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JP6882136B2 - Image processing equipment, image processing methods and programs - Google Patents

Image processing equipment, image processing methods and programs Download PDF

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JP6882136B2 JP2017198835A JP2017198835A JP6882136B2 JP 6882136 B2 JP6882136 B2 JP 6882136B2 JP 2017198835 A JP2017198835 A JP 2017198835A JP 2017198835 A JP2017198835 A JP 2017198835A JP 6882136 B2 JP6882136 B2 JP 6882136B2
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Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method and a program.

脳血流SPECT画像や糖代謝PET画像を初めとする頭部機能画像は、脳機能の局所的評価を行う方法として、広く臨床に用いられている。例えば、脳内において疾患特異的に機能が低下する部位を特定し、その部位を関心領域(ROI)として定量評価することによって、種々の変性疾患の診断に役立つ情報を得る事ができる。 Head function images such as cerebral blood flow SPECT images and glucose metabolism PET images are widely used clinically as a method for locally evaluating brain function. For example, information useful for diagnosing various degenerative diseases can be obtained by identifying a site in the brain in which the function is specifically reduced in a disease-specific manner and quantitatively evaluating the site as a region of interest (ROI).

WO2007/063656号公報WO2007 / 063656 WO2010/013300号公報WO2010 / 013300

しかし、これまでに開示された方法では、評価値を算出する領域が固定されていたため、異なる変性疾患の解析に、柔軟に対応する事ができなかった。また、単に関心領域内において算出された評価値に基づいて判断を行っていたため、値の変化が変性疾患によるものか、他の要因(例えば、血栓等による血流低下)によるものかの区別ができないといった問題があった。 However, in the methods disclosed so far, since the area for calculating the evaluation value is fixed, it is not possible to flexibly respond to the analysis of different degenerative diseases. In addition, since the judgment was made simply based on the evaluation value calculated in the region of interest, it is possible to distinguish whether the change in the value is due to a degenerative disease or another factor (for example, a decrease in blood flow due to a thrombus or the like). There was a problem that it could not be done.

本発明は、上記背景に鑑み、関心領域の設定の自由度を高めた画像処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above background, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus having an increased degree of freedom in setting an area of interest.

本発明の画像処理装置は、被験者の脳の機能画像を入力する入力部と、被験者の前記機能画像を解剖学的標準化する解剖学的標準化部と、標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを記憶した記憶部から解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータをROIの候補として提示するROI候補提示部と、前記解剖学的領域の選択を受け付け、選択された1又は複数の解剖学的領域に基づいて、解剖学的標準化された被験者の脳画像上にROIを設定するROI設定部と、前記ROI内の画素値に基づいて、評価値を計算する評価値計算部と、計算された評価値に関する情報を表示する表示部とを備える。 The image processing apparatus of the present invention includes an input unit for inputting a functional image of the subject's brain, an anatomical standardization unit for anatomically standardizing the functional image of the subject, and an anatomical region allocated on the standard brain. The ROI candidate presentation unit that reads the data of the anatomical region from the storage unit that stores the data of the above and presents the data of the anatomical region as a candidate for ROI, and the selection of the anatomical region are accepted and selected. An evaluation value that calculates an evaluation value based on an ROI setting unit that sets an ROI on an anatomically standardized brain image of a subject based on one or more anatomical regions and a pixel value in the ROI. It includes a calculation unit and a display unit that displays information about the calculated evaluation value.

本発明の別の態様の画像処理装置は、被験者の脳の機能画像を入力する入力部と、被験者の前記機能画像を標準脳の画像に変換するための変換係数を計算する変換係数計算部と、標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを記憶した記憶部から解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータをROIの候補として提示するROI候補提示部と、前記解剖学的領域の選択を受け付け、選択された1又は複数の解剖学的領域を、前記変換係数の逆変換係数を用いて被験者の脳画像に合わせる変換を行い、被験者の脳画像上にROIを設定するROI設定部と、設定された前記ROI内の画素値に基づいて、評価値を計算する評価値計算部と、計算された評価値に関する情報を表示する表示部とを備える。 The image processing device of another aspect of the present invention includes an input unit for inputting a functional image of the subject's brain, and a conversion coefficient calculation unit for calculating a conversion coefficient for converting the functional image of the subject into a standard brain image. , The ROI candidate presentation unit that reads the data of the anatomical region from the storage unit that stores the data of the anatomical region allocated on the standard brain and presents the data of the anatomical region as a candidate for ROI, and the above. The selection of the anatomical region is accepted, the selected one or more anatomical regions are converted to match the subject's brain image using the inverse conversion coefficient of the conversion coefficient, and the ROI is generated on the subject's brain image. It includes an ROI setting unit to be set, an evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value based on the set pixel value in the ROI, and a display unit that displays information on the calculated evaluation value.

本発明によれば、操作者は、ROI候補提示部にて提示された解剖学的領域から所望の領域を選択してROIを設定することができる。 According to the present invention, the operator can set the ROI by selecting a desired region from the anatomical regions presented by the ROI candidate presentation unit.

第1の実施の形態の画像処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image processing apparatus of 1st Embodiment. ROI候補提示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the ROI candidate presentation screen. 評価結果の表示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the display screen of the evaluation result. 第1の実施の形態の画像処理装置の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation of the image processing apparatus of 1st Embodiment. 第2の実施の形態におけるROI候補提示画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the ROI candidate presentation screen in 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の画像処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image processing apparatus of 3rd Embodiment. 第3の実施の形態の画像処理装置の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation of the image processing apparatus of 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態の画像処理装置について図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態では、123I−IMPを用いて被験者の脳を撮影したSPECT画像の画像処理を行う例を挙げる。123I−IMPを用いて撮影したSPECT画像は、被験者の脳の血流を表す画像である。なお、本発明の画像処理装置が処理する画像は、123I−IMPを用いて撮影したSPECT画像に限られず、他の薬剤を投与して得られたSPECT画像や、PET画像、fMRI画像等の他のモダリティによって得られた機能画像も含まれる。 Hereinafter, the image processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment described below, an example of performing image processing of a SPECT image obtained by photographing the brain of a subject using 123 I-IMP will be given. The SPECT image taken using 123 I-IMP is an image showing the blood flow in the brain of the subject. The image processed by the image processing apparatus of the present invention is not limited to the SPECT image taken by using 123 I-IMP, such as a SPECT image obtained by administering another drug, a PET image, an fMRI image, and the like. Functional images obtained by other modalities are also included.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の画像処理装置1の構成を示す図である。第1の実施の形態の画像処理装置1は、被験者の脳の機能画像のデータを入力する入力部10と、入力された機能画像に対してROIを設定し、当該ROIにおける評価値を求める制御部11と、評価結果を表示する表示部12と、標準脳のデータを記憶した標準脳データ記憶部13とを有している。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image processing device 1 according to the first embodiment. The image processing device 1 of the first embodiment has an input unit 10 for inputting data of a functional image of a subject's brain, and a control for setting an ROI for the input functional image and obtaining an evaluation value in the ROI. It has a unit 11, a display unit 12 for displaying the evaluation result, and a standard brain data storage unit 13 for storing standard brain data.

