JP7143118B2 - Psoas major region demarcation device and psoas region demarcation method - Google Patents
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Description
本発明は、ヒトを含む動物の二次元断層画像または三次元断層画像において大腰筋の領域を画定する装置および方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus and method for defining the region of the psoas major muscle in two-dimensional or three-dimensional tomographic images of animals, including humans.
ヒトを含む動物の大腰筋は、体幹と下肢とを繋ぐ筋肉であり、股関節の屈伸および外旋だけでなく、脊椎の生理的湾曲を保持する役割を果たす。大腰筋は腰痛や筋骨格系の疾患に関連があり、大腰筋の筋肉量の低下によって歩行能力の低下が生じる可能性があるとの報告がある。また、大腰筋は、下肢の筋肉より早期に低下を示すとされている。したがって、運動器疾患の予防改善及び運動器の健康維持改善には、大腰筋の筋肉量の減少の早期発見が重要であるとされている。 The psoas major muscle of animals including humans is a muscle that connects the trunk and the lower limbs, and plays a role not only in flexion, extension and external rotation of the hip joint but also in maintaining the physiological curvature of the spine. The psoas major muscle is related to low back pain and musculoskeletal diseases, and it has been reported that a decrease in the muscle mass of the psoas major muscle may lead to a decrease in walking ability. In addition, the psoas major muscle is said to show deterioration earlier than the muscles of the lower extremities. Therefore, early detection of a decrease in muscle mass of the psoas major muscle is important for prevention and improvement of locomotor organ diseases and maintenance and improvement of locomotor organ health.
Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置またはＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置による被験者の断層画像を医師または技師が観察することで、その断層画像において大腰筋領域をマニュアルで画定することができ、そして、その大腰筋領域の面積から大腰筋の筋肉量を推定することができる。しかし、このような医師等によるマニュアルの大腰筋領域の画定は、長時間を要し、また、医師等の熟練を要する。そこで、断層画像において大腰筋領域を画定する技術の自動化が望まれている。 By observing a tomographic image of the subject by an X-ray CT (Computed Tomography) device or an MRI (Magnetic Resonance Imaging) device, a doctor or technician can manually define the psoas major muscle region in the tomographic image, and The muscle mass of the psoas major muscle can be estimated from the area of the psoas major muscle region. However, such manual definition of the psoas major muscle region by a doctor or the like takes a long time and requires the doctor's skill. Therefore, it is desired to automate the technique of demarcating the psoas major muscle region in a tomographic image.
非特許文献１には、Ｘ線ＣＴ装置による断層画像において大腰筋領域を画定する技術が記載されている。この文献に記載された大腰筋領域画定技術は具体的には次のとおりである。Ｘ線ＣＴ装置により１００人の被験体それぞれの断層画像を取得し、そのうちの２０人の断層画像（学習用データ）を大腰筋形状モデルを構築し（ステップＡ）、その後に、残りの８０人の断層画像（検証用データ）および大腰筋形状モデルを用いて各人の大腰筋領域を画定する（ステップＢ）。
Non-Patent
大腰筋形状モデルを構築するステップＡでは、医師等は、断層画像（学習用データ）における大腰筋領域をマニュアルでスケッチし、また、大腰筋の起始および停止をマニュアルで決定する。起始は、大腰筋が椎骨（第１２胸椎、第１腰椎～第５腰椎）に繋がる位置である。停止は、大腰筋が大腿骨小転子に繋がる位置である。その後、医師等は、起始と停止とを結ぶ線分を求め、その線分に対して大腰筋の表面の曲線を近似する二次関数式を求めることで、大腰筋形状モデルを構築する。 In step A of constructing the psoas major muscle shape model, the doctor or the like manually sketches the psoas major muscle region in the tomographic image (learning data), and also manually determines the origin and stop of the psoas major muscle. The origin is the position where the psoas major muscle connects to the vertebrae (12th thoracic vertebrae, 1st lumbar vertebrae to 5th lumbar vertebrae). The stop is where the psoas major joins the lesser trochanter of the femur. After that, the doctor or the like finds a line segment that connects the origin and the stop, and finds a quadratic function formula that approximates the curve of the surface of the psoas major muscle for that line segment, thereby constructing a shape model of the psoas major muscle. do.
