专利名称：医用图像诊断支援装置及方法
技术领域：
本发明涉及根据从X射线CT(computed tomography)装置或MRI(magnetic resonance imaging)装置等医用断层图像摄影装置得到的被检测体的断层图像，检测被检测体的躯体脂肪的图像诊断支援装置，尤其涉及利用被检测体的肌肉组织等的脂肪组织的周边信息，可以自动分离计量皮下脂肪和内脏脂肪的图像诊断支援装置及方法。
背景技术：
特开2002-222410号公报公开了一种根据从医用断层图像摄影装置得到的被检测体的断层图像来计量被检测体的躯体脂肪的图像诊断装置。该图像诊断装置根据滚球方法对肌肉区域的边缘设定皮下脂肪和内脏脂肪的界限，并且对其进行分离。这样，就会产生由于被检测体的个体差异而导致皮下脂肪和内脏脂肪的分离不准确的问题。另外，该图像诊断装置存在无法明确地将计量结果进行图像显示的问题。进而，该图像诊断装置会将CT值处于操作者设定的阈值范围内的区域作为脂肪区域提取。这样，就会产生因为肠管内的残余粪便等不必要的微小脂肪区域会包含在提取区域中，为了进行正确的计量，操作者必须手动去除不必要的区域的问题。进而，另外，该图像诊断装置顺序地进行体表重点区域的提取、整体脂肪区域的提取、内脏重点区域的提取、内脏脂肪区域的提取、躯体脂肪量的计算的各个步骤。这样，产生了各个步骤的运算量增加，从而忽略了其处理的高速化的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的医用图像诊断支援装置的特征在于，具备从医用断层图像摄影装置所拍摄的被检测体的断层图像中提取该被检测体的躯体区域的第一提取机构；从所述躯体区域提取非脂肪区域的第二提取机构；从所述躯体区域中提取整体脂肪区域的第三提取机构；根据所述非脂肪区域的位置信息，将所述整体脂肪区域分离为内脏脂肪区域和皮下脂肪区域的分离机构；分别明显表示所述内脏脂肪区域和所述皮下脂肪区域，并且将所述断层图像显示控制在图像显示装置上的显示控制机构。
另外，本发明的医用图像诊断支援方法的特征在于，包括从医用断层图像摄影装置所拍摄的被检测体的断测图像中提取被检测体的躯体区域的第一提取工序；从所述躯体区域提取非脂肪区域的第二提取工序；从所述躯体区域提取整体脂肪区域的第三提取工序；根据所述非脂肪区域的位置信息，将所述整体脂肪区域分离为内脏脂肪和皮下脂肪区域的分离工序；分别明显表示所述内脏脂肪区域和所述皮下脂肪区域，并且将所述断层图像显示控制在图像显示装置上的显示控制工序。
图1是本发明一实施方式的医用图像诊断支援装置的概略构成图。
图2是表示计量被检测体的躯体脂肪的第一实施方式的流程图。
图3是躯体区域提取处理的流程图。
图4是说明躯体区域提取处理的示意图。
图5是肚脐区域特定处理的流程图。
图6是说明肚脐区域特定处理的示意图。
图7是内脏区域提取处理的流程图。
图8(a)、8(b)和8(c)是说明内脏区域提取处理的示意图。
图9是表示错误消息的显示例的图。
图10是表示计量结果的显示例的图。
图11是表示印刷处理选择的显示例的图。
图12是计量被检测体的躯体脂肪的第二实施方式的流程图。
图13是表示脊背侧的肌肉区域附近的脂肪区域的示意图。
图14是图像判断处理的流程图。
图15说明肚脐区域的探索的示意图。
图16是皮下脂肪区域提取区域的流程图。
图17是说明皮下脂肪区域提取处理的示意图。
图18是不必要区域去除处理的流程图。
图19是计量被检测体的躯体脂肪的第三实施方式的流程图。
图20是肚脐区域的去除处理的流程图。
图21是说明肚脐区域的去除处理的示意图。
图22是说明肚脐区域的去除处理的示意图。
图23是皮下脂肪区域的推测的流程图。
图24是说明皮下脂肪区域的推测的示意图。
图25是说明分割为皮下脂肪区域和内脏脂肪区域的示意图。
具体实施例方式
