画像診断支援装置、方法及びプログラム
【課題】肝臓の機能レベルを考慮して、切除する部分をより適切に決定する。
【解決手段】内部に血管を含む肝臓の形態を表した形態画像と、肝臓の各位置における機能レベルを表した機能画像とを取得し、形態画像から肝臓を支配する血管を表す血管領域を抽出し、抽出された血管領域中の特定の部分領域および該部分領域の血管により支配される肝臓の支配領域を決定する。その際、その部分領域を決定する処理および支配領域を決定する処理の少なくとも一つの処理を機能画像を用いて行なう。
【解決手段】内部に血管を含む肝臓の形態を表した形態画像と、肝臓の各位置における機能レベルを表した機能画像とを取得し、形態画像から肝臓を支配する血管を表す血管領域を抽出し、抽出された血管領域中の特定の部分領域および該部分領域の血管により支配される肝臓の支配領域を決定する。その際、その部分領域を決定する処理および支配領域を決定する処理の少なくとも一つの処理を機能画像を用いて行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肝臓・肺などの臓器の診断や手術において切除領域を決定する際に医師を支援するための画像診断支援装置、方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
肝臓・肺などの臓器において患部を切除する手術を行う場合には、手術前に画像診断によってその切除する部分を適切に決めておくことが必要である。
【０００３】
特許文献１には、肝臓のＸ線ＣＴ画像から血管や肝臓実質、腫瘍部分を抽出し、抽出された血管の芯線の位置や血管径等に基づいて、抽出された腫瘍がどの血管の支配領域に属するかを特定することによって腫瘍に栄養を供給する血管を特定し、その血管の支配領域を切除すべき部分として表示する画像診断支援装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５４１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記切除する部分には、その臓器における機能の低下が著しい部分を含め、正常な部位は可能な限り残すことが望まれるところ、上記特許文献１記載の技術は、たとえば図７に示すように、肝臓５１の血管５２と腫瘍５３の位置関係に基づいて腫瘍に栄養を供給する部分血管５２ｐ（位置Ｐから終端までの血管枝）を決定し、その部分血管５２ｐの支配領域５５ｂを切除すべき部分として決定するものではあるが、臓器の機能評価に着目したものではないため、その決定された切除領域５５ｂに、機能低下が著しく切除の対象に含めるべき領域、たとえば図７中の領域５６ｂを適切に含められない場合がある。なお、図７中の領域５６は、肝臓の機能低下が著しい領域を表す。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、臓器の機能レベルを考慮して切除する部分をより適切に決定することを可能にする画像診断支援装置、方法及び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】
本発明の画像診断支援装置は、内部に管状の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像とを記憶する画像記憶手段と、形態画像から臓器を支配する構造物を表す構造物領域を抽出する構造物領域抽出手段と、抽出された構造物領域中の特定の部分領域を決定する部分領域決定手段と、該決定された部分領域の構造物により支配される臓器の支配領域を決定する支配領域決定手段とを備え、部分領域決定手段による部分領域を決定する処理および支配領域決定手段による支配領域を決定する処理の少なくとも一つを機能画像を用いて行なうことを特徴とするものである。
【０００８】
上記装置において、支配領域決定手段は、形態画像における臓器の各部分と決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて支配領域を決定するものであってもよい。
【０００９】
また、上記装置は、形態画像における臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段を備え、部分領域決定手段が、支配領域が病変領域取得手段により取得された病変領域を含むように部分領域を決定するものであってもよい。この病変領域取得手段は、形態画像中の、機能画像における機能レベルが所定の基準値より低い領域に対応する位置の領域を病変領域として取得するものであってもよい。
【００１０】
また、構造物領域上の任意の位置を指定する指定手段を備え、部分領域決定手段が、指定された位置に基づいて部分領域を決定するものであってもよい。
【００１１】
また、形態画像における臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段を備え、支配領域決定手段が、支配領域が病変領域取得手段により取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように部分領域を決定するものであってもよい。
【００１２】
また、臓器の各位置における機能レベルを、所定の機能レベルの値をゼロとする正または負の値に正規化する正規化手段を備え、上記評価値が、支配領域以外の領域内の各位置における正規化された機能レベルの総和であってもよい。
【００１３】
また、支配領域決定手段により決定された支配領域を他の領域と区別可能な態様で表示する表示制御手段を備えたものであってもよい。
【００１４】
また、本発明の画像診断支援方法は、上記画像診断支援装置の各手段が行う処理を、少なくとも１台のコンピュータにより実行する方法である。
【００１５】
また、本発明の画像診断支援プログラムは、上記画像診断支援装置の各手段が行う処理を、少なくとも１台のコンピュータに実行させるプログラムである。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤなどの記録メディアに記録され、またはサーバコンピュータに付属するストレージやネットワークストレージにダウンロード可能な状態で記録されて、ユーザに提供される。
【００１６】
ここで、「臓器の各位置における機能レベル」とは、臓器の各位置における組織が正常に機能している度合いを意味する。
【００１７】
「機能レベルを表した機能画像」は、機能レベルを直接的あるいは間接的に導きだすことができる画像を広く意味するものであって、機能レベルが画素値の高低として直接的に表された画像の他に、所定の解析処理を行うことによって機能レベルを間接的に評価することができる画像などを含むものである。
【００１８】
「臓器を支配する」とは、その臓器に対し酸素や栄養分を供給することにより臓器の機能を正常に保つことを意味する。
【００１９】
「管状の構造物」は、たとえば臓器が肝臓である場合における肝臓内部の血管、臓器が肺である場合における肺内部の気管支のようなものを意味する。
【００２０】
「構造物を表す構造物領域」は、構造物を表す各画素の座標情報により特定されるものであってもよいが、構造物を表すいくつかの代表点の座標情報およびその代表点同士を連結するベクトル情報により特定されるものであってもよい。
【００２１】
「任意の位置の指定」は、マウスやキーボードあるいはその他の入力装置によって任意の位置を指定することをいう。
【００２２】
「評価値」は、その支配領域によって切除を行なった場合を仮定して臓器全体としての機能を評価した値であって、その値が大きいほど切除後の臓器が正常に機能すると判断し得るものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像診断支援装置、方法およびプログラムによれば、内部に感情の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像と取得し、形態画像から臓器を支配する構造物を表す構造物領域を抽出し、抽出された構造物領域中の特定の部分領域および該部分領域の構造物により支配される臓器の支配領域を決定する処理を、その部分領域を決定する処理および支配領域を決定する処理の少なくとも一つを機能画像を用いて行なうようにしたので、臓器の機能レベルを考慮して支配領域、すなわち切除する部分をより適切に決定することができる。
【００２４】
上記方法及び装置並びにプログラムにおいて、形態画像における臓器の各部分と決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて支配領域を決定するようにした場合には、支配領域（切除する部分）に臓器の機能低下が著しい部分をより適切に含めることができる。
