JP6775944B2 - 画像処理装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、画像処理装置に関する。
従来、画像診断装置により生成された各種の医用画像を用いて、脳の認知症等の診断が行われている。認知症には、アルツハイマー(Alzheimer)型と血管性型とがあり、アルツハイマー型の認知症では脳組織の萎縮が顕著にみられ、血管性型の認知症では特に微小出血(micro bleeds:MB)が顕著にみられることが知られている。さらに、脳組織の萎縮及びMBの両方が顕著にみられる混合型も存在するといわれている。
再公表WO2013/054718号公報
富本秀和、「血管性認知症;Revisited」、老年性認知症研究誌 19(1)、p.4-7、2012 Wiesje M. et al.、"Microbleeds in Vascular Dementia:Clinical aspects"、Experimental Gerontology 47(11)、p.853-857、2012 Jeroen DC. et al.、"Clinical Relevance of Improved Microbleed Detection by Susceptibility-Weighted Magnetic Resonance Imaging"、Stroke 42、p.1894-1900、2011
本発明が解決しようとする課題は、医用画像を用いた脳の認知症等の診断における医師の労力を軽減することができる画像処理装置を提供することである。
実施形態に係る画像処理装置は、取得部と、投影部と、出力部とを備える。取得部は、磁気共鳴イメージングによって収集された脳の三次元画像データを取得する。投影部は、前記三次元画像データに対して、脳の形状に基づいて限定された範囲で投影処理を行うことで、前記脳に生じた微小出血又は石灰化が描出された投影画像を生成する。出力部は、前記投影画像を出力する。
図1は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す図である。 図2は、第1の実施形態に係る投影機能によって行われる投影処理の一例を示す図である。 図3は、第1の実施形態に係る出力機能によって出力される投影画像の一例を示す図である。 図4は、第1の実施形態に係る出力機能によって出力される投影画像の他の例を示す図である。 図5は、第1の実施形態に係る画像処理装置によって行われる画像処理方法の処理手順を示すフローチャートである。 図6は、第1の実施形態に係る投影機能によって行われる投影処理の一例を示す図である。 図7は、第2の変形例に係る投影機能によって行われる投影処理の一例を示す図である。 図8は、第2の変形例に係る投影機能によって行われる投影処理の他の例を示す図である。 図9は、第3の変形例に係る出力機能によって出力される投影画像の一例を示す図である。 図10は、第4の変形例に係る出力機能によって出力される計測結果の一例を示す図である。 図11は、第4の変形例に係る出力機能によって出力される計測結果の他の例を示す図である。 図12は、第7の変形例に係る投影機能によって行われるMBのコントラストを高める処理の一例を示す図である。 図13は、第7の変形例に係る投影機能によって行われる石灰化のコントラストを高める処理の一例を示す図である。 図14は、第2の実施形態に係るMRI装置の構成例を示す図である。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す図である。例えば、図1に示すように、本実施形態に係る画像処理装置300は、ネットワーク50を介して、磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置100と、画像保管装置200とに接続される。なお、画像処理装置300は、ネットワーク50を介して、X線CT(Computed Tomography)装置や、超音波診断装置、PET(Positron Emission Tomography)装置等の他の画像診断装置にさらに接続されてもよい。
MRI装置100は、磁気共鳴現象を利用して被検体の画像データを収集する。具体的には、MRI装置100は、操作者によって設定された撮像条件に基づいて各種撮像シーケンスを実行することで、被検体から磁気共鳴データを収集する。そして、MRI装置100は、収集した磁気共鳴データに対してフーリエ変換処理等の画像処理を施すことで、二次元又は三次元の画像データを生成する。
画像保管装置200は、各種画像診断装置によって収集された画像データを保管する。例えば、画像保管装置200は、ネットワーク50を介してMRI装置100から画像データを取得し、取得した画像データを装置内又は装置外に設けられた記憶回路に記憶させる。例えば、画像保管装置200は、サーバ装置等のコンピュータ機器によって実現される。
画像処理装置300は、各種画像診断装置によって収集された画像データを処理する。例えば、画像処理装置300は、ネットワーク50を介してMRI装置100又は画像保管装置200から画像データを取得し、装置内又は装置外に設けられた記憶回路に記憶させる。また、画像処理装置300は、取得した画像データに対して各種画像処理を行い、画像処理を行う前又は画像処理を行った後の画像データをディスプレイ等に出力する。
例えば、図1に示すように、画像処理装置300は、I/F(インターフェース)回路310と、記憶回路320と、入力回路330と、ディスプレイ340と、処理回路350とを有する。
I/F回路310は、画像処理装置300と、ネットワーク50を介して接続された他の装置との間で送受信される各種データの伝送及び通信を制御する。例えば、I/F回路310は、ネットワークカードやネットワークアダプタ、NIC(Network Interface Controller)等によって実現される。例えば、I/F回路310は、処理回路350に接続され、処理回路350から出力される画像データを所定の通信プロトコルに準拠した形式に変換し、MRI装置100又は画像保管装置200に送信する。また、I/F回路310は、MRI装置100又は画像保管装置200から受信した画像データを処理回路350に出力する。
記憶回路320は、各種データを記憶する。例えば、記憶回路320は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。例えば、記憶回路320は、処理回路350に接続され、処理回路350から送られる命令に応じて、入力された画像データを記憶し、又は、記憶している画像データを処理回路350に出力する。
入力回路330は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。例えば、入力回路330は、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、タッチパネル等によって実現される。例えば、入力回路330は、処理回路350に接続され、操作者から受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路350に出力する。
ディスプレイ340は、各種情報及び各種画像を表示する。例えば、ディスプレイ340は、液晶モニタやCRT(Cathode Ray Tube)モニタ、タッチパネル等によって実現される。例えば、ディスプレイ340は、処理回路350に接続されており、処理回路350から出力される画像データに基づいて、各種の形式で画像を表示する。
処理回路350は、入力回路330から出力される入力操作に応じて、画像処理装置300が有する各構成要素を制御する。例えば、処理回路350は、プロセッサによって実現される。例えば、処理回路350は、I/F回路310から出力される画像データを記憶回路320に入力する。また、処理回路350は、記憶回路320から出力される画像データをディスプレイ340に出力する。
このような構成のもと、本実施形態に係る画像処理装置300は、例えば、医師によって操作され、脳の認知症等の診断に用いられる。認知症には、アルツハイマー(Alzheimer)型と血管性型とがあり、アルツハイマー型の認知症では脳組織の萎縮が顕著にみられ、血管性型の認知症では特に微小出血(micro bleeds:MB)が顕著にみられることが知られている。さらに、脳組織の萎縮及びMBの両方が顕著にみられる混合型も存在するといわれている。
例えば、MRI装置による診断では、アルツハイマー型の認知症について、T1強調画像を用いて皮質の容積を計測することが行われている。一方、血管性型の認知症については、T2*強調画像、位相画像、又は振幅画像の位相強調画像を用いて、低信号となっている部分や位相シフトの大きな孤立点となっている部分等を観察することで、MBや石灰化の診断が行われている。
ここで、血管性型の認知症については、35〜85%の割合でMBがみられるといわれており、MBを診断することで、発症前の進行を予測する可能性も指摘されている。しかしながら、例えば、医師にとって、MRI装置によって収集された三次元画像データに対して、スライス単位で、又は、所定の厚さのスラブ(slab)で最小値投影法(minimum Intensity Projection:mIP)による投影処理を行って得られる投影画像の単位でMBを観察することは、労力を要していた。また、MBがmIPにおけるスラブ間の境界にあったり、スラブが重複していたりすると、MBの数を正しくカウントすることができない場合もあり得る。