以下，利用附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是本发明的一个实施方式中的医用图像诊断支援装置的示意图。医用图像诊断支援装置10主要由控制各个构成要素的动作的中央处理装置(CPU)12；存储医用图像诊断支援装置10的控制程序的主存储器14；存储被检测体的断层图像数据以及动作程序等的数据记录装置16；暂时存储显示用的图像数据的显示存储器18；根据来自该显示存储器18的图像数据来显示图像的显示器20；用于操作显示器20的画面上的软件开关的鼠标、跟踪球、触摸面板等指向装置22和指向装置控制器24；具备各种参数设定用的键或开关的键盘26；用于将医用图像诊断支援装置10连接到本地网络、电话线路、因特网等网络N上的网络适配器28；连接上述各个构成要素的总线30构成。数据记录装置16最好是内置或者外挂在医用图像诊断装置10上的存储器、磁盘等存储装置、或对可以装卸的外部介质进行数据的写入和读取的装置、或通过外部存储装置和网络进行数据的收发的装置等。医用图像诊断支援装置10通过网络适配器28和网络N，连接外部的医用断层图像摄影装置50或图像数据库60，并且在这些之间收发图像数据。
图2是利用上述结构的医用图像诊断支援装置10检测被检测体的躯体脂肪的第一实施方式的流程图。CPU12按照该流程图控制医用图像诊断支援装置10。
首先，在显示器20上显示被检测体的ID输入画面，操作者输入设为诊断处理对象的被检测体的ID号(S201)。并且，根据所输入的被检测体的ID号从数据记录装置16、医用断层图像摄影装置50或者图像数据库60中读取作为躯体脂肪计量处理对象的图像数据(S202)。作为该图像数据，可以由X射线CT装置或者MRI装置等各种医用断层图像摄影装置得到，以下以由X射线CT装置得到的CT图像数据为例进行说明。
接下来，依次对读取出的图像数据进行躯体区域提取处理(S203)、肚脐区域特定处理(S204)、内脏区域提取处理(S205)，以提取出内脏区域。并且，根据S204和S205的结果，判断对象图像是否是适合躯体脂肪计量的图像(S206)，在判定为对象图像不适当的情况下结束处理。在S206中判定为对象图像正确的情况下，计算出脂肪像素的面积比(S207)，并利用数值和图像显示计量结果。
以下，对图2的各个工序进行详细说明。图3是躯体区域提取处理(S203)的流程图。首先，对所读取出的图像数据进行阈值处理，并做成二值化图像(S301)。其中的阈值，预先设定脂肪阈值，以便明确提取应该识别为躯体脂肪的区域。另外，因为脂肪的像素值(CT值)通常在一150～50的范围内，所以，最好通过将CT值直方图中表示-150～50的范围内的最多频率的CT值作为中央值，依次从CT图像中探索脂肪的CT值范围，来自动设定脂肪阈值。接下来，对S301中做成的二值化图像进行二维标示处理并制作图像，如图4所示，在该标示图像内将表示最大面积的标示区域作为躯体区域401提取(S302)。并且，将构成躯体区域401的像素之中、像素值在阈值范围内的像素作为脂肪像素提取，并在相当于脂肪图像用缓冲器的脂肪像素的位置上存储1(S303)。其中，所提取出的脂肪像素相当于包含皮下脂肪和内脏脂肪的所有脂肪。接下来，对于每个构成躯体区域401的像素，关注各个像素的周边8像素进行边缘识别处理。并且，通过将识别为边缘的像素数和一个像素的一个边长相乘，从而计算肚脐周围直径(S304)。
图5是肚脐区域特定处理(S204)的流程图。首先，在S304中识别出的区域的边缘部分，如图6所示，按照一定间隔算出法线矢量601(S501)。并且，根据肚脐区域在断层图像中处于上方以及在肚脐区域中相邻的法线矢量601的角度变化显著变化来特定肚脐区域(S502)。
