以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置、システム及び方法の実施形態について詳細に説明する。なお、本願に係る医用画像処理装置及び医用画像処理方法は、以下に示す実施形態によって限定されるものではない。また、実施形態は、処理内容に矛盾が生じない範囲で他の実施形態や従来技術との組み合わせが可能である。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る医用画像処理システム及び医用画像処理装置の構成例を示す図である。
例えば、図1に示すように、本実施形態に係る医用画像処理システム100は、X線CT(Computed Tomography)装置110と、医用画像保管装置120と、各部門システム130と、医用情報表示装置140と、医用画像処理装置150とを含む。ここで、各装置及びシステムは、ネットワーク160を介して通信可能に接続されている。
なお、医用画像処理システム100は、X線CT装置110の他に、磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置や超音波診断装置、PET(Positron Emission Tomography)装置、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)装置等の他の医用画像診断装置をさらに含んでもよい。
X線CT装置110は、被検体に関するCT画像を生成する。具体的には、X線CT装置110は、被検体を囲む円軌道上でX線管及びX線検出器を旋回移動させることで、被検体を透過したX線の分布を表す投影データを収集する。そして、X線CT装置110は、収集された投影データに基づいて、CT画像を生成する。
医用画像保管装置120は、被検体に関する各種の医用画像を保管する。具体的には、医用画像保管装置120は、ネットワーク160を介してX線CT装置110からCT画像を取得し、当該CT画像を自装置内の記憶回路に記憶させて保管する。例えば、医用画像保管装置120は、サーバやワークステーション等のコンピュータ機器によって実現される。また、例えば、医用画像保管装置120は、PACS(Picture Archiving and Communication System)等によって実現され、DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)に準拠した形式でCT画像を保管する。
各部門システム130は、病院情報システム(HIS:Hospital Information System)、放射線情報システム(RIS:Radiology Information System)、診断レポートシステム、臨床検査情報システム(LIS:Laboratory Information System)、リハビリ部門システム、透析部門システム、手術部門システムなどの種々のシステムが含まれる。医用画像処理システム100は、これらのシステムとそれぞれ接続され、種々の情報を相互に送受信する。例えば、医用画像処理システム100は、患者情報や、検査情報、治療情報、解析結果に関する情報などについて、各部門システム130に含まれる各システムと相互に送受信する。
医用情報表示装置140は、被検体に関する各種の医用情報を表示する。具体的には、医用情報表示装置140は、ネットワーク160を介して医用画像保管装置120からCT画像や画像処理の処理結果等の医用情報を取得し、当該医用情報を自装置内のディスプレイに表示する。例えば、医用情報表示装置140は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ、タブレット端末等のコンピュータ機器によって実現される。
医用画像処理装置150は、被検体に関する各種の画像処理を行う。具体的には、医用画像処理装置150は、ネットワーク160を介してX線CT装置110又は医用画像保管装置120からCT画像を取得し、当該CT画像を用いて各種の画像処理を行う。また、医用画像処理装置150は、ネットワーク160を介して各部門システム130から種々の情報を取得して各種処理を実行する。例えば、医用画像処理装置150は、サーバやワークステーション等のコンピュータ機器によって実現される。
例えば、医用画像処理装置150は、ネットワーク(NetWork:NW)インタフェース151と、記憶回路152と、入力インタフェース153と、ディスプレイ154と、処理回路155とを備える。
NWインタフェース151は、医用画像処理装置150と、ネットワーク160を介して接続された他の装置との間で送受信される各種データの伝送及び通信を制御する。具体的には、NWインタフェース151は、処理回路155に接続されており、他の装置から受信したデータを処理回路155に出力、又は、処理回路155から出力されたデータを他の装置に送信する。例えば、NWインタフェース151は、ネットワークカードやネットワークアダプタ、NIC(Network Interface Controller)等によって実現される。
記憶回路152は、各種データ及び各種プログラムを記憶する。具体的には、記憶回路152は、処理回路155に接続されており、処理回路155から入力されたデータを記憶、又は、記憶しているデータを読み出して処理回路155に出力する。例えば、記憶回路152は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。
入力インタフェース153は、利用者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インタフェース153は、処理回路155に接続されており、利用者から受け取った入力操作を電気信号へ変換して処理回路155に出力する。例えば、入力インタフェース153は、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力インタフェース、及び音声入力インタフェース等によって実現される。なお、本明細書において、入力インタフェース153は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース153の例に含まれる。
例えば、入力インタフェース153は、任意の角度から表示された表示画像の角度を変更させる入力操作を受け付ける。なお、入力インタフェース153は、入力操作受付部の一例である。
ディスプレイ154は、各種情報及び各種データを表示する。具体的には、ディスプレイ154は、処理回路155に接続されており、処理回路155から出力された各種情報及び各種データを表示する。例えば、ディスプレイ154は、液晶ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、タッチパネル等によって実現される。
処理回路155は、医用画像処理装置150の全体を制御する。例えば、処理回路155は、入力インタフェース153を介して利用者から受け付けた入力操作に応じて、各種処理を行う。例えば、処理回路155は、他の装置から送信されたデータをNWインタフェース151から入力し、入力したデータを記憶回路152に記憶する。また、例えば、処理回路155は、記憶回路152から入力したデータをNWインタフェース151に出力することで、当該データを他の装置に送信する。また、例えば、処理回路155は、記憶回路152から入力したデータをディスプレイ154に表示する。
以上、本実施形態に係る医用画像処理システム100及び医用画像処理装置150の構成例について説明した。例えば、本実施形態に係る医用画像処理システム100及び医用画像処理装置150は、病院や診療所等の医療施設に設置され、医師等の利用者によって行われる心臓疾患に関する診断や治療計画の策定等を支援する。
具体的には、医用画像処理装置150が、被検体の心臓の血管に関する医用画像に基づいて、血管の各位置における壁せん断応力(Wall Shear Stress:WSS)を算出して表示する。ここで、医用画像処理装置150は、WSSの算出コストや、医師による視認性を考慮して表示形態を自動で変更することで、心臓疾患に関する診断や治療計画の策定等を行う際の利用者の手間を低減する。
WSSは、計算方法によって計算コストや精度が異なるため、利用者の利用目的を考慮して適切に制御しなければ、無駄な計算コストがかかる可能性や、利用者の求める精度でWSSが算出できない可能性がある。しかしながら、様々な状況を考慮して手動で計算方法を設定することは、利用者の手間がかかる。
そこで、本実施形態に係る医用画像処理装置150は、利用者の利用目的を考慮して適切にWSSの計算及び表示を制御することにより、利用者の手間を低減することができるように構成されている。
具体的には、医用画像処理装置150は、WSSの表示方法の違いに応じて、WSSの表示形態を変化させる。例えば、医用画像処理装置150は、WSSを示した血管の3次元画像を表示させる際に、回転表示時と非回転表示時とで、表示形態を変化させる。以下、このような構成を有する医用画像処理装置150について、詳細に説明する。なお、以下では、血管に関する医用画像として、冠動脈CT画像を用いる場合の例を説明する。
例えば、図1に示すように、本実施形態では、医用画像処理装置150の処理回路155が、取得機能155aと、判定機能155bと、算出機能155cと、表示情報生成機能155dと、表示制御機能155eと、制御機能155fとを実行する。ここで、取得機能155aは、取得部の一例である。また、判定機能155bは、判定部の一例である。また、算出機能155cは、算出部の一例である。また、表示情報生成機能155dは、生成部の一例である。また、表示制御機能155eは、表示制御部の一例である。また、制御機能155fは、制御部の一例である。
取得機能155aは、NWインタフェース151を介して、X線CT装置110又は医用画像保管装置120から被検体の冠動脈CT画像を取得する。具体的には、取得機能155aは、WSSの算出に用いることができる3次元の冠動脈CT画像を取得する。また、取得機能155aは、NWインタフェース151を介して、医用画像処理システム100に接続される装置から、血流に関する指標値を取得することができる。すなわち、取得機能155aは、医用画像処理システム100に接続される装置によって算出された血流に関する指標値を取得することができる。例えば、取得機能155aは、医用画像処理システム100に接続される装置によって算出された冠動脈の各位置におけるWSSの値や、血流予備量比(Fractional Flow Reserve:FFR)等を取得する。なお、本実施形態では、算出機能155cが、取得機能155aによって取得された3次元の冠動脈CT画像を用いて、上記した血流に関する指標値を算出する場合について説明する。
判定機能155bは、WSSの算出対象及び算出結果に関する判定処理を行う。具体的には、判定機能155bは、WSSの算出対象の妥当性に関する判定処理と、WSSの算出結果の妥当性に関する判定処理とを実行する。なお、判定機能155bによる処理については、後に詳述する。
算出機能155cは、取得機能155aによって取得された被検体の冠動脈CT画像に含まれる冠動脈の心線を抽出する。また、算出機能155cは、取得機能155aによって取得された被検体の冠動脈CT画像に基づいて、冠動脈の血流に関する指標値を算出する。例えば、算出機能145bは、被検体の冠動脈CT画像から、CFD(Computational Fluid Dynamics)や機械学習等を用いた既知の手法によって、冠動脈の各位置におけるWSSの値や、血流予備量比(Fractional Flow Reserve:FFR)等を算出する。
例えば、CFDによって指標値を算出する場合、算出機能155cは、血液の物性値(例えば、ヘマトクリット、血液の粘性、密度など)、血管壁の弾性値、反復計算の条件(反復計算における最大反復回数、緩和係数、残差の許容値など)、解析の初期値(血流量、圧力、流体抵抗、圧力境界の初期値など)などの解析条件と、血管形状データとを用いた流体解析を実行して、血管の対象領域における血流に関する指標値を算出する。一例を挙げると、算出機能155cは、冠動脈の位置ごとに、圧力、血流量、血液の流速、ベクトル及び壁せん断応力などの指標値を算出する。
表示情報生成機能155dは、表示用の各種画像や各種情報を含む表示情報を生成する。例えば、表示情報生成機能155dは、冠動脈CT画像における冠動脈の血管領域を三次元的に再構成することで、冠動脈の三次元画像を生成する。一例を挙げると、表示情報生成機能155dは、VR(Volume rendering)画像、SR(Surface rendering)画像、CPR(Curved Planer Reconstruction)画像、MPR(Multi Planer Reconstruction)画像、SPR(Stretched Multi Planer Reconstruction)画像などを生成する。