また、例えば、Susceptibility Weighted Imaging(SWI)を用いてMBの解析を行う方法も提案されている。しかしながら、この方法は、脳の機能領域ごとにMBの数をカウントして表にまとめるものであり、ルーチンとして用いるには労力を要する。また、例えば、どこをMBとするか、というような画像診断上の基準がないため、客観的な指標として用いることが難しい。
これに対し、例えば、mIPによって得られる投影画像は簡単に用いることができるが、奥行き方向の情報がないため、脳の全体に対して投影処理を行ってしまうと、投影方向の位置が分かりにくい。そのため、投影方向で異なる位置にMBがあったとしても、表示画像上で各MBが重なる確率が増えてしまい、MBが見逃されて過小評価になりやすい。
また、MBを抽出した後にボリュームレンダリングを行う方法も考えられるが、この方法では、奥行き方向の認識はmIPよりは良いものの、回転をさせたとしても脳の半球間でのMBの重なりは避けられない。そのため、例えば、読影のレポートやカルテのように、静止画像しか載せられない紙のようなものに、MBの重なりを適切に避けた画像を貼り付けることは難しかった。
このようなことから、本実施形態に係る画像処理装置300では、医用画像を用いた脳の認知症等の診断における医師の労力を軽減することができるように構成されている。
具体的には、処理回路350が、取得機能351と、投影機能352と、出力機能353とを有する。なお、取得機能351は、特許請求の範囲における取得部の一例である。また、投影機能352は、特許請求の範囲における投影部の一例である。また、出力機能353は、特許請求の範囲における出力部の一例である。
取得機能351は、脳の三次元画像データを取得する。具体的には、取得機能351は、ネットワーク50を介して、MRI装置100又は画像保管装置200から脳の三次元画像データを取得する。また、取得機能351は、取得した画像データを記憶回路320に記憶させる。
例えば、取得機能351は、MRI装置100によって脳のMB又は石灰化のコントラストを強調させるイメージング手法で得られた三次元画像データを取得する。例えば、取得機能351は、グラディエントエコー(Gradient Echo:GRE)法のシーケンスを用いて収集されたT2*強調画像や位相マップ、位相マップより磁化率を求めたQuantitative Susceptibility Map(QSM)等の三次元画像データを取得する。
投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データに対して投影処理を行うことで、脳の投影画像を生成する。具体的には、投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データを記憶回路320から読み出し、読み出した三次元画像データに対して投影処理を行う。また、投影機能352は、投影処理によって生成された脳の投影画像の画像データを記憶回路320に記憶させる。
例えば、投影機能352は、三次元画像データに対して投影処理を行うことで、脳に生じたMB又は石灰化が描出された投影画像を生成する。例えば、T2*強調画像や位相マップ、QSM等の三次元画像データに対して投影処理を行うことで、MBや石灰化が描出された投影画像が得られる。例えば、投影機能352は、三次元画像データに対してmIPによる投影処理を行うことで、脳の投影画像を生成する。
ここで、例えば、投影機能352は、三次元画像データにおける脳の所定の範囲で投影処理を行う。例えば、投影機能352は、所定の範囲として、脳表から所定の深さまでの範囲で投影処理を行う。
図2は、第1の実施形態に係る投影機能352によって行われる投影処理の一例を示す図である。なお、図2は、コロナル断面に沿った脳の一断面を示している。図2において、斜線を付けた部分は皮質(灰白質)を示しており、皮質の内側にある白色の部分は白質を示している。また、点で網掛けを付けた部分は小脳を示している。
例えば、図2に示すように、投影機能352は、三次元画像データにおいて、頭皮や頭蓋骨等のような脳の外側にある部位を削除した後に、大脳21と小脳22とを分離し、さらに、大脳21を右半球21aと左半球21bとに分離する。
そして、投影機能352は、右半球21a及び左半球21bそれぞれに対して、脳表から所定の深さまでの範囲(図2に示す破線23と破線24との間の範囲)を設定する。ここでいう所定の深さは、脳の位置ごとに一定の深さであってもよいし、異なる深さであってもよい。また、ここで設定される範囲は、皮質の厚さが一定でないため白質も含まれることになるが、できる限り白質の部分を除いて、皮質の部分が多く含まれるように設定される。
その後、投影機能352は、設定した範囲で、mIPによる投影処理を行う。このとき、例えば、投影機能352は、脳の形を変えずに、脳の表面を1つ又は複数の方向から見た投影方向で投影処理を行う。より具体的には、例えば、投影機能352は、右半球21a及び左半球21bそれぞれについて、外側面及び内側面それぞれから見た方向で投影処理を行う。また、例えば、投影機能352は、右半球21a及び左半球21bの両方を頂面及び底面それぞれから見た方向で投影処理を行う。また、例えば、投影機能352は、さらに、右半球21a及び左半球21bの両方を前面及び後面それぞれから見た方向で投影処理を行ってもよい。
なお、ここでは、脳表から所定の深さまでの範囲で投影処理を行う場合の例を説明したが、投影処理の方法はこれに限られない。例えば、投影機能352は、三次元画像データに対してセグメンテーション処理を行うことで皮質の領域を抽出し、抽出した皮質の領域を対象にして投影処理を行ってもよい。このとき、投影機能352は、皮質を抽出するための信号値の閾値として予め設定された所定の閾値に基づいて、皮質の領域を検出する。
また、ここでは、三次元画像データにおける皮質の領域を対象にして投影処理を行う場合の例を説明したが、投影処理の方法はこれに限られない。一般的に、皮質(脳表面からある深さまでにある神経細胞の集合)は脳機能別に領域分類されており、皮質の下や深部は、神経線維の白質が主体であることが知られている。ここで、白質の病変についても、皮質の該当部分と運動神経や感覚神経との連絡部に相当する部分での障害は、各機能に関係すると考えられる。そのため、例えば、投影機能352は、白質部分を対象にして投影処理を行ってもよい。また、例えば、投影機能352は、まずは皮質部分を対象にして投影処理を行い、その後、必要に応じて白質部分を対象にして投影処理を行うというように、段階的に投影処理を行ってもよい。
出力機能353は、投影機能352によって生成された投影画像をディスプレイ340に出力する。具体的には、出力機能353は、投影機能352によって生成された投影画像の画像データを記憶回路320から読み出し、読み出した画像データをディスプレイ340に出力する。
図3は、第1の実施形態に係る出力機能353によって出力される投影画像の一例を示す図である。例えば、図3に示すように、出力機能353は、右半球及び左半球それぞれについて、外側面及び内側面それぞれから見た投影画像を出力し、さらに、右半球21a及び左半球21bの両方を頂面及び底面それぞれから見た投影画像を出力する。なお、例えば、出力機能353は、右半球21a及び左半球21bの両方を前面及び後面それぞれから見た投影画像をさらに出力してもよい。なお、図3において、脳の像の上に示される点状の領域が、MB又は石灰化の領域を示している。
なお、出力機能353は、投影画像を脳表の画像とともに出力してもよい。
図4は、第1の実施形態に係る出力機能353によって出力される投影画像の他の例を示す図である。例えば、図4に示すように、出力機能353は、脳の機能領域の大分類区画である前頭葉41、頭頂葉42、側頭葉43及び後頭葉44をそれぞれ示した脳表の画像に投影画像を重畳させて出力する。なお、ここで用いられる脳表の画像は、前頭葉、頭頂葉、側頭葉及び後頭葉を示したものに限られない。例えば、脳の領域を機能別にさらに細分類したブロードマン(Brodmann)の脳地図によって区分けされた機能領域を示したものであってもよい。
このとき、出力機能353は、例えば、標準的な脳の形状に機能別の区分けを示したテンプレート画像を用いて、投影画像における各領域の位置を特定する。例えば、出力機能353は、表示の対象となる投影画像と同じ被検体の画像であって、脳の形状が比較的明瞭に描出されたT1W画像等の画像に対して、テンプレート画像を変形させながらマッチングすることで、投影画像における各領域の位置を特定する。
また、例えば、出力機能353は、投影画像を同じ脳に関する所定の種類のパラメータ画像に重畳させて出力してもよい。ここでいうパラメータ画像は、例えば、脳の血流を表すCBF(Cerebral Blood Flow)や、皮質厚、T1値、T2値、PD(Proton Density)値、ADC(Apparent Diffusion Coefficient)値、FA(Fractional Anisotropy)値等をマッピングした画像である。例えば、CBFをマッピングした画像は、一般的にスライス厚がせいぜい2〜3cmであることが多く、同じ厚さで投影処理を行ったとしても、複数のMB又は石灰化が重なることも少ないと考えられる。なお、ここで用いられるパラメータ画像は、例えば、予め取得機能351によって取得されて、記憶回路320に記憶される。
また、例えば、出力機能353は、MRI装置100以外の他の画像診断装置によって収集された画像に投影画像を重畳させて出力してもよい。ここでいう他の画像診断装置は、例えば、X線CT装置や、超音波診断装置、PET装置等である。このような他の画像診断装置によって収集された画像は、例えば、予め取得機能351によって取得されて、記憶回路320に記憶される。
