(57)【要約】【課題】効率的に精度良く機能画像に基づく画像診断を行う。【解決手段】形態画像ＳＩとそれに対応する機能画像ＦＩとが画像データベースＤＢから選択される。その後、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置合わせが手動もしくは自動で行われる。部位特定手段３０において形態画像ＳＩ内に映し出された部位の抽出が行われる。その後、画像解析手段４０により、形態画像ＳＩから抽出された部位の位置に基づいて形態画像ＳＩの解析が行われるとともに、形態画像ＳＩから抽出された部位の位置と形態画像ＳＩに対する機能画像ＦＩの対応位置情報とに基づいて機能画像ＦＩの解析が行われる。【選択図】図１
2010246777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の形態情報を示す形態画像と、前記被写体の機能情報を示す機能画像とを取得する画像取得手段と、
該画像取得手段により取得された前記形態画像と前記機能画像との対応位置情報を検出する位置合わせ手段と、
前記被写体の解析を行うために必要な前記被写体の解剖学的な位置を前記形態画像内において特定する部位特定手段と、
該部位特定手段により特定された前記解剖学的な位置情報と前記位置合わせ手段により検出された前記対応位置情報とを用いて前記機能画像の解析を行う画像解析手段と
を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項２】
前記位置合わせ手段が、前記形態画像と前記機能画像との位置関係がずれている場合、前記位置画像と前記形態画像との位置合わせを行い前記対応位置情報を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記画像解析手段が、前記部位特定手段により検出された前記被写体の部位情報を用いて、前記機能画像に基づいて解析した機能とは異なる前記被写体の機能について前記形態画像の解析を行う機能を有するものであり、
前記形態画像の解析結果と前記機能画像の解析結果とを比較し出力する表示制御手段をさらに備えたものであることを特徴とする請求項１または２記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記形態画像および前記機能画像が心臓を前記被写体とするものであり、
前記部位特定手段が前記心臓における左心室の軸と心筋領域とを検出するものであり、
前記画像解析手段が前記心臓における左心室の軸と心筋領域とから前記心臓の機能を解析するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
被写体の形態情報を示す形態画像と、前記被写体の機能情報を示す機能画像とを取得し、
取得した前記形態画像と前記機能画像との対応位置情報を検出するとともに、前記被写体の解析を行うために必要な前記被写体の解剖学的な位置を前記形態画像内において特定し、
特定した前記解剖学的な位置情報と前記対応位置情報とを用いて前記機能画像の解析を行う
ことを特徴とする医用画像処理方法。
【請求項６】
コンピュータに、
被写体の形態情報を示す形態画像と、前記被写体の機能情報を示す機能画像とを取得する手順と、
取得した前記形態画像と前記機能画像との対応位置情報を検出するとともに、前記被写体の解析を行うために必要な前記被写体の解剖学的な位置を前記形態画像内において特定する手順と、
特定した前記解剖学的な位置情報と前記対応位置情報とを用いて前記機能画像の解析を行う手順を実行させるための医用画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形態画像と機能画像とを用いて特定部位の解析を行う医用画像処理装置および方法ならびにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＴ装置等を用いて取得した放射線画像からボリュームレンダリング法を用いて３次元画像および２次元展開画像を形態画像として生成することが行われている。さらに、３次元画像により特定部位の状態を表示させるのみならず、ボリュームデータを解析することにより、特定部位の機能状態を解析することが行われている。たとえば形態画像から左心室の軸と心筋領域を求めることによって、局所駆出率や壁運動量といった心臓の機能を解析することが行われている。
【０００３】
また、特定部位の機能を形態画像から解析するのではなく、別途撮影を行うことにより取得する場合がある。たとえばＳＰＥＣＴ画像やＰＥＴ画像が挙げられる。このような機能画像からも左心室の軸と心筋領域から算出する等の心機能解析を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５９６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえば形態画像がＸ線ＣＴ装置により取得されたものであり機能画像がＰＥＴ装置により取得されたものであるといったように機能画像が形態画像とは別の撮影により取得されたものである場合、部位の特定および解析は、形態画像と機能画像とにおいてそれぞれ独立して行われている。