各人の大腰筋領域を画定するステップＢでは、非特許文献２に記載された手法を用いて断層画像（検証用データ）から大腰筋の起始および停止を自動的に決定し、その後、起始と停止とを結ぶ線分を求める。そして、この線分および大腰筋形状モデルを用いてモデルカーブフィッティングを行い、大腰筋領域を画定する。 In step B of defining the psoas major muscle region of each person, the origin and stop of the psoas major muscle are automatically determined from the tomographic image (verification data) using the method described in Non-Patent Document 2, and then , find the line segment connecting the origin and the stop. Then, using this line segment and the psoas major muscle shape model, model curve fitting is performed to define the psoas major muscle region.
非特許文献１には、大腰筋形状モデルを用いたモデルカーブフィッティングにより画定された三次元の大腰筋領域Ｒ１と、医師等のスケッチにより画定された三次元の大腰筋領域Ｒ２との間では、類似度を表すＪＳＣ（Jaccard similarity coefficient）の平均値は７２.３％であったと記載されている。ＪＳＣは、領域Ｒ１と領域Ｒ２との論理積を、領域Ｒ１と領域Ｒ２との論理和で除算して得られる値である。ＪＳＣが１００％に近いほど、領域Ｒ１と領域Ｒ２との類似度は高い。
Non-Patent
非特許文献１に記載された大腰筋領域画定技術は、大腰筋形状モデルを構築するステップＡが必要であり、そのステップＡでは医師等によるマニュアルの大腰筋領域画定作業等が必要である。また、非特許文献１に記載された大腰筋領域画定技術は、大腰筋の起始および停止の情報が必要であることから、三次元断層画像が必要である。
The technique for defining the psoas major muscle region described in Non-Patent
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、より簡便に断層画像において大腰筋の領域を画定することができる装置および方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide an apparatus and method that can more easily define the region of the psoas major muscle in a tomographic image.
本発明の大腰筋領域画定装置は、動物の二次元断層画像または三次元断層画像において大腰筋の領域を画定する装置であって、動物の椎骨に対して略垂直な二次元断層画像において椎骨の領域を画定する椎骨領域画定部と、椎骨領域画定部により画定された椎骨の領域に基づいて二次元断層画像において大腰筋の領域を画定するためのシード点を設定するシード点設定部と、動的輪郭法を用いて二次元断層画像または三次元断層画像においてシード点の周りに大腰筋の領域を画定する筋肉領域画定部と、を備える。 The psoas major muscle region demarcation device of the present invention is a device for demarcating the region of the psoas major muscle in a two-dimensional tomographic image or a three-dimensional tomographic image of an animal. A vertebral region defining unit that defines the region of the vertebrae, and a seed point setting unit that sets seed points for defining the region of the psoas major muscle in the two-dimensional tomographic image based on the region of the vertebrae defined by the vertebral region defining unit. and a muscle region definition unit that defines a region of the psoas major muscle around the seed point in the two-dimensional tomographic image or the three-dimensional tomographic image using the active contour method.
本発明の大腰筋領域画定装置は、断層画像に対してノイズ低減処理を行う前処理部を更に備え、椎骨領域画定部および筋肉領域画定部それぞれは、前処理部による処理の後の断層画像において領域の画定を行うのが好適である。椎骨領域画定部は、二次元断層画像において横突起および棘突起の形状を消去するのが好適である。 The psoas region defining apparatus of the present invention further includes a preprocessing unit that performs noise reduction processing on the tomographic image, and the vertebrae region defining unit and the muscle region defining unit each generate a tomographic image after processing by the preprocessing unit. It is preferred to perform the region definition in . It is preferable that the vertebral region definition part eliminates the shapes of the transverse processes and spinous processes in the two-dimensional tomographic image.
