椎骨分割裝置、方法及程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及根據(jù)包含多個(gè)椎骨的Ξ維醫(yī)用圖像可識(shí)別地分離多個(gè)椎骨的各椎骨 的椎骨分割裝置、方法及程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 脊髓起到用于傳遞在大腦與身體的各部中往來的消息的作用，是非常重要的部 位。因此，脊髓由多個(gè)椎骨（脊椎）保護(hù)。另外，通過對(duì)掃描被攝體而得到的斷層圖像進(jìn)行 讀影而對(duì)椎骨的損傷、病變的有無進(jìn)行確認(rèn)。此時(shí)，為了對(duì)例如有損傷、病變的椎骨進(jìn)行報(bào) 告，需要對(duì)各椎骨進(jìn)行識(shí)別。因此，提出了各種椎骨分割的算法，上述椎骨分割的算法是基 于掃描被攝體而得到的斷層圖像而可識(shí)別地分別分離多個(gè)椎骨，并對(duì)各椎骨賦予標(biāo)簽的圖 像處理。
[0003] 例如在專利文獻(xiàn)1中，提出了如下方法：將根據(jù)CT(Computed Tomography :計(jì)算機(jī) 斷層掃描）圖像或MRI(ma即etic resonance imaging:磁共振成像）圖像等斷層圖像而得 到的Ξ維圖像作為對(duì)象，生成與各椎骨的中屯、軸交叉的面及平行的面的截面圖像，算出表 示各截面圖像中的截面形狀的鮮明度的特征量即表示椎骨的排列的規(guī)則性的特征量，并基 于上述特征量而確定位于各椎骨之間的椎間盤的位置，由此對(duì)各椎骨進(jìn)行分離，進(jìn)而對(duì)分 離出的椎骨的區(qū)域賦予標(biāo)簽。
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2011-131040號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明所要解決的課題
[0006] 然而，一般已知在斷層圖像的掃描方向（體軸方向）的切片厚度較大的情況下，體 軸方向的空間分辨率不足，而圖像表現(xiàn)能力下降。在各椎骨的長(zhǎng)度從比較短的頸椎到胸椎 上部的范圍中，椎間盤的厚度尤其小。因此，例如在超過3mm那樣的切片厚度的情況下，難 W確定椎間盤的位置。其結(jié)果為，無法高精度地檢測(cè)出椎間盤，難W對(duì)多個(gè)椎骨進(jìn)行分離。 在該情況下，可W想到減小切片厚度。但是，當(dāng)減小了切片厚度時(shí)，Ξ維圖像的數(shù)據(jù)量變得 龐大，用于椎骨的分離的運(yùn)算量也變得龐大。另外，當(dāng)減小了切片厚度時(shí)，在圖像的讀影時(shí) 需要參照更多的圖像，因此醫(yī)師的負(fù)擔(dān)較大。
[0007] 本發(fā)明鑒于上述情況而作出，其目的是在椎骨分割裝置、方法及程序中，即使切片 厚度較大也能夠可識(shí)別地分別分離多個(gè)椎骨。
[0008] 用于解決課題的方法
[0009] 當(dāng)從側(cè)面觀察構(gòu)成脊椎的椎骨時(shí)，在相鄰的兩個(gè)椎骨中，上側(cè)的椎骨的凹下的部 分（椎下切跡）與下側(cè)的椎骨的凹下的部分（椎上切跡）相互相對(duì)而形成椎間孔。椎間孔 成為從位于脊柱管中的脊髓出來的脊髓神經(jīng)的通路。在從側(cè)面觀察該椎間孔（即弧矢剖面 中）的情況下，多個(gè)椎骨周期性地存在于脊椎延伸的方向，脊椎延伸的方向中的椎間孔的 大小比椎間盤的厚度大很多。本發(fā)明者著眼于該點(diǎn)而想到本發(fā)明。
[0010] 目P，本發(fā)明的椎骨分割裝置的特征在于，具備：椎間孔位置檢測(cè)單元，從包含多個(gè) 椎骨的Ξ維醫(yī)用圖像中檢測(cè)椎間孔的位置；及椎骨特定單元，使用所檢測(cè)出的椎間孔的位 置而對(duì)多個(gè)椎骨分別進(jìn)行確定。
