醫用圖像處理裝置以及醫用圖像處理方法
2023-05-15 13:33:36 1
專利名稱：醫用圖像處理裝置以及醫用圖像處理方法
技術領域：
本發明涉及醫用圖像處理裝置以及醫用圖像處理方法。
背景技術：
在腦梗塞的診斷中一般使用MRI圖像或CT圖像、SPECT圖像、PET圖像等。當在發 病後3小時以內沒有使梗塞的部位再開通時，存在對腦的損傷(damage)變大，一部分功能 喪失，致使死亡的情況。但是，有在X射線透視下將導管(catheter)行進至病變部位，治療病變部位的手 術技術。該手術技術被稱為介入(intervention)。作為對於直接影響頭部的血管的介入治 療，有在頸部狹窄部位使導管通過，並使設置在導管周圍的氣囊(balloon)膨脹從而擴張 狹窄部位的治療或、對於腦動脈瘤，通過將導管行進至腦動脈瘤的入口，並在動脈瘤內充滿 從導管的頂端排出的線圈從而使血流不流入動脈瘤內的治療。在這種治療中，存在由於附 著在血栓或狹窄部位的斑塊(plaque)流入末梢而堵塞末梢血管引起腦梗塞發病的情況。 如果梗塞在比較大的血管中發生，則在介入治療後進行的確認造影檢查中可以確認發病。 但是梗塞在細血管中發生時，大多數情況很難在確認造影檢查中掌握情況。此時，在目前的 工作流程(workflow)中，介入結束後，根據3小時後或者1日後進行的CT檢查、MRI檢查等 來判斷梗塞的有無。但是，在該工作流程中，發病後3小時內使梗塞部位再開通非常困難。對於這種問題，近年來提出了用進行介入治療的X射線血管造影(angiography) 裝置檢查(check)血液回流狀態的功能(例如，參照「C-Arm CT Measurement of Cerebral Blood Volume AnExperimental Study in Canines，，，AJNR Am. J. Neuroradiol. , May2009 ； 30:917-922.)。在該功能中，通過在造影劑注入前後一邊使C型臂(C-arm)繞患者的周圍 高速旋轉一邊進行攝影，並使用與造影劑注入前與注入後的圖像的減影(subtraction)圖 像進行重建從而製作表示造影劑的塗染情況的三維圖像，並根據注入前的圖像製作表示人 體構造的三維圖像。通過從表示人體構造的三維圖像中提取具有相當於腦組織的CT值的 區域，並將該區域以外的其他區域從表示造影劑的塗染情況的三維圖像中排除，而只提取 腦組織中的造影劑的塗染情況。在腦組織中，不怎麼有造影劑塗染的部位有可能是梗塞部 位，可以將造影劑塗染濃的部位判斷為是血流正常的部位。但是，這種攝影並不在常規工作 (routine)中進行。因此，由該攝影產生的造影劑使用量、對患者的被輻射劑量將成為對於 患者的額外負擔。特別是在該方法中需要對靜脈、毛細血管、動脈全部進行造影，致使所使 用的造影劑量變得大量。
發明內容
本發明涉及的醫用圖像處理裝置具備圖像反轉部、位置偏移檢測部、位置偏移校 正部、差分圖像生成部。圖像反轉部生成將第1醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第1 反轉圖像與將與上述第1醫用圖像不同的第2醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第2 反轉圖像。位置偏移檢測部檢測上述第1醫用圖像與上述第1反轉圖像之間的位置偏移。 位置偏移校正部根據通過上述位置偏移檢測部檢測出的位置偏移，生成校正了上述第2醫 用圖像的校正圖像或校正了上述第2反轉圖像的校正反轉圖像。差分圖像生成部生成上述 第2反轉圖像與上述校正圖像之間的差分圖像或上述第2醫用圖像與上述校正反轉圖像之 間的差分圖像。在下面的描述中將提出本發明的其它目的和優點，部分內容可以從說明書的描述 中變得明顯，或者通過實施本發明可以明確上述內容。通過下文中詳細指出的手段和組合 可以實現和得到本發明的目的和優點。發明效果根據本發明涉及的醫用圖像處理裝置，可以不增加患者的負擔地評價醫用圖像中 的被檢體的腦內血液灌流狀態。