本発明の大腰筋領域画定方法は、動物の二次元断層画像または三次元断層画像において大腰筋の領域を画定する方法であって、動物の椎骨に対して略垂直な二次元断層画像において椎骨の領域を画定する椎骨領域画定ステップと、椎骨領域画定ステップにより画定された椎骨の領域に基づいて二次元断層画像において大腰筋の領域を画定するためのシード点を設定するシード点設定ステップと、動的輪郭法を用いて二次元断層画像または三次元断層画像においてシード点の周りに大腰筋の領域を画定する筋肉領域画定ステップと、を備える。 The psoas major muscle region demarcation method of the present invention is a method for demarcating the region of the psoas major muscle in a two-dimensional tomographic image or a three-dimensional tomographic image of an animal. a vertebral region defining step of defining a vertebral region; and a seed point setting step of setting seed points for defining a psoas region in a two-dimensional tomographic image based on the vertebral region defined by the vertebral region defining step. and a muscle region defining step of defining a region of the psoas major muscle around the seed point in the two-dimensional or three-dimensional tomographic image using the active contour method.
本発明の大腰筋領域画定方法は、断層画像に対してノイズ低減処理を行う前処理ステップを更に備え、椎骨領域画定ステップおよび筋肉領域画定ステップそれぞれは、前処理ステップによる処理の後の断層画像において領域の画定を行うのが好適である。椎骨領域画定ステップは、二次元断層画像において横突起および棘突起の形状を消去するのが好適である。 The method for defining the psoas major muscle region of the present invention further includes a preprocessing step of performing noise reduction processing on the tomographic image, and each of the vertebral bone region defining step and the muscle region defining step includes the tomographic image after processing by the preprocessing step. It is preferred to perform the region definition in . Preferably, the vertebral region definition step eliminates the shapes of transverse processes and spinous processes in the two-dimensional tomographic image.
本発明によれば、より簡便に断層画像において大腰筋の領域を画定することができる。 According to the present invention, the region of the psoas major muscle can be defined more easily in a tomographic image.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. The present invention is not limited to these exemplifications, but is indicated by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of equivalents of the scope of the claims.
図１は、本実施形態の大腰筋領域画定装置１の構成を示す図である。本実施形態の大腰筋領域画定装置１は、ヒトを含む動物の二次元断層画像または三次元断層画像において大腰筋の領域を画定する装置であって、前処理部１１、椎骨領域画定部１２、シード点設定部１３、筋肉領域画定部１４、記憶部１５および表示部１６を備える。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the psoas major
前処理部１１、椎骨領域画定部１２、シード点設定部１３および筋肉領域画定部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えるコンピュータ等の処理装置であり、記憶部１５により記憶されたプログラムおよびデータを用いて断層画像について所要の処理を行う。記憶部１５は、例えばハードディスク装置等であり、前処理部１１、椎骨領域画定部１２、シード点設定部１３および筋肉領域画定部１４が処理の際に用いるプログラムおよびデータ、処理対象の断層画像データ、処理途中のデータならびに処理結果のデータ等を記憶する。表示部１６は、例えば液晶ディスプレイ等であり、処理対象の断層画像、処理途中の断層画像および処理結果の断層画像等を表示する。
The preprocessing
図２は、本実施形態の大腰筋領域画定方法を説明するフローチャートである。本実施形態の大腰筋領域画定方法は、ヒトを含む動物の二次元断層画像または三次元断層画像において大腰筋の領域を画定する方法であって、前処理ステップＳ１１、椎骨領域画定ステップＳ１２、シード点設定ステップＳ１３および筋肉領域画定ステップＳ１４を備える。前処理ステップＳ１１は、前処理部１１により行われる処理である。椎骨領域画定ステップＳ１２は、椎骨領域画定部１２により行われる処理である。シード点設定ステップＳ１３は、シード点設定部１３により行われる処理である。筋肉領域画定ステップＳ１４は、筋肉領域画定部１４により行われる処理である。
