WO2023203722A1 - 情報処理装置、情報処理方法、及び記録媒体 - Google Patents

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輝泰 西野
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Cardio Flow Design
Cardio Flow Design Inc
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    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30048—Heart; Cardiac

Definitions

  • the present invention relates to an information processing device, an information processing method, and a recording medium, and particularly relates to a technique for generating an index related to blood flow from an MRI (Magnetic Resonance Imaging) image.
  • MRI Magnetic Resonance Imaging
  • a technique is known that visualizes the distribution of blood flow in a blood vessel as a vector from an image obtained from an ultrasonic diagnostic device, an MRI phase image, etc. (see, for example, Patent Document 1).
  • the problem with ultrasound is that there are areas that are difficult to reach, such as the distal ascending aorta and the aortic arch, and imaging in these areas is difficult. Although visualization of these areas is possible with MRI images, contrast agents are used to increase the contrast of the images for more accurate measurements. However, since the use of contrast media places a burden on the subject, it is desired to reduce the burden on the subject.
  • the present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide a technique that reduces the burden on a subject in blood flow measurement.
  • a first aspect of the present invention is an information processing device. This device analyzes a first three-dimensional time-series image including an analysis target region of a subject imaged using a phase contrast method by an MRI imaging device, and identifies a blood flow velocity distribution in the analysis target region.
  • the present invention includes an index generation unit that generates an index related to blood flow flowing inside the shape based on the shape, and an output unit that outputs the shape and the index in association with each other.
  • the information processing device that is the first aspect of the present invention is as follows. That is, the information processing device analyzes a first three-dimensional time-series image including an analysis target region of a subject imaged by an MRI imaging device using a phase contrast method to determine the blood flow velocity distribution of the analysis target region.
  • a blood flow distribution identifying unit to identify and analyze a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from the imaging using the phase contrast method, to determine the analysis target region.
  • An information processing device including: an index generation unit that generates an index related to blood flow flowing inside the shape based on the distribution and the shape; and an output unit that outputs the shape and the index in association with each other.
  • the analysis target region may be a heart and a large cardiac blood vessel
  • the shape identification unit may select a reference image that is one of a plurality of time-series images constituting the second three-dimensional time-series image.
  • a region dividing unit that divides the image into a plurality of regions including the heart region; a feature point extraction unit that extracts one or more feature points in the reference image; and a feature point extraction unit that extracts one or more feature points in the reference image;
  • the image forming apparatus may include a tracking unit that tracks transitions of the feature points in time-series images, and a region changing unit that changes the shapes of the plurality of regions in time series based on the tracking results of the feature points.
  • the analysis target region may be a heart and a large cardiac blood vessel
  • the shape identification unit may be configured to identify a plurality of parts forming the second three-dimensional time-series image.
  • a region dividing unit that divides a reference image, which is one of the time-series images of the time-series images, into a plurality of regions including the heart region; and a feature point that extracts one or more feature points in the reference image.
  • an extraction unit a tracking unit configured to track transitions of the feature points in the second three-dimensional time-series image using the feature points as a starting point
  • an area changing unit that changes the area.
  • the index generation unit may generate an index related to blood flow flowing inside the region of the heart identified by the shape identification unit.
  • the index generating section may generate an index regarding blood flow flowing inside the region of the heart specified by the shape specifying section.
  • the shape specifying unit may further include a lattice point management unit that generates a lattice in the reference image and deforms the lattice based on the tracking result of the feature points, and the image generation unit An anatomical image may be generated by superimposing the deformed lattice on a two-dimensional time-series image.
  • the shape specifying unit generates a lattice in the reference image and also includes a lattice point management unit that deforms the lattice based on the tracking result of the feature points.
  • the image generation unit may generate an anatomical image in which a deformed grid is superimposed on at least the second three-dimensional time-series image.
  • the information processing device further includes an image acquisition unit that acquires a set of images in which the difference between the imaging time of the first three-dimensional time-series image and the imaging time of the second three-dimensional time-series image is within a predetermined time. You may prepare.
  • the information processing device further comprises: a difference between an imaging time of the first three-dimensional time-series image and an imaging time of the second three-dimensional time-series image; may include an image acquisition unit that acquires a set of images within a predetermined time period.
  • the image acquisition unit may acquire the second non-contrast three-dimensional time-series image captured without using a contrast agent.
  • the information processing device further includes: the image acquisition unit configured to capture the non-contrast second three-dimensional image captured without using a contrast agent; A series of images may also be acquired.
  • the second aspect of the present invention is an information processing system.
  • This information processing system analyzes a first three-dimensional time-series image including an analysis target region of a subject imaged using a phase contrast method by an MRI (Magnetic Resonance Imaging) imaging device, and determines the blood flow velocity of the analysis target region.