【００２５】
また、形態画像における臓器中の病変領域を取得し、支配領域が病変領域取得処理により取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように部分領域を決定するようにした場合には、その支配領域による切除後の臓器がより正常に機能する状態となるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像診断支援装置の概略構成を示す図
【図２】図１の画像診断支援装置が実行する処理の概要を示す図
【図３】支配領域の決定方法を説明するための図
【図４】決定された支配領域の一例を示す図
【図５】第２の実施形態における画像診断支援装置が実行する処理の概要を示す図
【図６】血管の部分領域の決定方法を説明するための図
【図７】従来の画像表示方法により表示された画像の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の画像診断支援装置、方法およびプログラムの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
以下に示す各実施形態において、画像診断支援装置１は、一台のコンピュータに、各実施形態の画像診断支援プログラムをインストールしたものである。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションやパソコンでもよいし、もしくは、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。画像診断支援プログラムは、ＤＶＤ，ＣＤ−ＲＯＭ等の記録メディアに格納されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用するコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
【００２９】
[実施形態１]
図１は、ワークステーションに画像診断支援プログラムをインストールすることにより実現された画像診断支援装置の概略構成を示す図である。同図が示すように、画像診断支援装置１は、標準的なワークステーションの構成として、ＣＰＵ２、メモリ３およびストレージ（画像記憶手段）４を備えている。また、画像診断支援装置１には、ディスプレイ５と、マウス６等の入力装置が接続されている。
【００３０】
ストレージ４には、三次元形態画像７として、ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置が出力したスライスデータから再構成されたボリュームデータ、ＭＳ（Multi Slice）ＣＴ装置やコーンビームＣＴ装置が出力したボリュームデータ等が記憶されている。
【００３１】
また、ストレージ４には、三次元機能画像８として、単一光子放射断層撮影（SPECT: Single Photon Emission Computed Tomography）装置が出力したＳＰＥＣＴ画像、ＥＯＢ造影剤を用いたダイナミックＭＲＩ画像を用いて、腹部大動脈と肝臓実質における造影剤濃度の時系列的変化（Time Intensity Curve: TIC）を求め、これらの時系列的変化をデコンボリューション法で解析することにより生成された機能画像等が記憶されている。
【００３２】
また、メモリ３には、画像診断支援プログラムが記憶されている。画像診断支援プログラムは、ＣＰＵ２に実行させる処理として、肝臓領域抽出処理１１、血管領域抽出処理１２、木構造検出処理１３、部分領域決定処理１４、位置合わせ処理１５、支配領域決定処理１６および表示制御処理１７を規定している。そして、ＣＰＵ２がプログラムに従いこれらの処理を実行することで、汎用のワークステーションは、肝臓領域抽出手段、血管領域抽出手段、木構造検出手段、部分領域決定手段、位置合わせ手段、支配領域決定手段および表示制御手段として機能することになる。
【００３３】
図２は、画像診断支援プログラムにより実行される処理の流れを示すブロック図である。画像診断支援装置１は、まず、被検体のＩＤの一覧を表示し、ユーザによる選択操作を検出すると、選択された被検体に関連する画像ファイルをメモリ３にロードする。その被検体に対し複数種類の検査（例えばＣＴ検査とＳＰＥＣＴ検査）が行われ、その結果ストレージ４に記憶されている三次元形態画像７と三次元機能画像８をメモリ３にロードする。
【００３４】
画像診断支援装置１は、三次元形態画像７をメモリ３にロードすると、まず、その三次元形態画像７を対象に、肝臓領域５１を抽出する肝臓領域抽出処理１１を実行する。具体的には、画像診断支援装置１は、三次元形態画像７を構成する各ボクセルデータの値について、肝臓の輪郭らしさを表す特徴量を算出し、算出した特徴量を機械学習により予め取得された評価関数に基づいて評価することで、そのボクセルデータが肝臓の輪郭を表すものであるか否かを判断する。この判断を繰り返すことにより、肝臓全体の輪郭を表すボクセルデータが抽出される。本実施形態では、評価関数の取得にアダブーストアルゴリズムを用いている。なお、肝臓領域５１の抽出は、他のマシンラーニング法や統計解析法、例えば線形判別法やニューラルネットワーク、サポートベクターマシン等を用いて行ってもよい。
【００３５】
次に、画像診断支援装置１は、三次元形態画像７の、肝臓領域抽出処理１１により抽出された肝臓領域５１を対象として、血管領域抽出処理１２および木構造検出処理１３を実行する。まず、肝臓領域５１内の局所領域ごとに、３×３のヘシアン（Hessian）行列の固有値を算出することにより線状構造の探索を行う。線状構造が含まれる領域では、ヘシアン行列の３つの固有値のうち１つは０に近い値となり、他の２つは相対的に大きな値となる。また、値が０に近い固有値に対応する固有ベクトルは、線状構造の主軸方向を示すものとなる。血管領域抽出処理１２では、この関係を利用して、局所領域ごとに、ヘシアン行列の固有値に基づいて線状構造らしさを判定し、線状構造が識別された局所領域については、その中心点を候補点として検出する。
【００３６】
次に、探索により検出された候補点を、所定のアルゴリズムに基づいて連結する。これにより、候補点および候補点同士を連結する血管枝（エッジ）からなる木構造５２が構築される。検出された複数の候補点の座標情報や、血管枝の方向を示すベクトル情報は、候補点や血管枝の識別子とともにメモリに記憶される。続いて、検出された候補点ごとに、周辺のボクセルの値（ＣＴ値）に基づき、血管経路に垂直な断面において、血管の輪郭（血管の外壁）を識別する。形状の識別は、Graph-Cutsに代表される公知のセグメンテーション手法を用いて行う。以上の処理により、抽出された血管領域の特定に必要な情報が生成され、メモリに記憶される。
【００３７】
なお、本実施形態では、画像診断支援装置１は、上記手順を実行した後に、木構造検出処理１３により検出された木構造５２をディスプレイ５の画面に出力する。この画面において、ユーザがマウス６等の入力装置を用いて木構造５２上の任意の位置Ｐを指定すると、画像診断支援装置１は、指定された位置Ｐに基づいて血管の部分領域５２ｐを決定する部分領域決定処理１４を実行する。本実施の形態では、木構造５１全体のうちユーザにより指定された位置Ｐから終端までの血管枝が部分領域５２ｐとして決定される。この部分領域５２ｐの決定結果は、ボリュームデータとしてメモリ３に保存する。
【００３８】
次に、画像診断支援装置１は、三次元形態画像７と三次元機能画像８との間で位置合わせ処理１５を実行する。公知の剛体または非剛体レジストレーションを用いて、三次元形態画像７と三次元機能画像８との間で、肝臓領域の位置合わせを行い、それらの画像間での各画素の移動方向・移動量を求め、三次元機能画像８で抽出された肝臓領域の座標値をその移動方向・移動量を用いて変換する。これにより、それらの画像が、同一座標値において、それぞれ肝臓領域の同一位置における情報を表すものとすることができる。なお、この位置合わせ処理１５は、肝臓領域抽出処理１１や血管領域抽出処理１２や木構造抽出処理１３、部分領域決定処理１４と並列に実行してもよい。
【００３９】
続いて、画像診断支援装置１は、部分領域決定処理１４において決定された部分領域を基準として、その部分領域の血管により支配される領域（支配領域）を決定する支配領域決定処理１６を実行する。本実施形態では、肝臓領域内の血管以外の領域（肝臓実質）中の各点が、その点からの最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離が最も小さくなる血管に支配されていると判定することによって、部分領域決定処理１４により決定された部分領域の支配領域を求める。
