JP2007006930A - 医用画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影モダリティによって撮影された大量の原画像から作成されたボリュームデータにおいて必要な領域を容易に指定し、更に、保持するデータの容量を抑える医用画像処理方法を提供する。
【解決手段】画像処理装置１は、撮影モダリティ３からスライスデータ（原画像）を取得し、取得した複数のスライスデータからボリュームデータを作成し、ディスプレイに表示する。担当医師などのユーザにより、ボリュームデータにおいて必要な領域が指定されると、画像処理装置１は指定された領域を認識し、その領域以外のスライスデータにおける濃度値を所定の値に変換し、変換された画像に対して可逆的なデータ圧縮を行い、画像サーバ５或いは記録メディア７等に保存する。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療用画像診断装置により撮影した原画像を、コンピュータを利用して処理する医用画像処理方法に関する。

近年、高精度な医療用画像診断装置（以下、撮影モダリティという。）、例えば、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ断層撮影装置）、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：磁気共鳴画像診断装置）、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：陽電子放射断層撮影装置）などが病院に導入され、検査医療技術は格段に向上しつつある。
コンピュータ等を利用した画像処理装置は、上記の撮影モダリティによって撮影された大量の原画像（スライスデータ、２次元画像）から、撮影領域全体の３次元情報であるボリュームデータに再構成し、当該ボリュームデータを用いて３次元画像を表示する。担当医師等はボリュームデータやスライスデータを適宜表示して観察することによって画像診断を行う。撮影されたスライスデータは検査結果として保持される。

スライスデータは高精度な画像であり、かつ、３次元表示のためのボリュームデータを作成するためには大量のスライスデータが必要となるため、スライスデータを保持するためには大容量の記憶装置等が必要となる。
そこで、スライスデータのうち、必要な領域を指定してその領域の画像データを抽出して、保持するシステムも考えられている（例えば、［特許文献１］参照。）。

特開２００２−２８２２４７号公報

しかしながら、３次元画像を生成するためのスライスデータは非常に大量であり、スライスデータごとに必要な領域とそうでない領域とを判断する作業は非常に煩雑であり、スライスデータの数が多くなればなるほどその作業負担が増大するという問題がある。
また、必要な領域を指定したとしても、そのデータ量は大容量であり、データを保存するための装置の設置及び維持管理に係る負担が増大するという問題点がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、コンピュータ等の画像処理装置を用いて、撮影モダリティによって撮影された大量の原画像から作成されたボリュームデータにおいて必要な領域を容易に指定し、更に、保持するデータの容量を抑えるデータ処理を行う医用画像処理方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために本発明は、医療用画像診断装置により撮影した原画像を処理する医用画像処理方法であって、前記原画像から３次元表示用のボリュームデータを作成するボリュームデータ作成ステップと、前記ボリュームデータにおいて必要領域を指定する領域指定ステップと、前記領域指定ステップによって指定された領域以外における前記原画像の濃度値を所定の値に変換して変換画像を作成する変換画像作成ステップと、前記変換画像作成ステップにより作成した前記変換画像を圧縮する圧縮ステップと、前記圧縮ステップにより圧縮した前記変換画像を保持する保持ステップと、を具備することを特徴とする医用画像処理方法である。

本発明の医用画像処理方法では、医療用画像診断装置により撮影された原画像（スライスデータ）から３次元表示用のボリュームデータを作成し、作成されたボリュームデータにおいて必要領域を指定する。そして、必要領域以外の原画像の濃度値を所定の値（例えば、「０」）に変換した上で圧縮して保存する。

ボリュームデータにおける必要領域の指定に関しては、種々の手法を用いることができる。
視点を設け、この視点から見たボリュームデータ内の視界領域を必要領域として指定するようにしてもよい。
また、ボリュームデータにおいて、所定の基準を満たす濃度値の領域を必要領域として指定するようにしてもよい。
また、ボリュームデータにおいて、始点を指定し、濃度値に関する拡張条件に基づいて、始点から周辺に順次拡張させて抽出される領域を必要領域として指定するようにしてもよい。

原画像の濃度値の変換は、マスク処理を行って必要領域以外の濃度値を一様な値（例えば、「０」）に変換することが望ましい。変換画像の圧縮は、ランレングス符号化等の可逆的な圧縮処理を用いることが望ましい。

