JP6496698B2

JP6496698B2 - 医用画像処理装置、その制御方法、及びプログラム

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Publication number: JP6496698B2
Application number: JP2016199458A
Authority: JP
Inventors: 阪本　剛; 剛阪本; 祐介今杉
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Filing date: 2016-10-07
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Description

医用画像処理装置、その制御方法、及びプログラムに関する。

臓器にがんが発見されると、がんの進行度に応じてさまざまな治療計画が立てられる。

例えば、肝臓がんに対する外科的アプローチとして代表的なものに肝臓部分切除術がある。また肝臓がんによって機能不全に陥る患者へ健康な肝臓を移植するという生体肝移植術も挙げられる。両手技とも肝臓の体積を操作するが、肝臓はおよそ４０％異常の容積を急激に損なうと肝不全を起こす確率が大幅に上がるため、事前に手術範囲を計画し、治療後の患者の状態を予測しておくことが不可欠とされている。現在では３Ｄ−ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いて肝臓の領域のピクセル数から容積を推定する技術が登場し広く用いられるようになり、その有効性が知られている。

下記の特許文献１には、切断面近傍における血管の走行状態の観察に適した画像を提供する仕組みが開示されている。

特開２０１４−１８６１９号公報

肝臓部分切除および生体肝移植術では血管走行を基に肝臓の領域を推定し手術を進行する。例えば肝臓など、複雑に複数の血管が入り組んだ構造を持つ臓器の手術の場合、事前に血管走行を知っておくことが不可欠であり、肝臓であればコンピュータ上で再現された門脈および肝静脈の走行をあらゆる角度から観察することで確認を行う。

肝臓の外科処置において最も重要なのは各血管の中枢部の構造であるが、コンピュータ上で再現される血管構造は当然中枢部血管の太さをそのまま再現するため、おのおのの血管構造が重なり合って、血管の走行状態を詳細に把握することが困難である。このため血管の中心構造を捉えた表示方法で確認できることが好ましい。

本発明の目的は、細線化して表示させたい部位を容易に細線化して表示させることの可能な仕組みを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の医用画像処理装置は、臓器に含まれる複数の管状構造物のうちいずれの管状構造物を細線化処理するかの臓器情報を記憶する記憶手段と、医用画像データを取得する取得手段と、前記臓器の細線化処理を行う指示を受け付ける指示受付手段と、前記指示受付手段による指示に応じて、前記医用画像データに含まれる臓器の複数の管状構造物のうちいずれの管状構造物を細線化処理するかを、前記記憶手段で記憶された前記臓器情報に基づいて決定する決定手段と、前記決定手段で決定された臓器の管状構造物の医用画像データに対して細線化処理を行い、細線化表面形状データを生成する生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、細線化して表示させたい部位を容易に細線化して表示させることの可能な仕組みを提供することを可能とする。

本発明の実施形態における医用画像処理装置１００のハードウェア構成を説明する図である。本発明の実施形態における医用画像処理装置１００における機能構成を説明する図である。本発明の実施形態における詳細な処理の流れを説明するフローチャートである。本発明の実施形態における解析機能の選択を受け付けることの可能な画面例である。本発明の実施形態における解析機能テーブル５００の一例を示すデータテーブルである。本発明の実施形態における詳細な処理の流れを説明するフローチャートである。本発明の実施形態において静脈が選択され、静脈が表示された画面例である。本発明の実施形態において複数のパーツが選択され、複数のパーツが表示された画面例である。本発明の実施形態において、複数のパーツが選択され、所定のパーツの芯線を所定幅拡張させた形状データ（表面形状データ）が表示される画面例である。本発明の実施形態において、複数のパーツが選択され、所定のパーツの芯線を血管の径に応じて拡張させた形状データが表示される画面例である。本発明の実施形態において、臓器を所定の領域に分け、それぞれの領域を識別可能に表示した画面例である。本発明に実施形態において、血管の位置する領域の色で血管を表示する画面例である。第２の実施形態における詳細な処理の流れを説明するフローチャートである。第２の実施形態におけるパーツの例である門脈の模式図である。第２の実施形態における指示受付画面１４００の一例を示す模式図である。第２の実施形態におけるルートの説明で用いる模式図である。起始部からの距離に応じた径で細線化した門脈の模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

まず、図１を用いて、本発明の実施形態における医用画像処理装置１００のハードウェア構成を説明する。尚、図１の医用画像処理装置１００のハードウェアの構成は一例であり、用途や目的に応じて様々な構成例がある。

医用画像処理装置１００は、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、システムバス２０４、入力コントローラ２０５、ビデオコントローラ２０６、メモリコントローラ２０７、通信Ｉ／Ｆコントローラ２０８、入力デバイス２０９、ディスプレイ２１０、外部メモリ２１１等を備える。