  • blood flow distribution identifying means for identifying the blood flow distribution, and analyzing a second three-dimensional time series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from the imaging using the phase contrast method, and performing the analysis.
  • a shape specifying means for specifying the shape of the target region; an image generating means for generating a fused image in which the first three-dimensional time series image and the second three-dimensional time series image are superimposed; and the blood in the fused image.
  • Information processing comprising: an index generation means for generating an index regarding blood flow flowing inside the shape based on the flow velocity distribution and the shape; and an output means for outputting the shape and the index in association with each other. It may be a system. Note that the information processing system described here is different from the information processing system S described later in the detailed description.
  • the information processing system that is the second aspect of the present invention is as follows. That is, the information processing system analyzes a first three-dimensional time-series image including the analysis target part of a subject imaged using a phase contrast method by an MRI (Magnetic Resonance Imaging) imaging device, and calculates the analysis target part.
  • shape identifying means for identifying the shape of the analysis target region; image generating means for generating a fused image in which the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image are superimposed; and the fused image.
  • an index generation means for generating an index regarding the blood flow flowing inside the shape based on the blood flow velocity distribution and the shape; and an output means for outputting the shape and the index in association with each other.
  • the third aspect of the present invention is an information processing method.
  • a processor analyzes a first three-dimensional time-series image including an analysis target region of a subject imaged by an MRI imaging device using a phase contrast method, and identifies a blood flow velocity distribution in the analysis target region. and analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from the imaging using the phase contrast method, to identify the shape of the analysis target region.
  • a step of generating an index related to blood flow flowing inside the shape, and a step of correlating and outputting the shape and the index are executed.
  • the information processing method that is the third aspect of the present invention is as follows. That is, it is a method executed by a computer, which analyzes a first three-dimensional time-series image including an analysis target region of a subject imaged using a phase contrast method by an MRI imaging device, and determines the blood flow in the analysis target region. identifying the velocity distribution, and analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured using a method different from the imaging method using the phase contrast method, to determine the area to be analyzed. identifying the shape; generating a fused image by superimposing the first three-dimensional time series image and the second three-dimensional time series image; and identifying the blood flow velocity distribution and the shape in the fused image.
  • a computer-implemented method comprising the steps of: generating an index regarding blood flow flowing inside the shape based on the shape; and outputting the shape and the index in association with each other.
  • the information processing method which is the third aspect of the present invention, can be further stated as follows. That is, the method is implemented in a computer, and the analysis is performed by using a processor to analyze a first three-dimensional time-series image including an analysis target region of a subject imaged by an MRI imaging device using a phase contrast method. identifying the blood flow velocity distribution of the target region, and analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from the imaging using the phase contrast method. identifying the shape of the analysis target region; generating a fused image by superimposing the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image; and determining the blood flow velocity in the fused image.
  • a computer-implemented method comprising the steps of: generating an index regarding blood flow flowing inside the shape based on the distribution and the shape; and outputting the shape and the index in association with each other.
  • the fourth aspect of the present invention is a recording medium.
  • This recording medium causes a computer to analyze a first three-dimensional time-series image including an analysis target region of a subject imaged by an MRI imaging device using a phase contrast method, and identify the blood flow velocity distribution of the analysis target region. and identifying the shape of the analysis target region by analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from the imaging method using the phase contrast method.
  • the present invention is a computer-readable recording medium on which a program is recorded, which realizes a function of generating an index related to blood flow flowing inside the shape, and a function of outputting the shape and the index in association with each other.
  • the recording medium which is the fourth aspect of the present invention is as follows. That is, when executed by the computer, the computer performs the following steps: analyzing the first three-dimensional time-series image including the analysis target region of the subject imaged by the MRI imaging device using the phase contrast method; identifying the blood flow velocity distribution of the analysis target region, and analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from the imaging using the phase contrast method. identifying the shape of the analysis target region; generating a fused image by superimposing the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image; and determining the shape of the blood flow in the fused image.
  • a computer storing a program that executes the steps of: generating an index regarding blood flow flowing inside the shape based on the velocity distribution and the shape; and outputting the shape in association with the index.
  • the recording medium which is the fourth aspect of the present invention can be further stated as follows. That is, the computer performs processing including the following: Analyzing a first three-dimensional time-series image including the analysis target region of the subject imaged by an MRI imaging device using the phase contrast method, and determining the blood flow velocity of the analysis target region. identifying the distribution, and analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from the imaging method using the phase contrast method, to determine the shape of the analysis target region. identifying the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image to generate a fused image; and determining the blood flow velocity distribution and the shape in the fused image.
