肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする装置およびプログラム
【課題】肺を肺区域の単位に自動的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】 肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする装置は、ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションする手段と、ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位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】 肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする装置は、ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションする手段と、ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位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、肺を肺区域の単位に自動的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】
近年、肺癌の手術においては、手術後の肺機能の温存や心肺機能維持のために、肺区域に限局した肺癌に対しては、肺区域切除への移行がみられる。
【０００３】
従来から、肺の葉間裂を線強調関数を用いて２次元的に抽出し、そこから３次元にして葉間裂を抽出するソフトウェアが知られている（非特許文献１）。しかし、このソフトウェアでは、しばしば見られる不完全分葉に対応することができないという課題があった。また、従来から、ボロノイ分割を利用して、血管から肺葉を決定するソフトウェアも知られている（非特許文献２）。しかし、このソフトウェアで行われる肺の肺葉への分割は、葉間裂に則った分割ではないため、実際の解剖による分割とこのソフトウェアによる分割との間に相違が生じるおそれがあるという課題があった。
【０００４】
さらに、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションすることが可能な装置やプログラムは存在しなかった。このため、手術の前後もしくは治療前後に肺の領域ごとの呼吸機能評価を行うことや、手術前に画像を用いて手術のシミュレーションを行うことができないという課題があった。
【非特許文献１】Ｔａｋｉｄａ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２００４； Ｖｏｌ．２２ ２６９−２７７
【非特許文献２】Ｈａｙａｓｈｉ Ｔ，ｅｔ ａｌ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ ＭＩ ２００３−５３（２００３−１０）３９−４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、肺を肺区域の単位に自動的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】
【０００６】
本発明の装置は、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする装置であって、ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションする手段と、ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションする手段とを備え、そのことにより、上記目的が達成される。
【０００７】
肺区域の境界面は、その抽出された複数の亜区域静脈の位置情報を保存し、各肺区域ごとに必要なの亜区域静脈の位置情報を読み込むことによって亜区域静脈の位置情報に基づいて定義されてもよい。
【０００８】
肺区域の境界面は、３次元ベクトルの原理、または、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅのいずれかを用いて定義されてもよい。
【０００９】
前記装置は、肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示する手段をさらに備えていてもよい。
【００１０】
本発明のプログラムは、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする肺区域自動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、肺区域自動セグメンテーション処理は、ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションするステップと、ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションするステップとを包含し、そのことにより、上記目的が達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、肺を肺区域の単位に自動的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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、肺の生理学的分類に基づいて肺を肺区域にセグメンテーションした場合における肺区域の種類を示す。図１に示されるように、肺は、右肺と左肺とにわかれている。右肺は、上葉、中葉、下葉と呼ばれる３つの肺葉に分割され、左肺は、上葉、下葉と呼ばれる２つの肺葉に分割される。右肺の上葉は、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と呼ばれる３つの肺区域に分割され、右肺の中葉は、Ｓ４、Ｓ５と呼ばれる２つの肺区域に分割され、右肺の下葉は、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０と呼ばれる５つの肺区域に分割される。左肺の上葉は、Ｓ１＋２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と呼ばれる４つの肺区域に分割され、左肺の下葉は、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０と呼ばれる４つの肺区域に分割される。
【００１４】
