JP4129375B2 - 医用画像診断装置および画像領域指定支援方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内に存在する原子核スピンの磁気共鳴現象を利用して被検体内の画像を得るMRI(磁気共鳴イメージング)装置等の医用画像診断装置および画像領域指定支援方法に係り、とくに、球等の三次元構造をもつROIを用いて任意の断面上で画像領域を指定し、そのROIの指定領域を他の断面上で確認するための表示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気共鳴イメージングは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生するFID(自由誘導減衰)信号やエコー信号から被検体内の画像を得る手法である。この磁気共鳴イメージングは、とくに、被検体の解剖学的な断層像を非侵襲的に得る手法として極めて有効である。
【0003】
このような磁気共鳴イメージングの分野では、人体の断面撮影を行なう際にその断面の方向を自由に決定することができるため、被検体内の同一領域を複数の異なる方向から撮像可能となっている。そのため、複数の画像間で同一領域が分かるように指し示す機能が必要とされ、この機能は、例えば撮像断面同士の関係を表示したり、撮像断面の位置情報を表示したりすることで実現されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例のMRI装置では、異なる方向をもつ撮像断面同士はそれぞれ別々に撮影されるために各撮像断面毎にオフセットが微妙に異なっており、任意の画像上における患部の位置等の領域が他の画像上ではどこに位置するのかを容易に且つ正確に判断できないといった不都合があった。これは、MRI装置に限らず、CT装置等の他の医用画像診断装置でも、同様であった。
【0005】
本発明は、このような従来の事情を考慮になされたもので、複数の異なる方向の断面における各画像上において、任意の画像上の同一領域が他の画像上でどこに位置するのかを容易に且つ正確に判断できる医用画像診断装置及びその支援方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、MRI装置等の医用画像診断装置において、三次元構造をもつROI(関心領域:以下、「三次元ROI」と呼ぶ)を定義し、この三次元ROIを用いて任意の断面の画像(断層像)と他の断面の画像との同一領域を指定する機能と、三次元ROIに交差する断面を自動的に検索し表示する機能とを提供するものである。
【0007】
ここでの三次元ROIとしては、例えば特許第2938502号公報に記載されている球体、楕円体、直方体、円柱体、四面体、円錐体等のいずれの形状でも適用できる。また、好適には、これら複数の形状を予め登録しておき、その中から、例えば目的とする部位の形状等に合わせて選択可能に用いることも可能である。
【0008】
ここでの断面の画像としては、体軸と直交する断面(アキシャル面)の画像であるアキシャル像(体軸像)、身体の前面と平行でアキシャル像と直交する断面(コロナル面)の画像であるコロナル像(冠状像)、身体の前面と体軸面に直交する断面(サジタル面)の画像であるサジタル像(矢状像)、これ以外の任意方向の断面(オブリーク面)の画像であるオブリーク像(斜入像)等が含まれる。
【0009】
本発明では、このように三次元ROIの概念を導入することにより、三次元ROIに含まれる領域を複数画像で表示させることができるため、同一位置の認識が容易となる。また、同一患者で撮影した画像群から三次元ROIを含む画像を自動的に検索し表示させることができるため、従来よりも簡単でかつ確実に同一患者の患部を複数画像から観察することが可能になる。
【0010】
本発明は、このような着想の元に完成されたものである。
【0011】
本発明に係る画像領域指定支援方法は、被検体内の診断部位を含む撮像範囲で第1の医用画像診断装置によって得られた複数の断面における画像を表示する方法において、前記複数の断面の内、任意の断面における表示画像上に、三次元ROIを設定するステップと、前記複数の断面の内、前記任意の断面のほか、指定された断面における表示画像上に前記三次元ROIと交差する領域を表示するステップと、同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像又は第2の医用画像診断装置によって生成される同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像から、前記三次元ROIと交差する関係にある断面に対応する画像を検索、抽出するステップとを備えたことを特徴とする。
【0012】
本発明において、前記複数の断面は、それぞれ異なる方向の断面であり、さらに、前記複数の断面は、それぞれ同一方向の異なる位置の断面である画像領域指定支援方法である。
【0013】