  • a non-temporary computer storing a program for executing processing including the steps of: generating an index regarding blood flow flowing inside the shape based on the shape; and outputting the shape in association with the index.
  • Computer-readable storage medium Computer-readable storage medium.
  • the fifth aspect of the present invention is a program.
  • This program causes a computer to analyze a first three-dimensional time-series image including an analysis target region of a subject imaged by an MRI imaging device using a phase contrast method to identify the blood flow velocity distribution of the analysis target region. and a function of identifying the shape of the analysis target region by analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from the imaging method using the phase contrast method.
  • a function of generating an index regarding blood flow flowing inside a shape, and a function of correlating and outputting the shape and the index are realized.
  • the program that is the fifth aspect of the present invention is as follows. That is, when the program is executed by a computer, the computer performs the following steps: A program product executed by the computer, in which a target region of a subject imaged using a phase contrast method by an MRI imaging device is analyzed. analyzing a first three-dimensional time-series image containing a first three-dimensional time-series image to identify the blood flow velocity distribution of the analysis target region; analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the body to identify the shape of the analysis target region; and fusion of the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image by superimposing them.
  • a program product executed on a computer that outputs steps and causes execution.
  • a computer-readable recording medium recording this program may be provided, and this program may be transmitted over a communication line.
  • the information processing device and information processing system according to the present disclosure can also be regarded as a diagnosis support device and a diagnosis support system, or a diagnosis support device and a diagnosis support system, respectively, based on the presentation of indicators related to blood flow.
  • the information processing method and program according to the present disclosure can also be regarded as a diagnosis support method and a diagnosis support program, or a diagnosis support method and a diagnosis support program, respectively, based on presentation of indicators related to blood flow.
  • the burden on the subject during blood flow measurement can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of an information processing system according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an example of the overall configuration of an information processing device according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a functional configuration of an information processing device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a functional configuration of a shape identifying section according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining feature point tracking by the shape specifying unit according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of an information processing system S according to an embodiment. An overview of the embodiment will be described below with reference to FIG.
  • the information processing system S may include an information processing device 1 and an MRI imaging device 2.
  • a medical worker such as a doctor or a radiologic technologist may be able to capture two different image sets in which the subject P is the subject p in one imaging sequence.
  • One of the two different image sets may be an image set reflecting the blood flow velocity distribution of blood flowing through the analysis target site of the subject P, and the other may be an image set showing the anatomy of the subject P.
  • the information processing device 1 may have the purpose of outputting an index related to blood flow in the body of the subject P by analyzing two different image sets captured by the MRI imaging device 2.
  • a medical worker uses an MRI imaging device 2 to obtain a 4D Flow MRI three-dimensional time-series image of a subject P as a subject p, and an SSFP (Steady State Free Procession, or true FIESTA) image. It is sufficient to generate a so-called three-dimensional time-series image in one imaging sequence.
  • MRI imaging device 2 to obtain a 4D Flow MRI three-dimensional time-series image of a subject P as a subject p, and an SSFP (Steady State Free Procession, or true FIESTA) image. It is sufficient to generate a so-called three-dimensional time-series image in one imaging sequence.
  • SSFP Steady State Free Procession, or true FIESTA
  • 4D Flow MRI is also called 3D cine phase contrast method, and is an MRI imaging method that non-invasively images the blood flow inside the body of subject P.
  • the phase contrast method uses the fact that the spin precession of protons is proportional to the moving speed of water molecules by applying a gradient magnetic field during three-dimensional time-series data imaging with MRI, and obtains the blood flow velocity distribution in the direction of the gradient magnetic field.
  • the imaging method by layering slices of the blood flow velocity distribution in the front-back, left-right, and up-down directions and three-dimensionally imaging the target area such as the heart, it is possible to obtain three-dimensional blood flow within the target area. It can be visualized.
  • This is called 4D Flow MRI because it can be captured as a pulsating image in the cardiac cycle. Therefore, the three-dimensional time-series images of 4D Flow MRI are an image set that reflects the blood flow velocity distribution.
  • SSFP is an image set showing the anatomy of subject P.
  • SSFP is often used in conventional cardiac MRI to measure cardiac function.
  • an image set captured using an imaging method such as the Fast Gradient Echo method, the Gradient Echo method, or the Black blood method can also be used.
  • Any image set can be imaged by the MRI imaging device 2, and can be imaged together with the three-dimensional time-series images of 4D Flow MRI in one imaging sequence.
  • a medical worker can generate a first three-dimensional time-series image that reflects the blood flow velocity distribution of blood flowing through the analysis target region of the subject P by imaging the subject P using a phase contrast method.
  • the medical worker obtains a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject P by imaging the subject P using a method different from the phase contrast method in the same imaging sequence as the first three-dimensional time-series image. can be generated.