ＣＰＵ２０１は、システムバス２０４に接続される各デバイスやコントローラを統括的に制御する。

ＲＡＭ２０２は、ＣＰＵ２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。ＣＰＵ２０１は、処理の実行に際して必要なプログラム等をＲＡＭ２０２にロードして、プログラムを実行することで各種動作を実現するものである。

ＲＯＭ２０３あるいは外部メモリ２１１には、ＣＰＵ２０１の制御プログラムであるＢＩＯＳ（ＢａｓｉｃＩｎｐｕｔ／ＯｕｔｐｕｔＳｙｓｔｅｍ）やオペレーティングシステムや、各種装置の実行する機能を実現するために必要な後述する各種プログラム等が記憶されている。

入力コントローラ２０５は、キーボードやマウス等のポインティングデバイス（入力デバイス２０９）からの入力を制御する。

ビデオコントローラ２０６はディスプレイ２１０等の表示装置の表示を制御する。ディスプレイ２１０（表示部）は例えばＣＲＴや液晶ディスプレイである。

メモリコントローラ２０７は、ブートプログラム、ブラウザソフトウェア、各種のアプリケーション、フォントデータ、ユーザファイル、各種データ等を記憶するハードディスクやフレキシブルディスク或いはＰＣＭＣＩＡカードスロットにアダプタを介して接続されるカード型メモリ等の外部メモリ２１１へのアクセスを制御する。

尚、ＣＰＵ２０１は、例えばＲＡＭ２０２内の表示情報用領域へアウトラインフォントの展開（ラスタライズ）処理を実行することにより、ディスプレイ２１０上での表示を可能としている。また、ＣＰＵ２０１は、ディスプレイ２１０上の不図示のマウスカーソル等でのユーザ指示を可能とする。

本発明の医用画像処理装置１００が後述する各種処理を実行するために用いられる各種プログラム等はそれぞれ外部メモリ２１１に記憶されており、必要に応じてＲＡＭ２０２にロードされることにより、ＣＰＵ２０１によって実行されるものである。さらに、本発明に係るプログラムが用いる定義ファイルや各種情報テーブル、医用画像等は外部メモリ２１１に格納されている。尚、医用画像は外部サーバ等に記憶されており、医用画像処理装置１００が外部サーバから医用画像を取得するような構成としてもよい。

以上で、図１に示す医用画像処理装置１００のハードウェア構成の説明を終了する。

次に、図２を用いて医用画像処理装置１００の機能構成図の説明を始める。

医用画像処理装置１００は、機能部として、管理部２００１、記憶部２００２、取得部２００３、特定部２００４、指示受付部２００５、決定分２００６、生成部２００７、表示制御部２００８とを備える。

管理部２００１は臓器に対応する解析機能を複数管理する。記憶部２００２は管理される解析機能の種類に対応付けて、臓器に含まれる複数の部位のうちいずれの部位を細線化処理するかの情報である臓器情報を記憶する。取得部２００３は医用画像データを取得する。特定部２００４は、医用画像データに含まれる臓器の複数の部位を特定する。指示受付部２００５は、臓器の細線化処理を行う指示を受け付ける。決定分２００６は、医用画像データで特定された臓器の複数の部位のうちいずれの部位を細線化処理するかを、記憶部で記憶される臓器情報とユーザに指定された解析機能の種類とに基づいて決定する。生成部２００７は、決定部で決定された臓器の部位に対して細線化処理を行い、細線化形状データを生成する機能部である。表示制御部２００８は、臓器の複数の部位のうち、生成部で生成された細線化形状データによる画像を、細線化処理されない部位の画像とともに表示されるよう制御する。

以上で図２に示す医用画像処理装置１００の機能構成の説明を終了する。

［第１の実施形態］
次に図３に示すフローチャートを用いて、本発明の第１の実施形態について詳細に説明する。

ステップＳ３０１では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ユーザからの指示により、医用画像データの指定を受け付ける。本実施形態では、医用画像データとは被検体のＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置やＭＲＩ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）装置といったモダリティ装置で撮影され得られたボリュームデータである。

ステップＳ３０２では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ユーザから解析機能の選択を受け付ける。例えば、図４に示す選択画面にアイコンの選択を受け付けることにより、アイコンに対応する解析機能の選択を受け付ける。本実施形態では、肝臓解析アイコン４０１が押下された場合の処理について説明するが、心臓解析など他の部位の解析機能の選択を受け付けても構わない。