入力部10は、例えば、通信インターフェースである。被験者の脳の機能画像を撮像したSPECT装置から通信インターフェースを通じて機能画像のデータを受信する。表示部12は、例えば、ディスプレイである。 The input unit 10 is, for example, a communication interface. The functional image data is received from the SPECT device that has captured the functional image of the subject's brain through the communication interface. The display unit 12 is, for example, a display.

好ましい態様において、画像処理装置1は、CPU、RAM、ROM、ディスプレイ、キーボード、マウス、通信インターフェース等を備えるコンピュータによって構成される。画像処理のためのプログラムをROMに記憶しておき、CPUがROMからプログラムを読み出して実行することにより、コンピュータが、被験者の脳の機能画像の画像処理を行って評価値を求める処理を行う。このようなプログラムも本発明の範囲に含まれる。 In a preferred embodiment, the image processing device 1 is composed of a computer including a CPU, a RAM, a ROM, a display, a keyboard, a mouse, a communication interface, and the like. A program for image processing is stored in a ROM, and the CPU reads the program from the ROM and executes the program, so that the computer performs image processing of the functional image of the subject's brain to obtain an evaluation value. Such programs are also included in the scope of the present invention.

制御部11は、解剖学的標準化部20と、ROI候補提示部21と、ROI設定部22と、評価値計算部23と、結果出力部24とを有している。解剖学的標準化部20は、被験者の脳の機能画像に対して解剖学的標準化を行って、被験者の脳の画像を標準脳の画像に変換する。この解剖学的標準化処理は、公知の方法、例えば、文献(Minoshima S et.al., J. Nucl. Med., 1994, 35, p.1528-37、または、Friston K. J. et.al., Human Brain Mapping, 1995, 2, p.189-210)記載の方法により行うことができる。 The control unit 11 has an anatomical standardization unit 20, an ROI candidate presentation unit 21, an ROI setting unit 22, an evaluation value calculation unit 23, and a result output unit 24. The anatomical standardization unit 20 performs anatomical standardization on the functional image of the subject's brain, and converts the image of the subject's brain into an image of the standard brain. This anatomical standardization process is performed by known methods, such as the literature (Minoshima S et.al., J. Nucl. Med., 1994, 35, p.1528-37, or Friston KJ et.al., Human. Brain Mapping, 1995, 2, p.189-210) can be performed by the method described.

解剖学的標準化部20は、被験者の脳の機能画像を一連の脳表画像の形の標準脳画像に変換する。脳表画像は、脳表の各点から脳内部に向けて下した垂線上の一定区間(例えば、脳表から6ピクセル)における画素の最大値あるいは平均値を脳表抽出することによって得られる(Minoshima S, Frey KA, Koeppe RA, Foster NL, Kuhl DE: A diagnostic approach in Alzheimer's disease using three-dimensional stereotactic surface projections of fluorine-18-FDG PET. J Nucl Med. 1995;36:1238-48.)。 The anatomical standardization unit 20 converts a functional image of the subject's brain into a standard brain image in the form of a series of brain surface images. The brain surface image is obtained by extracting the maximum value or the average value of the pixels in a certain section (for example, 6 pixels from the brain surface) on the perpendicular line drawn from each point on the brain surface toward the inside of the brain (for example). Minoshima S, Frey KA, Koeppe RA, Foster NL, Kuhl DE: A diagnostic approach in Alzheimer's disease using three-dimensional stereotactic surface projections of fluorine-18-FDG PET. J Nucl Med. 1995; 36: 1238-48.).

ROI候補提示部21は、標準脳データ記憶部13から、標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータをROIの候補として提示する機能を有する。本実施の形態で用いる解剖学的領域は、タライラッハの脳図譜に従って割り付けられた領域である。なお、解剖学的領域データは、タライラッハの脳図譜に限定する必要は無く、解析評価の目的に応じて、利用可能なあらゆるデータを利用することが可能である。例えば、ペンフィールドの脳地図や、ブロードマンの脳地図を用いる事ができる。 The ROI candidate presentation unit 21 has a function of reading data of an anatomical region allocated on the standard brain from the standard brain data storage unit 13 and presenting the data of the anatomical region as a candidate for ROI. The anatomical region used in this embodiment is a region allocated according to Talairach's brain chart. The anatomical region data does not have to be limited to Talairach's brain pictorial book, and any available data can be used depending on the purpose of analysis and evaluation. For example, Penfield's brain map or Brodmann's brain map can be used.

図2は、ROI候補提示部21によって提示されたROI候補の提示画面を示す図である。好ましい態様において、ROI候補提示画面は、解剖学的領域の名称と、解剖学的領域をROIとして選択したか否かを示すチェックボックスとを備えている。ROI候補提示画面では、チェックボックスにより、複数の解剖学的領域を選択できる。 FIG. 2 is a diagram showing a presentation screen of the ROI candidate presented by the ROI candidate presentation unit 21. In a preferred embodiment, the ROI candidate presentation screen includes a name of the anatomical region and a check box indicating whether or not the anatomical region is selected as the ROI. On the ROI candidate presentation screen, a plurality of anatomical regions can be selected by the check boxes.