  • the information processing device 1 may analyze the first three-dimensional time-series images generated by the MRI imaging device 2 to identify the blood flow velocity distribution of the analysis target region.
  • regions indicated by different hatching patterns such as grids, diagonal lines, horizontal lines, vertical lines, etc. may indicate regions where blood flow speeds are different. Since the first three-dimensional time-series image is an image showing the blood flow velocity distribution, the structure of the analysis target site is not necessarily clearly imaged.
  • the information processing device 1 may analyze the second three-dimensional time-series images generated by the MRI imaging device 2 to identify the shape of the region to be analyzed.
  • the second three-dimensional time-series image is an image showing the anatomy of the analysis target site, and may include tissue boundaries and the like. However, information regarding the blood flow velocity distribution within the tissue may not be included.
  • the information processing device 1 may generate a fused image in which the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image are superimposed. Thereby, the information processing device 1 may be one that can image the blood flow distribution of blood flowing within the analysis target site.
  • the information processing device 1 may generate an index regarding the blood flow flowing inside the shape based on the blood flow velocity distribution within the analysis target region in the fused image and the shape of the analysis target region (for example, Itatani K, Sekine T, Yamagishi M, Maeda Y, Higashitani N, Miyazaki S, Matsuda J, Takehara Y. Hemodynamic Parameters for Cardiovascular System in 4D Flow MRI: Mathematical Definition and Clinical Applications. Magn Reson Med Sci. 2022 ; 21(2 ):380-399).
  • Examples of “indicators related to blood flow” include ventricular volume, ejection fraction, abnormal wall motion, cardiac output, presence or absence of accelerated blood flow, quantification of regurgitation flow at heart valves, and quantification of intracardiac shunt rate. , Quantification of local blood flow, flow rate passing through valves such as the aortic valve, mitral valve, pulmonary valve, tricuspid valve, etc., wall shear stress (WSS) on the blood vessel wall, index value of time fluctuation of WSS, aorta These include flow rate and energy loss, deformation of blood vessels and the heart (changes in longitudinal expansion and contraction, curvature of the aortic arch, torsion, etc., changes in ventricular volume, and ejection fraction).
  • valves such as the aortic valve, mitral valve, pulmonary valve, tricuspid valve, etc.
  • WSS wall shear stress
  • the information processing system S uses contrast agent It is sufficient to track the movement of the part to be analyzed without using. Further, since the information processing system S images two different image sets in one imaging sequence, the time related to imaging may be shortened. As a result, the information processing system S may be able to reduce the burden on the subject P in blood flow measurement.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the overall configuration of the information processing device 1.
  • the overall configuration of the information processing device 1 includes a CPU 20 that can perform arithmetic processing, etc., a ROM 21 that can store BIOS, etc., a RAM 22 that can be a work area, and a storage 23 that can store programs, etc. Good luck.
  • the overall configuration of the information processing device 1 can include an input section 25 , an output section 26 , and a storage medium 27 via an input/output interface 24 .
  • the input unit 25 may include an input device such as a keyboard.
  • the output unit 26 may include an output device such as a display.
  • Data transmission and reception between the MRI imaging device 2 and the information processing device 1 may be performed via the input section 25 and the output section 26.
  • the functional configuration of the information processing device 1 shown in FIG. 3 may be included in the overall configuration shown in FIG. 2.
  • storage devices such as the ROM 21, RAM 22, and storage 23 may be combined in the storage unit 10.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the functional configuration of the information processing device 1 according to the embodiment.
  • the information processing device 1 is, for example, a medical workstation, and may include a storage section 10 and a control section 11.
  • arrows indicate main data flows, and there may be data flows that are not shown in FIG.
  • each functional block may represent a configuration of a functional unit rather than a configuration of a hardware (device) unit. Therefore, the functional blocks shown in FIG. 3 may be implemented within a single device, or may be implemented separately within multiple devices. Data may be exchanged between functional blocks via any means such as a data bus, a network, or a portable storage medium.
  • the storage unit 10 includes a ROM (Read Only Memory) that stores the BIOS (Basic Input Output System) of the computer that implements the information processing device 1, a RAM (Random Access Memory) that serves as a work area for the information processing device 1, and an OS (OS).
  • the storage device may be a large-capacity storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive) that stores a variety of information that is referenced during execution of the application program (Operating System), application program, and the application program.
  • the control unit 11 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit) of the information processing device 1, and controls the image acquisition unit 110 and blood flow distribution by executing a program stored in the storage unit 10. It may function as the specifying section 111, the shape specifying section 112, the image generating section 113, the index generating section 114, and the output section 115.
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit) of the information processing device 1
  • It may function as the specifying section 111, the shape specifying section 112, the image generating section 113, the index generating section 114, and the output section 115.