図２は、肺の外科的分類に基づいて肺を肺区域にセグメンテーションした場合における肺区域の種類を示す。図２に示されるセグメンテーションは、手術の際に有用なように、図１に示されるセグメンテーションを簡易化したものである。図２に示されるように、右肺の上葉は、図１に示されるものと同一であるが、右肺の中葉は、Ｓ４＋５と呼ばれる１つの肺区域に分割され、右肺の下葉は、Ｓ６と呼ばれる肺区域と、肺底区域（Ｓ７〜Ｓ１０）と呼ばれる肺区域との２つの肺区域に分割される。図２に示される肺区域Ｓ４＋５は、図１に示される肺区域Ｓ４、Ｓ５を統合した区域に相当する。図２に示される肺底区域（Ｓ７〜Ｓ１０）は、図１に示される肺区域Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０を統合した区域に相当する。さらに、図２に示されるように、左肺の上葉は、（Ｓ１＋２＋Ｓ３）と呼ばれる肺区域と、舌区（Ｓ４＋Ｓ５）と呼ばれる肺区域との２つの肺区域に分割され、左肺の下葉は、Ｓ６と呼ばれる肺区域と、肺底区域（Ｓ８〜Ｓ１０）と呼ばれる肺区域との２つの肺区域に分割される。図２に示される肺区域（Ｓ１＋２＋Ｓ３）は、図１に示される肺区域Ｓ１＋２、Ｓ３を統合した区域に相当する。図２に示される舌区（Ｓ４＋Ｓ５）は、図１に示される肺区域Ｓ４、Ｓ５を統合した区域に相当する。図２に示される肺底区域（Ｓ８〜Ｓ１０）は、図１に示される肺区域Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０を統合した区域に相当する。図２に示されるセグメンテーションによって、肺は、合計１０個の肺区域に分割される。
【００１５】
図３は、肺葉の境界である葉間裂を示す。図３において、斜めの線分は、斜裂と呼ばれる葉間裂を示し、水平な線分は、水平裂と呼ばれる葉間裂を示す。
【００１６】
本発明の装置およびプログラムは、図２に示されるセグメンテーションを提供するように設計されている。具体的には、本発明の装置およびプログラムは、ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションすることと、ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションすることとを包含する。肺葉の境界である葉間裂は、薄い胸膜であるため、この膜はＣＴ画像で見ることができる。従って、肺葉の境界は目で見ることができる。しかし、肺区域の境界は肺葉の境界のように目で見ることができない。本発明は、解剖学上の肺区域の境界が「複数の亜区域静脈と呼ばれる血管によって定義される面」であることに着目して、その血管によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションするというものである。
【００１７】
図４は、各肺区域の境界を走行する亜区域静脈をまとめたものである。
【００１８】
右肺の上葉の肺区域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の境界には、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｌ、Ｖ２ａ、Ｖ２ｃという４つの亜区域静脈が走行している。そこで、本発明では、右肺の上葉の肺区域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の境界面は、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｌ、Ｖ２ａ、Ｖ２ｃという４つの亜区域静脈によって定義される２つの面であるとした。右肺の下葉の肺区域Ｓ６と肺底区域（Ｓ７〜Ｓ１０）との境界には、２つの亜区域静脈Ｖ６ｂ、Ｖ６ｃが走行している。そこで、本発明では、右肺の下葉の肺区域Ｓ６と肺底区域（Ｓ７〜Ｓ１０）との境界面は、２つの亜区域静脈Ｖ６ｂ、Ｖ６ｃによって定義される面であるとした。
【００１９】
左肺の上葉の肺区域（Ｓ１＋２＋Ｓ３）と舌区（Ｓ４＋Ｓ５）との境界には、２つの亜区域静脈Ｖ３ａ、Ｖ３ｂが走行している。そこで、本発明では、左肺の上葉の肺区域（Ｓ１＋２＋Ｓ３）と舌区（Ｓ４＋Ｓ５）との境界面は、２つの亜区域静脈Ｖ３ａ、Ｖ３ｂによって定義される面であるとした。左肺の下葉の肺区域Ｓ６と肺底区域（Ｓ８〜Ｓ１０）との境界には、２つの亜区域静脈Ｖ６ｂ、Ｖ６ｃが走行している。そこで、本発明では、左肺の下葉の肺区域Ｓ６と肺底区域（Ｓ８〜Ｓ１０）との境界面は、２つの亜区域静脈Ｖ６ｂ、Ｖ６ｃによって定義される面であるとした。
【００２０】
図５は、本発明の実施の形態の肺区域自動セグメンテーションシステム１の構成の一例を示す。
【００２１】
肺区域自動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。
【００２２】
ＣＴ装置１０は、３次元物体（例えば、人体の肺）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。
【００２３】
図５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５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。
【００２４】
コンピュータ２０は、ボクセルの集合１２に基づいて、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする肺区域自動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。
【００２５】
表示装置３０は、コンピュータ２０によって実行された肺区域自動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、肺区域自動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。
【００２６】
図６は、コンピュータ２０の構成の一例を示す。
【００２７】
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。
【００２８】
ＣＰＵ２１は、プログラムを実行する。そのプログラムは、例えば、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする肺区域自動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。
【００２９】
入力インターフェース部２３は、ＣＴ装置１０から複数のボクセル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。
【００３０】
出力インターフェース部２４は、肺区域自動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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図７は、肺区域自動セグメンテーション処理の手順の一例を示す。このような肺区域自動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。
【００３４】