【００４０】
以下、図３を参照して、支配領域決定処理１６により、隣接する２本の血管Ａ、Ｂの支配領域の境界を決定する方法について説明する。ここでは、理解を容易にするため、２本の血管Ａ、Ｂが平行する同一径の血管である場合を例示している。この場合、血管ＡとＢの主軸方向に垂直方向の各経路ａｎ〜ｂｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）において、血管Ａ、Ｂの支配領域の境界となる点ｃｎを、次の式（１）により求める。ここで、αは最短経路上の各位置における機能レベルである。この処理により求められた複数の境界点は血管Ａ、Ｂの支配領域の境界線Ｃを表すものとなる。
【数１】
【００４１】
図３では、領域６１の各位置における機能レベルαを１、領域６２での機能レベルαが１／３、領域６３での機能レベルαを２とし、その経路上の各位置における機能レベルの分布が異なる３つの経路ａｎ〜ｂｎ（ｎ＝１、２、３）において決定した境界点ｃｎの具体例を示す。図３に示すように、支配領域の幅（血管の中心線からその支配領域の境界までの距離）は、その近傍における機能レベルの分布に依存する。すなわち、その近傍において機能レベルαが低い部分が有するところでは大きくなり、その近傍において機能レベルαが高い部分が有するところでは小さくなる。
【００４２】
図４は、以上に説明した支配領域決定処理１６の処理結果を例示したものである。上記処理により支配領域の境界線が定まることにより、同図に示すとおり、部分領域決定処理１４により決定された部分領域５２ｐの支配領域５５ａが決定される。ここで得られた処理結果はメモリ３に保存される。
【００４３】
続いて、画像診断支援装置１は、表示制御処理１７を行う。ディスプレイ５の画面に、支配領域決定処理１６により決定された支配領域５５ａを他の領域と区別可能な態様で表示する。たとえば支配領域５５ａと他の領域に異なる色を割り当てることによって、支配領域５５ａの範囲を視覚的に識別可能な態様で提示する。
【００４４】
以上に説明したとおり、本実施形態の画像診断支援装置およびプログラムによれば、内部に血管を含む特定の肝臓の形態を表した三次元形態画像７と、肝臓の各位置における機能レベルを表した三次元機能画像８と取得し、三次元形態画像７から肝臓を支配する血管を表す血管領域５２を抽出し、抽出された血管領域５２中の特定の部分領域５２ｐを決定し、該部分領域５２ｐの血管により支配される肝臓の支配領域５５ａを三次元機能画像８を用いて決定しているので、肝臓の機能レベルαを考慮して支配領域５５ａ、すなわち切除する部分をより適切に決定することができる。
【００４５】
また、本実施形態の画像診断支援装置およびプログラムは、血管領域５２上の任意の位置Ｐの指定を受け付け、該指定された位置Ｐに基づいて血管領域中の部分領域５２ｐを決定し、三次元形態画像７における肝臓５１の各部分と決定された部分領域５２ｐとの、最短経路上の各位置における機能レベルαを重み付けした距離を用いて支配領域を決定しているので、その支配領域（切除する部分）５５ａに肝臓の機能低下が著しい部分を、上記特許文献１記載の技術によって決定される支配領域の場合よりも広く含めることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ユーザにより指定された木構造５２上の位置Ｐに基づいて血管の部分領域５２ｐを決定する場合について説明したが、これに限らず、たとえば三次元形態画像７における肝臓中の病変領域を取得し、肝臓領域内の各点がその点から最も近い血管に支配されていると判定することによって決定される部分領域の支配領域が、病変領域を含むものとなるように、血管の部分領域５２ｐを決定するようにしてもよい。
【００４７】
なお、この病変領域を取得する処理は、医者などがその三次元形態画像７または三次元機能画像８を読影して発見した結節・癌などの病変の位置を画像診断支援装置１に備えるマウス６等の入力装置を用いて入力したのを受けて取得するものであってもよいし、コンピュータ支援診断CAD（computer-aided diagnosis）システムによって病変を自動検出することにより病変領域を取得するものであってもよい。たとえば、三次元形態画像７中の、三次元機能画像８における機能レベルが所定の基準値より低い領域に対応する位置の領域を病変領域として取得するようにしてもよい。
【００４８】
[実施形態２]
図５は、第２の実施形態における画像診断支援プログラムにより実行される処理の流れを示すブロック図である。本実施形態の画像診断支援装置は、部分領域を決定する前に、病変領域取得処理および機能レベルの正規化処理を行い、それらの処理の結果に基づいて部分領域を決定する点で、実施形態１の診断装置と異なる。以下、実施形態１との相違点を中心に説明し、実施形態１と同じ処理については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
まず、三次元形態画像７における肝臓中の病変領域５３を取得する病変領域取得処理３０について説明する。病変領域取得処理３０では、病変領域５３を、医者などがその三次元形態画像７または三次元機能画像８を読影して発見した結節・癌などの病変の位置を画像診断支援装置１に備えるマウス６等の入力装置を用いて入力したのを受けて取得している。なお、コンピュータ支援診断CAD（computer-aided diagnosis）システムによって病変を自動検出することにより病変領域５３を取得してもよい。たとえば、三次元形態画像７中の、三次元機能画像８における機能レベルが所定の基準値より低い領域に対応する位置の領域を病変領域として取得するようにしてもよい。
【００５０】
次に、肝臓の各位置における機能レベルを正規化する正規化処理３１について説明する。正規化処理３１では、三次元機能画像８の画素値（機能レベル）を、肝臓の各位置における機能がその部分を切除の対象とすべきか否かの境界となる機能レベルの値をゼロとし、その境界となる機能レベルより低い値の機能レベルは負の値に、その境界となる機能レベルより高い値の機能レベルは正の値に正規化する。
【００５１】
次に、上記病変領域取得処理３０および正規化処理３１の結果に基づいて部分領域を決定する部分領域決定処理３２について説明する。本実施形態では、その支配領域が病変領域取得処理３０により取得された病変領域を含み、かつ、その支配領域以外の領域内の各位置における機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように血管の部分領域を決定する。
【００５２】
まず、図６に示すように、抽出された病変領域５３がどの血管の支配領域に属するかを特定することによって病変領域５３に栄養を供給する血管枝５２ｂ（基点Ｐｂから終端までの血管枝）を特定し、ボロノイ図（Voronoi diagram）を用いて、肝臓領域内の血管以外の領域（肝臓実質等）中の各点がその点から最も近い血管に支配されていると判定することによって、その特定された血管の支配領域５５ｂを求める。また、その支配領域５５ｂ以外の領域内の各位置における正規化された機能レベルの総和（評価値）を求める。
【００５３】
次に、血管枝５２ｂの基点Ｐｂを血管枝に沿って血管の上下流方向に所定の間隔で移動させながら、それぞれの位置において、その位置から終端までの血管枝により支配される支配領域およびその支配領域以外の領域内の各位置における正規化された機能レベルの総和を求め、その総和を最大とする基点Ｐｃの位置を検出する。基点Ｐｃが検出されると、その基点Ｐｃから終端までの血管枝を最終的な部分領域５２ｃとして決定する。
【００５４】
次に、部分領域決定処理３２により決定された部分領域５２ｃの支配領域を決定する支配領域決定処理３４について説明する。本実施形態では、ボロノイ図（Voronoi diagram）を用いて、肝臓領域内の血管以外の領域（肝臓実質等）中の各点がその点から最も近い血管に支配されていると判定することによって、部分領域決定処理３２により決定された部分領域の支配領域５５ｃを決定する。
【００５５】
以上に説明したとおり、本実施形態の画像診断支援装置およびプログラムによれば、特に、三次元機能画像８における肝臓５１中の病変領域５３を取得し、支配領域が病変領域取得処理により取得された病変領域５３を含み、かつ、その支配領域以外の領域内の各位置における機能レベルαを用いて算出される評価値が最大となるように部分領域５２ｃを決定しているので、その支配領域５５ｃによる切除後の肝臓がより正常に機能する状態となるようにすることができる。