また、例えば、表示情報生成機能155dは、被検体情報や、算出機能155cによる算出結果などを示す種々の表示情報を生成する。なお、表示情報生成機能155dによって生成される表示情報については、後に詳述する。
表示制御機能155eは、表示情報生成機能155dによって生成された表示情報をディスプレイ154に表示させ、表示状態を制御する。具体的には、表示制御機能155eは、3次元画像にWSSの値を割り当てた表示画像を任意の角度から表示させる表示を制御する。例えば、表示制御機能155eは、算出機能155cによって算出されたWSSを示す表示画像の回転表示を制御する。なお、表示制御機能155eによる処理については、後に詳述する。
制御機能155fは、WSSの算出結果を所定の転送先に転送したり、各種処理を実行したりする。なお、制御機能155fによる処理については、後に詳述する。
上述した処理回路155は、例えば、プロセッサによって実現される。その場合に、上述した各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路152に記憶される。そして、処理回路155は、記憶回路152に記憶された各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、処理回路155は、各プログラムを読み出した状態で、図1に示した各処理機能を有することとなる。
なお、処理回路155は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサがプログラムを実行することによって各処理機能を実現するものとしてもよい。また、処理回路155が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、処理回路155が有する各処理機能は、回路等のハードウェアとソフトウェアとの混合によって実現されても構わない。また、ここでは、各処理機能に対応するプログラムが単一の記憶回路152に記憶される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、各処理機能に対応するプログラムが複数の記憶回路が分散して記憶され、処理回路155が、各記憶回路から各プログラムを読み出して実行する構成としても構わない。
上述したように、医用画像処理装置150は、WSSを示した血管の3次元画像を表示させる際に、回転表示時と非回転表示時とで、表示形態を変化させる。ここで、まず、医用画像処理装置150による処理の手順について、図2を用いて説明する。図2は、第1の実施形態に係る医用画像処理装置の処理回路155が有する各処理機能によって行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図2においては、利用者からのWSS算出指示を受け付ける前に、事前にWSSを算出する場合の例について示す。
例えば、図2に示すように、本実施形態では、取得機能155aが、X線CT装置110又は医用画像保管装置120から被検体の冠動脈CT画像を取得する(ステップS101)。例えば、取得機能155aは、X線CT装置110によって冠動脈CT画像が収集されるごと、あるいは、医用画像保管装置120に冠動脈CT画像が格納されるごとに、冠動脈CT画像を取得する。この処理は、例えば、処理回路155が、取得機能155aに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、判定機能155bが、取得された冠動脈CT画像を対象とした場合に条件を満たすか否かを判定する(ステップS102)。具体的には、判定機能155bは、取得された冠動脈CT画像がWSSの算出対象として妥当であるか否かを判定する。この処理は、例えば、処理回路155が、判定機能155bに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
ここで、判定機能155bが、条件を満たすと判定した場合には(ステップS102、肯定)、医用画像処理装置150は、ステップS103に進む。一方、判定機能155bが、条件を満たさないと判定した場合には(ステップS102、否定)、医用画像処理装置150は、ステップS101に戻って、画像データの取得を行う。
続いて、算出機能155cが、取得機能155aによって取得された被検体の冠動脈CT画像に基づいて、血流に関する指標値を算出する(ステップS103)。例えば、算出機能155cは、WSSを算出する。この処理は、例えば、処理回路155が、算出機能155cに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、判定機能155bが、算出結果を判定して、判定結果を記憶回路152に格納する(ステップS104)。具体的には、判定機能155bは、算出機能155cによって算出されたWSSの算出結果が妥当であるか否かを判定する。そして、判定機能155bは、被検体を識別するための識別情報に対応付けて、判定結果を記憶回路152に格納する。この処理は、例えば、処理回路155が、判定機能155bに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示制御機能155eが、入力インタフェース153を介して、指標値を表示させるための表示操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS105)。ここで、表示制御機能155eが表示操作を受け付けた場合には、(ステップS105、肯定)、医用画像処理装置150は、ステップS106に進む。一方、表示制御機能155eが表示操作を受け付けていない場合には、(ステップS105、否定)、医用画像処理装置150は、ステップS101に戻って、画像データの取得を継続する。この処理は、例えば、処理回路155が、表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示情報生成機能155dが、被検体ごとの指標値を示すリストを生成して、表示制御機能155eが、生成されたリストをディスプレイ154に表示させる(ステップS106)。この処理は、例えば、処理回路155が、表示情報生成機能155dに対応するプログラム及び表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示制御機能155eが、入力インタフェース153を介して、リストに対する選択操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS107)。ここで、表示制御機能155eが選択操作を受け付けた場合には、(ステップS107、肯定)、医用画像処理装置150は、ステップS108に進む。一方、表示制御機能155eが選択操作を受け付けていない場合には、(ステップS107、否定)、医用画像処理装置150は、リストの表示を継続する。この処理は、例えば、処理回路155が、表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示情報生成機能155dが、選択された情報に関する表示情報を生成して、表示制御機能155eが、生成された表示情報をディスプレイ154に表示させる(ステップS108)。この処理は、例えば、処理回路155が、表示情報生成機能155dに対応するプログラム及び表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示制御機能155eが、表示手法に応じて、血管の心線を基準にした血管の各断面位置におけるWSSの値の空間分布を冠動脈の画像上に示す表示画像(1D-WSS)と、血管内又は血管壁の各位置におけるWSSの値の空間分布を冠動脈の画像上に示す表示画像(3D-WSS)とを切り替えて表示させる(ステップS109)。例えば、表示制御機能155eは、角度を時間経過と共に変更させながら表示画像を表示させる回転表示時には1D-WSSを表示させ、角度の変更を行わない非回転表示時には3D-WSSを表示させるように、表示形態を変化させる。一例を挙げると、入力インタフェース153によって表示画像の表示角度を変更するための操作が受け付けられた場合には、表示制御機能155eは、1D-WSSを表示させる。また、表示制御機能155eは、表示角度を変更するための操作が受け付けられていない場合には、3D-WSSを表示させる。この処理は、例えば、処理回路155が、表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示制御機能155eが、表示条件が変更されたか否かを判定する(ステップS110)。例えば、表示制御機能155eは、回転条件や、表示条件が変更されたか否かを判定する。一例を挙げると、表示制御機能155eは、回転回数及び回転速度のうち少なくとも1つを含む回転条件や、拡大又は縮小を含む表示条件が変更されたか否かを判定する。ここで、表示条件が変更された場合には(ステップS110、肯定)、表示制御機能155eは、さらに表示形態を変更させる(ステップS111)。
一例を挙げると、表示制御機能155eは、回転表示において1D-WSSを表示させている際に、表示画像の回転速度が下げられた場合に、表示画像を1D-WSSから3D-WSSに変更する。また、例えば、表示制御機能155eは、回転表示において1D-WSSを表示させている際に、表示画像の拡大が行われた場合に、WSSを表示させる画像の種別を変更する。一方、表示条件が変更されていない場合には(ステップS110、否定)、表示制御機能155eは、ステップS112に進む。この処理は、例えば、処理回路155が、表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示制御機能155eが、入力インタフェース153を介して、終了操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS112)、ここで、終了操作を受け付けた場合には(ステップS112、肯定)、医用画像処理装置150は、処理を終了する。一方、終了操作を受け付けていない場合には(ステップS112、否定)、医用画像処理装置150は、ステップS106に戻って、再度リストを表示させる。
以下、医用画像処理装置150によって実行される各処理の詳細について、説明する。
(算出対象に関する判定処理)
図2のステップS102で説明したように、判定機能155bは、WSSの算出において、算出対象の妥当性を判定する。具体的には、判定機能155bは、予め設定された条件を用いて、算出対象の妥当性を判定する。
例えば、判定機能155bは、ステップS101で取得した冠動脈CT画像に関して、WSSが算出可能であるか否かを判定する。一例を挙げると、判定機能155bは、冠動脈CT画像に関して、「1:撮像範囲に心臓が含まれている」、「2:造影されている」、「3:心電同期撮像されている」、「4:心拍数が70以下で収集されている」の4つの条件を満たすか否かを判定する。
この場合、判定機能155bは、例えば、冠動脈CT画像のDICOMヘッダから上記した4つの条件に対応する情報を取得して判定処理を行ってもよく、あるいは、各部門システム130と通信することにより上記した4つの条件に対応する情報を取得して判定処理を行ってもよい。
また、判定機能155bは、画像処理技術を用いて判定することもできる。例えば、判定機能155bは、画像処理技術によって画像から心臓の解剖構造を探索し、対応する解剖構造が検出できなければ、「1:撮像範囲に心臓が含まれている」の条件を満たしていないと判定することができる。同様に、判定機能155bは、画像処理技術によって冠動脈の解剖構造を画像から検出できない又は冠動脈の位置の画素値が小さければ、「2:造影されている」の条件を満たしていないと判定することができる。
WSSが算出可能であるか否かを判定する条件としては、上記した4つの条件に限られず、その他種々の条件が用いられてもよい。
例えば、判定機能155bは、血流に関する指標値の算出に用いられる冠動脈CT画像を収集するための推奨プロトコルの範囲に、取得されたCT画像のプロトコルが含まれているか否かを判定することで、WSSが算出可能であるか否かを判定する。一例を挙げると、判定機能155bは、取得されたCT画像におけるスライス厚やマトリクスサイズが、推奨プロトコルの範囲内にあるか否かを判定する。
また、例えば、判定機能155bは、撮像時の被検体の動きや、金属(ステントやペースメーカ)などによる画像のノイズを検出し、検出したノイズの量が閾値を超えたか否かを判定することで、WSSが算出可能であるか否かを判定する。一例を挙げると、判定機能155bは、取得された冠動脈CT画像におけるS/N(signal-to-noise ratio)を算出し、算出したS/Nと閾値とを比較することで、取得された冠動脈CT画像からWSSを算出することができるか否かを判定する。