また、本発明に係る画像領域指定支援方法は、被検体内の診断部位を含む撮像範囲で第1の医用画像診断装置によって得られた複数の断面における画像を表示する方法において、前記複数の断面の内、任意の断面における表示画像上に、三次元ROIを設定するステップと、前記複数の断面の中から前記三次元ROIと交差する断面を全て検索し、抽出された当該断面における画像を前記三次元ROIとの交差領域と共に表示するステップと、同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像又は第2の医用画像診断装置によって生成される同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像から、前記三次元ROIと交差する関係にある断面に対応する画像を検索、抽出するステップとを備えることを特徴とする。
【0014】
さらに、本発明に係る医用画像診断装置は、被検体内の診断部位を含む撮像範囲で得られた複数の断面における画像を表示する処理手段を有する医用画像診断装置において、前記処理手段は、前記複数の断面の内、任意の断面における表示画像上に、三次元ROIを設定する手段と、前記複数の断面の内、前記任意の断面のほか指定された断面における表示画像上で、前記三次元ROIと交差する領域を表示する手段と、同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像又は他の医用画像診断装置によって生成される同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像から、前記三次元ROIと交差する関係にある断面に対応する画像を検索、抽出する手段とを備えたことを特徴とする。
【0016】
また、本発明に係る医用画像診断装置は、被検体内の診断部位を含む撮像範囲で得られた複数の断面における画像を表示する処理手段を有する医用画像診断装置において、前記処理手段は、前記複数の断面の内、任意の断面における画像上の目標とする画像領域に、三次元ROIを設定する手段と、前記複数の断面の中から前記三次元ROIと交差する断面を全て検索し、抽出された当該断面における画像を前記三次元ROIとの交差領域と共に表示する手段と、同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像又は他の医用画像診断装置によって生成される同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像から、前記三次元ROIと交差する関係にある断面に対応する画像を検索、抽出する手段とを備えたことを特徴とする。
【0017】
さらに、本発明における前記複数の断面は、例えばMRI装置で得られた複数の撮像断面を含むものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る医用画像診断装置および画像領域指定支援方法の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【0019】
図1に本実施形態に係る医用画像診断装置としてのMRI(磁気共鳴イメージング)装置の概略構成を示す。このMRI装置は、被検体Pを載せる寝台部と、静磁場を発生させる静磁場発生部と、静磁場に位置情報を付加するための傾斜磁場発生部と、高周波信号を送受信する送受信部と、システム全体の制御及び画像再構成を担う制御・演算部とを備えている。
【0020】
静磁場発生部は、図1に示す例では、例えば超電導方式の磁石1と、この磁石1に電流を供給する静磁場電源2とを備え、被検体Pが遊挿される円筒状の開口部(診断用空間)の軸方向(Z軸方向)に静磁場H0を発生させる。なお、この磁石部にはシムコイル14が設けられている。このシムコイル14には、後述するコントローラの制御下で、シムコイル電源15から静磁場均一化のための電流が供給される。寝台部は、被検体Pを載せた天板を磁石1の開口部に退避可能に挿入できる。
【0021】
傾斜磁場発生部は、図1に示す例では、例えば磁石1に組み込まれた傾斜磁場コイルユニット3を備える。この傾斜磁場コイルユニット3は、図示の如く、互いに直交するX、Y、Z軸方向の傾斜磁場を発生させるための3組(種類)のx、y、zコイル3x〜3zと、この各コイル3x〜3zに電流を供給する傾斜磁場電源4とを備える。
【0022】
この傾斜磁場電源4は、後述するシーケンサ5の制御の元で、x、y、zコイル3x〜3zに傾斜磁場を発生させるためのパルス電流を供給する。傾斜磁場電源4からx、y、zコイル3x〜3zに供給されるパルス電流を制御することにより、物理軸としての3軸であるX、Y、Z方向の傾斜磁場を合成して、論理軸としてのスライス方向傾斜磁場GS、位相エンコード方向傾斜磁場GE、及び読出し方向(周波数エンコード方向)傾斜磁場GRの各方向を任意に設定・変更することができる。スライス方向、位相エンコード方向、及び読出し方向の各傾斜磁場GS、GE、及びGRは、上記の静磁場H0に重畳される。
【0023】
送受信部は、図1に示す例では、例えば磁石1内の撮影空間にて被検体Pの近傍に配設されるRFコイル7と、このRFコイル7に接続された送信器8T及び受信器8Rとを備える。この送信器8T及び受信器8Rは、後述するシーケンサ5の制御の元で、磁気共鳴(MR)現象を起こさせるためのラーモア周波数のRF電流パルスをRFコイル7に供給する一方、このRFコイル7が受信した高周波のMR信号を受信し、各種の信号処理を施して、対応するデジタル信号を形成するようになっている。
