縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラム
【課題】縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置を提供すること。
【解決手段】本発明の装置は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出する手段と、血管画像をＣＴ画像から抽出する手段と、血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定する手段と、縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面のうちの少なくとも１つを第２の境界面として設定する手段と、縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面のうちの少なくとも１つを第３の境界面として設定する手段と、第１の境界面、第２の境界面および第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする手段とを備えている。
【解決手段】本発明の装置は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出する手段と、血管画像をＣＴ画像から抽出する手段と、血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定する手段と、縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面のうちの少なくとも１つを第２の境界面として設定する手段と、縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面のうちの少なくとも１つを第３の境界面として設定する手段と、第１の境界面、第２の境界面および第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする手段とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非小細胞癌（Ｉ期ＩＩ期）の標準療法として、外科的切除を行う方法が知られている。しかし、日本では、肺区域切除および縦隔リンパ節郭清を行う方法が標準的な方法である。日本の術後予後は海外に比べて良いため、国際胸部外科学会などの国際学会を通して日本の手術方法が世界的に広がることが期待されている。
【０００３】
従来、３次元胸部Ｘ線ＣＴ像における縦隔リンパ節の位置を推定する技術が知られている（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３を参照）。しかしながら、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする技術や、そのセグメンテーション結果として得られる複数の区域を区別して３次元的に表示する技術は存在しなかった。
【非特許文献１】菅原智明 他、「３次元胸部Ｘ線ＣＴ像における縦隔リンパ節の存在位置の推定」、電子情報通信学会、信学技法、ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＲＥＰＯＲＴ ＯＦ ＩＥＩＣＥ、ＤＳＰ２００２−５、ＩＥ２００２−５、ＭＩ２００２−５（２００２−０４）、２５〜３０
【非特許文献２】北坂孝幸 他、「モデルを利用した３次元胸部Ｘ線ＣＴ画像からの縦隔内動脈領域抽出」、電子情報通信学会、信学技法、ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＲＥＰＯＲＴ ＯＦ ＩＥＩＣＥ、ＭＩ２０００−９７（２００１−０１）、１１５〜１２０
【非特許文献３】Ｔａｋａｙｕｋｉ Ｋｉｔａｓａｋａ ｅｔ ａｌ．，”Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｏｒｔａ ａｎｄ Ｐｕｌｍｏｎａｒｙ Ａｒｔｅｒｙ ｉｎ Ｍｅｄｉａｓｔｉｎｕｍ ｆｒｏｍ ３Ｄ Ｃｈｅｓｔ Ｘ−ｒａｙ ＣＴ Ｉｍａｇｅｓ ｗｉｔｈｏｕｔ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｍｅｄｉｕｍ”，Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ２００２： Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｍｉｌａｎ Ｓｏｎｋａ，Ｊ．Ｍｉｃｈａｅｌ Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ，Ｅｄｉｔｏｒｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．４６８４（２００２），１４９６−１５０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の装置は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置であって、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出する手段と、血管画像をＣＴ画像から抽出する手段と、該血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定する手段と、該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面のうちの少なくとも１つを第２の境界面として設定する手段と、該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面のうちの少なくとも１つを第３の境界面として設定する手段と、該第１の境界面、該第２の境界面および該第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする手段とを備え、これにより上記目的が達成される。
【０００６】
本発明の１つの実施形態では、前記解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面は、左鎖骨下静脈下縁（肺尖）と、左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さと、大動脈弓上縁と、大動脈弓下縁（アキシャルスライスで上行大動脈と下行大動脈が分離して見える高さ）と、奇静脈上縁と、左主肺動脈上縁と、右主肺動脈上縁と、気管分岐と、右主肺動脈下縁とを含む。
【０００７】
本発明の１つの実施形態では、前記解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面は、大静脈前壁面と、上行大動脈前壁面と、気管前壁面と、気管後壁面と、大動脈左側面と、上行大動脈後壁面と、下行大動脈後壁面と、主気管支前壁面と、主気管支後壁面と、左気管支内側面と、右気管支内側面とを含む。
【０００８】
本発明の装置は、前記複数の区域を互いに異なる態様で３次元的に表示する手段をさらに備えていることが好ましい。
【０００９】
本発明のプログラムは、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする縦隔リンパ節セグメンテーション処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、該縦隔リンパ節セグメンテーション処理は、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出するステップと、血管画像をＣＴ画像から抽出するステップと、該血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定するステップと、該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面を第２の境界面として設定するステップと、該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面を第３の境界面として設定するステップと、該第１の境界面、該第２の境界面および該第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションするステップとを包含し、これにより上記目的が達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラムを提供することができる。本発明の装置およびプログラムは、手術で切除する区域を表示する手術支援ツール、縦隔リンパ節郭清の普及のための教育ツール、各リンパ節区域の体積評価から治療効果を判定するためのツール等として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
１．縦隔リンパ節セグメンテーションシステムの構成
図１は、本発明の実施の形態の縦隔リンパ節セグメンテーションシステム１の構成の一例を示す。
【００１３】
縦隔リンパ節セグメンテーションシステム１は、ＣＴ装置１０と、ＣＴ装置１０に接続されたコンピュータ２０と、コンピュータ２０に接続された表示装置３０とを含む。
【００１４】
ＣＴ装置１０は、３次元物体（例えば、縦隔リンパ節郭清で切除される領域）のスライス画像を積層し、その積層されたスライス画像を複数のボクセルに分割することによって、３次元に配列された複数のボクセルを生成する。ＣＴ装置１０によって生成された複数のボクセルは、コンピュータ２０に出力される。
【００１５】
図１において、参照番号１２は、ＣＴ装置１０によって生成され、３次元に配列された複数のボクセルＶ（ｉ，ｊ，ｋ）の集合（ＣＴ画像）を模式的に示す。ここで、ｉ＝１，２，・・・Ｌ；ｊ＝１，２，・・・Ｍ；ｋ＝１，２，・・・Ｎであり、Ｌ、Ｍ、Ｎは、それぞれ、１以上の任意の整数である。各Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）は、ＣＴ値を有している。ＣＴ値は、ＣＴ装置１０によってボクセル単位に計測された値であり、例えば、整数によって表される。ＣＴ装置１０としては、図１に示されるボクセルの集合１２を出力し得る任意のタイプのＣＴ装置を使用することができる。
【００１６】
コンピュータ２０は、ボクセルの集合１２に基づいて、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする縦隔リンパ節セグメンテーション処理を実行する。コンピュータ２０としては、各種プログラムを実行するＣＰＵと各種データを格納するメモリとを含む任意のタイプのコンピュータを使用することができる。
【００１７】
表示装置３０は、コンピュータ２０によって実行された縦隔リンパ節セグメンテーション処理の結果を表示する。表示装置３０は、縦隔リンパ節セグメンテーション処理の結果として生成された画像を３次元的にカラーで表示することが可能な表示装置であることが好ましい。表示装置３０は、例えば、液晶表示装置であってもよいし、ＣＲＴ表示装置であってもよい。
【００１８】
図２は、コンピュータ２０の構成の一例を示す。
【００１９】
コンピュータ２０は、ＣＰＵ２１と、メモリ２２と、入力インターフェース部２３と、出力インターフェース部２４と、ユーザインターフェース部２５と、バス２６とを含む。
【００２０】
ＣＰＵ２１は、プログラムを実行する。そのプログラムは、例えば、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする縦隔リンパ節セグメンテーション処理をコンピュータ２０に実行させるプログラムである。そのプログラムやそのプログラムの実行に必要なデータは、例えば、メモリ２２に格納されている。そのプログラムがどのような態様でメモリ２２に格納されているかは問わない。例えば、メモリ２２が書き換え可能なメモリである場合には、コンピュータ２０の外部からそのプログラムをインストールすることにより、そのプログラムをメモリ２２に格納するようにしてもよい。あるいは、メモリ２２が書き換え不可能なメモリ（読み出し専用メモリ）である場合には、メモリ２２に固定する（焼き付ける）形式でそのプログラムをメモリ２２に格納するようにしてもよい。
【００２１】
入力インターフェース部２３は、ＣＴ装置１０からＣＴ画像を受け取るための入力インターフェースとして機能する。
【００２２】
出力インターフェース部２４は、縦隔リンパ節セグメンテーション処理の結果を表示装置３０に出力するための出力インターフェースとして機能する。
【００２３】
ユーザインターフェース部２５は、ユーザとのインターフェースとして機能する。ユーザインターフェース部２５には、例えば、マウス２５ａやキーボード２５ｂなどの入力デバイスが接続されている。
【００２４】
バス２６は、コンピュータ２０内の構成要素２１〜２５を相互に接続するために使用される。
【００２５】
２．縦隔リンパ節セグメンテーション処理の概要
図３は、縦隔リンパ節セグメンテーション処理の概要を示す。このような縦隔リンパ節セグメンテーション処理は、例えば、プログラムの形式で実現され得る。そのようなプログラムは、例えば、ＣＰＵ２１によって実行される。
【００２６】
ステップ３０１：ＣＴ画像が取得される。ＣＴ画像に含まれる複数のボクセルのそれぞれはＣＴ値を有している。このようなＣＴ画像の取得は、例えば、ＣＰＵ２１が入力インターフェース部２３を介してＣＴ装置１０から出力されたＣＴ画像を受け取ることによって達成される。しかし、ＣＴ画像を取得する態様は、これに限定されない。コンピュータ２０は、任意の態様でＣＴ画像を取得し得る。例えば、コンピュータ２０は、磁気ディスクなどの記録媒体に記録されたＣＴ画像を読み出すことによってＣＴ画像を取得してもよいし、ＣＴ装置１０から受け取ったＣＴ画像のうちの一部（例えば、ＣＴ装置１０から受け取ったＣＴ画像のうちユーザによって選択されたもの）を取得するようにしてもよい。
【００２７】
ステップ３０２：ＣＴ画像から、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像が抽出される。このような縦隔画像の抽出は、例えば、胸部ＣＴ画像内の領域のうち、操作者によって指定された領域（例えば、直方体の領域）に対してＣＴ値の差を利用したしきい値処理を行うことにより、操作者によって指定された領域から、血管、気管、食道、甲状腺、骨、肺などを除去することによって達成される。ここで、縦隔リンパ節郭清で切除される領域は、リンパ節と、そのリンパ節の周囲にある軟部組織・脂肪組織とを含む。