また、例えば、判定機能155bは、複数の条件の組み合わせによって判定処理を行うこともできる。例えば、検査日と撮像日との間の矛盾や、被検体情報における妥当性に対して条件が設定される。一例を挙げると、判定機能155bは、取得した冠動脈CT画像の検査日が「2020年」であるのに対して、撮像日が「2019年」であった場合、当該冠動脈CT画像を用いたWSSの算出を不可と判定する。また、例えば、判定機能155bは、年齢が「30歳」であるのに対して、体重が「10kg」となっていた場合、当該被検体に関する情報の妥当性が低いと判定して、WSSの算出を不可と判定する。
また、例えば、判定機能155bは、被検体の投薬履歴に関する情報によって判定処理を行うこともできる。一例を挙げると、判定機能155bは、各部門システム130から被検体の投薬履歴に関する情報を取得して、アスピリンや血管拡張剤が画像撮像の直前に投薬されている場合は、通常とは異なる計算結果が算出される可能性が高いため、WSSの算出を不可と判定する。
(指標値の算出処理)
図2のステップS103で説明したように、算出機能155cは、血流に関する指標値を算出する。具体的には、算出機能155cは、冠動脈の各位置におけるWSSの値を算出する。
例えば、算出機能155cは、上記したように、CFDや機械学習等を用いた既知の手法により、取得した冠動脈CT画像におけるWSSの値を算出する。ここで、算出機能155cは、一次元のWSS(以下、1D-WSS)と、三次元のWSS(以下、3D-WSS)とを算出することができる。具体的には、算出機能155cは、血管の心線を基準にした血管の各断面位置におけるWSSを示す1D-WSSと、血管内又は血管壁の各位置におけるWSSを示す3D-WSSを算出する。
なお、算出機能155cは、WSS以外の血流に関する指標値についても、一次元及び三次元で値を算出することができる。例えば、算出機能155cは、血管の心線を基準にした血管の各断面位置におけるFFRを示す1D-FFRと、血管内の各位置におけるFFRを示す3D-FFRを算出することができる。
ここで、3D-FFR及び3D-WSSは、局所位置のWSS及びFFRを算出するため、より正確な情報を提供できるというメリットを有するが、その一方で、計算時間やコンピュータによる処理や記憶領域の使用量等の計算コストが高いというデメリットを有する。これに対し、1D-FFR及び1D-WSSは、3D-FFR及び3D-WSSと比べて情報の正確性が低下するというデメリットを有するが、その一方で、計算時間やコンピュータによる処理や記憶領域の使用量等の計算コストが低いというメリットを有する。
なお、医用画像処理装置150は、算出機能155cによる指標値の算出において、入力インタフェース153を介した、CFDのパラメータの手動設定を受け付けることができる。
(算出結果に関する判定処理)
図2のステップS104で説明したように、判定機能155bは、WSSの算出結果に対して妥当性を判定する。具体的には、判定機能155bは、予め設定された条件を用いて、算出結果の妥当性を判定する。
例えば、判定機能155bは、算出機能155cによるWSSの算出において、計算上の異常によりWSSが算出できなかった場合や、算出結果又は算出過程が予め設定した基準に対して乖離している場合に、算出結果が妥当ではないと判定する。一例を挙げると、判定機能155bは、冠動脈の位置ごとや、血管枝ごとに、WSSの算出結果に関する判定処理を行い、判定結果を当該位置又は血管枝に対応付けて格納する。
このような算出結果の判定処理においては、例えば、予め多量の画像データを用いて生成した標準的な冠動脈の形状モデルや、予め設定したWSSの基準値などが用いられる。一例を挙げると、判定機能155bは、WSSの算出過程で算出される冠動脈の形状と、標準的な冠動脈の形状モデルとの乖離の程度を算出し、算出した乖離の程度が閾値を超えた場合に、算出結果が妥当ではないと判定する。また、例えば、判定機能155bは、算出したWSSの値と基準値との乖離の程度を算出し、算出した乖離の程度が閾値を超えた場合に、算出結果が妥当ではないと判定する。
また、判定機能155bは、算出した流体を用いて判定することもできる。かかる場合には、判定機能155bは、血管の広範囲にわたって逆流が発生するなど通常の被検体ではありえない流体分布がある場合に、算出結果が妥当ではないと判定する。
また、WSSの場合、通常血管の走行方向に準じた方向にストレスが発生する。そこで、判定機能155bは、WSSの算出結果において、血管の内外方向に向かってストレスが発生している箇所が所定の領域以上生じた場合に、算出結果が妥当ではないと判定することもできる。
また、判定機能155bは、入力インタフェース153を介して手動設定されたパラメータに矛盾が生じた場合(例えば、画像サイズ100*100に対して、メッシュのサイズ50*50とメッシュ数100の設定など)や、手動設定されたパラメータが妥当ではない場合(例えば、推奨プロトコルの範囲から外れているなど)に、算出結果が妥当ではないと判定することもできる。
(リストの表示処理)
図2のステップS106で説明したように、表示制御機能155eは、利用者から表示操作を受け付けると、まず、WSSの算出結果を被検体ごとにまとめたリストを表示させる。具体的には、表示情報生成機能155dが、算出機能155cによって算出された種々の算出結果と、被検体情報とを用いて、WSSの算出結果を被検体ごとにまとめたリストを生成する。表示制御機能155eは、表示情報生成機能155dによって生成されたリストをディスプレイ154に表示させる。図3A及び図3Bは、第1の実施形態に係るリストの一例を示す図である。
例えば、表示制御機能155eは、利用者から表示操作を受け付けると、図3Aに示すように、「ID」と、「Patient name」と、「Average WSS」と、「Max WSS」と、「Min WSS」と、「Calcium Score」とを対応付けたリストをディスプレイ154に表示させる。ここで、「ID」は、被検体を一意に識別するための識別子を示す。また、「Patient name」は、被検体の名前を示す。また、「Average WSS」は、算出したWSSの平均値をしめす。また、「Max WSS」は、算出したWSSにおける最大値を示す。また、「Min WSS」は、算出したWSSにおける最低値を示す。また、「Calcium Score」は、WSSを算出した血管におけるカルシウムスコアを示す。
ここで、表示制御機能155eは、リストにおいて基準値から乖離する結果を強調させる。具体的には、表示制御機能155eは、予め設定された基準値と、算出機能155cによって算出された値とを比較して、閾値以上の乖離がある結果に対して強調表示を行う。例えば、図3Aに示すように、表示制御機能155eは、「ID:100001」の「Max WSS:9」を強調表示する。
また、表示制御機能155eは、WSS以外の解析結果をリストにさらに表示させることもできる。例えば、表示制御機能155eは、図3Aに示すように、WSSの値以外にも、カルシウムスコアを表示させる。なお、図3Aに示すリストでは、WSS以外の解析結果として、カルシウムスコアのみを示しているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、プラークの有無や、FFRの値などをさらに対応付けて表示する場合でもよい。
表示制御機能155eは、図3Aに示すリスト以外にも、種々のリストを表示させることができる。例えば、図3Aに示すリストにおいて強調表示された「ID:100001」の「Max WSS:9」が選択されると、表示制御機能155eは、図3Bに示す各血管枝におけるWSSの詳細を示したリストを表示するように、表示情報を切り替える。
ここで、図3Bに示すリストは、冠動脈の「RCA」、「LAD」、「LCX」における血管枝ごとの「Average WSS」と、「Max WSS」と、「Min WSS」とを示す。例えば、表示制御機能155eは、図3Bに示すように、「RCA」、「LAD」及び「LCX」をタブで表示させ、選択されたタブに含まれる血管枝について、「Average WSS」と、「Max WSS」と、「Min WSS」とを含むリストを表示させる。なお、図3Bでは、図3Aにて強調表示された「Max WSS:9」が選択されたことから、「Max WSS:9」の結果を含む「RCA」のタブが自動選択され、「RCA」における血管枝「SN」、「CB」、「RVB」、「AM」、「AVN」、「PD」について、「Average WSS」と、「Max WSS」と、「Min WSS」とがそれぞれ示されたリストが表示されている。
ここで、利用者が、「LAD」や「LCX」のタブを選択すると、表示制御機能155eは、選択されたタブ(「LAD」或いは「LCX」)に含まれる血管枝について、「Average WSS」と、「Max WSS」と、「Min WSS」とがそれぞれ示されたリストを表示させる。
(WSSの表示処理)
図2のステップS108で説明したように、リストに対する選択操作を受け付けると、表示制御機能155eは、選択された被検体(或いは、血管枝)におけるWSSを表示するように制御する。具体的には、まず、表示情報生成機能155dが、血管の各位置について壁せん断応力の値を算出した血管の3次元画像を生成する。そして、表示制御機能155eが、3次元画像に壁せん断応力の値を反映させた表示画像を表示させる。
例えば、表示情報生成機能155dは、選択された被検体の冠動脈のVR画像を生成する。そして、表示制御機能155eは、冠動脈のVR画像にWSSの値に応じた色をマッピングしたカラー画像を表示させる。かかる場合には、表示制御機能155eは、算出機能155cによって算出された冠動脈の全ての位置のWSSの値を取得し、取得したWSSの値の最大値及び最小値とからWSSの取り得る範囲を特定する。そして、表示制御機能155eは、特定した範囲に対して色の配列(カラールックアップテーブル)を設定し、各位置のWSSの値に応じた色を冠動脈の各位置にマッピングする。
図4Aは、第1の実施形態に係るWSSの表示画像の一例を示す図である。例えば、表示制御機能155eは、図4Aに示すように、選択された被検体の冠動脈全体のVR画像にWSSの値に応じた色をマッピングしたカラー画像を表示させる。ここで、表示制御機能155eは、冠動脈のVR画像に対して、1D-WSSの結果に基づいてカラー化させたカラー画像と、3D-WSSの結果に基づいてカラー化させたカラー画像をそれぞれ表示させることができる。
例えば、表示制御機能155eは、血管の芯線を抽出し、血管の各位置における壁せん断応力の値の空間分布を、芯線の位置ごとに割り当てた1次元の情報を3次元画像に割り当てた第1の表示画像(1D-WSS)と、血管の空間上の位置ごとに割り当てた3次元の情報を3次元画像に割り当てた第2の表示画像(3D-WSS)とを生成して、表示させる。すなわち、表示制御機能155eは、1D-WSSの表示においては、1D-WSSにより算出された、血管軸方向には方向依存性のないWSSの空間分布を、3次元の血管画像にカラーマッピングして表示する。また、表示制御機能155eは、3D-WSSの表示においては、3D-WSSにより算出された、3次元ベクトルの形で表現された局所のWSSの空間分布を、3次元の血管画像にカラーマッピングして表示する。
ここで、表示開始時の表示状態は、任意に設定することができる。具体的には、表示制御機能155eは、表示開始時に、予め設定された角度や拡大率などで表示画像の表示を開始する。例えば、表示制御機能155eは、WSSの算出結果や、血管の性状に基づいて設定された表示角度で表示画像の表示を開始する。一例を挙げると、表示制御機能155eは、WSSの値が最大値を示す位置、あるいは、WSSの値が最小値を示す位置が表示される表示角度で表示を開始する。
また、表示制御機能155eは、表示画像を表示させる表示領域のサイズに応じて、当該表示画像の表示形態を変化させることができる。具体的には、表示制御機能155eは、表示画像を表示させる表示領域のサイズに応じて、1D-WSSの表示と3D-WSSの表示とを切り替えて表示させることができる。
例えば、表示制御機能155eは、表示領域のサイズが予め定めるサイズより大きい場合には、3D-WSSの結果に基づいてカラー化させたカラー画像を表示させる。一方、表示制御機能155eは、表示領域のサイズが予め定めるサイズより小さい場合には、1D-WSSの結果に基づいてカラー化させたカラー画像を表示させる。
また、表示制御機能155eは、表示領域のサイズに応じて、表示させる血管画像を変更することもできる。例えば、表示制御機能155eは、表示領域のサイズが予め定めるサイズより小さい場合に、血管枝ごとのCPR画像にWSSの結果を反映させたカラー画像を表示させる。