FIG. 2 is a flow chart for explaining the psoas major region defining method according to the present embodiment. The method for defining the psoas major muscle region of this embodiment is a method for defining the region of the psoas major muscle in a two-dimensional tomographic image or a three-dimensional tomographic image of an animal including humans. , a seed point setting step S13 and a muscle region defining step S14. The preprocessing step S<b>11 is processing performed by the preprocessing
処理対象の断層画像は、大腰筋領域を含む画像である。処理対象の断層画像は、Ｘ線ＣＴ装置により取得されたものであってもよいし、ＭＲＩにより取得されたものであってもよい。処理対象の断層画像は、動物の椎骨に対して略垂直な二次元断層画像（axial断面の画像）であってもよいし、三次元断層画像であってもよい。ただし、処理対象の断層画像が三次元断層画像である場合、椎骨領域画定ステップＳ１２およびシード点設定ステップＳ１３においては、その三次元断層画像に基づいて作成された二次元断層画像について処理を行う。 A tomographic image to be processed is an image including the psoas major muscle region. The tomographic image to be processed may be obtained by an X-ray CT apparatus or may be obtained by MRI. The tomographic image to be processed may be a two-dimensional tomographic image (an axial cross-sectional image) substantially perpendicular to the vertebrae of the animal, or may be a three-dimensional tomographic image. However, if the tomographic image to be processed is a three-dimensional tomographic image, the two-dimensional tomographic image created based on the three-dimensional tomographic image is processed in the vertebrae region defining step S12 and the seed point setting step S13.
以下では、各ステップの処理の前後の断層画像の例を示しながら詳細に説明する。以下に示す断層画像は、Ｘ線ＣＴ装置（SIEMENS Biograph40）により取得された被験体（ヒト）の断層画像（原画像）、または、この原画像に対して所定の処理がなされた後の画像である。図３は、原画像の例を示す図である。この原画像は、被験体の臍の辺りの二次元断層画像である。原画像の画素数は５１２×５１２であり、各画素値はＣＴ値を１６ビットデータで表したものである。 In the following, a detailed description will be given while showing examples of tomographic images before and after the processing of each step. The tomographic images shown below are tomographic images (original images) of a subject (human) acquired by an X-ray CT device (SIEMENS Biograph 40), or images after predetermined processing has been performed on these original images. be. FIG. 3 is a diagram showing an example of an original image. This original image is a two-dimensional tomographic image around the navel of the subject. The number of pixels of the original image is 512×512, and each pixel value represents the CT value with 16-bit data.
前処理ステップＳ１１において、前処理部１１は、原画像（図３）に対してノイズ低減処理を行って、ＳＮ比が改善された断層画像を作成する。このノイズ低減処理で用いるフィルタは、任意でよいが、例えば、ガウシアン・フィルタ（Gaussian Filter）、メディアン・フィルタ（Median Filter）、ガイディド・フィルタ（Guided Filter）またはノンローカル・ミーンズ・フィルタ（Non-Local Means Filter）を用いることができる。なお、原画像のＳＮ比が良好であって、原画像のノイズが以降の処理において問題が生じない程度であれば、前処理ステップＳ１１においてノイズ低減処理を行わなくてもよい。また、原画像の各画素値のビット数が多いことにより以降の処理の負荷が大きい場合には、前処理ステップＳ１１において各画素値のビット数を小さくする処理をしてもよい。
In preprocessing step S11, the preprocessing
図４は、前処理ステップＳ１１後の断層画像の例を示す図である。この前処理後の画像（図４）は、原画像（図３）に対して、各画素値のビット数を１６から８へ変換した後、メディアン・フィルタによりノイズ低減処理をしたものである。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a tomographic image after the preprocessing step S11. The preprocessed image (FIG. 4) is obtained by converting the number of bits of each pixel value from 16 to 8 and then performing noise reduction processing using a median filter on the original image (FIG. 3).