以上、処理回路350が有する各処理機能について説明した。ここで、例えば、上述した各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路320に記憶される。処理回路350は、各プログラムを記憶回路320から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで、各プログラムに対応する処理機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路350は、図1に示した各処理機能を有することとなる。
また、図1では、単一の処理回路350によって、取得機能351、投影機能352及び出力機能353の処理機能が実現される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、処理回路350は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路350が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。
図5は、第1の実施形態に係る画像処理装置300によって行われる画像処理方法の処理手順を示すフローチャートである。
例えば、図5に示すように、画像処理装置300では、取得機能351が、MRI装置100又は画像保管装置200から脳の三次元画像データを取得する(ステップS101)。このステップS101は、例えば、処理回路350が取得機能351に対応する所定のプログラムを記憶回路320から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、投影機能352が、三次元画像データにおいて、頭皮や頭蓋骨等のような脳の外側にある部位を削除する(ステップS102)。その後、投影機能352は、投影処理の対象となる範囲を設定し(ステップS103)、設定した範囲で投影処理を実行する(ステップS104)。これらステップS102〜S104は、例えば、処理回路350が投影機能352に対応する所定のプログラムを記憶回路320から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、出力機能353が、投影機能352によって生成された投影画像をディスプレイ340に出力する(ステップS105)。このステップS105は、例えば、処理回路350が出力機能353に対応する所定のプログラムを記憶回路320から呼び出して実行することにより実現される。
上述したように、第1の実施形態では、脳の三次元画像データに対して投影処理を行うことで、脳に生じたMB又は石灰化が描出された投影画像が得られる。すなわち、脳組織の皮質や白質、MBや石灰化等の病変を抽出する処理を行わなくても、脳表が抽出できれば、MBや石灰化を表示することができる。
また、第1の実施形態では、投影画像が脳表の画像とともに出力されるので、脳で発生している病変の位置を容易に特定することができる。
また、第1の実施形態では、脳の全体に対して投影処理が行われるのではなく、三次元画像データにおける所定の範囲で投影処理が行われるので、投影画像において複数のMB又は石灰化が重なるのを抑えることができる。
また、第1の実施形態では、脳の表面を1つ又は複数の方向から見た投影方向で投影処理が行われるので、投影方向を回転させながら動画でMBや石灰化を観察しなくても、静止画像である投影画像でMBや石灰化を容易に観察することができる。また、静止画像である投影画像を読影のレポートやカルテに容易に用いることができる。
また、第1の実施形態では、投影画像が所定の種類のパラメータ画像に重畳されて出力されるので、各種パラメータ間の関係を定性的又は定量的に理解しやすくなり、診断能を向上させることができる。
以上のことから、第1の実施形態によれば、医用画像を用いた脳の認知症等の診断における医師の労力を軽減することができる。
(第1の変形例)
なお、上述した第1の実施形態では、投影機能352が、脳の表面を1つ又は複数の方向から見た投影方向で投影処理を行う場合の例を説明したが、投影処理の方法はこれに限られない。
例えば、投影機能352は、三次元画像データにおける脳の領域を複数の領域に分割し、分割された領域ごとに投影処理を行ってもよい。
図6は、第1の実施形態に係る投影機能352によって行われる投影処理の一例を示す図である。なお、図6は、図2に示した例と同様に、コロナル断面に沿った脳の一断面を示している。図6において、斜線を付けた部分は皮質(灰白質)を示しており、皮質の内側にある白色の部分は白質を示している。また、点で網掛けを付けた部分は小脳を示している。
例えば、図6に示すように、投影機能352は、三次元画像データにおいて、頭皮や頭蓋骨等のような脳の外側にある部位を削除した後に、大脳21と小脳22とを分離し、さらに、大脳21を右半球21aと左半球21bとに分離する。そして、投影機能352は、右半球21a及び左半球21bそれぞれに対して、脳表から所定の深さまでの範囲(図2に示す破線23と破線24との間の範囲)を設定する。これらの処理については、図2に示した例と同様である。
そして、本変形例では、例えば、図6に示すように、投影機能352は、右半球21aを通る投影面25で、右半球21aを、外側面及び頂面を含む領域21cと、内側面及び底面を含む領域21dとに分割する。また、投影機能352は、左半球21bを通る投影面26で、左半球21bを、外側面及び頂面を含む領域21eと、内側面及び底面を含む領域21fとに分割する。ここで、例えば、投影面25及び26は、いずれもコロナル断面に垂直な面である。
その後、投影機能352は、設定した範囲で、mIPによる投影処理を行う。このとき、例えば、投影機能352は、分割した領域それぞれについて、脳の形を変えずに、投影面に垂直な投影方向(図6に示す実線の矢印の方向)で投影処理を行う。この結果、右半球21aの外側面及び頂面を含む投影画像、右半球21aの内側面及び底面を含む投影画像、左半球21bの外側面及び頂面を含む投影画像、左半球21bの内側面及び底面を含む投影画像の4つの投影画像が得られる。
このように、脳の領域を4つの領域に分割して投影処理を行うことによって、第1の実施形態で説明したように8つの方向(右半球の外側面及び内側面、左半球の外側面及び内側面、頂面、底面それぞれから見た方向)から投影処理を行う場合と比べて、少ない数の投影画像で脳の全体を観察することができる。
なお、一般的に、脳は前後に長いことから、コロナル断面に垂直な面で脳の領域を分割するのが好ましいが、脳の領域を分割する方法はこれに限られない。例えば、投影機能352は、ディスプレイ340に脳のサジタル断面像を表示し、表示したサジタル断面像上で領域分割用の断面の位置を設定する操作を操作者から受け付けてもよい。
また、脳の領域を分割する単位は、上述した例に限られない。例えば、投影機能352は、機能別に区分けされた複数の領域に脳の領域を分割してもよい。
例えば、投影機能352は、前頭葉、頭頂葉、側頭葉、及び後頭葉を含む複数の領域に脳の領域を分割する。または、例えば、投影機能352は、ブロードマン(Brodmann)の脳地図により区分けされた複数の領域に脳の領域を分割する。または、例えば、投影機能352は、血管支配領域ごとに区分けされた複数の領域に脳の領域を分割する。
(第2の変形例)
また、上述した第1の実施形態では、投影機能352が、脳の形を変えずに投影処理を行う場合の例を説明したが、投影処理の方法はこれに限られない。
例えば、投影機能352は、脳の形を変形させた後に投影処理を行ってもよい。例えば、投影機能352は、脳の脳表が平坦に揃うように三次元画像データを変換した後に、投影処理を行う。
図7は、第2の変形例に係る投影機能352によって行われる投影処理の一例を示す図である。例えば、投影機能352は、図6に示した例と同様に、右半球を、外側面及び頂面を含む領域と、内側面及び底面を含む領域とに分割し、左半球を、外側面及び頂面を含む領域と、内側面及び底面を含む領域とに分割する。なお、ここでは、分割された4つの領域のうち、右半球21aの外側面及び頂面を含む領域21cを例に挙げて説明するが、他の領域についても同様の処理が行われる。
例えば、図7に示すように、投影機能352は、脳表(図7に破線73で示す)が平坦に揃うように脳の内側の領域を伸ばすことで、脳の三次元画像データを変換する。その後、投影機能352は、脳表から所定の深さまでの範囲(図7に示す破線73と破線74との間の範囲)を設定する。そして、投影機能352は、設定した範囲で、mIPによる投影処理を行う。
この結果、右半球21aの外側面及び頂面を脳表が平坦になるように伸ばした投影画像が得られる。また、同様の処理を行うことで、右半球21aの内側面及び底面を脳表が平坦になるように伸ばした投影画像、左半球21bの外側面及び頂面を脳表が平坦になるように伸ばした投影画像、左半球21bの内側面及び底面を脳表が平坦になるように伸ばした投影画像も得られる。
また、例えば、投影機能352は、三次元画像データにおける脳の皮質部分を抽出し、抽出された皮質部分の表面が平坦に揃うように三次元画像データを変換した後に、投影処理を行ってもよい。
図8は、第2の変形例に係る投影機能352によって行われる投影処理の他の例を示す図である。例えば、投影機能352は、図6に示した例と同様に、右半球を、外側面及び頂面を含む領域と、内側面及び底面を含む領域とに分割し、左半球を、外側面及び頂面を含む領域と、内側面及び底面を含む領域とに分割する。なお、ここでは、分割された4つの領域のうち、右半球21aの外側面及び頂面を含む領域21cを例に挙げて説明するが、他の領域についても同様の処理が行われる。