[0011] "檢測(cè)椎間孔的位置"意味著檢測(cè)Ξ維醫(yī)用圖像中的椎間孔所屬的像素位置。
[0012] 另外，在本發(fā)明的椎骨分割裝置中，也可W將椎間孔位置檢測(cè)單元設(shè)為W下單元： 使用表示Ξ維醫(yī)用圖像中的椎間孔可能性的特征量來檢測(cè)椎間孔的位置。
[0013] 作為表示椎間孔可能性的特征量，除了為檢測(cè)椎間孔而創(chuàng)建的辨別器的輸出W 夕F，還能夠使用表示Ξ維醫(yī)用圖像中的椎間孔的像素值。
[0014] 另外，在本發(fā)明的椎骨分割裝置中，也可W是，還具備：中屯、線檢測(cè)單元，從Ξ維醫(yī) 用圖像中檢測(cè)脊髓中屯、線和脊椎中屯、線的至少一方；
[0015] 截面圖像生成單元，生成W脊髓中屯、線和脊椎中屯、線的至少一方為基準(zhǔn)的、用于 檢測(cè)椎間孔的至少一個(gè)截面圖像；及
[0016] 特征量計(jì)算單元，根據(jù)至少一個(gè)截面圖像來算出表示椎間孔可能性的特征量，
[0017] 也可W將椎間孔位置檢測(cè)單元設(shè)為基于特征量來檢測(cè)椎間孔的位置的單元。
[001引另外，在本發(fā)明的椎骨分割裝置中，也可W將截面圖像生成單元設(shè)為W下的單元： 對(duì)與脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線正交的、預(yù)先規(guī)定的間隔的多個(gè)截面生成多個(gè)截面圖像。
[0019] "預(yù)先規(guī)定的間隔"是考慮了運(yùn)算的速度和檢測(cè)的精度而決定的間隔，例如能夠使 用3~7mm左右的值，優(yōu)選為5mm左右的值。
[0020] 另外，在本發(fā)明的椎骨分割裝置中，也可W將特征量計(jì)算單元設(shè)為W下的單元：分 別在由通過脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線的直線線對(duì)稱地分割各截面圖像的情況下的一側(cè) 及另一側(cè)中，分別算出表示椎間孔可能性的第一特征量及第二特征量，并將第一特征量及 第二特征量的代表值決定為表示椎間孔可能性的特征量。
[0021] 另外，在本發(fā)明的椎骨分割裝置中，也可W將截面圖像生成單元設(shè)為W下的單元： 生成包含脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線并朝向預(yù)先規(guī)定的方向的截面的截面圖像。
[0022] "預(yù)先規(guī)定的方向"是W脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線為基準(zhǔn)，存在椎間孔的可能性 高的方向。例如，在使用脊髓中屯、線的情況下，在W通過脊髓中屯、線的沿身體的左右方向延 伸的線為基準(zhǔn)線的情況下，能夠?qū)⑾鄬?duì)于基準(zhǔn)線從脊髓中屯、線觀察而呈30~45度的方向 設(shè)為預(yù)先規(guī)定的方向。
[0023] 另外，在本發(fā)明的椎骨分割裝置中，也可W將椎間孔位置檢測(cè)單元設(shè)為W下單元： 在脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線的方向上使特征量與預(yù)先規(guī)定的周期函數(shù)或者準(zhǔn)周期函數(shù) 擬合，并基于所擬合的周期函數(shù)或者準(zhǔn)周期函數(shù)來檢測(cè)各椎間孔的位置。
[0024] 另外，在本發(fā)明的椎骨分割裝置中，也可朗尋特征量計(jì)算單元設(shè)為W下單元：分別 在由通過脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線的直線線對(duì)稱地分割各截面圖像的情況下的一側(cè)及 另一側(cè)中，分別算出表示椎間孔可能性的第一特征量及第二特征量，