【００５６】
なお、上記各実施形態において、三次元形態画像７と三次元機能画像８が、撮影体位や生成される画像の座標軸の設定等の撮影条件を合わせて撮影されてなるものである場合など、両者間の位置ズレが存在しない場合には、上記位置合わせ処理は不要となり、三次元機能画像８から得られた肝臓領域の各位置における機能レベルを三次元形態画像７の同一座標の位置に対応するものとしてそのまま用いることができる。
【００５７】
また、実際の切除手術においては、切除道具の特性に起因して予め決めておいた切除領域よりも広い範囲で切除されてしまう傾向があることから、決定された支配領域を、他の領域との境界を所定の厚みで後退させたものに修正し、修正後の支配領域を利用に提供することがより好ましい。
【００５８】
また、上記各実施の形態では、本発明の画像診断支援装置を肝臓の切除する部分を決定するものに適用した場合について説明したが、これに限らずたとえば肺など他の内部に管状の構造物を含む臓器において切除する部分を決定するものに適用することができる。
【００５９】
また、上記切除すべき部分を決定する処理は、切除後の臓器の形態体積の量をさらに考慮して行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１ 診断支援装置
２ ＣＰＵ
３ メモリ
４ ストレージ
５ ディスプレイ
６ マウス
７ 三次元形態画像、
８ 三次元機能画像
５１ 肝臓領域
５２ 血管領域
５３ 病変領域
５６ 機能低下領域
５２ｐ、５２ｃ 部分領域
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ 支配領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肝臓・肺などの臓器の診断や手術において切除領域を決定する際に医師を支援するための画像診断支援装置、方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
肝臓・肺などの臓器において患部を切除する手術を行う場合には、手術前に画像診断によってその切除する部分を適切に決めておくことが必要である。
【０００３】
特許文献１には、肝臓のＸ線ＣＴ画像から血管や肝臓実質、腫瘍部分を抽出し、抽出された血管の芯線の位置や血管径等に基づいて、抽出された腫瘍がどの血管の支配領域に属するかを特定することによって腫瘍に栄養を供給する血管を特定し、その血管の支配領域を切除すべき部分として表示する画像診断支援装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５４１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記切除する部分には、その臓器における機能の低下が著しい部分を含め、正常な部位は可能な限り残すことが望まれるところ、上記特許文献１記載の技術は、たとえば図７に示すように、肝臓５１の血管５２と腫瘍５３の位置関係に基づいて腫瘍に栄養を供給する部分血管５２ｐ（位置Ｐから終端までの血管枝）を決定し、その部分血管５２ｐの支配領域５５ｂを切除すべき部分として決定するものではあるが、臓器の機能評価に着目したものではないため、その決定された切除領域５５ｂに、機能低下が著しく切除の対象に含めるべき領域、たとえば図７中の領域５６ｂを適切に含められない場合がある。なお、図７中の領域５６は、肝臓の機能低下が著しい領域を表す。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、臓器の機能レベルを考慮して切除する部分をより適切に決定することを可能にする画像診断支援装置、方法及び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】
本発明の画像診断支援装置は、内部に管状の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像とを記憶する画像記憶手段と、形態画像から臓器を支配する構造物を表す構造物領域を抽出する構造物領域抽出手段と、抽出された構造物領域中の特定の部分領域を決定する部分領域決定手段と、該決定された部分領域の構造物により支配される臓器の支配領域を決定する支配領域決定手段とを備え、部分領域決定手段による部分領域を決定する処理および支配領域決定手段による支配領域を決定する処理の少なくとも一つを機能画像を用いて行なうことを特徴とするものである。
【０００８】
上記装置において、支配領域決定手段は、形態画像における臓器の各部分と決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて支配領域を決定するものであってもよい。
【０００９】
また、上記装置は、形態画像における臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段を備え、部分領域決定手段が、支配領域が病変領域取得手段により取得された病変領域を含むように部分領域を決定するものであってもよい。この病変領域取得手段は、形態画像中の、機能画像における機能レベルが所定の基準値より低い領域に対応する位置の領域を病変領域として取得するものであってもよい。
【００１０】
また、構造物領域上の任意の位置を指定する指定手段を備え、部分領域決定手段が、指定された位置に基づいて部分領域を決定するものであってもよい。
【００１１】
また、形態画像における臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段を備え、支配領域決定手段が、支配領域が病変領域取得手段により取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように部分領域を決定するものであってもよい。
【００１２】
また、臓器の各位置における機能レベルを、所定の機能レベルの値をゼロとする正または負の値に正規化する正規化手段を備え、上記評価値が、支配領域以外の領域内の各位置における正規化された機能レベルの総和であってもよい。
【００１３】
また、支配領域決定手段により決定された支配領域を他の領域と区別可能な態様で表示する表示制御手段を備えたものであってもよい。
【００１４】
また、本発明の画像診断支援方法は、上記画像診断支援装置の各手段が行う処理を、少なくとも１台のコンピュータにより実行する方法である。
【００１５】
また、本発明の画像診断支援プログラムは、上記画像診断支援装置の各手段が行う処理を、少なくとも１台のコンピュータに実行させるプログラムである。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤなどの記録メディアに記録され、またはサーバコンピュータに付属するストレージやネットワークストレージにダウンロード可能な状態で記録されて、ユーザに提供される。
【００１６】
ここで、「臓器の各位置における機能レベル」とは、臓器の各位置における組織が正常に機能している度合いを意味する。
【００１７】
「機能レベルを表した機能画像」は、機能レベルを直接的あるいは間接的に導きだすことができる画像を広く意味するものであって、機能レベルが画素値の高低として直接的に表された画像の他に、所定の解析処理を行うことによって機能レベルを間接的に評価することができる画像などを含むものである。
【００１８】
「臓器を支配する」とは、その臓器に対し酸素や栄養分を供給することにより臓器の機能を正常に保つことを意味する。
【００１９】
「管状の構造物」は、たとえば臓器が肝臓である場合における肝臓内部の血管、臓器が肺である場合における肺内部の気管支のようなものを意味する。
【００２０】
「構造物を表す構造物領域」は、構造物を表す各画素の座標情報により特定されるものであってもよいが、構造物を表すいくつかの代表点の座標情報およびその代表点同士を連結するベクトル情報により特定されるものであってもよい。
【００２１】
「任意の位置の指定」は、マウスやキーボードあるいはその他の入力装置によって任意の位置を指定することをいう。
【００２２】
