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画像処理装置、画像処理方法、及びコンピュータプログラム

国内特許コード P170014271
掲載日 2017年6月23日
出願番号 特願2015-541439
出願日 平成26年10月7日(2014.10.7)
国際出願番号 JP2014005109
国際公開番号 WO2015052922
国際出願日 平成26年10月7日(2014.10.7)
国際公開日 平成27年4月16日(2015.4.16)
優先権データ
  • 特願2013-209887 (2013.10.7) JP
発明者
  • 篠原 寿広
  • 佐藤 守男
  • 河合 信行
  • 細川 聖記
出願人
  • 学校法人近畿大学
  • 公立大学法人和歌山県立医科大学
発明の名称 画像処理装置、画像処理方法、及びコンピュータプログラム
発明の概要 被検体断層撮影三次元画像を画像処理することにより、大動脈から腫瘍等への経
路になる血管を特定する技術を提供する。
複数の断層画像から三次元画像データとなる全領域を作る画像形成部と、前記全領域から大動脈に繋がる主領域を抽出する主領域抽出部と前記主領域から大動脈だけを示す大動脈領域を抽出する大動脈領域抽出部と、前記全領域から患部を含む患部領域を求める患部領域抽出部と、前記患部領域から前記大動脈領域までをつなぐ目的血管領域を求める目的血管抽出部とを有することを特徴とする画像処理装置。
従来技術、競合技術の概要


悪性腫瘍(がん)患者の治療方法の一つとして、カテーテルを用いて大動脈に抗がん剤を注液し、大動脈から枝分かれした血管につながる腫瘍に抗がん剤を送ることにより腫瘍の増殖を抑制させる方法が知られている。しかしながら、このような方法によれば、腫瘍の細胞だけでなく、腫瘍のない正常な臓器の細胞にまで抗がん剤が送られてしまい、抗がん剤の副作用により正常な細胞まで傷つけてしまうという問題があった。このような問題を解決する方法として、大動脈と腫瘍とをつなぐ血管の経路を特定し、大動脈からその血管のみを介して腫瘍のみに抗がん剤を送り届ける方法が試みられている。



また、外傷性の出血などが発生した場合、血管の出血部分から大動脈につながる血管を特定して止血処置を早期に施すことにより、傷病者の症状の悪化を抑制できることも多い。



ところで、血管脈は複雑な網状構造を有している。また、その網状構造は、個人差が大きい。そのために、大動脈と腫瘍とをつなぐ血管を探し当てたり、大動脈と出血源とをつなぐ血管経路を特定したりすることは困難であった。従来は、訓練された放射線技師等の医療従事者が、時間をかけて被検体断層撮影三次元画像から大動脈と腫瘍とをつなぐ血管を読み取ることも行われていた。しかしながら、医療従事者の不足から、医療現場においてこのような技能を有する人材を多く育てることは困難である。そこで、個人の技能によらず、より効率的に大動脈と腫瘍とをつなぐ血管を探し当てる技術が求められていた。



画像処理技術により、画像データから対象の血管構造を抽出する方法は、すでに提案さされているものがある。例えば、特許文献1は、画像データから対象の血管構造の画像的特徴を有する領域を検出し、検出された領域を細線化処理して得られた細線を分枝点および所定の距離等により分割することによりグラフを作成し、作成されたグラフに対して対象の血管構造の一般的な形状を表す木構造の形状モデルをフィッティングさせることにより、血管の木構造を抽出することが開示されている。

産業上の利用分野


本発明は人体断層撮影三次元画像のような被検体断層撮影三次元画像の画像処理装置、画像処理方法、及びコンピュータプログラムに関する。詳しくは、例えば、コンピュータ断層撮影(Computed Tomography、CT)や、核磁気共鳴画像法(Magnetic Resonance Imaging、 MRI)で撮影された被検体断層撮影三次元画像を画像処理することにより、大動脈から枝分かれした血管であって、腫瘍や出血部等と大動脈とをつなぐ血管の経路を特定するための技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の断層画像から三次元画像データとなる全領域を作る画像形成部と、
前記全領域から大動脈に繋がる主領域を抽出する主領域抽出部と
前記主領域から大動脈だけを示す大動脈領域を抽出する大動脈領域抽出部と、
前記全領域から患部を含む患部領域を求める患部領域抽出部と、
前記患部領域から前記大動脈領域までをつなぐ目的血管領域を求める目的血管抽出部とを有することを特徴とする画像処理装置。

【請求項2】
前記主領域抽出部は、
前記断層画像の1枚を2値化処理し、
前記2値化処理された断層画像上の各画素に対して最も近い画素値がゼロの点までの距離を求める距離変換処理を行い、
前記距離が最も大きかった画素を含む体積画素を中心画素とし、前記中心画素から領域拡張処理によって大動脈に繋がる前記主領域を抽出することを特徴とする請求項1に記載された画像処理装置。