また好ましい態様において、ROI候補提示画面は、OKボタンとCancelボタンを備えている。この場合、OKボタンを選択すると、その時点でチェックの入っている解剖学的領域をROI候補として確定する。Cancelボタンを選択すると、チェックボックスに入っていたチェックはクリアされ、前の画面に戻る。 In a preferred embodiment, the ROI candidate presentation screen includes an OK button and a Cancel button. In this case, when the OK button is selected, the anatomical region checked at that time is confirmed as a ROI candidate. If you select the Candle button, the check in the check box will be cleared and you will return to the previous screen.

ROI候補提示部21は、上方に、「Group1」「Group2」「Group3」「Group4」「Group5」のタブを有している。これにより、操作者は、タブを切り替えて、Group1〜Group5の5つのROIを設定できる。 The ROI candidate presentation unit 21 has tabs of "Group1", "Group2", "Group3", "Group4", and "Group5" at the upper part. As a result, the operator can switch tabs and set five ROIs of Group1 to Group5.

ROI設定部22は、ROI候補提示部21にて選択された解剖学的領域の組合せをROIとして設定する。ROI設定部22は、設定されたROIのデータを表示部12に送信し、表示部12に設定されたROIを表示することとしてもよい。表示部12は、例えば、標準脳のテンプレート上において、ROIが設定された解剖学的領域に色を付して表示する。 The ROI setting unit 22 sets the combination of anatomical regions selected by the ROI candidate presentation unit 21 as the ROI. The ROI setting unit 22 may transmit the set ROI data to the display unit 12 and display the ROI set on the display unit 12. The display unit 12 colors and displays the anatomical region in which the ROI is set, for example, on the template of the standard brain.

評価値計算部23は、設定されたROI内の画素値を用い、評価値を計算する。本実施の形態では、評価値計算部23は、ROI内の正のZスコアの総和をROIサイズ(ピクセル数又は面積)で正規化した値を評価値として求める。ここで、Zスコアは、画素毎に求まる値であり、被験者の画像の画素値と、健常者の平均画像の画素値に基づいて、次の式(1)によって求められる。
(式1)
Zスコア=(健常者の加算平均画素値−被験者の画素値)/健常者の標準偏差画素値
The evaluation value calculation unit 23 calculates the evaluation value using the pixel value in the set ROI. In the present embodiment, the evaluation value calculation unit 23 obtains a value obtained by normalizing the sum of the positive Z scores in the ROI with the ROI size (number of pixels or area) as the evaluation value. Here, the Z score is a value obtained for each pixel, and is obtained by the following equation (1) based on the pixel value of the image of the subject and the pixel value of the average image of the healthy person.
(Equation 1)
Z score = (added average pixel value of healthy person-pixel value of subject) / standard deviation pixel value of healthy person

評価値計算部23は、評価対象のROI内にある画素の正のZスコアの総和をROIサイズ(ピクセル数又は面積)で正規化した値を計算して、ROIの評価値とする。本実施の形態では、評価値計算部23は、ROIを脳の左面と右面に分けて、ROIの左面における正のZスコアの総和と、右面における正のZスコアの総和を求め、それぞれの対応するROIのピクセル数で除し、評価値を求めている。 The evaluation value calculation unit 23 calculates a value obtained by normalizing the sum of the positive Z scores of the pixels in the ROI to be evaluated by the ROI size (number of pixels or area), and uses it as the evaluation value of the ROI. In the present embodiment, the evaluation value calculation unit 23 divides the ROI into the left side and the right side of the brain, obtains the sum of the positive Z scores on the left side of the ROI and the sum of the positive Z scores on the right side, and corresponds to each. The evaluation value is obtained by dividing by the number of pixels of the ROI to be calculated.

結果出力部24は、評価値計算部23にて計算したROIの評価値を表示部12に送り、表示部12に評価結果を表示させる。ここで、結果出力部24は、評価値を出力するのみならず、評価結果を把握しやすいように、各画素のZスコアから生成した画像データや、健常者の評価値に基づくデータ等を編集したグラフのデータを表示部12に送る。 The result output unit 24 sends the evaluation value of the ROI calculated by the evaluation value calculation unit 23 to the display unit 12, and causes the display unit 12 to display the evaluation result. Here, the result output unit 24 not only outputs the evaluation value, but also edits the image data generated from the Z score of each pixel, the data based on the evaluation value of a healthy person, and the like so that the evaluation result can be easily grasped. The data of the graph is sent to the display unit 12.

図3は、表示部12にて表示される評価結果を示す画面の例である。この画面を表示するためのデータが、結果出力部24から表示部12に送られている。画面上部の領域A1に表示されているのは、検査日、検査方法、被験者の情報である。画面の左側に、脳血流画像を表示する領域A2、脳血流低下画像を表示する領域A3がある。脳血流画像は、脳血流量を色によって示している。特許公報の図面では色が表現されていないが、脳血流量が多い場合には赤、中程度の場合には緑、少ない場合には青といった具合に脳血流量に応じて徐々に変化する色で表示している。また本例では、脳血流画像は、右外側面、左外側面等の一連の脳表画像に着色をして表示している。 FIG. 3 is an example of a screen showing the evaluation result displayed on the display unit 12. Data for displaying this screen is sent from the result output unit 24 to the display unit 12. What is displayed in the area A1 at the upper part of the screen is the examination date, the examination method, and the subject information. On the left side of the screen, there is an area A2 for displaying a cerebral blood flow image and an area A3 for displaying a cerebral blood flow decrease image. The cerebral blood flow image shows the cerebral blood flow by color. Although the color is not expressed in the drawings of the patent gazette, the color gradually changes according to the cerebral blood flow, such as red when the cerebral blood flow is high, green when the cerebral blood flow is medium, and blue when the cerebral blood flow is low. It is displayed with. Further, in this example, the cerebral blood flow image is displayed by coloring a series of brain surface images such as the right lateral surface and the left lateral surface.