「評価値」は、その支配領域によって切除を行なった場合を仮定して臓器全体としての機能を評価した値であって、その値が大きいほど切除後の臓器が正常に機能すると判断し得るものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像診断支援装置、方法およびプログラムによれば、内部に感情の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像と取得し、形態画像から臓器を支配する構造物を表す構造物領域を抽出し、抽出された構造物領域中の特定の部分領域および該部分領域の構造物により支配される臓器の支配領域を決定する処理を、その部分領域を決定する処理および支配領域を決定する処理の少なくとも一つを機能画像を用いて行なうようにしたので、臓器の機能レベルを考慮して支配領域、すなわち切除する部分をより適切に決定することができる。
【００２４】
上記方法及び装置並びにプログラムにおいて、形態画像における臓器の各部分と決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて支配領域を決定するようにした場合には、支配領域（切除する部分）に臓器の機能低下が著しい部分をより適切に含めることができる。
【００２５】
また、形態画像における臓器中の病変領域を取得し、支配領域が病変領域取得処理により取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように部分領域を決定するようにした場合には、その支配領域による切除後の臓器がより正常に機能する状態となるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像診断支援装置の概略構成を示す図
【図２】図１の画像診断支援装置が実行する処理の概要を示す図
【図３】支配領域の決定方法を説明するための図
【図４】決定された支配領域の一例を示す図
【図５】第２の実施形態における画像診断支援装置が実行する処理の概要を示す図
【図６】血管の部分領域の決定方法を説明するための図
【図７】従来の画像表示方法により表示された画像の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の画像診断支援装置、方法およびプログラムの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
以下に示す各実施形態において、画像診断支援装置１は、一台のコンピュータに、各実施形態の画像診断支援プログラムをインストールしたものである。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションやパソコンでもよいし、もしくは、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。画像診断支援プログラムは、ＤＶＤ，ＣＤ−ＲＯＭ等の記録メディアに格納されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用するコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
【００２９】
[実施形態１]
図１は、ワークステーションに画像診断支援プログラムをインストールすることにより実現された画像診断支援装置の概略構成を示す図である。同図が示すように、画像診断支援装置１は、標準的なワークステーションの構成として、ＣＰＵ２、メモリ３およびストレージ（画像記憶手段）４を備えている。また、画像診断支援装置１には、ディスプレイ５と、マウス６等の入力装置が接続されている。
【００３０】
ストレージ４には、三次元形態画像７として、ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置が出力したスライスデータから再構成されたボリュームデータ、ＭＳ（Multi Slice）ＣＴ装置やコーンビームＣＴ装置が出力したボリュームデータ等が記憶されている。
【００３１】
また、ストレージ４には、三次元機能画像８として、単一光子放射断層撮影（SPECT: Single Photon Emission Computed Tomography）装置が出力したＳＰＥＣＴ画像、ＥＯＢ造影剤を用いたダイナミックＭＲＩ画像を用いて、腹部大動脈と肝臓実質における造影剤濃度の時系列的変化（Time Intensity Curve: TIC）を求め、これらの時系列的変化をデコンボリューション法で解析することにより生成された機能画像等が記憶されている。
【００３２】
また、メモリ３には、画像診断支援プログラムが記憶されている。画像診断支援プログラムは、ＣＰＵ２に実行させる処理として、肝臓領域抽出処理１１、血管領域抽出処理１２、木構造検出処理１３、部分領域決定処理１４、位置合わせ処理１５、支配領域決定処理１６および表示制御処理１７を規定している。そして、ＣＰＵ２がプログラムに従いこれらの処理を実行することで、汎用のワークステーションは、肝臓領域抽出手段、血管領域抽出手段、木構造検出手段、部分領域決定手段、位置合わせ手段、支配領域決定手段および表示制御手段として機能することになる。
【００３３】
図２は、画像診断支援プログラムにより実行される処理の流れを示すブロック図である。画像診断支援装置１は、まず、被検体のＩＤの一覧を表示し、ユーザによる選択操作を検出すると、選択された被検体に関連する画像ファイルをメモリ３にロードする。その被検体に対し複数種類の検査（例えばＣＴ検査とＳＰＥＣＴ検査）が行われ、その結果ストレージ４に記憶されている三次元形態画像７と三次元機能画像８をメモリ３にロードする。
【００３４】
画像診断支援装置１は、三次元形態画像７をメモリ３にロードすると、まず、その三次元形態画像７を対象に、肝臓領域５１を抽出する肝臓領域抽出処理１１を実行する。具体的には、画像診断支援装置１は、三次元形態画像７を構成する各ボクセルデータの値について、肝臓の輪郭らしさを表す特徴量を算出し、算出した特徴量を機械学習により予め取得された評価関数に基づいて評価することで、そのボクセルデータが肝臓の輪郭を表すものであるか否かを判断する。この判断を繰り返すことにより、肝臓全体の輪郭を表すボクセルデータが抽出される。本実施形態では、評価関数の取得にアダブーストアルゴリズムを用いている。なお、肝臓領域５１の抽出は、他のマシンラーニング法や統計解析法、例えば線形判別法やニューラルネットワーク、サポートベクターマシン等を用いて行ってもよい。
【００３５】
次に、画像診断支援装置１は、三次元形態画像７の、肝臓領域抽出処理１１により抽出された肝臓領域５１を対象として、血管領域抽出処理１２および木構造検出処理１３を実行する。まず、肝臓領域５１内の局所領域ごとに、３×３のヘシアン（Hessian）行列の固有値を算出することにより線状構造の探索を行う。線状構造が含まれる領域では、ヘシアン行列の３つの固有値のうち１つは０に近い値となり、他の２つは相対的に大きな値となる。また、値が０に近い固有値に対応する固有ベクトルは、線状構造の主軸方向を示すものとなる。血管領域抽出処理１２では、この関係を利用して、局所領域ごとに、ヘシアン行列の固有値に基づいて線状構造らしさを判定し、線状構造が識別された局所領域については、その中心点を候補点として検出する。
【００３６】
次に、探索により検出された候補点を、所定のアルゴリズムに基づいて連結する。これにより、候補点および候補点同士を連結する血管枝（エッジ）からなる木構造５２が構築される。検出された複数の候補点の座標情報や、血管枝の方向を示すベクトル情報は、候補点や血管枝の識別子とともにメモリに記憶される。続いて、検出された候補点ごとに、周辺のボクセルの値（ＣＴ値）に基づき、血管経路に垂直な断面において、血管の輪郭（血管の外壁）を識別する。形状の識別は、Graph-Cutsに代表される公知のセグメンテーション手法を用いて行う。以上の処理により、抽出された血管領域の特定に必要な情報が生成され、メモリに記憶される。
【００３７】
なお、本実施形態では、画像診断支援装置１は、上記手順を実行した後に、木構造検出処理１３により検出された木構造５２をディスプレイ５の画面に出力する。この画面において、ユーザがマウス６等の入力装置を用いて木構造５２上の任意の位置Ｐを指定すると、画像診断支援装置１は、指定された位置Ｐに基づいて血管の部分領域５２ｐを決定する部分領域決定処理１４を実行する。本実施の形態では、木構造５１全体のうちユーザにより指定された位置Ｐから終端までの血管枝が部分領域５２ｐとして決定される。この部分領域５２ｐの決定結果は、ボリュームデータとしてメモリ３に保存する。
【００３８】