  • FIG. 3 shows an example in which the information processing device 1 is composed of a single device.
  • the information processing device 1 may be realized by calculation resources such as a plurality of processors and memories, such as a cloud computing system, for example.
  • each unit constituting the control unit 11 may be realized by executing a program by at least one of a plurality of different processors.
  • the image acquisition unit 110 may acquire a first three-dimensional time-series image including the analysis target region of the subject p imaged by the MRI imaging device 2 using a phase contrast method. Further, the image acquisition unit 110 may acquire a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject p.
  • the second three-dimensional time-series image may be image data captured using a method different from imaging using a phase contrast method (for example, SSFP).
  • the blood flow distribution identifying unit 111 may identify the blood flow velocity distribution of the analysis target site by analyzing the first three-dimensional time-series image using a known blood flow visualization technique. Furthermore, the blood flow distribution identification unit 111 analyzes a first three-dimensional time series image including the analysis target region of the subject imaged using the phase contrast method by an MRI (Magnetic Resonance Imaging) imaging device, and determines the analysis target region. It may be something that specifies blood flow velocity distribution.
  • the shape identifying unit 112 may analyze the second three-dimensional time-series image and identify the shape of the region to be analyzed.
  • the shape identifying unit 112 analyzes a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured using a method different from imaging using the phase contrast method, and identifies the shape of the analysis target region. Anything you do is fine.
  • the image generation unit 113 may generate a fused image by superimposing the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image by using a known image synthesis technique for medical images. That is, the image generation unit 113 may generate a fused image in which the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image are superimposed. Thereby, the image generation unit 113 may be capable of visualizing the relationship between the shape of the analysis target site and the blood flow velocity distribution.
  • the index generation unit 114 may generate an index regarding the blood flow flowing inside the shape based on the blood flow velocity distribution and the shape in the fused image.
  • the index generation unit 114 may generate an index related to blood flow flowing inside the region of the heart identified by the shape identification unit 112. More specifically, the index generation unit 114 may generate an index related to blood flow flowing inside the region of the heart identified by the shape identification unit 112. Based on the relationship between the internal structure of the heart and the velocity of blood flowing through the heart, the index generation unit 114 calculates the above-mentioned ventricular volume, ejection fraction, wall motion abnormality, cardiac output, presence or absence of accelerated blood flow, and heart valves.
  • the output unit 115 may output the shape and the index in correspondence to a display unit (not shown) of the information processing device 1 or a terminal (not shown) that can communicate with the information processing device 1.
  • a blood flow distribution identifying unit that analyzes a first three-dimensional time-series image including the analysis target region of the subject imaged by the MRI imaging device using the phase contrast method to identify the blood flow velocity distribution of the analysis target region; a shape identifying unit that identifies the shape of the analysis target region by analyzing a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject, which is an image captured by a method different from imaging using a contrast method; an image generation unit that generates a fused image in which a three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image are superimposed; and a blood flow flowing inside the shape based on the blood flow velocity distribution in the fused image and the shape.
  • An information processing device (hereinafter referred to as “information processing device No. 1”) includes an index generation unit that generates an index related to blood flow, and an output unit that outputs the shape and the index in association with each other. The burden on the subject during blood flow measurement can be reduced.
  • the blood flow distribution specifying section can analyze the first three-dimensional time series image to specify the blood flow velocity distribution for the analysis target region of the subject, and the shape specifying section can specify the blood flow velocity distribution for the analysis target region of the subject. It may be configured to analyze three-dimensional time-series images and identify the shape of the analysis target site. Further, the image generation unit may be configured to generate a fused image in which the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image are superimposed. Furthermore, the index generation section may be able to generate an index regarding the blood flow flowing inside the above-described shape, and the output section may be able to output the above-described shape and the above-mentioned index in association with each other.
  • FIG. 4 which describes this configuration, is a diagram schematically showing an example of the functional configuration of the shape identifying section 112 according to the embodiment.
  • the shape identifying section 112 according to the embodiment may include a region dividing section 1120, a feature point extracting section 1121, a tracking section 1122, a region changing section 1123, and a grid point managing section 1124.
  • the functional configuration of the shape identification unit 112 will be described on the premise that the analysis target parts to be analyzed by the information processing apparatus 1 according to the embodiment are the heart and large cardiac vessels of the subject P.
  • the analysis target site is not limited to the heart and large cardiac vessels, but may be any other site as long as it is an organ through which blood flows.
  • Heartbeat tracking is effective in applying 4D Flow MRI to support the diagnosis of cardiovascular diseases such as the heart and improving its accuracy.
  • a Blood Pool contrast agent or the like has been administered to the subject P and imaged to increase the contrast.