脳血流低下画像は、健常者と比較して脳血流量の低下の程度(正のZスコアの値)を色によって示している。脳血流の低下の程度が大きい場合には赤、中程度の場合には緑、少ない場合には青といった具合に脳血流量に応じて徐々に変化する色で表示している。脳血流低下画像もまた、一連の脳表画像に脳血流低下の程度を反映した着色をして表示している。 The cerebral blood flow decrease image shows the degree of decrease in cerebral blood flow (positive Z score value) as compared with a healthy subject by color. It is displayed in a color that gradually changes according to the cerebral blood flow, such as red when the degree of decrease in cerebral blood flow is large, green when it is moderate, and blue when it is small. The cerebral blood flow reduction image is also displayed by coloring a series of brain surface images to reflect the degree of cerebral blood flow reduction.

画面の右側には、関心領域(ROI)ごとの評価結果が表示されている。右上には、操作者が設定した関心領域の情報を示す領域A4がある。本例では、Group1〜Group5まで5つの関心領域が設定され、それぞれの関心領域が標準脳の脳表画像上で着色して示されている。特許公報の図面では色が表現されていないが、Group1〜Group5のラベルにはそれぞれ、橙、赤、紫、青、緑の色が着色され、脳表画像においても各Groupに対応する関心領域がラベルと同じ色で着色されている。これにより、操作者は、設定されたROIを容易に把握できる。 On the right side of the screen, the evaluation results for each region of interest (ROI) are displayed. In the upper right, there is an area A4 showing information of the area of interest set by the operator. In this example, five regions of interest are set from Group 1 to Group 5, and each region of interest is colored and shown on the brain surface image of the standard brain. Although the colors are not expressed in the drawings of the patent gazette, the labels of Groups 1 to Group 5 are colored orange, red, purple, blue, and green, respectively, and the brain surface image also has a region of interest corresponding to each group. It is colored in the same color as the label. As a result, the operator can easily grasp the set ROI.

画面の右側の「関心領域内の脳血流低下の程度」の領域には、評価値計算部23にて求めたROIごとの評価値がグラフA5で示されている。グラフの横軸は、設定したROIを表すGroupの番号と、それぞれのROIにおける左面と右面を示す。グラフの縦軸は、正のZスコアの合計値をROIサイズで正規化した値であり、この値が脳血流低下の程度を表す。グラフには、ROIごとに計算された評価値が丸でプロットされている。また、グラフには比較のために、健常者における評価値の平均値を矩形で示し、評価値の閾値を横線で示している。ここで、閾値は、評価値が異常である(つまり、正常から乖離がある)と判断する目安である。図3に示す例では、Group1の左右、およびGroup2の左面において、評価値が閾値を超えて高くなっていることが分かる。画面の下の領域A6には、評価結果に基づいて自動的に生成されたコメントが表示されている。 In the area of "degree of decrease in cerebral blood flow in the area of interest" on the right side of the screen, the evaluation value for each ROI obtained by the evaluation value calculation unit 23 is shown in graph A5. The horizontal axis of the graph shows the Group number representing the set ROI and the left and right sides of each ROI. The vertical axis of the graph is a value obtained by normalizing the total value of positive Z scores by ROI size, and this value represents the degree of decrease in cerebral blood flow. In the graph, the evaluation values calculated for each ROI are plotted in circles. In addition, for comparison, the graph shows the average value of the evaluation values in healthy subjects as a rectangle, and the threshold value of the evaluation value as a horizontal line. Here, the threshold value is a guideline for determining that the evaluation value is abnormal (that is, there is a deviation from normal). In the example shown in FIG. 3, it can be seen that the evaluation values are higher than the threshold value on the left and right sides of Group1 and on the left side of Group2. In the area A6 at the bottom of the screen, a comment automatically generated based on the evaluation result is displayed.

図4は、第1の実施の形態の画像処理装置1の動作を示す図である。画像処理装置1は、まず、入力部10にて、被験者の頭部医用画像データの入力を受け付ける(S10)。本実施の形態では、頭部医用画像データとして、画像処理装置1に、123I−IMPを用いて撮影したSPECT画像を入力する。次に、画像処理装置1は、解剖学的標準化部20にて、入力した頭部医用画像データに対して解剖学的標準化を行う(S11)。 FIG. 4 is a diagram showing the operation of the image processing device 1 according to the first embodiment. First, the image processing device 1 receives the input of the head medical image data of the subject at the input unit 10 (S10). In the present embodiment, the SPECT image taken by using 123 I-IMP is input to the image processing device 1 as the image data for the head doctor. Next, the image processing device 1 performs anatomical standardization on the input head medical image data by the anatomical standardization unit 20 (S11).

続いて、画像処理装置1は、ROI候補提示部21を動作させ、標準脳上に定義した解剖学的領域のデータを用いて、図2で示したような画面を用いて、ROIの候補を操作者に提示する(S12)。この画面で操作者がROIの候補となる解剖学的領域を選択すると、画像処理装置1は、ROI設定部22を動作させ、選択された解剖学的領域の組合せによりROIを設定する(S13)。画像処理装置1は、評価値計算部23を動作させ、解剖学的標準化された被験者の画像において、ROI内の評価値を算出し(S14)、次いで結果出力部24の機能により、算出した結果を表示部12に出力して(S15)、表示部12にて評価結果を表示させる。
以上、第1の実施の形態の画像処理装置1および画像処理方法について説明した。
Subsequently, the image processing device 1 operates the ROI candidate presentation unit 21 and uses the data of the anatomical region defined on the standard brain to select the ROI candidate using the screen as shown in FIG. Present to the operator (S12). When the operator selects an anatomical region that is a candidate for ROI on this screen, the image processing device 1 operates the ROI setting unit 22 and sets the ROI by the combination of the selected anatomical regions (S13). .. The image processing device 1 operates the evaluation value calculation unit 23, calculates the evaluation value in the ROI in the anatomically standardized image of the subject (S14), and then calculates the result by the function of the result output unit 24. Is output to the display unit 12 (S15), and the evaluation result is displayed on the display unit 12.
The image processing device 1 and the image processing method of the first embodiment have been described above.