次に、画像診断支援装置１は、三次元形態画像７と三次元機能画像８との間で位置合わせ処理１５を実行する。公知の剛体または非剛体レジストレーションを用いて、三次元形態画像７と三次元機能画像８との間で、肝臓領域の位置合わせを行い、それらの画像間での各画素の移動方向・移動量を求め、三次元機能画像８で抽出された肝臓領域の座標値をその移動方向・移動量を用いて変換する。これにより、それらの画像が、同一座標値において、それぞれ肝臓領域の同一位置における情報を表すものとすることができる。なお、この位置合わせ処理１５は、肝臓領域抽出処理１１や血管領域抽出処理１２や木構造抽出処理１３、部分領域決定処理１４と並列に実行してもよい。
【００３９】
続いて、画像診断支援装置１は、部分領域決定処理１４において決定された部分領域を基準として、その部分領域の血管により支配される領域（支配領域）を決定する支配領域決定処理１６を実行する。本実施形態では、肝臓領域内の血管以外の領域（肝臓実質）中の各点が、その点からの最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離が最も小さくなる血管に支配されていると判定することによって、部分領域決定処理１４により決定された部分領域の支配領域を求める。
【００４０】
以下、図３を参照して、支配領域決定処理１６により、隣接する２本の血管Ａ、Ｂの支配領域の境界を決定する方法について説明する。ここでは、理解を容易にするため、２本の血管Ａ、Ｂが平行する同一径の血管である場合を例示している。この場合、血管ＡとＢの主軸方向に垂直方向の各経路ａｎ〜ｂｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）において、血管Ａ、Ｂの支配領域の境界となる点ｃｎを、次の式（１）により求める。ここで、αは最短経路上の各位置における機能レベルである。この処理により求められた複数の境界点は血管Ａ、Ｂの支配領域の境界線Ｃを表すものとなる。
【数１】
【００４１】
図３では、領域６１の各位置における機能レベルαを１、領域６２での機能レベルαが１／３、領域６３での機能レベルαを２とし、その経路上の各位置における機能レベルの分布が異なる３つの経路ａｎ〜ｂｎ（ｎ＝１、２、３）において決定した境界点ｃｎの具体例を示す。図３に示すように、支配領域の幅（血管の中心線からその支配領域の境界までの距離）は、その近傍における機能レベルの分布に依存する。すなわち、その近傍において機能レベルαが低い部分が有するところでは大きくなり、その近傍において機能レベルαが高い部分が有するところでは小さくなる。
【００４２】
図４は、以上に説明した支配領域決定処理１６の処理結果を例示したものである。上記処理により支配領域の境界線が定まることにより、同図に示すとおり、部分領域決定処理１４により決定された部分領域５２ｐの支配領域５５ａが決定される。ここで得られた処理結果はメモリ３に保存される。
【００４３】
続いて、画像診断支援装置１は、表示制御処理１７を行う。ディスプレイ５の画面に、支配領域決定処理１６により決定された支配領域５５ａを他の領域と区別可能な態様で表示する。たとえば支配領域５５ａと他の領域に異なる色を割り当てることによって、支配領域５５ａの範囲を視覚的に識別可能な態様で提示する。
【００４４】
以上に説明したとおり、本実施形態の画像診断支援装置およびプログラムによれば、内部に血管を含む特定の肝臓の形態を表した三次元形態画像７と、肝臓の各位置における機能レベルを表した三次元機能画像８と取得し、三次元形態画像７から肝臓を支配する血管を表す血管領域５２を抽出し、抽出された血管領域５２中の特定の部分領域５２ｐを決定し、該部分領域５２ｐの血管により支配される肝臓の支配領域５５ａを三次元機能画像８を用いて決定しているので、肝臓の機能レベルαを考慮して支配領域５５ａ、すなわち切除する部分をより適切に決定することができる。
【００４５】
また、本実施形態の画像診断支援装置およびプログラムは、血管領域５２上の任意の位置Ｐの指定を受け付け、該指定された位置Ｐに基づいて血管領域中の部分領域５２ｐを決定し、三次元形態画像７における肝臓５１の各部分と決定された部分領域５２ｐとの、最短経路上の各位置における機能レベルαを重み付けした距離を用いて支配領域を決定しているので、その支配領域（切除する部分）５５ａに肝臓の機能低下が著しい部分を、上記特許文献１記載の技術によって決定される支配領域の場合よりも広く含めることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ユーザにより指定された木構造５２上の位置Ｐに基づいて血管の部分領域５２ｐを決定する場合について説明したが、これに限らず、たとえば三次元形態画像７における肝臓中の病変領域を取得し、肝臓領域内の各点がその点から最も近い血管に支配されていると判定することによって決定される部分領域の支配領域が、病変領域を含むものとなるように、血管の部分領域５２ｐを決定するようにしてもよい。
【００４７】
なお、この病変領域を取得する処理は、医者などがその三次元形態画像７または三次元機能画像８を読影して発見した結節・癌などの病変の位置を画像診断支援装置１に備えるマウス６等の入力装置を用いて入力したのを受けて取得するものであってもよいし、コンピュータ支援診断CAD（computer-aided diagnosis）システムによって病変を自動検出することにより病変領域を取得するものであってもよい。たとえば、三次元形態画像７中の、三次元機能画像８における機能レベルが所定の基準値より低い領域に対応する位置の領域を病変領域として取得するようにしてもよい。
【００４８】
[実施形態２]
図５は、第２の実施形態における画像診断支援プログラムにより実行される処理の流れを示すブロック図である。本実施形態の画像診断支援装置は、部分領域を決定する前に、病変領域取得処理および機能レベルの正規化処理を行い、それらの処理の結果に基づいて部分領域を決定する点で、実施形態１の診断装置と異なる。以下、実施形態１との相違点を中心に説明し、実施形態１と同じ処理については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
まず、三次元形態画像７における肝臓中の病変領域５３を取得する病変領域取得処理３０について説明する。病変領域取得処理３０では、病変領域５３を、医者などがその三次元形態画像７または三次元機能画像８を読影して発見した結節・癌などの病変の位置を画像診断支援装置１に備えるマウス６等の入力装置を用いて入力したのを受けて取得している。なお、コンピュータ支援診断CAD（computer-aided diagnosis）システムによって病変を自動検出することにより病変領域５３を取得してもよい。たとえば、三次元形態画像７中の、三次元機能画像８における機能レベルが所定の基準値より低い領域に対応する位置の領域を病変領域として取得するようにしてもよい。
【００５０】
次に、肝臓の各位置における機能レベルを正規化する正規化処理３１について説明する。正規化処理３１では、三次元機能画像８の画素値（機能レベル）を、肝臓の各位置における機能がその部分を切除の対象とすべきか否かの境界となる機能レベルの値をゼロとし、その境界となる機能レベルより低い値の機能レベルは負の値に、その境界となる機能レベルより高い値の機能レベルは正の値に正規化する。
【００５１】
次に、上記病変領域取得処理３０および正規化処理３１の結果に基づいて部分領域を決定する部分領域決定処理３２について説明する。本実施形態では、その支配領域が病変領域取得処理３０により取得された病変領域を含み、かつ、その支配領域以外の領域内の各位置における機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように血管の部分領域を決定する。
【００５２】
まず、図６に示すように、抽出された病変領域５３がどの血管の支配領域に属するかを特定することによって病変領域５３に栄養を供給する血管枝５２ｂ（基点Ｐｂから終端までの血管枝）を特定し、ボロノイ図（Voronoi diagram）を用いて、肝臓領域内の血管以外の領域（肝臓実質等）中の各点がその点から最も近い血管に支配されていると判定することによって、その特定された血管の支配領域５５ｂを求める。また、その支配領域５５ｂ以外の領域内の各位置における正規化された機能レベルの総和（評価値）を求める。
【００５３】
次に、血管枝５２ｂの基点Ｐｂを血管枝に沿って血管の上下流方向に所定の間隔で移動させながら、それぞれの位置において、その位置から終端までの血管枝により支配される支配領域およびその支配領域以外の領域内の各位置における正規化された機能レベルの総和を求め、その総和を最大とする基点Ｐｃの位置を検出する。基点Ｐｃが検出されると、その基点Ｐｃから終端までの血管枝を最終的な部分領域５２ｃとして決定する。