本発明の医用画像処理方法によれば、原画像１枚１枚ではなく、ボリュームデータにおいて必要な領域を指定するため、必要な領域を指定する作業は正確かつ容易なものとなる。
また、必要な領域以外における原画像の濃度値を所定の値に変換して変換画像を作成し、更にその変換画像を圧縮して保持させるため、画像の保存のために必要な容量を抑えることができる。

このように、本発明の医用画像処理方法によれば、撮影モダリティによって撮影された大量の原画像から作成されたボリュームデータにおいて必要な領域を容易に指定し、更に、保持するデータの容量を抑えることができる。

以下に、添付図面を参照しながら、本発明に係る医用画像処理方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明および添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図１は、本発明を実現するための医用画像処理システム１００の概略構成を示す図である。医用画像処理システム１００は、画像処理装置１、撮影モダリティ３、画像サーバ５、記録メディア７等から構成される。

画像処理装置１は、コンピュータ等であり、撮影モダリティ３によって撮影された画像を取得し、その画像に対して後述する画像処理を行うものである。
撮影モダリティ３は、ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ等の医療用画像診断装置である。

画像サーバ５は、ネットワーク１０９を介して画像処理装置１に接続されており、画像処理装置１によって処理された画像を保持するものである。
ネットワーク１０９は、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等のネットワークであり、有線、無線を問わない。
記録メディア７は、磁気テープ、プロッピーディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏｄｉｓｋ）といった記憶媒体であり、画像処理装置１によって処理された画像を記録するものである。

次に、画像処理装置１であるコンピュータのハードウェア構成を説明する。図２は、画像処理装置１のハードウェア構成図である。
画像処理装置１は、制御部２０１、記憶部２０２、メディア入出力部２０３、通信制御部２０４、入力部２０５、印刷部２０６、表示部２０７等が、システムバス２０９を介して接続されて構成される。

制御部２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

ＣＰＵは、記憶部２０２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、システムバス２０９を介して接続された各装置を駆動制御し、画像処理装置１が行う後述する各種処理等を実現する。

ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部２０２、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部２０１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

記憶部２０２は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、制御部２０１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラム３１１や、本コンピュータが行う後述の処理に相当する画像処理プログラム３１２等が格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部２０１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。

メディア入出力部２０３（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、フロッピディスクドライブ、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＭＯドライブ等の記録メディア入出力装置等を有する。

通信制御部２０４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、本画像処理装置１とネットワーク１０９間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク１０９を介して、画像処理装置１と画像サーバ５の通信制御を行う。

入力部２０５は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部２０５を介して、画像処理装置１に対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。

印刷部２０６は、プリンタであり、印刷出力処理を行う。
表示部２０７は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。
システムバス２０９は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

次に、図３を参照しながら、画像処理装置１の記憶部２０２が保持する情報について説明する。図３は、記憶部２０２が保持する情報を示す図である。
記憶部２０２内には、制御プログラム３１１、アプリケーションプログラムである画像処理プログラム３１２等が格納されている。

制御プログラム３１１は、図２に示す画像処理装置１の各構成部分を駆動制御するプログラムであり、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する。
画像処理プログラム３１２は、以下に説明する画像処理装置１が行う処理、撮影データ取得、領域指定、圧縮、保存等の処理に相当する実行プログラムである。

次に、画像処理装置１の動作について説明する。
図４は画像処理装置１による画像処理の手順を示す概略フローチャートである。これらの処理は、前述のように、画像処理装置１の記憶部２０２にインストールされている画像処理プログラム３１２の制御にしたがって、制御部２０１によって行われる。

画像処理装置１の制御部２０１は、撮影モダリティ３からスライスデータ（原画像）を取得し（ステップ４０１）、取得した複数のスライスデータからボリュームデータを作成し、ディスプレイに表示する（ステップ４０２）。

入力部２０５を用いて担当医師などのユーザにより、ボリュームデータにおいて必要な領域が指定されると（ステップ４０３）、制御部２０１は指定された領域を認識し、その領域以外のスライスデータにおける濃度値を所定の値（例えば、「０」）に変換する（ステップ４０４）。制御部２０１は、変換されたスライスデータに対して可逆的なデータ圧縮を行い、画像サーバ５或いは記録メディア７等に保存する（ステップ４０５）。
以下、各ステップについて説明する。

（ステップ４０１、ステップ４０２）
図５は、ボリュームデータ作成の説明図である。
画像処理装置１の制御部２０１は、撮影モダリティ３によって撮影されたスライスデータ２５（原画像）を取得する。撮影領域２３には、説明の便宜上、画像診断対象となる組織Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を配置する。図５に示すように、撮影モダリティ３は、画像診断の対象となる３次元の撮影領域２３において、撮影断面を少しずつ移動して撮影し、複数のスライスデータ２５を作成する。