ステップ７０１：コンピュータ２０は、複数のボクセルを取得する。複数のボクセルのそれぞれはＣＴ値を有している。このような複数のボクセルの取得は、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から出力された複数のボクセルを受け取ることによって達成される。しかし、複数のボクセルを取得する態様は、これに限定されない。コンピュータ２０は、任意の態様で複数のボクセルを取得し得る。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複数のボクセルを読み出すことによって複数のボクセルを取得してもよいし、ＣＴ装置１０から受け取った複数のボクセルのうちの一部（例えば、ＣＴ装置１０から受け取った複数のボクセル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。
【００３５】
ステップ７０２：コンピュータ２０は、肺を肺葉の単位にセグメンテーションする。このようなセグメンテーションは、例えば、ＣＴ画像において葉間裂を強調し、その強調された葉間裂をＣＴ画像から抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を複数の肺葉に分割することによって達成される。
【００３６】
葉間裂を強調することは、例えば、Ｓｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを用いることによって達成される。Ｓｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを用いて葉間裂を強調することは、各ボクセルにおけるＨｅｓｓｉａｎ行列の固有値を求めることと、その固有値を大きい順からλ１＞λ２＞λ３とするとき、（数１）によって規定されるＳｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを適用することとを包含する。ここで、（数１）におけるω（λ１，λ２）は、（数２）に示されるように規定される。葉間裂を強調する方法については、例えば、Ｓａｔｏ Ｙ，ｅｔ ａｌ．ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＶＩＳＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＧＲＡＰＨＩＣＳ ２０００；Ｖｏｌ．６ １６０−１８０を参照。
【００３７】
【数１】
【００３８】
【数２】
ここで、本発明では、葉間裂がより強く反応することにより、葉間裂がより強調されるようにＳｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒが改良されている。具体的には、（数２）において、αの値を０より大きく１より小さい値（定数）とすることにより、Ｓｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを改良した。
【００３９】
図８は、改良されたＳｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを用いて葉間裂を強調した一例を示す。図８において、左部分は、肺のＣＴ画像を示し、右部分は、葉間裂を強調した結果の画像を示す（強調された葉間裂は、白い線として示されている）。
【００４０】
強調された葉間裂を抽出することは、例えば、閾値処理、ラビング処理によって葉間裂を強調した結果の画像からノイズを除去することによって達成される。このようにして、図９に示されるように、右肺の葉間裂が２枚（すなわち、右斜裂、右水平裂）、左肺の葉間裂が１枚（すなわち、左斜裂）の合計３枚の葉間裂が得られる。このようにして得られた３枚の葉間裂のそれぞれに対して、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅの処理を適用することにより、葉間裂の面にある穴を補正することが好ましい。これにより、葉間裂の面（すなわち、肺葉の境界面）を完全な面とすることができる。これらの３つの境界面を用いて、右肺を３つの肺葉（すなわち、上葉、中葉、下葉）に分割するとともに、左肺を２つの肺葉（上葉、下葉）に分割することができる。
【００４１】
ここで、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅとは、Ｒａｄｉａｌ Ｂａｓｉｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（放射状の基底関数）の一種をいう。Ｒａｄｉａｌ Ｂａｓｉｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＲＢＦ）とは、非線形の連続関数ｆ（ｘ）を「円形の等高線を持つ基底関数φ（ｒ）」で展開する方法をいう。すなわち、ｆ（ｘ）は、（数３）に示されるように展開することができる。ここで、φ（ｒ）は、基底関数を示し、ｒは、制御点からの距離を示す。Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅの場合、φ（ｒ）＝ｒ２ｌｏｇ（ｒ）である。
【００４２】
【数３】
図１０は、左右５個の肺葉をそれぞれ区別して異なる色で３次元的に表示した一例を示す。
【００４３】
ステップ７０３：コンピュータ２０は、肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションする。このようなセグメンテーションは、例えば、肺のマスク画像（ＣＴ画像の肺が含まれる領域を切り取った画像）から亜区域静脈を抽出し、その抽出された亜区域静脈の位置情報を保存し、各肺区域ごとに必要な亜区域静脈の位置情報を読み込むことによって亜区域静脈の位置情報に基づいて肺区域の境界面を定義し、その境界面で肺葉を複数の肺区域に分割することによって達成される。
【００４４】
肺のマスク画像から亜区域静脈を抽出することは、例えば、市販の”Ｖｅｒｔｉａｌ Ｐｌａｃｅ”というソフトフェアの血管抽出Ｋｉｔを用いて行うことができる。このようにして抽出された亜区域静脈の位置情報は、例えば、ＸＭＬ形式のファイルとしてメモリ２２に格納される。ＣＴ画像から血管を抽出する技術は、例えば、Ｙａｍａｍｏｔｏ Ｈ，ｅｔ ａｌ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ， ＪＡＭＩＴｐｐ．１６９〜ｐｐ．１７５（２００５）に記載されている。
【００４５】
図１１は、亜区域静脈の位置情報（ＸＭＬ形式のファイル）の一例を示す。図１１において、”Ｅｎｔｒｙ”というタグは、その位置の状態を示す。ここで、Ｒｏｏｔ＝始点、Ｂｒａｎｃｈ＝分岐点、Ｅｎｄ＝終点である。”Ｐｏｓｉｔｉｏｎ”というタグは、その位置の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を示す。”Ｖｅｃｔｏｒ”というタグは、その位置から次の位置への単位ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）を示す。
【００４６】
亜区域静脈の位置情報に基づいて肺区域の境界面を定義することは、２種類の方法のいずれかを用いて行われる。１つ目の方法は、３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法であり、２つ目の方法は、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅを用いて境界面を定義する方法である。