椎骨領域画定ステップＳ１２において、椎骨領域画定部１２は、前処理後の画像（図４）において椎骨の領域を画定する。椎骨領域の画定に際しては、前処理後の画像（図４）において、椎骨領域の画素値が他の領域の画素値と比べて大きいことを利用して、或る閾値より画素値が大きい高輝度領域を椎骨領域とする。また、被験者によって横突起および棘突起の形状が異なることから、椎骨領域画定部１２は、横突起および棘突起の形状を消去するのが好ましい。横突起および棘突起の形状の消去は、最大値フィルタおよび最小値フィルタを用いてクロージングおよびオープニング処理を行うことにより可能である。
In the vertebral bone area defining step S12, the vertebral bone
図５は、椎骨領域画定ステップＳ１２において閾値処理により椎骨領域を抽出した画像の例を示す図である。各画素値のビット数が８であって画素値が０～２５５の範囲であるのに対して、閾値を１７５とした。この閾値より画素値が大きい高輝度領域を椎骨領域として抽出した。 FIG. 5 is a diagram showing an example of an image in which the vertebral bone region is extracted by threshold processing in the vertebral bone region defining step S12. The number of bits of each pixel value is 8 and the pixel value ranges from 0 to 255, and the threshold value is 175. A high-intensity region having a pixel value larger than this threshold was extracted as a vertebrae region.
図６～図８は、椎骨領域画定ステップＳ１２において横突起および棘突起の形状を消去する途中および結果の画像の例を示す図である。図６は、骨抽出画像（図５）に対して最大値フィルタ（Radius=5.0）を施した後の画像である。図７は、図６の画像に対して最小値フィルタ（Radius=20.0）を施した後の画像である。図８は、図７の画像に対して最大値フィルタ（Radius=15.0）を施した後の画像である。図８に示される画像において、横突起および棘突起の形状が消去された後の椎骨領域が高輝度領域として示されている。また、図８に示される画像において、Ｘ線ＣＴ装置による断層画像の取得の際に被験体が寝かされていた寝台部の像も消去されている。 6 to 8 are diagrams showing examples of images during and as a result of erasing the shapes of the transverse and spinous processes in the vertebral region defining step S12. FIG. 6 is an image after applying a maximum value filter (Radius=5.0) to the extracted bone image (FIG. 5). FIG. 7 is an image after applying a minimum value filter (Radius=20.0) to the image of FIG. FIG. 8 is an image after applying a maximum value filter (Radius=15.0) to the image of FIG. In the image shown in FIG. 8, the vertebral region is shown as a bright region after the shapes of the transverse and spinous processes have been erased. Also, in the image shown in FIG. 8, the image of the bed on which the subject was lying when the tomographic image was acquired by the X-ray CT apparatus is also deleted.
シード点設定ステップＳ１３において、シード点設定部１３は、椎骨領域画定部１２により画定された椎骨の領域に基づいて、前処理後の画像（図４）において大腰筋の領域を画定するためのシード点を設定する。解剖学的に大腰筋領域は椎骨領域に対して左右双方に存在するので、二次元断層画像において椎骨領域の外縁から左右に一定距離だけ離れた位置にシード点を設定する。
In the seed point setting step S13, the seed
図９は、シード点設定ステップＳ１３において前処理後の画像（図４）上にシード点を設定する処理について説明する図である。図中の矩形は、椎骨領域画定部１２により画定された椎骨領域に外接する。図中の２つの円形は、椎骨領域の外縁（椎骨領域に外接する矩形）から左右に一定距離だけ離れた位置に設定されたシード点を示す。
FIG. 9 is a diagram for explaining the process of setting seed points on the preprocessed image (FIG. 4) in the seed point setting step S13. The rectangle in the figure circumscribes the vertebral region defined by the vertebral
筋肉領域画定ステップＳ１４において、筋肉領域画定部１４は、動的輪郭法（Active contour method）を用いて断層画像においてシード点の周りに大腰筋の領域を画定する。動的輪郭法は、逐次計算により物体の輪郭を抽出する手法である。動的輪郭法は、画像中の物体輪郭に最も近い形状において最小となるエネルギー関数等を定義（モデル化）し、エネルギー最小化問題として解く。動的輪郭法としては、スネーク（Snake）法およびレベルセット（Level set）法が知られている。レベルセット法は、画像において輝度に高低差がある位置を認識し、隣接する画素の間の輝度の差分を偏微分方程式をベースに解いていく手法である。レベルセット法では、輪郭の曲率の状態（収縮、膨張、曲率変化等）を解く問題であり、領域の分離、結合を自然な形で表現できる。