  • a contrast agent for shortening the imaging time.
  • the shape identifying unit 112 uses, for example, a tracking method based on the known Lucas-Kanade method to analyze an image set showing anatomy such as SSFP instead of 4D Flow MRI. It may be possible to perform dynamic tracking.
  • the region dividing unit 1120 divides the reference image, which is one of the plurality of time-series images constituting the second three-dimensional time-series image, into a plurality of regions including the heart region. good.
  • the feature point extraction unit 1121 may extract one or more feature points in the reference image.
  • the feature points extracted by the feature point extraction unit 1121 may be, for example, edges of the heart or large cardiac blood vessels.
  • the tracking unit 1122 may track the transition of the feature points in the second three-dimensional time-series image, starting from the feature points extracted by the feature point extraction unit 1121. Accordingly, the tracking unit 1122 may be capable of tracking the pulsation, which is the temporal movement of the analysis target region.
  • the area changing unit 1123 may change the shape of a plurality of areas in time series based on the tracking results of feature points, and may also display the shapes on a display unit.
  • the analysis target region is the heart and large cardiac blood vessels
  • the shape identification unit 112 selects one time-series image from among the plurality of time-series images constituting the second three-dimensional time-series image.
  • a region dividing unit 1120 that divides a reference image into a plurality of regions including the heart region;
  • a feature point extraction unit 1121 that extracts one or more feature points in the reference image; 2.
  • a tracking unit 1122 that tracks the transition of feature points in a three-dimensional time-series image; a region changing unit 1123 that changes the shape of the plurality of regions in time series based on the tracking results of feature points;
  • the information processing device including the region changing unit 1124 that changes the shapes of the plurality of regions in time series based on the results is capable of grasping temporal fluctuations of the analysis target region in blood flow measurement. good.
  • the region dividing unit 1120 divides the reference image, which is one of the plurality of time-series images constituting the second three-dimensional time-series image, into a plurality of regions including the heart region, and
  • the point extraction unit 1121 extracts one or more feature points in the reference image, and the tracking unit 1122 tracks the transition of the feature points in the second three-dimensional time-series image using the feature points as a starting point.
  • the region changing unit 1124 changes the shapes of the plurality of regions in time series based on the tracking results of the feature points.
  • the above-mentioned shape and the above-mentioned index may be output in association with each other by the output section 115 through processing by the image generation section 113 and the index generation section 114.
  • the index generating section 114 is configured to generate an index regarding the blood flow flowing inside the region of the heart specified by the shape specifying section 112, thereby generating an index regarding the blood flow flowing inside the heart in particular.
  • the output unit may be able to output the above-mentioned shape and the above-mentioned index in association with each other.
  • FIGS. 5(a) to 5(d) are diagrams for explaining feature point tracking by the shape specifying unit 112 according to the embodiment.
  • black circles marked with l indicate lattice points of a square lattice set in the reference image. In order to avoid complication, not all grid points are labeled, but black circles similar to the ones labeled l in Figures 5(a) to (d) indicate grid points.
  • the lattice made up of lattice points shown in FIG. 5A is a lattice generated in the reference image by the lattice point management unit 1124 of the shape identification unit 112.
  • the lattice constitutes a rectangular area with four lattice points l as vertices.
  • a cross marked with c indicates the center of gravity of a rectangular region whose vertices are four grid points l.
  • grid point l not all centroids are labeled with symbols to avoid complication, but crosses similar to the ones labeled with c in Figures 5(a) to (d) are squares. It shows the center of gravity of the area.
  • the white circles marked with the symbol f indicate the feature points extracted by the feature point extraction unit 1121.
  • the white circles similar to the white circles marked with the symbol f in Figures 5(a) to (d) are Shows feature points.
  • FIG. 5(a) the arrow starting from the feature point f is a movement vector of the feature point f, and indicates the tracking result of the feature point f by the tracking unit 1122.
  • FIG. 5A shows the position to which the feature point f in the reference image has moved in the image next to the reference image (that is, the frame image next to the reference image) in time series.
  • the area changing unit 1123 may calculate a center-of-gravity movement vector, which is a weighted average based on the distance from the center of gravity of the rectangular area, for the movement vector of the feature point f included in each rectangular area.
  • a center-of-gravity movement vector which is a weighted average based on the distance from the center of gravity of the rectangular area, for the movement vector of the feature point f included in each rectangular area.
  • the arrow starting from the center of gravity c may indicate the center of gravity movement vector regarding the center of gravity c.
  • arrows similar to the arrows with the symbol v in FIG. 5(b) indicate the center of gravity movement vectors.
  • the area changing unit 1123 may be able to express temporal changes in each rectangular area as a vector.