かかる場合には、まず、表示情報生成機能155dが、冠動脈CT画像を用いて、血管枝ごとのCPR画像を生成する。そして、表示制御機能155eが、CPR画像にWSSの値を反映させた表示画像を表示させる。一例をあげると、表示制御機能155eは、図4Bに示すように、冠動脈の「RCA」、「LAD」、「LCX」における血管枝ごとに生成されたCPR画像を並べ、各血管枝のCPR画像にWSSの値をそれぞれ反映させた表示画像を表示させる。
なお、表示領域のサイズは、ディスプレイにおいて表示画像を表示するために割り当てられた領域のサイズでもよく、あるいは、表示画像が表示されるディスプレイのサイズでもよい。例えば、タブレット端末や、スマートフォンなどの医用情報表示装置に表示させる場合、各装置のディスプレイのサイズが表示領域のサイズとして用いられてもよい。
(WSSの回転表示処理)
図2のステップS109で説明したように、表示画像を表示させると、表示制御機能155eは、表示画像の表示手法に応じて、1D-WSSによる表示と、3D-WSSによる表示とを切り替えることができる。
例えば、表示制御機能155eは、表示画像の表示位置を変更するための利用者の操作(例えば、ブラウジングや、回転など)に応じて、1D-WSSによる表示と、3D-WSSによる表示とを切り替える。一例を挙げると、表示制御機能155eは、表示画像の表示位置が変更されているタイミングでは1D-WSSによる表示を行い、表示画像が静止しているタイミングでは3D-WSSによる表示を行う。
例えば、表示制御機能155eは、表示画像を回転表示させる場合、血管の各位置におけるWSSの値の空間分布を血管の画像上に1次元の情報で示した1D-WSSにて表示させ、表示画像を非回転表示させる場合、血管の各位置におけるWSSの値の空間分布を血管の画像上に3次元の情報で示した3D-WSSにて表示させる。
図5は、第1の実施形態に係る表示画像の表示形態の切り替えの一例を説明するための図である。ここで、図5においては、表示画像を回転表示させる際の表示形態と、表示画像を非回転表示させる際の表示形態を示す。例えば、表示制御機能155eは、図5の左図に示すように、利用者の操作によって回転操作が行われて表示位置が変更されている間、1D-WSSによる表示を行う。すなわち、表示制御機能155eは、利用者による回転操作に応じて、利用者に対して正対する方向からレンダリングされた冠動脈のVR画像に1D-WSSの結果を反映させたカラー画像を順次表示するように制御する。
一方、表示制御機能155eは、図5右図に示すように、利用者の操作による操作が行われずカラー画像が静止している間、3D-WSSによる表示を行う。すなわち、表示制御機能155eは、利用者に対して正対する方向からレンダリングされた冠動脈のVR画像に対して3D-WSSの結果を反映させたカラー画像を継続して表示するように制御する。
例えば、表示画像が操作されている間は全体的な傾向をつかむことが重要であり、静止時には、詳細な検討を行うことが必要である。したがって、表示制御機能155eは、上記した切り替え表示を行うことで、状況に応じた適切な表示画像を表示させることができ、利用者の手間を低減することができる。
また、一般に3D-WSSでの表示の方が、データ量が多くなるため、描画速度が遅くなる可能性がある。しかしながら、表示画像の操作時には、ユーザビリティを向上させるために描画を高速で切り替える必要がある。したがって、表示制御機能155eは、上記したように、表示画像の操作時に1D-WSSでの表示を行うことで、描画速度の低下を抑止することができる。
上述した例では、利用者による表示画像の操作に応じて、表示形態を切り替える場合について説明したが、表示制御機能155eは、シネ表示などを用いて自動で回転表示させることもできる。例えば、表示制御機能155eは、図2のステップS108にて表示を開始させると同時に、1D-WSSによるカラー画像の回転表示を開始するように制御する。そして、利用者から回転表示を停止するための操作を受け付けると、表示制御機能155eは、回転表示を停止させるとともに、3D-WSSによるカラー画像の表示に切り替える。
ここで、表示制御機能155eは、種々の条件に基づいて、表示画像の表示形態を変更することができる。具体的には、表示制御機能155eは、表示画像の回転条件や、表示画像の表示条件、あるいは、WSSの算出結果に基づいて、表示画像の表示形態を種々変更することができる。
例えば、表示画像の回転条件を用いる場合、表示制御機能155eは、表示画像の回転回数や、回転速度に応じて、1D-WSSによる表示と、3D-WSSによる表示とを切り替える。一例を挙げると、表示制御機能155eは、表示画像の回転回数や、回転速度が閾値以下の場合、3D-WSSによる表示を行う。一方、表示制御機能155eは、表示画像の回転回数や、回転速度が閾値を超える場合、1D-WSSによる表示を行う。
ここで、表示制御機能155eは、回転・非回転による制御と、上述した回転条件による制御とを組み合わせた表示制御を行うことができる。例えば、表示制御機能155eは、回転表示時に1D-WSSによって表示している際に、回転速度が閾値以下に変更された場合、3D-WSSの表示に切り替える。また、表示制御機能155eは、非回転表示時に3D-WSSによって表示している際に、閾値以下の回転速度で回転を開始するように条件が変更された場合、3D-WSSによる表示を継続する。また、例えば、表示制御機能155eは、回転表示時において、回転回数及び回転速度に応じて、表示画像に用いる医用画像(例えば、CT画像)の種類を変更することもできる。一例を挙げると、表示制御機能155eは、回転回数及び回転速度のうち少なくとも1つが閾値以下の場合に、所定の種類の医用画像を用いた表示画像を表示させる。
また、例えば、表示制御機能155eは、回転表示時において、回転角度に応じて、1D-WSSによる表示と3D-WSSによる表示とを切り替えることもできる。一例を挙げると、表示制御機能155eは、冠動脈を回転表示させている間、表示画像において中心に近い位置にある冠動脈を3D-WSSによって表示させ、表示画像において中心から遠い位置にある冠動脈を1D-WSSによって表示させる。例えば、冠動脈は、LAD、LCX、RCAの3本の血管が心臓を取り囲むように走行している。そこで、表示制御機能155eは、冠動脈を回転表示させている間、上記した3本のうち、表示画像において中心に近い位置にある1本を3D-WSSによって表示させ、表示画像において中心から遠い位置にあるその他の血管を1D-WSSによって表示させる。すなわち、表示制御機能155eは、冠動脈の各血管について、表示画像の回転に伴い表示画像の中心付近にきた場合に3D-WSSの表示に切り替え、中心付近から外れた場合に1D-WSSの表示に切り替える。
このように、注目したい中心位置に近い冠動脈は詳細な3D表示で表示し、逆に、脇の方に表示されている冠動脈はあえて詳細表示ではなく1D表示することにより大体の動向をわかりやすく、簡略化して表示することができるので、脇に表示している冠動脈の値の分布が思わしくない場合にも見落とすことを抑止することができる。
また、例えば、表示画像の表示条件を用いる場合、表示制御機能155eは、カラー画像の拡大表示や、縮小表示に応じて、1D-WSSによる表示と、3D-WSSによる表示とを切り替える。一例を挙げると、表示制御機能155eは、カラー画像が閾値を超える拡大率で拡大された場合、3D-WSSによる表示を行う。一方、表示制御機能155eは、カラー画像が閾値を超える縮小率で縮小された場合、1D-WSSによる表示を行う。
ここで、表示制御機能155eは、回転・非回転による制御と、上述した表示条件による制御とを組み合わせた表示制御を行うことができる。例えば、表示制御機能155eは、回転表示時に1D-WSSによって表示している際に、表示画像が閾値を超える拡大率で拡大された場合、3D-WSSの表示に切り替える。また、表示制御機能155eは、非回転表示時に3D-WSSによって表示している際に、表示画像が閾値を超える縮小率で縮小された場合、1D-WSSの表示に切り替える。また、例えば、表示制御機能155eは、回転表示時及び非回転表示時に、表示画像が拡大又は縮小された場合、表示画像に用いる医用画像(例えば、CT画像)の画像の種類を変更することができる。一例を挙げると、表示制御機能155eは、表示画像が閾値を超える拡大率で拡大された場合や、表示画像が閾値を超える縮小率で縮小された場合に、それぞれ所定の種類の医用画像を用いた表示画像を表示させる。
また、例えば、WSSの算出結果を用いる場合、表示制御機能155eは、利用者に注視される可能性が高い位置(特徴的なWSSを有する位置や、プラークが存在する位置)について3D-WSSによる表示を行う。一例を挙げると、表示制御機能155eは、1D-WSSによって回転表示を行っている際に、WSSの値が閾値以上となる位置、及び、閾値以下となる位置が画面正面に近づいた場合に、3D-WSSによる表示に切り替える。また、例えば、表示制御機能155eは、冠動脈におけるプラークや石灰化の位置を特定し、特定した位置が画面正面に近づいた場合に、3D-WSSによる表示に切り替える。なお、表示制御機能155eは、冠動脈におけるプラークや石灰化の位置の特定方法として、既存の手法を適宜用いることができる。例えば、画素値の分布に基づいた画像処理による手法や機械学習を用いる手法がある。
(回転速度)
上述した回転表示における回転速度は、種々の条件に応じて、適宜変更することができる。具体的には、表示制御機能155eは、WSSの算出結果、血管の性状などに基づいて、回転表示中の回転速度を任意に変更することができる。
例えば、WSSの算出結果を用いる場合、表示制御機能155eは、回転表示において、WSSの最大値及び最低値が算出された血管の位置が表示されるタイミングで回転速度を低下させるように制御する。すなわち、表示制御機能155eは、特徴的なWSSの値を示す位置が画面正面に近づいた際に、回転速度を遅くする。
図6は、第1の実施形態に係る回転速度の速度調整の一例を説明するための図である。ここで、図6においては、縦軸を回転速度とし、横軸を回転角度としたグラフを示す。また、図6においては、算出されたWSSの空間分布に特徴的なWSSの値が含まれる場合の回転速度を曲線L1で示し、算出されたWSSの空間分布に特徴的なWSSの値が含まれない場合の回転速度を曲線L2で示す。
例えば、表示制御機能155eは、図6の曲線L1に示すように、WSSの最大値を示す位置が画面正面に近づくにつれて回転速度を低下させ、WSSの最大値を示す位置が画面正面から離れていくにつれて回転速度を増加させる。また、表示制御機能155eは、図6の曲線L1に示すように、WSSの最小値を示す位置が画面正面に近づくにつれて回転速度を低下させ、WSSの最小値を示す位置が画面正面から離れていくにつれて回転速度を増加させて元の速度に回復するように制御する。
なお、上記した回転速度の速度調整は、冠動脈全体における最大値と最小値で行われてもよく、冠動脈の血管枝ごとに最大値と最小値で行われてもよい。また、上記した回転速度の速度調整は、最大値を示す位置と最小値を示す位置だけでなく、閾値以上のWSSの値を示す位置と閾値以下のWSSの値を示す位置でそれぞれ行われてもよい。
また、算出されたWSSの空間分布に特徴的なWSSの値が含まれない場合には、表示制御機能155eは、図6の曲線L2に示すように、一定の回転速度で表示画像を回転表示させる。
また、血管の性状を用いる場合、表示制御機能155eは、回転表示において、血管の病変部位の位置が表示されるタイミングで回転速度を低下させるように制御する。一例を挙げると、表示制御機能155eは、プラークや石灰化が検出された位置が画面正面に近づくにつれて回転速度を遅くし、プラークや石灰化が検出された位置が画面正面から離れていくにつれて回転速度を増加させて元の速度に回復するように制御する。
また、表示制御機能155eは、上述した回転速度の調整と、表示形態の切り替え(1D-WSSによる表示と3D-WSSによる表示との切り替え)とを組み合わせた制御を行うことができる。図7は、第1の実施形態に係る表示制御機能による表示制御の一例を説明するための図である。ここで、図7においては、図6に示した曲線L1での速度調整に対して表示形態の切り替えを組み合わせる場合について示す。
例えば、図7に示すように、回転速度に対して基準速度が設定される。ここで、基準速度は、任意に設定され、例えば、利用者ごと、あるいは、検査内容ごとにあらかじめ設定される。そして、表示制御機能155eは、回転速度が基準速度よりも速い場合には、1D-WSSによる表示を行い、回転速度が基準速度よりも遅い場合には、3D-WSSによる表示を行う。
(表示方向の制御処理)
上述した回転表示においては、種々の条件に応じて、表示方向を適宜変更することができる。具体的には、表示制御機能155eは、WSSの算出結果、血管の性状などに基づいて、回転表示中の表示画像の表示方向を任意に変更することができる。
例えば、表示制御機能155eは、回転表示において、WSSの最大値及び最低値が算出された血管の位置や、血管の病変部位の位置が画面正面に近づくにつれて、それらの位置の血管走行方向が画面に対して略並行になるように、レンダリングの上下方向を調整する。