图7是内脏区域提取处理(S205)的流程图。首先，对躯体区域401内的图像数据进行阈值处理，制作二值化图像(S701)。其中的阈值被预先设定，以便明确地提取出应该被识别为图8(a)表示的肌肉组织层(腹壁肌肉层)以及骨组织层的区域(以下称为腹壁肌肉层区域)801。另外，因为腹壁肌肉层的像素值(CT值)通常在-50～100的范围内，所以，最好将CT值直方图中表示-50～100的范围内的最多频率的CT值作为中央值，依次从CT图像中探索腹壁肌肉层的CT值范围，来自动设定阈值。接下来，对S701中做成的二值化图像进行边缘识别处理，在识别的边缘上呈放射状设定关注点(S702)。如果追踪该识别过的边缘，则提取包含有内脏整体的腹壁肌肉层的轮廓。但是，因为实际上腹壁肌肉层不会连续包围内脏并且多处存在间隙的情况比较多，所以对于存在这种间隙的腹壁肌肉层，则仅可以追踪边缘而无法提取包含全体内脏的腹壁肌肉层的轮廓。因此，通过利用高次样条插值(spline interpolation)对S702中所设定的关注点之间进行插值，从而腹壁肌肉层被插值，如图8(b)所示，提取内脏区域的轮廓802(S703)。对轮廓802进行利用区域扩张法的区域提取处理，并且如图8(c)所示提取内脏区域803。接下来，将构成从内脏区域803中提取了腹壁肌肉层区域801的区域的像素中、像素值在脂肪阈值范围内的像素作为脂肪像素提取，并且在相当于脂肪图像用缓冲器的脂肪像素的位置上存储“2”(S705)。其中提取出的脂肪像素相当于内脏脂肪。
在判断对象像素是否适当(S206)的时候，在S205中得到的内脏区域803中空气区域的比率不足60％，并且在S204中可以特定肚脐区域的情况下，判断对象图像合适并且处理进入到S207中。另外，在对象图像是从肺叶等腹部以外部位得到的图像而且不是CT图像，并且在S206中没有判断对象图像合适的时候，如图9所示，在显示器20中输入“图像错误”等消息并结束处理。
在脂肪像素的面积比的计算(S207)中，从相当于S303提取出的脂肪整体的像素数W和相当于S705中提取出的内脏脂肪的像素V中算出与皮下脂肪相当的像素数S，并计算出内脏脂肪和整体脂肪的比率V/W、皮下脂肪和整体脂肪的比率S/W、内脏脂肪和皮下脂肪的比率V/S。
在计量结果的显示(S208)中，如图10所示，为了判断内脏脂肪1001和皮下脂肪1002而区别显示颜色和浓度，同时显示在S207中算出的数值。接下来，在S208中，如图11所示，可以选择印刷显示图像，也可以印刷躯体脂肪计量结果并传送给被检测者。
图12是利用医用图像诊断支援装置10来计量被检测体的躯体脂肪的第二实施方式的流程图。一般在腹部断层图像中，认为从断层图像中去除了骨、肌肉、肠等内脏器官区域和气体区域的区域都为脂肪区域。因此，如果进行这种去除处理，则即使不进行基于CT值的阈值处理也可以提取脂肪区域。另外，如图13所示，也存在错误识别脊背侧的肌肉区域附近的脂肪区域1301而使计量精度下降的情况。因此，在第二实施方式中，可以根据腹壁层内的肌肉区域的位置信息识别皮下脂肪区域，正确识别脊背侧的脂肪区域，从而进一步正确进行躯体脂肪计量。
图12的被检测体ID输入(S1201)、图像数据读取(S1202)、躯体区域提取处理(S1203)与图2的S201、S202、S203相同。接下来，判断对象图像是否是适合躯体脂肪计量的图像(S1204)，在判定为对象图像不适合的情况下，结束处理。在S1204中判断为对象图像正确的情况下，进行皮下脂肪区域提取处理(S1205)和不必要区域去除处理(S1206)，提取脂肪区域。脂肪像素的面积比的计算(S1207)和计量结果的显示(S1208)与图2的S207和S208相同。
图14是图像判断处理(S1204)的流程图。首先，如图15所示，计算S1203中提取出的躯体区域的重心1501(S1401)。接下来，设定椭圆1502，以便与躯体区域的腹侧的边缘外接(S1402)。并且，关注以重心1501为中心而预先确定的方向的角度θ的范围，根据躯体区域的腹侧边缘和外接椭圆1502之间的区域的面积探索肚脐区域(S1403)。接下来，以可以识别空气的方式利用预先设定的阈值进行阈值处理，识别躯体区域内的空气区域(S1404)。并且，仅在S1403中特定肚脐区域并且在S1404中识别的空气区域在躯体区域内处于规定的比率以内的情况下，判定对象图像适于躯体脂肪计量(S1405)。