第1の実施の形態の画像処理装置1は、ROI候補として解剖学的領域を操作者に提示し、解剖学的領域の選択を受け付け、選択された解剖学的領域に基づいてROIを設定するので、ROI設定の自由度を高めることができる。 The image processing apparatus 1 of the first embodiment presents an anatomical region as an ROI candidate to the operator, accepts the selection of the anatomical region, and sets the ROI based on the selected anatomical region. Therefore, the degree of freedom in setting the ROI can be increased.

これにより、評価値を算出する対象となるROIを任意に設定できるので、あらゆる変性疾患の解析に応用する事ができる。例えば、固定された疾患特異的関心領域内のみで評価を行う場合、予め診断対象とした疾患しか評価する事ができない。しかし、本実施の形態の画像処理装置1によれば、操作者が画像を確認しながら解剖学的領域を選択して任意のROIを設定することができるので、画像の視覚的評価から推定される任意の疾患の評価を行う事が可能となる。例えば、前頭葉の集積低下がみられた場合、前頭葉に関心領域を設定して算出された評価値の値により、前頭側頭葉型認知症(FTD)の罹患可能性を、評価することが可能となる。 As a result, the ROI for which the evaluation value is calculated can be arbitrarily set, so that it can be applied to the analysis of all degenerative diseases. For example, when the evaluation is performed only within the fixed disease-specific area of interest, only the disease to be diagnosed in advance can be evaluated. However, according to the image processing device 1 of the present embodiment, since the operator can select an anatomical region and set an arbitrary ROI while checking the image, it is estimated from the visual evaluation of the image. It is possible to evaluate any disease. For example, when a decrease in the accumulation of the frontal lobe is observed, the possibility of developing frontotemporal dementia (FTD) can be evaluated by the value of the evaluation value calculated by setting the region of interest in the frontal lobe. It becomes.

また、本実施の形態の画像処理装置1は、ROIを左面と右面に分けて評価値を計算し、出力しているので、集積の低下が変性疾患によるものなのか、血栓等による血流低下が原因なのか等の鑑別が付けやすくなる。 Further, since the image processing device 1 of the present embodiment calculates and outputs the evaluation value by dividing the ROI into the left side surface and the right side surface, the decrease in accumulation may be due to a degenerative disease, or the decrease in blood flow due to thrombus or the like. It becomes easier to distinguish whether the cause is.

(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態の画像処理装置について説明する。第2の実施の形態の画像処理装置の基本的な構成は、第1の実施の形態の画像処理装置1と同じであるが、ROI候補提示部21によるROI候補の提示の仕方が異なる。
(Second Embodiment)
Next, the image processing apparatus of the second embodiment will be described. The basic configuration of the image processing device of the second embodiment is the same as that of the image processing device 1 of the first embodiment, but the method of presenting the ROI candidate by the ROI candidate presenting unit 21 is different.

図5は、ROI候補提示部21が、ROI候補となる解剖学的領域を提示する画面の例を示す図である。ROI候補提示部21は、解剖学的領域の名称を表示して操作者に提示するのではなく、脳の3D画像上に解剖学的領域を表示することによって操作者にROI候補を提示する。この画面において、ROIに含めたい所望の解剖学的領域を操作者が指示することにより、指示された領域に着色がなされ、その状態でOKボタンを選択すると、その時点で着色がなされている解剖学的領域が、ROI候補として確定する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a screen in which the ROI candidate presentation unit 21 presents an anatomical region as an ROI candidate. The ROI candidate presentation unit 21 does not display the name of the anatomical region and presents it to the operator, but presents the ROI candidate to the operator by displaying the anatomical region on a 3D image of the brain. On this screen, when the operator instructs the desired anatomical area to be included in the ROI, the instructed area is colored, and when the OK button is selected in that state, the anatomy is colored at that time. The anatomical domain is confirmed as a ROI candidate.

第2の実施の形態の画像処理装置は、解剖学的領域を脳の3D画像に重畳して表示するので、操作者はROIを設定しようとしている位置を容易に把握することができる。 Since the image processing device of the second embodiment superimposes and displays the anatomical region on the 3D image of the brain, the operator can easily grasp the position where the ROI is to be set.

(第3の実施の形態)
図6は、第3の実施の形態の画像処理装置3の構成を示す図である。第1の実施の形態では、被験者の脳画像を解剖学的標準化によって標準脳に変換していたところを、第3の実施の形態では、標準脳上で設定したROIの方を被験者の脳画像に合うように逆変換する。
(Third Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the image processing device 3 according to the third embodiment. In the first embodiment, the brain image of the subject was converted into the standard brain by anatomical standardization, whereas in the third embodiment, the ROI set on the standard brain is the brain image of the subject. Reverse conversion to match.

第3の実施の形態の画像処理装置3の基本的な構成は第1の実施の形態の画像処理装置1と同じであるが、第3の実施の形態の画像処理装置3は、さらに変換係数計算部25を備えている。 The basic configuration of the image processing device 3 of the third embodiment is the same as that of the image processing device 1 of the first embodiment, but the image processing device 3 of the third embodiment further has a conversion coefficient. The calculation unit 25 is provided.

変換係数計算部25は、解剖学的標準化部20にて被験者の脳の機能画像を解剖学的標準化して標準脳に変換する際に用いた変換係数を取得する。ROI設定部22は、ROI候補提示部21にて選択された解剖学的領域の組合せに基づいてROIを設定する。この際、変換係数計算部25にて求めた変換係数の逆変換係数を用いて、標準脳におけるROIを被験者の脳画像に合わせるように逆変換を行う。そして、評価値計算部23にて評価値を計算する。結果出力部24は、算出された評価値を表示部12に送信する。結果出力部24はまた、逆変換されたROIを被験者の脳画像に重畳して表示することとしても良い。 The conversion coefficient calculation unit 25 acquires the conversion coefficient used when the anatomical standardization unit 20 anatomically standardizes the functional image of the subject's brain and converts it into a standard brain. The ROI setting unit 22 sets the ROI based on the combination of anatomical regions selected by the ROI candidate presentation unit 21. At this time, using the inverse conversion coefficient of the conversion coefficient obtained by the conversion coefficient calculation unit 25, the inverse conversion is performed so that the ROI in the standard brain is matched with the brain image of the subject. Then, the evaluation value calculation unit 23 calculates the evaluation value. The result output unit 24 transmits the calculated evaluation value to the display unit 12. The result output unit 24 may also display the inversely transformed ROI superimposed on the brain image of the subject.

