医用画像診断装置

【目的】医用画像診断装置において画像中の血管部位を正確に抽出する。
【構成】診断部位を計測した画像データを出力する原画像供給部２１、データを入力する入力装置２２、装置２２からの画像データを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡する血管追跡手段２３、該手段２３からの血管追跡データを入力し血管辺縁を抽出する抽出手段２４、該手段２４からの血管抽出データを入力して供給部２１からの原画像と共にその認識結果を表示する画像表示部２５を有する医用画像診断装置において、注目点からの放射状線の平均濃度値の算出ステップ１と、該濃度値から追跡候補線の選出ステップ２と、該候補線上の点を注目点と読み替えるステップ４を有し、終了条件まで血管追跡を行う手段を有し、血管中心を通る線への垂直線の算出ステップ５１と、上記血管中心を通る線から外側への濃度勾配の算出ステップ５２と、上記濃度勾配を用いる血管辺縁位置の決定ステップ５３を有する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線又は超音波又は電磁波などの情報キャリアを被検体内に透入し、この情報キャリアの変化を計測して診断部位の医用画像を得る例えばＸ線撮影装置又は超音波断層装置又はＸ線ＣＴ装置又は核医学イメージング装置あるいは磁気共鳴イメージング装置などの医用画像診断装置に関し、特に上記得られた画像中の血管部位を正確に抽出することができる医用画像診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の医用画像診断装置において、画像中の血管部位の抽出を行う場合、被検体内の診断部位について計測した画像データを出力する原画像供給部と、データを入力する入力装置と、この原画像供給部からの画像データ及びこの入力装置からのデータを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡する血管追跡部と、この血管追跡部からの血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出する辺縁抽出部と、この辺縁抽出部からの血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果を表示する画像表示部とを備えて成っていた。そして、上記原画像供給部から被検体内の診断部位について計測した画像データを出力し、上記入力装置より入力されたデータを出力し、上記血管追跡部により上記原画像供給部から出力された画像データ及び上記入力装置より出力されたデータを入力し画像中の血管部位の中心付近を追跡し、上記辺縁抽出部により上記血管追跡部から出力された血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出し、上記画像表示部により上記辺縁抽出部から出力された血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果を表示していた。
【０００３】図２は従来の医用画像診断装置における血管追跡手段を説明するための図である。この図において、点Ｐは現在注目している点であり、方向Ｄは前回の追跡方向であり、血管５の追跡を行なっているものである。いま注目点Ｐを中心とした半径Ｒの円６の円周上の濃度プロファイルを考える。図３は、注目点Ｐを中心とした半円上の濃度プロファイルを示す図である。この半円は前追跡方向Ｄから±π／２の範囲で求められる。この図のように、追跡すべき血管の中心付近は濃度プロファイルに最大値を持つ。この最大値を持つ方向を次の追跡方向Ｄnとし、その方向の円周上の点を次の追跡点Ｐnとする。そして、追跡点Ｐnを注目点Ｐと読み替えて順次追跡を行い、上記円周上の濃度プロファイルにあらかじめ定められたしきい値以上の濃度値が存在しない場合に追跡を停止していた。
【０００４】また、図４は従来の医用画像診断装置における辺縁抽出手段を説明するための図である。血管７において上記血管追跡手段により求められた血管追跡線８をほぼ垂直に横切る直線９が算出され、上記血管追跡線８をほぼ垂直に横切る直線９上の濃度プロファイル１０を算出する。そして、上記濃度プロファイル１０の１次濃度勾配１１の値が大きく血管中心に近い点を血管辺縁１２として求めていた。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】しかし、このような従来の医用画像診断装置においては、血管の追跡を円周上の濃度プロファイルにより行っているため、正確な追跡が行えなかった。図５は従来の医用画像診断装置において誤った血管追跡が行われる例を示す図である。この図は血管の主幹部１３から血管の枝１４が枝分かれしており、血管付近に濃度の高いノイズ１５が存在する例である。この場合注目点Ｐを中心とした円周上の濃度プロファイルは図６のようになる。この濃度プロファイルにより方向Ｄnが追跡線方向として選ばれ、追跡点Ｐnが得られることになり、追跡したい血管の主幹部ではなく濃度の高いノイズ１５の方に迷走する。また、上記濃度の高いノイズ１５がない場合も、追跡したい血管の主幹部１３ではなく血管の枝１４の方に迷走する。また、この図において血管の枝１４及び上記濃度の高いノイズ１５が無い場合も、このように屈曲した血管は追跡できない。以上のように、従来の医用画像診断装置における血管の追跡は、血管の枝や周辺のノイズにより迷走し易く、屈曲した血管を追跡できない問題があった。