图16是皮下脂肪区域提取处理(S1205)的流程图。首先，为了识别图17所示的S1203中提取出的躯体区域内的肌肉区域1701，利用预先设定的阈值进行阈值处理(S1601)。并且，以S1401中算出的躯体区域的重心1501为中心，躯体区域分为角度θ1、θ2、θ3的各个区域，并且设定外接于各个区域的边缘的椭圆1702、1703、1704(S1602)。接下来，在每个预先设定的细微区域1705内，通过以椭圆1702、1703、1704为基点，使外接线分别向重心1501方向收缩，并且在与肌肉区域1701外接的地方停止该收缩，从而可以得到肌肉区域1701的外接线(S1603)。该外接线1706和椭圆1702、1703、1704之间的区域就是皮下脂肪区域。
图18是不必要区域去除处理(S1206)的流程图。从S1203(S303)中识别出的整体脂肪区域中去除S1205识别出的皮下脂肪区域的区域就是内脏脂肪候补区域。在该内脏脂肪候补区域中计算CT值的浓度梯度值(S1801)。并且，以上限值和下限值对浓度梯度值进行阈值处理，提取肠管内的残余粪便等的CT值的参差不一较大的区域(S1802)。接下来，通过从内脏脂肪候补区域中去除S1601中提取出的肌肉区域1701和S1802中提取出的CT值的参差不一较大的区域，来提取内脏脂肪区域，通过计数内脏脂肪区域的像素数来算出内脏脂肪像素数。
图19是利用医用图像诊断支援装置10计量被检测体的躯体脂肪的第三实施方式的流程图。与图2的S201和S202同样进行图像输入(S1901)，与图2的S203的处理相同地进行躯体区域提取处理(S1902)，与图2的S204的处理或者图14的S1403的处理相同地特定肚脐区域(S1903)。并且，从S1902中辨识出的躯体区域边缘去除预先设定的区域，由此从躯体脂肪计量对象区域中去除存在表皮区域的区域(S1904)。接下来，与图7的S701的处理相同，进行肌肉·骨区域的提取处理(S1905)。并且，依次进行肚脐区域的去除处理(S1906)和皮下脂肪区域的推测(S1907)。接下来，与图7的S205的处理或者图12的S1205的处理相同，进行脂肪区域分割处理(S1908)，与图2的S207和S208相同地进行结果输出(S1909)。
图20是肚脐区域的去除处理(S1906)的流程图。首先，如图21所示，在S1902中识别的躯体区域边缘部2101和S1905中识别的肌肉·骨区域2102的边缘部2103中，呈放射状设定关注点2105和2106，以便包含以躯体区域的重心2104为中心在S1903中特定的肚脐区域，并算出各个关注点之间的平均距离(S2001)。并且，如图22所示，在S1903中特定的肚脐区域中，将以S2001中算出的平均距离为半径的圆形区域设定为关心区域2201(S2002)。此时，去除未与躯体区域重合的区域。接下来，去除关心区域2201内的肌肉·骨区域(S2003)。
图23是皮下脂肪区域的推测(S1907)的流程图。首先，在S2003中没有去除而残留的肌肉·骨区域的每个部分区域的中点设定关注点(S2301)。并且，算出这些关注点和躯体区域边缘部的关注点之间的距离值(S2302)，如图24所示，将以S2302中算出的距离值为半径的圆形区域设定为关心区域2401(S2303)。此时，根据关注点的周边信息，设定阈值并且对距离值进行修正。另外，去除未与躯体区域重合的区域。接下来，去除关心区域2401内的肌肉·骨区域，由此，推定皮下脂肪区域(S2304)。
在脂肪区域分割处理(S1908)中，如图25所示设定边界线2501，并且在边界线2501的外侧和内侧将脂肪区域分割成为皮下脂肪区域和内脏脂肪区域。
