專利名稱：醫(yī)用圖像診斷支援裝置、方法和程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)三維醫(yī)用圖像輸出對心臟區(qū)域的圖像診斷有用的圖像的醫(yī)用圖像診斷支援技術。
背景技術：
伴隨醫(yī)療場所中多片(Hiulti-Slice)CT的普及，醫(yī)用圖像分析技術迅速發(fā)展。例如，在心臟區(qū)域中，已達到可在心臟的一次心搏期間取得多個三維圖像。隨之，提出使用了心臟區(qū)域的三維醫(yī)用圖像的各種圖像診斷支援方法。在多數(shù)心臟疾病中，不能向心肌供給血流，因心肌不工作而能夠引發(fā)心臟停搏的狀態(tài)。因此，要求通過圖像診斷發(fā)現(xiàn)心肌的異常，并迅速決定治療方案。因對心肌供血減少的缺血而引起的疾病的代表例是心絞痛和心肌梗塞。心絞痛和心肌梗塞的不同在于，其心肌在日后是否可恢復，心絞痛的情況下心肌可恢復，與此相對，心肌梗塞由于心肌壞死而不能恢復。在心絞痛的情形下，作為其治療方法，可以實施擴張作為心肌供血不足的原因的冠狀動脈狹窄部位的手術(經(jīng)皮冠狀動脈介入(PCI))或冠狀動脈旁路手術這種血運重建療法。因此，鑒別相應患者是心絞痛還是心肌梗塞非常重要。為了進行這種心臟病的圖像診斷，進行使用了 CT或MR圖像的左心室的心臟功能分析，由此，可以檢測出心肌的工作有異常的部位。本申請人還提出了通過預定的格式來聯(lián)合(fusion)顯示例如表示心臟功能的功能圖像和表示冠狀動脈的形態(tài)圖像的方法(專利文獻1)。另一方面，用于心肌的缺血區(qū)域(壞死區(qū)域)檢測的MR延遲造影分析日益引人關注，由此，可以看出心肌的哪個部分梗塞了(例如非專利文獻1)。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1日本特開2008-253753號公報非專利文獻非專利文獻1石本剛外等3人、《3.OT MRI ( h^ If 6 3D心臓遅延造影MRI ” 検討》、日本放射線技術學會雑誌、日本放射線技術學會、2008年12月、Vol. 64，No. 12， p.p.1554-1561這里，分別進行用于上述各分析的檢查，并由醫(yī)師來分別單獨確認各個結果后，進行綜合判斷。即，醫(yī)師在綜合判斷來自心臟功能分析的心臟功能評價結果和來自MR延遲造影分析的梗塞部位的判定結果時，在醫(yī)師的頭腦中想象對應關系，來判斷各自的位置關系。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述情形而作出，其所要解決的技術問題是提供一種在心臟區(qū)域的圖像診斷時可明確提示在心功能低下的部分是否發(fā)生心肌梗塞的醫(yī)用圖像診斷支援裝置、方法和程序。本發(fā)明的醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，設置有心臟功能分析單元，將表示心臟的三維醫(yī)用圖像作為輸入，并按照預定的多個部分的每一個計算表示心臟的功能的心臟功能評價值；心肌梗塞分析單元，將所述三維醫(yī)用圖像作為輸入，按照預定的多個部分的每一個計算表示心肌梗塞的程度的心肌梗塞度；以及疊加圖像輸出單元，輸出疊加圖像， 所述疊加圖像是將所述心臟功能評價值和所述心肌梗塞度以可識別兩者的形式疊加表示在可表現(xiàn)所述三維醫(yī)用圖像中的心臟各位置的坐標系(疊加圖像的坐標系)上形成的。本發(fā)明的醫(yī)用圖像診斷支援方法，其特征在于，使計算機執(zhí)行將表示心臟的三維醫(yī)用圖像作為輸入，并按照預定的多個部分的每一個計算表示心臟的功能的心臟功能評價值的步驟；將所述三維醫(yī)用圖像作為輸入，并按照預定的多個部分的每一個計算表示心肌梗塞的程度的心肌梗塞度的步驟；以及輸出疊加圖像，所述疊加圖像是將所述心臟功能評價值和所述心肌梗塞度以可識別兩者的形式疊加表示在可表現(xiàn)所述三維醫(yī)用圖像中的心臟各位置的坐標系(疊加圖像的坐標系)上形成的。本發(fā)明的醫(yī)用圖像診斷支援程序使計算機作為上述醫(yī)用圖像診斷支援裝置的各單元發(fā)揮功能。這里，心臟功能評價值和心肌梗塞度的計算時作為輸入的三維醫(yī)用圖像可以相同，也可以不同。作為具體例，心臟功能評價值的計算中考慮將1個以上表示預定心臟相位的心臟的三維醫(yī)用圖像作為輸入。這里，所謂心臟相位是指包含心臟的收縮和擴張的1次心搏周期中的階段。另一方面，心肌梗塞度的計算中可考慮在對被檢體投入預定的造影劑后經(jīng)過預定的時間后，將由MRI裝置進行的攝像而得到的表示心臟的延遲造影相的三維醫(yī)用圖像作為輸入。在心臟功能評價值和心肌梗塞度的計算時使用不同的三維醫(yī)用圖像的情況下，優(yōu)選根據(jù)需要，來確定兩個三維醫(yī)用圖像中的心臟解剖學位置的對應關系。該情況下，優(yōu)選疊加圖像成為根據(jù)確定出的解剖學位置的對應關系將相對應的解剖學位置上的心臟功能評價值和心肌梗塞度表示在疊加圖像的坐標系的相同位置上。