図7は、第3の実施の形態の画像処理装置3の動作を示す図である。画像処理装置3は、まず、入力部10にて、被験者の頭部医用画像データの入力を受け付ける(S20)。本実施の形態では、頭部医用画像データとして、画像処理装置3に、123I−IMPを用いて撮影したSPECT画像を入力する。次に、画像処理装置3は、解剖学的標準化部20にて、入力した頭部医用画像データに対して解剖学的標準化を行い、次いで変換計数計算部25を動作させ、解剖学的標準化を行う際に用いた変換係数を取得する(S21)。 FIG. 7 is a diagram showing the operation of the image processing device 3 according to the third embodiment. First, the image processing device 3 receives the input of the head medical image data of the subject at the input unit 10 (S20). In the present embodiment, the SPECT image taken by using 123 I-IMP is input to the image processing device 3 as the image data for the head doctor. Next, the image processing device 3 performs anatomical standardization on the input head medical image data by the anatomical standardization unit 20, and then operates the conversion counting calculation unit 25 to perform anatomical standardization. The conversion coefficient used at the time of this is acquired (S21).

続いて、画像処理装置3は、ROI候補提示部21を動作させ、標準脳上に定義した解剖学的領域のデータを用いて、図2で示したような画面を用いて、ROIの候補を操作者に提示する(S22)。この画面で操作者がROIの候補となる解剖学的領域を選択すると、画像処理装置3は、ROI設定部22を動作させ、選択された解剖学的領域の組合せによりROIを設定する(S23)。この際、ROI設定部22は、変換係数計算部25にて求めた変換係数の逆変換係数を用いて、標準脳におけるROIを被験者の脳画像に合わせるように逆変換を行って、被験者の脳画像上にROIを設定する。画像処理装置3は、評価値計算部23を動作させ、ROI内の評価値を算出し(S24)、次いで、結果出力部24の機能により、算出した結果を表示部12に出力して(S25)、表示部12にて評価結果を表示させる。
以上、第3の実施の形態の画像処理装置3および画像処理方法について説明した。
Subsequently, the image processing device 3 operates the ROI candidate presentation unit 21 and uses the data of the anatomical region defined on the standard brain to select the ROI candidate using the screen as shown in FIG. Present to the operator (S22). When the operator selects an anatomical region that is a candidate for ROI on this screen, the image processing device 3 operates the ROI setting unit 22 and sets the ROI by the combination of the selected anatomical regions (S23). .. At this time, the ROI setting unit 22 performs an inverse transformation so as to match the ROI in the standard brain with the brain image of the subject by using the inverse conversion coefficient of the conversion coefficient obtained by the conversion coefficient calculation unit 25, and the brain of the subject. Set the ROI on the image. The image processing device 3 operates the evaluation value calculation unit 23 to calculate the evaluation value in the ROI (S24), and then outputs the calculated result to the display unit 12 by the function of the result output unit 24 (S25). ), The evaluation result is displayed on the display unit 12.
The image processing apparatus 3 and the image processing method of the third embodiment have been described above.

第3の実施の形態の画像処理装置3は、ROIを被験者の脳の画像に合わせるように逆変換して、被験者の脳画像に重畳するので、被験者の脳画像において脳血流量の変化を診ることができる。 The image processing device 3 of the third embodiment reversely transforms the ROI so as to match the image of the subject's brain and superimposes it on the subject's brain image, so that the change in cerebral blood flow is examined in the subject's brain image. be able to.

なお、本実施の形態では、基本的な構成が第1の実施の形態の画像処理装置1と同じである例を挙げたが、基本的な構成は第2の実施の形態の画像処理装置2と同じであってもよい。すなわち、図5で示すように、脳の3D画像上に解剖学的領域を表示することによって操作者にROI候補を提示するROI候補提示部21を備えた画像処理装置2において、ROIを表示する際に、被験者の脳の画像に合わせるように、標準脳上のROIを逆変換する構成を採用することもできる。 In the present embodiment, an example is given in which the basic configuration is the same as that of the image processing device 1 of the first embodiment, but the basic configuration is the image processing device 2 of the second embodiment. May be the same as. That is, as shown in FIG. 5, the ROI is displayed in the image processing device 2 provided with the ROI candidate presentation unit 21 that presents the ROI candidate to the operator by displaying the anatomical region on the 3D image of the brain. At that time, it is also possible to adopt a configuration in which the ROI on the standard brain is inversely converted so as to match the image of the subject's brain.

以上、本発明の実施の形態の画像処理装置の構成及び動作について説明したが、本発明の画像処理装置は、上記した実施の形態に限定されるものではない。上記した実施の形態では、評価値として正のZスコアの総和をROIサイズで正規化した値を求める例を挙げて説明したが、画像処理装置はそれ以外の評価値を求めてもよい。例えば、画像処理装置は、ROI内における正のZスコアの総和を評価値として求めても良いし、Zスコアが所定の閾値以上の領域の大きさを示すSeverityや、ROI内におけるSeverityの占める割合であるExtentを評価値として求めることとしてもよい(Mizumura et al., Annals of Nuclear Medicine, Vol. 17, No. 4, 289-295, 2003)。 Although the configuration and operation of the image processing device according to the embodiment of the present invention have been described above, the image processing device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the above-described embodiment, an example of obtaining a value obtained by normalizing the sum of the positive Z scores with the ROI size as the evaluation value has been described, but the image processing apparatus may obtain other evaluation values. For example, the image processing apparatus may obtain the sum of the positive Z scores in the ROI as an evaluation value, or the Severity indicating the size of the region where the Z score is equal to or more than a predetermined threshold value, or the ratio occupied by the Severity in the ROI. The extent may be obtained as an evaluation value (Mizumura et al., Annals of Nuclear Medicine, Vol. 17, No. 4, 289-295, 2003).