【０００６】また、図１４は従来の医用画像診断装置において血管辺縁を誤検出する例を示す図であり、血管１１５の付近にノイズ１６が存在する例である。血管１１５をほぼ垂直に横切る直線１７上の濃度プロファイル１８及び１次濃度勾配１９が算出されるが、このような例ではノイズ１６による１次濃度勾配の値が高く、血管中心に近いため血管１１５付近のノイズ１６を誤って血管辺縁位置と検出する。このように、従来の医用画像診断装置における血管辺縁の抽出は、血管付近の枝やノイズにより誤検知し易い問題があった。
【０００７】そこで本発明は、このような問題点に対処し、被検体内の診断部位を計測した医用画像について、画像中の血管部位を正確に抽出する医用画像診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、被検体内の診断部位について計測した画像データを出力する原画像供給部と、データを入力する入力装置と、この原画像供給部からの画像データ及びこの入力装置からのデータを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡する血管追跡手段と、この血管追跡手段からの血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出する辺縁抽出手段と、この辺縁抽出手段からの血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果を表示する画像表示部とを備えて成る医用画像診断装置において、注目点からの放射状の線の平均濃度値を計算するステップと、上記平均濃度値を用いて追跡候補線を選出するステップと、上記追跡候補線上の追跡候補点を注目点と読み替えるステップとを有し、追跡終了の条件まで血管追跡を行う手段を有することで達成される（請求項１）。
【０００９】また、被検体内の診断部位について計測した画像データを出力する原画像供給部と、データを入力する入力装置と、この原画像供給部からの画像データ及びこの入力装置からのデータを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡する血管追跡手段と、この血管追跡手段からの血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出する辺縁抽出手段と、この辺縁抽出手段からの血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果を表示する画像表示部とを備えて成る医用画像診断装置において、血管の中心付近を通る線にほぼ垂直な線を算出するステップと、上記血管の中心付近を通る線から外側に向かった濃度勾配を算出するステップと、上記濃度勾配を用いて血管辺縁位置を決定するステップを有することで達成される（請求項２）。
【００１０】さらに、被検体内の診断部位について計測した画像データを出力する原画像供給部と、データを入力する入力装置と、この原画像供給部からの画像データ及びこの入力装置からのデータを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡する血管追跡手段と、この血管追跡手段からの血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出する辺縁抽出手段と、この辺縁抽出手段からの血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果を表示する画像表示部とを備えて成る医用画像診断装置において、注目点からの放射状の線の平均濃度値を計算するステップと、上記平均濃度値を用いて少なくとも主及び左側及び右側の追跡候補線を選出するステップと、上記少なくとも主及び左側及び右側の追跡候補線上の各追跡候補点を注目点と読み替えるステップと、追跡候補選出の終了条件となるまで追跡候補選出を行うステップと、上記追跡候補選出により複数できた経路の平均濃度及び前方指向度を計算するステップと、上記複数できた経路の平均濃度及び前方指向度を用いて追跡角度を決定するステップと、上記追跡角度方向の線上の濃度値を用いて追跡線の長さ決定するステップと、上記追跡候線上の追跡点を注目点と読み替えるステップとを有し、追跡終了の条件まで血管追跡を行う手段と、血管の中心付近を通る線にほぼ垂直な線を算出するステップと、上記血管の中心付近を通る線から外側に向かった１次濃度勾配を算出するステップと、上記１次濃度勾配を用いて血管辺縁位置を決定するステップを有することで達成される（請求項３）。
【００１１】