(付加情報の表示)
上述した表示画像の表示においては、画像に対して種々の付加情報を付加することができる。具体的には、表示制御機能155eは、WSSの算出結果に関する付加情報を付加した表示画像を表示させることができる。より具体的には、表示制御機能155eは、血管の各位置におけるWSSの値を血管の3次元画像に反映させた表示画像において、算出結果に関する妥当性が低い位置に当該妥当性を示す情報を付加して表示させる。
例えば、WSSの算出においては、画像に含まれるノイズなどの影響により、画像内の一部でWSSが算出できない場合がある。そこで、表示制御機能155eは、表示画像においてWSSが算出できなかった位置に、WSSの算出に失敗したことを示す付加情報を付加して表示させる。
図8Aは、第1の実施形態に係る付加情報の表示の一例を示す図である。例えば、表示制御機能155eは、図8Aに示すように、WSSが算出できなかった位置にエラーを示す「E」を表示させる。
ここで、表示制御機能155eは、上記した付加情報の表示を、回転表示と組み合わせて制御することができる。例えば、表示制御機能155eは、表示画像を回転表示させている際に、WSSが算出できなかった位置が画面正面に近づくにつれて、それらの位置にエラーを示す「E」を表示させる。そして、表示制御機能155eは、表示画像を回転表示させている際に、WSSが算出できなかった位置が画面正面から離れていくにつれて、それらの位置に表示された「E」を消すよう制御する。
また、表示制御機能155eは、上記した付加情報の表示を、回転速度と組み合わせて制御することができる。例えば、表示制御機能155eは、表示画像を回転表示させている際に、WSSが算出できなかった位置が画面正面に近づくにつれて、回転速度を変化させる。
図8Bは、第1の実施形態に係る付加情報に基づく回転速度の速度制御の一例を説明するための図である。ここで、図8Bにおいては、縦軸を回転速度とし、横軸を回転角度としたグラフを示す。例えば、表示制御機能155eは、エラーが存在する位置が画面正面に近づくにつれて回転速度を速くし、エラーが存在する位置が画面正面から離れていくにつれて回転速度を低下させて元の速度に回復するように制御する。
(算出結果及び判定結果の出力)
医用画像処理装置150は、上述した指標値の算出結果及び判定結果を種々の出力先に出力することができる。具体的には、制御機能155fは、指標値の算出結果及び判定結果を所定の転送先に転送する。
例えば、制御機能155fは、利用者によって指定された血管位置のWSSに関する情報などを種々の転送先に転送することができる。図9は、第1の実施形態に係る制御機能155fによる情報の転送の一例を説明するための図である。ここで、図9においては、制御機能155fが、利用者によって指定された血管位置の情報を読影レポートに転送する場合について示す。
例えば、図9に示すように、まず、表示制御機能155eが、VR画像をディスプレイ154に表示させる。ここで、表示制御機能155eは、例えば、冠動脈のVR画像に対してWSSの値に応じた色を反映させたカラー画像を表示させ、上述した回転表示などを行う。そして、利用者が、入力インタフェース153を介して、カラー画像における位置を指定する指定操作を実行すると、表示制御機能155eは、指定された位置(領域)を拡大させた拡大画像を表示させる。
ここで、表示制御機能155eは、図9に示すように、指定された位置(領域)に対応する元画像の断面画像(例えば、CT画像におけるMPR画像など)を、拡大画像と並べて表示させる。このように、表示制御機能155eは、利用者からの種々の操作に応じて、種々の情報をディスプレイ154に表示させる。
そして、利用者が、入力インタフェース153を介して転送操作を行うと、転送操作の対象となる情報が、転送先に転送される。例えば、制御機能155fは、図9に示すように、読影レポートに対して、拡大画像と、断面画像と、指定された血管位置のWSSの値を示す情報「RCEのプラーク位置における最大WSSは8Paである」とを出力する。
なお、図9に示す情報は、あくまでも一例であり、制御機能155fは、その他種々の情報を転送することができる。例えば、制御機能155fは、その他の特徴的なWSSの値(高WSS値、低WSS値など)や、冠動脈の形態情報などから得られるWSSに関連する情報(例えば、指定された領域の冠動脈の分岐部から距離、大きな石灰化からの距離など)を読影レポートに転送することができる。
また、制御機能155fは、算出されたWSSや判定結果を、医用画像保管装置120や、各部門システム130、医用情報表示装置140に転送することができる。例えば、制御機能155fは、算出したWSSの値を、利用者が閲覧するビューワや、ワークステーション、電子カルテシステムなどに転送する。各装置は、転送されたWSSの値を自装置の記憶回路に保持する。なお、制御機能15fは、算出されたWSSのうち、特徴的な値のみを上記した各装置に転送してもよい。また、制御機能155fは、事前にプラークの存在する位置などがわかっている又は既存の技術で求めることよりプラークの座標情報が記録されている場合は、当該情報に基づいてプラークの存在する位置のWSSのみを転送してもよい。また、例えば、制御機能155fは、上述したカラー画像をPACSに転送してもよい。
ここで、制御機能155fは、上記した各情報を血管枝ごとに分けて転送することもできる。例えば、制御機能155fは、冠動脈の血管枝ごとに、WSSの最大値及び最小値をネットワーク160上の各種装置に送信する。
また、制御機能155fは、血管における血流に関する指標値に応じて、WSSの算出結果の転送先を切り替えることもできる。かかる場合には、算出機能155cが、WSS以外の指標値(例えば、FFRなど)も同時に算出する。制御機能155fは、同時に算出された指標値に応じて、WSSの転送先の装置を切り替える。
一例を挙げると、制御機能155fは、FFRの値が閾値よりも大きい場合に、読影を行うためのワークステーションにWSSの算出結果を転送する。一方、FFRの値が閾値よりも小さい場合には、制御機能155fは、電子カルテや、医師の携帯電話、メールアドレスなどにWSSの算出結果を転送する。これにより、制御機能155fは、FFRの値が小さく、緊急度が高いと考えられる場合に、算出結果を迅速に医師に知らせることができる。
また、制御機能155fは、壁せん断応力の算出に関する情報を3Dプリンタに転送することができる。かかる場合には、例えば、ネットワーク160に3Dプリンタが接続され、制御機能155fは、WSSの算出の過程で算出される冠動脈の形態情報とWSSの算出結果を3Dプリンタに送信する。この際にWSSの値に応じて3Dプリンタに転送するか否かを判定して制御してもよい。例えば、WSSの最大値が予め定める基準値より高い場合には3Dプリンタに転送し低い場合は転送しないように制御してもよい。
3Dプリンタは、受信した形態情報と、WSSの算出結果とを用いて、被検体特有の冠動脈模型を生成する。例えば、3Dプリンタは、受信した形態情報に基づいて、予め定めた材料(樹脂など)を用いて冠動脈の模型を生成する。その際に、3Dプリンタは、WSSの値に応じた材料や色を用いて模型を生成する。なお、WSSの値に応じた材料や色は、3Dプリンタに予め設定される。
また、制御機能155fは、WSSの算出結果を医用画像診断装置に転送する。例えば、制御機能155fは、血管内超音波(intravascular ultrasound: IVUS)や、光干渉断層法(optical coherence tomography: OCT)による血管内イメージング装置に対してWSSの算出結果を転送する。
一例を挙げると、制御機能155fは、各部門システム130における登録情報を監視して、IVUSやOCTが予約されたか否かを判定する。ここで、IVUSやOCTが予約されると、制御機能155fは、予約対象の被検体について、WSSに関する情報が保存されているか否かをさらに判定する。当該被検体についてWSSの情報が保存されている場合には、制御機能155fは、保存されたWSSに関する情報を取得して、血管内イメージング装置に転送する。
また、制御機能155fは、利用者からの操作に応じて、血管内イメージング装置によって撮像された画像を取得して、取得した画像にWSSの情報を重畳させて表示させることができる。かかる場合には、まず、制御機能155fは、血管内イメージング装置から画像を取得して、WSSの算出に用いた冠動脈CT画像と位置合わせを実行する。例えば、制御機能155fは、各画像に含まれる解剖学的特徴に基づいて、位置合わせを行う。
そして、表示制御機能155eは、位置合わせの結果に基づいて、血管内イメージング装置から受信した画像の冠動脈の各位置に対して、対応するWSSの値を重畳させた表示画像を表示させる。また、制御機能155fは、WSSの値を重畳させた表示画像を、血管内イメージン装置に転送する。これにより、血管内イメージング装置は、WSSの値を示したIVUSやOCTの画像を表示させることができる。
(他装置との連携)
例えば、医用画像処理装置150は、ネットワーク160上の他の装置と連携した処理を行うことができる。例えば、制御機能155fは、RISと連携して、RISに冠動脈CT画像の予約が入った場合に、予約時刻におけるWSSの算出のための計算リソースを確保するように制御する。なお、制御機能155fは、予約が入った時点で、画像のサイズや、各種パラメータに関する入力を受け付けてもよい。また、制御機能155fは、予約された情報から計算終了時刻を推定し、推定した計算終了時刻を利用者に返答することもできる。
また、制御機能155fは、算出されたWSSの結果に基づいて、検査装置の予約又は検査装置の予約を促す通知の出力を行う。例えば、制御機能155fは、プラークの存在する位置のWSSの値が非常に高い値を有していた場合、当該画像における患者のリスクが高いことが想定されるため、血管内OCTの検査予約や手術室の予約を自動で入れる。また、例えば、制御機能155fは、プラークの存在する位置のWSSの値が非常に高い値を有していた場合、血管内OCTの検査予約を促す通知を利用者に対して行う。
上述した実施形態では、制御機能155fが、WSSの算出結果を外部の装置に転送する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、制御機能155fは、WSSの算出結果と合わせて、判定機能155bの判定結果を転送することもできる。すなわち、制御機能155fは、算出対象の妥当性を判定した判定結果、及び、WSSの算出結果の妥当性を判定した判定結果を、WSSの算出結果とともに転送することができる。
また、上述した実施形態では、画像データを取得した後に、判定処理を行う場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、まず、判定処理を、条件を満たしたものの画像データを取得する場合でもよい。
かかる場合には、対象となる画像検査(例えば、CT)が撮像された場合、X線CT装置110は撮像された画像の撮像条件を医用画像処理装置150に転送する。あるいは、RIS上に設定された撮像条件が医用画像処理装置150に転送されてもよい。判定機能155bは、転送された撮像条件と予め定めた条件とを比較することにより当該条件を満足するかを判定する。なお、設定する条件によっては電子カルテから情報を取得し判定される場合でもよい。当該撮像条件が条件を満足すると判定された場合、取得機能155aは、X線CT装置110又は医用画像保管装置120に、対応する画像データの提供を依頼する。