ステップＳ３０３では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ３０２で選択を受け付けた解析機能に対応する設定を外部メモリ２１１から取得する。解析機能に対応する設定とは、具体的には図７に示す画面を構成するための情報や解析対象の臓器を解析するための情報などである。画面上に配置されるボタンなどが解析機能ごとに異なっており、ユーザによりボタンが押下されることにより、解析機能の設定に基づいてステップＳ３０１で選択された医用画像データを用いた設定が取得される。本実施形態では、ステップＳ３０２で選択された肝臓解析に対応する設定を取得する。肝臓解析に対応する設定には、肝臓に含まれるパーツ（部位）である、肝臓実質、下大静脈、動脈、門脈、静脈のパーツ情報が含まれている。

ステップＳ３０４では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、肝臓実質、下大静脈、動脈、門脈、静脈のパーツ情報のそれぞれに対応するように、医用画像データから抽出された領域の指定を受け付ける。
ステップＳ３０５では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ３０４で指定を受け付けた医用画像データ領域をパーツ情報に対応付けて記憶しておく。

このような医用画像データからの領域の抽出およびパーツ情報への紐づけは、ユーザがパーツ情報を特定した状態で手動抽出させることで行ってもよいし、予め解析機能に紐づけて記憶された抽出条件をもとに自動抽出し、パーツ情報に紐づけて記憶してもよい。

ステップＳ３０６では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、臓器のパーツ情報に対応するパーツボタンのうち、いずれのパーツボタンが選択状態にあるか受け付ける。パーツボタンとはパーツ情報ごとに設けられたボタンであり、例えば図７に示す静脈ボタン７０１である。

ステップＳ３０７では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ３０６で選択状態にあるパーツボタンに対応するパーツを表示画面上に表示する。例えば静脈ボタン７０１の選択を受け付けた場合には図７に示すように静脈７０２を表示させる。

以上で図３に示すフローチャートの説明を終了する。図３に示す処理を行うことで、ステップＳ３０１で指定を受け付けた医用画像データに含まれる臓器のパーツに対応する領域を記憶させるとともに、選択されたパーツ情報のパーツを表示部に表示することが可能となる。

なお、このようにパーツが表示されている状態で、パーツボタンのＯＮ／ＯＦＦが行われた場合には、ＯＮのパーツボタンに対応するパーツが表示され、ＯＦＦのパーツボタンに対応するパーツが表示されないように切り替えることができる。つまり、例えば図８に示すように肝臓実質と下大静脈と門脈と静脈のパーツボタンが押下されている場合には、表示部に肝臓実質８０３と下大静脈８０４と門脈８０２と静脈８０１の画像が表示される。

そして、このように臓器のパーツに対応する領域が記憶された後に、図６に示すフローチャートに示すパーツの細線化処理が行えるようになる。

図６に示すフローチャートの説明を行う。

ステップＳ６０１では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ユーザによって選択されているパーツを特定する。具体的には、いずれのパーツボタンが押下状態にあるかを判断することによって、ユーザによって選択されたパーツを特定する。

ステップＳ６０３では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、臓器に対する細線化表示指示を受け付けたか否かを判定する。具体的には図９に示す細線化するか否かのチェックボックス９１０にユーザからチェックされた状態で、サーフェス作成ボタン９１２の押下を受け付けると、細線化表示指示を受け付けたと判定する。

ステップＳ６０４では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、サーフェス作成ボタン９１２の押下を受け付けた際に、血管径に依拠のチェックボックス９１１にチェックが入っているか（ユーザによりチャックボックスの選択がなされているか）を判定する。血管径に依拠のチェックボックス９１１にチェックが入っているかと判定された場合には処理をステップＳ６１０に進め、そうでない場合には処理をステップＳ６０５に処理を進める。

ステップＳ６０５からステップＳ６０９までは、ステップＳ６０１で特定されたパーツにすべて対して行うルーチンフローである。

ステップＳ６０５では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６０１で選択されたパーツに細線化フラグ５０３が立っているか否かを判定する。

具体的には、まず外部メモリ２１１に記憶されている図５に示すような解析機能テーブル５００を取得する。この解析機能テーブル５００には、解析機能の種類を示す解析機能５０１と、解析機能に対応する臓器の部位を示すパーツ５０２と、パーツ５０２を細線化するか否かを示すフラグである細線化フラグ５０３とが対応付けて記憶されている。そして解析機能テーブル５００からステップＳ３０２でユーザに選択された解析機能に対応するパーツの細線化フラグ５０３をもとに、選択されたパーツについてのフラグ情報を取得する。そして、取得されたフラグ情報が立っている（１が入力されている）場合には処理をステップＳ６０７に進め、そうでない場合には処理をステップＳ６０６に進めるように判定を行う。

本実施形態であれば選択された解析機能は肝臓解析であるので、解析機能テーブル５００から門脈と静脈のパーツのみが細線化されるように設定されているため、選択されているパーツが門脈若しくは静脈の場合にはＳ６０７に進み、選択されているパーツが肝臓実質、下大動脈、動脈の場合にはＳ６０６に進む。また、選択された解析機能が心臓解析であれば、右冠状動脈と左冠状動脈のみがＳ６０７に進み、細線化処理が行われる。