しかし、機能画像内には対象物の形態を示す情報が少なく、たとえば左心室の軸や心筋領域等の被写体の部位を正確に特定することは難しいという問題がある。また、形態画像から解析した局所駆出率等の心機能と機能画像から解析された心機能を比較しようとした場合に、形態画像と機能画像とで算出した左心室の軸と心筋領域が異なるため、両者の解析結果が同じ条件で行われたものではなく、診断効率が悪くなる場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、効率的に精度良く機能画像に基づく画像診断を行うことができる医用画像処理装置および方法ならびにプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の医用画像処理装置は、被写体の形態情報を示す形態画像と、被写体の機能情報を示す機能画像とを取得する画像取得手段と、画像取得手段により取得された形態画像と機能画像との対応位置情報を検出する位置合わせ手段と、被写体の解析を行うために必要な被写体の解剖学的な位置を形態画像内において特定する部位特定手段と、部位特定手段により特定された解剖学的な位置情報と位置合わせ手段により検出された対応位置情報とを用いて機能画像の解析を行う画像解析手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の医用画像処理方法は、被写体の形態情報を示す形態画像と、被写体の機能情報を示す機能画像とを取得し、取得した形態画像と機能画像との対応位置情報を検出するとともに、被写体の解析を行うために必要な被写体の解剖学的な位置を形態画像内において特定し、特定した解剖学的な位置情報と対応位置情報とを用いて機能画像の解析を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の医用画像処理プログラムは、コンピュータに、被写体の形態情報を示す形態画像と、被写体の機能情報を示す機能画像とを取得する手順と、取得した形態画像と機能画像との対応位置情報を検出するとともに、被写体の解析を行うために必要な被写体の解剖学的な位置を形態画像内において特定する手順と、特定した解剖学的な位置情報と対応位置情報とを用いて機能画像の解析を行う手順を実行させるためのプログラムである。
【００１０】
ここで、被写体とは、たとえば人体の上皮組織・結合組織・筋肉組織・神経組織などの各組織や、血管、腸、気管支、動脈、心臓などの各臓器を意味する。
【００１１】
また、形態画像は、特に、Ｘ線ＣＴ（X-ray Computed Tomography）、磁気共鳴断層撮影機器（（magnetic resonance image）以下、ＭＲＩという）または超音波診断機器で撮像して得られた形態を示す画像や当該画像からボリュームレンダリングにより生成されたボリュームデータ等が挙げられる。さらに、機能画像は、単光子放出断層撮影（Single Photon Emission Tomography）により取得されたＳＰＥＣＴ画像や、陽電子放出断層撮影（Positron Emission Tomography）により取得されたＰＥＴ画像等や形態画像や機能画像を解析した解析結果等が挙げられる。
【００１２】
さらに、位置合わせ手段は、形態画像と機能画像との対応位置関係を検出するものであればよく、たとえば形態画像と機能画像との位置がずれていない場合にはずれていない旨を検出するとともに、位置がずれている場合には位置合わせを行う。この位置合わせは、形態画像と機能画像とを画像内において同一の部位が略同一の位置に合わせるようにするものであればその方法を問わず、たとえば入力手段の入力から位置画像と形態画像との対応位置情報を検出するものであってもよいし、自動的に形態画像と機能画像とを位置合わせするものであってもよい。
【００１３】
なお、画像解析手段は、機能画像について解析を行うものであればよく、部位特定手段により検出された被写体の部位情報を用いて、機能画像に基づき解析した機能とは異なる被写体の機能について形態画像の解析を行う機能を有するものであってもよい。このとき、医用画像処理装置は、形態画像の解析結果と機能画像の解析結果とを比較し出力する表示制御手段をさらに備えたものであってもよい。
【００１４】
さらに、形態画像および機能画像が心臓を被写体とするものであってもよい。このとき、部位特定手段は心臓における左心室の軸と心筋領域とを検出し画像解析手段は心臓における左心室の軸と心筋領域とから心臓の機能を解析するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の医用画像処理装置および方法ならびにプログラムによれば、被写体の形態情報を示す形態画像と、被写体の機能情報を示す機能画像とを取得し、取得した形態画像と機能画像との対応位置情報を検出するとともに、被写体の解析を行うために必要な被写体の解剖学的な位置を形態画像内において特定し、特定した解剖学的な位置情報と対応位置情報とを用いて機能画像の解析を行うことにより、部位を特定しやすい形態画像から特定した部位情報を用いて機能画像の解析を行うため、機能画像から精度良く特定部位の解析結果を得ることができる。
【００１６】