上述したように、第1の実施形態によれば、表示情報生成機能155dは、血管の各位置についてWSSの値を反映させた血管の3次元画像を生成する。表示制御機能155eは、3次元画像にWSSの値を反映させた表示画像の表示において、回転表示時と非回転表示時とで当該表示画像の表示形態を変化させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、状況に応じて表示画像を適切に表示させることができ、心臓疾患に関する診断や治療計画の策定等を行う際の利用者の手間を低減することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、表示画像を回転表示させる場合、血管の心線を基準にした血管の各断面位置におけるWSSの値の空間分布を血管の画像上に示した1D-WSSを表示させ、表示画像を非回転表示させる場合、血管内又は血管壁の各位置におけるWSSの値の空間分布を血管の画像上に示した3D-WSSを表示させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、回転時と非回転時で適切な表示を自動で行うことを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、表示画像の回転条件に応じて、当該表示画像の表示形態をさらに変化させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、より適切な表示を行うことを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、表示画像の表示条件に応じて、当該表示画像の表示形態をさらに変化させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、より適切な表示を行うことを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、表示画像を表示させる表示領域のサイズに応じて、当該表示画像の表示形態をさらに変化させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、より適切な表示を行うことを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、WSSの算出結果に基づいて、当該表示画像の回転速度を変化させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、より観察しやすい回転表示を行うことを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、回転表示において、WSSの最大値及び最低値が算出された血管の位置が表示されるタイミングで回転速度を低下させるように制御する。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、注視すべき位置を観察しやすい回転速度で表示することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、回転表示において、WSSの算出結果が誤りである血管の位置が表示されるタイミングで回転速度を上昇させるように制御する。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、観察を省略すべき位置を速い回転速度で通過させることを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、血管の性状に基づいて、当該表示画像の回転速度を変化させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、注視すべき位置で回転速度の切り替えを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、回転表示において、血管の病変部位の位置が表示されるタイミングで回転速度を低下させるように制御する。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、注視すべき病変部位の観察を適切に行うことを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、判定機能155bは、WSSの算出において、算出対象の妥当性を判定する。表示制御機能155eは、妥当性の判定結果を表示させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、信頼度の高い対象のみを算出対象とすることを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、判定機能155bは、WSSの算出において、算出結果に関する妥当性を判定する。表示制御機能155eは、算出結果に関する妥当性の判定結果を表示させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、信頼度の高い結果のみを対象とすることを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、WSSの算出結果を被検体ごとにまとめたリストを表示させ、当該リストにおいて基準値から乖離する結果を強調させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、優先度の高い結果から診断することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、WSS以外の解析結果をリストにさらに表示させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、複合的な診断することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、表示制御機能155eは、血管の各位置におけるWSSの値を血管の3次元画像に反映させた表示画像において、算出結果に関する妥当性が低い位置に当該妥当性を示す情報を付加して表示させる。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、信頼度の低い結果の位置を一目で把握させることを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、算出機能155cは、血管の各位置におけるWSSの値を算出する。制御機能155fは、WSSの算出結果を所定の転送先に転送する。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、WSSの結果を種々の転送先に転送することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、制御機能155fは、WSSの算出結果を医用レポートに転送する。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、医用レポートの作成にかかる手間を低減することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、制御機能155fは、WSSの算出に関する情報を3次元プリンタに転送する。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、WSSの結果に基づく模型を容易に生成させることを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、制御機能155fは、WSSの算出結果を医用画像診断装置に転送する。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、WSSの結果を医用画像に反映させることを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、制御機能155fは、血管における血流に関する指標値に応じて、WSSの算出結果の転送先を切り替える。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、指標値に応じて、適切な転送先にWSSの結果を転送することを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、制御機能155fは、WSSの算出結果に基づいて、検査装置の予約又は検査装置の予約を促す通知の出力を行う。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、WSSの結果に応じて、その後に必要な手配を確実に行うことを可能にする。
また、第1の実施形態によれば、制御機能155fは、WSSの算出に用いられる医用画像データ収集の予約に応じて、WSSの算出に用いる計算リソースを確保するように制御する。したがって、第1の実施形態に係る医用画像処理装置150は、WSSの算出に係るスケジュールを円滑に行うことを可能にする。
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、画像データが収集されるごとに、WSSを予め算出する場合に説明した。第2の実施形態では、利用者の指示に応じて、WSSを算出する場合について説明する。なお、第2の実施形態に係る医用画像処理装置150は、第1の実施形態と比較して、表示制御機能155eによる処理内容が異なる。以下、この点を中心に説明する。
まず、第2の実施形態に係る医用画像処理装置150による処理の手順について、図10を用いて説明する。図10は、第2の実施形態に係る医用画像処理装置の処理回路155が有する各処理機能によって行われる処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図10においては、利用者からのWSS算出指示に応じてWSSを算出する場合の例について示す。
例えば、図10に示すように、本実施形態では、入力インタフェース153を介して開始操作を受け付けると(ステップS201、肯定)、取得機能155aが、指定された被検体の冠動脈CT画像を、X線CT装置110又は医用画像保管装置120から取得する(ステップS202)。この処理は、例えば、処理回路155が、取得機能155aに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。なお、入力インタフェース153を介して開始操作を受け付けるまで、待機状態である(ステップS201、否定)。
続いて、判定機能155bが、取得された冠動脈CT画像を対象とした場合に条件を満たすか否かを判定する(ステップS203)。具体的には、判定機能155bは、取得された冠動脈CT画像がWSSの算出対象として妥当であるか否かを判定する。この処理は、例えば、処理回路155が、判定機能155bに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
ここで、判定機能155bが、条件を満たすと判定した場合には(ステップS203、肯定)、医用画像処理装置150は、ステップS204に進む。一方、判定機能155bが、条件を満たさないと判定した場合には(ステップS203、否定)、医用画像処理装置150は、ステップS205に進む。
ステップS205に進むと、表示制御機能155eが、警告を出力する(ステップS205)。例えば、表示制御機能155eは、取得された冠動脈CT画像がWSSの算出対象として妥当ではないことを示す警告をディスプレイ154に表示させる。この処理は、例えば、処理回路155が、表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、算出機能155cが、処理を続行するか否かを判定する(ステップS206)。例えば、算出機能155cは、入力インタフェース153を介して続行を指示されたか、あるいは、中止を指示されたかを判定する。この処理は、例えば、処理回路155が、算出機能155cに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
ここで、算出機能155cが、続行すると判定した場合には(ステップS206、肯定)、医用画像処理装置150は、ステップS204に進む。一方、算出機能155cが、続行しないと判定した場合には(ステップS206、否定)、医用画像処理装置150は、ステップS201に戻って、判定処理を行う。
ステップS204に進むと、算出機能155cが、取得機能155aによって取得された被検体の冠動脈CT画像に基づいて、血流に関する指標値を算出する(ステップS204)。例えば、算出機能155cは、WSSを算出する。この処理は、例えば、処理回路155が、算出機能155cに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、判定機能155bが、算出結果が適切な否かを判定する(ステップS207)。具体的には、判定機能155bは、算出機能155cによって算出されたWSSの算出結果が妥当であるか否かを判定する。この処理は、例えば、処理回路155が、判定機能155bに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
ここで、判定機能155bが、適切であると判定した場合には(ステップS207、肯定)、医用画像処理装置150は、ステップS208に進む。一方、判定機能155bが、適切ではないと判定した場合には(ステップS207、否定)、医用画像処理装置150は、ステップS209に進む。
ステップS2059進むと、表示制御機能155eが、警告を出力する(ステップS209)。例えば、表示制御機能155eは、算出されたWSSの値が妥当ではないことを示す警告をディスプレイ154に表示させる。この処理は、例えば、処理回路155が、表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示制御機能155eが、処理を続行するか否かを判定する(ステップS210)。例えば、表示制御機能155eは、入力インタフェース153を介して続行を指示されたか、あるいは、中止を指示されたかを判定する。この処理は、例えば、処理回路155が、表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