ステップＳ６０６では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６０５で細線化フラグ５０３が立っていない（細線化フラグ５０３に０が入力されている）と判定されたパーツの表面形状データを生成する。表面形状データとは、例えばパーツに対応する医用画像データをもとに、既知の技術であるマーチングキューブ方法等で作成されるポリゴンデータである。

ステップＳ６０７では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６０５で判定されたパーツの芯線を特定する処理を行う。芯線の特定方法については二次元の細線化手法、例えばＨｉｌｄｉｔｃｈのアルゴリズムを三次元に拡張する手法を用いたり、三次元的な薄面化処理を拡張した細線化手法を用いてもよい。

ステップＳ６０８では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６０７で特定された芯線を、芯線と直交する方向に一定幅拡張させた表面形状データ（細線化表面形状データ）を生成する処理を行う。

ステップＳ６０９では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６０６またはステップＳ６０８で生成された表面形状データを外部メモリ２１１に保存する。

ステップＳ６０１で選択されたパーツすべてに対してステップＳ６０５乃至６０９の処理が終了した場合にステップＳ６１５に処理を進める。

ステップＳ６１０では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、解析機能テーブル５００をもとに、Ｓ６０５と同様に選択されたパーツの細線化フラグ５０３が立っているか否かを判定する。細線化フラグ５０３が立っていると判定された場合は処理をステップＳ６１２に進め、そうでない場合には処理をステップＳ６１１に進める。

ステップＳ６１１では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６１０で細線化フラグ５０３が立っていないと判定されたパーツの形状のデータである表面形状データを生成する。表面形状データとは、例えばパーツに対応する医用画像データをもとに、既知の技術であるマーチングキューブ方法等で作成されるポリゴンデータである。

ステップＳ６１２では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６１０で細線化フラグ５０３が立っていると判定されたパーツの芯線を特定する処理を行う。芯線の特定方法については上述した方法で行う。

ステップＳ６１３では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６１２で特定された芯線を血管（管状構造物）の径に比例するように、芯線と直交する方向に拡張させた表面形状データを生成する処理を行う。血管の径の算出方法は既知の方法を用い、求められた血管の径に応じて、芯線の幅を拡張させる。つまり、実際の血管の径に比べてやや細い径の表面形状データを生成する。

ステップＳ６１４では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６１１またはステップＳ６１３で生成された表面形状データを外部メモリ２１１に保存する。

ステップＳ６０１で選択されたパーツすべてに対してステップＳ６１０乃至６１４の処理が終了した場合にステップＳ６１５に処理を進める。

ステップＳ６１５では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６０１で選択されたパーツの表面形状データを表示する。すなわち、細線化処理された表面形状データによる画像を、細線化処理が行われない部位の表面形状データの画像とともに表示する。

ステップＳ６０１で選択されたパーツすべてに対してステップＳ６０５乃至６０９の処理が終了してステップＳ６１５にて表示される表面形状データから生成される画像の画面例が、図９に示す画面例である。

図９に示す画面例では、解析機能テーブル５００で細線化フラグ５０３が立っていた、門脈９０２と静脈９０１のみが芯線に対して所定の幅だけ拡張された細線化処理が実行され、当該形状が表示されている。一方で、肝臓実質９０３（臓器実質）と下大静脈９０４については、細線化されることなく、もとの形状を保った状態で表示されている。このようにユーザが細線化指示を行うだけで、細線化されるべきパーツのみが細線化されて表示され、ユーザが都度細線化すべきパーツを選択する手間を軽減することができる。

更に図９に示す画面例では、パーツごとに色情報を設定することが可能であり、パーツごとに色情報設定ボタン（９２１〜９２５）が設けられている。色情報設定ボタンの選択を受け付けると、色をＲＧＢで設定することのできる色設定画面が表示され、ユーザにより色の指定を受け付ける。ここで設定された色が、色情報設定ボタンに対応するパーツの色として表示される。例えば色情報設定ボタン９２１で設定された色がピンクであれば、肝臓実質９０３がピンクで表示される。このようにして、複雑に肝臓実質９０３を走行する門脈９０２と静脈９０１とに異なる色を設定することで、肝臓実質９０３の血管の走行状態についてわかりやすい表示をすることができる。このような色情報は、予めボリュームデータから抽出されたパーツに対応して予め設定しておくこともでき、このような場合には細線化処理をされた後にも細線化パーツに対応する色情報として引き継がれ、細線化された表面形状データに対応する画像が対応する色で表示される。

また、ステップＳ６０１で選択されたパーツすべてに対してステップＳ６１０乃至６１３の処理が終了してステップＳ６１５にて表示される表面形状データの画面例が、図１０に示す画面例である。