這里，基于解剖學位置的對應關系的位置匹配可以在心臟功能評價值和心肌梗塞度的計算之前進行，也可在與這些計算相同的定時進行，也可在計算后(疊加圖像的制作時)進行。作為心臟功能評價值的具體例，舉出有與心肌的壁運動有關的評價值。作為心肌梗塞度，可以使用例如心臟的各部分中發(fā)生梗塞的心肌厚度相對心肌整體的厚度的比例。疊加圖像表示心臟的各部分中至少一部分的心臟功能評價值和心肌梗塞度即可。 例如心臟功能評價值可以僅表示低到滿足預定基準的程度(心臟功能低)的部分，對于心肌梗塞度，也可以僅表示高到滿足預定的基準的程度(心肌梗塞的程度深)的部分。疊加圖像也可以是心臟功能評價值和心肌梗塞度被表示在至少由第1坐標成分和第2坐標成分規(guī)定的坐標系上而成的。所述第1坐標成分表示連結三維醫(yī)用圖像中的心臟的心尖部和心臟基部的長軸方向上位置，所述第2坐標成分表示在長軸各位置上與長軸正交的截面上的、以表示長軸的點為視點的放射狀視線方向?；蛘撸B加圖像也可以是心臟功能評價值和心肌梗塞度疊加表示在從所賦予的方向觀察到的心臟的各部分上而成的。疊加圖像的輸出方式包含能夠使心臟功能評價值和心肌梗塞度疊加可視的全部輸出方式。例如舉出有生成1個疊加圖像并將其圖像數(shù)據(jù)寫入到存儲裝置的方式、生成1 個疊加圖像而硬拷貝輸出的方式、和進行顯示控制，使顯示單元以疊加狀態(tài)顯示分別表示心臟功能評價值和心肌梗塞度的兩個圖像的方式。本發(fā)明中，也可以從三維醫(yī)用圖像提取冠狀動脈區(qū)域，并將所提取的冠狀動脈區(qū)域進一步疊加表示在上述坐標系上。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以輸出疊加圖像，該疊加圖像是將心臟功能評價值和心肌梗塞度以可識別兩者的形式疊加表示在可表現(xiàn)三維醫(yī)用圖像中的心臟各位置的坐標系上而成的。 由此，心臟功能評價值和心肌梗塞度這兩個計算結果被綜合可視化，能夠明確提示在心臟功能低下的部分是否發(fā)生了心肌梗塞。因此，在圖像診斷時，可以更容易且更準確地進行心絞痛和心肌梗塞的判斷。


圖1是導入了作為本發(fā)明的實施方式的醫(yī)用圖像診斷支援裝置的醫(yī)用圖像診斷系統(tǒng)的示意結構圖；圖2是模式上表示實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式的醫(yī)用圖像診斷支援處理功能(心臟分析功能)的結構和處理流程的框圖；圖3是表示使用了本發(fā)明的實施方式的醫(yī)用圖像診斷系統(tǒng)的心臟分析處理的流程的流程圖；圖4是模式上表示在心臟區(qū)域上設定的長軸、短軸、短軸截面的圖；圖5是用于說明短軸截面上的心臟功能評價值的運算處理的圖；圖6是表示了表示心臟功能的牛眼圖的一例的圖；圖7是用于說明短軸截面中的梗塞占有率的運算處理的圖；圖8是表示了表示梗塞占有率的牛眼圖的一例的圖；圖9是表示了疊加有心臟功能評價值和梗塞占有率后的牛眼圖的一例的圖；圖10是模式上表示左心室的4個部分的圖；圖11是表示了疊加有心臟功能評價值和梗塞占有率后的地形圖(topographic map)的一例的圖；圖12是表示了疊加心臟功能評價值和梗塞占有率后的圖像的一例的圖；圖13是模式上表示實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式的一變形例的醫(yī)用圖像診斷支援處理功能(心臟分析功能)的結構和處理流程的框圖；圖14是表示使用了本發(fā)明的實施方式的一變形例的醫(yī)用圖像診斷系統(tǒng)的心臟分析處理的流程的流程圖；圖15是表示疊加有冠狀動脈的形態(tài)、心臟功能評價值和梗塞占有率后的體繪圖 (volume rendering)的一例的圖。
具體實施例方式下面，以下述心臟分析處理為例，來說明導入了作為本發(fā)明的實施方式的醫(yī)用圖像診斷支援裝置后的醫(yī)用圖像診斷系統(tǒng)，該心臟分析處理中疊加顯示基于由多片CT得到的多個心臟相位的三維醫(yī)用圖像的心臟功能分析結果和基于由MR延遲造影得到的三維醫(yī)用圖像的心肌的梗塞區(qū)域的分析結果。
圖1是表示該醫(yī)用圖像診斷系統(tǒng)的示意的硬件結構圖。如圖所示，在該系統(tǒng)中，經(jīng)由網(wǎng)絡9在可通信的狀態(tài)下連接有物理治療設備(modality) 1、圖像保管服務器2和圖像處理工作站3。物理治療設備1通過拍攝被檢體的胸部(心臟區(qū)域)，從而生成表示該部位的三維醫(yī)用圖像的圖像數(shù)據(jù)，并對該圖像數(shù)據(jù)添加由DIC0M(醫(yī)學數(shù)字成像和通信Digital Imaging and Communications in Medicine)標準規(guī)定的附屬信息，而作為圖像信息加以輸出。本實施方式中，包含多片CT和MRI。圖像保管服務器2是將由物理治療設備1取得的醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)或在圖像處理工作站3中通過圖像處理生成的醫(yī)用圖像的圖像數(shù)據(jù)在圖像數(shù)據(jù)庫中加以保存·管理的計算機，包括大容量外部存儲裝置及數(shù)據(jù)庫管理用軟件(例如ORDB (對象關聯(lián)數(shù)據(jù)庫Object Relational Database)管理軟件)。