(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーカーが設けられた培養細胞片を移植された被検体に関するボリュームデータであって、前記被検体をＸ線ＣＴ装置により撮像して得られた前記ボリュームデータを記憶する記憶部と、
マーカー領域を前記ボリュームデータから閾値処理によって検出し、当該マーカー領域を含み前記培養細胞片に対応する培養細胞片領域を、前記培養細胞片の減弱係数と前記マーカーの減弱係数および前記培養細胞片の周辺の細胞の減弱係数との差異に基づいて前記ボリュームデータから検出するマーカー領域検出部と、
前記マーカー領域と、当該マーカー領域を含む前記培養細胞片領域とを可視化した画像を、前記ボリュームデータから発生する画像発生部と、
前記画像を表示する表示部と
を具備する医用画像処理装置。
【請求項２】
前記画像は、断面画像である請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記画像は、レンダリング処理により、前記ボリュームデータから発生される３次元画像である請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
マーカーが設けられた培養細胞片を移植された被検体に関するボリュームデータであって、前記被検体をＸ線ＣＴ装置により撮像して得られた前記ボリュームデータに対して、マーカー領域を前記ボリュームデータから閾値処理によって検出し、当該マーカー領域を含み前記培養細胞片に対応する培養細胞片領域を、前記培養細胞片の減弱係数と前記マーカーの減弱係数および前記培養細胞片の周辺の細胞の減弱係数との差異に基づいて前記ボリュームデータから検出し、
前記マーカー領域と、当該マーカー領域を含む前記培養細胞片領域とを可視化した画像を、前記ボリュームデータから発生し、
前記画像を表示する医用画像処理方法。
【請求項５】
マーカーが設けられた培養細胞片を移植された被検体を走査する走査部と、
前記走査部からの出力に基づいて、前記被検体に関するボリュームデータを発生するボリュームデータ発生部と、
マーカー領域を前記ボリュームデータから閾値処理によって検出し、当該マーカー領域を含み前記培養細胞片に対応する培養細胞片領域を、前記培養細胞片の減弱係数と前記マーカーの減弱係数および前記培養細胞片の周辺の細胞の減弱係数との差異に基づいて前記ボリュームデータから検出するマーカー領域検出部と、
前記マーカー領域と、当該マーカー領域を含む前記培養細胞片領域とを可視化した画像を、前記ボリュームデータから発生する画像発生部と、
前記画像を表示する表示部と
を具備するＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記画像は、断面画像である請求項５記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記画像は、レンダリング処理により、前記ボリュームデータから発生される３次元画像である請求項５記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医用画像処理装置、医用画像処理方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の組織の欠損や機能不全を治療する手段のひとつとして、培養細胞片移植医療がある。培養細胞片は、培養細胞片工学技術によって作成される。患者自身、あるいは他者から採取した細胞を培養して培養細胞片を作成し、細胞間の接着を維持したまま、薄片として回収する。これを患者に移植することによって皮膚、角膜、眼底の基底膜等の欠損を補充する治療が有効であることが知られている。
【０００３】
また、培養細胞片工学で歯根膜の代用となる培養細胞片（培養歯根膜）を作成し、歯根部に移植する医療が研究されている。歯根膜は歯の根の部分（歯根膜）にあって、歯茎と歯の界面を隔てている膜である。例えば、歯槽膿漏が進行すると、歯茎と歯の間に隙間、いわゆる歯周ポケットができ、歯茎の表皮細胞が歯根部にまで広がり、本来あるべき歯根膜に取って代わってしまう。表皮細胞は歯と接着しないため、歯茎と歯の間に出来た隙間は自然に埋まることはない。この隙間で細菌が繁殖し続けるため、歯や顎骨が侵されて、歯を失うことになる。このような場合に、培養細胞片工学で歯根膜の代用となる培養細胞片（培養歯根膜）を作成し、歯根部に移植する。通常、移植に際しては手術で歯茎を切開して歯茎と歯の隙間を開き、歯根部の表面に培養細胞片を貼り付けて、再び歯茎を被せ、縫合する。
【０００４】
また、培養細胞片を移植する以外にも、類似の操作が求められる場合がある。例えば、癒着した組織を剥離する手術を行った際に、術後に再び癒着することを防ぐ目的で、パラフィンや合成樹脂の薄片を留置することがある。このような操作は、癒着によって障害が生じることが予想される場合に行われるのみならず、再手術が予定されている場合に、次回の手術において、時間が掛かるとともに危険を伴う剥離工程を不要にすることを目的として行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の医用画像処理装置は、上記培養細胞片を含む領域を観察するために表示位置を手動で決める必要がある。このため、培養細胞片を埋め込んだ後、培養細胞片を含む領域を表示するための負担が増加するという課題がある。