【作用】以上のように構成された医用画像診断装置は、原画像供給部から被検体内の診断部位について計測した画像データを出力し、また、入力装置より入力されたデータを出力し、血管追跡部により上記原画像供給部から出力された画像データ及び上記入力装置より出力されたデータを入力し、注目点からの放射状の線の平均濃度値を計算し、上記平均濃度値を用いて少なくとも主及び左側及び右側の追跡候補線を選出し、上記少なくとも主及び左側及び右側の追跡候補線上の各追跡候補点を注目点と読み替え、追跡候補選出の終了条件となるまで追跡候補選出を行い、上記追跡候補選出により複数できた経路の平均濃度及び前方指向度を計算し、上記複数できた経路の平均濃度及び前方指向度を用いて追跡角度を決定し、上記追跡角度方向の線上の濃度値を用いて追跡線の長さ決定し、上記追跡候線上の追跡点を注目点と読み替え、追跡終了の条件まで血管追跡を行い、辺縁抽出部により上記血管追跡部から出力された血管追跡データを入力し、血管の中心付近を通る線にほぼ垂直な線を算出し、上記血管の中心付近を通る線から外側に向かった濃度勾配を算出し、上記濃度勾配を用いて血管辺縁位置を決定し、画像表示部により上記辺縁抽出部から出力された血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果するように動作する。これにより、上記得られた画像中の血管部位を正確に抽出することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図７は、本発明による医用画像診断装置の構成の一実施例を示すブロック図である。この医用画像診断装置は、Ｘ線又は超音波又は電磁波などの情報キャリアを被検体内に透入し、この情報キャリアの変化を計測して診断部位の医用画像を得ると共に、この得られた画像について画像中の血管部位を正確に抽出するもので、図に示すように、原画像供給部２１と、入力装置２２と、血管追跡部２３と、辺縁抽出部２４と、画像表示部２５とを備えて成る。上記原画像供給部２１は、被検体内の診断部位について計測した画像データを出力するもので、例えばＸ線撮影装置又は超音波断層装置又はＸ線ＣＴ装置又は核医学イメージング装置あるいは磁気共鳴イメージング装置などにおいて被検体を計測又は撮影する計測部、あるいは被検体について計測した画像データを記憶しておき必要に応じて読み出す記憶装置などである。
【００１３】上記入力装置２２は、血管を追跡するためのパラメータを入力するためのもので、例えばキーボードまたはマウスまたはトラックボールあるいはペンなどである。上記血管追跡部２３は、上記原画像供給部２１からの画像データ及び上記入力装置２２からのデータを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡するものである。上記辺縁抽出部２４は、上記血管追跡部２３からの血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出するものである。上記画像表示部２５は、上記辺縁抽出部２４からの血管抽出データを入力して上記原画像供給部２１からの原画像と共にその認識結果を表示するもので、例えばテレビモニタから成る。
【００１４】次に、このように構成された医用画像診断装置において、得られた画像中の血管部位を正確に抽出する動作を説明する。まず、図７において、原画像供給部２１から被検体内の診断部位について計測した画像データが出力される。これは、例えばＸ線撮影装置又は超音波断層装置又はＸ線ＣＴ装置又は核医学イメージング装置あるいは磁気共鳴イメージング装置などにより実際に計測されたデータでもよいし、予め計測され記憶部に書き込まれたデータを読み出したものでもよい。
【００１５】また、上記入力装置２２から、外部より入力された血管を追跡するためのパラメータ、例えば追跡開始点が出力される。上記原画像供給部２１から出力された被検体内の診断部位について計測した画像データ及び上記入力装置２２から出力された血管を追跡するためのパラメータは、上記血管追跡部２３に入力され、画像中の血管部位の中心付近が追跡される。図１は、血管追跡のフローチャートを示した図であり、図８は、血管の追跡例を示した図である。まず、上記入力装置２２から追跡開始点及び追跡開始方向が入力され、入力された追跡開始点より追跡が開始される。図８の点Ｐ及び方向Ｄはそれぞれ注目点及び前追跡方向であり、追跡開始時では上記入力装置２２から入力された追跡開始点及び追跡開始方向となる。前追跡方向Ｄより±π／２の範囲で注目点Ｐを中心とした半径Ｒの円に向かう放射状の直線が求められ、その平均濃度値が算出される（ステップ１）。ここでは放射状の直線上の平均濃度を用いているが、これは曲線でもよい。図９は、放射状の直線の平均濃度値２６及び重み関数２７を示したグラフである。この平均濃度値２６に対し前追跡方向Ｄでピークを持つ重み関数２７がかけられ、この重み付き平均濃度値が最大である方向Ｄnが追跡方向として選択される（ステップ２）。そして、方向Ｄnの円周上の追跡候補点Ｐnが注目点Ｐと読み替えられ、追跡候補点Ｐnを注目点として次に示す追跡終了条件まで追跡が繰り返される（ステップ３、ステップ４）。
【００１６】［追跡終了条件］
（１）方向Ｄnの平均濃度値＜濃度しきい値Ｔg（２）方向Ｄnの平均濃度値／方向Ｄの平均濃度値＜濃度変化しきい値Ｔr（３）すでに探索した部位である（４）画像周辺部に達している
【００１７】以上のようにすれば、血管の枝１２７や血管付近のノイズ２８を誤追跡することなく、血管主幹部を正確に追跡することができる。また、より高精度な血管追跡を実現する手段として、図１０は、血管の追跡を行う第２のフローチャートを示した図であり、図１１は、血管の追跡例を示した図である。まず、前追跡方向Ｄより±π／２の範囲で注目点Ｐを中心とした放射状の直線の平均濃度値が算出される（ステップ３０）。次に、この平均濃度値が最大である方向Ｄmが主追跡候補線方向として選出される。また、主追跡候補線方向Ｄmから前追跡方向Ｄの範囲で、主追跡候補線の選出同様、右側及び左側の追跡候補線が選出される。主及び左側及び右側の追跡候補線の選出はの数１乃至数３のように行われる。
【００１８】
【数１】