【００４７】
図１２は、３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法を説明するための図である。図１２において、２本の矢印がそれぞれ抽出された亜区域静脈を示す。この場合、２本の矢印を含む平面が肺区域の境界面として定義される。このようにして、図１２に示される例では、左肺の上葉（左上葉）において肺区域（Ｓ１＋２＋Ｓ３）と舌区（Ｓ４＋Ｓ５）との境界面が定義される。このようにして定義された境界面の法線と左上葉のある点とがなす角度をθとするとき、０＜ｃｏｓθ≦１なら、左上葉のある点は境界面より上にあると判定され、−１≦ｃｏｓθ＜０なら、左上葉のある点は境界面より下にあると判定され、ｃｏｓθ＝０なら、左上葉のある点は境界面上にあると判定される。このように、３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法は、処理時間が短い、同じ親枝を持つものには対応することができるという長所を有している一方で、異なる親枝を持つものには対応することができない、同じ親枝でも血管が曲がって走行すればベクトルは始点と終点とからとっているので完全に血管に沿ってセグメントしているとは言えないという短所を有している。
【００４８】
Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅは、葉間裂を補間するために用いられたのと同様に、血管で形成される面を補間するために用いられ得る。Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅを用いて境界面を定義する方法は、異なる親枝を持つものには対応することができる、右上葉のような複雑な面を定義する場合にも対応することができるという長所を有している一方で、処理時間が長いという短所を有している。
【００４９】
例えば、右下葉、左上葉、左下葉のそれぞれに３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法を適用し、右上葉にＴｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅを用いて境界面を定義する方法を適用するようにしてもよい。あるいは、右上葉、右下葉、左上葉、左下葉のそれぞれにＴｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅを用いて境界面を定義する方法を適用するようにしてもよい。
【００５０】
図１３は、左右１０個の肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示した一例を示す。
【００５１】
図１４は、左右１０個の肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示した他の一例を示す。
【００５２】
図１３、図１４に示されるように、肺を肺区域の単位にセグメンテーションし、肺区域をそれぞれ区別して表示することにより、本発明の装置を外科出術の際に手術支援ツールとして用いることができる。あるいは、本発明の装置を薬理評価に使用するような肺区域の体積観察ツールとして用いることもできるし、解剖学的な勉強をするための教養ツールとして用いることもできる。
【００５３】
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】
【００５４】
本発明は、肺を肺区域の単位に自動的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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】肺の生理学的分類に基づいて肺を肺区域にセグメンテーションした場合における肺区域の種類を示す図
【図２】肺の外科的分類に基づいて肺を肺区域にセグメンテーションした場合における肺区域の種類を示す図
【図３】肺葉の境界である葉間裂を示す図
【図４】各肺区域の境界を走行する亜区域静脈を示す図
【図５】本発明の実施の形態の肺区域自動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６】コンピュータ２０の構成の一例を示す図
【図７】肺区域自動セグメンテーション処理の手順の一例を示す図
【図８】改良されたＳｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを用いて葉間裂を強調した一例を示す図
【図９】３枚の葉間裂を示す図
【図１０】左右５個の肺葉をそれぞれ区別して異なる色で３次元的に表示した一例を示す図
【図１１】亜区域静脈の位置情報（ＸＭＬ形式のファイル）の一例を示す図
【図１２】３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法を説明するための図
【図１３】左右１０個の肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示した一例を示す図
【図１４】左右１０個の肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示した他の一例を示す図
【符号の説明】
【００５６】
１ 肺区域自動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、肺を肺区域の単位に自動的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】
近年、肺癌の手術においては、手術後の肺機能の温存や心肺機能維持のために、肺区域に限局した肺癌に対しては、肺区域切除への移行がみられる。
【０００３】
従来から、肺の葉間裂を線強調関数を用いて２次元的に抽出し、そこから３次元にして葉間裂を抽出するソフトウェアが知られている（非特許文献１）。しかし、このソフトウェアでは、しばしば見られる不完全分葉に対応することができないという課題があった。また、従来から、ボロノイ分割を利用して、血管から肺葉を決定するソフトウェアも知られている（非特許文献２）。しかし、このソフトウェアで行われる肺の肺葉への分割は、葉間裂に則った分割ではないため、実際の解剖による分割とこのソフトウェアによる分割との間に相違が生じるおそれがあるという課題があった。
【０００４】
さらに、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションすることが可能な装置やプログラムは存在しなかった。このため、手術の前後もしくは治療前後に肺の領域ごとの呼吸機能評価を行うことや、手術前に画像を用いて手術のシミュレーションを行うことができないという課題があった。
【非特許文献１】Ｔａｋｉｄａ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２００４； Ｖｏｌ．２２ ２６９−２７７