例えば、図8に示すように、投影機能352は、三次元画像データに対してセグメンテーション処理を行うことで皮質の領域を抽出した後に、抽出された皮質の領域を表面(図8に破線83で示す)が平坦に揃うように伸ばすことで、脳の三次元画像データを変換する。その後、投影機能352は、脳表から所定の深さまでの範囲(図8に示す破線83と破線84との間の範囲)を設定する。ここで、所定の深さは、抽出された皮質部分を含む範囲に設定される。
そして、投影機能352は、設定した範囲で、mIPによる投影処理を行う。この結果、右半球21aの外側面及び頂面を皮質部分の表面が平坦になるように伸ばした投影画像が得られる。また、同様の処理を行うことで、右半球21aの内側面及び底面を皮質部分の表面が平坦になるように伸ばした投影画像、左半球21bの外側面及び頂面を皮質部分の表面が平坦になるように伸ばした投影画像、左半球21bの内側面及び底面を皮質部分の表面が平坦になるように伸ばした投影画像も得られる。
以上、第1の変形例及び第2の変形例について説明したが、これらの変形例によれば、脳の領域を分割してから投影処理が行われるので、同一のMB又は石灰化が複数の投影画像に重複して表示されることがない。そのため、診断において、MB又は石灰化の数をより正確にカウントすることができる。
また、上述した実施形態及び変形例では、投影機能352がmIPによる投影処理を行う場合の例を説明したが、投影処理の方法はこれに限られない。例えば、平均値投影法や最大値投影法(Maximum Intensity Projection:MIP)等が用いられてもよい。
例えば、投影機能352は、診断に用いられる画像の種類に応じて投影処理の方法を変えてもよい。より具体的には、例えば、投影機能352は、T2*強調画像や位相マップが用いられる場合には、MB及び石灰化の信号値が周辺部の信号値よりも小さくなるため、投影処理としてmIPを用いる。また、例えば、投影機能352は、QSMが用いられる場合には、MB及び石灰化の信号値が周辺部の信号値よりも大きくなるため、MIPを用いる。または、例えば、投影機能352は、複数種類の画像に共通して、平均値投影法を用いてもよい。
(第3の変形例)
また、上述した第1の実施形態では、出力機能353が、投影画像を脳表の画像とともに出力する場合や、同じ脳に関する所定の種類のパラメータ画像に重畳させて出力する場合の例を説明したが、投影画像の出力方法はこれに限られない。
例えば、出力機能353は、脳の領域を機能別に区分けした複数の領域を示すグラフィックを、ROI(Region Of Interest)として投影画像上に重畳させて出力してもよい。ここでいう複数の領域は、例えば、前頭葉、頭頂葉、側頭葉、及び後頭葉を含む複数の領域である。または、複数の領域は、ブロードマン(Brodmann)の脳地図により区分けされた複数の領域であってもよいし、血管支配領域ごとに区分けされた複数の領域であってもよい。なお、この場合にも、出力機能353は、例えば、前述した脳のテンプレート画像を用いて、投影画像における各領域の位置を特定する。
図9は、第3の変形例に係る出力機能353によって出力される投影画像の一例を示す図である。なお、図9は、右半球及び左半球それぞれについて、前面の投影画像と外側面の投影画像とを表示した場合の例を示している。例えば、図9に示すように、出力機能353は、領域の輪郭を表すグラフィック91(図9に破線で示す)を投影画像に重畳させて出力する。このとき、例えば、出力機能353は、グラフィック91として、各領域の輪郭のみを示したグラフィックを表示してもよいし、領域ごとに異なる色又は模様を付けたグラフィックを半透明で表示してもよい。
なお、図9では、右半球の投影画像のみにグラフィックを示した場合の例を示しているが、出力機能353は、全ての投影画像又は一部の投影画像にグラフィックを表示してもよい。例えば、出力機能353は、表示された複数の投影画像のうち、入力回路330を介して操作者から指定された投影画像にグラフィックを表示する。
上述したように、第3の変形例によれば、脳の領域を機能別に区分けした複数の領域を示すグラフィックが投影画像上に重畳されて表示されるので、操作者が、脳の機能別の領域と、脳に生じているMB又は石灰化との位置関係を容易に把握することができる。
(第4の変形例)
また、上述した第1の実施形態では、出力機能353が投影画像を出力する場合の例を説明したが、MB又は石灰化に関する情報の出力方法はこれに限られない。
例えば、出力機能353は、脳の三次元画像データに基づいて、MB又は石灰化に関する計測結果をさらに出力してもよい。
例えば、投影機能352が、脳の三次元画像データに対して複数の異なる方向から投影処理を行うことで、各方向に対応する複数の投影画像を生成する。そして、出力機能353が、複数の投影画像上で指定された位置にあるMB又は石灰化に関する計測結果を出力する。
図10は、第4の変形例に係る出力機能353によって出力される計測結果の一例を示す図である。例えば、図10に示すように、出力機能353は、互いに直交するx軸、y軸及びz軸それぞれの方向から投影処理を行って得られた3つの投影画像をディスプレイ340に出力する。すなわち、x軸方向に脳を投影した投影画像(y−z平面を投影面とした投影画像)と、y軸方向に脳を投影した投影画像(x−z平面を投影面とした投影画像)と、z軸方向に脳を投影した投影画像(x−y平面を投影面とした投影画像)とを出力する。
また、出力機能353は、3つの投影画像上に、x軸方向の位置を示すグラフィック101と、y軸方向の位置を示すグラフィック102と、z軸方向の位置を示すグラフィック103とを出力する。各グラフィックの交点は、x軸、y軸及びz軸で表される三次元空間上の位置を示し、座標(x,y,z)で表される。これにより、操作者は、入力回路330を介して各グラフィックを各軸方向に沿って適宜に移動させることで、三次元空間上の任意の位置を指定することができる。
そして、出力機能353は、投影画像の元になった三次元画像データに基づいて、操作者によって指定された位置にあるMB又は石灰化の領域を検出し、検出した領域の信号強度及び体積を計測する。例えば、出力機能353は、検出した領域の信号強度として、領域内に含まれるボクセルの信号強度の平均値や最大値等を計測する。なお、このとき、出力機能353は、例えば、形状が球に近い領域や、周辺から孤立している領域を検出することで、MB又は石灰化領域を検出する。これにより、例えば、形状が長い領域や、連続した領域が検出されないことになり、血管を除外することができる。
その後、出力機能353は、計測した信号強度及び体積を投影画像とともに表示する。例えば、図10に示すように、出力機能353は、操作者によって指定された位置(x,y,z)と、計測した信号強度S及び体積Vを、それぞれ数値で表示する。そして、出力機能353は、操作者がグラフィック101〜103を移動することによって、投影画像上で新たな位置が指定されると、指定された位置に基づいてMB又は石灰化の信号強度及び体積を再計測し、それぞれの表示をリアルタイムに更新する。
一般的に、mIP等の投影処理によって得られる投影画像は奥行き方向の情報がなくなってしまうため、投影方向の位置が分かりにくい。これに対し、上記構成によれば、異なる方向に対応する複数の投影画像上で位置を指定することで、操作者が、MB又は石灰化の位置を容易に同定することができる。これにより、MB又は石灰化に関する計測がしやすくなる。
または、例えば、出力機能353は、MB又は石灰化に関する計測結果をリストの形式で出力してもよい。
図11は、第4の変形例に係る出力機能353によって出力される計測結果の他の例を示す図である。例えば、図11に示すように、出力機能353は、脳の領域を機能別に区分けした複数の領域それぞれについて、検出したMB又は石灰化の領域の個数及び体積を領域ごとに列挙したリスト111を、投影画像とともに表示する。図11において、「A」、「B」、「C」は、それぞれ、機能別に区分けされた領域を示している。また、「8」、「10」、「12」は、それぞれ、MB又は石灰化の領域の個数を示している。また、「10/90」、「15/100」、「20/120」は、それぞれ、MB又は石灰化の領域の体積/機能別に区分けされた領域の体積を示している。
このように、脳の機能別の領域ごとに計測結果を出力することで、操作者が、脳の機能別の領域とMB又は石灰化との関係を把握しやすくなる。
上述したように、第4の変形例によれば、脳の三次元画像データに基づいて、MB又は石灰化に関する計測結果が出力されるので、操作者に対して、MB又は石灰化の診断における定量的な指標を提示することができる。
なお、ここでは、計測結果を数値で出力する場合の例を説明したが、計測結果の出力方法はこれに限られない。例えば、出力機能353は、計測結果の数値をカラーコード化して出力することで、色によって計測結果の数値を識別できるようにしてもよい。この場合には、例えば、出力機能353は、投影画像上に機能別に区分けした領域を重畳させて表示したうえで、領域ごとの計測結果に応じて、各領域を半透明に色付けして表示する。
また、例えば、出力機能353は、計測結果をディスプレイ340に出力するだけでなく、記憶回路320に構築されたデータベースに蓄積してもよい。これにより、例えば、操作者が、所定の期間にわたって蓄積された計測結果を参照することで、MB又は石灰化の経時的な変化を分析することができるようになる。
(第5の変形例)
また、上述した第1の実施形態及び各変形例では、投影機能352が、mIP、MIP、又は平均値投影法よる投影処理を行う場合の例を説明したが、投影処理の方法はこれに限られない。