圖像處理工作站3作為本發(fā)明的醫(yī)用圖像診斷支援裝置發(fā)揮功能。是根據(jù)來自閱片者的請求，對從物理治療設備1或圖像保管服務器2取得的醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)進行圖像處理 (包含圖像分析)，并顯示所生成的圖像的計算機，包括CPU，主存儲裝置、輔助存儲裝置、輸入輸出接口、通信接口、輸入裝置(鼠標、鍵盤等)、顯示裝置(顯示監(jiān)視器)、數(shù)據(jù)總線等公知的硬件結構，并安裝有公知的操作系統(tǒng)等。本發(fā)明的醫(yī)用圖像診斷支援處理(心臟分析處理)通過執(zhí)行從CD-ROM等的記錄介質安裝的程序(心臟分析應用)來加以實現(xiàn)。該程序也可以從經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡加以連接的服務器的存儲裝置下載后進行安裝。圖像數(shù)據(jù)的存儲形式和經(jīng)由網(wǎng)絡9的各裝置間的通信基于DICOM等協(xié)議。圖2是表示圖像處理工作站3的功能中的、與作為本發(fā)明的第1實施方式的心臟分析處理有關的部分的框圖。如圖所示，本實施方式的心臟分析處理由心臟功能分析部31、 心肌梗塞分析部32、對應關系確定部33、疊加圖像生成部34、顯示控制部35加以實現(xiàn)。多個心臟相位t(t = 1，2，…，T)中的CT圖像的圖像數(shù)據(jù)V-CTt、MR延遲造影圖像的圖像數(shù)據(jù)V-MR、表示心臟功能的牛眼(bull' s-eye)圖的圖像數(shù)據(jù)I_CF、表示梗塞占有率的牛眼圖的圖像數(shù)據(jù)I-MI、疊加圖像的圖像數(shù)據(jù)I-OL是分別由上述各處理部對圖像處理工作站3 的預定存儲區(qū)域進行讀寫的數(shù)據(jù)。接著，根據(jù)圖3的流程圖，來說明作為本發(fā)明的實施方式的心臟分析處理的流程。首先，若用戶(例如圖像診斷醫(yī)師)從圖像處理工作站3的顯示器上顯示的檢查列表或系列列表中選擇心臟分析的對象圖像，則圖像處理工作站3取得所選出的CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt和MR圖像數(shù)據(jù)V-MR(#la，#lb)。接著，若用戶進行啟動心臟分析應用的操作，則開始對所選出的CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt和MR圖像數(shù)據(jù)V-MR進行圖像分析。心臟功能分析部31分別對多個心臟相位中的、后述的心臟功能評價值CF的計算所需的1個以上的相位t的CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt提取圖像中的心臟區(qū)域、左心室內腔區(qū)域、 心肌區(qū)域(#加)。如圖4模式上所示，對于各心臟相位t，設置連結所提取的心臟區(qū)域的心尖部和心臟基部的長軸LA-CTt和與長軸LA-CTt正交的M條短軸SA-CTt,m(m = 1,2,…，Μ) (#3a) 0另一方面，心肌梗塞分析部32也與上述相同，將MR圖像數(shù)據(jù)V-MR作為輸入， 提取圖像中的心臟區(qū)域、左心室內腔區(qū)域、心肌區(qū)域(#2b)，并設置長軸LA-MR與短軸 SA-MRm(#3b)。
之后，對應關系確定部33確定CT圖像V-CTt和MR圖像V-MR各自表示的心臟的解剖學位置的對應關系，并進行兩圖像的位置匹配(#4)。接著，心臟功能分析部31針對通過在步驟#3a設定的各短軸SA-CTt,m(m = 1， 2，…，M)且與長軸LA-CTt正交的多個短軸截面P-CTtil P-CTt, m(參考圖4)上的短軸圖像(參考圖5)的每一個，按照短軸截面P-CTt,m上以表示長軸LA-CTt的點O-CTt,m為視點的放射狀視線方向I1到In的每一個，計算心臟功能評價值CF(#5a)，并生成表示心臟功能的牛眼圖I-CF (參考圖6) (#6a)。心肌梗塞分析部32針對通過在步驟#3b設置的各短軸SA-MRm (m = 1，2，…，M)且與長軸LA-MR正交的多個短軸截面P_MRm(參考圖4)上的短軸圖像(參考圖7)的每一個， 按照短軸截面P-MIim上以表示長軸LA-MR的點為視點的放射狀視線方向I1到In的每一個， 計算梗塞占有率MI (恥b)，并生成表示梗塞占有率的牛眼圖I-MI (參考圖8) (#6b)。并且，疊加圖像生成部34生成使表示心臟功能的牛眼圖I-CF與表示梗塞占有率的牛眼圖I-MI相重合而成的疊加圖像I-0L(參考圖9) (#7)，顯示控制部35將所生成的疊加圖像I-OL顯示在圖像處理工作站3的顯示器上(#8)。下面，說明本實施方式中的各處理部等的詳細情況。