【００２８】
ステップ３０３：ＣＴ画像から、大動脈および大静脈を表す画像（血管画像）が抽出される。このような血管画像の抽出は、例えば、胸部ＣＴ画像内の領域のうち、操作者によって指定された領域（例えば、直方体の領域）に対してＣＴ値の差を利用したしきい値処理および連結成分処理を行うことによって達成される。
【００２９】
ステップ３０４：血管画像に基づいて、大動脈（例えば、大動脈弓）が第１の境界面として設定される。ステップ３０４の詳細は、「３．境界面の設定」において後述される。
【００３０】
ステップ３０５：縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面のうちの少なくとも１つが第２の境界面として設定される。ステップ３０５の詳細は、「３．境界面の設定」において後述される。
【００３１】
ステップ３０６：縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面のうちの少なくとも１つが第３の境界面として設定される。ステップ３０６の詳細は、「３．境界面の設定」において後述される。
【００３２】
ステップ３０７：第１の境界面、第２の境界面および第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、縦隔リンパ節郭清で切除される領域が複数の区域にセグメンテーションされる。ステップ３０７の詳細は、「４．セグメンテーションの実行」において後述される。
【００３３】
３．境界面の設定
縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションするための境界面としては、３種類の境界面が用いられる。以下、各境界面を設定する方法を説明する。
【００３４】
３．１ 大動脈
図３のステップ３０３において抽出された血管画像内の大動脈（例えば、大動脈弓）が第１の境界面として設定される。第１の境界面の設定は、血管画像の抽出と同時に自動的に行われる。
【００３５】
３．２ 解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面
解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面は、以下に示す９種類の境界面を含む。
（１）左鎖骨下静脈下縁（肺尖）
（２）左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ
（３）大動脈弓上縁
（４）大動脈弓下縁（アキシャルスライスで上行大動脈と下行大動脈が分離して見える高さ）
（５）奇静脈上縁
（６）左主肺動脈上縁
（７）右主肺動脈上縁
（８）気管分岐
（９）右主肺動脈下縁
上記（１）、（２）、（５）〜（８）の境界面は、「肺癌取扱い規約（第６版）」に示された定義に対応するものである。上記（３）、（４）、（９）の境界面は、本発明において必要とされる追加の境界面である。これらの追加の境界面は、「肺癌取扱い規約（第６版）」の文意に沿っている。
【００３６】
上記９種類の境界面のそれぞれは、操作者が各解剖学的特徴の見られるスライス画像を指定することによって、操作者によって手動的に設定される。ただし、上記（８）の境界面（すなわち、気管分岐）は、「３．２．３ 気管前壁面、気管後壁面の設定」において後述されるように気管前壁面、気管後壁面を自動的に設定する際に自動的に設定されるようにしてもよい。また、上記（３）の境界面（すなわち、大動脈弓上縁）は、「３．２．２ 上行大動脈前壁面の設定」において後述されるように上行大動脈前壁面を自動的に設定する際に自動的に設定されるようにしてもよい。
【００３７】
図４は、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面として設定された境界面の一例を示す。
【００３８】
３．３ 解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面
解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面は、以下に示す１１種類の境界面を含む。
（１）大静脈前壁面
（２）上行大動脈前壁面
（３）気管前壁面
（４）気管後壁面
（５）大動脈左側面
（６）上行大動脈後壁面
（７）下行大動脈後壁面
（８）主気管支前壁面
（９）主気管支後壁面
（１０）左気管支内側面
（１１）右気管支内側面
上記１１種類の境界面のそれぞれは、操作者が各解剖学的特徴の見られるスライス画像を指定することによって、操作者によって手動的に設定される。ただし、上記（１）の境界面（すなわち、大静脈前壁面）は、所定のボタンを押すことによって自動的に設定され得る。また、上記（２）の境界面（すなわち、上行大動脈前壁面）は、所定のボタンを押すことによって自動的に設定され得る。また、上記（３）、（４）の境界面（すなわち、気管前壁面、気管後壁面）は、気管内の一点を指定することによって自動的に設定され得る。
【００３９】
なお、これらの境界面と各アキシャルスライス画像とが交差することによって、各アキシャルスライス画像上に形成される交差線を境界線という。
【００４０】
図５は、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面として設定された境界面の一例を示す。
【００４１】
図６は、各アキシャルスライス画像のための座標系を示す。図６において、「Ａ」は、”ａｎｔｅｒｉｏｒ”を示し、「Ｐ」は、”ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ”を示し、「Ｒ」は、”ｒｉｇｈｔ”を示し、「Ｌ」は、”ｌｅｆｔ”を示す。
【００４２】
３．３．１ 大静脈前壁面の設定
大静脈前壁面を自動的に設定することは、例えば、大静脈画像（大静脈を表す血管画像）を用いて、各スライス画像上に、大静脈画像のうち最も腹側の点を通る直線を作成することによって達成される。しかし、ＣＴ画像から抽出された大静脈画像における静脈の形状は安定しない傾向がある。
【００４３】
図７は、ＣＴ画像から抽出された大静脈画像の例を示す。図７において、ａは、理想的な大静脈画像の例を示し、ｂは、大静脈のうち造影効果の高い部分のみが大静脈として抽出された場合の大静脈画像の例を示し、ｃ、ｄは、それぞれ、大静脈の下部が抽出されなかった場合の大静脈画像の例を示す。図７のｂ、ｃ、ｄに示されるように、大静脈画像における静脈の形状が安定しない場合には、大静脈前壁面を手動的に設定することが好ましい。
【００４４】
大静脈前壁面を手動的に設定することは、例えば、（１）境界面の開始スライス画像において大静脈前壁の接点（点Ａ：始点）を設定し、境界面の終了スライス画像において大静脈前壁の接点（点Ａ：終点）を設定すること（図８のａ、ｂを参照）と、（２）開始スライス画像において、大動脈前壁の接点（点Ａ；始点）を通り、ｘ軸に平行な直線を引くことによって、この直線を境界線とし、終了スライス画像において、大動脈前壁の接点（点Ａ；終点）を通り、ｘ軸に平行な直線を引くことによって、この直線を境界線とすること（図８のｂを参照）と、（３）開始スライス画像と終了スライス画像との間にある各スライス画像について、直線補間により接点を算出することとによって達成される。このようにして、各スライス画像上の境界線を積み上げることで、大静脈前壁面が作成される（図８のｃを参照）。
【００４５】
３．３．２ 上行大動脈前壁面の設定
上行大動脈前壁面を自動的に設定することは、例えば、大動脈画像（大動脈を表す血管画像）を作成する際、大動脈弓から分岐する３本の血管（腕頭動脈、左総頚動脈、左鎖骨下動脈）をあらかじめ切り取ること（図９のａ、ｂを参照）、大動脈画像の最もｚ座標の小さな点を大動脈弓上縁スライスとして設定すること（図９のｃを参照）と、その後、各スライス画像上に、大動脈画像のうち最も腹側の点を通る直線を作成すること（図１０のａ、ｂ、ｃ、ｄを参照）とによって達成される。ここで、大動脈よりも右主肺動脈が腹側に来る場合でも、前スライスの接点のｘ座標左右５ピクセル以内（経験により決定）で最小ｙ座標を探すことにより、大動脈の前壁を追うようにしている（図１０のｃを参照）。
【００４６】
上行大動脈前壁面を手動的に設定することは、例えば、大静脈前壁面を手動的に設定する際に設定された大動脈前壁線始点・終点と共に中点を用いて、開始スライス画像と終了スライス画像との間にある各スライス画像について、直線補間により接点を作成することにより平面の上行大動脈前壁面を作成すること（図１１のａを参照）と、直線補間により各スライス画像について作成された接点をｙ軸に平行に上下移動させることによって、曲面の上行大動脈前壁面を作成すること（図１１のｅ、ｆを参照）とによって達成される。ここで、中点としては、「３．２．４ 大動脈左側面、上行大動脈後壁面の設定」において後述される開始スライス画像上の点Ｄ１が用いられる。スライス画像上の血管の形状は、円形の場合と楕円形の場合とがある。大動脈画像を用いて、上行大動脈の前端まで点Ｄ１をｙ軸の負方向に平行に移動させた点を点Ｆ１とし、大動脈左側線に平行にｙ軸の負方向に移動させた点を点Ｆ２とする。点Ｆ１と点Ｆ２のうち、ｙ座標が小さい方の点を大動脈前壁線中点とする（図１１のｂ〜ｄを参照）。
【００４７】
３．３．３ 気管前壁面、気管後壁面の設定
気管前壁面、気管後壁面を自動的に設定することは、例えば、（１）アキシャルスライス画像上の気管内にシードとなる点を設定すること（図１２のａを参照）と、（２）リージョングローイングにより気管のＣＴ値の領域を抽出すること（図１２のｂを参照）と、（３）各スライス画像について、最初の設定点から新たなシードを自動的に設定し、同様にリージョングローイングにより気管領域を抽出していくことによって達成される。自動的に設定するシードは、気管分岐スライスで分岐した左右の気管支の抽出に対応可能なように前スライスで抽出した領域の最小と最大ｙ座標から、領域の左右の端３分の１ずつの点を計算して用いる（図１２のｃを参照）。上記（１）〜（３）の処理と同時に各スライス画像上の気管領域にラベリング処理を行い、ラベル数が２になったスライス画像で抽出を終了する（図１２のｄを参照）。その結果、気管分岐のスライスと、気管分岐までの気管領域とが抽出される（図１２のｅを参照）。抽出された各アキシャルスライス画像の気管領域について、ｙ座標の最小値とｙ座標の最大値とをそれぞれ気管前壁線のｙ座標と気管後壁線のｙ座標とする（図１２のａ〜ｄの黄色線を参照）。
【００４８】
気管前壁面、気管後壁面を手動的に設定することは、例えば、大静脈前壁面を手動的に設定する際と同様に、開始スライス画像および終了スライス画像のそれぞれについて、気管前壁接点、気管後壁接点を設定することと、開始スライス画像と終了スライス画像との間にある各スライス画像について、直線補間により接点を算出することとによって達成される。このようにして、各スライス画像上の境界線を積み上げることで、気管前壁面、気管後壁面が作成される。
【００４９】
３．３．４ 大動脈左側面、上行大動脈後壁面の設定
大動脈左側面、上行大動脈後壁面を手動的に設定することは、例えば、大静脈前壁面を手動的に設定する際と同様に、開始スライス画像と終了スライス画像のそれぞれについて、
上行大動脈左側接点（点Ａ）、下行大動脈左側接点（点Ｂ）を設定し、点Ａと点Ｂとを通る直線を大動脈左側線とし、開始スライス画像と終了スライス画像との間にある各スライス画像について、直線補間により接点を作成し、平面の大動脈左側面を作成することによって達成される。各スライス画像について、大動脈画像を用いて、点Ａ、点Ｂをそれぞれ上行大動脈、下行大動脈の左端接点となるようにｘ軸に左右に平行移動させ正確な接点に補正し、曲面の大動脈左側面を作成する（図１３のａを参照）。各スライス画像について、大動脈画像を用いて、上記補正された点Ａを上行大動脈の右端までｘ軸の負方向に左右に平行移動させた点を点Ｃとする。大動脈弓上部スライス画像について、点Ｃを上記移動距離の４分の３だけｘ軸の正方向に移動させた点を点Ｄ２とし、下部スライス画像について、点Ｃを上記移動距離の２分の１だけｘ軸の正方向に平行移動させた点を点Ｄ１とする（図１３のｂ１、ｂ２を参照）。点Ｄ１、点Ｄ２を大動脈左側線に平行にｙ軸の正方向に移動したものをそれぞれ点Ｅ１、点Ｅ２とする（図１３のｃを参照）。各スライス画像について、点Ｅ１、点Ｅ２を通り、大動脈左側線に垂直な線を作成し、その線を大動脈後壁線とする。ただし、大動脈左側線と大動脈後壁線との交点よりｙ座標が小さい領域については、大動脈後壁線を作成しないものとする（図１３のｄを参照）。
【００５０】
３．３．５ 主気管支前壁面、主気管支後壁面の設定
気管支は、斜めに走っていたり（図１４のａを参照）、左右の気管支の太さが異なっていたり（図１４のｂを参照）する場合が多い。
【００５１】
主気管支前壁面、主気管支後壁面を手動的に設定することは、例えば、前壁接点、後壁接点を設定し、上行大動脈前壁面を手動的に設定する際と同様に曲面の主気管支前壁面、曲面の主気管支後壁面を作成すること（図１４のａ、ｂを参照）によって達成される。
【００５２】
４．セグメンテーションの実行
縦隔リンパ節郭清で切除される領域は、９個の区域（区域＃１、区域＃２、区域＃３ａ、区域＃３、区域＃３ｐ、区域＃４、区域＃５、区域＃６、区域＃７）にセグメンテーションされる。
【００５３】
４．１ 各区域を抽出するために必要な境界面
「３．境界面の設定」において上述したすべての境界面を設定する必要はない。操作者が抽出したい区域を指定する（例えば、操作者が抽出したい区域の番号を入力する）場合には、その指定された区域を抽出するために必要な境界面のみを設定するようにすればよい。例えば、操作者が抽出したい区域を指定する（例えば、操作者が抽出したい区域の番号を入力する）場合には、設定すべきアキシャルスライス名を表示し、アキシャルスライスを設定するとそのスライス上で設定すべき解剖学的特徴点がある場合には、指定すべき特徴点名を表示するようにしてもよい。このように、画面表示（ガイダンス）に従って必要な項目を設定することによって、必要な境界面のみを設定するようにしてもよい。これにより、必要最小限の境界面を用いて、目的とする区域を抽出することが可能になる。
【００５４】
表１は、各区域を抽出するために必要な境界面を、ｚ軸に垂直な境界面とｙ軸に垂直な境界面とｘ軸に垂直な境界面とに分類して示したものである。表１において、下線を付けた境界面は、「肺癌取扱い規約（第６版）」には定義されていないが、縦隔リンパ節郭清で切除される領域（縦隔領域）を９個の区域（区域＃１、区域＃２、区域＃３ａ、区域＃３、区域＃３ｐ、区域＃４、区域＃５、区域＃６、区域＃７）にセグメンテーションするために不可欠のため、本願の発明者によって定義された境界面を示す。また、表１において、網掛けを付けた境界面は、個体差によって影響を受ける境界面を示す。