例えば、投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データに対してボリュームレンダリングを行うことで、脳の投影画像を生成してもよい。なお、ここでいう投影画像は、ボリュームレンダリング像である。
例えば、投影機能352は、脳の三次元画像データに含まれるMB又は石灰化の領域をセグメンテーション処理によって抽出し、抽出した領域のボリュームレンダリング像をディスプレイ340に出力する。このとき、投影機能352は、MB又は石灰化を抽出するための信号値の閾値として予め設定された所定の閾値に基づいて、MB又は石灰化の領域を検出する。なお、例えば、MB及び石灰化の領域と周辺部の領域との間で信号値の差が小さい場合には、投影機能352は、拡大/縮小法等を用いてセグメンテーション処理を行う。
また、例えば、投影機能352は、脳の三次元画像データに含まれる所定の部位の領域をセグメンテーション処理によってさらに抽出し、抽出した部位の領域のボリュームレンダリング像をMB又は石灰化の領域のボリュームレンダリング像に重畳させて出力してもよい。例えば、投影機能352は、血管の領域のボリュームレンダリング像をMB又は石灰化の領域のボリュームレンダリング像に重畳させて出力する。このとき、例えば、投影機能352は、MB及び石灰化の領域と所定の部位の領域とを異なる色で出力してもよい。
また、例えば、出力機能353によってMB又は石灰化に関する計測が行われる場合には、投影機能352は、三次元画像データからセグメンテーション処理によって脳全体の領域を抽出する。そして、出力機能353が、投影機能352によって抽出された脳全体の領域からセグメンテーション処理によってMB又は石灰化の領域を検出し、検出した領域について、個数や体積、信号強度等の計測を行う。
または、例えば、投影機能352は、脳を機能別に区分けした複数の領域をそれぞれ三次元画像データから抽出し、抽出した領域ごとにMB又は石灰化に関する計測を行ってもよい。ここでいう複数の領域は、例えば、前頭葉、頭頂葉、側頭葉、及び後頭葉を含む複数の領域である。または、複数の領域は、ブロードマン(Brodmann)の脳地図により区分けされた複数の領域であってもよいし、血管支配領域ごとに区分けされた複数の領域であってもよい。また、例えば、皮質部分と白質部分とに分けて計測を行ってもよい。
なお、ボリュームレンダリングを用いる場合も、ボリュームレンダリング像を表示する方法や、MB又は石灰化の計測結果を表示する方法としては、上述した第1の実施形態及び各変形例と同様の方法を用いることが可能である。
さらに、ボリュームレンダリングを用いる場合には、例えば、出力機能353は、入力回路330を介して、ディスプレイ340に表示された脳のボリュームレンダリング像に対して、脳の一部を切除したり、脳に穴を開けたりする操作を操作者から受け付けてもよい。その場合には、出力機能353は、受け付けた操作に応じてボリュームレンダリングを行うことで、切除や穴によって生じた切断面を表示するとともに、切断面上にMB又は石灰化の領域を表示する。
上述したように、第5の変形例によれば、三次元画像データに対してボリュームレンダリングを行うことで、脳の投影画像が生成されるので、奥行き方向の情報を含めた三次元的な情報を有効利用して、MB又は石灰化の診断を行うことができる。
(第6の変形例)
以上、第1の実施形態及び各変形例について説明したが、上述した各処理で用いられる範囲や閾値等の設定値は、操作者からの指示に応じて適宜に変更されてもよい。
例えば、上述した第1の実施形態及び各変形例において、投影機能352は、三次元画像データにおける脳の所定の範囲で投影処理を行う。そこで、例えば、投影機能352は、投影処理の対象となる範囲を操作者からの指示に応じて変更してもよい。この場合に、例えば、投影機能352は、操作者によって範囲が変更されるたびに投影処理を再実行する。また、出力機能353が、投影機能352によって投影処理が再実行されるたびに、投影処理の結果に基づいて、表示中の投影画像や計測結果を更新する。
例えば、上述した第1の実施形態及び各変形例において、投影機能352は、信号値に関する所定の閾値に基づいて、投影機能352がMB又は石灰化の領域や皮質の領域を抽出する。そこで、例えば、投影機能352は、セグメンテーション処理で用いる閾値を操作者からの指示に応じて変更してもよい。この場合に、例えば、投影機能352は、操作者によって閾値が変更されるたびにセグメンテーション処理を再実行したうえで、投影処理を再実行する。また、出力機能353が、投影機能352によって投影処理が再実行されるたびに、投影処理の結果に基づいて、表示中の投影画像や計測結果を更新する。
このように、投影処理で用いられる所定の範囲やセグメンテーション処理で用いられる閾値等の設定値を操作者が変更できるようにすることで、操作者が、表示されている投影画像や計測結果を見ながら、MB又は石灰化を診断するうえで最適な条件を設定できるようになる。
また、上述した第1の実施形態及び各変形例で説明した各処理は、複数の処理が1つの画像処理装置に実装され、操作者によって適宜に選択されて実行されてもよい。
また、例えば、投影機能352が、上述した第1の実施形態及び各変形例で説明した複数の投影処理(例えば、図2、図6、図7、図8に示した投影処理)の中からいずれか1つを選択する操作を操作者から受け付け、操作者によって選択された投影処理を行うようにしてもよい。
また、例えば、出力機能353が、上述した第1の実施形態及び各変形例で説明した複数の投影画像の出力方法(例えば、図3、図4、図9に示した出力方法)の中からいずれか1つを選択する操作を操作者から受け付け、操作者によって選択された出力方法で、投影画像を出力するようにしてもよい。
また、例えば、出力機能353が、上述した第1の実施形態及び各変形例で説明した複数の計測結果の出力方法(例えば、図10、図11に示した出力方法)の中からいずれか1つを選択する操作を操作者から受け付け、操作者によって選択された出力方法で、計測結果を出力するようにしてもよい。
上述したように、第6の変形例によれば、操作者からの指示に応じて、投影画像や計測結果の表示を切り替えることができるので、脳の認知症等の診断における画像処理装置の利便性をより高めることができる。
(第7の変形例)
また、上述した第1の実施形態では、投影機能352が、取得機能351によって取得された三次元画像データをそのまま用いて投影処理を行う場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。
例えば、投影機能352は、三次元画像データに対して、脳のMB又は石灰化のコントラストを高める処理を行った後に、投影処理を行ってもよい。これにより、投影処理を行った際に、MB又は石灰化がより明瞭に描出されるようになる。
具体的には、投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データに対して、所定の処理を行うことで、当該処理を行わない場合と比べて脳のMB又は石灰化のコントラストを高めた後に、投影処理を行う。
一般的に、MBや石灰化が生じている組織は、正常組織と比べて磁化率が大きくなるため、その結果、MR信号における位相の変化が大きくなることが知られている。このことから、例えば、投影機能352は、MRI装置100によって脳から収集されたMR信号の位相を表す位相情報に基づいて、脳のMB又は石灰化のコントラストを高めるための所定の処理を行う。
例えば、投影機能352は、位相情報に基づいて、背景部の位相を除去する背景位相補正を行い、補正後の位相の分布に基づいて、脳のMB又は石灰化のコントラストを強調させる処理を行う。ここで、背景部は、MBや石灰化が生じていない正常組織の部分である。MB又は石灰化が生じている部分から発生するMR信号の位相は、正常組織の位相に対して、MB又は石灰化の磁化による位相の変化が加算されたものとなる。したがって、背景位相補正を行うことで、MB又は石灰化の部分を特定することができるようになる。
なお、例えば、投影機能352は、位相補正処理を行った後の位相の分布から磁化率の分布を求め、当該磁化率の分布に基づいて、脳のMB又は石灰化のコントラストを強調させる処理を行ってもよい。この場合には、例えば、投影機能352は、位相マップから磁化率マップを求めるQSM(Quantitative Susceptibility Mapping)の手法を用いて、磁化率の分布を求める。
例えば、MBや石灰化が磁化すると、その周辺にある組織にも磁化の影響が及び、その結果、MBや石灰化の周辺にある組織から発生するMR信号の位相の変化にも影響が及ぶことになる。これに対し、QSMの手法によれば、組織ごとの磁化率の分布が得られるので、より正確にMBや石灰化の部分を特定することができる。したがって、磁化率の分布に基づいてコントラストの強調を行うことで、位相の分布に基づいてコントラストの強調を行う場合と比べて、MBや石灰化の部分のコントラストをより精度よく強調させることができる。この結果、例えば、MBと空気との間のコントラストが高められるので、空気や頭皮等を除外しなくても、mIPによって、MBを容易に抽出できるようになる。一方、石灰化の場合には、MIPによって容易に抽出できるようになる。
なお、物質が磁化するときの磁化率の大きさは、物質の種類によって異なることが知られている。そのため、MR信号における位相の変化も物質の種類によって異なり、正の値となることもあれば、負の値となることもある。例えば、MBの場合には、MR信号の位相は負の値となり、石灰化の場合には、MR信号の位相は正の値となる。このことから、例えば、投影機能352は、診断対象がMBである場合には、コントラストを負の方向に強調させ、診断対象が石灰化である場合には、コントラストを正の方向に強調させるようにする。