結合在這裡並構成說明書的一部分的附圖描述本發明當前優選的實施方式，並且 與上述的概要說明以及下面的對優選實施方式的詳細描述一同用來說明本發明的原理。圖1為表示與實施例1相關的醫用圖像系統(system)的一例的圖。圖2為表示與實施例1相關的醫用圖像處理裝置的結構的功能框圖。圖3為表示與實施例1相關的醫用圖像處理裝置的處理流程的流程圖。圖4為表示與實施例1相關的通過減影(subtraction)部製作的動脈部位區域以 及靜脈部位區域的輪廓(profile)的圖。圖5至圖7為用於說明與實施例2相關的由指標圖像生成部Ih進行的時間滯差 的校正以及差分圖像的生成的圖。
具體實施例方式以下，根據附圖詳細說明本發明涉及的醫用圖像處理裝置以及醫用圖像處理方法 的實施例。另外，並不通過以下所示的實施例來限定本發明。另外，在以下所示的實施例 中，針對具有本發明涉及的醫用圖像處理裝置與各種醫用圖像收集裝置的醫用圖像處理系 統進行說明。首先，針對與本實施例1相關的醫用圖像處理系統的一例進行說明。圖1為表示與本實施例1相關的醫用圖像系統的一例的圖。如圖1所示，與本實 施例1相關的醫用圖像處理裝置1經由網絡2而與各種醫用圖像收集裝置以及其他系統連接。例如，醫用圖像處理裝置1與X射線血管造影(angiography)裝置3、 PACS(Picture Archiving and Communication System :醫學影像存檔與通信系統)4連接。圖2為表示與本實施例1相關的醫用圖像處理裝置1的結構的功能框圖。如圖2所示，醫用圖像處理裝置1具有輸入部la、顯示部lb、網絡I/F部lc、減影部Id、仿射(affine) 變換部le、位置偏移檢測部If、位置偏移校正部lg、指標圖像生成部lh、空間濾波(filter) 變換部li、LUT (Look Up Table :查詢表)部Ij以及控制部lk。輸入部Ia從操作者接受對於醫用圖像處理裝置1的各種操作。例如，輸入部Ia為 滑鼠(mouse)或鍵盤(keyboard)、足艮蹤球(trackball)、定位裝置(pointing device)等。顯示部Ib顯示由醫用圖像處理裝置1處理的各種圖像或⑶I (Graphical User Interface)等各種信息。例如，顯示部Ib為CRT (Cathode Ray Tube)監視器(monitor)或 液晶監視器等。網絡I/F部Ic控制經由網絡2交接的各種信息的發送接收。例如，網絡I/F部Ic 取得由各醫用圖像收集裝置攝像的醫用圖像。減影部Id 生成 DSA (Digital Subtraction Angiography 數控減影血管造影)圖 像等差分圖像。例如，減影部Id根據通過網絡I/F部Ic取得的醫用圖像來生成DSA圖像。仿射變換部Ie進行圖像的放大或縮小、移動、反轉等。例如，仿射變換部Ie生成 將通過網絡I/F部Ic取得的醫用圖像左右反轉過後的反轉圖像。位置偏移檢測部If檢測通過網絡I/F部Ic取得的醫用圖像與通過仿射變換部Ie 生成的反轉圖像之間的位置偏移。位置偏移校正部Ig根據通過位置偏移檢測部If檢測出的位置偏移，校正醫用圖 像。例如，位置偏移校正部Ig根據通過位置偏移檢測部If檢測出的位置偏移，生成將通過 網絡I/F部Ic取得的醫用圖像校正過後的校正原圖像或將通過仿射變換部Ie生成的反轉 圖像校正過後的校正反轉圖像。指標圖像生成部Ih生成成為表示血流的指標的指標圖像。例如，指標圖像生成部 Ih生成通過網絡I/F部Ic取得的醫用圖像與通過位置偏移校正部Ig生成的校正反轉圖像 之間的差分圖像作為指標圖像。空間濾波變換部Ii對圖像進行頻率強調處理或低通濾波(lowpass filtering) 等。LUT部Ij變換圖像的灰度等級。控制部Ik控制由醫用圖像處理裝置1進行的各種處理。例如，控制部Ik進行醫 用圖像處理裝置1具有的各功能部之間的控制的移動或數據的收發。其次，針對與本實施例1相關的醫用圖像處理系統的處理流程進行具體說明。另 外，在此，舉例說明使用X射線血管造影裝置3進行頭部檢查的情況。在使用X射線血管造影裝置的頭部的檢查中，主要進行腦動脈瘤、狹窄、畸形等血 管形狀的診斷或血流的診斷。一般而言，由腦部毛細血管梗塞發生的腦梗塞由於在X射線 血管造影裝置中無法識別毛細血管，因此使用X射線CT裝置或MRI裝置等來進行。