【００５５】
【表１】
ｚ軸に垂直な境界面としては、以下の境界面がある。
【００５６】
Ｚ１：左鎖骨下静脈下縁（肺尖）
Ｚ２：左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ
Ｚ３：大動脈弓上縁
Ｚ４：大動脈弓下縁
Ｚ５：奇静脈上縁
Ｚ６：左主肺動脈上縁
Ｚ７：右主肺動脈上縁
Ｚ８：気管分岐
Ｚ９：右主肺動脈下縁
ｙ軸に垂直な境界面としては、以下の境界面がある。
【００５７】
Ｙ１：大静脈前壁面
Ｙ２：上行大動脈前壁面
Ｙ３：気管前壁面
Ｙ４：気管後壁面
Ｙ５：主気管支前壁面
Ｙ６：主気管支後壁面
Ｙ７：上行大動脈後壁面
Ｙ８：下行大動脈後壁面
ｘ軸に垂直な境界面としては、以下の境界面がある。
【００５８】
Ｘ１：大動脈弓
Ｘ２：大動脈左側面
Ｘ３：左気管支内側面
Ｘ４：右気管支内側面
以下の説明では、説明の簡略化のために、Ｚ１〜Ｚ９によってｚ軸に垂直な境界面を示し、Ｙ１〜Ｙ８によってｙ軸に垂直な境界面を示し、Ｘ１〜Ｘ４によってｘ軸に垂直な境界面を示すものとする。
【００５９】
４．２ 区域＃１の抽出
区域＃１の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃１−１）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｙｅｌｌｏｗｇｒｅｅｎを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００６０】
Ｚ１ ≦ ｚ ＜Ｚ２ ・・・式（＃１−１）
４．３ 区域＃２の抽出
区域＃２のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈左側面（Ｘ２）の存在し始める大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも上側では、大動脈弓（Ｘ１）が存在すれば大動脈弓（Ｘ１）よりも右側である。区域＃２のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも下側では、大動脈左側面（Ｘ２）が存在するため大動脈左側面（Ｘ２）よりも右側である。そこで、本発明では、個体差を考慮して、区域＃２の終了スライス画像である奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像が大動脈弓下縁（Ｚ４）よりも上側にある場合には、大動脈弓（Ｘ１）を境界面として用いることとし、奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像が大動脈弓下縁（Ｚ４）よりも下側にある場合には、大動脈左側面（Ｘ２）を境界面として用いることとした。
【００６１】
区域＃２の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、条件に応じて、式（＃２−１）または式（＃２−２）または式（＃２−３）または式（＃２−４）のうちのいずれか１つを満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｐｉｎｋを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００６２】
図１５は、区域＃２をｐｉｎｋに色付けして表示した例を示す。
【００６３】
１．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ５ かつ ｚ ≦ Ｚ３の場合（図１５の（ａ）を参照）
Ｙ３ ≦ ｙ ≦ Ｙ４ ・・・式（＃２−１）
２．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ５ かつ ｚ ＞ Ｚ３の場合
Ｉｆ Ｚ５ ＜ Ｚ４ （常に大動脈弓を境界面とする、図１５の（ｂ）を参照）
Ｙ３ ≦ ｙ ≦ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃２−２）
ｅｌｓｅ Ｚ４ ≦ Ｚ５ （大動脈弓および大動脈左側面を境界面とする）
（１）ｚ ＜ Ｚ４ （図１５の（ｂ）を参照）
Ｙ３ ≦ ｙ ≦ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃２−３）
（２）Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ５ （図１５の（ｃ）を参照）
Ｙ３ ≦ ｙ ≦ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃２−４）
４．４ 区域＃３ａの抽出
区域＃３ａのｚ軸に垂直な終了スライス画像は、「肺癌取扱い規約（第６版）」には定義されていない。そこで、本発明では、区域＃３ａのｚ軸に垂直な終了スライス画像として、右主肺動脈下縁（Ｚ９）のスライス画像を用いることとした。
【００６４】
区域＃３ａの抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、条件に応じて、式（＃３ａ−１）または式（＃３ａ−２）または式（＃３ａ−３）または式（＃３ａ−４）のうちのいずれか１つを満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｏｒａｎｇｅを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００６５】
図１６は、区域＃３ａをｏｒａｎｇｅに色付けして表示した例を示す。
【００６６】
１．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ９ かつ ｚ ≦ Ｚ３の場合（図１６の（ａ）を参照）
ｙ ＜ Ｙ１ ・・・式（＃３ａ−１）
２．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ９ かつ ｚ ＞ Ｚ３の場合
ｉｆ Ｙ１ ＜ Ｙ２ （図１６の（ｂ）を参照）
ｙ ＜ Ｙ１ ・・・式（＃３ａ−２）
ｅｌｓｅ Ｙ２ ≦ Ｙ１ （図１６の（ｃ）を参照）
（１）ｙ ＜ Ｙ２
ｘについては条件なし ・・・式（＃３ａ−３）
（２）Ｙ２ ＜ ｙ ＜ Ｙ１
ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃３ａ−４）
４．５ 区域＃３の抽出
区域＃３のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈左側面（Ｘ２）の存在し始める大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも上側では、大動脈弓（Ｘ１）が存在すれば大動脈弓（Ｘ１）よりも右側である。区域＃３のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも下側では、大動脈左側面（Ｘ２）が存在するため大動脈左側面（Ｘ２）よりも右側である。区域＃３のｙ軸に垂直な境界面は、気管分岐（Ｚ８）のスライス画像より上では気管前壁面（Ｙ３）、気管分岐以降は主気管支前壁面（Ｙ５）よりも前側である。そこで、本発明では、個体差を考慮して、気管分岐（Ｚ８）のスライス画像が、区域＃３のｚ軸に垂直な境界面である右主肺動脈上縁（Ｚ７）のスライス画像よりも上側にある場合には、気管前壁線（Ｚ３）、気管分岐（Ｚ８）のスライス画像から右主肺動脈上縁（Ｚ７）のスライス画像の間では主気管支前壁面（Ｙ５）より前側を条件とすることとした。
【００６７】
区域＃３の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃３−１）を満たし、かつ、（条件に応じて、式（＃３−２）または式（＃３−３）または式（＃３−４）または式（＃３−５）のうちのいずれか１つ）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｂｌｕｅを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００６８】
図１７は、区域＃３をｂｌｕｅに色付けして表示した例を示す。
【００６９】
Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ７ ・・・式（＃３−１）
１．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ４（大動脈左側面が存在しない間）
ｉｆ ｚ ≦ Ｚ３ （図１７の（ａ）を参照）
Ｙ１ ＜ ｙ ＜Ｙ３
ｅｌｓｅ ｚ ＞ Ｚ３ （図１７の（ｂ）を参照）
Ｙ１ ＜ ｙ ＜Ｙ３ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃３−２）
２．Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ７（大動脈左側面が存在する間）
ｉｆ Ｚ７ ＜ Ｚ８（常に気管前壁面を境界面として用いる場合、図１７の（ｃ）を参照）
Ｙ１ ＜ ｙ ＜Ｙ３ かつ ｙ ＜ Ｙ７ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃３−３）
ｅｌｓｅ Ｚ８ ≦ Ｚ７（気管前壁面および主気管支前壁面を境界面として用いる場合）
（１）Ｚ４ ≦ ｙ ＜ Ｚ８ （図１７の（ｃ）を参照）
Ｙ１ ｙ ＜ Ｙ３ かつ ｙ ＜ Ｙ７ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃３−４）
（２）Ｚ８ ＜ ｙ ＜ Ｚ７ （図１７の（ｄ）を参照）
Ｙ１ ｙ ＜ Ｙ５ かつ ｙ ＜ Ｙ７ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃３−５）
４．６ 区域＃３ｐの抽出
区域＃３ｐの抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃３ｐ−１）を満たし、かつ、（条件に応じて、式（＃３ｐ−２）または式（＃３ｐ−３）または式（＃３ｐ−４）のうちのいずれか１つ）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｒｅｄを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００７０】
図１８は、区域＃３ｐをｒｅｄに色付けして表示した例を示す。
【００７１】
Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ８ ・・・式（＃３ｐ−１）
ｉｆ ｚ ≦ Ｚ３ （図１８の（ａ）を参照）
Ｙ４ ＜ ｙ ・・・式（＃３ｐ−２）
ｅｌｓｅ ｚ ＞ Ｚ３ （図１８の（ｂ）を参照）
Ｙ４ ＜ ｙ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃３ｐ−３）
ただし、以下の式（＃３ｐ−４）によって示される区域は区域＃３ｐではないとして、その区域を区域＃３ｐとして抽出しないようにした（図１８の（ｃ）の白色の区域）。
【００７２】
Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ８ かつ 大動脈左側面と下行大動脈との接点のｙ座標 ＜ ｙ かつ 下行大動脈 ＜ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃３ｐ−４）
４．７ 区域＃４の抽出
区域＃４のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈左側面（Ｘ２）の存在し始める大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも上側では、大動脈弓（Ｘ１）が存在すれば大動脈弓（Ｘ１）よりも右側である。区域＃４のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも下側では、大動脈左側面（Ｘ２）が存在するため大動脈左側面（Ｘ２）よりも右側である。そこで、本発明では、個体差を考慮して、区域＃４の開始スライス画像である奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像が大動脈弓下縁（Ｚ４）よりも上側にある場合には、大動脈弓（Ｘ１）を境界面として用いることとし、奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像が大動脈弓下縁（Ｚ４）よりも下側にある場合には、大動脈左側面（Ｘ２）を境界面として用いることとした。
【００７３】
区域＃４の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃４−１）を満たし、かつ、（条件に応じて、式（＃４−２）または式（＃４−３）または式（＃４−４）のうちのいずれか１つ）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｙｅｌｌｏｗを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００７４】
図１９は、区域＃４をｙｅｌｌｏｗに色付けして表示した例を示す。
【００７５】
Ｚ５ ＜ ｚ ＜ Ｚ８ ・・・式（＃４−１）
Ｉｆ Ｚ４ ＜ Ｚ５ （常に大動脈左側面を境界面として用いる場合）
Ｙ３ ＜ ｙ ＜ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃４−２）
ｅｌｓｅ Ｚ５ ≦ Ｚ４ （大動脈弓および大動脈左側面の両方を境界面として用いる場合）
（１）Ｚ５ ≦ ｚ ＜ Ｚ４
Ｙ３ ＜ ｙ ＜ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃４−３）
（２）Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ８
Ｙ３ ＜ ｙ ＜ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃４−４）
４．８ 区域＃５の抽出
区域＃５の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃５−１）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｇｒｅｅｎを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００７６】