In the muscle region demarcation step S14, the muscle
また、筋肉領域画定部１４は、動的輪郭法により画定された大腰筋領域についてクロージング処理をしてもよい。動的輪郭法により画定された大腰筋領域では、その内部に空洞（筋肉が存在しないとされる領域）が生じる場合があるが、実際には、そのような空洞は存在しない。そこで、クロージング処理をすることで空洞を埋めて、大腰筋領域の外縁で囲まれる領域の全体が大腰筋領域であるとすることができる。
Further, the muscle
図１０は、筋肉領域画定ステップＳ１４においてレベルセット法により大腰筋領域を画定した画像の例を示す図である。図中の２つの矢印が指し示す領域が、筋肉領域画定ステップＳ１４において前処理後の画像（図４）上で画定された大腰筋領域である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of an image in which the psoas major muscle region is defined by the level set method in the muscle region defining step S14. The region indicated by two arrows in the figure is the psoas major region defined on the preprocessed image (FIG. 4) in the muscle region defining step S14.
図１１は、筋肉領域画定ステップＳ１４においてレベルセット法により大腰筋領域を画定した後にクロージング処理をした画像の例を示す図である。この図において、大腰筋領域高輝度領域として示されている。 FIG. 11 is a diagram showing an example of an image subjected to the closing process after the psoas major muscle region is defined by the level set method in the muscle region defining step S14. In this figure, the psoas major region is shown as a high intensity region.
このようにして大腰筋領域の外縁が分かれば、大腰筋の断面積を求めることができる。また、二次元断層画像が表す被験体の位置（起始と停止との間における位置）が分かれば、大腰筋の筋肉量を評価することができる。本実施形態によれば、より簡便に断層画像において大腰筋の領域を画定することができる。 If the outer edge of the psoas major region is known in this way, the cross-sectional area of the psoas major muscle can be obtained. Also, if the position of the subject represented by the two-dimensional tomographic image (the position between the origin and the stop) is known, the muscle mass of the psoas major muscle can be evaluated. According to the present embodiment, the psoas major muscle region can be more easily defined in the tomographic image.
筋肉領域画定ステップＳ１４において、筋肉領域画定部１４は、動的輪郭法を用いて三次元断層画像においてシード点の周りに大腰筋の領域を画定することもできる。図１２～図１４は、筋肉領域画定ステップＳ１４においてレベルセット法により大腰筋領域を画定した三次元画像の例を示す図である。図１２は、体軸断面（axial断面）を示す。図１３は、矢状断面（sagittal断面）を示す。図１４は、冠状断面（coronal断面）を示す。これらの図において、矢印が指し示す領域が、画定された大腰筋領域である。このように動的輪郭法を用いて三次元断層画像において大腰筋の領域を画定することにより、より正確に大腰筋の筋肉量を評価することができる。
In the muscle area definition step S14, the muscle
次に、４人の健常者を被験体としてＸ線ＣＴ装置（SIEMENS Biograph40）により取得した二次元断層画像を用いて行った検証の結果について説明する。４つの断層画像のサンプルＡ～Ｄそれぞれについて、上記のようにして動的輪郭法により大腰筋領域を画定するとともに、技師のスケッチにより大腰筋領域を画定して、両者間の類似度を表すＪＳＣを求めた。 Next, the results of verification performed using two-dimensional tomographic images acquired by an X-ray CT apparatus (SIEMENS Biograph 40) using four healthy subjects as subjects will be described. For each of the four tomographic image samples A to D, the psoas major muscle region is defined by the dynamic contour method as described above, and the psoas major muscle region is defined by the sketch of the engineer, and the degree of similarity between them is calculated. A representative JSC was obtained.