上記した実施の形態では、脳表画像上に評価結果を表示する例を挙げたが、脳表画像に代えて断層画像を用いてもよい。例えば、解剖学的標準化部20は、被験者の脳の機能画像を一連の断層画像の形の標準脳画像に変換することとしても良い。この場合、ROI設定部22は、一連の断層画像上においてROIを設定し、評価値計算部23は、断層画像上に設定されたROI内において、評価値を算出する。また、標準化に用いる変換計数を利用して設定したROIを逆変換する態様においては(第3の実施の形態)、断層画像上に設定したROIを逆変換してROIの形状を被験者の脳画像に合わせ、被験者の断層画像上に逆変換したROIを表示することとしても良い。 In the above-described embodiment, the evaluation result is displayed on the brain surface image, but a tomographic image may be used instead of the brain surface image. For example, the anatomical standardization unit 20 may convert a functional image of the subject's brain into a standard brain image in the form of a series of tomographic images. In this case, the ROI setting unit 22 sets the ROI on a series of tomographic images, and the evaluation value calculation unit 23 calculates the evaluation value in the ROI set on the tomographic image. Further, in the embodiment in which the ROI set by using the conversion count used for standardization is inversely transformed (third embodiment), the ROI set on the tomographic image is inversely transformed and the shape of the ROI is obtained from the brain image of the subject. It is also possible to display the inversely transformed ROI on the tomographic image of the subject.

本発明は、被験者の機能画像を画像処理する装置等として有用である。 The present invention is useful as an image processing device or the like for functional images of subjects.

1,3 画像処理装置
10 入力部
11 制御部
12 表示部
13 標準脳データ記憶部
20 解剖学的標準化部
21 ROI候補提示部
22 ROI設定部
23 評価値計算部
24 結果出力部
25 変換係数取得部
1,3 Image processing device 10 Input unit 11 Control unit 12 Display unit 13 Standard brain data storage unit 20 Anatomical standardization unit 21 ROI candidate presentation unit 22 ROI setting unit 23 Evaluation value calculation unit 24 Result output unit 25 Conversion coefficient acquisition unit

Claims (9)