なお、画像解析手段が、部位特定手段により検出された被写体の部位情報を用いて、機能画像に基づき解析した機能とは異なる被写体の機能について形態画像の解析を行う機能を有するものであり、形態画像の解析結果と機能画像の解析結果とを比較し出力する表示制御手段をさらに備えたものであるとき、形態画像と機能画像とにおいて同一の位置情報を用いて機能の特定を行うことができるため、画像診断の精度を向上させることができる。
【００１７】
さらに、形態画像および機能画像が心臓を被写体とするものであり、部位特定手段が心臓における左心室の軸と心筋領域とを検出するものであり、画像解析手段が心臓における左心室の軸と心筋領域とから心臓の機能を解析するものであれば、形態画像から検出した左心室の軸と心筋領域とを用いて機能画像の解析が行われることになるため、精度良く心機能の解析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の医用画像処理装置の好ましい実施形態を示すブロック図
【図２】被写体が心臓である場合の形態画像および機能画像として取得されるスライス面の概要を示す模式図
【図３】図２の位置合わせ手段において形態画像と機能画像との対応関係を示す模式図
【図４】図２の表示制御手段において形態画像と機能画像との解析結果を比較表示する一例を示す模式図
【図５】本発明の医用画像処理方法の好ましい実施形態を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の医用画像処理装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の医用画像処理装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。なお、図１のような医用画像処理装置１の構成は、補助記憶装置に読み込まれた医用画像処理プログラムをコンピュータ上で実行することにより実現される。このとき、この医用画像処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされる。
【００２０】
医用画像処理装置１は、画像取得手段１０、位置合わせ手段２０、部位特定手段３０、画像解析手段４０を備えている。画像取得手段１０は、被写体の形態情報を示す形態画像ＳＩと、形態画像ＳＩとは異なる撮影により検出された被写体Ｓの機能情報を示す機能画像ＦＩとを取得するものである。なお、形態画像ＳＩとは、たとえばＸ線ＣＴ、ＭＲＩ、超音波診断装置等により得られた物体表面や輪郭等の形態を表す画像である。一方、機能画像ＦＩとは、形態画像ＳＩを機能解析した結果を画像化したものの他、単光子放出断層撮影（Single Photon Emission Tomography）により取得されたＳＰＥＣＴ画像や、陽電子放出断層撮影（Positron Emission Tomography）により取得されたＰＥＴ画像等の形態画像とは異なる撮影手法により被写体Ｓの機能を画像化したものを意味する。
【００２１】
これらの形態画像ＳＩおよび機能画像ＦＩは画像データベースＤＢに記憶されており、画像取得手段１０は画像データベースＤＢにアクセスすることにより形態画像ＳＩおよび機能画像ＦＩを取得する。なお、画像取得手段１０は、ネットワークを介して他の装置に記憶されている形態画像ＳＩおよび機能画像ＦＩを取得するようにしてもよい。
【００２２】
位置合わせ手段２０は、図３に示すように、画像取得手段１０により取得された形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置の対応位置情報ＰＣを検出するものである。なお、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとは同一の被写体を撮影しているものであり、特にＣＴ／ＰＥＴ装置のようなＣＴ画像とＰＥＴ画像との双方を一度に撮影可能な装置を用いた場合には、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置対応関係ＰＣは一致している。したがって、位置合わせ手段２０は両画像ＳＩ、ＦＩのサイズ等に応じて対応位置関係ＰＣを取得する。
【００２３】
一方、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置がずれている場合もある。このとき、たとえば形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置合わせがマウスやキーボード等の入力手段を介して行い、位置合わせ手段２０は入力手段の入力に従い形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置合わせを行う。あるいは位置合わせ手段２０は形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置合わせを自動的に行うようにしてもよい。この自動的な位置合わせは公知の技術を用いることができ、たとえば特開２００８−２５９６９６号公報に示すように、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの間に予め所定の変数が未知の変換関数を設定しておき、各画像ＳＩ、ＦＩから解剖学的な特徴点もしくは輪郭を用いて変換関数の変数を求め、当該変換関数を用いて形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとを自動的に位置合わせしてもよい。別な方法としては、位置合わせ手段２０は形態画像ＳＩと機能画像ＦＩと差分を両画像の相対位置を縦方向および横方向にずらしながら算出し、差分が最小になる位置を位置合わせがなされた状態とみなし対応位置情報ＰＣを検出するようにしてもよい。