図１５は、サンプルＡの原画像、動的輪郭法により画定した大腰筋領域の画像、技師スケッチにより画定した大腰筋領域の画像を示す図である。図１６は、サンプルＢの原画像、動的輪郭法により画定した大腰筋領域の画像、技師スケッチにより画定した大腰筋領域の画像を示す図である。図１７は、サンプルＣの原画像、動的輪郭法により画定した大腰筋領域の画像、技師スケッチにより画定した大腰筋領域の画像を示す図である。図１８は、サンプルＤの原画像、動的輪郭法により画定した大腰筋領域の画像、技師スケッチにより画定した大腰筋領域の画像を示す図である。図１５～図１８それぞれにおいて、（ａ）は原画像を示し、（ｂ）は動的輪郭法により画定した大腰筋領域の画像を示し、（ｃ）は技師スケッチにより画定した大腰筋領域の画像を示す。 FIG. 15 shows an original image of sample A, an image of the psoas major region defined by the dynamic contour method, and an image of the psoas major region defined by the engineer's sketch. FIG. 16 shows an original image of sample B, an image of the psoas major region defined by the dynamic contour method, and an image of the psoas major region defined by the engineer's sketch. FIG. 17 shows an original image of sample C, an image of the psoas major region defined by the dynamic contour method, and an image of the psoas major region defined by the engineer's sketch. FIG. 18 is a diagram showing an original image of sample D, an image of the psoas major region defined by the dynamic contour method, and an image of the psoas major region defined by the engineer's sketch. 15 to 18, (a) shows the original image, (b) shows the image of the psoas major region defined by the active contour method, and (c) shows the psoas region region defined by the engineer's sketch. shows an image of
４つの断層画像のサンプルＡ～ＤそれぞれのＪＳＣは、８６.０％、８９.８％、８１.２％、８８.０％であった。ＪＳＣの平均値は８６.３％であった。本実施例のＪＳＣの平均値は、非特許文献１に記載された技術におけるＪＳＣの平均値７２.３％と比べて高い。本実施形態は、学習用データを用意する必要がなく、大腰筋形状モデルを構築する必要がないので、より簡便に断層画像において大腰筋の領域を画定することができる。また、本実施形態は、二次元断層画像においても大腰筋の領域を画定することができ、この点でも簡便である。
The JSCs of samples A to D of the four tomographic images were 86.0%, 89.8%, 81.2%, and 88.0%, respectively. The average value of JSC was 86.3%. The average JSC value of this example is higher than the average JSC value of 72.3% in the technique described in
高齢化を迎えた社会において要支援・要介護の予防は急務である。要支援・要介護の原因の約２５％は、関節疾患、転倒・骨折、骨粗鬆症などの運動器疾患によるものとされている。それ故、運動器疾患の予防改善及び運動器の健康維持改善が求められている。運動器疾患の中でも腰痛の有訴者率は、男性では第１位、女性では第２位と高いことが示されている。大腰筋は、腰痛の原因を明らかにするための重要な因子であり、歩行や転倒と関連することが示されている。 In an aging society, it is an urgent task to prevent people from needing support and long-term care. It is said that about 25% of the causes of needing support or nursing care are caused by locomotor organ diseases such as joint diseases, falls/fractures, and osteoporosis. Therefore, prevention and improvement of locomotorium diseases and maintenance and improvement of locomotorium health are required. Among the musculoskeletal diseases, the complaint rate of low back pain is the highest among males and the second highest among females. The psoas major muscle is an important factor in determining the cause of low back pain and has been shown to be associated with walking and falls.
本実施形態では、より簡便に断層画像において大腰筋の領域を画定することができ、大腰筋の筋肉量の減少を早期に発見することができる。大腰筋は下肢の筋肉より早期に低下を示すとされている。大腰筋領域の画定に基づく大腰筋の筋肉量と腰部運動器疾患との間の関連性を明らかにすることで、腰部運動器疾患の発症予測が可能となることが期待される。また、取得した推定筋肉量を被験者の健康診断結果にフィードバックすることで、被験者に有益な情報を提供することができる。 In the present embodiment, the region of the psoas major muscle can be more easily defined in the tomographic image, and a reduction in the muscle mass of the psoas major muscle can be detected early. It is believed that the psoas major muscle declines earlier than the muscles of the lower extremities. By clarifying the relationship between the muscle mass of the psoas major muscle and lumbar musculoskeletal diseases based on the definition of the psoas major muscle region, it is expected that the onset of lumbar musculoskeletal diseases can be predicted. In addition, by feeding back the obtained estimated muscle mass to the result of the physical examination of the subject, it is possible to provide the subject with useful information.