制御部２０１は、撮影された複数のスライスデータ２５を取得して、ボリュームデータ３１を生成し、撮影領域２３の３次元表示を行う。
図６は、画像処理装置１のディスプレイ等の表示部２０７に表示された表示画面の一例である画面４１を示す図である。

例えば、図６に示すように、画面４１は、図５に示すボリュームデータ３１をＱ方向から見た正面表示４３、Ｒ方向から見た上面表示４５、Ｓ方向から見た側面表示４７、３次元的に表示したボリュームデータ３１そのものを表示した立体表示４９から構成される。

（ステップ４０３）
担当医師などのユーザは、表示されたボリュームデータ３１において必要な領域を指定する。
以下に、領域指定の方法について説明する。

第１の領域指定の方法として、視点を決定し、その視点からの視界領域を必要な領域として指定する方法がある。図７は、視点とその視界領域を示す図である。いま、組織Ｐ１が必要な領域であるとする。ユーザは、マウス等の入力部２０５を用いて立体表示４９において視点Ｆを指定し、視点Ｆから見た、組織Ｐ１を含む視界領域５１を必要な領域として指定する。視界領域５１の指定方法には、例えば、視点Ｆからの仰角、方位角を用いて指定する方法、立体表示４９の画面上においてマウスドラッグにより視点Ｆからの領域の範囲や方向を指定する方法、或いは、範囲や方向を指定するＧＵＩ(Graphical User Interface)等を画面上に設定することで、それらを用いて指定する方法等が考えられる。なお、視点Ｆはボリュームデータ３１の領域以外の点でもよく、例えば、キーボード等により視点Ｆの座標値入力により指定することも可能である。

第２の領域指定方法として、範囲を指定する方法がある。図８は、範囲指定を行う画面６１を示す図である。ユーザは、図６に示す正面表示４３、上面表示４５、側面表示４７において、それぞれ必要な領域の範囲Ｑ１、Ｒ１、Ｓ１を指定する。画像処理装置１の制御部２０１は、指定された範囲Ｑ１、Ｒ１、Ｓ１を基に立体表示４９に表示したボリュームデータにおける範囲７１を算出し、その範囲７１内にあるボリュームデータを必要な領域として指定する。

第３の領域指定方法として、スライスデータ２５（原画像）の濃度値の不透明度を基に領域を指定する方法がある。図９は、濃度値と不透明度の関係を示す図である。ユーザは、ボリュームデータで必要な領域を確認する場合に、スライスデータ２５の各濃度値の不透明度を調節して必要な濃度値の領域のみ表示するようにする。例えば、図９に示すように、領域指定の条件として「不透明度が０でない（不透明度の値が０より大きい）」と指定すると、画像処理装置１の制御部２０１は、ボリュームデータにおいて各濃度値に割り当てられた不透明度が０より大きい画素群を必要領域と指定する。

図１０は、不透明度を条件として指定された必要領域７４（例えば、血管）を示す図である。この方法によれば、図１０に示すような境界面が複雑となる血管でも必要な領域として指定することができる。ただし、指定後は、指定された領域７４以外の領域７３を見ることができない。逆に、領域を指定した担当者以外が見ても、どの領域が必要であるかがわかりやすいという利点がある。

第４の領域指定方法として、スライスデータ２５（原画像）の濃度値を基に領域を指定する方法がある。これは、必要とされる領域のある点を指定し、その点から濃度値が所定の範囲内で同値となる探索点を拡張し抽出する方法であり、リージョングローイング法と呼ばれる方法である。

図１１、図１２はリージョングローイング法による領域指定の説明図である。図１１において、組織Ｐ１の点Ｇ０（始点）が指定され、この点Ｇ０における濃度値を基に必要な領域を指定する場合について説明する。

ｆ０は点Ｇ０の濃度値、ｆｉはｉ番目の探索で抽出された点Ｇｉの濃度値、ｆｘは点Ｇｉに隣接する点Ｇｘの濃度値であるとすると、指定領域の条件は、例えば次式のように示される。
｜ｆｘ−ｆ０｜＜α かつ ｜ｆｘ−ｆｉ｜＜β
ここで、α、βは濃度値を『同値』とみなすための許容量であり、任意に指定することが可能である。

このようなリージョングローイング法により、濃度値が所定の範囲内で同値であるとして、例えば、図１１の組織Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のうちＰ１が必要な領域として指定される。