【００１９】
【数２】

【００２０】
【数３】

ただし、関数gは放射状の直線上の平均濃度値であり、数４である（ステップ３１）。
【００２１】
【数４】

そして、各追跡候補点Ｐm，Ｐr，Ｐlがそれぞれ注目点ＰとＮ−１回読み替えられＮ段の追跡候補選出が繰り返され、候補がツリー状に広げられる（ステップ３２、ステップ３３）。次に、ツリー状に広げられ複数できた候補の経路の平均濃度及び前方指向度が計算される。前方指向度は次式のように前追跡方向Ｄ及び数５に示す追跡候補角度Ｄnにより求められる。
【００２２】
【数５】

Ｎ段の追跡候補選出により１つの経路に対してＮ個の前方指向度が計算され、その和とその経路の平均濃度値の積が追跡方向決定の評価値として計算される（ステップ３４）。そして、複数の経路の中で上記追跡方向決定の評価値が最も大きな経路が選ばれ、その経路における最初の注目点Ｐからの追跡候補角度を追跡角度と決定する（ステップ３５）。このように決定された追跡角度の追跡候補線上において、予め設定した最短長より長い範囲で平均濃度値の最も大きくなる長さを追跡線長とする。（ステップ３６）。決定された追跡線の先端を注目点として追跡を繰り返し、上記追跡終了条件となったとき追跡を終了する（ステップ３７、ステップ３８）。このようにして、画像中の血管部位の中心付近が追跡される。以上のようにすれば、屈曲した血管も正確に追跡することができる。
【００２３】また、上記入力装置２２から追跡開始点のみでなく追跡終了点も入力することができ、追跡終了点から逆方向に追跡を行い、順方向の追跡により求められた追跡線と交わった部分において結合し、更に正確な追跡を行うこともできる。そして、上記血管追跡部２３から出力された血管追跡データは、上記辺縁抽出部２４に入力され血管の辺縁が抽出される。
【００２４】図１２は、血管辺縁を抽出するフローチャートを示した図であり、図１３は、血管辺縁抽出の一例を示す図である。図１３（ａ）は、血管４０付近にノイズ４２が存在する場合を示している。まず、上記血管追跡部２３から出力された血管追跡線４１のほぼ垂直方向の直線４３が算出される（ステップ５１）。図１３（ｂ）は、この垂直方向の直線４３上の濃度プロファイルを示している。次に、血管の中心付近を通る線から外側に向かった１次濃度勾配が算出される。これは、数６乃至数８に示す特定の角度θ方向の１次濃度勾配Ｇが用いられる。
【００２５】
【数６】