【００２４】
また、被写体Ｓの機能を解析する際には複数の形態画像ＳＩおよび複数の機能画像ＦＩが必要な場合がある。たとえば被写体Ｓが心臓である場合であって心機能を解析する際、画像取得手段１０は心臓の新基部から心尖部に向かう長軸Ａ１に直交する短軸Ａ２の方向のスライス面に対し複数の形態画像ＳＩおよび複数の機能画像ＦＩを取得する。このとき、位置合わせ手段２０は各スライス面についてそれぞれ形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置合わせを行ってもよいし、任意のスライス面の形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとを位置合わせすることにより、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの長軸Ａ１の位置合わせを行い、各スライス面での両画像ＳＩ、ＦＩの位置合わせを行うようにしてもよい。
【００２５】
図１の部位特定手段３０は、形態画像ＳＩに基づき被写体Ｓの部位情報を検出するものである。画像解析手段４０は、部位特定手段３０により特定された被写体の部位情報と位置合わせ手段２０により検出された対応位置情報ＰＣとを用いて形態画像ＳＩおよび機能画像ＦＩの解析を行うものである。たとえば心機能として心臓運動解析を行う場合、部位特定手段３０はそれぞれの時相の三次元画像の中から短軸方向の断面画像（短軸Ａ２方向の像）を切り出し、対応する位置の断層画像を対象に各時相から心筋壁の輪郭を形態画像ＳＩから抽出する。
【００２６】
その後、画像解析手段４０は、形態画像ＦＩについて長軸Ａ１の同じ位置の交線上の断面における心筋壁(内腔)の輪郭を求め、その差分量を心筋壁運動量として検出する。画像解析手段４０はこの処理を心基部から心尖部までの長軸Ａ１に直交する各短軸Ａ２断面位置で行い、まとめたものを解析結果として出力する。特に、画像解析手段４０は、図４に示すように、解析結果をブルズアイ（Bull’s Eye）画像ＦＢＩとして生成する。ブルズアイ画像ＦＢＩは、心臓を楕円体モデルで近似して考えたとき、楕円の長軸Ａ１を横切る短軸方向Ａ２に一定の間隔で切り、いずれのスライス面であるかを中心からの距離で表し、各スライス面での機能情報を同心円状に配置して表示したものである。
【００２７】
一方、機能画像ＦＩに基づいて機能の解析を行う場合、部位特定手段３０は、機能画像ＦＩの解析に必要な形態情報（解析に用いる部位の位置情報）を形態画像ＳＩから抽出し、抽出した形態画像ＳＩ上の形態情報が機能画像ＦＩ上のいずれの座標に該当するかを対応位置情報ＰＣに基づいて抽出する。これにより、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの双方から同一の形態情報が特定されることになる。
【００２８】
医用画像処理装置１は、形態画像ＳＩの解析結果と機能画像ＦＩの解析結果とを比較し出力する表示制御手段５０をさらに備えている。すなわち、画像解析手段４０は、上述した機能画像ＦＩに対する解析を行うとともに形態画像ＳＩに対する解析を行う機能を有している。このとき、画像解析手段４０は形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとにおいてそれぞれ被写体の異なる機能を解析する。たとえば被写体が心臓である場合、画像解析手段４０は形態画像ＳＩから輪郭の差分等を用いて心筋厚や壁運動量、局所駆出率を解析しブルズアイ画像ＳＢＩを生成する。一方、画像解析手段４０は、放射性同位元素(RI)を含む薬剤を注射し心臓に対するRI の集積状況を心臓の血流状態を示すものとして画像化した機能画像ＦＩ（ＳＰＥＣＴ画像）から形態画像ＳＩに基づいて特定された心筋輪郭内における機能画像ＦＩの最大値をブルズアイとしてマッピングしブルズアイ画像ＦＢＩを生成する。その後、表示制御手段５０は、たとえば図４に示すように、表示装置２上のウィンドウＷ内に形態画像ＳＩから生成したブルズアイ画像ＳＢＩと機能画像ＦＩから生成したブルズアイ画像ＦＢＩとを並べて表示する。すると、形態画像ＳＩからは局所駆出率や壁運動量といった心臓の機能が得られ、機能画像ＦＩからは上記心臓の機能が得られるため、たとえば冠動脈の狭窄により心臓の機能が低下しているという状態を容易に把握・診断できるようになる。
【００２９】
このように、機能画像ＦＩにおける部位の特定および解析に用いられる位置情報を形態画像ＳＩから取得することにより、機能画像ＦＩの解析の精度を向上させることができる。すなわち、機能画像ＦＩ内には対象物の形態を示す情報が少なく、たとえば左心室の軸や心筋領域等の被写体の特定の部位を正確に特定することは難しい。このため、機能画像ＦＩ内の情報を用いて部位の特定を行ったときに精度良く特定部位を検出できない場合がある。つまり、機能画像ＦＩに基づく解析結果が特定部位の機能を示すものではない場合が生じるとともに、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩが異なる部位の機能について解析する結果となる。