例如，在使用X射線血管造影裝置的頭部的治療中，有將導管(catheter)插入至 狹窄部位，並使設置在導管周圍的氣囊(balloon)膨脹從而擴張狹窄部位的治療。該治療 被稱為介入。在介入中，也存在在擴張氣囊時狹窄部位的一部分的小片流入末梢，而由該小 片致使腦部毛細血管發生梗塞的情況。此時，在介入結束後，在使用X射線CT裝置進行檢 查的時刻，發現梗塞。但是，通常，從介入結束到使用X射線CT裝置進行檢查的時間至少花費3個小時， 長的情況下花費約一天的時間。梗塞如果可以在短時間內治療的話，則對腦的損傷幾乎沒有，但是隨著時間的花費康復率下降。特別是，當經過3小時後康復率會極端下降。因此， 為了提高患者的QOL(Quality of Life)，希望在進行介入期間可以確認梗塞。根據本實施例1，能夠診斷以往使用X射線血管造影裝置無法診斷的由毛細血管 的梗塞引起的腦梗塞。以下，針對其方法進行具體說明。首先，針對X射線血管造影裝置3的處理進行說明。通常，當治療手術結束時，給作為腦部主要血管的4條血管造影攝像，針對各血管 診斷是否發生梗塞。在此，4條血管是指右內頸動脈、左內頸動脈、右椎骨動脈以及左椎骨動 脈。右內頸動脈營養右腦的前頭部、側頭部以及頭頂部。左內頸動脈營養左腦的前頭部、側 頭部以及頭頂部。右椎骨動脈以及左椎骨動脈營養腦底部以及後頭部。X射線血管造影裝置3 —邊分別造影右內頸動脈、左內頸動脈、右椎骨動脈以及左 椎骨動脈，一邊生成各血管的DSA圖像。具體而言，X射線血管造影裝置3生成造影前所攝 像的數幀(flame)圖像的平均圖像作為蒙片(mask)圖像。進而，X射線血管造影裝置3在 造影劑流入血管的期間，連續地攝像反差(contrast)圖像。並且，X射線血管造影裝置3通過根據所攝像的反差圖像的各幀對蒙片圖像進行 減影，從而生成DSA圖像。例如，X射線血管造影裝置3通過以下所示的(1)式，生成DSA圖像。DSAn(i，j)二Ioge 麵，)·⑴
Contrastn (i,j)在此，(i，j)表示圖像坐標。另外，DSAn(i, j)表示第η幀的DSA圖像。另夕卜， contrast(i, j)表示第η幀的反差圖像。另外，mask(i，j)表示蒙片圖像。X射線血管造影裝置3當生成DSA圖像時，在顯示部上顯示所生成的DSA圖像。另 外，X射線血管造影裝置3經由網絡2，將蒙片圖像以及全部反差圖像傳送至醫用圖像處理 裝置1。此時，X射線血管造影裝置3將右內頸動脈、左內頸動脈、右椎骨動脈以及左椎骨動 脈各自的蒙片圖像以及反差圖像傳送至醫用圖像處理裝置1。另外，X射線血管造影裝置3也可以根據來自操作者的指示傳送造影檢查圖像，也 可以自動地傳送全部的造影檢查圖像。或者，例如，X射線血管造影裝置3也可以預先安裝 用於進行在此所說明的解析的收集程序(program)，只在由操作者選擇了該收集程序的情 況下，向醫用圖像處理裝置1傳送造影檢查圖像。其次，針對醫用圖像處理裝置1的處理進行說明。圖3為表示與本實施例1相關的醫用圖像處理裝置1的處理流程的流程圖。如圖 3所示，在醫用圖像處理裝置1中，取得網絡I/F部Ic從X射線血管造影裝置3傳送來的蒙 片圖像mask(i，j)以及反差圖像contrastji，j)(步驟(st印)S101)。此時，網絡I/F部Ic取得右內頸動脈、左內頸動脈、右椎骨動脈以及左椎骨動脈各 自的mask(i，j)以及Contrastn(i，j)。並且，網絡I/F部Ic將所接收到的蒙片圖像以及 反差圖像存儲至未圖示的存儲部。然後，減影部Id從存儲部讀出mask(i，j)以及contrastji，j)，並根據讀出的 mask(i，j)以及 contrastn (i，j)生成 DSA 圖像(步驟 S102)。此時，例如，減影部Id與X射線血管造影裝置3 —樣，通過式(1)，生成各血管的 DSAn(i，j)。另外，DSAn(i，j)較大地劃分分類為3種時相。最初的時相是動脈支配性的動脈相，下一個時相是毛細血管支配性的腦細胞整體塗染且幾乎沒有動脈以及靜脈的影響的 毛細血管相，最後的時相是靜脈支配性的靜脈相。接著，減影部Id在生成各血管的DSAn(i，j)後，從所生成的DSAn(i，j)中確定毛 細血管相的幀(步驟S103)。此時，例如，減影部Id經由輸入部la，從操作者接受選擇毛細 血管相的幀的選擇操作，並根據所受理的選擇操作確定毛細血管相的幀。並且，減影部Id通過算出確定的毛細血管相的幀的相加平均，從而生成毛細血管 相圖像(步驟S104)。此時，例如，減影部Id通過以下所示的式( 生成毛細血管相圖像。