図12は、第7の変形例に係る投影機能352によって行われるMBのコントラストを高める処理の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図12に示す4つの図を上から順に、図12の第1〜第4図と呼ぶ。
図12の第1図は、脳に生じたMB121を示している。また、図12の第2図は、第1図に示すMB121を通る直線上の各位置(一点鎖線で示す)に対応するMR信号の位相の分布を示している。具体的には、φorigは、当該直線上の各位置に対応するMR信号の位相を示しており、φbackは、φorigのうちの背景部の位相を示している。
まず、投影機能352は、背景部の位相φbackを求める。例えば、投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データに対して、所定の強度のローパスフィルタを施すことで、背景部の位相φbackを求める。または、例えば、投影機能352は、診断用の画像を生成するためのデータとは別のタイミングで同じ脳から収集された背景位相を測定するためのデータに基づいて、背景部の位相φbackを求めてもよい。
続いて、投影機能352は、三次元画像データにおけるMR信号の位相φorigから背景部の位相φbackを差し引くことで、補正後の位相φcorを算出する。これにより、例えば、図12の第3図に示すように、背景部の範囲ではゼロとなり、MBの範囲では負の値となる位相φcorの分布が得られる。
その後、投影機能352は、算出した補正後の位相φcorの分布に基づいて、脳のMBのコントラストを強調させる処理を行う。例えば、投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データに対して、位相φcorの値が負の方向に大きくなるほど重み付けが大きくなるフィルタを施すことで、MBの部分の信号値を強調させる。ここでいうフィルタとしては、例えば、コサインフィルタ(cosine filter)が用いられる。
または、投影機能352は、補正後の位相φcorの分布に基づいてコントラストを強調させる処理を行う代わりに、QSM等の手法により、補正後の位相φcorの分布から磁化率χの分布を求める。これにより、例えば、図12の第4図に示すように、背景部の範囲ではゼロとなり、MBの範囲では負の値となる磁化率χの分布が得られる。
その後、投影機能352は、求めた磁化率χの分布に基づいて、脳のMBのコントラストを強調させる処理を行う。例えば、投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データに対して、磁化率χの値が負の方向に大きくなるほど重み付けが大きくなるフィルタを施すことで、MBの部分の信号値を強調させる。
図13は、第7の変形例に係る投影機能によって行われる石灰化のコントラストを高める処理の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図13に示す4つの図を上から順に、図13の第1〜第4図と呼ぶ。
図13の第1図は、脳に生じた石灰化131を示している。また、図13の第2図は、第1図に示す石灰化131を通る直線上の各位置(一点鎖線で示す)に対応するMR信号の位相の分布を示している。具体的には、φorigは、当該直線上の各位置に対応するMR信号の位相を示しており、φbackは、φorigのうちの背景部の位相を示している。
まず、投影機能352は、図12を参照して説明した例と同様に、背景部の位相φbackを求めた後に、三次元画像データにおけるMR信号の位相φorigから背景部の位相φbackを差し引くことで、補正後の位相φcorを算出する。これにより、例えば、図13の第3図に示すように、背景部の範囲ではゼロとなり、石灰化の範囲では正の値となる位相φcorの分布が得られる。
その後、投影機能352は、算出した補正後の位相φcorの分布に基づいて、脳の石灰化のコントラストを強調させる処理を行う。例えば、投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データに対して、位相φcorの値が正の方向に大きくなるほど重み付けが大きくなるフィルタを施すことで、石灰化の部分の信号値を強調させる。ここでいうフィルタとしては、例えば、コサインフィルタが用いられる。
または、投影機能352は、補正後の位相φcorの分布に基づいてコントラストを強調させる処理を行う代わりに、QSM等の手法により、補正後の位相φcorの分布から磁化率χの分布を求める。これにより、例えば、図13の第4図に示すように、背景部の範囲ではゼロとなり、石灰化の範囲では正の値となる磁化率χの分布が得られる。
その後、投影機能352は、求めた磁化率χの分布に基づいて、脳の石灰化のコントラストを強調させる処理を行う。例えば、投影機能352は、取得機能351によって取得された三次元画像データに対して、磁化率χの値が正の方向に大きくなるほど重み付けが大きくなるフィルタを施すことで、石灰化の部分の信号値を強調させる。
上述した第7の変形例によれば、投影機能352が、三次元画像データに対して、脳のMB又は石灰化のコントラストを高める処理を行った後に、投影処理を行うことで、投影処理を行った際に、MB又は石灰化がより明瞭に描出されるようになる。これにより、投影画像を用いた脳の診断の精度を向上させることができる。
なお、上述した第7の変形例によれば、MBのコントラストを高めた画像と、石灰化のコントラストを高めた画像とをそれぞれ得ることができる。そこで、例えば、MBのコントラストを高めた画像と、石灰化のコントラストを高めた画像とを合成又は重畳して表示してもよい。
この場合には、投影機能352が、第7の変形例で説明したように、QSM等の手法によって脳の三次元画像データにおけるMBのコントラストを強調させた後に、mIPによって、MBの投影画像を生成する。また、投影機能352が、第7の変形例で説明したように、QSM等の手法によって脳の三次元画像データにおける石灰化のコントラストを強調させた後に、MIPによって、石灰化の投影画像を生成する。そして、出力機能353が、mIPにより生成されたMBの投影画像と、MIPにより生成された石灰化の投影画像とを合成又は重畳したフュージョン(fusion)画像を生成して、ディスプレイ340に出力する。
また、ここでは、mIPやMIP等の投影処理について説明したが、例えば、QSM等の手法によってMB又は石灰化のコントラストを高めた三次元画像データを用いて、MB又は石灰化を抽出するセグメンテーション処理を行ってもよい。
この場合には、投影機能352が、第7の変形例で説明したように、QSM等の手法によって脳の三次元画像データにおけるMBのコントラストを強調させた後に、セグメンテーション処理によって、MB又は石灰化の領域を抽出する。例えば、QSMによって得られる画像は、三次元画像データとしてボクセルごとに絶対値を有している。そこで、例えば、投影機能352が、QSMによって得られた三次元画像データに対して、重み付けのフィルタ等を施すことによってMB又は石灰化のコントラストを強調した後に、セグメンテーション処理によってMB又は石灰化の領域を抽出する。さらに、例えば、投影機能352は、セグメンテーション処理によって三次元画像データから脳表等の所定の部位の領域を抽出した後に、抽出した部位の領域のボリュームレンダリング像と、MB又は石灰化の領域のボリュームレンダリング像とを生成し、それぞれのボリュームレンダリング像を重畳して出力してもよい。このように、三次元画像データにおけるMB又は石灰化のコントラストを強調させた後にセグメンテーション処理を行うことで、MB又は石灰化の抽出精度を高めることができる。
(第2の実施形態)
また、第1の実施形態では、画像処理装置の実施形態を説明したが、本願が開示する画像処理の実施形態はこれに限られない。例えば、本願が開示する画像処理方法は、MRI装置で実施することも可能である。以下では、第2の実施形態として、MRI装置の実施形態を説明する。
図14は、第2の実施形態に係るMRI装置の構成例を示す図である。例えば、図14に示すように、MRI装置100は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、傾斜磁場電源3、送信コイル4、送信回路5、受信コイル6、受信回路7、寝台8、入力回路9、ディスプレイ10、記憶回路11、処理回路12〜15、ECGセンサ16、及びECG回路17を備える。
静磁場磁石1は、中空の略円筒形状(円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む)に形成され、内周側に形成される撮像空間に一様な静磁場を発生させる。例えば、静磁場磁石1は、永久磁石や超伝導磁石等によって実現される。
傾斜磁場コイル2は、中空の略円筒形状(円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む)に形成され、静磁場磁石1の内周側に配置される。傾斜磁場コイル2は、互いに直交するx軸、y軸及びz軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させる3つのコイルを有する。ここで、x軸、y軸及びz軸は、MRI装置100に固有の装置座標系を構成する。例えば、x軸の方向は、鉛直方向に設定され、y軸の方向は、水平方向に設定される。また、z軸の方向は、静磁場磁石1によって発生する静磁場の磁束の方向と同じに設定される。