作為心臟功能分析的對象的CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt表示在基于多片CT的拍攝中得到的多個心臟相位t中的心臟區(qū)域。這里，心臟相位t可設為通過百分率來標準化從心電圖的R波到下一 R波的時間間隔而成的。本實施方式中，一般用t = l，2，…，T這樣的T個相位表示。另一方面，作為心肌梗塞分析的對象的MR圖像數(shù)據(jù)V-MR是在靜脈投入釓(Gd)造影劑并經(jīng)過預定的時間(15到20分左右)后MRI裝置進行的反轉·恢復法等攝影法而得到的表示延遲造影相的Tl強調圖像的圖像數(shù)據(jù)。釓(Gd)造影劑不進入到正常的心肌細胞中，而分布在血液中及細胞外液中。因此，由于在心肌壞死的梗塞區(qū)域中，正常的心肌細胞減少，伴隨心肌細胞的異常，細胞外液成分增加，所以在延遲造影相中成為高信號區(qū)域。作為心臟功能分析部31和心肌梗塞分析部32進行的心臟、左心室內腔、心肌各區(qū)域的提取方式，安裝公知的方式就可以了。例如，可以對于構成各心臟相位的CT圖像V-CTt 的各體素數(shù)據(jù)的值，分別計算表示心臟的類似輪廓的特征量、表示左心室的類似輪廓的特征量，并基于通過機械學習而預先取得的評價函數(shù)評價所計算的特征量，從而判斷該體素數(shù)據(jù)是否表示心臟的輪廓(位于心臟表層的心外膜)或是否表示左心室的輪廓(位于左心室的內腔和心肌的邊界的心內膜)。通過重復該判斷，來分別判斷表示心臟整體的輪廓和左心室的輪廓的體素數(shù)據(jù)，并將心臟的輪廓內的區(qū)域作為心臟區(qū)域、將左心室的輪廓內的區(qū)域作為左心室內腔區(qū)域、將由兩輪廓夾著的區(qū)域作為心肌區(qū)域加以提取。評價函數(shù)的取得可以使用例如Adaboost算法(細節(jié)參考JP特開2007-307358號公報)。各區(qū)域的提取還可使用其他機械學習方法或使用了統(tǒng)計模型的方法、例如線性判別法及神經(jīng)網(wǎng)絡、支援向量機等。也可設置手動修正心臟、心室內腔、心肌各區(qū)域的提取結果的用戶接口。可通過在例如在短軸圖像、或通過長軸的截面的長軸圖像上顯示各區(qū)域的提取結果，并受理改變想要修正的區(qū)域邊界的操作，來進行該手動修正。可以如下這樣來進行心臟功能分析部32進行的長軸LA-CTt和短軸SA-CTt,m(m = 1,2,…，Μ)的設定。即，如圖4模式上所示，對所提取的左心室區(qū)域設定連結心尖部、左心室的大致中心和心臟基部的長軸LA-CTt,并且在長軸LA-CTt上的各點設定與長軸LA-CTt正交的M條短軸SA-CTt,m(m= 1，2，…，M)。這里，可以通過根據(jù)心臟區(qū)域的提取結果計算心尖部和左心室的中心位置坐標，來自動地設置長軸LA-CTt。此外，根據(jù)默認或由用戶設置的短軸圖像的個數(shù)(上述M值)或短軸截面之間的距離等參數(shù)，來設置長軸LA-CTt上的短軸 SA-CTt,m的各位置。心肌梗塞分析部32進行的長軸LA-MR和短軸SA-MRmOn= 1,2,…，M) 的設置細節(jié)也相同。也可設置用于手動修正自動設置的長軸LA-CTt、LA-MR的位置或方向的用戶接口。例如可以將自動設置的長軸LA-CTt、LA-MR與心臟區(qū)域的圖像一起顯示在畫面上，通過拖拉操作使長軸LA-CTt、LA-MR移動或加以旋轉?？梢酝ㄟ^求出圖像變換函數(shù)，利用該圖像變換函數(shù)來剛體或非剛體變換MR圖像 V-MR,來進行對應關系確定部33進行的CT圖像V-CTt與MR圖像V-MR的位置匹配，所述圖像變換函數(shù)使MR圖像V-MR和與MR圖像V-MR的心臟相位相同或相近的心臟相位TO上的 CT圖像V-CTto之間的互信息量最大化。具體來說，首先，根據(jù)CT圖像數(shù)據(jù)V-CTto生成通過各短軸SA-CTm m且與長軸LA-CTto正交的多個短軸截面P-CTtq, 1 P_CTTO，M上的CT短軸圖像。另一方面，根據(jù)MR像數(shù)據(jù)V-MR生成通過各短軸SA-MRm且與長軸LA-MR正交的多個短軸截面P-MR1 P-MI^m上的MR短軸圖像。接著，按照短軸位置相對應的CT短軸圖像和MR 短軸圖像的每個組合，來進行使用了互信息量的位置匹配?；蛘撸部砂疵總€上述組合，通過用戶的鼠標操作等手動進行位置匹配(位置匹配處理的細節(jié)參考例如渡部浩司、《“^ ^千 夕'-J r 4 Q畫像位置合i重&合h#》、日本放射線技術學會雑誌、日本放射線技術學會、2OO3 年 1 月、Vol. 59, No. 1，ρ· ρ· 60-65 等)。如圖5所示，在各CT短軸截面P-CTt, m中，按照從長軸LA-CTt與短軸截面P_CTt, m 的交點O-CTt,m沿短軸截面P-CTt,m放射狀延伸的多條線段ln(n= 1,2,…，N)的每一個， 或者按照由各線段In分割的每個劃分區(qū)，計算心臟功能評價值CF。以下例舉心臟功能評價值CF的具體例和計算方法。作為從單一心臟相位的CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt計算的心臟功能評價值CF的具體例， 例舉有心室內徑和壁厚。