図２０は、区域＃５をｇｒｅｅｎに色付けして表示した例を示す。
【００７７】
Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ６ かつ Ｙ７ ＜ ｙ ＜ Ｙ８ かつ Ｘ２ ＜ ｘ ・・・式（＃５−１）
４．９ 区域＃６の抽出
区域＃６のｚ軸に垂直な終了スライス画像は、「肺癌取扱い規約（第６版）」には定義されていない。そこで、本発明では、区域＃６のｚ軸に垂直な終了スライス画像として、左主肺動脈上縁（Ｚ６）のスライス画像を用いることとした。また、「肺癌取扱い規約（第６版）」の定義によれば、区域＃６のｚ軸に垂直な開始スライス画像は、大動脈弓（Ｘ１）の存在し始める大動脈弓上縁（Ｚ３）のスライス画像であるが、個体差により、左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ（Ｚ２）にあるスライス画像よりも大動脈弓上縁（Ｚ３）のスライス画像が上側にくる場合がある。そこで、本発明では、このような場合には左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ（Ｚ２）よりも上側は区域＃１であるという定義を優先し、区域＃６のｚ軸に垂直な開始スライス画像として、左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ（Ｚ２）にあるスライス画像を用いることとした。
【００７８】
区域＃６の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、条件に応じて、式（＃６−１）または式（＃６−２）のうちのいずれか１つを満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｓｙａｎを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００７９】
図２１は、区域＃６をｓｙａｎに色付けして表示した例を示す。
【００８０】
ｉｆ Ｚ２≦Ｚ３
ｓｔａｒｔ＿ｓｌｉｃｅ ＝ Ｚ３
ｅｌｓｅ Ｚ３＜Ｚ２
ｓｔａｒｔ＿ｓｌｉｃｅ ＝ Ｚ２
１．ｓｔａｒｔ＿ｓｌｉｃｅ ≦ ｚ ＜ Ｚ４ （図２１の（ａ）を参照）
Ｙ２ ≦ ｙ ≦ Ｙ８ かつ Ｘ１ ＜ ｘ ・・・式（＃６−１）
２．Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ６ （図２１の（ｂ）を参照）
Ｙ２ ≦ ｙ ≦ Ｙ７ かつ Ｘ１ ＜ ｘ ・・・式（＃６−２）
４．１０ 区域＃７の抽出
区域＃７のｚ軸に垂直な終了スライス画像は、「肺癌取扱い規約（第６版）」には定義されていない。そこで、本発明では、区域＃７のｚ軸に垂直な終了スライス画像として、右主肺動脈下縁（Ｚ９）のスライス画像を用いることとした。
【００８１】
区域＃７の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃７−１）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｐａｒｐｌｅを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００８２】
図２２は、区域＃７をｐａｒｐｌｅに色付けして表示した例を示す。
【００８３】
Ｚ８ ≦ ｚ ＜ Ｚ９ かつ Ｙ５ ＜ ｙ ＜ Ｙ６ かつ Ｘ４ ＜ ｘ ＜ Ｘ３ ・・・式（＃７−１）
４．１１ 個体差を考慮したセグメンテーションの有用性について
区域＃２および区域＃４のｘ軸に垂直な左側境界面については、上述したようにＺ４とＺ５の上下関係を考慮して境界面を決めなくても、区域＃５、＃６でない領域とすればよいようにも思われる。しかし、区域＃５、＃６のｚ軸に垂直な終了スライス画像である左主肺動脈上縁（Ｚ６）のスライス画像と奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像の上下関係にも個体差があり、数％の割合ではあるが、Ｚ６の方がＺ５よりも上側にくる場合が存在する。このような場合には、区域＃２や区域＃４の左側に区域＃５や区域＃６は存在しない。従って、上述した個体差を考慮したセグメンテーションは、縦隔リンパ節郭清で切除される領域（縦隔領域）を９個の区域に正確にセグメンテーションするために必要である。
【００８４】
図２３は、区域＃４と区域＃５、＃６との位置関係の例を示す。図２３において、（ａ）は区域＃４と区域＃５、＃６が共に存在するスライス画像の例を示し、（ｂ）は区域＃４は存在するが、区域＃５、＃６が存在しないスライス画像の例を示す。
【００８５】
「肺癌取扱い規約（第６版）」でリンパ節の領域が定義された頃に比べて、撮像機器の精度が向上し、より薄いスライス厚の画像が得られるようになった（昔は５ｍｍ程度であったが、現在では１〜０．６２５ｍｍ程度）。個体差が生じるスライス画像間の距離は平均６〜１０ｍｍである。従来の撮像機器では、このような薄いスライス画像間の距離を考慮することができず、また考慮する必要もなかった。しかし、より薄いスライス厚のＣＴ画像を用いて診断支援画像や手術支援画像を作成するためには、本発明によるセグメンテーションは不可欠である。
【００８６】
４．１２ 境界面をマニュアル操作で設定することの有用性について
ｚ軸に垂直な境界面のスライス画像については、従来、自動的に決定することができないスライス画像が存在した。先行研究ではほぼ全自動処理であるのに対して、本発明ではマニュアル操作を多く残している。例えば、主気管支前壁面および主気管支後壁面の設定については、全自動で行うよりもマニュアル操作で行った方が正確な境界面を作成することができる）。
【００８７】
図２４は、主気管支前壁面および主気管支後壁面の設定を説明するための図である。図２４において、（ａ）は、気管支の抽出領域（緑色の領域）を示す（末端の気管支まで抽出されてしまう）。図２４において、（ｂ）は、末端の気管支を除去したとしても単に左右気管支のｙ座標の最大座標同士、最小座標同士を結ぶのでは境界線が赤色の線のようになってしまうことを示す（正解線は青色の線）。３４例中１５例でこのようなことがおきる可能性があった。
【００８８】
スライス画像上では気管分岐後は、主気管支から細気管支が分岐して見られる場合が多く、このような場合に、単に、気管画像のｙ座標の最大座標を気管後壁線とし、気管画像のｙ座標の最小座標を気管前壁線とすると、誤差が生じてしまうと考えられるからである。正確な境界面を作成するためには、本発明のようにセミオートで線を引くことも有効であると考えられる。
【００８９】
５．区域の抽出例
図２５は、区域＃２のみを抽出した場合の表示例を示す。このような表示は、３次元的な表示であることが好ましい。区域＃２を抽出するためには、表１に示されるように、ｚ軸に垂直な境界面として「左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ（Ｚ２）」および「奇静脈上縁（Ｚ５）」を設定し、ｙ軸に垂直な境界面として「気管前壁面（Ｙ３）」および「気管後壁面（Ｙ４）」を設定し、ｚ軸に垂直な境界面として「大動脈弓（Ｘ１）」または「大動脈左側面（Ｘ２）」を設定した後に、コンピュータ２０が「４．３ 区域＃２の抽出」において説明した縦隔リンパ節セグメンテーション処理を実行するようにすればよい。
【００９０】
図２６は、９個の区域＃１〜＃７を抽出した場合の表示例を示す。このような表示は、３次元的な表示であることが好ましい。９個の区域を抽出するためには、「３．２ 解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面」において説明した９種類のすべての境界面を設定することと、「３．３ 解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面」において説明した１１種類のすべての境界面を設定する必要がある。これらの境界面を最低数の設定操作により設定することが好ましい。
【００９１】
６．本発明の適用例
縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションし、その複数の区域を互いに異なる態様で（例えば、互いに異なるカラーで）３次元的に表示することにより、本発明の装置は、手術で切除する区域を表示する手術支援ツールまたは縦隔リンパ節郭清の普及のための教育ツールとして役立つことができる。また、抽出された各区域に対応するピクセルの数をカウントすることにより、各区域の体積を算出し、各区域について算出された体積を評価することにより、本発明の装置は、放射線治療などの治療の効果を判定するツールとして役立つことができる。区域を抽出するために用いられた境界線や、区域の体積などの情報をメモリに保存しておき、次に同一の区域を抽出する際にその保存した情報をメモリから読み出すことができることが好ましい。また、ＣＴ画像に半透明にした区域分け画像を重ね合わせて表示することにより、本発明の装置は、リンパ節腫大症例において、腫大したリンパ節がどのリンパ節領域に所属するかを判定する診断支援画像ツールとして役立つことができる。
【００９２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラム等を提供するものとして有用である。本発明の装置およびプログラムは、手術で切除する区域を表示する手術支援ツール、縦隔リンパ節郭清の普及のための教育ツール、各リンパ節区域の体積評価から治療効果を判定するツール等として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態の縦隔リンパ節セグメンテーションシステム１の構成の一例を示す図
【図２】コンピュータ２０の構成の一例を示す図
【図３】縦隔リンパ節セグメンテーション処理の概要を示す図
【図４】解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面として設定された境界面の一例を示す図
【図５】解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面として設定された境界面の一例を示す図
【図６】各アキシャルスライス画像のための座標系を示す図
【図７】ＣＴ画像から抽出された大静脈画像の例を示す図
【図８】大静脈前壁面の設定方法を説明するための図
【図９】血管画像の作成方法を説明するための図
【図１０】上行大動脈前壁面の設定方法を説明するための図
【図１１】上行大動脈前壁面の設定方法を説明するための図
【図１２】気管前壁面、気管後壁面の設定方法を説明するための図
【図１３】大動脈左側面、上行大動脈後壁面の設定方法を説明するための図
【図１４】主気管支前壁面、主気管支後壁面の設定方法を説明するための図
【図１５】区域＃２をｐｉｎｋに色付けして表示した例を示す図
【図１６】区域＃３ａをｏｒａｎｇｅに色付けして表示した例を示す図
【図１７】区域＃３をｂｌｕｅに色付けして表示した例を示す図
【図１８】区域＃３ｐをｒｅｄに色付けして表示した例を示す図
【図１９】区域＃４をｙｅｌｌｏｗに色付けして表示した例を示す図
【図２０】区域＃５をｇｒｅｅｎに色付けして表示した例を示す図
【図２１】区域＃６をｓｙａｎに色付けして表示した例を示す図
【図２２】区域＃７をｐａｒｐｌｅに色付けして表示した例を示す図
【図２３】区域＃４と区域＃５、＃６との位置関係の例を示す図
【図２４】主気管支前壁面および主気管支後壁面の設定を説明するための図
【図２５】区域＃２のみを抽出した場合の表示例を示す図
【図２６】９個の区域＃１〜＃７を抽出した場合の表示例を示す図
【符号の説明】
【００９５】
１ 縦隔リンパ節セグメンテーションシステム
１０ ＣＴ装置
１２ ボクセルの集合
２０ コンピュータ
３０ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非小細胞癌（Ｉ期ＩＩ期）の標準療法として、外科的切除を行う方法が知られている。しかし、日本では、肺区域切除および縦隔リンパ節郭清を行う方法が標準的な方法である。日本の術後予後は海外に比べて良いため、国際胸部外科学会などの国際学会を通して日本の手術方法が世界的に広がることが期待されている。
【０００３】
従来、３次元胸部Ｘ線ＣＴ像における縦隔リンパ節の位置を推定する技術が知られている（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３を参照）。しかしながら、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする技術や、そのセグメンテーション結果として得られる複数の区域を区別して３次元的に表示する技術は存在しなかった。
【非特許文献１】菅原智明 他、「３次元胸部Ｘ線ＣＴ像における縦隔リンパ節の存在位置の推定」、電子情報通信学会、信学技法、ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＲＥＰＯＲＴ ＯＦ ＩＥＩＣＥ、ＤＳＰ２００２−５、ＩＥ２００２−５、ＭＩ２００２−５（２００２−０４）、２５〜３０
【非特許文献２】北坂孝幸 他、「モデルを利用した３次元胸部Ｘ線ＣＴ画像からの縦隔内動脈領域抽出」、電子情報通信学会、信学技法、ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＲＥＰＯＲＴ ＯＦ ＩＥＩＣＥ、ＭＩ２０００−９７（２００１−０１）、１１５〜１２０
【非特許文献３】Ｔａｋａｙｕｋｉ Ｋｉｔａｓａｋａ ｅｔ ａｌ．，”Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｏｒｔａ ａｎｄ Ｐｕｌｍｏｎａｒｙ Ａｒｔｅｒｙ ｉｎ Ｍｅｄｉａｓｔｉｎｕｍ ｆｒｏｍ ３Ｄ Ｃｈｅｓｔ Ｘ−ｒａｙ ＣＴ Ｉｍａｇｅｓ ｗｉｔｈｏｕｔ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｍｅｄｉｕｍ”，Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ２００２： Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｍｉｌａｎ Ｓｏｎｋａ，Ｊ．Ｍｉｃｈａｅｌ Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ，Ｅｄｉｔｏｒｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．４６８４（２００２），１４９６−１５０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の装置は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置であって、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出する手段と、血管画像をＣＴ画像から抽出する手段と、該血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定する手段と、該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面のうちの少なくとも１つを第２の境界面として設定する手段と、該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面のうちの少なくとも１つを第３の境界面として設定する手段と、該第１の境界面、該第２の境界面および該第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする手段とを備え、これにより上記目的が達成される。