尚、リージョングローイングの始点を複数指定してもよい。例えば、組織Ｐ１における始点Ｇ０に加えて、組織Ｐ３における始点Ｈ０を指定し、必要な領域としてＰ１及びＰ３を抽出することもできる（図１２参照。）。

以上、必要な領域の指定方法として代表的な方法を挙げたが、これに限るものではない。フリーハンドにより境界線を描画して必要な領域を指定することもできる。またこれらの領域指定方法は、画像診断対象に応じて適宜設定が可能である。

（ステップ４０４、ステップ４０５）
以上のように、画像処理装置１は、ボリュームデータにおいて必要な領域を指定すると、スライスデータ２５において必要な領域以外の画素の濃度値を所定の値に変換し、それらの画像を画像サーバ５或いは記録メディア７等に保存する。

図１３は画像の変換を説明するための図である。
図１３に示すように、図５に示すボリュームデータ３１において必要な領域としてＰ１が指定されたとする。必要な領域Ｐ１が指定されたボリュームデータ７５において、必要な領域Ｐ１以外の領域における画素の濃度値は所定の値、例えば一様な値（「０」等）に変換される。

即ち、ボリュームデータ７５を構成する複数のスライスデータ８０は、必要な領域８１以外の領域８３における画素の濃度値は一様となるように変換された変換画像である。こうすることによって、スライスデータ８０が大量であっても、保存するデータの容量を抑えることができる。

画像処理装置１は、ボリュームデータ７５を構成するスライスデータ８０に対して、ラングレンス符号化などの可逆な圧縮を行い、ネットワーク１０９を介して画像サーバ５に保存、或いは、記録メディア７に保存する。
画像処理装置１あるいは他のコンピュータ等は保存されたスライスデータ８０を読み出すことによって、ボリュームデータ７５を生成、表示することが可能である。

このように本実施の医用画像処理方法によれば、撮影モダリティによって撮影された大量の原画像から作成されたボリュームデータにおいて必要な領域を容易に指定し、更に、保持するデータの容量を抑えることができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る医用画像処理方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明を実現するための医用画像処理システム１００の概略構成を示す図 画像処理装置１のハードウェア構成図 記憶部２０２が保持する情報を示す図 画像処理装置１による処理手順を示すフローチャート ボリュームデータ３１作成の説明図 表示画面４１を示す図 視界領域５１による領域指定を説明する図 範囲指定による領域指定方法を説明する図 不透明度を基に領域指定を行う方法を説明する図 指定された領域７４を示す図 リージョングローイング法による領域指定を説明する図 リージョングローイング法による領域指定を説明する図 変換後のスライスデータ８０（変換画像）を示す図

符号の説明

１………画像処理装置
３………撮影モダリティ
５………画像サーバ
７………記録メディア
２５………スライスデータ（原画像）
３１、７５………ボリュームデータ
８０………変換後のスライスデータ（変換画像、変換後の原画像）
８１………必要領域
８３………必要領域以外の領域
１００………医用画像処理システム
２０１………制御部
３１１………制御プログラム
３１２………画像処理プログラム

Claims (4)

1. 医療用画像診断装置により撮影した原画像を処理する医用画像処理方法であって、
   前記原画像から３次元表示用のボリュームデータを作成するボリュームデータ作成ステップと、
   前記ボリュームデータにおいて必要領域を指定する領域指定ステップと、
   前記領域指定ステップによって指定された前記必要領域以外における前記原画像の濃度値を所定の値に変換して変換画像を作成する変換画像作成ステップと、
   前記変換画像作成ステップにより作成した前記変換画像を圧縮する圧縮ステップと、
   前記圧縮ステップにより圧縮した前記変換画像を保持する保持ステップと、
   を具備することを特徴とする医用画像処理方法。
2. 前記領域指定ステップは、視点を設け、前記視点から見た前記ボリュームデータ内の視界領域を前記必要領域として指定することを特徴とする請求項１記載の医用画像処理方法。
3. 前記領域指定ステップは、前記ボリュームデータにおいて、所定の基準を満たす濃度値の領域を前記必要領域として指定することを特徴とする請求項１記載の医用画像処理方法。
4. 前記領域指定ステップは、前記ボリュームデータにおいて、始点を指定し、濃度値に関する拡張条件に基づいて前記始点から周辺に順次拡張させて抽出される領域を前記必要領域として指定することを特徴とする請求項１記載の医用画像処理方法。

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