【００５４】
次に、部分領域決定処理３２により決定された部分領域５２ｃの支配領域を決定する支配領域決定処理３４について説明する。本実施形態では、ボロノイ図（Voronoi diagram）を用いて、肝臓領域内の血管以外の領域（肝臓実質等）中の各点がその点から最も近い血管に支配されていると判定することによって、部分領域決定処理３２により決定された部分領域の支配領域５５ｃを決定する。
【００５５】
以上に説明したとおり、本実施形態の画像診断支援装置およびプログラムによれば、特に、三次元機能画像８における肝臓５１中の病変領域５３を取得し、支配領域が病変領域取得処理により取得された病変領域５３を含み、かつ、その支配領域以外の領域内の各位置における機能レベルαを用いて算出される評価値が最大となるように部分領域５２ｃを決定しているので、その支配領域５５ｃによる切除後の肝臓がより正常に機能する状態となるようにすることができる。
【００５６】
なお、上記各実施形態において、三次元形態画像７と三次元機能画像８が、撮影体位や生成される画像の座標軸の設定等の撮影条件を合わせて撮影されてなるものである場合など、両者間の位置ズレが存在しない場合には、上記位置合わせ処理は不要となり、三次元機能画像８から得られた肝臓領域の各位置における機能レベルを三次元形態画像７の同一座標の位置に対応するものとしてそのまま用いることができる。
【００５７】
また、実際の切除手術においては、切除道具の特性に起因して予め決めておいた切除領域よりも広い範囲で切除されてしまう傾向があることから、決定された支配領域を、他の領域との境界を所定の厚みで後退させたものに修正し、修正後の支配領域を利用に提供することがより好ましい。
【００５８】
また、上記各実施の形態では、本発明の画像診断支援装置を肝臓の切除する部分を決定するものに適用した場合について説明したが、これに限らずたとえば肺など他の内部に管状の構造物を含む臓器において切除する部分を決定するものに適用することができる。
【００５９】
また、上記切除すべき部分を決定する処理は、切除後の臓器の形態体積の量をさらに考慮して行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１ 診断支援装置
２ ＣＰＵ
３ メモリ
４ ストレージ
５ ディスプレイ
６ マウス
７ 三次元形態画像、
８ 三次元機能画像
５１ 肝臓領域
５２ 血管領域
５３ 病変領域
５６ 機能低下領域
５２ｐ、５２ｃ 部分領域
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ 支配領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に管状の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、前記臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像とを記憶する画像記憶手段と、
前記形態画像から前記臓器を支配する前記構造物を表す構造物領域を抽出する構造物領域抽出手段と、
前記抽出された構造物領域中の特定の部分領域を決定する部分領域決定手段と、
該決定された部分領域の構造物により支配される前記臓器の支配領域を決定する支配領域決定手段とを備え、
前記部分領域決定手段による部分領域を決定する処理および前記支配領域決定手段による支配領域を決定する処理の少なくとも一つを前記機能画像を用いて行なうことを特徴とする画像診断支援装置。
【請求項２】
前記支配領域決定手段が、前記形態画像における前記臓器の各部分と前記決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて前記支配領域を決定するものであることを特徴とする請求項１記載の画像診断支援装置。
【請求項３】
前記形態画像における前記臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段を備え、
前記部分領域決定手段が、前記支配領域が前記取得された病変領域を含むように前記部分領域を決定するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像診断支援装置。
【請求項４】
前記病変領域取得手段が、前記形態画像中の、前記機能画像における前記機能レベルが所定の基準値より低い領域に対応する位置の領域を前記病変領域として取得するものであることを特徴とする請求項３記載の画像診断支援装置。
【請求項５】
前記構造物領域上の任意の位置を指定する指定手段を備え、
前記部分領域決定手段が、前記指定された位置に基づいて前記部分領域を決定するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像診断支援装置。
【請求項６】
前記形態画像における前記臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段を備え、
前記部分領域決定手段が、前記支配領域が前記取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における前記機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように前記部分領域を決定するものである
ことを特徴とする請求項１記載の画像診断支援装置。
【請求項７】
前記臓器の各位置における機能レベルを、所定の機能レベルの値をゼロとする正または負の値に正規化する正規化手段を備え、
前記評価値が、前記支配領域以外の領域内の各位置における前記正規化された機能レベルの総和である
ことを特徴とする請求項６記載の画像診断支援装置。
【請求項８】
前記決定された支配領域を他の領域と区別可能な態様で表示する表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の画像診断支援装置。
【請求項９】
内部に管状の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、前記臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像とが記憶された記憶媒体から、前記機能画像および前記形態画像を読み出す画像取得処理と、
前記形態画像から前記臓器を支配する前記構造物を表す構造物領域を抽出する構造物領域抽出処理と、
前記抽出された構造物領域中の特定の部分領域を決定する部分領域決定処理と、
該決定された部分領域の構造物により支配される前記臓器の支配領域を決定する支配領域決定処理とを備え、
前記部分領域決定処理および前記支配領域決定処理の少なくとも一つを前記機能画像を用いて行なうことを特徴とする画像診断支援方法。
【請求項１０】
前記部分領域決定処理が、前記構造物領域上の任意の位置の指定を受け付け、該指定された位置に基づいて前記部分領域を決定するものであり、
前記支配領域決定処理が、前記形態画像における前記臓器の各部分と前記決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて前記支配領域を決定するものである
ことを特徴とする請求項９記載の画像診断支援方法。
【請求項１１】
前記形態画像における前記臓器中の病変領域を取得する病変領域取得処理を備え、
前記部分領域決定処理が、前記支配領域が前記取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における前記機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように前記部分領域を決定するものである
ことを特徴とする請求項９記載の画像診断支援方法。
【請求項１２】
コンピュータを、
内部に管状の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、前記臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像とを記憶する画像記憶手段と、
前記形態画像から前記臓器を支配する前記構造物を表す構造物領域を抽出する構造物領域抽出手段と、
前記抽出された構造物領域中の特定の部分領域を決定する部分領域決定手段と、
該決定された部分領域の構造物により支配される前記臓器の支配領域を決定する支配領域決定手段として機能させるものであり、
前記部分領域決定手段による部分領域を決定する処理および前記支配領域決定手段による支配領域を決定する処理の少なくとも一つを前記機能画像を用いて行なうことを特徴とする画像診断支援プログラム。