【０００６】
本発明の１つの実施形態では、前記解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面は、左鎖骨下静脈下縁（肺尖）と、左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さと、大動脈弓上縁と、大動脈弓下縁（アキシャルスライスで上行大動脈と下行大動脈が分離して見える高さ）と、奇静脈上縁と、左主肺動脈上縁と、右主肺動脈上縁と、気管分岐と、右主肺動脈下縁とを含む。
【０００７】
本発明の１つの実施形態では、前記解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面は、大静脈前壁面と、上行大動脈前壁面と、気管前壁面と、気管後壁面と、大動脈左側面と、上行大動脈後壁面と、下行大動脈後壁面と、主気管支前壁面と、主気管支後壁面と、左気管支内側面と、右気管支内側面とを含む。
【０００８】
本発明の装置は、前記複数の区域を互いに異なる態様で３次元的に表示する手段をさらに備えていることが好ましい。
【０００９】
本発明のプログラムは、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする縦隔リンパ節セグメンテーション処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、該縦隔リンパ節セグメンテーション処理は、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出するステップと、血管画像をＣＴ画像から抽出するステップと、該血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定するステップと、該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面を第２の境界面として設定するステップと、該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面を第３の境界面として設定するステップと、該第１の境界面、該第２の境界面および該第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションするステップとを包含し、これにより上記目的が達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラムを提供することができる。本発明の装置およびプログラムは、手術で切除する区域を表示する手術支援ツール、縦隔リンパ節郭清の普及のための教育ツール、各リンパ節区域の体積評価から治療効果を判定するためのツール等として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
１．縦隔リンパ節セグメンテーションシステムの構成
図１は、本発明の実施の形態の縦隔リンパ節セグメンテーションシステム１の構成の一例を示す。
【００１３】
縦隔リンパ節セグメンテーションシステム１は、ＣＴ装置１０と、ＣＴ装置１０に接続されたコンピュータ２０と、コンピュータ２０に接続された表示装置３０とを含む。
【００１４】
ＣＴ装置１０は、３次元物体（例えば、縦隔リンパ節郭清で切除される領域）のスライス画像を積層し、その積層されたスライス画像を複数のボクセルに分割することによって、３次元に配列された複数のボクセルを生成する。ＣＴ装置１０によって生成された複数のボクセルは、コンピュータ２０に出力される。
【００１５】
図１において、参照番号１２は、ＣＴ装置１０によって生成され、３次元に配列された複数のボクセルＶ（ｉ，ｊ，ｋ）の集合（ＣＴ画像）を模式的に示す。ここで、ｉ＝１，２，・・・Ｌ；ｊ＝１，２，・・・Ｍ；ｋ＝１，２，・・・Ｎであり、Ｌ、Ｍ、Ｎは、それぞれ、１以上の任意の整数である。各Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）は、ＣＴ値を有している。ＣＴ値は、ＣＴ装置１０によってボクセル単位に計測された値であり、例えば、整数によって表される。ＣＴ装置１０としては、図１に示されるボクセルの集合１２を出力し得る任意のタイプのＣＴ装置を使用することができる。
【００１６】
コンピュータ２０は、ボクセルの集合１２に基づいて、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする縦隔リンパ節セグメンテーション処理を実行する。コンピュータ２０としては、各種プログラムを実行するＣＰＵと各種データを格納するメモリとを含む任意のタイプのコンピュータを使用することができる。
【００１７】
表示装置３０は、コンピュータ２０によって実行された縦隔リンパ節セグメンテーション処理の結果を表示する。表示装置３０は、縦隔リンパ節セグメンテーション処理の結果として生成された画像を３次元的にカラーで表示することが可能な表示装置であることが好ましい。表示装置３０は、例えば、液晶表示装置であってもよいし、ＣＲＴ表示装置であってもよい。
【００１８】
図２は、コンピュータ２０の構成の一例を示す。
【００１９】
コンピュータ２０は、ＣＰＵ２１と、メモリ２２と、入力インターフェース部２３と、出力インターフェース部２４と、ユーザインターフェース部２５と、バス２６とを含む。
【００２０】
ＣＰＵ２１は、プログラムを実行する。そのプログラムは、例えば、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする縦隔リンパ節セグメンテーション処理をコンピュータ２０に実行させるプログラムである。そのプログラムやそのプログラムの実行に必要なデータは、例えば、メモリ２２に格納されている。そのプログラムがどのような態様でメモリ２２に格納されているかは問わない。例えば、メモリ２２が書き換え可能なメモリである場合には、コンピュータ２０の外部からそのプログラムをインストールすることにより、そのプログラムをメモリ２２に格納するようにしてもよい。あるいは、メモリ２２が書き換え不可能なメモリ（読み出し専用メモリ）である場合には、メモリ２２に固定する（焼き付ける）形式でそのプログラムをメモリ２２に格納するようにしてもよい。
【００２１】
入力インターフェース部２３は、ＣＴ装置１０からＣＴ画像を受け取るための入力インターフェースとして機能する。
【００２２】
出力インターフェース部２４は、縦隔リンパ節セグメンテーション処理の結果を表示装置３０に出力するための出力インターフェースとして機能する。
【００２３】
ユーザインターフェース部２５は、ユーザとのインターフェースとして機能する。ユーザインターフェース部２５には、例えば、マウス２５ａやキーボード２５ｂなどの入力デバイスが接続されている。
【００２４】
バス２６は、コンピュータ２０内の構成要素２１〜２５を相互に接続するために使用される。
【００２５】
２．縦隔リンパ節セグメンテーション処理の概要
図３は、縦隔リンパ節セグメンテーション処理の概要を示す。このような縦隔リンパ節セグメンテーション処理は、例えば、プログラムの形式で実現され得る。そのようなプログラムは、例えば、ＣＰＵ２１によって実行される。
【００２６】
ステップ３０１：ＣＴ画像が取得される。ＣＴ画像に含まれる複数のボクセルのそれぞれはＣＴ値を有している。このようなＣＴ画像の取得は、例えば、ＣＰＵ２１が入力インターフェース部２３を介してＣＴ装置１０から出力されたＣＴ画像を受け取ることによって達成される。しかし、ＣＴ画像を取得する態様は、これに限定されない。コンピュータ２０は、任意の態様でＣＴ画像を取得し得る。例えば、コンピュータ２０は、磁気ディスクなどの記録媒体に記録されたＣＴ画像を読み出すことによってＣＴ画像を取得してもよいし、ＣＴ装置１０から受け取ったＣＴ画像のうちの一部（例えば、ＣＴ装置１０から受け取ったＣＴ画像のうちユーザによって選択されたもの）を取得するようにしてもよい。
【００２７】
ステップ３０２：ＣＴ画像から、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像が抽出される。このような縦隔画像の抽出は、例えば、胸部ＣＴ画像内の領域のうち、操作者によって指定された領域（例えば、直方体の領域）に対してＣＴ値の差を利用したしきい値処理を行うことにより、操作者によって指定された領域から、血管、気管、食道、甲状腺、骨、肺などを除去することによって達成される。ここで、縦隔リンパ節郭清で切除される領域は、リンパ節と、そのリンパ節の周囲にある軟部組織・脂肪組織とを含む。
【００２８】
ステップ３０３：ＣＴ画像から、大動脈および大静脈を表す画像（血管画像）が抽出される。このような血管画像の抽出は、例えば、胸部ＣＴ画像内の領域のうち、操作者によって指定された領域（例えば、直方体の領域）に対してＣＴ値の差を利用したしきい値処理および連結成分処理を行うことによって達成される。
【００２９】
ステップ３０４：血管画像に基づいて、大動脈（例えば、大動脈弓）が第１の境界面として設定される。ステップ３０４の詳細は、「３．境界面の設定」において後述される。
【００３０】
ステップ３０５：縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面のうちの少なくとも１つが第２の境界面として設定される。ステップ３０５の詳細は、「３．境界面の設定」において後述される。
【００３１】
ステップ３０６：縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面のうちの少なくとも１つが第３の境界面として設定される。ステップ３０６の詳細は、「３．境界面の設定」において後述される。
【００３２】
ステップ３０７：第１の境界面、第２の境界面および第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、縦隔リンパ節郭清で切除される領域が複数の区域にセグメンテーションされる。ステップ３０７の詳細は、「４．セグメンテーションの実行」において後述される。
【００３３】
３．境界面の設定
縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションするための境界面としては、３種類の境界面が用いられる。以下、各境界面を設定する方法を説明する。
【００３４】
３．１ 大動脈
図３のステップ３０３において抽出された血管画像内の大動脈（例えば、大動脈弓）が第１の境界面として設定される。第１の境界面の設定は、血管画像の抽出と同時に自動的に行われる。
【００３５】
３．２ 解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面
解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面は、以下に示す９種類の境界面を含む。
（１）左鎖骨下静脈下縁（肺尖）
（２）左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ
（３）大動脈弓上縁
（４）大動脈弓下縁（アキシャルスライスで上行大動脈と下行大動脈が分離して見える高さ）
（５）奇静脈上縁
（６）左主肺動脈上縁
（７）右主肺動脈上縁
（８）気管分岐
（９）右主肺動脈下縁
上記（１）、（２）、（５）〜（８）の境界面は、「肺癌取扱い規約（第６版）」に示された定義に対応するものである。上記（３）、（４）、（９）の境界面は、本発明において必要とされる追加の境界面である。これらの追加の境界面は、「肺癌取扱い規約（第６版）」の文意に沿っている。
【００３６】
上記９種類の境界面のそれぞれは、操作者が各解剖学的特徴の見られるスライス画像を指定することによって、操作者によって手動的に設定される。ただし、上記（８）の境界面（すなわち、気管分岐）は、「３．２．３ 気管前壁面、気管後壁面の設定」において後述されるように気管前壁面、気管後壁面を自動的に設定する際に自動的に設定されるようにしてもよい。また、上記（３）の境界面（すなわち、大動脈弓上縁）は、「３．２．２ 上行大動脈前壁面の設定」において後述されるように上行大動脈前壁面を自動的に設定する際に自動的に設定されるようにしてもよい。
【００３７】
図４は、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面として設定された境界面の一例を示す。
【００３８】
３．３ 解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面
解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面は、以下に示す１１種類の境界面を含む。
（１）大静脈前壁面
（２）上行大動脈前壁面
（３）気管前壁面
（４）気管後壁面
（５）大動脈左側面
（６）上行大動脈後壁面
（７）下行大動脈後壁面
（８）主気管支前壁面
（９）主気管支後壁面
（１０）左気管支内側面
（１１）右気管支内側面
上記１１種類の境界面のそれぞれは、操作者が各解剖学的特徴の見られるスライス画像を指定することによって、操作者によって手動的に設定される。ただし、上記（１）の境界面（すなわち、大静脈前壁面）は、所定のボタンを押すことによって自動的に設定され得る。また、上記（２）の境界面（すなわち、上行大動脈前壁面）は、所定のボタンを押すことによって自動的に設定され得る。また、上記（３）、（４）の境界面（すなわち、気管前壁面、気管後壁面）は、気管内の一点を指定することによって自動的に設定され得る。