權利要求
1.一種醫用圖像處理裝置，其特徵在於，包括圖像反轉部，生成將第1醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第1反轉圖像與將與 上述第1醫用圖像不同的第2醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第2反轉圖像；位置偏移檢測部，檢測上述第1醫用圖像與上述第1反轉圖像之間的位置偏移；位置偏移校正部，根據通過上述位置偏移檢測部檢測出的位置偏移，生成校正了上述 第2醫用圖像的校正圖像或校正了上述第2反轉圖像的校正反轉圖像；差分圖像生成部，生成上述第2反轉圖像與上述校正圖像之間的差分圖像或上述第2 醫用圖像與上述校正反轉圖像之間的差分圖像。
2.根據權利要求1所述的醫用圖像處理裝置，其特徵在於上述第1醫用圖像為血管造影前所拍攝到的X射線圖像；上述第2醫用圖像為根據上述血管造影后所拍攝到的X射線圖像與上述第1醫用圖像 生成的差分圖像。
3.根據權利要求2所述的醫用圖像處理裝置，其特徵在於，還包括醫用圖像生成部，該 醫用圖像生成部通過生成上述血管造影后連續拍攝到的多個X射線圖像的每一個與上述 第1醫用圖像之間的差分圖像從而生成多個第2醫用圖像，上述圖像反轉部分別生成上述第1反轉圖像與將上述多個第2醫用圖像分別反轉後的 多個第2反轉圖像，上述位置偏移校正部根據通過上述位置偏移檢測部檢測出的位置偏移，生成分別校正 了上述多個第2醫用圖像的多個校正圖像或分別校正了上述多個第2反轉圖像的多個校正 反轉圖像，上述差分圖像生成部在由上述多個第2反轉圖像組成的圖像群與由上述多個校正圖 像組成的圖像群之間或在由上述多個第2醫用圖像組成的圖像群與由上述多個校正反轉 圖像組成的圖像群之間，在對同一位置的每一像素校正一方的圖像群的造影劑濃度的經時 變化與另一方的圖像群的造影劑濃度的經時變化之間的時間滯差後，生成一方的圖像群與 另一方的圖像群之間的差分圖像。
4.根據權利要求3所述的醫用圖像處理裝置，其特徵在於 上述差分圖像生成部對同一位置的每一像素提取上述一方的圖像群的造影劑濃度與 上述另一方的圖像群的造影劑濃度之間的差的最大值，並使用所提取出的各最大值來生成 上述差分圖像。
5.根據權利要求3所述的醫用圖像處理裝置，其特徵在於上述差分圖像生成部對同一位置的每一像素算出上述一方的圖像群的造影劑濃度與 上述另一方的圖像群的造影劑濃度之間的差的總和，並使用所算出的各總和來生成上述差 分圖像。
6.一種醫用圖像處理裝置，其特徵在於，包括圖像反轉部，生成將第1醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第1反轉圖像和將與 上述第1醫用圖像按一連串步驟拍攝到的第2醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第2 反轉圖像；位置偏移檢測部，檢測與上述第1醫用圖像不同的第3醫用圖像與上述第1反轉圖像 之間的位置偏移；位置偏移校正部，根據通過上述位置偏移檢測部檢測出的位置偏移，生成校正了與上 述第3醫用圖像按一連串的步驟拍攝到的第4醫用圖像的校正圖像或校正了上述第2反轉 圖像的校正反轉圖像；差分圖像生成部，生成上述第2反轉圖像與上述校正圖像之間的差分圖像或上述第4 醫用圖像與上述校正反轉圖像之間的差分圖像。
7.根據權利要求6所述的醫用圖像處理裝置，其特徵在於上述第1醫用圖像為第1血管造影前所拍攝到的X射線圖像；上述第2醫用圖像為根據上述第1血管造影后所拍攝到的X射線圖像與上述第1醫用 圖像生成的差分圖像；上述第3醫用圖像為與第1血管不同的第2血管造影前所拍攝到的X射線圖像；上述第4醫用圖像為根據上述第2血管造影后所拍攝到的X射線圖像與上述第3醫用 圖像生成的差分圖像。