在以上的实施方式中，虽然对利用由X射线CT装置得到的CT图像数据来进行躯体脂肪计量处理的例子进行了说明，但因为在使用由MRI装置得到的MRI图像数据的情况下，MRI图像数据中没有CT值这样的尺寸，故例如将MRI图像数据的动态范围配合CT图像数据的动态范围进行调整。以后的数据处理也可以与利用上述CT图像数据的情况同样地进行。
(工业上的可利用性)如上所说明的，根据本发明，可以简单算出因被检测体不同而不同的脂肪像素的阈值范围，同时根据存在该脂肪像素的部位的周边信息自动进行区域提取，由于操作者无需进行手动作业，所以可以在提高操作性的同时提高躯体脂肪计量精度。另外，可以明确地对计量结果进行图像显示。
权利要求
1.一种医用图像诊断支援装置，其特征在于，具备从由医用断层图像摄影装置拍摄的被检测体的断层图像中提取该被检测体的躯体区域的第一提取机构；从所述躯体区域提取非脂肪区域的第二提取机构；从所述躯体区域中提取整体脂肪区域的第三提取机构；根据所述非脂肪区域的位置信息，将所述整体脂肪区域分离为内脏脂肪区域和皮下脂肪区域的分离机构；分别明显表示所述内脏脂肪区域和所述皮下脂肪区域，并将所述断层图像显示控制在图像显示装置上的显示控制机构。
2.根据权利要求1所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，所述第二提取机构通过在所述断层图像中进行像素值的阈值处理来提取所述非脂肪区域。
3.根据权利要求2所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，所述第二提取机构依次探索所述非脂肪区域通常呈现的像素值范围，根据所述像素值范围内最多频率的像素值设定所述阈值处理的阈值范围。
4.根据权利要求2所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，所述第二提取机构对所述非脂肪区域进行边缘识别处理，在识别过的边缘上设定多个关注点，并且通过利用高次样条插值在所述多个关注点之间进行插补，从而提取所述非脂肪区域的轮廓。
5.根据权利要求1所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，还具备去除所述非脂肪区域中的表皮组织层的表皮组织层去除机构，所述第三提取机构从由所述表皮组织层去除机构去除了所述表皮组织层的所述躯体区域中提取所述整体脂肪区域。
6.根据权利要求1所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，所述第三提取机构通过从所述躯体区域中减去所述非脂肪区域来提取所述整体脂肪区域。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，还具备判断所述断层图像是否适合躯体脂肪计量的判断机构，所述显示控制机构将所述判断机构得到的判断结果显示控制在所述图像显示装置上。
8.根据权利要求7所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，在所述判断机构得到所述断层图像不是从适于所述被检测体的躯体脂肪计量的部位得到的图像，或者不是规定的医用断层图像摄影装置拍摄到的图像的错误信息时，所述显示控制机构将所述错误信息显示控制在所述图像显示装置上。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，还具备检测所述内脏脂肪区域和所述皮下脂肪区域的面积比的面积比计算机构，所述显示控制机构将所述面积比计算机构算出的面积比显示控制在所述图像显示装置上。
10.根据权利要求9所述的医用图像诊断支援装置，其特征在于，还具备印刷输出由所述显示控制机构显示控制在所述图像显示装置上的所述断层图像和所述面积比的印刷输出机构。