【００３９】
なお、これらの境界面と各アキシャルスライス画像とが交差することによって、各アキシャルスライス画像上に形成される交差線を境界線という。
【００４０】
図５は、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面として設定された境界面の一例を示す。
【００４１】
図６は、各アキシャルスライス画像のための座標系を示す。図６において、「Ａ」は、”ａｎｔｅｒｉｏｒ”を示し、「Ｐ」は、”ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ”を示し、「Ｒ」は、”ｒｉｇｈｔ”を示し、「Ｌ」は、”ｌｅｆｔ”を示す。
【００４２】
３．３．１ 大静脈前壁面の設定
大静脈前壁面を自動的に設定することは、例えば、大静脈画像（大静脈を表す血管画像）を用いて、各スライス画像上に、大静脈画像のうち最も腹側の点を通る直線を作成することによって達成される。しかし、ＣＴ画像から抽出された大静脈画像における静脈の形状は安定しない傾向がある。
【００４３】
図７は、ＣＴ画像から抽出された大静脈画像の例を示す。図７において、ａは、理想的な大静脈画像の例を示し、ｂは、大静脈のうち造影効果の高い部分のみが大静脈として抽出された場合の大静脈画像の例を示し、ｃ、ｄは、それぞれ、大静脈の下部が抽出されなかった場合の大静脈画像の例を示す。図７のｂ、ｃ、ｄに示されるように、大静脈画像における静脈の形状が安定しない場合には、大静脈前壁面を手動的に設定することが好ましい。
【００４４】
大静脈前壁面を手動的に設定することは、例えば、（１）境界面の開始スライス画像において大静脈前壁の接点（点Ａ：始点）を設定し、境界面の終了スライス画像において大静脈前壁の接点（点Ａ：終点）を設定すること（図８のａ、ｂを参照）と、（２）開始スライス画像において、大動脈前壁の接点（点Ａ；始点）を通り、ｘ軸に平行な直線を引くことによって、この直線を境界線とし、終了スライス画像において、大動脈前壁の接点（点Ａ；終点）を通り、ｘ軸に平行な直線を引くことによって、この直線を境界線とすること（図８のｂを参照）と、（３）開始スライス画像と終了スライス画像との間にある各スライス画像について、直線補間により接点を算出することとによって達成される。このようにして、各スライス画像上の境界線を積み上げることで、大静脈前壁面が作成される（図８のｃを参照）。
【００４５】
３．３．２ 上行大動脈前壁面の設定
上行大動脈前壁面を自動的に設定することは、例えば、大動脈画像（大動脈を表す血管画像）を作成する際、大動脈弓から分岐する３本の血管（腕頭動脈、左総頚動脈、左鎖骨下動脈）をあらかじめ切り取ること（図９のａ、ｂを参照）、大動脈画像の最もｚ座標の小さな点を大動脈弓上縁スライスとして設定すること（図９のｃを参照）と、その後、各スライス画像上に、大動脈画像のうち最も腹側の点を通る直線を作成すること（図１０のａ、ｂ、ｃ、ｄを参照）とによって達成される。ここで、大動脈よりも右主肺動脈が腹側に来る場合でも、前スライスの接点のｘ座標左右５ピクセル以内（経験により決定）で最小ｙ座標を探すことにより、大動脈の前壁を追うようにしている（図１０のｃを参照）。
【００４６】
上行大動脈前壁面を手動的に設定することは、例えば、大静脈前壁面を手動的に設定する際に設定された大動脈前壁線始点・終点と共に中点を用いて、開始スライス画像と終了スライス画像との間にある各スライス画像について、直線補間により接点を作成することにより平面の上行大動脈前壁面を作成すること（図１１のａを参照）と、直線補間により各スライス画像について作成された接点をｙ軸に平行に上下移動させることによって、曲面の上行大動脈前壁面を作成すること（図１１のｅ、ｆを参照）とによって達成される。ここで、中点としては、「３．２．４ 大動脈左側面、上行大動脈後壁面の設定」において後述される開始スライス画像上の点Ｄ１が用いられる。スライス画像上の血管の形状は、円形の場合と楕円形の場合とがある。大動脈画像を用いて、上行大動脈の前端まで点Ｄ１をｙ軸の負方向に平行に移動させた点を点Ｆ１とし、大動脈左側線に平行にｙ軸の負方向に移動させた点を点Ｆ２とする。点Ｆ１と点Ｆ２のうち、ｙ座標が小さい方の点を大動脈前壁線中点とする（図１１のｂ〜ｄを参照）。
【００４７】
３．３．３ 気管前壁面、気管後壁面の設定
気管前壁面、気管後壁面を自動的に設定することは、例えば、（１）アキシャルスライス画像上の気管内にシードとなる点を設定すること（図１２のａを参照）と、（２）リージョングローイングにより気管のＣＴ値の領域を抽出すること（図１２のｂを参照）と、（３）各スライス画像について、最初の設定点から新たなシードを自動的に設定し、同様にリージョングローイングにより気管領域を抽出していくことによって達成される。自動的に設定するシードは、気管分岐スライスで分岐した左右の気管支の抽出に対応可能なように前スライスで抽出した領域の最小と最大ｙ座標から、領域の左右の端３分の１ずつの点を計算して用いる（図１２のｃを参照）。上記（１）〜（３）の処理と同時に各スライス画像上の気管領域にラベリング処理を行い、ラベル数が２になったスライス画像で抽出を終了する（図１２のｄを参照）。その結果、気管分岐のスライスと、気管分岐までの気管領域とが抽出される（図１２のｅを参照）。抽出された各アキシャルスライス画像の気管領域について、ｙ座標の最小値とｙ座標の最大値とをそれぞれ気管前壁線のｙ座標と気管後壁線のｙ座標とする（図１２のａ〜ｄの黄色線を参照）。
【００４８】
気管前壁面、気管後壁面を手動的に設定することは、例えば、大静脈前壁面を手動的に設定する際と同様に、開始スライス画像および終了スライス画像のそれぞれについて、気管前壁接点、気管後壁接点を設定することと、開始スライス画像と終了スライス画像との間にある各スライス画像について、直線補間により接点を算出することとによって達成される。このようにして、各スライス画像上の境界線を積み上げることで、気管前壁面、気管後壁面が作成される。
【００４９】
３．３．４ 大動脈左側面、上行大動脈後壁面の設定
大動脈左側面、上行大動脈後壁面を手動的に設定することは、例えば、大静脈前壁面を手動的に設定する際と同様に、開始スライス画像と終了スライス画像のそれぞれについて、
上行大動脈左側接点（点Ａ）、下行大動脈左側接点（点Ｂ）を設定し、点Ａと点Ｂとを通る直線を大動脈左側線とし、開始スライス画像と終了スライス画像との間にある各スライス画像について、直線補間により接点を作成し、平面の大動脈左側面を作成することによって達成される。各スライス画像について、大動脈画像を用いて、点Ａ、点Ｂをそれぞれ上行大動脈、下行大動脈の左端接点となるようにｘ軸に左右に平行移動させ正確な接点に補正し、曲面の大動脈左側面を作成する（図１３のａを参照）。各スライス画像について、大動脈画像を用いて、上記補正された点Ａを上行大動脈の右端までｘ軸の負方向に左右に平行移動させた点を点Ｃとする。大動脈弓上部スライス画像について、点Ｃを上記移動距離の４分の３だけｘ軸の正方向に移動させた点を点Ｄ２とし、下部スライス画像について、点Ｃを上記移動距離の２分の１だけｘ軸の正方向に平行移動させた点を点Ｄ１とする（図１３のｂ１、ｂ２を参照）。点Ｄ１、点Ｄ２を大動脈左側線に平行にｙ軸の正方向に移動したものをそれぞれ点Ｅ１、点Ｅ２とする（図１３のｃを参照）。各スライス画像について、点Ｅ１、点Ｅ２を通り、大動脈左側線に垂直な線を作成し、その線を大動脈後壁線とする。ただし、大動脈左側線と大動脈後壁線との交点よりｙ座標が小さい領域については、大動脈後壁線を作成しないものとする（図１３のｄを参照）。
【００５０】
３．３．５ 主気管支前壁面、主気管支後壁面の設定
気管支は、斜めに走っていたり（図１４のａを参照）、左右の気管支の太さが異なっていたり（図１４のｂを参照）する場合が多い。
【００５１】
主気管支前壁面、主気管支後壁面を手動的に設定することは、例えば、前壁接点、後壁接点を設定し、上行大動脈前壁面を手動的に設定する際と同様に曲面の主気管支前壁面、曲面の主気管支後壁面を作成すること（図１４のａ、ｂを参照）によって達成される。
【００５２】
４．セグメンテーションの実行
縦隔リンパ節郭清で切除される領域は、９個の区域（区域＃１、区域＃２、区域＃３ａ、区域＃３、区域＃３ｐ、区域＃４、区域＃５、区域＃６、区域＃７）にセグメンテーションされる。
【００５３】
４．１ 各区域を抽出するために必要な境界面
「３．境界面の設定」において上述したすべての境界面を設定する必要はない。操作者が抽出したい区域を指定する（例えば、操作者が抽出したい区域の番号を入力する）場合には、その指定された区域を抽出するために必要な境界面のみを設定するようにすればよい。例えば、操作者が抽出したい区域を指定する（例えば、操作者が抽出したい区域の番号を入力する）場合には、設定すべきアキシャルスライス名を表示し、アキシャルスライスを設定するとそのスライス上で設定すべき解剖学的特徴点がある場合には、指定すべき特徴点名を表示するようにしてもよい。このように、画面表示（ガイダンス）に従って必要な項目を設定することによって、必要な境界面のみを設定するようにしてもよい。これにより、必要最小限の境界面を用いて、目的とする区域を抽出することが可能になる。
【００５４】
表１は、各区域を抽出するために必要な境界面を、ｚ軸に垂直な境界面とｙ軸に垂直な境界面とｘ軸に垂直な境界面とに分類して示したものである。表１において、下線を付けた境界面は、「肺癌取扱い規約（第６版）」には定義されていないが、縦隔リンパ節郭清で切除される領域（縦隔領域）を９個の区域（区域＃１、区域＃２、区域＃３ａ、区域＃３、区域＃３ｐ、区域＃４、区域＃５、区域＃６、区域＃７）にセグメンテーションするために不可欠のため、本願の発明者によって定義された境界面を示す。また、表１において、網掛けを付けた境界面は、個体差によって影響を受ける境界面を示す。
【００５５】
【表１】
ｚ軸に垂直な境界面としては、以下の境界面がある。
【００５６】
Ｚ１：左鎖骨下静脈下縁（肺尖）
Ｚ２：左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ
Ｚ３：大動脈弓上縁
Ｚ４：大動脈弓下縁
Ｚ５：奇静脈上縁
Ｚ６：左主肺動脈上縁
Ｚ７：右主肺動脈上縁
Ｚ８：気管分岐
Ｚ９：右主肺動脈下縁
ｙ軸に垂直な境界面としては、以下の境界面がある。
【００５７】
Ｙ１：大静脈前壁面
Ｙ２：上行大動脈前壁面
Ｙ３：気管前壁面
Ｙ４：気管後壁面
Ｙ５：主気管支前壁面
Ｙ６：主気管支後壁面
Ｙ７：上行大動脈後壁面
Ｙ８：下行大動脈後壁面
ｘ軸に垂直な境界面としては、以下の境界面がある。
【００５８】
Ｘ１：大動脈弓
Ｘ２：大動脈左側面
Ｘ３：左気管支内側面
Ｘ４：右気管支内側面
以下の説明では、説明の簡略化のために、Ｚ１〜Ｚ９によってｚ軸に垂直な境界面を示し、Ｙ１〜Ｙ８によってｙ軸に垂直な境界面を示し、Ｘ１〜Ｘ４によってｘ軸に垂直な境界面を示すものとする。
【００５９】
４．２ 区域＃１の抽出
区域＃１の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃１−１）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｙｅｌｌｏｗｇｒｅｅｎを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００６０】
Ｚ１ ≦ ｚ ＜Ｚ２ ・・・式（＃１−１）
４．３ 区域＃２の抽出
区域＃２のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈左側面（Ｘ２）の存在し始める大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも上側では、大動脈弓（Ｘ１）が存在すれば大動脈弓（Ｘ１）よりも右側である。区域＃２のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも下側では、大動脈左側面（Ｘ２）が存在するため大動脈左側面（Ｘ２）よりも右側である。そこで、本発明では、個体差を考慮して、区域＃２の終了スライス画像である奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像が大動脈弓下縁（Ｚ４）よりも上側にある場合には、大動脈弓（Ｘ１）を境界面として用いることとし、奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像が大動脈弓下縁（Ｚ４）よりも下側にある場合には、大動脈左側面（Ｘ２）を境界面として用いることとした。
【００６１】
区域＃２の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、条件に応じて、式（＃２−１）または式（＃２−２）または式（＃２−３）または式（＃２−４）のうちのいずれか１つを満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｐｉｎｋを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００６２】
図１５は、区域＃２をｐｉｎｋに色付けして表示した例を示す。
【００６３】
１．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ５ かつ ｚ ≦ Ｚ３の場合（図１５の（ａ）を参照）
Ｙ３ ≦ ｙ ≦ Ｙ４ ・・・式（＃２−１）
２．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ５ かつ ｚ ＞ Ｚ３の場合
Ｉｆ Ｚ５ ＜ Ｚ４ （常に大動脈弓を境界面とする、図１５の（ｂ）を参照）
Ｙ３ ≦ ｙ ≦ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃２−２）
ｅｌｓｅ Ｚ４ ≦ Ｚ５ （大動脈弓および大動脈左側面を境界面とする）
（１）ｚ ＜ Ｚ４ （図１５の（ｂ）を参照）
Ｙ３ ≦ ｙ ≦ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃２−３）
（２）Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ５ （図１５の（ｃ）を参照）
Ｙ３ ≦ ｙ ≦ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃２−４）
４．４ 区域＃３ａの抽出
区域＃３ａのｚ軸に垂直な終了スライス画像は、「肺癌取扱い規約（第６版）」には定義されていない。そこで、本発明では、区域＃３ａのｚ軸に垂直な終了スライス画像として、右主肺動脈下縁（Ｚ９）のスライス画像を用いることとした。