所謂心室內徑是指各CT短軸圖像中從交點O-CTt,m到心室內腔與心肌的邊界LVin為止的沿上述各線段In的距離(參考圖5的線段I1上的距離ID)。另一方面，所謂壁厚是指各CT短軸圖像中從交點O-CTt,m到心臟的邊界LV。ut為止的沿上述各線段In的距離與從交點O-CTt,m到心室內腔與心肌的邊界LVin為止的沿上述各線段In的距離之差(參考圖5的線段I1上的距離WT)。這些心臟功能評價值CF若在各心臟相位t中算出并按每個心臟相位t生成牛眼圖I-CF，則可以動態(tài)顯示心臟功能評價值CF。相反，例如也可僅計算如擴張末期和收縮末期那樣的圖像診斷上重要的確定心臟相位。該情況下，在上述確定心臟相位的CT圖像V-CTt和MR圖像V-MR之間進行上述CT圖像V-CTt和MR圖像 V-MR的位置匹配即可，而與兩圖像間的心臟相位的同一性無關。作為從多個心臟相位的CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt算出的心臟功能評價值CF的具體例， 舉出有局部射血分數(shù)、壁厚變化量、壁運動量。所謂局部射血分數(shù)是指左心室內所劃分的每個區(qū)域的射血分數(shù)。這里，所謂射血分數(shù)是指擴張末期和收縮末期的容量差(射血量)相對擴張末期的容量的比值。本實施方式中，按照由各短軸圖像的各線段In分割的每個劃分區(qū)，由下式得到局部射血分數(shù)。(擴張末期的面積(容積)-收縮末期的面積(容積))X100/擴張末期的面積
所謂壁厚變化量是指收縮末期和擴張末期的心肌厚度(壁厚)差。所謂壁厚增加率是指收縮末期和擴張末期的心肌厚度(壁厚)之差相對擴張末期的心肌厚度(壁厚)的比值。所謂壁運動量是指擴張末期和收縮末期的心室直徑之差。在根據(jù)多個心臟相位的CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt計算心臟功能評價值CF的情況下，最好在心臟功能評價值CF的計算之前進行該計算中使用的各心臟相位間的位置匹配。例如，可以通過求出兩圖像的相關系數(shù)最高的圖像變換函數(shù)，并利用該圖像變換函數(shù)來剛體或非剛體變換一個CT圖像，來進行心臟相位Tl的CT圖像V-CTn和心臟相位T2的CT圖像V-CTt2 的位置匹配。具體來說，與上述CT圖像V-CTt和MR圖像V-MR的位置匹配同樣，按照短軸的位置相對應的CT短軸圖像的每個組合，來進行使用了相關系數(shù)的位置匹配?；蛘撸部砂疵總€上述組合，通過用戶的鼠標操作等手動進行位置匹配。另一方面，梗塞占有率MI是如例如圖7所示那樣，在MR短軸截面P-MRm中從長軸 LA-MR與短軸截面P-MIim之間的交點O-MIim沿短軸截面P-MIim放射狀延伸的多條線段In(n = 1,2,…，N)的每一個的、梗塞區(qū)域相對心肌區(qū)域整體的比值，對于各個線段In，通過下式來得到。心肌的梗塞區(qū)域Ι ΜΙ的厚度X 100/心肌區(qū)域整體的厚度(壁厚LVin和LV。ut間的距離)或，可按由各線段In分割的每個劃分區(qū)，通過心肌的梗塞區(qū)域Rmi的面積X 100/心肌區(qū)域整體的面積來計算。如前所述，由于心肌的梗塞區(qū)域1^表示比正常的心肌區(qū)域高的信號值，所以可以使用可識別梗塞區(qū)域和正常區(qū)域的閾值，將信號值比該閾值高的體素作為梗塞區(qū)域加以提取。通過按照距各截面的中心線部的距離，在半徑不同的同心圓的圓周上配置在CT 短軸截面P-CTu到P-CTt,m分別得到的心臟功能評價值CF，來生成表示心臟功能評價值CF 的牛眼圖I-CF。具體來說，越是接近心臟中心部的截面，越配置在半徑較小的圓周上?；蛘撸部梢允窃绞墙咏呐K基部的截面，越配置在半徑較小的圓周上。圖6表示了表示心臟功能評價值CF的牛眼圖I-CF的一例。如圖所示，在牛眼圖I-CF中，在與距中心線部的距離rm對應的半徑rm'的圓周上表示出距中心線部的距離為rm的CT短軸截面P-CTt,m(參考圖4)中的心臟功能評價值CF的分布。各CT短軸截面P-CTt, m上的心臟功能評價值CF的分布被表示為，CT短軸截面P-CTt,m上的各線段In的朝向(參考圖5)與牛眼圖I-CF中的線段In'的朝向一致。例如按照心臟功能評價值CF的值來分色表示心臟功能評價值CF。 也可以僅對心臟功能評價值CF的預定值范圍分配顏色。與表示心臟功能評價值CF的牛眼圖I-CF同樣地生成表示梗塞占有率MI的牛眼圖I-MI。圖8表示了表示梗塞占有率MI的牛眼圖I-MI的一例。如圖所示，在牛眼圖I-MI 中，在與距中心線部的距離rm對應的半徑rm'的圓周上表示出距中心線部的距離為^的 MR短軸截面P-MRm (參考圖4)中的梗塞占有率MI的分布。各MR短軸截面P-MRm上的梗塞占有率MI的分布被表示為，MR短軸截面P-MIim上的各線段In的朝向(參考圖7)與牛眼圖 I-MI中的線段In'的朝向一致。本實施方式中，僅對梗塞占有率MI為預定值(例如90%) 以上的區(qū)域分配特定的濃度值，但是也可以例如按照梗塞占有率MI的值，用不同的濃淡來加以表示?？