【００３０】
一方、上述したように、機能画像ＦＩの解析を行う際に形態画像ＳＩに基づく特定部位の検出結果を用いることにより、正確な部位の特定に基づく解析を行うことができるため、機能画像ＦＩを用いた解析を精度良く行うことができる。また、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとが双方とも形態画像ＳＩから抽出された同一の位置情報に基づいて解析されるため、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとが同一の基準での解析結果を出力することになり、両者の解析結果を比較したときに、解析基準が異なることによる診断精度の低下を抑制することができる。
【００３１】
図５は本発明の医用画像処理方法の好ましい実施形態を示すフローチャートであり、図１から図５を参照して医用画像処理方法について説明する。まず、画像取得手段１０において解析を行う形態画像ＳＩとそれに対応する機能画像ＦＩとが画像データベースＤＢから選択される（ステップＳＴ１）。その後、位置合わせ手段２０により、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの位置合わせが手動もしくは自動で行われる（ステップＳＴ２）。
【００３２】
一方、部位特定手段３０において形態画像ＳＩ内に映し出された部位の抽出が行われる（ステップＳＴ３）。その後、画像解析手段４０により、形態画像ＳＩから抽出された部位の位置に基づいて形態画像ＳＩの解析が行われるとともに、形態画像ＳＩから抽出された部位の位置と形態画像ＳＩに対する機能画像ＦＩの対応位置情報とに基づいて機能画像ＦＩの解析が行われる（ステップＳＴ４）。その後、表示制御手段５０により、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの解析結果を比較したときの比較情報が表示装置２に出力される（ステップＳＴ５）。
【００３３】
上記実施の形態によれば、被写体の形態情報を示す形態画像ＳＩと、被写体の機能情報を示す機能画像ＦＩとを取得し、取得した形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとの対応位置情報ＰＣを検出するとともに、被写体の解析を行うために必要な被写体の解剖学的な位置を形態画像ＳＩ内において特定し、特定した解剖学的な位置情報と対応位置情報ＰＣとを用いて機能画像ＦＩの解析を行うことにより、部位を特定しやすい形態画像ＦＩから特定した部位情報を用いて機能画像ＦＩの解析を行うため、機能画像ＦＩから精度良く特定部位の解析結果を得ることができる。
【００３４】
なお、画像解析手段４０が、部位特定手段３０により検出された被写体Ｓの部位情報を用いて、機能画像に基づき解析した機能とは異なる被写体の機能について形態画像ＳＩの解析を行う機能を有するものであり、形態画像ＳＩの解析結果と機能画像ＦＩの解析結果とを比較し出力する表示制御手段５０をさらに備えたものであるとき、形態画像ＳＩと機能画像ＦＩとにおいて同一の位置情報を用いて機能の特定を行うことができるため、画像診断の精度を向上させることができる。
【００３５】
さらに、形態画像ＳＩおよび機能画像ＦＩが心臓を被写体とするものであり、部位特定手段３０が心臓における左心室の軸と心筋領域とを検出するものであり、画像解析手段４０が心臓における左心室の軸と心筋領域とから心臓の機能を解析するものであれば、形態画像ＳＩから検出した左心室の軸と心筋領域とを用いて機能画像ＦＩの解析が行われることになるため、精度良く心機能の解析を行うことができる。
【００３６】
本発明の実施形態は上記実施形態に限定されない。たとえば、上記実施の形態において、被写体は心臓である場合について例示しているが、上皮組織・結合組織・筋肉組織・神経組織などの各組織や、脳、血管、腸、気管支、動脈、心臓などの各臓器にも適用することができる。
さらに、画像解析手段４０において局所駆出率を算出する場合について例示しているが、たとえば心壁の対応する各点の変位量、拡張期の心筋の厚さから収縮期の心筋の厚さの差を表した壁厚変化量、拡張期の心筋の厚さをA、収縮期の心筋の厚さをBとしたときのB-A/Aで計算された値を表した壁厚増加率、拡張期の心室の径から収縮期の心室の径の差を表した壁運動量などを算出する機能を有していてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１     医用画像処理装置
１０   画像取得手段
２０   位置合わせ手段
３０   部位特定手段
４０   画像解析手段
５０   表示制御手段
ＤＢ   画像データベース
ＦＩ   機能画像
Ｓ     被写体
ＳＩ   形態画像
【図１】
2010246777.tif 000003
【図２】
2010246777.tif 000004
【図３】
2010246777.tif 000005
【図５】
2010246777.tif 000006
【図４】
2010246777.tif 000007