  • FIG. 5(c) shows the relationship between the grid point l in the reference image and the center of gravity c of each rectangular area after movement.
  • the area changing unit 1123 may change the position of the lattice point l so that the center of gravity c of the rectangular area after the movement becomes the center of gravity c of the rectangular area.
  • FIG. 5D shows a new grid point l changed by the area changing unit 1123 based on the movement of the center of gravity c of the rectangular area.
  • the rectangular area having the four grid points l as vertices is expanded, and this corresponds to the expansion caused by the heartbeat.
  • the lattice point management unit 1124 may transform the lattice generated in the reference image based on the tracking result of the feature point f by the tracking unit 1122.
  • FIGS. 6(a) to 6(c) are diagrams for explaining the deformation of the lattice executed by the shape specifying unit 112 according to the embodiment. Specifically, FIG. 6(a) shows a lattice in the reference image, and FIG. 6(b) shows a lattice after transformation by the lattice point management unit 1124. Further, FIG. 6(c) shows an image in which the deformed lattice and an image showing the anatomy of the analysis target region are superimposed.
  • FIG. 6A a square lattice is set in the reference image, and as a result of moving the center of gravity c of the square area based on the movement of the feature point f by the area changing unit 1123, the grid point management unit 1124
  • the grid may be modified as shown in FIG. 6(b).
  • FIG. 6(b) can be said to be information that reflects temporal changes in the shape of the analysis target region.
  • the image generation unit 113 may generate an anatomical image in which a grid is superimposed on at least an image (ie, a second three-dimensional time-series image) showing the anatomy of the region to be analyzed.
  • the image generation unit 113 may generate an anatomical image in which the deformed grid is superimposed on at least the second three-dimensional time-series image. Thereby, the medical worker can grasp the temporal fluctuation of the analysis target region at a glance in the second three-dimensional time-series images that are the image set showing the anatomy of the subject P.
  • both the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image may be generated by the MRI imaging device 2 imaging the subject P. Therefore, the medical worker does not need to change the imaging device to capture the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image of the subject P.
  • the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image can be sequentially captured, and from the viewpoint of the subject P, the subject P is simply lying on the bed provided in the MRI imaging device 2.
  • the imaging of the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image may be completed at this point. Note that when the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image are sequentially captured, the order in which the two images are captured may be taken first.
  • the first three-dimensional time series image and the second three-dimensional time series image are captured in order, the first three-dimensional time series image
  • the difference between the imaging time of the image and the imaging time of the second three-dimensional time-series image is within a predetermined time (for example, within 10 minutes, within 5 minutes, within 3 minutes, or within 1 minute).
  • the image acquisition unit 110 determines whether the difference between the imaging time of the first three-dimensional time-series image and the imaging time of the second three-dimensional time-series image is within a predetermined time. It may also be possible to determine whether the three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image are captured in the same imaging sequence.
  • the image acquisition unit 110 acquires a set of images in which the difference between the imaging time of the first three-dimensional time-series image and the imaging time of the second three-dimensional time-series image is within a predetermined time, thereby obtaining the same imaging sequence. Any device that can obtain a set of images captured by the camera may be used. Thereby, the image acquisition unit 110 can guarantee that the imaging time of the image showing the anatomy of the analysis target region and the imaging time of the image showing the blood flow distribution in the analysis target region are within a predetermined time. It may be possible to suppress the deviation between the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image due to changes over time in the imaged region.
  • the information processing device 1 also uses a second three-dimensional time-series image and a first three-dimensional time-series image, which are images showing the anatomy of the region to be analyzed, to obtain a second three-dimensional image using a contrast agent or the like. It may be possible to calculate an index related to blood flow by introducing anatomical knowledge of the target region without increasing the contrast of time-series images, that is, without using a contrast agent or the like. Thereby, the image acquisition unit 110 only needs to acquire a non-contrast second three-dimensional time-series image captured without using a contrast agent, and the burden on the subject P due to the use of a contrast agent can be reduced. good.
  • FIG. 7 is an example of a flowchart for explaining the flow of information processing performed by the information processing device 1 according to the embodiment.
  • the processing in this flowchart may be started, for example, when the information processing device 1 is started up.
  • the image acquisition unit 110 can acquire a first three-dimensional time-series image including the analysis target region of the subject p imaged by the MRI imaging device 2 using the phase contrast method (S2). Further, the image acquisition unit 110 can acquire a second three-dimensional time-series image showing the anatomy of the subject p (S4).
  • the blood flow distribution identifying unit 111 may identify the blood flow velocity distribution of the analysis target region by analyzing the first three-dimensional time-series image using a known blood flow visualization technique (S6).
  • the shape identifying unit 112 may analyze the second three-dimensional time-series image and identify the shape of the region to be analyzed (S8).