【０００６】
本実施形態の目的は、培養細胞片を含む領域を表示するための作業負担を軽減することができる医用画像処理装置、医用画像処理方法、およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る医用画像処理装置は、マーカーが設けられた培養細胞片を移植された被検体に関するボリュームデータであって、前記被検体をＸ線ＣＴ装置により撮像して得られた前記ボリュームデータを記憶する記憶部と、マーカー領域を前記ボリュームデータから閾値処理によって検出し、当該マーカー領域を含み前記培養細胞片に対応する培養細胞片領域を、前記培養細胞片の減弱係数と前記マーカーの減弱係数および前記培養細胞片の周辺の細胞の減弱係数との差異に基づいて前記ボリュームデータから検出するマーカー領域検出部と、前記マーカー領域と、当該マーカー領域を含む前記培養細胞片領域とを可視化した画像を、前記ボリュームデータから発生する画像発生部と、前記画像を表示する表示部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る医用画像解析システムの構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す医用画像診断装置の構成を示すブロック図。
【図３】図１に示す医用画像処理装置の構成を示すブロック図。
【図４】プロセッサ１が医用画像処理プログラムＰＲを実行することにより実現される機能を示すブロック図。
【図５】本実施形態に係る医用画像処理装置により、マーカー領域を含む３次元画像および断面画像を表示する流れを示すフローチャート。
【図６】図４に示す３次元画像発生部で発生された３次元画像を示す図。
【図７】図４に示す断面画像発生部で発生された断面画像を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態に係る医用画像処理装置について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る医用画像解析システム１００の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示す医用画像解析システム１００は、システム内の全ての構成要素を制御するシステム制御装置４００により制御される、医用画像診断装置２００および医用画像処理装置３００を具備する。なお、本実施形態では、医用画像診断装置２００の一例として、Ｘ線コンピュータ断層（ＣＴ：Computed Tomography）撮像装置の構成を示す。
【００１２】
図２は、図１に示す医用画像診断装置２００の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図２に示すように、医用画像診断装置２００は、架台（ガントリ）１０、架台・寝台制御部２０、高電圧発生部３０、データ収集部４０、前処理部５０、再構成部６０およびスキャン制御部７０を備える。なお、ガントリ１０には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体となって被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプや、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあるが、いずれのタイプでも本発明は適用可能である。本実施形態においては回転／回転タイプとして説明する。
【００１４】
架台１０は、円環又は円板状の回転フレーム１１を回転可能に支持する。回転フレーム１１は、撮像領域中に天板１２に載置された被検体を挟んで対向するようにＸ線管１３とＸ線検出器１４とを有する。
【００１５】
Ｘ線管１３は、高電圧発生部３０からの高電圧の印加とフィラメント電流の供給を受けて、Ｘ線を発生する。
【００１６】
Ｘ線検出器１４は、データ収集部（ＤＡＳ：Data Acquisition System）４０が接続される。Ｘ線検出器１４は、Ｘ線管１３から発生されたＸ線を検出する。
【００１７】
架台・寝台制御部２０は、回転フレーム１１を一定の角速度で連続回転させる。また、架台・寝台制御部２０は、寝台を所望の方向に移動させる。
【００１８】
高電圧発生部３０は、後述するスキャン制御部７０による制御の下で、Ｘ線管１３に印加する管電圧と、Ｘ線管１３に供給するフィラメント電流とを発生する。なお、高電圧発生部３０は、ガントリ１０の内部に設けられてもよい。
【００１９】
データ収集部４０は、架台・寝台制御部２０の制御のもと、Ｘ線検出器１４の各チャンネルの電流信号を収集する。データ収集部４０は、収集した電流信号をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は生データと呼ばれる。データ収集部４０は、生データを光や磁気を使った非接触型又はスリップリング型のデータ伝送部（図示せず）を経由して前処理部５０に出力する。