図１０に示す画面例では、解析機能テーブル５００で細線化フラグ５０３が立っていた、門脈１００２と静脈１００１のみが血管の径に応じて拡張された細線化処理が実行されている。一方で、肝臓実質１００３と下大静脈１００４については、細線化されることなく、もとの形状を保った状態で表示されている。図１０においてもこのようにユーザが細線化指示を行うだけで、細線化されるべきパーツのみが細線化されて表示され、ユーザが都度細線化すべきパーツを選択する手間を軽減することができる。更に、図９に比べて血管の径に応じて芯線が拡張されているため、実際の血管に近い状態でありながら血管の走行状態を確認しやすい形状でパーツを表示することができるという効果がある。

図１０においても図９と同様に、パーツごとに色情報を設定することが可能であり色情報設定ボタンの選択を受け付けると、色をＲＧＢで設定することのできる色設定画面が表示され、ユーザにより色の指定を受け付ける。ここで設定された色が、色情報設定ボタンに対応するパーツの色として表示されるようになっている。これにより、例えば複雑に肝臓実質９０３を走行する門脈９０２と静脈９０１とに異なる色を設定することで、肝臓実質９０３の血管の走行状態についてわかりやすい表示をすることができる。

更に、図１１に示すように分割ボタン１１１０の選択（区分指示）を受け付けた場合には、例えば肝臓実質９０３を静脈の走行に基づいて肝臓実質９０３の領域を分類される「左肝静脈灌流域１１０３」、「中肝静脈灌流域１１０２」、「右肝静脈灌流域１１０１」といった複数の領域に分割する指定を受け付けることができる。領域の指定はユーザが手動で指定することもできるが、既知の技術を用いて区分指定することもできる。ユーザは分類された領域に対して色情報設定ボタン１１１１〜１１１３の選択を受け付けることで、色をＲＧＢで設定することのできる色設定画面が表示され、色の設定を行うことができる。色情報設定ボタンで設定された色が上記３つの分類に適用されて表示される。色情報設定ボタン１１１１で設定された色が「左肝静脈灌流域１１０３」、色情報設定ボタン１１１２で設定された色が「中肝静脈灌流域１１０２」、色情報設定ボタン１１１３で設定された色が「右肝静脈灌流域１１０１」に反映される。

この色情報が適用された状態で、細線化のチェックボックス１１１４と血管径に依拠のチェックボックス１１１５が選択された状態でサーフェス作成ボタン１１１６が押下された場合に図１２に示すような画面に遷移する。図１２に示す画面例では、「左肝静脈灌流域１１０３」に位置する血管１２０３が色情報設定ボタン１１１１で設定された色で、「中肝静脈灌流域１１０２」に位置する血管１２０２が色情報設定ボタン１１１２で設定された色で、「右肝静脈灌流域１１０１」に位置する血管１２０１が色情報設定ボタン１１１３で設定された色で表示される。なお、図１２に示す血管は静脈であるがこれに限定されない。門脈等でも構わない。また、領域によって色で識別するように表示したが、ユーザに領域が異なることを通知することができれば色に限定されない。

このように血管を細線化処理して得られた表面形状データも、肝臓の領域に応じた表示態様で識別可能に表示させることで、肝臓の領域に対応する血管の走行状態を容易に判別することができる。そして例えば生体肝移植の際に、ドナー（臓器の渡し手）の残肝において肝臓の領域の肝流域を考慮した手術計画を検討する際の補助をすることができる。

なお、細線化のチェックボックス１１１４と血管径に依拠のチェックボックス１１１５とが選択された状態の場合を例として説明したが、細線化のチェックボックス１１１４のみが選択された状態で血管を色分けして表示しても構わない。
以上で第１の実施形態の説明を終了する。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、臓器の部位を示すパーツごとに細線化を行うか否かを示すフラグ情報を記憶部が記憶し、細線化をすべきパーツを自動的に特定し、当該パーツを細線化させた。そして、第１の実施形態においては細線化の方法として、血管の芯線と直交する方向に一定幅拡張させて血管を細線化する方法と、血管の径に応じて芯線の幅を拡張させることで血管を細線化する方法を説明した。第２の実施形態では、血管の起始部から端部に進むにつれて血管の径を徐々に細くさせて表示することで血管を細線化する方法を説明する。

第２の実施形態では、システム構成、ハードウェア構成、機能構成、画面例、データテーブル等は第１の実施形態とは下記の変更点を除き同様とする。変更点としては、図６が図１３に変更された点である。第２の実施形態では、第１の実施形態と処理が異なる部分についてのみ説明を行う。