【0024】
制御・演算部は、図1に示す例では、シーケンサ(シーケンスコントローラとも呼ばれる)5、ホスト計算機6、演算ユニット10、記憶ユニット11、表示器12、及び入力器13を備える。
【0025】
この内、ホスト計算機6は、シーケンサ5のほか、演算ユニット10、記憶ユニット11、及び表示器12を含む装置全体の動作を統括する機能を有するとともに、スキャン計画時のユーザーインターフェースの機能も果たす。つまり、ホスト計算機6は、記憶したソフトウエアの手順に基づき、オペレータが指令した情報を受け付け、この情報に基づくスキャンシーケンス情報をシーケンサ5に指令する対話式のユーザーインターフェース(UI)を、表示器12及び入力器13と共に提供するようになっている。
【0026】
シーケンサ5は、CPU及びメモリを備え、ホスト計算機6から送られてきたパルスシーケンス情報を記憶し、この情報に従い傾斜磁場電源4、送信器8T、受信器8Rの一連の動作を制御する。また、このシーケンサ5は、受信器8RからのMR信号のデジタルデータを一旦入力して、再構成処理を行う演算ユニット10にそのデータを転送する。ここでのパルスシーケンス情報とは、一連のパルスシーケンスに従い傾斜磁場電源4、送信器8R、及び受信器8Tを動作させるために必要な全ての情報であり、例えばx、y、zコイル3x〜3zに印加するパルス電流の強度、印加時間、及び印加タイミング等に関する情報を含む。
【0027】
演算ユニット10は、入力する生データの読み込み、画像のフーリエ空間(k空間または周波数空間とも呼ばれる)への生データの配置、データのアベレージング処理、生データを実空間データに再構成する再構成処理(例えば、2次元又は3次元のフーリエ変換処理)、3次元画像データから2次元画像データを生成するためにMIP(最大値投影)処理等を適宜な順番で行うようになっている。
【0028】
記憶ユニット11は、生データ及び再構成画像データのみならず、演算処理の過程で生成される各種のデータを一時的に保管することができる。表示器12は、画像を表示する。また、術者は入力器13を介して所望のスキャン条件、スキャンシーケンス、画像処理法等、撮影条件を指定する上で必要な情報をホスト計算機6に入力できるようになっている。
【0029】
上記制御・演算部のその他の要素として、図1に示す例では、音声発生器16と、ECGセンサ17及びECGユニット18とが設けられている。音声発生器16は、シーケンサ5、又はホスト計算機6からの指示に応答して、患者(被検体)に息止めのための音声メッセージを発生する。また、ECGセンサ17及びECGユニット18は、患者の心電図信号を検出してシーケンサ5に出力するようになっており、これにより心電同期撮影を行うことができる。
【0030】
ここで、本実施形態に係る画像領域指定支援方法を図2〜図5に基づいて説明する。
【0031】
この方法は、前述した通り、三次元構造をもつ三次元ROIを定義し、この三次元ROIを用いて任意の断面の画像(前述したアキシャル像、コロナル像、サジタル像、及びオブリーク像)と他の断面の画像とで同一領域を指定する機能と、三次元ROIに交差する断面を自動的に検索しその検索された断面の画像を表示する機能とを提供するもので、図1に示すMRI装置の例では、ホスト計算機6による処理を通し表示器12及び入力器13と共に提供されるユーザーインターフェースの機能(本発明の処理手段が備える各手段を成す)によって実現される。
【0032】
図2に示す処理手順において、まず、上記MRI装置によるマルチスライス撮影等により得られた患者Pの診断部位(例えば、頭部)を含む複数の断面(撮像断面)の内、操作者の入力器13を用いた操作により、任意の断面P1が指定されると、この断面P1における画像G1が表示器12上の所定位置に表示される(ステップS1)。この画像G1の表示例を図3に示す。この例では、任意の断面P1の画像G1として、図1に示すXYZ方向の各面の内、ZX平面における画像、すなわちコロナル面の画像(診断部位:頭部)が表示されている。以下、このコロナル面P1の画像G1を例に元に処理手順の説明を続ける。
【0033】
次いで、上記コロナル面P1の画像G1上に所定半径の球で構成される三次元ROI(以下、「球ROI」と呼ぶ)の領域(球の中心位置及びその半径)が設定される(ステップS2)。この球ROIは、図3に示すように、例えば複数の断面からなる仮想三次元空間(XYZ座標空間)内で、球の中心点(x0、y0、z0)及びその半径Rをパラメータとして、例えば表示器12上に矢印等で示されるマーカ表示等を見ながら行なわれる直感的な操作等により可変設定が可能となっている。この球ROIの設定は、操作者の入力器13を用いた操作により行なわれる。
【0034】
次いで、上記コロナル面P1の画像G1に加え、例えば図4に示すように、上記断面P1に直交する方向の断面(YZ平面:サジタル面)P2における患者頭部の画像G2が表示器12上の所定位置に表示される(ステップS3)。そして、このサジタル面P2の画像G2上に、上記コロナル面P1の画像G1上で設定された球ROIの領域が表示される。そして、操作者の入力器13を用いた操作により、図3に示すコロナル面P1の画像G1と共に、図4に示すサジタル面P2の画像G2上の球ROIの領域(位置、大きさ)を確認しながら、目標とする診断部位に対する球ROIの位置合わせが行なわれる(ステップS4)。