【非特許文献２】Ｈａｙａｓｈｉ Ｔ，ｅｔ ａｌ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ ＭＩ ２００３−５３（２００３−１０）３９−４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、肺を肺区域の単位に自動的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】
【０００６】
本発明の装置は、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする装置であって、ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションする手段と、ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションする手段とを備え、そのことにより、上記目的が達成される。
【０００７】
肺区域の境界面は、その抽出された複数の亜区域静脈の位置情報を保存し、各肺区域ごとに必要なの亜区域静脈の位置情報を読み込むことによって亜区域静脈の位置情報に基づいて定義されてもよい。
【０００８】
肺区域の境界面は、３次元ベクトルの原理、または、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅのいずれかを用いて定義されてもよい。
【０００９】
前記装置は、肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示する手段をさらに備えていてもよい。
【００１０】
本発明のプログラムは、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする肺区域自動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、肺区域自動セグメンテーション処理は、ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションするステップと、ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションするステップとを包含し、そのことにより、上記目的が達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、肺を肺区域の単位に自動的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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、肺の生理学的分類に基づいて肺を肺区域にセグメンテーションした場合における肺区域の種類を示す。図１に示されるように、肺は、右肺と左肺とにわかれている。右肺は、上葉、中葉、下葉と呼ばれる３つの肺葉に分割され、左肺は、上葉、下葉と呼ばれる２つの肺葉に分割される。右肺の上葉は、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と呼ばれる３つの肺区域に分割され、右肺の中葉は、Ｓ４、Ｓ５と呼ばれる２つの肺区域に分割され、右肺の下葉は、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０と呼ばれる５つの肺区域に分割される。左肺の上葉は、Ｓ１＋２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と呼ばれる４つの肺区域に分割され、左肺の下葉は、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０と呼ばれる４つの肺区域に分割される。
【００１４】
図２は、肺の外科的分類に基づいて肺を肺区域にセグメンテーションした場合における肺区域の種類を示す。図２に示されるセグメンテーションは、手術の際に有用なように、図１に示されるセグメンテーションを簡易化したものである。図２に示されるように、右肺の上葉は、図１に示されるものと同一であるが、右肺の中葉は、Ｓ４＋５と呼ばれる１つの肺区域に分割され、右肺の下葉は、Ｓ６と呼ばれる肺区域と、肺底区域（Ｓ７〜Ｓ１０）と呼ばれる肺区域との２つの肺区域に分割される。図２に示される肺区域Ｓ４＋５は、図１に示される肺区域Ｓ４、Ｓ５を統合した区域に相当する。図２に示される肺底区域（Ｓ７〜Ｓ１０）は、図１に示される肺区域Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０を統合した区域に相当する。さらに、図２に示されるように、左肺の上葉は、（Ｓ１＋２＋Ｓ３）と呼ばれる肺区域と、舌区（Ｓ４＋Ｓ５）と呼ばれる肺区域との２つの肺区域に分割され、左肺の下葉は、Ｓ６と呼ばれる肺区域と、肺底区域（Ｓ８〜Ｓ１０）と呼ばれる肺区域との２つの肺区域に分割される。図２に示される肺区域（Ｓ１＋２＋Ｓ３）は、図１に示される肺区域Ｓ１＋２、Ｓ３を統合した区域に相当する。図２に示される舌区（Ｓ４＋Ｓ５）は、図１に示される肺区域Ｓ４、Ｓ５を統合した区域に相当する。図２に示される肺底区域（Ｓ８〜Ｓ１０）は、図１に示される肺区域Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０を統合した区域に相当する。図２に示されるセグメンテーションによって、肺は、合計１０個の肺区域に分割される。
【００１５】
図３は、肺葉の境界である葉間裂を示す。図３において、斜めの線分は、斜裂と呼ばれる葉間裂を示し、水平な線分は、水平裂と呼ばれる葉間裂を示す。
【００１６】
本発明の装置およびプログラムは、図２に示されるセグメンテーションを提供するように設計されている。具体的には、本発明の装置およびプログラムは、ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションすることと、ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションすることとを包含する。肺葉の境界である葉間裂は、薄い胸膜であるため、この膜はＣＴ画像で見ることができる。従って、肺葉の境界は目で見ることができる。しかし、肺区域の境界は肺葉の境界のように目で見ることができない。本発明は、解剖学上の肺区域の境界が「複数の亜区域静脈と呼ばれる血管によって定義される面」であることに着目して、その血管によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションするというものである。
【００１７】
図４は、各肺区域の境界を走行する亜区域静脈をまとめたものである。
【００１８】