【００２６】
【数７】

【００２７】
【数８】

ただし、ｆ（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）における濃度値である。
【００２８】そして、このように算出された１次濃度勾配の極大点が辺縁候補点として選出される。図１３（ｃ）は１次濃度勾配と辺縁候補点を示す図である。上記辺縁候補点の１次濃度勾配値に対して、追跡線を中心として広がる図１３（ｄ）に示すような重み関数及び前辺縁点位置４４を中心として広がる重み関数が掛け算される。血管追跡線４１の両側において重み付けされた１次濃度勾配が最大となる点を辺縁点と決定する（ステップ５３）。図１３（ｅ）は抽出された辺縁点の例を示す図である。このようにすることにより、血管付近のノイズを間違って検出しにくい血管辺縁抽出が行われる。そして、上記辺縁抽出部２４で抽出された血管の辺縁は、上記診断情報表示部に入力され原画像供給部２１から出力される画像データと共に表示される。以上のようにすることにより、画像中の血管部位を正確に抽出することができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたため、被検体内の診断部位を計測した医用画像について、画像中の血管部位を正確に抽出することができる。このことから、医用画像診断装置の臨床価値を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の血管追跡のフローチャートを示した図。
【図２】従来の医用画像診断装置における血管追跡手段を説明するための図。
【図３】注目点Ｐを中心とした半円上の濃度プロファイルを示す図。
【図４】従来の医用画像診断装置における辺縁抽出手段を説明するための図。
【図５】従来の医用画像診断装置において誤った血管追跡が行われる例を示す図。
【図６】図５における注目点Ｐを中心とした円周上の濃度プロファイルを示す図。
【図７】本発明による医用画像診断装置の構成の一実施例を示すブロック図。
【図８】血管の追跡例を示した図。
【図９】放射状の直線の平均濃度値及び重み関数を示したグラフ。
【図１０】血管の追跡を行う第２のフローチャートを示した図。
【図１１】血管の追跡例を示した図。
【図１２】血管辺縁を抽出するフローチャートを示した図。
【図１３】血管辺縁抽出の一例を示す図。
【図１４】血管辺縁を誤検知する例を示す図。
【符号の説明】
１２血管辺縁
２０血管辺縁位置
２１原画像供給部
２２入力装置
２３血管追跡部
２４辺縁抽出部
２５画像表示部
４４前辺縁点位置

【特許請求の範囲】
【請求項１】被検体内の診断部位について計測した画像データを出力する原画像供給部と、データを入力する入力装置と、この原画像供給部からの画像データ及びこの入力装置からのデータを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡する血管追跡手段と、この血管追跡手段からの血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出する辺縁抽出手段と、この辺縁抽出手段からの血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果を表示する画像表示部とを備えて成る医用画像診断装置において、注目点からの放射状の線の平均濃度値を計算するステップと、上記平均濃度値を用いて追跡候補線を選出するステップと、上記追跡候補線上の追跡候補点を注目点と読み替えるステップとを有し、追跡終了の条件まで血管追跡を行う手段を有することを特徴とする医用画像診断装置。
【請求項２】被検体内の診断部位について計測した画像データを出力する原画像供給部と、データを入力する入力装置と、この原画像供給部からの画像データ及びこの入力装置からのデータを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡する血管追跡手段と、この血管追跡手段からの血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出する辺縁抽出手段と、この辺縁抽出手段からの血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果を表示する画像表示部とを備えて成る医用画像診断装置において、血管の中心付近を通る線にほぼ垂直な線を算出するステップと、上記血管の中心付近を通る線から外側に向かった濃度勾配を算出するステップと、上記濃度勾配を用いて血管辺縁位置を決定するステップを有することを特徴とする医用画像診断装置。
【請求項３】被検体内の診断部位について計測した画像データを出力する原画像供給部と、データを入力する入力装置と、この原画像供給部からの画像データ及びこの入力装置からのデータを入力しその画像中の血管部位の中心付近を追跡する血管追跡手段と、この血管追跡手段からの血管追跡データを入力し血管の辺縁を抽出する辺縁抽出手段と、この辺縁抽出手段からの血管抽出データを入力して上記原画像供給部からの原画像と共にその認識結果を表示する画像表示部とを備えて成る医用画像診断装置において、注目点からの放射状の線の平均濃度値を計算するステップと、上記平均濃度値を用いて少なくとも主及び左側及び右側の追跡候補線を選出するステップと、上記少なくとも主及び左側及び右側の追跡候補線上の各追跡候補点を注目点と読み替えるステップと、追跡候補選出の終了条件となるまで追跡候補選出を行うステップと、上記追跡候補選出により複数できた経路の平均濃度及び前方指向度を計算するステップと、上記複数できた経路の平均濃度及び前方指向度を用いて追跡角度を決定するステップと、上記追跡角度方向の線上の濃度値を用いて追跡線の長さ決定するステップと、上記追跡候線上の追跡点を注目点と読み替えるステップとを有し、追跡終了の条件まで血管追跡を行う手段と、血管の中心付近を通る線にほぼ垂直な線を算出するステップと、上記血管の中心付近を通る線から外側に向かった１次濃度勾配を算出するステップと、上記１次濃度勾配を用いて血管辺縁位置を決定するステップを有することを特徴とする医用画像診断装置。

【図１】