic apparatus according to claim 9 , wherein the curved cross section including the approximate curve is a curved cross section orthogonal to the set cross section.