右肺の上葉の肺区域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の境界には、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｌ、Ｖ２ａ、Ｖ２ｃという４つの亜区域静脈が走行している。そこで、本発明では、右肺の上葉の肺区域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の境界面は、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｌ、Ｖ２ａ、Ｖ２ｃという４つの亜区域静脈によって定義される２つの面であるとした。右肺の下葉の肺区域Ｓ６と肺底区域（Ｓ７〜Ｓ１０）との境界には、２つの亜区域静脈Ｖ６ｂ、Ｖ６ｃが走行している。そこで、本発明では、右肺の下葉の肺区域Ｓ６と肺底区域（Ｓ７〜Ｓ１０）との境界面は、２つの亜区域静脈Ｖ６ｂ、Ｖ６ｃによって定義される面であるとした。
【００１９】
左肺の上葉の肺区域（Ｓ１＋２＋Ｓ３）と舌区（Ｓ４＋Ｓ５）との境界には、２つの亜区域静脈Ｖ３ａ、Ｖ３ｂが走行している。そこで、本発明では、左肺の上葉の肺区域（Ｓ１＋２＋Ｓ３）と舌区（Ｓ４＋Ｓ５）との境界面は、２つの亜区域静脈Ｖ３ａ、Ｖ３ｂによって定義される面であるとした。左肺の下葉の肺区域Ｓ６と肺底区域（Ｓ８〜Ｓ１０）との境界には、２つの亜区域静脈Ｖ６ｂ、Ｖ６ｃが走行している。そこで、本発明では、左肺の下葉の肺区域Ｓ６と肺底区域（Ｓ８〜Ｓ１０）との境界面は、２つの亜区域静脈Ｖ６ｂ、Ｖ６ｃによって定義される面であるとした。
【００２０】
図５は、本発明の実施の形態の肺区域自動セグメンテーションシステム１の構成の一例を示す。
【００２１】
肺区域自動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。
【００２２】
ＣＴ装置１０は、３次元物体（例えば、人体の肺）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。
【００２３】
図５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５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。
【００２４】
コンピュータ２０は、ボクセルの集合１２に基づいて、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする肺区域自動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。
【００２５】
表示装置３０は、コンピュータ２０によって実行された肺区域自動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、肺区域自動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。
【００２６】
図６は、コンピュータ２０の構成の一例を示す。
【００２７】
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。
【００２８】
ＣＰＵ２１は、プログラムを実行する。そのプログラムは、例えば、肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする肺区域自動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。
【００２９】
入力インターフェース部２３は、ＣＴ装置１０から複数のボクセル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。
【００３０】
出力インターフェース部２４は、肺区域自動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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図７は、肺区域自動セグメンテーション処理の手順の一例を示す。このような肺区域自動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。
【００３４】
ステップ７０１：コンピュータ２０は、複数のボクセルを取得する。複数のボクセルのそれぞれはＣＴ値を有している。このような複数のボクセルの取得は、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から出力された複数のボクセルを受け取ることによって達成される。しかし、複数のボクセルを取得する態様は、これに限定されない。コンピュータ２０は、任意の態様で複数のボクセルを取得し得る。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複数のボクセルを読み出すことによって複数のボクセルを取得してもよいし、ＣＴ装置１０から受け取った複数のボクセルのうちの一部（例えば、ＣＴ装置１０から受け取った複数のボクセル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。
【００３５】
ステップ７０２：コンピュータ２０は、肺を肺葉の単位にセグメンテーションする。このようなセグメンテーションは、例えば、ＣＴ画像において葉間裂を強調し、その強調された葉間裂をＣＴ画像から抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を複数の肺葉に分割することによって達成される。
【００３６】
葉間裂を強調することは、例えば、Ｓｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを用いることによって達成される。Ｓｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを用いて葉間裂を強調することは、各ボクセルにおけるＨｅｓｓｉａｎ行列の固有値を求めることと、その固有値を大きい順からλ１＞λ２＞λ３とするとき、（数１）によって規定されるＳｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを適用することとを包含する。ここで、（数１）におけるω（λ１，λ２）は、（数２）に示されるように規定される。葉間裂を強調する方法については、例えば、Ｓａｔｏ Ｙ，ｅｔ ａｌ．ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＶＩＳＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＧＲＡＰＨＩＣＳ ２０００；Ｖｏｌ．６ １６０−１８０を参照。
【００３７】
【数１】
【００３８】
【数２】
ここで、本発明では、葉間裂がより強く反応することにより、葉間裂がより強調されるようにＳｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒが改良されている。具体的には、（数２）において、αの値を０より大きく１より小さい値（定数）とすることにより、Ｓｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを改良した。
【００３９】