【請求項3】
前記大動脈領域抽出部は、
前記主領域を所定の回数だけ収縮処理し、
前記収縮された主領域に対して前記中心画素から領域拡張処理を行い芯部領域を求め、
前記芯部領域を所定の回数だけ膨張処理を行うことを特徴とする請求項2に記載された画像処理装置。

【請求項4】
前記患部領域抽出部は、
前記主領域から前記患部に含まれる患部体積画素を指定し、前記患部領域とすることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1の請求項に記載された画像処理装置。

【請求項5】
前記目的血管抽出部は、
前記患部領域から前記大動脈領域までを領域拡張の履歴を残しながら領域拡張処理を行い、
前記患部領域から前記大動脈領域までの拡張履歴に沿った体積画素を領域拡張処理し、前記目的血管領域を求めることを特徴とする
請求項4に記載された画像処理装置。

【請求項6】
前記患部領域抽出部は、
前記全領域から前記患部に含まれる患部体積画素を指定し、前記患部体積画素から所定回数だけ領域拡張処理によって前記患部領域を求めることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1の請求項に記載された画像処理装置。

【請求項7】
前記患部領域抽出部は、
前記全領域から前記患部に含まれる患部体積画素を指定し、前記患部体積画素から所定の範囲に含まれる体積画素を前記患部領域に含めることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1の請求項に記載された画像処理装置。

【請求項8】
前記目的血管抽出部は、
前記患部領域と前記主領域の共通部分である重なり領域を求め、
前記重なり領域から前記大動脈領域までを領域拡張の履歴を残しながら領域拡張処理を行い、
前記患部領域から前記大動脈領域までの拡張履歴に沿った体積画素を領域拡張処理し、
目的血管領域を求めることを特徴とする請求項6または7の何れかに記載された画像処理装置。

【請求項9】
複数の断層画像から三次元画像データとなる全領域を作る画像形成工程と、
前記全領域から大動脈に繋がる主領域を抽出する主領域抽出工程と
前記主領域から大動脈だけを示す大動脈領域を抽出する大動脈領域抽出工程と、
前記全領域から患部を含む患部領域を求める患部領域抽出工程と、
前記患部領域から前記大動脈領域までをつなぐ目的血管領域を求める目的血管抽出工程とを有することを特徴とする画像処理方法。

【請求項10】
前記主領域抽出工程は、
前記断層画像の1枚を2値化処理し、
前記2値化処理された断層画像上の各画素に対して最も近い画素値がゼロの点までの距離を求める距離変換処理を行い、
前記距離が最も大きかった画素を含む体積画素を中心画素とし、前記中心画素から領域拡張処理によって大動脈に繋がる前記主領域を抽出することを特徴とする請求項9に記載された画像処理方法。

【請求項11】
前記大動脈領域抽出工程は、
前記主領域を所定の回数だけ収縮処理し、
前記収縮された主領域に対して前記中心画素から領域拡張処理を行い芯部領域を求め、
前記芯部領域を所定の回数だけ膨張処理を行うことを特徴とする請求項10に記載された画像処理方法。

【請求項12】
前記患部領域抽出工程は、
前記主領域から前記患部に含まれる患部体積画素を指定し、前記患部領域とすることを特徴とする請求項9乃至11の何れか1の請求項に記載された画像処理方法。

【請求項13】
前記目的血管抽出工程は、
前記患部領域から前記大動脈領域までを領域拡張の履歴を残しながら領域拡張処理を行い、
前記患部領域から前記大動脈領域までの拡張履歴に沿った体積画素を領域拡張処理し、前記目的血管領域を求めることを特徴とする
請求項12に記載された画像処理方法。

【請求項14】
前記患部領域抽出工程は、
前記全領域から前記患部に含まれる患部体積画素を指定し、前記患部体積画素から所定回数だけ領域拡張処理によって前記患部領域を求めることを特徴とする請求項9乃至11の何れか1の請求項に記載された画像処理方法。

【請求項15】
前記患部領域抽出工程は、
前記全領域から前記患部に含まれる患部体積画素を指定し、前記患部体積画素から所定の範囲に含まれる体積画素を前記患部領域に含めることを特徴とする請求項9乃至11の何れか1の請求項に記載された画像処理装置。

【請求項16】
前記目的血管抽出工程は、
前記患部領域と前記主領域の共通部分である重なり領域を求め、
前記重なり領域から前記大動脈領域までを領域拡張の履歴を残しながら領域拡張処理を行い、
前記患部領域から前記大動脈領域までの拡張履歴に沿った体積画素を領域拡張処理し、
目的血管領域を求めることを特徴とする請求項14若しくは15のいずれかに記載された画像処理方法。

【請求項17】
請求項9乃至16の画像処理方法をコンピュータに実行させるプログラム。

【請求項18】
請求項17に記載された前記プログラムを記録した記録媒体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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