11.一种医用图像诊断支援方法，其特征在于，具备从医用断层图像摄影装置所拍摄的被检测体的断层图像中提取被检测体的躯体区域的第一提取工序；从所述躯体区域提取非脂肪区域的第二提取工序；从所述躯体区域提取整体脂肪区域的第三提取工序；根据所述非脂肪区域的位置信息，将所述整体脂肪区域分离为内脏脂肪和皮下脂肪区域的分离工序；分别明显表示所述内脏脂肪区域和所述皮下脂肪区域，并将所述断层图像显示控制在图像显示装置上的显示控制工序。
12.根据权利要求11所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，所述第二提取工序通过在所述断层图像中进行像素值的阈值处理，从而提取所述非脂肪区域。
13.根据权利要求12所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，所述第二提取工序依次探索所述非脂肪区域通常呈现的像素值范围，并且根据在所述像素值范围内最多频率的像素值来设定所述阈值处理的阈值范围。
14.根据权利要求12所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，所述第二提取工序对所述非脂肪区域进行边缘识别处理，在识别出的边缘上设定多个关注点，并且通过利用高次样条插值对所述多个关注点之间进行插补，从而提取所述非脂肪区域的轮廓。
15.根据权利要求11所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，还具备去除所述非脂肪区域中的表皮组织层的表皮组织层去除工序，所述第三提取工序从由所述表皮组织层去除工序去除了所述表皮组织层的所述躯体区域中提取所述整体脂肪区域。
16.根据权利要求11所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，所述第三提取机构通过从所述躯体区域中减去所述非脂肪区域来提取所述整体脂肪区域。
17.根据权利要求11～16中任一项所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，还具备判断所述断层图像是否适合躯体脂肪计量的判断工序，所述显示控制工序将所述判断工序得到的判断结果显示控制在所述图像显示装置上。
18.根据权利要求17所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，在所述判断工序得到所述断层图像不是从适于所述被检测体的躯体脂肪计量的部位中得到的图像，或者不是规定的医用断层图像摄影装置拍摄到的图像的错误信息时，所述显示控制工序将所述错误信息显示控制在所述图像显示装置上。
19.根据权利要求11～18中任一项所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，还具备检测所述内脏脂肪区域和所述皮下脂肪区域的面积比的面积比计算工序，所述显示控制工序将所述面积比计算工序算出的面积比显示控制在所述图像显示装置上。
20.根据权利要求19所述的医用图像诊断支援方法，其特征在于，还具备印刷输出所述显示控制工序显示控制在所述图像显示装置上的所述断层图像和所述面积比的印刷输出机构。
全文摘要
医用图像诊断支援装置，其中具备从医用断层图像摄影装置所拍摄的被检测体的断层图像中提取该被检测体的躯体区域的第一提取机构；从所述躯体区域提取非脂肪区域的第二提取机构；从所述躯体区域中提取整体脂肪区域的第三提取机构；根据所述非脂肪区域的位置信息，将所述整体脂肪区域分离为内脏脂肪区域和皮下脂肪区域的分离机构；分别明显表示所述内脏脂肪区域和所述皮下脂肪区域，并将所述断层图像显示在图像显示装置上的显示控制机构。
文档编号G06T7/00GK1767788SQ20048000884
公开日2006年5月3日 申请日期2004年4月7日 优先权日2003年4月8日
发明者中岛邦佳, 中川彻 申请人:株式会社日产医药