【００２０】
前処理部５０は、生データに対して、チャンネル間の感度不均一の補正、また主に金属部等のＸ線強吸収体による極端な信号強度の低下又は信号脱落の補正等の前処理を実行する。前処理部５０は、生データを前処理することにより、投影データを発生する。前処理部５０は、当該投影データを再構成部６０へ出力する。
【００２１】
再構成部６０は、前処理部５０から出力される投影データに基づいて、ボリュームデータを再構成する。再構成部６０は、医用画像処理装置３００の記憶部６へボリュームデータを出力する。
【００２２】
スキャン制御部７０は、システム制御装置４００による制御の下で、架台・寝台制御部２０と高電圧発生部３０とを制御する。
【００２３】
図３は、図１に示す医用画像処理装置３００の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図３に示す医用画像処理装置３００は、プロセッサ１、メモリ２、通信部３、入力部４、表示部５、記憶部６およびバスライン７を備える。バスライン７は、プロセッサ１、メモリ２、通信部３、入力部４、表示部５および記憶部６を通信可能に接続するアドレスバスおよびデータバス等で構成される。
【００２５】
プロセッサ１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、コンピュータプログラムを実行することで各種の処理を実現する。
【００２６】
メモリ２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含むメインメモリである。メモリ２は、本実施形態における主要な処理をプロセッサ１に実現させるための医用画像処理プログラムＰＲ等を記憶する。また、メモリ２は、各種の情報を一時的に記憶するための作業用記憶領域を形成する。
【００２７】
通信部３は、有線あるいは無線にて外部装置と通信する。外部装置は、例えばＸ線ＣＴ装置等のモダリティ、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）等のシステムに含まれるサーバ、或いは他のワークステーション等である。
【００２８】
入力部４は、ユーザの操作に応じたコマンド等を入力するインターフェイスであり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、トラックボールおよび各種ボタン等を含む。
【００２９】
表示部５は、ＣＴ画像等を表示デバイスに表示する。表示デバイスとしては、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic ElectroLuminescence Display）あるいはプラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。
【００３０】
記憶部６は、比較的大容量のデータを記憶可能なＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等である。記憶部６は、プロセッサ１が医用画像処理プログラムＰＲを実行することで実現される処理の過程において、ＣＴ画像および解析結果等を記憶する。記憶部６は、ＣＴ画像発生のための専用プログラムを記憶する。なお、記憶部６は、ＨＤＤ等の磁気ディスク以外にも、光磁気ディスクやＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標） Disc）等の光ディスクを利用してもよい。記憶部６は、再構成部６０から出力されたボリュームデータ、複数の投影データセット等を記憶する。
【００３１】
図４は、プロセッサ１が医用画像処理プログラムＰＲを実行することにより実現される機能を示すブロック図である。
【００３２】
図４に示すように、プロセッサ１は、データ入力部１−１、マーカー領域検出部１−２、領域決定部１−３、３次元画像発生部１−４および断面画像発生部１−５としての機能を実現する。プロセッサ１は、医用画像処理プログラムＰＲにより、これら各部として動作する。
【００３３】
ここで、本実施形態に係る医用画像処理装置３００によるマーカー領域を含む領域の表示方法について、具体例を挙げて説明する。
【００３４】
図５は、本実施形態に係る医用画像処理装置３００により、マーカー領域を含む３次元画像および断面画像を表示する流れを示すフローチャートである。
【００３５】
データ入力部１−１は、記憶部６に記憶されたボリュームデータを入力する（ステップＳＴ１）。
【００３６】
マーカー領域検出部１−２は、入力されたボリュームデータに対して閾値処理を実行し、培養細胞片に設けられるマーカーのマーカー領域を検出する（ステップＳＴ２）。ここで、マーカーとは、培養細胞片の減弱係数および培養細胞片が埋め込まれる周辺の細胞の減弱係数と異なる減弱係数を有するＸ線吸収体のことである。本実施形態では、マーカーとして、人体に無害、かつ人体や培養細胞片と比較して特徴的なボクセル値を有する金などを用いる。