傾斜磁場電源3は、傾斜磁場コイル2が有する3つのコイルそれぞれに個別に電流を供給することで、x軸、y軸及びz軸それぞれに沿った傾斜磁場を撮像空間に発生させる。x軸、y軸及びz軸それぞれに沿った傾斜磁場を適宜に発生させることによって、互いに直交するリードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることができる。ここで、リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った軸は、撮像の対象となるスライス領域又はボリューム領域を規定するための論理座標系を構成する。なお、以下では、リードアウト方向に沿った傾斜磁場をリードアウト傾斜磁場と呼び、位相エンコード方向に沿った傾斜磁場を位相エンコード傾斜磁場と呼び、スライス方向に沿った傾斜磁場をスライス傾斜磁場と呼ぶ。
各傾斜磁場は、静磁場磁石1によって発生する静磁場に重畳され、磁気共鳴(Magnetic Resonance:MR)信号に空間的な位置情報を付与するために用いられる。具体的には、リードアウト傾斜磁場は、リードアウト方向の位置に応じてMR信号の周波数を変化させることで、MR信号にリードアウト方向に沿った位置情報を付与する。また、位相エンコード傾斜磁場は、位相エンコード方向に沿ってMR信号の位相を変化させることで、MR信号に位相エンコード方向の位置情報を付与する。また、スライス傾斜磁場は、撮像領域がスライス領域の場合には、スライス領域の方向、厚さ、枚数を決めるために用いられ、撮像領域がボリューム領域である場合には、スライス方向の位置に応じてMR信号の位相を変化させることで、MR信号にスライス方向に沿った位置情報を付与する。
送信コイル4は、中空の略円筒形状(円筒の中心軸に直交する断面が楕円状となるものを含む)に形成され、傾斜磁場コイル2の内側に配置される。送信コイル4は、送信回路5から出力されるRF(Radio Frequency)パルスを撮像空間に印加する。
送信回路5は、ラーモア周波数に対応するRFパルスを送信コイル4に出力する。例えば、送信回路5は、発振回路、位相選択回路、周波数変換回路、振幅変調回路、及び、RF増幅回路を有する。発振回路は、静磁場中に置かれた対象原子核に固有の共鳴周波数のRFパルスを発生する。位相選択回路は、発振回路から出力されるRFパルスの位相を選択する。周波数変換回路は、位相選択回路から出力されるRFパルスの周波数を変換する。振幅変調回路は、周波数変換回路から出力されるRFパルスの振幅を例えばsinc関数に従って変調する。RF増幅回路は、振幅変調回路から出力されるRFパルスを増幅して送信コイル4に出力する。
受信コイル6は、撮像空間に置かれた被検体Sに装着され、送信コイル4によって印加されるRF磁場の影響で被検体Sから放射されるMR信号を受信する。また、受信コイル6は、受信したMR信号を受信回路7へ出力する。例えば、受信コイル6には、撮像対象の部位ごとに専用のコイルが用いられる。ここでいう専用のコイルは、例えば、頭部用の受信コイル、脊椎用の受信コイル、腹部用の受信コイル等である。
受信回路7は、受信コイル6から出力されるMR信号に基づいてMR信号データを生成し、生成したMR信号データを処理回路13に出力する。例えば、受信回路7は、選択回路、前段増幅回路、位相検波回路、及び、アナログデジタル変換回路を有する。選択回路は、受信コイル6から出力されるMR信号を選択的に入力する。前段増幅回路は、選択回路から出力されるMR信号を増幅する。位相検波回路は、前段増幅器から出力されるMR信号の位相を検波する。アナログデジタル変換回路は、位相検波器から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換することでMR信号データを生成し、生成したMR信号データを処理回路13に出力する。
なお、ここでは、送信コイル4がRFパルスを印加し、受信コイル6がMR信号を受信する場合の例を説明するが、送信コイル及び受信コイルの形態はこれに限られない。例えば、送信コイル4が、MR信号を受信する受信機能をさらに有してもよい。また、受信コイル6が、RF磁場を印加する送信機能をさらに有していてもよい。送信コイル4が受信機能を有している場合は、受信回路7は、送信コイル4によって受信されたMR信号からもMR信号データを生成する。また、受信コイル6が送信機能を有している場合は、送信回路5は、受信コイル6にもRFパルスを出力する。
寝台8は、被検体Sが載置される天板8aを備え、被検体Sの撮像が行われる際に、静磁場磁石1及び傾斜磁場コイル2の内側に形成される撮像空間へ天板8aを挿入する。例えば、寝台8は、長手方向が静磁場磁石1の中心軸と平行になるように設置される。
入力回路9は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。例えば、入力回路9は、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、タッチパネル等によって実現される。入力回路9は、処理回路15に接続されており、操作者から受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路15へ出力する。
ディスプレイ10は、各種情報及び各種画像を表示する。例えば、ディスプレイ10は、液晶モニタやCRT(Cathode Ray Tube)モニタ、タッチパネル等によって実現される。ディスプレイ10は、処理回路15に接続されており、処理回路15から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。
記憶回路11は、各種データを記憶する。例えば、記憶回路11は、MR信号データや画像データを被検体Sごとに記憶する。例えば、記憶回路11は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。
処理回路12は、寝台制御機能12aを有する。例えば、処理回路12は、プロセッサによって実現される。寝台制御機能12aは、寝台8に接続されており、制御用の電気信号を寝台8へ出力することで、寝台8の動作を制御する。例えば、寝台制御機能12aは、入力回路9を介して、天板8aを長手方向、上下方向又は左右方向へ移動させる指示を操作者から受け付け、受け付けた指示に従って天板8aを移動するように、寝台8が有する天板8aの駆動機構を動作させる。
処理回路13は、実行機能13aを有する。例えば、処理回路13は、プロセッサによって実現される。実行機能13aは、各種パルスシーケンスを実行する。具体的には、実行機能13aは、処理回路15から出力されるシーケンス実行データに基づいて傾斜磁場電源3、送信回路5及び受信回路7を駆動することで、各種パルスシーケンスを実行する。
ここで、シーケンス実行データは、MR信号データを収集するための手順を示すパルスシーケンスを定義した情報である。具体的には、シーケンス実行データは、傾斜磁場電源3が傾斜磁場コイル2に電流を供給するタイミング及び供給される電流の強さ、送信回路5が送信コイル4に供給するRFパルス電流の強さや供給タイミング、受信回路7がMR信号を検出する検出タイミング等を定義した情報である。
また、実行機能13aは、各種パルスシーケンスを実行した結果として、受信回路7からMR信号データを受信し、受信したMR信号データを記憶回路11に格納する。なお、実行機能13aによって受信されたMR信号データの集合は、前述したリードアウト傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、及びスライス傾斜磁場によって付与された位置情報に応じて2次元又は3次元に配列されることで、k空間を構成するデータとして記憶回路11に格納される。
処理回路14は、画像生成機能14aを有する。例えば、処理回路14は、プロセッサによって実現される。画像生成機能14aは、記憶回路11に格納されたMR信号データに基づいて画像を生成する。具体的には、画像生成機能14aは、実行機能13aによって記憶回路11に格納されたMR信号データを読み出し、読み出したMR信号データに後処理すなわちフーリエ変換等の再構成処理を施すことで画像を生成する。また、画像生成機能14aは、生成した画像の画像データを記憶回路11に格納する。
処理回路15は、MRI装置100が有する各構成要素を制御することで、MRI装置100の全体制御を行う。例えば、処理回路15は、プロセッサによって実現される。例えば、処理回路15は、入力回路9を介して操作者からパルスシーケンスに関する各種のパラメータの入力を受け付け、受け付けたパラメータに基づいてシーケンス実行データを生成する。そして、処理回路15は、生成したシーケンス実行データを処理回路13に送信することで、各種のパルスシーケンスを実行する。また、例えば、処理回路15は、操作者から要求された画像の画像データを記憶回路11から読み出し、読み出した画像をディスプレイ10に出力する。
以上、本実施形態に係るMRI装置100の構成例について説明した。このような構成のもと、MRI装置100は、医用画像を用いた脳の認知症等の診断における医師の労力を軽減することができるように構成されている。
具体的には、処理回路15が、取得機能15aと、投影機能15bと、出力機能15cとを有する。
取得機能15aは、上述した第1の実施形態又は各変形例で説明した取得機能351と同様の機能を有する。ただし、第1の実施形態における取得機能351がMRI装置100又は画像保管装置200から脳の三次元画像データを取得したのに対し、本実施形態に係る取得機能15aは、記憶回路11から脳の三次元画像データを取得する。