図１３は、第２の実施形態における詳細な処理の流れを説明するフローチャートである。

ステップＳ６０１からステップＳ６０２までの処理は図６に示すフローチャートと同様であるため説明を省略する。

ステップＳ１３０１では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、臓器に対する細線化表示指示を受け付けたか否かを判定する。具体的には図１４に示す指示受付画面１４００をディスプレイ２１０に表示させ、徐々に細くボタン１４０１又は細線化ボタン１４０２のいずれかのボタンが選択された状態でサーフェス作成ボタン１４０３が押下された場合に、臓器に対する細線化表示指示を受け付けたと判定することができる。通常ボタンを選択された状態でサーフェス作成ボタン１４０３が押下された場合には、臓器に対する細線化表示指示ではなく単なるサーフェス作成指示として、ボリュームデータに基づいてサーフェスデータの作成を行う。

ステップＳ１３０２では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ１３０１でサーフェス作成ボタン１４０３が押下された際に、徐々に細くボタン１４０１が選択されているか否かを判定する。徐々に細くボタン１４０１が選択されていると判定された場合には処理をステップＳ６０９に進め、そうでない場合には処理をステップＳ６０４に進める。

ステップＳ６０４乃至ステップＳ６１１までの処理は第１の実施形態と処理の内容が同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ１３０３では、医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、ステップＳ６０９で細線化フラグが立っていると判定されたパーツの起始部１６０１の位置を特定する（起始部特定手段に相当する）。起始部１６０１とは、管状構造物であるパーツのツリー構造の始点（根）の部分であり、例えば肝臓の門脈であれば図１５に示す１５０１の部分である。起始部１６０１の位置の特定方法は、ユーザからマウスなどのポインティングデバイスによる入力を受け付ける方法でもよいし、門脈のようにツリー構造となっている管状構造物の起始部１６０１の位置を自動的に抽出する公知の技術により起始部１６０１の位置を特定する方法（例えば特開２０１２−２２８３９）であっても構わない。

ステップＳ１３０４では、ステップＳ６０９で細線化フラグがあると判定されたパーツ（ツリー構造物）から、起始部１６０１からの距離に応じて決まる径の太さからなる形状データを生成する処理を行う。

具体的に処理の内容を説明する。ステップＳ１３０３で特定されたパーツの起始部１６０１の位置に基づいてパーツのツリー構造を医用画像処理装置１００のＣＰＵ２０１が、抽出する。ツリー構造の抽出方法を説明する。ステップＳ６１１で特定された芯線に対応するボクセルをＣＰＵ２０１が抽出し、抽出されたボクセルのうちステップＳ１３０３で特定された起始部１６０１の位置に対応するボクセルを開始点として、連なるボクセルを走査する。図１６の模式図を用いて説明する。起始部１６０１に連なるボクセルをＣＰＵ２０１が特定し、連なるボクセルが１つまたは２つの場合には同一の線状構造要素のボクセルとして特定する。これを繰り返し、連なるボクセルが３つ以上となっているボクセル１６０２がＣＰＵ２０１により特定された場合には、連なる３つ以上となっているボクセル１６０２を節点としてＣＰＵ２０１が特定する。この処理を繰り返すことで、図１６に示す節点１６０２と節点１６０３とをＣＰＵ２０１が特定することができる。起始部１６０１から節点１６０２までのボクセルを線状構造要素１６１１、節点１６０２から節点１６０３までのボクセルを線状構造要素１６１２、節点１６０２から端点１６０４までのボクセルを線状構造要素１６１３、節点１６０３から端点１６０６までのボクセルを線状構造要素１６１４、節点１６０３から端点１６０５までのボクセルを線状構造要素１６１５としてＣＰＵ２０１が抽出する。

ツリー構造の抽出方法はヘッセ行列を用いた手法を用いるなど他の方法であってもよい。具体的には、まず、３次元医用画像に対してＣＰＵ２０１が多重解像度変換を行った後、各解像度の画像に対してヘッセ行列の固有値解析を行い、線状構造要素を抽出する。つぎに、ＣＰＵ２０１が各解像度の画像における解析結果を統合することによって３次元医用画像中の様々なサイズの線状構造要素を抽出する。そして、ＣＰＵ２０１が最小全域木アルゴリズム等を用いて、抽出された各線状構造要素を連結することにより、３次元医用画像中の管状構造を表すデータが得られる。（特開２０１２−２２３３３８号公報）

次に、抽出されたパーツのツリー構造の起始部１６０１から末端部に至るまでのルート（経路）をＣＰＵ２０１が複数特定する。図１６に示すルートＡは起始部１６０１を始点として節点１６０２を経由し、端点１６０４まで至るルートである。ルートＢは、起始部１６０１を始点として節点１６０２、節点１６０３を経由し、端点１６０５まで至るルートである。ルートＣは、起始部１６０１を始点として節点１６０２、節点１６０３を経由し、端点１６０６まで至るルートである。図１６の模式図では上記３つのルートをＣＰＵ２０１が特定できる。