【００３７】
ここで、上記培養細胞片とは、人体の細胞を再生する細胞のことである。培養細胞片として、例えば、ｉＰＳ細胞等が含まれる。培養細胞片は、成長初期に上記マーカーが配される。培養細胞片は、成長と共にマーカーが埋め込まれるように培養される。
【００３８】
領域決定部１−３は、マーカー領域検出部１−２により検出されたマーカー領域の検出結果に基づいて、ボリュームデータにおけるマーカー領域を含む領域の座標を決定する（ステップＳＴ３）。
【００３９】
３次元画像発生部１−４は、入力されたボリュームデータに対してレンダリング処理を実行し、３次元画像を発生する（ステップＳＴ４）。３次元画像発生部１−４は、発生した３次元画像を表示部５へ出力する。
【００４０】
ここで、３次元画像発生部１−４で発生された３次元画像において、マーカー領域を含む領域以外の領域は、マーカー領域を含む領域の透明度よりも高い透明度を有する。本実施形態では、表示部５は、マーカー領域を含む領域以外の領域を透明または半透明で表示する。
【００４１】
図６は、図４に示す３次元画像発生部で発生された３次元画像を示す図である。図６に示すように、表示部５は、レンダリング処理により発生された３次元画像を表示する。また、表示部５は、３次元画像と共に検出されたマーカー領域を表示する。表示部５は、マーカー領域を含む領域以外の領域を透明にする。
【００４２】
なお、培養細胞片は、上記マーカーの減弱係数および培養細胞片が埋め込まれる周辺の細胞の減弱係数と異なる減弱係数を有するため、ボリュームデータから培養細胞片領域として検出することが可能である。このため、表示部５は、図６に示すように、培養細胞片領域の検出結果に基づいて、３次元画像およびマーカー領域と共に培養細胞片領域を表示してもよい。
【００４３】
断面画像発生部１−５は、ボリュームデータに基づいて、マーカー領域を含む断面画像を発生する（ステップＳＴ５）。断面画像とは、例えば、マーカー領域を含む任意の位置および角度の断面像である、ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像およびＣＰＲ（Curved Planar Reconstruction）画像等である。断面画像発生部１−５は、発生した断面画像を表示部５へ出力する。
【００４４】
図７は、図４に示す断面画像発生部１−５で発生された断面画像を示す図である。
【００４５】
図７（ｂ）に示す断面画像は、検出されたマーカー領域の位置（図７（ａ）に示す断面位置）に対応する横断面画像である。
【００４６】
これにより、医用画像処理装置３００は、マーカー領域を含む３次元画像および断面画像を表示部５に表示することが可能になる。
【００４７】
上記構成によれば、本実施形態に係る医用画像処理装置は、培養細胞片に人体に無害なマーカーを取り付ける。マーカー領域検出部１−２は、培養細胞片に埋め込まれるマーカーのマーカー領域を検出する。これにより、医用画像処理装置は、培養細胞片を含む領域を手動で決める手間をなくすことが可能になる。
【００４８】
したがって、医用画像処理装置３００は、培養細胞片を含む領域を表示するための作業負担を軽減することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、医用画像診断装置２００の一例として、Ｘ線ＣＴ装置を示したが、これに限らない。本実施形態に係る医用画像処理装置３００は、Ｘ線等、放射線を生体に照射し、放射性同位体から発生する放射線を検出して体内の情報を画像として得る、Ｘ線診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、超音波診断装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置およびＳＰＥＣＴ等、画像診断装置と独立形画像処理装置にも適用可能である。
【００５０】
また、医用画像処理装置３００の記憶部６を独立した１つの装置として、システム内に設置してもよい。
【００５１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００５２】
１００…医用画像解析システム、２００…医用画像診断装置、３００…、医用画像処理装置、４００…システム制御装置、１０…架台（ガントリ）、１１…回転フレーム、１２…天板、１３…Ｘ線管、１４…Ｘ線検出器、２０…架台・寝台制御部、３０…高電圧発生部、４０…データ収集部（ＤＡＳ：Data Acquisition System）、５０…前処理部、６０…再構成部、７０…スキャン制御部、１…プロセッサ、１−１…データ入力部、１−２…マーカー領域検出部、１−３…領域決定部、１−４…３次元画像発生部、１−５…断面画像発生部、２…メモリ、３…通信部、４…入力部、５…表示部、６…記憶部、７…バスライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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