投影機能15bは、上述した第1の実施形態又は各変形例で説明した投影機能352と同様の機能を有する。
出力機能15cは、上述した第1の実施形態又は各変形例で説明した出力機能353と同様の機能を有する。
また、本実施形態では、入力回路9、ディスプレイ10、記憶回路11が、上述した第1の実施形態又は各変形例で説明した入力回路330、ディスプレイ340、記憶回路320が有する機能をさらに有する。
以上、処理回路15が有する各処理機能について説明した。ここで、例えば、上述した各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路11に記憶される。処理回路15は、各プログラムを記憶回路11から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで、各プログラムに対応する処理機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路15は、図14に示した各処理機能を有することとなる。
なお、図14では、単一の処理回路15によって、取得機能15a、投影機能15b及び出力機能15cの処理機能が実現される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、処理回路15は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路15が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。
このような構成により、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、医用画像を用いた脳の認知症等の診断における医師の労力を軽減することができる。
また、上述した各実施形態及び各変形例では、脳に生じるMB又は石灰化を診断の対象部位とした場合の例を説明したが、対象部位はこれに限られない。例えば、本願が開示する画像処理方法は、皮膚等に生じる病変部位を診断の対象部位とする場合にも同様に適用が可能である。
なお、上述した第2の実施形態では、MRI装置の実施形態を説明したが、本願が開示する画像処理方法は、MRI装置以外の他の画像診断装置で実施することも可能である。例えば、本願が開示する画像処理方法は、X線CT装置や、超音波診断装置、PET装置等でも同様に実施することが可能である。
また、上述した各実施形態において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。ここで、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、医用画像を用いた脳の認知症等の診断における医師の労力を軽減することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
300 画像処理装置
350 処理回路
351 取得機能
352 投影機能
353 出力機能

Claims (22)

  1. 磁気共鳴イメージングによって収集された脳の三次元画像データを取得する取得部と、
    前記三次元画像データに対して、脳の形状に基づいて限定された範囲で投影処理を行うことで、前記脳に生じた微小出血又は石灰化が描出された投影画像を生成する投影部と、
    前記三次元画像データに基づいて、微小出血又は石灰化の領域を検出し、検出した領域内の信号強度の統計値又は当該領域の体積を計測し、計測した統計値又は体積を示す情報を前記投影画像とともに出力する出力部と
    を備える、画像処理装置。
  2. 磁気共鳴イメージングによって収集された脳の三次元画像データを取得する取得部と、
    前記三次元画像データにおける脳の皮質部分を抽出し、抽出された皮質部分を当該皮質部分の表面が平坦になるように伸ばすことによって三次元画像データを変換した後に、当該三次元画像データに対して、平坦になった皮質部分の表面から当該皮質部分を含む深さまでの範囲で投影処理を行うことで、前記脳に生じた微小出血又は石灰化が描出された投影画像を生成する投影部と、
    前記投影画像を出力する出力部と
    を備える、画像処理装置。
  3. 磁気共鳴イメージングによって収集された脳の三次元画像データを取得する取得部と、
    前記三次元画像データにおける微小出血のコントラストを高めた後に、当該三次元画像データに対して、脳の形状に基づいて限定された範囲で投影処理を行うことで、前記脳に生じた微小出血が描出された投影画像を生成し、前記三次元画像データにおける石灰化のコントラストを高めた後に、当該三次元画像データに対して、前記範囲で投影処理を行うことで、前記脳に生じた石灰化が描出された投影画像を生成する投影部と、
    前記微小出血が描出された投影画像と前記石灰化が描出された投影画像とを合成又は重畳した画像を生成して出力する出力部と
    を備える、画像処理装置。
  4. 前記投影部は、前記三次元画像データにおける前記脳の皮質部分を抽出し、抽出された皮質部分の表面が平坦に揃うように前記三次元画像データを変換した後に、前記投影処理を行う、
    請求項1又は3に記載の画像処理装置。
  5. 前記出力部は、前記三次元画像データに基づいて、微小出血又は石灰化に関する計測結果をさらに出力する、
    請求項2又は3に記載の画像処理装置。
  6. 前記投影部は、前記三次元画像データに対して複数の異なる方向から投影処理を行うことで、各方向に対応する複数の投影画像を生成し、
    前記出力部は、前記複数の投影画像上で指定された位置にある微小出血又は石灰化に関する計測結果を出力する、
    請求項に記載の画像処理装置。
  7. 前記投影部は、前記三次元画像データに対して、所定の処理を行うことで、当該処理を行わない場合と比べて前記脳の微小出血又は石灰化のコントラストを高めた後に、前記投影処理を行う、
    請求項1又は2に記載の画像処理装置。
  8. 前記投影部は、磁気共鳴イメージング装置によって前記脳から収集された磁気共鳴信号の位相を表す位相情報に基づいて、前記所定の処理を行う、
    請求項に記載の画像処理装置。
  9. 前記投影部は、前記位相情報に基づいて、背景部の位相を除く背景位相補正を行い、補正後の位相の分布に基づいて、前記脳の微小出血又は石灰化のコントラストを強調させる処理を行う、
    請求項に記載の画像処理装置。
  10. 前記投影部は、前記補正後の位相の分布から磁化率の分布を求め、当該磁化率の分布に基づいて、前記脳の微小出血又は石灰化のコントラストを強調させる処理を行う、
    請求項に記載の画像処理装置。
  11. 前記三次元画像データは、T2*強調画像又は位相マップである、
    請求項1〜10のいずれか一つに記載の画像処理装置。
  12. 前記投影部は、前記脳の脳表が平坦に揃うように前記三次元画像データを変換した後に、前記投影処理を行う、
    請求項1〜11のいずれか一つに記載の画像処理装置。
  13. 前記範囲は、脳表から所定の深さまでの範囲である、
    請求項1〜12のいずれか一つに記載の画像処理装置。
  14. 前記取得部は、磁気共鳴イメージング装置によって前記脳の微小出血又は石灰化のコントラストを強調させるイメージング手法で得られた三次元画像データを取得する、
    請求項1〜13のいずれか一つに記載の画像処理装置。
  15. 前記出力部は、前記投影画像を前記脳に関する所定の種類のパラメータ画像に重畳させて出力する、
    請求項1〜14のいずれか一つに記載の画像処理装置。
  16. 磁気共鳴イメージングによって収集された脳の三次元画像データを取得する取得部と、
    前記三次元画像データにおける前記脳の領域を複数の領域に分割し、分割された領域ごとに前記三次元画像データに対して投影処理を行うことで、前記脳に生じた微小出血又は石灰化が描出された投影画像を生成する投影部と、
    前記三次元画像データに基づいて、前記複数の領域それぞれについて、微小出血又は石灰化の領域を検出し、検出した領域の個数又は体積を計測し、計測した個数又は体積を示す情報を領域ごとに列挙した情報を前記投影画像とともに出力する出力部と
    を備える、画像処理装置。
  17. 磁気共鳴イメージングによって収集された脳の三次元画像データを取得する取得部と、
    前記三次元画像データにおける前記脳の領域を複数の領域に分割し、分割された複数の領域それぞれについて、領域ごとに異なる投影方向で前記三次元画像データに対して投影処理を行うことで、前記脳に生じた微小出血又は石灰化が描出された投影画像を生成する投影部と、
    前記投影画像を出力する出力部と
    を備える、画像処理装置。
  18. 前記投影部は、機能別に区分けされた複数の領域に前記脳の領域を分割する、
    請求項17に記載の画像処理装置。
  19. 前記投影部は、前頭葉、頭頂葉、側頭葉、及び後頭葉を含む複数の領域に前記脳の領域を分割する、
    請求項17に記載の画像処理装置。
  20. 前記投影部は、ブロードマンの脳地図により区分けされた複数の領域に前記脳の領域を分割する、
    請求項17に記載の画像処理装置。
  21. 前記投影部は、血管支配領域ごとに区分けされた複数の領域に前記脳の領域を分割する、
    請求項17に記載の画像処理装置。
  22. 前記投影部は、前記三次元画像データに対して最小値投影法による投影処理を行うことで、前記投影画像を生成する、
    請求項1〜21のいずれか一つに記載の画像処理装置。
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