図８は、改良されたＳｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを用いて葉間裂を強調した一例を示す。図８において、左部分は、肺のＣＴ画像を示し、右部分は、葉間裂を強調した結果の画像を示す（強調された葉間裂は、白い線として示されている）。
【００４０】
強調された葉間裂を抽出することは、例えば、閾値処理、ラビング処理によって葉間裂を強調した結果の画像からノイズを除去することによって達成される。このようにして、図９に示されるように、右肺の葉間裂が２枚（すなわち、右斜裂、右水平裂）、左肺の葉間裂が１枚（すなわち、左斜裂）の合計３枚の葉間裂が得られる。このようにして得られた３枚の葉間裂のそれぞれに対して、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅの処理を適用することにより、葉間裂の面にある穴を補正することが好ましい。これにより、葉間裂の面（すなわち、肺葉の境界面）を完全な面とすることができる。これらの３つの境界面を用いて、右肺を３つの肺葉（すなわち、上葉、中葉、下葉）に分割するとともに、左肺を２つの肺葉（上葉、下葉）に分割することができる。
【００４１】
ここで、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅとは、Ｒａｄｉａｌ Ｂａｓｉｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（放射状の基底関数）の一種をいう。Ｒａｄｉａｌ Ｂａｓｉｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＲＢＦ）とは、非線形の連続関数ｆ（ｘ）を「円形の等高線を持つ基底関数φ（ｒ）」で展開する方法をいう。すなわち、ｆ（ｘ）は、（数３）に示されるように展開することができる。ここで、φ（ｒ）は、基底関数を示し、ｒは、制御点からの距離を示す。Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅの場合、φ（ｒ）＝ｒ２ｌｏｇ（ｒ）である。
【００４２】
【数３】
図１０は、左右５個の肺葉をそれぞれ区別して異なる色で３次元的に表示した一例を示す。
【００４３】
ステップ７０３：コンピュータ２０は、肺葉を肺区域の単位にセグメンテーションする。このようなセグメンテーションは、例えば、肺のマスク画像（ＣＴ画像の肺が含まれる領域を切り取った画像）から亜区域静脈を抽出し、その抽出された亜区域静脈の位置情報を保存し、各肺区域ごとに必要な亜区域静脈の位置情報を読み込むことによって亜区域静脈の位置情報に基づいて肺区域の境界面を定義し、その境界面で肺葉を複数の肺区域に分割することによって達成される。
【００４４】
肺のマスク画像から亜区域静脈を抽出することは、例えば、市販の”Ｖｅｒｔｉａｌ Ｐｌａｃｅ”というソフトフェアの血管抽出Ｋｉｔを用いて行うことができる。このようにして抽出された亜区域静脈の位置情報は、例えば、ＸＭＬ形式のファイルとしてメモリ２２に格納される。ＣＴ画像から血管を抽出する技術は、例えば、Ｙａｍａｍｏｔｏ Ｈ，ｅｔ ａｌ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ， ＪＡＭＩＴｐｐ．１６９〜ｐｐ．１７５（２００５）に記載されている。
【００４５】
図１１は、亜区域静脈の位置情報（ＸＭＬ形式のファイル）の一例を示す。図１１において、”Ｅｎｔｒｙ”というタグは、その位置の状態を示す。ここで、Ｒｏｏｔ＝始点、Ｂｒａｎｃｈ＝分岐点、Ｅｎｄ＝終点である。”Ｐｏｓｉｔｉｏｎ”というタグは、その位置の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を示す。”Ｖｅｃｔｏｒ”というタグは、その位置から次の位置への単位ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）を示す。
【００４６】
亜区域静脈の位置情報に基づいて肺区域の境界面を定義することは、２種類の方法のいずれかを用いて行われる。１つ目の方法は、３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法であり、２つ目の方法は、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅを用いて境界面を定義する方法である。
【００４７】
図１２は、３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法を説明するための図である。図１２において、２本の矢印がそれぞれ抽出された亜区域静脈を示す。この場合、２本の矢印を含む平面が肺区域の境界面として定義される。このようにして、図１２に示される例では、左肺の上葉（左上葉）において肺区域（Ｓ１＋２＋Ｓ３）と舌区（Ｓ４＋Ｓ５）との境界面が定義される。このようにして定義された境界面の法線と左上葉のある点とがなす角度をθとするとき、０＜ｃｏｓθ≦１なら、左上葉のある点は境界面より上にあると判定され、−１≦ｃｏｓθ＜０なら、左上葉のある点は境界面より下にあると判定され、ｃｏｓθ＝０なら、左上葉のある点は境界面上にあると判定される。このように、３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法は、処理時間が短い、同じ親枝を持つものには対応することができるという長所を有している一方で、異なる親枝を持つものには対応することができない、同じ親枝でも血管が曲がって走行すればベクトルは始点と終点とからとっているので完全に血管に沿ってセグメントしているとは言えないという短所を有している。
【００４８】
Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅは、葉間裂を補間するために用いられたのと同様に、血管で形成される面を補間するために用いられ得る。Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅを用いて境界面を定義する方法は、異なる親枝を持つものには対応することができる、右上葉のような複雑な面を定義する場合にも対応することができるという長所を有している一方で、処理時間が長いという短所を有している。
【００４９】
例えば、右下葉、左上葉、左下葉のそれぞれに３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法を適用し、右上葉にＴｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅを用いて境界面を定義する方法を適用するようにしてもよい。あるいは、右上葉、右下葉、左上葉、左下葉のそれぞれにＴｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅを用いて境界面を定義する方法を適用するようにしてもよい。
【００５０】
図１３は、左右１０個の肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示した一例を示す。
【００５１】