梢杂捎脩糇兏Ｑ蹐DI-MI中表示的梗塞占有率的值的范圍。通過在表示心臟功能評價值CF的牛眼圖I-CF上半透明疊加表示梗塞占有率MI的牛眼圖I-MI，來生成疊加圖像I-0L。這時，由對應關系確定部33來確定牛眼圖I-CF和 I-MI的位置的對應關系，由于已經(jīng)進行了位置匹配，所以疊加圖像生成部34只要利用兩個圖像中坐標值一致的點彼此之間進行重合即可。圖9是利用圖6的表示心臟功能評價值CF 的牛眼圖I-CF和圖8的表示梗塞占有率MI的牛眼圖I-MI而生成的疊加圖像I-OL的例子。 如圖所示，用不同的顯示方式(顏色、濃淡、加影線等)來表示心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI，以便能夠視覺識別心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI兩者。如以上這樣，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，疊加圖像生成部34輸出將由心臟功能分析部31計算的心臟功能評價值CF和由心肌梗塞分析部32計算的梗塞占有率MI以可識別兩者的方式在可表現(xiàn)心臟的各位置的坐標系上疊加表示而成的疊加圖像I-0L。由此，可以使心臟功能評價值和梗塞占有率兩個計算結果綜合可視，向用戶明確提示是否在心臟功能低下的部分產生了心肌梗塞。因此，在圖像診斷時，可以更容易且更準確地進行心絞痛和心肌梗塞的判斷。由于對應關系確定部33確定心臟功能評價值CF的計算中使用的CT圖像V-CTt與梗塞占有率MI的計算中使用的MR圖像V-MR中的、心臟解剖學位置的對應關系，并進行兩個圖像的位置匹配，所以由疊加圖像生成部34生成的疊加圖像I-OL中，同一解剖學位置上的心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI被表示出的圖像上的位置誤差減少，對診斷精度的
提高有利。由于由疊加圖像生成部34生成的疊加圖像I-OL以用第1坐標成分與第2坐標成分規(guī)定的坐標系表示，其中，所述第1坐標成分表示連結心臟的心尖部和心臟基部的長軸 LA-CT0LA-MR的方向上的位置，所述第2坐標成分表示在長軸LA-CTt、LA-MR上的各位置與長軸LA-CTt、LA-MR正交的短軸截面P_CTt,m、P_MI m上以表示長軸LA_CTt、LA_MR的點為視點的放射狀的視線方向，所以將遍布心臟(左心室)壁的四周的心臟功能評價值CF與梗塞占有率MI作為1個圖像表現(xiàn)，因而一覽性提高，對診斷的高效化有利。進一步，對于梗塞占有率MI，由于在疊加圖像I-OL上僅表示程度高到滿足預定基準的部分，所以可以防止因心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI的重疊而使疊加圖像I-OL 復雜化以及難以看清各自值的分布，從而可容易地把握診斷上重要的發(fā)生心肌梗塞的部分。上述實施方式中，牛眼顯示了心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI，但是顯示方式即疊加圖像I-OL的坐標系并不限于此。例如也可以進行圖11所示的地形顯示。其如圖10模式上所示，將左心室分割為側壁、下壁、隔膜、前壁4個部分，并在各部分的邊界如同切開左心室的壁那樣加以展開的
顯不方式。如圖12所示，也可以在表示心臟的虛擬三維圖像上映射顯示心臟功能評價值CF 和梗塞占有率Ml。圖12的顯示例中，使用由心臟功能分析部31提取的左心室的心肌部分的內壁LVin和外壁LV。ut，對左心室的外壁LV。ut進行篩網(wǎng)顯示，并通過表面繪制(surface rendering)顯示內壁LVin,在左心室的內壁LVin的表面上映射心臟功能評價值CF和梗塞占有率Ml。心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI的映射位置成為圖5和圖7所示的多個線段ln(n=l，2，…，N)和左心室內壁LVinW交點。根據(jù)該顯示方式，由于可以以某種程度將心臟或左心室的形態(tài)視覺化的同時，觀察心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI的分布，所以可以容易地把握心臟功能的異常部分或梗塞部分的解剖學位置。另一方面，在該顯示方式的情況下，由于不能一覽遍布左心室壁四周的心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI，所以優(yōu)選按照用戶進行的使用了鼠標等的操作，來改變視點的位置及視線方向，從而使其可旋轉虛擬三維圖像。 上述實施方式中僅疊加顯示了心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI，也可進一步還疊加顯示冠狀動脈的形態(tài)。圖13是與該變形例對應的框圖。如圖所示，本變形例是對上述實施方式添加冠狀動脈提取部36后的方式。冠狀動脈提取部36通過公知的方法，從CT圖像的圖像V-CTt中提取冠狀動脈區(qū)域I-CA。