被験者の脳の機能画像を入力する入力部と、
被験者の前記機能画像を解剖学的標準化する解剖学的標準化部と、
標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを記憶した記憶部から解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータを、ROIを構成する領域の候補として提示するROI候補提示部と、
前記解剖学的領域の選択を受け付け、選択された複数の解剖学的領域の組合せによりROIを構成する領域を生成し、解剖学的標準化された被験者の脳画像上にROIを設定するROI設定部と、
前記ROI内の画素値に基づいて、評価値を計算する評価値計算部と、
計算された評価値に関する情報を表示する表示部と、
を備える画像処理装置。
An input unit for inputting a functional image of the subject's brain,
An anatomical standardization unit that anatomically standardizes the functional image of the subject,
ROI candidate presentation that reads the data of the anatomical region from the storage unit that stores the data of the anatomical region allocated on the standard brain and presents the data of the anatomical region as a candidate of the region constituting the ROI. Department and
Accepting a selection of the anatomical region to generate a region constituting the ROI by a combination of anatomical regions of multiple selected, ROI setting for setting the ROI on the anatomical standardized subject's brain image Department and
An evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value based on the pixel value in the ROI,
A display unit that displays information about the calculated evaluation value,
An image processing device comprising.
被験者の脳の機能画像を入力する入力部と、
被験者の前記機能画像を標準脳の画像に変換するための変換係数を計算する変換係数計算部と、
標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを記憶した記憶部から解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータを、ROIを構成する領域の候補として提示するROI候補提示部と、
前記解剖学的領域の選択を受け付け、選択された複数の解剖学的領域の組合せによりROIを構成する領域を生成し、前記変換係数の逆変換係数を用いて被験者の脳画像に合わせる変換を行い、被験者の脳画像上にROIを設定するROI設定部と、
設定された前記ROI内の画素値に基づいて、評価値を計算する評価値計算部と、
計算された評価値に関する情報を表示する表示部と、
を備える画像処理装置。
An input unit for inputting a functional image of the subject's brain,
A conversion coefficient calculation unit that calculates a conversion coefficient for converting the functional image of the subject into a standard brain image, and a conversion coefficient calculation unit.
ROI candidate presentation that reads the data of the anatomical region from the storage unit that stores the data of the anatomical region allocated on the standard brain and presents the data of the anatomical region as a candidate of the region constituting the ROI. Department and
Accepting a selection of the anatomical region to generate a region constituting the ROI by a combination of anatomical regions of multiple selected, the conversion to match the subject's brain image using the inverse transform coefficients of the transform coefficients ROI setting unit that sets the ROI on the subject's brain image
An evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value based on the set pixel value in the ROI,
A display unit that displays information about the calculated evaluation value,
An image processing device comprising.
前記評価値計算部は、前記評価値として、前記ROIにおける正のZスコアの総和、前記ROIにおける正のZスコアの総和を前記ROIのサイズで正規化した値、Zスコアが所定の閾値以上の領域の大きさを示すSeverity、Severityが前記ROIに占める割合を示すExtent、のうちの少なくとも1つを計算する請求項1又は2に記載の画像処理装置。 As the evaluation value, the evaluation value calculation unit uses the sum of the positive Z scores in the ROI, the sum of the positive Z scores in the ROI normalized by the size of the ROI, and the Z score of a predetermined threshold value or more. The image processing apparatus according to claim 1 or 2 , which calculates at least one of an evaluation indicating the size of a region and an extent indicating the ratio of the evaluation to the ROI. 前記表示部は、健常者の評価値に基づくデータを被験者の評価値と共に表示する請求項1乃至のいずれかに記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the display unit displays data based on the evaluation value of a healthy person together with the evaluation value of a subject. 前記評価値計算部は、前記ROIを右面と左面に分け、各面における評価値を計算し、
前記表示部は、右面と左面の評価値を表示する、請求項1乃至のいずれかに記載の画像処理装置。
The evaluation value calculation unit divides the ROI into a right side and a left side, calculates an evaluation value on each side, and calculates the evaluation value on each side.
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the display unit displays evaluation values on the right side and the left side.
画像処理装置によって、被験者の脳の機能画像の画像処理を行う方法であって、
前記画像処理装置に、被験者の脳の機能画像を入力するステップと、
前記画像処理装置が、被験者の前記機能画像を解剖学的標準化するステップと、
前記画像処理装置が、標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを記憶した記憶部から解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータを、ROIを構成する領域の候補として提示するステップと、
前記画像処理装置が、前記解剖学的領域の選択を受け付け、選択された複数の解剖学的領域の組合せによりROIを構成する領域を生成し、解剖学的標準化された被験者の脳画像上にROIを設定するステップと、
前記画像処理装置が、前記ROI内の画素値に基づいて、評価値を計算するステップと、
前記画像処理装置が、計算された評価値に関する情報を表示するステップと、
を備える画像処理方法。
It is a method of performing image processing of a functional image of a subject's brain by an image processing device.
A step of inputting a functional image of the subject's brain into the image processing device,
A step in which the image processing device anatomically standardizes the functional image of the subject.
The image processing device reads out the data of the anatomical region from the storage unit that stores the data of the anatomical region allocated on the standard brain, and uses the data of the anatomical region as a candidate for the region constituting the ROI. And the steps presented as
The image processing apparatus accepts the selection of the anatomical region to generate a region constituting the ROI by a combination of anatomical regions of the number of multiple selected, on the anatomical standardized subject's brain image Steps to set the ROI and
A step in which the image processing device calculates an evaluation value based on the pixel value in the ROI.
A step in which the image processing device displays information about the calculated evaluation value, and
An image processing method comprising.
画像処理装置によって、被験者の脳の機能画像の画像処理を行う方法であって、
前記画像処理装置に、被験者の脳の機能画像を入力するステップと、
前記画像処理装置が、被験者の前記機能画像を標準脳の画像に変換するための変換係数を計算するステップと、
前記画像処理装置が、標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを記憶した記憶部から解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータを、ROIを構成する領域の候補として提示するステップと、
前記画像処理装置が、前記解剖学的領域の選択を受け付け、選択された複数の解剖学的領域の組合せによりROIを構成する領域を生成し、前記変換係数の逆変換係数を用いて被験者の脳画像に合わせる変換を行い、被験者の脳画像上にROIを設定するステップと、
前記画像処理装置が、設定された前記ROI内の画素値に基づいて、評価値を計算するステップと、
前記画像処理装置が、計算された評価値に関する情報を表示するステップと、
を備える画像処理方法。
It is a method of performing image processing of a functional image of a subject's brain by an image processing device.
A step of inputting a functional image of the subject's brain into the image processing device,
A step in which the image processing device calculates a conversion coefficient for converting the functional image of the subject into a standard brain image.
The image processing device reads out the data of the anatomical region from the storage unit that stores the data of the anatomical region allocated on the standard brain, and uses the data of the anatomical region as a candidate for the region constituting the ROI. And the steps presented as
The image processing apparatus accepts the selection of the anatomical region, by a combination of anatomical regions of the number of multiple selected to generate a region constituting the ROI, the subject using an inverse transform coefficients of the transform coefficients The step of performing conversion to match the brain image and setting the ROI on the subject's brain image,
A step in which the image processing device calculates an evaluation value based on a set pixel value in the ROI.
A step in which the image processing device displays information about the calculated evaluation value, and
An image processing method comprising.
被験者の脳の機能画像の画像処理を行うプログラムであって、コンピュータに、
被験者の前記機能画像を解剖学的標準化するステップと、
標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを記憶した記憶部から解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータを、ROIを構成する領域の候補として提示するステップと、
前記解剖学的領域の選択を受け付け、選択された複数の解剖学的領域の組合せによりROIを構成する領域を生成し、解剖学的標準化された被験者の脳画像上にROIを設定するステップと、
前記ROI内の画素値に基づいて、評価値を計算するステップと、
計算された評価値に関する情報を表示部に出力するステップと、
を実行させるプログラム。
A program that processes functional images of the subject's brain on a computer.
Steps to anatomically standardize the functional image of the subject,
A step of reading the data of the anatomical region from the storage unit that stores the data of the anatomical region allocated on the standard brain and presenting the data of the anatomical region as a candidate for the region constituting the ROI.
Accepting a selection of the anatomical region, comprising the steps of generating a region constituting the ROI by a combination of anatomical regions of multiple selected sets an ROI on an anatomical standardized subject's brain image ,
The step of calculating the evaluation value based on the pixel value in the ROI, and
A step to output information about the calculated evaluation value to the display unit,
A program that executes.
被験者の脳の機能画像の画像処理を行うプログラムであって、コンピュータに、
被験者の前記機能画像を標準脳の画像に変換するための変換係数を計算するステップと、
標準脳上に割り付けられた解剖学的領域のデータを記憶した記憶部から解剖学的領域のデータを読み出し、当該解剖学的領域のデータを、ROIを構成する領域の候補として提示するステップと、
前記解剖学的領域の選択を受け付け、選択された複数の解剖学的領域の組合せによりROIを構成する領域を生成し、前記変換係数の逆変換係数を用いて被験者の脳画像に合わせる変換を行い、被験者の脳画像上にROIを設定するステップと、
設定された前記ROI内の画素値に基づいて、評価値を計算するステップと、
計算された評価値に関する情報を表示部に出力するステップと、
を実行させるプログラム。
A program that processes functional images of the subject's brain on a computer.
A step of calculating a conversion coefficient for converting the functional image of the subject into a standard brain image, and
A step of reading the data of the anatomical region from the storage unit that stores the data of the anatomical region allocated on the standard brain and presenting the data of the anatomical region as a candidate for the region constituting the ROI.
Accepting a selection of the anatomical region to generate a region constituting the ROI by a combination of anatomical regions of multiple selected, the conversion to match the subject's brain image using the inverse transform coefficients of the transform coefficients And the steps to set the ROI on the subject's brain image,
A step of calculating an evaluation value based on the set pixel value in the ROI, and
A step to output information about the calculated evaluation value to the display unit,
A program that executes.
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