【００６４】
区域＃３ａの抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、条件に応じて、式（＃３ａ−１）または式（＃３ａ−２）または式（＃３ａ−３）または式（＃３ａ−４）のうちのいずれか１つを満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｏｒａｎｇｅを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００６５】
図１６は、区域＃３ａをｏｒａｎｇｅに色付けして表示した例を示す。
【００６６】
１．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ９ かつ ｚ ≦ Ｚ３の場合（図１６の（ａ）を参照）
ｙ ＜ Ｙ１ ・・・式（＃３ａ−１）
２．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ９ かつ ｚ ＞ Ｚ３の場合
ｉｆ Ｙ１ ＜ Ｙ２ （図１６の（ｂ）を参照）
ｙ ＜ Ｙ１ ・・・式（＃３ａ−２）
ｅｌｓｅ Ｙ２ ≦ Ｙ１ （図１６の（ｃ）を参照）
（１）ｙ ＜ Ｙ２
ｘについては条件なし ・・・式（＃３ａ−３）
（２）Ｙ２ ＜ ｙ ＜ Ｙ１
ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃３ａ−４）
４．５ 区域＃３の抽出
区域＃３のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈左側面（Ｘ２）の存在し始める大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも上側では、大動脈弓（Ｘ１）が存在すれば大動脈弓（Ｘ１）よりも右側である。区域＃３のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも下側では、大動脈左側面（Ｘ２）が存在するため大動脈左側面（Ｘ２）よりも右側である。区域＃３のｙ軸に垂直な境界面は、気管分岐（Ｚ８）のスライス画像より上では気管前壁面（Ｙ３）、気管分岐以降は主気管支前壁面（Ｙ５）よりも前側である。そこで、本発明では、個体差を考慮して、気管分岐（Ｚ８）のスライス画像が、区域＃３のｚ軸に垂直な境界面である右主肺動脈上縁（Ｚ７）のスライス画像よりも上側にある場合には、気管前壁線（Ｚ３）、気管分岐（Ｚ８）のスライス画像から右主肺動脈上縁（Ｚ７）のスライス画像の間では主気管支前壁面（Ｙ５）より前側を条件とすることとした。
【００６７】
区域＃３の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃３−１）を満たし、かつ、（条件に応じて、式（＃３−２）または式（＃３−３）または式（＃３−４）または式（＃３−５）のうちのいずれか１つ）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｂｌｕｅを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００６８】
図１７は、区域＃３をｂｌｕｅに色付けして表示した例を示す。
【００６９】
Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ７ ・・・式（＃３−１）
１．Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ４（大動脈左側面が存在しない間）
ｉｆ ｚ ≦ Ｚ３ （図１７の（ａ）を参照）
Ｙ１ ＜ ｙ ＜Ｙ３
ｅｌｓｅ ｚ ＞ Ｚ３ （図１７の（ｂ）を参照）
Ｙ１ ＜ ｙ ＜Ｙ３ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃３−２）
２．Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ７（大動脈左側面が存在する間）
ｉｆ Ｚ７ ＜ Ｚ８（常に気管前壁面を境界面として用いる場合、図１７の（ｃ）を参照）
Ｙ１ ＜ ｙ ＜Ｙ３ かつ ｙ ＜ Ｙ７ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃３−３）
ｅｌｓｅ Ｚ８ ≦ Ｚ７（気管前壁面および主気管支前壁面を境界面として用いる場合）
（１）Ｚ４ ≦ ｙ ＜ Ｚ８ （図１７の（ｃ）を参照）
Ｙ１ ｙ ＜ Ｙ３ かつ ｙ ＜ Ｙ７ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃３−４）
（２）Ｚ８ ＜ ｙ ＜ Ｚ７ （図１７の（ｄ）を参照）
Ｙ１ ｙ ＜ Ｙ５ かつ ｙ ＜ Ｙ７ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃３−５）
４．６ 区域＃３ｐの抽出
区域＃３ｐの抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃３ｐ−１）を満たし、かつ、（条件に応じて、式（＃３ｐ−２）または式（＃３ｐ−３）または式（＃３ｐ−４）のうちのいずれか１つ）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｒｅｄを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００７０】
図１８は、区域＃３ｐをｒｅｄに色付けして表示した例を示す。
【００７１】
Ｚ２ ≦ ｚ ＜ Ｚ８ ・・・式（＃３ｐ−１）
ｉｆ ｚ ≦ Ｚ３ （図１８の（ａ）を参照）
Ｙ４ ＜ ｙ ・・・式（＃３ｐ−２）
ｅｌｓｅ ｚ ＞ Ｚ３ （図１８の（ｂ）を参照）
Ｙ４ ＜ ｙ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃３ｐ−３）
ただし、以下の式（＃３ｐ−４）によって示される区域は区域＃３ｐではないとして、その区域を区域＃３ｐとして抽出しないようにした（図１８の（ｃ）の白色の区域）。
【００７２】
Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ８ かつ 大動脈左側面と下行大動脈との接点のｙ座標 ＜ ｙ かつ 下行大動脈 ＜ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃３ｐ−４）
４．７ 区域＃４の抽出
区域＃４のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈左側面（Ｘ２）の存在し始める大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも上側では、大動脈弓（Ｘ１）が存在すれば大動脈弓（Ｘ１）よりも右側である。区域＃４のｘ軸に垂直な境界面は、大動脈弓下縁（Ｚ４）のスライス画像よりも下側では、大動脈左側面（Ｘ２）が存在するため大動脈左側面（Ｘ２）よりも右側である。そこで、本発明では、個体差を考慮して、区域＃４の開始スライス画像である奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像が大動脈弓下縁（Ｚ４）よりも上側にある場合には、大動脈弓（Ｘ１）を境界面として用いることとし、奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像が大動脈弓下縁（Ｚ４）よりも下側にある場合には、大動脈左側面（Ｘ２）を境界面として用いることとした。
【００７３】
区域＃４の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃４−１）を満たし、かつ、（条件に応じて、式（＃４−２）または式（＃４−３）または式（＃４−４）のうちのいずれか１つ）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｙｅｌｌｏｗを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００７４】
図１９は、区域＃４をｙｅｌｌｏｗに色付けして表示した例を示す。
【００７５】
Ｚ５ ＜ ｚ ＜ Ｚ８ ・・・式（＃４−１）
Ｉｆ Ｚ４ ＜ Ｚ５ （常に大動脈左側面を境界面として用いる場合）
Ｙ３ ＜ ｙ ＜ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃４−２）
ｅｌｓｅ Ｚ５ ≦ Ｚ４ （大動脈弓および大動脈左側面の両方を境界面として用いる場合）
（１）Ｚ５ ≦ ｚ ＜ Ｚ４
Ｙ３ ＜ ｙ ＜ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ１ ・・・式（＃４−３）
（２）Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ８
Ｙ３ ＜ ｙ ＜ Ｙ４ かつ ｘ ＜ Ｘ２ ・・・式（＃４−４）
４．８ 区域＃５の抽出
区域＃５の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃５−１）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｇｒｅｅｎを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００７６】
図２０は、区域＃５をｇｒｅｅｎに色付けして表示した例を示す。
【００７７】
Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ６ かつ Ｙ７ ＜ ｙ ＜ Ｙ８ かつ Ｘ２ ＜ ｘ ・・・式（＃５−１）
４．９ 区域＃６の抽出
区域＃６のｚ軸に垂直な終了スライス画像は、「肺癌取扱い規約（第６版）」には定義されていない。そこで、本発明では、区域＃６のｚ軸に垂直な終了スライス画像として、左主肺動脈上縁（Ｚ６）のスライス画像を用いることとした。また、「肺癌取扱い規約（第６版）」の定義によれば、区域＃６のｚ軸に垂直な開始スライス画像は、大動脈弓（Ｘ１）の存在し始める大動脈弓上縁（Ｚ３）のスライス画像であるが、個体差により、左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ（Ｚ２）にあるスライス画像よりも大動脈弓上縁（Ｚ３）のスライス画像が上側にくる場合がある。そこで、本発明では、このような場合には左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ（Ｚ２）よりも上側は区域＃１であるという定義を優先し、区域＃６のｚ軸に垂直な開始スライス画像として、左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ（Ｚ２）にあるスライス画像を用いることとした。
【００７８】
区域＃６の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、条件に応じて、式（＃６−１）または式（＃６−２）のうちのいずれか１つを満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｓｙａｎを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００７９】
図２１は、区域＃６をｓｙａｎに色付けして表示した例を示す。
【００８０】
ｉｆ Ｚ２≦Ｚ３
ｓｔａｒｔ＿ｓｌｉｃｅ ＝ Ｚ３
ｅｌｓｅ Ｚ３＜Ｚ２
ｓｔａｒｔ＿ｓｌｉｃｅ ＝ Ｚ２
１．ｓｔａｒｔ＿ｓｌｉｃｅ ≦ ｚ ＜ Ｚ４ （図２１の（ａ）を参照）
Ｙ２ ≦ ｙ ≦ Ｙ８ かつ Ｘ１ ＜ ｘ ・・・式（＃６−１）
２．Ｚ４ ≦ ｚ ＜ Ｚ６ （図２１の（ｂ）を参照）
Ｙ２ ≦ ｙ ≦ Ｙ７ かつ Ｘ１ ＜ ｘ ・・・式（＃６−２）
４．１０ 区域＃７の抽出
区域＃７のｚ軸に垂直な終了スライス画像は、「肺癌取扱い規約（第６版）」には定義されていない。そこで、本発明では、区域＃７のｚ軸に垂直な終了スライス画像として、右主肺動脈下縁（Ｚ９）のスライス画像を用いることとした。
【００８１】
区域＃７の抽出は、例えば、図３のステップ３０２において抽出された縦隔画像に含まれる複数のピクセルのうち、式（＃７−１）を満たすピクセルを特定し、その特定されたピクセルの画素値に特定の値（例えば、ｐａｒｐｌｅを表すカラー値）を割り当てることによって行われる。このような処理は、コンピュータ２０によって実行される。
【００８２】
図２２は、区域＃７をｐａｒｐｌｅに色付けして表示した例を示す。
【００８３】
Ｚ８ ≦ ｚ ＜ Ｚ９ かつ Ｙ５ ＜ ｙ ＜ Ｙ６ かつ Ｘ４ ＜ ｘ ＜ Ｘ３ ・・・式（＃７−１）
４．１１ 個体差を考慮したセグメンテーションの有用性について
区域＃２および区域＃４のｘ軸に垂直な左側境界面については、上述したようにＺ４とＺ５の上下関係を考慮して境界面を決めなくても、区域＃５、＃６でない領域とすればよいようにも思われる。しかし、区域＃５、＃６のｚ軸に垂直な終了スライス画像である左主肺動脈上縁（Ｚ６）のスライス画像と奇静脈上縁（Ｚ５）のスライス画像の上下関係にも個体差があり、数％の割合ではあるが、Ｚ６の方がＺ５よりも上側にくる場合が存在する。このような場合には、区域＃２や区域＃４の左側に区域＃５や区域＃６は存在しない。従って、上述した個体差を考慮したセグメンテーションは、縦隔リンパ節郭清で切除される領域（縦隔領域）を９個の区域に正確にセグメンテーションするために必要である。
【００８４】
図２３は、区域＃４と区域＃５、＃６との位置関係の例を示す。図２３において、（ａ）は区域＃４と区域＃５、＃６が共に存在するスライス画像の例を示し、（ｂ）は区域＃４は存在するが、区域＃５、＃６が存在しないスライス画像の例を示す。
【００８５】
「肺癌取扱い規約（第６版）」でリンパ節の領域が定義された頃に比べて、撮像機器の精度が向上し、より薄いスライス厚の画像が得られるようになった（昔は５ｍｍ程度であったが、現在では１〜０．６２５ｍｍ程度）。個体差が生じるスライス画像間の距離は平均６〜１０ｍｍである。従来の撮像機器では、このような薄いスライス画像間の距離を考慮することができず、また考慮する必要もなかった。しかし、より薄いスライス厚のＣＴ画像を用いて診断支援画像や手術支援画像を作成するためには、本発明によるセグメンテーションは不可欠である。
【００８６】
４．１２ 境界面をマニュアル操作で設定することの有用性について