図１４は、左右１０個の肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示した他の一例を示す。
【００５２】
図１３、図１４に示されるように、肺を肺区域の単位にセグメンテーションし、肺区域をそれぞれ区別して表示することにより、本発明の装置を外科出術の際に手術支援ツールとして用いることができる。あるいは、本発明の装置を薬理評価に使用するような肺区域の体積観察ツールとして用いることもできるし、解剖学的な勉強をするための教養ツールとして用いることもできる。
【００５３】
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】
【００５４】
本発明は、肺を肺区域の単位に自動的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。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】肺の生理学的分類に基づいて肺を肺区域にセグメンテーションした場合における肺区域の種類を示す図
【図２】肺の外科的分類に基づいて肺を肺区域にセグメンテーションした場合における肺区域の種類を示す図
【図３】肺葉の境界である葉間裂を示す図
【図４】各肺区域の境界を走行する亜区域静脈を示す図
【図５】本発明の実施の形態の肺区域自動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６】コンピュータ２０の構成の一例を示す図
【図７】肺区域自動セグメンテーション処理の手順の一例を示す図
【図８】改良されたＳｈｅｅｔ Ｆｉｌｔｅｒを用いて葉間裂を強調した一例を示す図
【図９】３枚の葉間裂を示す図
【図１０】左右５個の肺葉をそれぞれ区別して異なる色で３次元的に表示した一例を示す図
【図１１】亜区域静脈の位置情報（ＸＭＬ形式のファイル）の一例を示す図
【図１２】３次元ベクトルの原理を用いて境界面を定義する方法を説明するための図
【図１３】左右１０個の肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示した一例を示す図
【図１４】左右１０個の肺区域をそれぞれ区別して３次元的に表示した他の一例を示す図
【符号の説明】
【００５６】
１ 肺区域自動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】
肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする装置であって、
ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションする手段と、
ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位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】
肺区域の境界面は、その抽出された複数の亜区域静脈の位置情報を保存し、各肺区域ごとに必要なの亜区域静脈の位置情報を読み込むことによって亜区域静脈の位置情報に基づいて定義される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
肺区域の境界面は、３次元ベクトルの原理、または、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅのいずれかを用いて定義される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
肺区域をそれぞれ区別して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】
肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする肺区域自動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、
肺区域自動セグメンテーション処理は、
ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションするステップと、
ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位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】
肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする装置であって、
ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションする手段と、
ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位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】
肺区域の境界面は、その抽出された複数の亜区域静脈の位置情報を保存し、各肺区域ごとに必要なの亜区域静脈の位置情報を読み込むことによって亜区域静脈の位置情報に基づいて定義される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
肺区域の境界面は、３次元ベクトルの原理、または、Ｔｈｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｐｌｉｎｅのいずれかを用いて定義される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
肺区域をそれぞれ区別して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】
肺を肺区域の単位に自動的にセグメンテーションする肺区域自動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、
肺区域自動セグメンテーション処理は、
ＣＴ画像から肺の肺葉間を走行している葉間裂を抽出し、その抽出された葉間裂を境界面として肺を肺葉の単位にセグメンテーションするステップと、
ＣＴ画像から肺の肺区域間を走行している複数の亜区域静脈を抽出し、その抽出された複数の亜区域静脈によって定義される面を境界面として肺葉を肺区域の単位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１１】
【図１２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１４２４８１（Ｐ２００８−１４２４８１Ａ）
【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２００６−３３６４３１（Ｐ２００６−３３６４３１）
【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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