例如，在從CT圖像的圖像數(shù)據(jù)V-CTt提取心臟區(qū)域后，對表示心臟區(qū)域的圖像進行多重分辨率變換，并對各分辨率的圖像進行黑塞(hesse)矩陣的固有值分析，并通過綜合各分辨率的圖像中的分析結果，來提取冠狀動脈流域I-CA作為心臟區(qū)域中的各種尺寸的線結構(血管)的集合體，并存儲到預定的存儲區(qū)域中(參考Y Sato, et al.、 ((Three-dimensional multi-scale line filter for segmentation and visualization of curvilinear structures in medical images. )), Medical Image Analysis^ 1998 ^ 6 月、Vol.2、No.2、p.p. 143-168等)。本變形例中，將心臟區(qū)域的提取處理作為與心臟功能分析部31公共的處理進行。冠狀動脈提取部36也可以還通過使用最小生成樹算法等，連結所提取的各線結構的中心點，從而生成表示冠狀動脈的樹結構的數(shù)據(jù)，并在連結所提取的冠狀動脈的中心點的中心線上的各點(樹結構數(shù)據(jù)的各節(jié)點)，求出與中心線正交的截面， 并在各截面上，使用Graph-Cuts法等公知的分割方法來識別冠狀動脈的輪廓，并使表示該輪廓的信息與樹結構數(shù)據(jù)的各節(jié)點相關聯(lián)。圖14是表示本變形例的處理流程的流程圖。如圖所示，與上述實施方式同樣，圖像處理工作站3取得CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt和MR圖像數(shù)據(jù)V-MR之后(#lla，#llb)，對應關系確定部33確定CT圖像V-CTt和MR圖像V-MR各自中表示的心臟解剖學位置的對應關系，并進行兩圖像的位置匹配(#12)。這里，將變換MR圖像V-MR而位置匹配后的MR圖像V-MR'存儲到預定的存儲區(qū)域中。接著，若由用戶啟動心臟分析應用，則心臟功能分析部31與上述實施方式同樣，從CT圖像數(shù)據(jù)V-CTt中提取心臟區(qū)域、左心室內腔區(qū)域、心肌區(qū)域(#13a)， 并設置長軸LA-CTt和短軸SA-CTt,m (#14a)，來計算心臟功能評價值CF (#15a)。另一方面，冠狀動脈提取部36從在步驟#13a提取的心臟區(qū)域中提取冠狀動脈區(qū)域I-CA (#16)。心肌梗塞分析部32也與上述實施方式同樣，將MR圖像數(shù)據(jù)V-MR作為輸入，而提取圖像中的心臟區(qū)域、左心室內腔區(qū)域、心肌區(qū)域(# 13b)，并設置長軸LA-MR和短軸SA-MRm (# 14b)，來計算梗塞占有率MI (#15b)。并且，疊加圖像生成部34生成疊加有冠狀動脈區(qū)域I-CA、心臟功能評價值CF、梗塞占有率MI后的、如圖15所示例的虛擬三維圖像I-0L(#17)。這里，可以使用Alpha混合處理或體繪圖處理等合成例如表示冠狀動脈區(qū)域I-CA的體素數(shù)據(jù)、和表示心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI的體素數(shù)據(jù)，來生成虛擬三維圖像I-OL (細節(jié)參考JP特開2008-259696號公報等)。顯示控制部35將所生成的疊加圖像I_0L顯示在圖像處理工作站3的顯示器上(#18)。這里，優(yōu)選根據(jù)用戶進行的使用了鼠標等的操作，來改變體繪圖的視點位置及視線方向，從而能夠使虛擬三維圖像旋轉。上述說明中，生成虛擬三維圖像作為疊加圖像，但是也可以生成表示冠狀動脈的牛眼圖，從而生成疊加有分別表示冠狀動脈區(qū)域I-CA、心臟功能評價值CF、梗塞占有率MI的牛眼圖的疊加圖像I-OL (細節(jié)參考前述的專利文獻4等)。如上這樣，根據(jù)本變形例，由于生成在疊加有心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI 的圖像上進一步疊加冠狀動脈I-CA的形態(tài)而成的疊加圖像I-0L，所以可以容易地把握對發(fā)生心臟功能的異?；虬l(fā)生梗塞這樣的心肌區(qū)域供給氧等的冠狀動脈，還可容易進行與用于分析該冠狀動脈的公知的應用的聯(lián)合。由此，預計會使診斷效率及精度進一步提高。上述的實施方式和變形例始終是示例，上述的所有說明不應用于限定解釋本發(fā)明的技術范圍。在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內，對上述的實施方式的系統(tǒng)結構、硬件結構、 處理流程、模塊結構、用戶接口及具體的處理內容等進行各種改變而得到的情形也包含在本發(fā)明的技術范圍中。例如圖3及圖14中并列表示的處理步驟中的處理順序并不限于上述中說明的順序，順序可以是前后順序，也可并行進行。例如圖3的步驟#la，#2a, #3a也可以在步驟#lb， #2b，#3b之前進行，可以在后進行，也可同時進行。另外，也可以代替設置疊加圖像生成部34，顯示控制部35以預定的時間間隔連續(xù)切換表示心臟功能的牛眼圖I-CF和表示梗塞占有率MI的牛眼圖I-MI，同時使其顯示在圖像處理工作站3的顯示器上，由此可實現(xiàn)心臟功能評價值CF和梗塞占有率MI的疊加顯示。符號說明