ｚ軸に垂直な境界面のスライス画像については、従来、自動的に決定することができないスライス画像が存在した。先行研究ではほぼ全自動処理であるのに対して、本発明ではマニュアル操作を多く残している。例えば、主気管支前壁面および主気管支後壁面の設定については、全自動で行うよりもマニュアル操作で行った方が正確な境界面を作成することができる）。
【００８７】
図２４は、主気管支前壁面および主気管支後壁面の設定を説明するための図である。図２４において、（ａ）は、気管支の抽出領域（緑色の領域）を示す（末端の気管支まで抽出されてしまう）。図２４において、（ｂ）は、末端の気管支を除去したとしても単に左右気管支のｙ座標の最大座標同士、最小座標同士を結ぶのでは境界線が赤色の線のようになってしまうことを示す（正解線は青色の線）。３４例中１５例でこのようなことがおきる可能性があった。
【００８８】
スライス画像上では気管分岐後は、主気管支から細気管支が分岐して見られる場合が多く、このような場合に、単に、気管画像のｙ座標の最大座標を気管後壁線とし、気管画像のｙ座標の最小座標を気管前壁線とすると、誤差が生じてしまうと考えられるからである。正確な境界面を作成するためには、本発明のようにセミオートで線を引くことも有効であると考えられる。
【００８９】
５．区域の抽出例
図２５は、区域＃２のみを抽出した場合の表示例を示す。このような表示は、３次元的な表示であることが好ましい。区域＃２を抽出するためには、表１に示されるように、ｚ軸に垂直な境界面として「左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さ（Ｚ２）」および「奇静脈上縁（Ｚ５）」を設定し、ｙ軸に垂直な境界面として「気管前壁面（Ｙ３）」および「気管後壁面（Ｙ４）」を設定し、ｚ軸に垂直な境界面として「大動脈弓（Ｘ１）」または「大動脈左側面（Ｘ２）」を設定した後に、コンピュータ２０が「４．３ 区域＃２の抽出」において説明した縦隔リンパ節セグメンテーション処理を実行するようにすればよい。
【００９０】
図２６は、９個の区域＃１〜＃７を抽出した場合の表示例を示す。このような表示は、３次元的な表示であることが好ましい。９個の区域を抽出するためには、「３．２ 解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面」において説明した９種類のすべての境界面を設定することと、「３．３ 解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面」において説明した１１種類のすべての境界面を設定する必要がある。これらの境界面を最低数の設定操作により設定することが好ましい。
【００９１】
６．本発明の適用例
縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションし、その複数の区域を互いに異なる態様で（例えば、互いに異なるカラーで）３次元的に表示することにより、本発明の装置は、手術で切除する区域を表示する手術支援ツールまたは縦隔リンパ節郭清の普及のための教育ツールとして役立つことができる。また、抽出された各区域に対応するピクセルの数をカウントすることにより、各区域の体積を算出し、各区域について算出された体積を評価することにより、本発明の装置は、放射線治療などの治療の効果を判定するツールとして役立つことができる。区域を抽出するために用いられた境界線や、区域の体積などの情報をメモリに保存しておき、次に同一の区域を抽出する際にその保存した情報をメモリから読み出すことができることが好ましい。また、ＣＴ画像に半透明にした区域分け画像を重ね合わせて表示することにより、本発明の装置は、リンパ節腫大症例において、腫大したリンパ節がどのリンパ節領域に所属するかを判定する診断支援画像ツールとして役立つことができる。
【００９２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置およびプログラム等を提供するものとして有用である。本発明の装置およびプログラムは、手術で切除する区域を表示する手術支援ツール、縦隔リンパ節郭清の普及のための教育ツール、各リンパ節区域の体積評価から治療効果を判定するツール等として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態の縦隔リンパ節セグメンテーションシステム１の構成の一例を示す図
【図２】コンピュータ２０の構成の一例を示す図
【図３】縦隔リンパ節セグメンテーション処理の概要を示す図
【図４】解剖学的特徴に基づくアキシャル方向（体軸に垂直な方向）の境界面として設定された境界面の一例を示す図
【図５】解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面として設定された境界面の一例を示す図
【図６】各アキシャルスライス画像のための座標系を示す図
【図７】ＣＴ画像から抽出された大静脈画像の例を示す図
【図８】大静脈前壁面の設定方法を説明するための図
【図９】血管画像の作成方法を説明するための図
【図１０】上行大動脈前壁面の設定方法を説明するための図
【図１１】上行大動脈前壁面の設定方法を説明するための図
【図１２】気管前壁面、気管後壁面の設定方法を説明するための図
【図１３】大動脈左側面、上行大動脈後壁面の設定方法を説明するための図
【図１４】主気管支前壁面、主気管支後壁面の設定方法を説明するための図
【図１５】区域＃２をｐｉｎｋに色付けして表示した例を示す図
【図１６】区域＃３ａをｏｒａｎｇｅに色付けして表示した例を示す図
【図１７】区域＃３をｂｌｕｅに色付けして表示した例を示す図
【図１８】区域＃３ｐをｒｅｄに色付けして表示した例を示す図
【図１９】区域＃４をｙｅｌｌｏｗに色付けして表示した例を示す図
【図２０】区域＃５をｇｒｅｅｎに色付けして表示した例を示す図
【図２１】区域＃６をｓｙａｎに色付けして表示した例を示す図
【図２２】区域＃７をｐａｒｐｌｅに色付けして表示した例を示す図
【図２３】区域＃４と区域＃５、＃６との位置関係の例を示す図
【図２４】主気管支前壁面および主気管支後壁面の設定を説明するための図
【図２５】区域＃２のみを抽出した場合の表示例を示す図
【図２６】９個の区域＃１〜＃７を抽出した場合の表示例を示す図
【符号の説明】
【００９５】
１ 縦隔リンパ節セグメンテーションシステム
１０ ＣＴ装置
１２ ボクセルの集合
２０ コンピュータ
３０ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置であって、
該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出する手段と、
血管画像をＣＴ画像から抽出する手段と、
該血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定する手段と、
該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面のうちの少なくとも１つを第２の境界面として設定する手段と、
該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面のうちの少なくとも１つを第３の境界面として設定する手段と、
該第１の境界面、該第２の境界面および該第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする手段と
を備えた、装置。
【請求項２】
前記解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面は、
左鎖骨下静脈下縁（肺尖）と、
左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さと、
大動脈弓上縁と、
大動脈弓下縁（アキシャルスライスで上行大動脈と下行大動脈が分離して見える高さ）と、
奇静脈上縁と、
左主肺動脈上縁と、
右主肺動脈上縁と、
気管分岐と、
右主肺動脈下縁と
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面は、
大静脈前壁面と、
上行大動脈前壁面と、
気管前壁面と、
気管後壁面と、
大動脈左側面と、
上行大動脈後壁面と、
下行大動脈後壁面と
主気管支前壁面と、
主気管支後壁面と、
左気管支内側面と、
右気管支内側面と
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の区域を互いに異なる態様で３次元的に表示する手段をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする縦隔リンパ節セグメンテーション処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
該縦隔リンパ節セグメンテーション処理は、
該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出するステップと、
血管画像をＣＴ画像から抽出するステップと、
該血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定するステップと、
該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面を第２の境界面として設定するステップと、
該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面を第３の境界面として設定するステップと、
該第１の境界面、該第２の境界面および該第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションするステップと
を包含する、プログラム。
【請求項１】
縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする装置であって、
該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出する手段と、
血管画像をＣＴ画像から抽出する手段と、
該血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定する手段と、
該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面のうちの少なくとも１つを第２の境界面として設定する手段と、
該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面のうちの少なくとも１つを第３の境界面として設定する手段と、
該第１の境界面、該第２の境界面および該第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする手段と
を備えた、装置。
【請求項２】
前記解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面は、
左鎖骨下静脈下縁（肺尖）と、
左腕頭動脈が気管正中線と交差する高さと、
大動脈弓上縁と、
大動脈弓下縁（アキシャルスライスで上行大動脈と下行大動脈が分離して見える高さ）と、
奇静脈上縁と、
左主肺動脈上縁と、
右主肺動脈上縁と、
気管分岐と、
右主肺動脈下縁と
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面は、
大静脈前壁面と、
上行大動脈前壁面と、
気管前壁面と、
気管後壁面と、
大動脈左側面と、
上行大動脈後壁面と、
下行大動脈後壁面と
主気管支前壁面と、
主気管支後壁面と、
左気管支内側面と、
右気管支内側面と
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の区域を互いに異なる態様で３次元的に表示する手段をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションする縦隔リンパ節セグメンテーション処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
該縦隔リンパ節セグメンテーション処理は、
該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を表す縦隔画像をＣＴ画像から抽出するステップと、
血管画像をＣＴ画像から抽出するステップと、
該血管画像に基づいて、大動脈を第１の境界面として設定するステップと、
該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づくアキシャル方向の境界面を第２の境界面として設定するステップと、
該縦隔画像に基づいて、解剖学的特徴に基づく縦隔内構造物に沿った境界面を第３の境界面として設定するステップと、
該第１の境界面、該第２の境界面および該第３の境界面のうちの少なくとも１つを用いて、該縦隔リンパ節郭清で切除される領域を複数の区域にセグメンテーションするステップと
を包含する、プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００８−１４２４８２（Ｐ２００８−１４２４８２Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３６４３２（Ｐ２００６−３３６４３２）
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【出願人】（５０３３４１６８６）メド・ソリューション株式会社 (9)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（８０３００００５６）財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 (341)
【出願人】（５０６４１４１２９）株式会社Ａｚｅ (3)
【出願人】（５０６０６５４１５）有限会社カスクリード (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【出願人】（５０３３４１６８６）メド・ソリューション株式会社 (9)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（８０３００００５６）財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 (341)
【出願人】（５０６４１４１２９）株式会社Ａｚｅ (3)
【出願人】（５０６０６５４１５）有限会社カスクリード (3)
【Ｆターム（参考）】
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