このようにして複数特定されたルートの長さをＣＰＵ２０１がそれぞれ求める。求められた長さにより、起始部から端点に至るまでの長さが最も長いルートをＣＰＵ２０１が特定する。本実施形態では、仮にルートＡが最も長いルートであるとして説明する。パーツの半径であってステップＳ６１１で特定された芯線の直交断面のパーツの半径を、ルートＡの起始部から端点までの間でＣＰＵ２０１が計算することにより求め、求められた半径のうち最も大きい半径（以下、最大半径とする）と最も小さい半径（以下、最小半径とする）をＣＰＵ２０１が特定する。

特定された最大半径と最小半径とに基づいて、ルートＡの距離に対する１ボクセルあたりの半径の減少率をＣＰＵ２０１が特定する。例えば、最大半径から最小半径を減じた値をルートＡの距離で除することで、１ボクセル当たりの半径の減少率をＣＰＵ２０１が特定することができる。この１ボクセル当たりの減少率は最大半径と最小半径とルートＡの距離から求められる率であり、必ずしも上述した求め方である必要はなく、あくまでも例である。本実施形態では半径で説明したが、当然直径で実現するようにしてもよい。

次に、複数特定されたルートの長さのうち、最もルートの長さが短いルートから、芯線の半径をＣＰＵ２０１が求めていく。本実施形態では、最もルートの長さが短いルートをルートＣであるとして説明する。

ステップＳ１３０３で特定された起始部１６０１の位置のパーツの半径（以下、起始部半径とする）をＣＰＵ２０１が求め、この起始部半径と１ボクセル当たりの減少率により、ルートＣを通る芯線の半径を起始部１６０１から末端部１６０６までのボクセルごとに、ＣＰＵ２０１が計算により求める。これにより、線状構造要素１６１１、線状構造要素１６１２、線状構造要素１６１４の各要素の半径をＣＰＵ２０１が確定する。確定された半径は変更されることはない。

次に、ルートＣの次に長さが短いルートをＣＰＵ２０１が特定する。本実施形態では、ルートＢが該当する。ルートＢを構成する線状構造要素のうち、線状構造要素１６１１と線状構造要素１６１２については、すでにルートＣでの計算により半径が確定されているため、線状構造要素１６１５の半径のみをＣＰＵ２０１が計算により求める。ルートＣでの計算により求められた節点１６０３の半径と、１ボクセル当たりの減少率とに基づいて、ＣＰＵ２０１が線状構造要素１６１５の半径を求める。

次にルートＢの次に長さが短いルートをＣＰＵ２０１が特定する。本実施形態では、ルートＡが該当する。ルートＡを構成する線状構造要素のうち、線状構造要素１６１１については既に半径が確定しているため、ＣＰＵ２０１は、線状構造要素１６１３の半径を、上述した１ボクセル当たりの減少率と節点１６０２の半径とに基づいて計算により求める。ＣＰＵ２０１は、ルートＡの次に長いルートがあるか否かを判断する。本実施形態の図１６にはルートＡより長いルートが存在しないため、ＣＰＵ２０１は処理を終了する。

以上により、パーツの起始部からの距離に応じてパーツの半径を徐々に細くする細線化処理が完了する。パーツの起始部からの距離に応じてパーツの半径を徐々に細くする細線化処理を行った門脈の例が、図１７に示す模式図である。起始部からの距離に応じて径を徐々に細くする細線化処理による効果としては、複雑に分岐するパーツであったとしても起始部からの距離が等しい部位同士の径、すなわち管状構造物の外周の長さが等しくなるよう表示されるため、外周の長さが等しければ直観的に起始部からの距離が等しいと判断できる。すなわち、ユーザは直観的に起始部からの位置関係を知覚できるという効果がある。
以上で第２の実施形態の説明を終了する。

なお、本実施形態では、臓器を肝臓として説明を行ったが、心臓や脳や肺など管状構造物であれば他の臓器であっても本発明に含まれるものである。

本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、１つの機器からなる装置に適用してもよい。なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接、或いは遠隔から供給するものを含む。そして、そのシステム或いは装置の情報処理装置が前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合も本発明に含まれる。
したがって、本発明の機能処理を情報処理装置で実現するために、前記情報処理装置にインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理を情報処理装置で実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行して情報処理装置にインストールさせて実現することも可能である。
また、情報処理装置が、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、情報処理装置上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、情報処理装置に挿入された機能拡張ボードや情報処理装置に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
なお、前述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００医用画像処理装置
２０１ＣＰＵ
２０２ＲＡＭ
２０３ＲＯＭ
２０４システムバス
２０５入力コントローラ
２０６ビデオコントローラ
２０７メモリコントローラ
２０８通信Ｉ／Ｆコントローラ
２０９キーボード
２１０ＣＲＴディスプレイ
２１１外部メモリ