【0035】
上記の球ROIの位置合わせが終了すると、操作者の入力器13を用いた操作により任意の画像群、例えば図5(a)〜(d)に示す任意の4断面(サジタル面:YZ平面)P3〜P6の各画像G3〜G6が指定及び表示される(ステップS5)。このとき、各画像G3〜G6には、上記で設定された球ROIと交差する領域が存在すれば、その交差領域も図5(a)〜(d)に示すようにそれぞれ表示されるようになっている(ステップS6)。ここで、球ROIと表示断面との間で交差領域が存在するかどうかの判断は、例えば、球ROIの中心位置及び半径の各パラメータで求まる球の方程式と、対象とする画像の断面上の任意位置及びその断面に垂直な法線ベクトルの各パラメータで求まる平面の方程式とに基づいて行なわれる。
【0036】
従って、本実施形態によれば、患者の同一領域に対し異なる方向から別々に撮影された撮像断面であっても、複数の撮像断面における画像上で球ROIに含まれる画像領域を表示させることができる。このため、任意の画像上の一領域が他の画像上でどこに位置するのか、すなわち同一位置を複数の画像上で容易に判断、認識でき、診断効率を大幅に高めることが可能となる。
【0037】
次に、本実施形態の変形例を図6〜図10を参照して説明する。本例は、前述の図2に示す処理手順(ステップS1〜S6)のうち、ステップS1〜S4は同様で、ステップS5、S6の処理を変更するものである。この処理例を図6に示す。
【0038】
図6において、まず、上記と同様に例えば患者頭部のコロナル面P1の画像G1(図3参照)及びそのサジタル面P1の画像G2(図4)を用いて球ROIの設定・位置合わせが行なわれる(ステップS4)。その後、操作者のアクション(入力器13の操作等)によって、同一患者で撮影済みの全画像(MRI装置で撮影された画像のほか、ネットワーク等の環境によってCT装置等の他の医用画像診断装置で得られた同一患者の画像が利用可能であれば、その画像も含まれる)を対象とし、上記で設定・位置合わせの行なわれた球ROIと交差する関係にある全断面における全画像を自動的に検索、抽出し(ステップS51)、これで抽出された全画像を表示器12上に表示する(ステップS52)。この抽出画像の表示例を図7、図8に、またその画像の断面と球ROIとの位置関係を図9、図10にそれぞれ示す。
【0039】
図7に示す抽出画像は、設定された球ROIと交差する患者頭部の7つのサジタル面(YZ平面)P11〜P17の各画像P11〜P17を、図9(a)及び(b)は、その各サジタル面P11〜P17と球ROIとの位置関係をそれぞれ示す。また、図8に示す抽出画像は、設定された球ROIと交差する患者頭部の7つのアキシャル面(XY平面)P21〜P27の各画像P21〜P27を、図10(a)及び(b)は、その各アキシャル面P21〜P27と球ROIとの位置関係をそれぞれ示す。
【0040】
従って、本変形例によれば、上記実施形態の効果に加え、同一患者で撮影した画像群から三次元ROIを含む画像を自動的に検索・表示させることができるため、従来よりも簡単でかつ確実に同一患者の患部を複数の画像から観察することが可能になる。
【0041】
なお、上記実施形態及び変形例では、画像領域を設定するためのユーザーインターフェースは、MRI装置に一体に設けてあるが、その他、画像表示・画像処理用のワークステーションやPC(パーソナルコンピュータ)等の処理装置に設けても良い。
【0042】
また、上記実施形態及び変形例では、医用画像診断装置としてMRI装置に適用した場合を説明してあるが、本発明はこれに限らず、CT装置等の他の医用画像診断装置でも適用可能である。
【0043】
なお、本発明は、代表的に例示した上述の実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲の記載内容に基づき、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様に変形、変更することができる。これらの変更、変形例も本発明の権利範囲に属するものである。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、三次元構造をもつROIを定義し、この三次元ROIを用いて任意の画像と他の画像との同一領域を指定する機能と、三次元ROIに交差する断面を自動的に検索し表示する機能とを提供し、このように三次元ROIの概念を導入することにより、球ROIに含まれる領域を複数画像で表示させることができるため、同一位置の認識が容易となる。
【0045】
また、本発明の別の側面によれば、同一患者で撮影した画像群から三次元ROIを含む画像を自動的に検索・表示させることができるため、従来よりも簡単でかつ確実に同一患者の患部を複数画像から観察することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る医用画像診断装置としてのMRI装置の概略構成を示すブロック図。
【図2】本発明の実施形態に係る画像領域指定支援方法の処理手順を示す概略フローチャート。
【図3】図2中のステップS1、S2の各処理で表示、設定される画像及び球ROIの表示例を説明する図。