31心臟功能分析部
32心肌梗塞分析部
33對應關系確定部
34疊加圖像生成部
35顯示控制部
36冠狀動脈提取部
權利要求
1.一種醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，包括心臟功能分析單元，將表示心臟的三維醫(yī)用圖像作為輸入，按照預定的多個部分的每一個來計算表示心臟的功能的心臟功能評價值；心肌梗塞分析單元，將所述三維醫(yī)用圖像作為輸入，按照預定的多個部分的每一個來計算表示心肌梗塞的程度的心肌梗塞度；以及疊加圖像輸出單元，輸出將所述心臟功能評價值和所述心肌梗塞度以可識別兩者的形式疊加表示在可表現(xiàn)所述三維醫(yī)用圖像中的心臟各位置的坐標系上而成的疊加圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，所述心臟功能分析單元將1個以上表示預定心臟相位的心臟的第1三維醫(yī)用圖像作為輸入，來計算與心肌的壁運動有關的心臟功能評價值；所述心肌梗塞分析單元在對被檢體投入預定的造影劑后經(jīng)過預定時間后，根據(jù)由MRI 裝置進行的攝像而得到的表示心臟的延遲造影相的第2三維醫(yī)用圖像，計算所述心肌梗塞度。
3.根據(jù)權利要求2所述的醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，還具有對應關系確定單元，確定所述第1三維醫(yī)用圖像和第2三維醫(yī)用圖像中的心臟解剖學位置的對應關系；所述疊加圖像是，基于所述解剖學位置的對應關系將相對應的解剖學位置上的所述心臟功能評價值和所述心肌梗塞度表示在所述坐標系的相同位置上而成的圖像。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，還具有冠狀動脈提取單元，所述冠狀動脈提取單元從所述三維醫(yī)用圖像中提取冠狀動脈區(qū)域；所述疊加圖像輸出單元輸出將所提取的冠狀動脈區(qū)域進一步疊加表示在所述坐標系上而成的疊加圖像。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，所述坐標系至少由第1坐標成分與第2坐標成分加以規(guī)定，所述第1坐標成分表示連結所述三維醫(yī)用圖像中的心臟心尖部和心臟基部的長軸方向上的位置，所述第2坐標成分表示在所述長軸上的各位置上與該長軸正交的截面上的、以表示長軸的點為視點的放射狀視線方向。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，所述疊加圖像輸出單元輸出將所述心臟功能評價值和所述心肌梗塞度疊加表示在從所賦予的方向觀察到的心臟的各部分上而成的所述疊加圖像。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，所述心肌梗塞分析單元計算所述各部分中發(fā)生梗塞的心肌厚度相對于心肌整體的厚度的比例，作為所述心肌梗塞度。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的醫(yī)用圖像診斷支援裝置，其特征在于，所述疊加圖像輸出單元針對所述心肌梗塞度，輸出僅將該心肌梗塞度的程度高到滿足預定的基準的部分疊加顯示在所述坐標系上而成的所述疊加圖像。
9.一種醫(yī)用圖像診斷支援方法，其特征在于，計算機執(zhí)行以下步驟將表示心臟的三維醫(yī)用圖像作為輸入，按照預定的多個部分的每一個來計算表示心臟的功能的心臟功能評價值的步驟；將所述三維醫(yī)用圖像作為輸入，按照預定的多個部分的每一個來計算表示心肌的梗塞程度的心肌梗塞度的步驟；以及輸出將所述心臟功能評價值和所述心肌梗塞度以可識別兩者的形式疊加表示在可表現(xiàn)所述三維醫(yī)用圖像中的心臟各位置的坐標系上而成的疊加圖像。
全文摘要
本發(fā)明一種醫(yī)用圖像診斷支援裝置、方法和程序。本發(fā)明所要解決的技術問題是在心臟區(qū)域的圖像診斷時，可明確提示在心臟功能低下的部分是否發(fā)生了心肌梗塞。其解決方案為心臟功能分析部(31)將表示心臟的三維醫(yī)用圖像作為輸入，按照預定的多個部分的每一個計算表示心臟的功能的心臟功能評價值，并且心肌梗塞分析部(32)將三維醫(yī)用圖像作為輸入，按照預定的多個部分的每一個計算表示心肌的梗塞程度的心肌梗塞度。疊加圖像生成部(34)輸出將所計算的心臟功能評價值和心肌梗塞度以可識別兩者的形式疊加表示在可表現(xiàn)三維醫(yī)用圖像中的心臟各位置的坐標系上而成的疊加圖像。
文檔編號A61B5/055GK102525528SQ20111032783
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權日2010年10月25日
發(fā)明者桝本潤 申請人:富士膠片株式會社