Claims

臓器に含まれる複数の管状構造物のうちいずれの管状構造物を細線化処理するかの臓器情報を記憶する記憶手段と、
医用画像データを取得する取得手段と、
前記臓器の細線化処理を行う指示を受け付ける指示受付手段と、
前記指示受付手段による指示に応じて、前記医用画像データに含まれる臓器の複数の管状構造物のうちいずれの管状構造物を細線化処理するかを、前記記憶手段で記憶された前記臓器情報に基づいて決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された臓器の管状構造物の医用画像データに対して細線化処理を行い、細線化表面形状データを生成する生成手段と
を備えることを特徴とする医用画像処理装置。
臓器に対応する複数の解析機能を管理する管理手段
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
前記記憶手段は、前記管理手段で管理される解析機能の種類に対応付けて、前記臓器情報を記憶すること
を特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
前記細線化表面形状データによる画像を、前記生成手段で細線化処理が行われない管状構造物の画像とともに表示されるように制御する表示制御手段
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
前記生成手段は、前記決定手段で決定された臓器の管状構造物以外の管状構造物に対しては、当該管状構造物の医用画像データから表面形状データを生成し、
前記表示制御手段は、前記細線化表面形状データの画像を、前記管状構造物の表面形状データの画像とともに表示するように制御することを特徴とする請求項４に記載の医用画像処理装置。
前記記憶手段は、前記複数の管状構造物ごとに、表示する際の色情報を記憶しており、
前記表示制御手段は、前記細線化された管状構造物を前記記憶手段に記憶された前記色情報が示す色で表示されるように制御することを特徴とする請求項４または５に記載の医用画像処理装置。
前記臓器の臓器実質を、複数の領域に区分する区分手段を更に備え、
前記記憶手段は、前記区分手段による複数の領域ごとに表示する際の色情報も記憶しており、
前記表示制御手段は、前記区分手段で前記臓器実質が区分けされている場合には、前記細線化表面形状データを、前記臓器実質の前記複数の領域に対応するように区分けし、当該区分けされた細線化表面形状データを対応する領域の前記記憶手段で記憶された色情報を用いて表示するよう制御すること
を特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
前記決定手段は、前記管状構造物が、前記臓器情報で細線化処理する管状構造物として前記記憶手段で記憶されている場合に、細線化処理する管状構造物として決定すること
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
前記細線化表面形状データとは、前記管状構造物の芯線と直交する方向に一定幅拡張させて得られるデータであること
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
前記細線化表面形状データとは、前記管状構造物の径に応じて芯線の幅を拡張させて得られるデータであること
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
前記臓器情報は、臓器実質と、静脈、動脈、及び門脈のうち少なくとも２つの管状構造物とを含み、
前記記憶手段は、前記複数の管状構造物のうちいずれかの管状構造物を細線化処理すべき管状構造物として記憶することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
前記指示受付手段は、前記細線化処理を前記管状構造物の径に依拠した処理とする第１の指示と、前記管状構造物の径に依拠しない第２の指示のいずれかを受け付けることが可能であり、
前記生成手段は、前記細線化処理として、前記指示受付手段で前記第１の指示を受け付けた場合に前記管状構造物から特定される芯線に対して当該管状構造物の径に依拠した幅を拡張する処理を行い、前記細線化処理として、前記指示受付手段で前記第２の指示を受け付けた場合に前記管状構造物から特定される芯線を一定幅拡張する処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の医用画像処理装置。
前記記憶手段は、前記静脈と前記門脈とを細線化すべき管状構造物として記憶していることを特徴とする請求項１１または１２に記載の医用画像処理装置。
前記管状構造物の起始部を特定する起始部特定手段を更に備え、
前記生成手段は、前記起始部特定手段で特定された前記起始部からの距離に応じて前記起始部から端部に至るまで徐々に前記管状構造物の径を小さくする処理を行った細線化表面形状データを生成すること
を特徴する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
臓器に含まれる複数の管状構造物のうちいずれの管状構造物を細線化処理するかの臓器情報を記憶する記憶手段を備える医用画像処理装置の制御方法であって、
医用画像データを取得する取得ステップと、
前記臓器の細線化処理を行う指示を受け付ける指示受付ステップと、
前記指示受付ステップによる指示に応じて、前記医用画像データに含まれる臓器の複数の管状構造物のうちいずれの管状構造物を細線化処理するかを、前記記憶手段で記憶された前記臓器情報に基づいて決定する決定ステップと、
前記決定ステップで決定された臓器の管状構造物の医用画像データに対して細線化処理を行い、細線化表面形状データを生成する生成ステップと
を含むことを特徴とする医用画像処理装置の制御方法。
コンピュータを、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の医用画像処理装置として機能させることを特徴とするプログラム。