【請求項１３】
前記コンピュータを、前記構造物領域上の任意の位置を指定する指定手段としてさらに機能させるためのものであり、
前記部分領域決定手段が、前記指定された位置に基づいて前記部分領域を決定するものであり、
前記支配領域決定手段が、前記形態画像における前記臓器の各部分と前記決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて前記支配領域を決定するものであることを特徴とする請求項１２記載の画像診断支援プログラム。
【請求項１４】
前記コンピュータを、前記形態画像における前記臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段としてさらに機能させるためのものであり、
前記部分領域決定手段が、前記支配領域が前記取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における前記機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように前記部分領域を決定するものであることを特徴とする請求項１２記載の画像診断支援プログラム。
【請求項１】
内部に管状の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、前記臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像とを記憶する画像記憶手段と、
前記形態画像から前記臓器を支配する前記構造物を表す構造物領域を抽出する構造物領域抽出手段と、
前記抽出された構造物領域中の特定の部分領域を決定する部分領域決定手段と、
該決定された部分領域の構造物により支配される前記臓器の支配領域を決定する支配領域決定手段とを備え、
前記部分領域決定手段による部分領域を決定する処理および前記支配領域決定手段による支配領域を決定する処理の少なくとも一つを前記機能画像を用いて行なうことを特徴とする画像診断支援装置。
【請求項２】
前記支配領域決定手段が、前記形態画像における前記臓器の各部分と前記決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて前記支配領域を決定するものであることを特徴とする請求項１記載の画像診断支援装置。
【請求項３】
前記形態画像における前記臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段を備え、
前記部分領域決定手段が、前記支配領域が前記取得された病変領域を含むように前記部分領域を決定するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像診断支援装置。
【請求項４】
前記病変領域取得手段が、前記形態画像中の、前記機能画像における前記機能レベルが所定の基準値より低い領域に対応する位置の領域を前記病変領域として取得するものであることを特徴とする請求項３記載の画像診断支援装置。
【請求項５】
前記構造物領域上の任意の位置を指定する指定手段を備え、
前記部分領域決定手段が、前記指定された位置に基づいて前記部分領域を決定するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像診断支援装置。
【請求項６】
前記形態画像における前記臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段を備え、
前記部分領域決定手段が、前記支配領域が前記取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における前記機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように前記部分領域を決定するものである
ことを特徴とする請求項１記載の画像診断支援装置。
【請求項７】
前記臓器の各位置における機能レベルを、所定の機能レベルの値をゼロとする正または負の値に正規化する正規化手段を備え、
前記評価値が、前記支配領域以外の領域内の各位置における前記正規化された機能レベルの総和である
ことを特徴とする請求項６記載の画像診断支援装置。
【請求項８】
前記決定された支配領域を他の領域と区別可能な態様で表示する表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の画像診断支援装置。
【請求項９】
内部に管状の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、前記臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像とが記憶された記憶媒体から、前記機能画像および前記形態画像を読み出す画像取得処理と、
前記形態画像から前記臓器を支配する前記構造物を表す構造物領域を抽出する構造物領域抽出処理と、
前記抽出された構造物領域中の特定の部分領域を決定する部分領域決定処理と、
該決定された部分領域の構造物により支配される前記臓器の支配領域を決定する支配領域決定処理とを備え、
前記部分領域決定処理および前記支配領域決定処理の少なくとも一つを前記機能画像を用いて行なうことを特徴とする画像診断支援方法。
【請求項１０】
前記部分領域決定処理が、前記構造物領域上の任意の位置の指定を受け付け、該指定された位置に基づいて前記部分領域を決定するものであり、
前記支配領域決定処理が、前記形態画像における前記臓器の各部分と前記決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて前記支配領域を決定するものである
ことを特徴とする請求項９記載の画像診断支援方法。
【請求項１１】
前記形態画像における前記臓器中の病変領域を取得する病変領域取得処理を備え、
前記部分領域決定処理が、前記支配領域が前記取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における前記機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように前記部分領域を決定するものである
ことを特徴とする請求項９記載の画像診断支援方法。
【請求項１２】
コンピュータを、
内部に管状の構造物を含む特定の臓器の形態を表した形態画像と、前記臓器の各位置における機能レベルを表した機能画像とを記憶する画像記憶手段と、
前記形態画像から前記臓器を支配する前記構造物を表す構造物領域を抽出する構造物領域抽出手段と、
前記抽出された構造物領域中の特定の部分領域を決定する部分領域決定手段と、
該決定された部分領域の構造物により支配される前記臓器の支配領域を決定する支配領域決定手段として機能させるものであり、
前記部分領域決定手段による部分領域を決定する処理および前記支配領域決定手段による支配領域を決定する処理の少なくとも一つを前記機能画像を用いて行なうことを特徴とする画像診断支援プログラム。
【請求項１３】
前記コンピュータを、前記構造物領域上の任意の位置を指定する指定手段としてさらに機能させるためのものであり、
前記部分領域決定手段が、前記指定された位置に基づいて前記部分領域を決定するものであり、
前記支配領域決定手段が、前記形態画像における前記臓器の各部分と前記決定された部分領域との、最短経路上の各位置における機能レベルを重み付けした距離を用いて前記支配領域を決定するものであることを特徴とする請求項１２記載の画像診断支援プログラム。
【請求項１４】
前記コンピュータを、前記形態画像における前記臓器中の病変領域を取得する病変領域取得手段としてさらに機能させるためのものであり、
前記部分領域決定手段が、前記支配領域が前記取得された病変領域を含み、かつ、該支配領域以外の領域内の各位置における前記機能レベルを用いて算出される評価値が最大となるように前記部分領域を決定するものであることを特徴とする請求項１２記載の画像診断支援プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−３４９８８（Ｐ２０１２−３４９８８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０１４３（Ｐ２０１０−１８０１４３）
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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