１…大腰筋領域画定装置、１１…前処理部、１２…椎骨領域画定部、１３…シード点設定部、１４…筋肉領域画定部、１５…記憶部、１６…表示部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記動物の椎骨に対して略垂直な二次元断層画像において横突起および棘突起の形状を消去して前記椎骨の領域を画定する椎骨領域画定部と、
前記椎骨領域画定部により画定された椎骨の領域に基づいて前記二次元断層画像において大腰筋の領域を画定するためのシード点を設定するシード点設定部と、
動的輪郭法を用いて前記二次元断層画像または前記三次元断層画像において前記シード点の周りに大腰筋の領域を画定する筋肉領域画定部と、
を備える大腰筋領域画定装置。 A device for defining a psoas major muscle region in a two-dimensional tomographic image or a three-dimensional tomographic image of an animal,
a vertebral region defining unit that defines a region of the vertebrae by eliminating shapes of transverse processes and spinous processes in a two-dimensional tomographic image that is substantially perpendicular to the vertebrae of the animal;
a seed point setting unit that sets seed points for demarcating the region of the psoas major muscle in the two-dimensional tomographic image based on the region of the vertebra demarcated by the vertebrae region defining unit;
a muscle region definition unit that defines a region of the psoas major muscle around the seed point in the two-dimensional tomographic image or the three-dimensional tomographic image using an active contour method;
A psoas major region definition device comprising:
前記椎骨領域画定部および前記筋肉領域画定部それぞれは、前記前処理部による処理の後の断層画像において領域の画定を行う、
請求項１に記載の大腰筋領域画定装置。 Further comprising a preprocessing unit that performs noise reduction processing on the tomographic image,
Each of the vertebral region definition unit and the muscle region definition unit defines a region in the tomographic image after processing by the preprocessing unit,
The psoas major region defining device according to claim 1.
前記動物の椎骨に対して略垂直な二次元断層画像において横突起および棘突起の形状を消去して前記椎骨の領域を画定する椎骨領域画定ステップと、
前記椎骨領域画定ステップにより画定された椎骨の領域に基づいて前記二次元断層画像において大腰筋の領域を画定するためのシード点を設定するシード点設定ステップと、
動的輪郭法を用いて前記二次元断層画像または前記三次元断層画像において前記シード点の周りに大腰筋の領域を画定する筋肉領域画定ステップと、
を備える大腰筋領域画定方法。 A method for defining a region of the psoas major muscle in a two-dimensional or three-dimensional tomographic image of an animal, comprising:
a vertebral region definition step of defining the vertebral region by eliminating the shapes of transverse processes and spinous processes in a two-dimensional tomographic image substantially perpendicular to the vertebrae of the animal;
a seed point setting step of setting seed points for defining a region of the psoas major muscle in the two-dimensional tomographic image based on the region of the vertebra defined by the step of defining the vertebral region;
a muscle region defining step of defining a psoas major muscle region around the seed point in the two-dimensional tomographic image or the three-dimensional tomographic image using an active contour method;
A method for defining a psoas major region.
前記椎骨領域画定ステップおよび前記筋肉領域画定ステップそれぞれは、前記前処理ステップによる処理の後の断層画像において領域の画定を行う、
請求項３に記載の大腰筋領域画定方法。 Further comprising a preprocessing step for performing noise reduction processing on the tomographic image,
Each of the vertebral bone region defining step and the muscle region defining step defines a region in the tomographic image after processing by the preprocessing step;
The psoas major muscle area definition method according to claim 3 .
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