[0025] 也可朗尋椎間孔位置檢測(cè)單元設(shè)為W下單元：在脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線的方 向上使第一特征量及第二特征量與預(yù)先規(guī)定的周期函數(shù)或者準(zhǔn)周期函數(shù)擬合，并分別基于 所擬合的周期函數(shù)或者準(zhǔn)周期函數(shù)來檢測(cè)各椎間孔的位置。
[0026] 另外，在本發(fā)明的椎骨分割裝置中，也可W將椎間孔位置檢測(cè)單元設(shè)為還使用W 下特征量來檢測(cè)各椎間孔的位置的單元：表示與脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線交叉的截面的 鮮明度的特征量、表示與脊髓中屯、線或者脊椎中屯、線平行的截面的鮮明度的特征量及根據(jù) 表示該交叉的截面和該平行的截面的清晰度的各特征量而算出的表示椎骨的排列的規(guī)則 性的特征量。
[0027] 本發(fā)明的椎骨分割方法的特征在于，從包含多個(gè)椎骨的Ξ維醫(yī)用圖像中檢測(cè)出椎 間孔的位置，使用所檢測(cè)出的椎間孔的位置而對(duì)多個(gè)椎骨分別進(jìn)行確定。
[0028] 另外，也可W將本發(fā)明的椎骨分割方法作為用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序而提供。
[002引發(fā)明效果
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，從包含多個(gè)椎骨的Ξ維醫(yī)用圖像中檢測(cè)出椎間孔的位置，并使用所 檢測(cè)出的椎間孔的位置而對(duì)多個(gè)椎骨分別進(jìn)行確定。在此，在從側(cè)面觀察脊椎的情況下，脊 椎的長(zhǎng)度方向的椎間孔的大小比椎間盤的厚度大很多。因此，即使Ξ維醫(yī)用圖像的切片厚 度較大，也能夠檢測(cè)出椎間孔的位置，其結(jié)果是，能夠可識(shí)別地分別分離多個(gè)椎骨，并對(duì)各 椎骨進(jìn)行確定。
【附圖說明】
[0031] 圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的椎骨分割裝置的診斷支援系統(tǒng)的概 要的硬件結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖2是表示通過在計(jì)算機(jī)中安裝椎骨分割程序而實(shí)現(xiàn)的椎骨分割裝置的概略結(jié) 構(gòu)的圖。
[0033] 圖3是用于對(duì)脊髓中屯、線的檢測(cè)進(jìn)行說明的圖。
[0034] 圖4是示意性地表示生成的多個(gè)截面圖像的圖。
[0035] 圖5是表示截面圖像的例子的圖。
[0036] 圖6是表示包含椎間孔的采樣圖像的圖。
[0037] 圖7是表示特征量的計(jì)算的例子的圖。
[003引圖8是用于對(duì)椎間孔的位置檢測(cè)進(jìn)行說明的圖。
[0039] 圖9是用于對(duì)特征量沿著脊髓中屯、線的變化進(jìn)行說明的圖。
[0040] 圖10是用于對(duì)椎骨的確定進(jìn)行說明的圖。
[0041] 圖11是示意性地表示對(duì)椎骨的排列進(jìn)行表示的弧矢圖像的圖。
[0042] 圖12是表示在第一實(shí)施方式中進(jìn)行的處理的流程圖。
[0043] 圖13是用于對(duì)第Ξ實(shí)施方式中的椎間孔的位置檢測(cè)進(jìn)行說明的圖。
[0044] 圖14是用于對(duì)第Ξ實(shí)施方式中的椎間孔的位置檢測(cè)進(jìn)行說明的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] W下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的第一