8.根據權利要求7所述的醫用圖像處理裝置，其特徵在於，還包括醫用圖像生成部，該 醫用圖像生成部通過生成上述第1血管造影后連續地拍攝到的多個X射線圖像的每一個與 上述第1醫用圖像之間的差分圖像從而生成多個第2醫用圖像，並通過生成上述第2血管 造影后連續地拍攝到的多個X射線圖像的每一個與上述第3醫用圖像之間的差分圖像從而 生成多個第4醫用圖像，上述圖像反轉部分別生成上述第1反轉圖像與將上述多個第2醫用圖像分別反轉後的 多個第2反轉圖像；上述位置偏移校正部根據通過上述位置檢測部檢測出的位置偏移，生成分別校正了上 述多個第4醫用圖像的多個校正圖像或分別校正了上述多個第2反轉圖像的多個校正反轉 圖像；上述差分圖像生成部在由上述多個第2反轉圖像組成的圖像群與由上述多個校正圖 像組成的圖像群之間或在由上述多個第4醫用圖像組成的圖像群與由上述多個校正反轉 圖像組成的圖像群之間，在對同一位置的每一像素校正一方的圖像群的造影劑濃度的經時 變化與另一方的圖像群的造影劑濃度的經時變化之間的時間滯差後，生成一方的圖像群與 另一方的圖像群之間的差分圖像。
9.根據權利要求8所述的醫用圖像處理裝置，其特徵在於上述差分圖像生成部對同一位置的每一像素提取上述一方的圖像群的造影劑濃度與 上述另一方的圖像群的造影劑濃度之間的差的最大值，並使用所提取出的各最大值來生成 上述差分圖像。
10.根據權利要求8所述的醫用圖像處理裝置，其特徵在於上述差分圖像生成部對同一位置的每一像素算出上述一方的圖像群的造影劑濃度與 上述另一方的圖像群的造影劑濃度之間的差的總和，並使用所算出的各總和來生成上述差 分圖像。
11.一種醫用圖像處理方法，其特徵在於生成將第1醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第1反轉圖像與將與上述第1醫用 圖像不同的第2醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第2反轉圖像，檢測上述第1醫用圖像與上述第1反轉圖像之間的位置偏移，根據上述檢測出的位置偏移，生成校正了上述第2醫用圖像的校正圖像或校正了上述 第2反轉圖像的校正反轉圖像，生成上述第2反轉圖像與上述校正圖像之間的差分圖像或上述第2醫用圖像與上述校 正反轉圖像之間的差分圖像。
12. —種醫用圖像處理方法，其特徵在於生成將第1醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第1反轉圖像和將與上述第1醫用 圖像按一連串的步驟拍攝到的第2醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第2反轉圖像， 檢測與上述第1醫用圖像不同的第3醫用圖像與上述第1反轉圖像之間的位置偏移， 根據上述檢測出的位置偏移，生成校正了與上述第3醫用圖像按一連串的步驟拍攝到 的第4醫用圖像的校正圖像或校正了上述第2反轉圖像的校正反轉圖像，生成上述第2反轉圖像與上述校正圖像之間的差分圖像或上述第4醫用圖像與上述校 正反轉圖像之間的差分圖像。
全文摘要
本發明涉及醫用圖像處理裝置以及醫用圖像處理方法，在該醫用圖像處理裝置中，圖像反轉部生成將第1醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第1反轉圖像與將與第1醫用圖像不同的第2醫用圖像在被檢體的左右方向反轉後的第2反轉圖像。位置偏移檢測部檢測第1醫用圖像與第1反轉圖像之間的位置偏移。位置偏移校正部根據通過位置偏移檢測部檢測出的位置偏移，生成校正了第2醫用圖像的校正圖像或校正了第2反轉圖像的校正反轉圖像。差分圖像生成部生成第2反轉圖像與校正圖像之間的差分圖像或第2醫用圖像與校正反轉圖像之間的差分圖像。
文檔編號A61B6/00GK102085100SQ20101058827
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月30日 優先權日2009年12月7日
發明者大石悟 申請人:東芝醫療系統株式會社, 株式會社東芝