ここで、表示制御機能155eが、続行すると判定した場合には(ステップS210、肯定)、医用画像処理装置150は、ステップS208に進む。一方、表示制御機能155eが、続行しないと判定した場合には(ステップS210、否定)、医用画像処理装置150は、ステップS201に戻って、判定処理を行う。
ステップS208に進むと、表示情報生成機能155dが、結果に関する表示情報を生成して、表示制御機能155eが、生成された表示情報をディスプレイ154に表示させる(ステップS208)。この処理は、例えば、処理回路155が、表示情報生成機能155dに対応するプログラム及び表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示制御機能155eが、表示手法に応じて、1D-WSSと3D-WSSとを切り替えて表示させる(ステップS211)。例えば、表示制御機能155eは、回転時には1D-WSSを表示させ、非回転時には3D-WSSを表示させるように、表示形態を変化させる。この処理は、例えば、処理回路155が、表示制御機能155eに対応するプログラムを記憶回路152から呼び出して実行することにより実現される。
続いて、表示制御機能155eが、表示条件が変更されたか否かを判定する(ステップS212)。例えば、表示制御機能155eは、回転条件や、表示条件が変更されたか否かを判定する。一例を挙げると、表示制御機能155eは、回転回数及び回転速度のうち少なくとも1つを含む回転条件や、拡大又は縮小を含む表示条件が変更されたか否かを判定する。ここで、表示条件が変更された場合には(ステップS212、肯定)、表示制御機能155eは、さらに表示形態を変更させる(ステップS213)。一方、表示条件が変更されていない場合には(ステップS212、否定)、表示制御機能155eは、ステップS214に進む。
続いて、表示制御機能155eが、入力インタフェース153を介して、終了操作を受け付けたか否かを判定する(ステップS212)、ここで、終了操作を受け付けた場合には(ステップS212、肯定)、医用画像処理装置150は、処理を終了する。一方、終了操作を受け付けていない場合には(ステップS212、否定)、医用画像処理装置150は、ステップS211に戻って、切り替え表示を継続させる。
(警告表示)
上述したように、第2の実施形態に係る表示制御機能155eは、判定機能155bによる判定処理の結果に応じて警告を出力する。例えば、表示制御機能155eは、各判定結果に応じた警告を表示させるとともに、異なる画像データを取得するか否かを通知する情報をディスプレイ154に表示させることができる。
また、例えば、表示制御機能155eは、停電やコンピュータ上の異常など、事前に予測することが難しい事象が発生し、計算が正常に終了しない場合に、警告を表示させることも可能である。
また、表示制御機能155eは、警告を表示するだけでなく、条件を満たす画像をネットワーク160上の医用画像保管装置120又はX線CT装置110より自動で検索して候補として提示することができる。かかる場合には、判定機能155bが、医用画像保管装置120又はX線CT装置110に保持された同一被検体の画像データに対して判定処理を実行して、条件を満たす画像データを抽出する。そして、表示制御機能155eが、抽出された画像データに関する情報(算出対象の候補)をディスプレイ154に表示させる。ここで、判定機能155bによって用いられる判定条件は、候補提示用の条件が新たに設定される場合でもよい。例えば、候補提示用の条件は、WSSの算出において、算出精度の高さに対する影響の強さを基に設定されてもよい。
また、表示制御機能155eは、WSSに関する警告だけではなく、他の指標値に関する警告を表示することができる。例えば、表示制御機能155eは、WSSと類似の計算を行う計算値(例えば、FFRなど)の計算結果についても、問題を生じる可能性が高いため、当該類似計算に対しても注意喚起する表示を実施する。
なお、第2の実施形態に係る判定機能155bは、第1の実施形態と同様の判定処理を行う。
上述したように、第2の実施形態によれば、表示制御機能155eは、算出対象の妥当性及びWSSの算出結果の妥当性の判定に応じて、警告を表示させる。したがって、第2の実施形態に係る医用画像処理装置150は、WSSの算出を効率よく行うことを可能にする。
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、血管の断面を示す断面画像を表示する際の種々の形態について説明する。例えば、第3の実施形態に係る表示制御機能155eは、血管の断面を示す断面画像の各画素の画素値に対応する画素位置におけるWSSの値を割り当てた画像を表示画像として表示させる。入力インタフェース153は、表示画像として表示させる断面の位置を移動させる入力操作を受け付ける。表示制御機能155eは、WSSの算出結果に基づいて、入力操作に基づく断面の位置の移動の速度を変化させる。
図11は、第3の実施形態に係る表示制御機能による表示制御の一例を説明するための図である。ここで、図11では、血管の断面を示す断面画像として、血管の心線に直交する断面である短軸断面画像(クロスカット画像)を表示する場合について示す。例えば、表示制御機能155eは、図11に示すように、表示領域A1に冠動脈のVR画像を表示させるとともに、表示領域A21~A26に冠動脈の各位置における短軸断面画像を表示させる。なお、表示制御機能155eは、短軸断面画像の各画素を各画素位置に対応するWSSの値に応じて表現させた画像で表示させることができる。例えば、WSSの値に応じた色で表現させたカラー画像を表示することができる。その他、WSSの値に応じた透過度、明度、グレースケール値、テクスチャ、記号、マークなどで表現された画像を表示させてもよい。もちろんこれらは例であり、WSSの値に応じた表現方法により表現された画像であればどのような画像を表示してもよい。
入力インタフェース153は、スクロールバーB1に対するスクロール操作を受け付ける。ここで、図11に示すスクロールバーB1は、冠動脈の心線に沿った位置で生成された複数の短軸断面画像のうち、表示領域A21~A26に表示させる短軸断面画像を切り替えるためのGUIである。すなわち、ユーザは、入力インタフェース153を介してスクロールバーB1を操作することで、表示領域A21~A26に表示させる短軸断面画像を冠動脈の心線に沿って切り替えることができる。以下では、短軸断面画像の切り替え速度はユーザが入力インタフェース153を用いて行う入力操作によって指定されるものとして説明する。
まず、スクロールバーB1の操作による短軸断面画像の切り替えについて説明する。ユーザは、入力インタフェース153を用いて、画面上に表示されたマウスポインタを操作する。スクロールバーB1にはアイコン(スクロールバーB1中に矩形表示されている箇所)が表示されており、表示対象となる血管のうち、どの位置に相当する短軸断面画像が表示領域A21~A26に表示されているのかを概念的に示している。つまり、アイコンがスクロールバーB1の上部にある場合には血管の起始部に近い位置の短軸断面画像が複数表示されており、アイコンがスクロールバーB1の下部にある場合には血管の抹消部に近い位置の短軸断面画像が複数表示されている。ユーザはマウスポインタを操作し、アイコンをドラッグ操作することによってアイコンの移動先を指定する。表示制御機能155eは、指定されたアイコンの移動先にあわせて、表示領域A21~A26に既に表示されている短軸画像を、表示されていない短軸画像へと順次切り替えて表示させてゆく。具体的には、A22の位置に表示されていた画像をA21の位置へ表示させ、A23の位置に表示されていた画像をA22の位置へ表示させる切り替えを繰り返してゆき、A26には入力操作が開始された時点では表示されていなかった短軸断面画像を表示させる。この表示位置の入れ替えを順次繰り返すことで、表示されていなかった短軸画像への切り替え表示を進めてゆき、指定されたアイコンの位置に対応する短軸断面画像が表示領域A21~A26に表示された時に切り替えを終了する。
なお、この操作はアイコンに対するドラック操作の代わりに、スクロールバーB1上の任意の位置をマウスポインタにより位置指定しマウスをクリックして位置指定を確定することによって、アイコンを指定された位置へスクロール移動させると共に、そのアイコンのスクロール移動に連動して短軸画像の切り替え表示を行ってもよい。
次に、短軸断面画像の切り替え速度について説明する。上述したようにユーザは、スクロールバーB1に対する操作を行うことで、入力操作が開始された時点では表示されていなかった短軸断面画像へ切り替えて表示してゆく。この切り替え表示の速度は、入力操作が開始された時点におけるアイコンの位置と、ドラッグ操作などによりユーザが指定したアイコンの移動先の位置との距離が離れるほど高速に行い、逆に距離が近いほど低速に行う。
ここで、第3の実施形態に係る表示制御機能155eは、スクロールバーB1の操作に応じた短軸断面画像の切り替え表示において、WSSの算出結果に基づいて、入力操作に基づく断面の位置の切り替え速度を変化させる。例えば、表示制御機能155eは、WSSの最大値及び最低値が算出された血管の位置の短軸断面画像が表示される際に、当該短軸断面画像の表示領域A21~A26での切り替え速度を低下させる。なお、第3の実施形態に係る表示制御機能155eは、上記実施形態で説明した回転表示における回転速度の制御の条件と同様に、WSSの算出結果に誤りがある位置や、血管の性状、病変部位の位置などに基づいて、短軸断面画像の表示領域A21~A26での切り替え速度を変化させることができる。
また、第3の実施形態に係る表示制御機能155eは、短軸断面画像の表示において、入力操作に基づく断面画像の切り替え速度に応じて、表示画像の表示形態を変化させることができる。例えば、ユーザが入力インタフェース153を介してスクロールバーB1を操作して表示領域A21~A26に表示させる短軸断面画像を冠動脈の心線に沿って切り替える際に、スクロールバーB1を所定の閾値以上の速度でスクロールさせると、表示制御機能155eは、短軸断面画像を1D-WSSの値に応じた色で表現させた画像として表示させる。一方、ユーザがスクロールバーB1を所定の閾値未満の速度でスクロールさせると、表示制御機能155eは、短軸断面画像を3D-WSSの値に応じた色で表現させた画像として表示させる。
上述した例では、血管の断面を示す断面画像として、短軸断面画像を表示させる場合について説明したが、表示制御機能155eは、血管の断面を示す断面画像として、CPR画像を表示させることもできる。図12は、第3の実施形態に係る表示制御機能による表示制御の一例を説明するための図である。例えば、表示制御機能155eは、図12に示すように、表示領域A1に冠動脈のVR画像を表示させるとともに、表示領域A3に冠動脈のCPR画像を表示させる。なお、表示制御機能155eは、短軸断面画像の場合と同様に、CPR画像の各画素を各画素位置に対応するWSSの値に応じて表現させた画像で表示させることができる。
ここで、表示制御機能155eは、短軸断面画像の表示と同様に、CPR画像においても、WSSの算出結果に基づいて、入力操作に基づく断面の位置の切り替え速度を変化させる。かかる場合には、例えば、スクロールバーB1が、表示領域A3に表示させるCPR画像の位置を血管の走行方向に沿って切り替えるGUIである。
表示制御機能155eは、図12に示すスクロールバーB1の操作に応じたCPR画像の表示位置の切り替え表示において、WSSの算出結果に基づいて、入力操作に基づく位置の切り替え速度を変化させる。例えば、表示制御機能155eは、CPR画像においてWSSの最大値及び最低値が算出された位置が表示される際に、表示領域A3内でCPR画像の切り替え速度を低下させる。なお、第3の実施形態に係る表示制御機能155eは、CPR画像の表示においても、上記実施形態で説明した回転表示における回転速度の制御の条件と同様に、WSSの算出結果に誤りがある位置や、血管の性状、病変部位の位置などに基づいて、切り替え速度を変化させることができる。
また、第3の実施形態に係る表示制御機能155eは、CPR画像の表示においても、入力操作に基づく位置の切り替え速度に応じて、表示画像の表示形態を変化させることができる。例えば、ユーザが入力インタフェース153を介してスクロールバーB1を操作して表示領域A3に表示させるCPR画像の位置を切り替える際に、スクロールバーB1を所定の閾値以上の速度でスクロールさせると、表示制御機能155eは、CPR画像を1D-WSSの値に応じた色で表現させた画像として表示させる。一方、ユーザがスクロールバーB1を所定の閾値未満の速度でスクロールさせると、表示制御機能155eは、CPR画像を3D-WSSの値に応じた色で表現させた画像として表示させる。