【図4】図2中のステップS3、S4の各処理で図3に示す画像と共に球ROIの位置合わせに使用される画像及び球ROIの表示例を説明する図。
【図5】図2中のステップS5、S6で表示される任意の画像群及び球ROIの表示例を説明する図。
【図6】変形例の画像領域指定支援方法の処理手順を示す概略フローチャート。
【図7】図6中のステップS51、S52で抽出、表示されるサジタル面の画像の表示例を説明する図。
【図8】図6中のステップS51、S52で抽出、表示されるアキシャル面の画像の表示例を説明する図。
【図9】(a)及び(b)は、図7中のサジタル面と球ROIとの位置関係を説明する図。
【図10】(a)及び(b)は、図7中のアキシャル面と球ROIとの位置関係を説明する図。
【符号の説明】
1 磁石
2 静磁場電源
3 傾斜磁場コイルユニット
4 傾斜磁場電源
5 シーケンサ
6 ホスト計算機(ユーザーインターフェース)
7 RFコイル
8T 送信器
8R 受信器
10 演算ユニット
11 記憶ユニット
12 表示器(ユーザーインターフェース)
13 入力器(ユーザーインターフェース)
17 ECGセンサ
18 ECGユニット
Claims (7)
- 被検体内の診断部位を含む撮像範囲で第1の医用画像診断装置によって得られた複数の断面における画像を表示する方法において、
前記複数の断面の内、任意の断面における表示画像上に、三次元ROIを設定するステップと、
前記複数の断面の内、前記任意の断面のほか、指定された断面における表示画像上に前記三次元ROIと交差する領域を表示するステップと、
同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像又は第2の医用画像診断装置によって生成される同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像から、前記三次元ROIと交差する関係にある断面に対応する画像を検索、抽出するステップと、
を備えたことを特徴とする画像領域指定支援方法。 - 前記複数の断面は、それぞれ異なる方向の断面であることを特徴とする請求項1記載の画像領域指定支援方法。
- 前記複数の断面は、それぞれ同一方向の異なる位置の断面であることを特徴とする請求項1記載の画像領域指定支援方法。
- 被検体内の診断部位を含む撮像範囲で第1の医用画像診断装置によって得られた複数の断面における画像を表示する方法において、
前記複数の断面の内、任意の断面における表示画像上に、三次元ROIを設定するステップと、
前記複数の断面の中から前記三次元ROIと交差する断面を全て検索し、抽出された当該断面における画像を前記三次元ROIとの交差領域と共に表示するステップと、
同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像又は第2の医用画像診断装置によって生成される同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像から、前記三次元ROIと交差する関係にある断面に対応する画像を検索、抽出するステップと、
を備えることを特徴とする画像領域指定支援方法。 - 被検体内の診断部位を含む撮像範囲で得られた複数の断面における画像を表示する処理手段を有する医用画像診断装置において、
前記処理手段は、
前記複数の断面の内、任意の断面における表示画像上に、三次元ROIを設定する手段と、
前記複数の断面の内、前記任意のほか指定された断面における表示画像上で、前記三次元ROIと交差する領域を表示する手段と、
同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像又は他の医用画像診断装置によって生成される同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像から、前記三次元ROIと交差する関係にある断面に対応する画像を検索、抽出する手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。 - 被検体内の診断部位を含む撮像範囲で得られた複数の断面における画像を表示する処理手段を有する医用画像診断装置において、
前記処理手段は、
前記複数の断面の内、任意の断面における画像上の目標とする画像領域に、三次元ROIを設定する手段と、
前記複数の断面の中から前記三次元ROIと交差する断面を全て検索し、抽出された当該断面における画像を前記三次元ROIとの交差領域と共に表示する手段と、
同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像又は他の医用画像診断装置によって生成される同一の前記被検体に関する撮影済みの全画像から、前記三次元ROIと交差する関係にある断面に対応する画像を検索、抽出する手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。 - 前記複数の断面は、MRI装置で得られた複数の撮像断面を含むことを特徴とする請求項5又は6記載の医用画像診断装置。
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