上述したように、第3の実施形態によれば、表示制御機能155eは、血管の断面を示す断面画像に壁せん断応力の値を割り当てた表示画像を表示させる。入力インタフェース153は、表示画像として表示させる断面の位置を変更させる入力操作を受け付ける。表示制御機能155eは、壁せん断応力の算出結果に基づいて、入力操作に基づく断面の位置の変更の速度を変化させる。したがって、第3の実施形態に係る医用画像処理装置150は、注目すべき断面の位置をユーザに容易に把握させることを可能にする。
また、第3の実施形態によれば、表示制御機能155eは、血管の断面を示す断面画像に壁せん断応力の値を割り当てた表示画像を表示させる。入力インタフェース153は、前記表示画像として表示させる断面の位置を変更させる入力操作を受け付ける。表示制御機能155eは、入力操作に基づく断面の位置の変更の速度に応じて、表示画像の表示形態を変化させる。したがって、第3の実施形態に係る医用画像処理装置150は、断面画像の表示位置の変化速度に応じてWSSを適切に表示させることを可能にする。
(他の実施形態)
なお、上述した実施形態では、回転時の表示形態として、血管の心線を基準にした血管の各断面位置におけるWSSを示す1D-WSSを用いる場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、3D-WSSから得られた局所のWSSの方向平均値を用いることで、1D-WSSと同等の表示を行う場合でもよい。
また、上述した実施形態では、WSSに関する情報を医用画像処理装置150のディスプレイ144に表示させる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、WSSに関する情報を医用情報表示装置140のディスプレイに表示させる場合でもよい。
また、上述した実施形態では、WSSの算出と算出結果の表示を医用画像処理装置150が実行する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、1D-WSSと3D-WSSを算出する際に、サーバークライアント型のコンピュータ構成をとることにより、一部の計算をサーバ側で実施してもよい。例えば、計算量の多い3D-WSSに関してはサーバ側で算出し、1D-WSSはクライアント側で算出してもよい。
また、例えば、血管の形状を認識(抽出)する工程まではクライアント側で実施し、WSSをCFD等により算出する工程のみをサーバ側で実施するようにしてもよい。かかる場合には、画像全体をサーバ側に転送するのではなく、クライアント側で抽出された形状構造のみをサーバ側に転送するようにしてもよい。例えば、サーバ側は、解析条件を予め保持し、クライアント側から受信した形状構造と、保持する解析条件とを用いてWSSの算出を行う。
また、例えば、クライアント側が、形状情報に加えて、被検体特有の血液のパラメータ(ヘマトクリット値など)、境界条件、血管壁の弾性値を合わせてサーバ側に転送する場合でもよい。サーバ側は、クライアント側から転送されたこれらの情報を用いてWSSの算出を行う。
ここで、血管の構造情報は、構造ごとに同じ値を設定して、座標と対応付けたのみのデータを送信することで、データ圧縮によりデータサイズを極めて小さくすることができる。例えば、構造を血管壁と血管壁以外の2種類とした場合、構造を0か1の2値で表現することができる。同様に、構造が10種の場合には、0~9の10値を用いて構造を表現することができる。
このように計算に必要なデータのみをサーバ側とクライアント側で通信することにより、転送速度やサーバ側での計算コストを削減することができる。また、ユーザの指示に基づいてサーバ側で計算する血管枝を特定し、当該血管枝のみのWSSを算出するように構成してもよい。
なお、上述した実施形態では、本明細書における判定部、算出部、生成部、表示制御部及び制御部を、それぞれ、処理回路の判定機能、算出機能、表示情報生成機能、表示制御機能及び制御機能によって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本明細書における判定部、算出部、生成部、表示制御部及び制御部は、実施形態で述べた判定機能、算出機能、表示情報生成機能、表示制御機能及び制御機能によって実現する他にも、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。
また、上述した実施形態の説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、又は、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。ここで、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。
ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ROM(Read Only Memory)や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD(Compact Disk)-ROM、FD(Flexible Disk)、CD-R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることによって提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各処理機能を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、CPUが、ROM等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。
また、上述した実施形態及び変形例において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散又は統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散又は統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
また、上述した実施形態及び変形例において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、心臓疾患に関する診断や治療計画の策定等を行う際の利用者の手間を低減することができる。
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
以上の実施形態に関し、発明の一側面及び選択的な特徴として以下の付記を開示する。
(付記1)
被検体の血管の3次元画像と、前記血管の各位置における壁せん断応力の値の空間分布を取得する取得部と、
前記3次元画像に前記壁せん断応力の値を割り当てた表示画像を任意の角度から表示させる表示制御部と、
前記角度を変更させる入力操作を受け付ける入力操作受付部と、
を有し、
前記表示制御部は、前記3次元画像に前記壁せん断応力の値を割り当てた前記表示画像の表示において、前記角度を時間経過と共に変更させながら前記表示画像を表示させる回転表示時と、前記角度の変更を行わない非回転表示時とで当該表示画像の表示形態を変化させる、
医用画像処理装置。
(付記2)
前記表示制御部は、前記血管の芯線を抽出し、前記血管の各位置における壁せん断応力の値の空間分布を、芯線の位置ごとに割り当てた1次元の情報を前記3次元画像に割り当てた第1の表示画像と、前記血管の空間上の位置ごとに割り当てた3次元の情報を前記3次元画像に割り当てた第2の表示画像とを生成し、前記表示画像を回転表示させる場合、前記第1の表示画像を表示させ、前記表示画像を非回転表示させる場合、前記第2の表示画像を表示させてもよい。
(付記3)
前記表示制御部は、前記表示画像の回転回数及び回転速度のうち少なくとも1つに応じて、当該表示画像の表示形態をさらに変化させてもよい。
(付記4)
前記表示制御部は、前記表示画像の拡大又は縮小に応じて、当該表示画像の表示形態をさらに変化させてもよい。
(付記5)
前記表示制御部は、前記表示画像を表示させる表示領域のサイズに応じて、当該表示画像の表示形態をさらに変化させてもよい。
(付記6)
前記表示制御部は、回転表示において、前記壁せん断応力の算出結果に基づいて、当該表示画像の回転速度を変化させてもよい。
(付記7)
前記表示制御部は、前記回転表示において、前記壁せん断応力の最大値及び最低値が算出された血管の位置が表示されるタイミングで回転速度を低下させるように制御してもよい。
(付記8)
前記表示制御部は、前記回転表示において、前記壁せん断応力の算出結果が誤りである血管の位置が表示されるタイミングで回転速度を上昇させるように制御してもよい。
(付記9)
前記表示制御部は、回転表示において、前記血管の性状に基づいて、当該表示画像の回転速度を変化させてもよい。
(付記10)
前記表示制御部は、前記回転表示において、前記血管の病変部位の位置が表示されるタイミングで回転速度を低下させるように制御してもよい。
(付記11)
前記壁せん断応力の算出において、算出対象の妥当性を判定する判定部をさらに備え、
前記表示制御部は、前記妥当性の判定結果を表示させてもよい。
(付記12)
前記壁せん断応力の算出において、算出結果に関する妥当性を判定する判定部をさらに備え、
前記表示制御部は、前記算出結果に関する妥当性の判定結果を表示させてもよい。
(付記13)
前記表示制御部は、前記壁せん断応力の算出結果を被検体ごとにまとめたリストを表示させ、当該リストにおいて基準値から乖離する結果を強調させてもよい。
(付記14)
前前記表示制御部は、前記壁せん断応力以外の解析結果を前記リストにさらに表示させてもよい。
(付記15)
前記表示制御部は、血管の各位置における壁せん断応力の値を前記血管の3次元画像に反映させた表示画像において、前記算出結果に関する妥当性が低い位置に当該妥当性を示す情報を付加して表示させてもよい。
(付記16)
前記血管の各位置における壁せん断応力の値を算出する算出部と、
前記壁せん断応力の算出結果を所定の転送先に転送する制御部と、
をさらに備えてもよい。
(付記17)
前記制御部は、前記壁せん断応力の算出結果を医用レポートに転送してもよい。
(付記18)
前記制御部は、前記壁せん断応力の算出に関する情報を3次元プリンタに転送してもよい。
(付記19)
前記制御部は、前記壁せん断応力の算出結果を医用画像診断装置に転送してもよい。
(付記20)
前記制御部は、前記血管における血流に関する指標値に応じて、前記壁せん断応力の算出結果の転送先を切り替えてもよい。
(付記21)
前記壁せん断応力の算出結果に基づいて、検査装置の予約又は前記検査装置の予約を促す通知の出力を行う制御部をさらに備えてもよい。
(付記22)
前記壁せん断応力の算出に用いられる医用画像データ収集の予約に応じて、前記壁せん断応力の算出に用いる計算リソースを確保するように制御する制御部をさらに備えてもよい。
(付記23)
前記表示制御部は、前記血管の断面を示す断面画像に前記壁せん断応力の値を割り当てた表示画像を表示させ、
前記入力操作受付部は、前記表示画像として表示させる断面の位置を変更させる入力操作を受け付け、
前記表示制御部は、前記壁せん断応力の算出結果に基づいて、前記入力操作に基づく前記断面の位置の変更の速度を変化させてもよい。
(付記24)
前記表示制御部は、前記血管の断面を示す断面画像に前記壁せん断応力の値を割り当てた表示画像を表示させ、
前記入力操作受付部は、前記表示画像として表示させる断面の位置を変更させる入力操作を受け付け、
前記表示制御部は、前記入力操作に基づく前記断面の位置の変更の速度に応じて、前記表示画像の表示形態を変化させてもよい。
(付記25)
医用画像処理装置と、医用情報表示装置とを含む医用画像処理システムであって、
前記医用画像処理装置が、被検体の血管の3次元画像と、前記血管の各位置における壁せん断応力の値の空間分布を取得し、
前記医用情報表示装置が、
前記3次元画像に前記壁せん断応力の値を割り当てた表示画像を任意の角度から表示させ、
前記角度を変更させる入力操作を受け付け、
前記3次元画像に前記壁せん断応力の値を割り当てた前記表示画像の表示において、前記角度を時間経過と共に変更させながら前記表示画像を表示させる回転表示時と、前記角度の変更を行わない非回転表示時とで当該表示画像の表示形態を変化させる、
医用画像処理システム。
(付記26)
被検体の血管の3次元画像と、前記血管の各位置における壁せん断応力の値の空間分布を取得し、
前記3次元画像に前記壁せん断応力の値を割り当てた表示画像を任意の角度から表示させ、
前記角度を変更させる入力操作を受け付け、
前記3次元画像に前記壁せん断応力の値を割り当てた前記表示画像の表示において、前記角度を時間経過と共に変更させながら前記表示画像を表示させる回転表示時と、前記角度の変更を行わない非回転表示時とで当該表示画像の表示形態を変化させる、
ことを含む、医用画像処理方法。