  • the image generation unit 113 may generate a fused image by superimposing the first three-dimensional time-series image and the second three-dimensional time-series image (S10) by using a known image synthesis technique for medical images. .
  • the index generation unit 114 may generate an index regarding the blood flow flowing inside the shape based on the blood flow velocity distribution and the shape in the fused image (S12).
  • the output unit 115 may output the shape of the analysis target region and the blood flow-related index in correspondence to the display unit of the information processing device 1 or a terminal capable of communicating with the information processing device 1 (S14). That is, the output unit 115 may output the shape of the analysis target region and the index related to blood flow in association with each other. Once the output unit outputs the index, the processing in this flowchart may end.
  • the present invention provides an information processing system that performs the functions described in the information processing device 1 according to the embodiment, and an information processing method that performs the function, in which a program for causing a computer to perform the function is recorded. It can be implemented as a computer-readable recording medium and as a program that causes a computer to perform the function.
  • This information processing system may be the information processing system described above as the second aspect of the present invention. That is, this information processing system analyzes a first three-dimensional time-series image that includes the analysis target region of a subject, which is imaged by an MRI (Magnetic Resonance Imaging) imaging device using a phase contrast method, and detects blood in the analysis target region.
  • MRI Magnetic Resonance Imaging
  • a shape specifying means for specifying the shape of the analysis target region; an image generating means for generating a fused image in which the first three-dimensional time series image and the second three-dimensional time series image are superimposed; An indicator generating means for generating an indicator regarding the blood flow flowing inside the shape based on the blood flow velocity distribution and the shape, and an output means for outputting the shape and the index in association with each other, It may be an information processing system.
  • the information processing system described here may correspond to the information processing device 1 in the information processing system S described above.
  • the blood flow distribution specifying means may correspond to the blood flow distribution specifying section 111 described above.
  • the shape specifying means may correspond to the shape specifying section 112 described above.
  • the image generation means may correspond to the image generation section 113 described above.
  • the index generation means may correspond to the index generation section 114 described above.
  • the output means may correspond to the output section 115 described above.

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Abstract

血流分布特定部（１１１）は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して解析対象部位の血流速度分布を特定する。形状特定部（１１２）は、位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する。画像生成部（１１３）は、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する。指標生成部（１１４）は、融合画像における血流速度分布と形状とに基づいて、形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する。出力部（１１５）は、形状と指標とを対応づけて出力する。これによって、血流計測における被験者の負担を低減する。

Description

情報処理装置、情報処理方法、及び記録媒体
　本発明は情報処理装置、情報処理方法、及び記録媒体に関し、特にＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）画像から血流に関する指標を生成する技術に関する。
　超音波診断装置から得られた画像やＭＲＩ位相画像等から、血管内の血流の分布をベクトルで可視化する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
国際公開第２０１３／０７７０１３号
Itatani K, Sekine T, Yamagishi M, Maeda Y, Higashitani N, Miyazaki S, Matsuda J, Takehara Y. Hemodynamic Parameters for Cardiovascular System in 4D Flow MRI: Mathematical Definition and Clinical Applications. Magn Reson Med Sci. 2022; 21(2):380-399.
　超音波は遠位上行大動脈や大動脈弓部等の到達しにくい部位が存在し、これらの部位での画像化は難しいという問題がある。ＭＲＩ画像ではこれ等の部位の可視化も可能ではあるが、より正確な計測のために造影剤を用いて画像のコントラストを挙げることが行われている。しかしながら、造影剤の使用は被験者に負担がかかるため被験者の負荷を低減することが望まれている。
　本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、血流計測における被験者の負担を低減する技術を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様は、情報処理装置である。この装置は、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定部と、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定部と、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成部と、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成部と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力部と、を備える。
　本発明の第１の態様である情報処理装置は、言い換えると次のようになる。すなわち、情報処理装置であって、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定部と、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定部と、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成部と、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成部と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力部と、を含む情報処理装置。
　前記解析対象部位は心臓及び心臓大血管であってもよく、前記形状特定部は、前記第２三次元時系列画像を構成する複数の時系列画像のうちの一つの時系列画像である基準画像を、前記心臓の領域を含む複数の領域に分割する領域分割部と、前記基準画像において１又は複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記特徴点を始点として、前記第２三次元時系列画像における前記特徴点の遷移を追跡する追跡部と、前記特徴点の追跡結果に基づいて前記複数の領域の形状を時系列的に変化させる領域変更部と、を備えてもよい。
　前述の本発明の第１の態様である情報処理装置において、前記解析対象部位は心臓及び心臓大血管であってもよく、前記形状特定部は、前記第２三次元時系列画像を構成する複数の時系列画像のうちの一つの時系列画像である基準画像を、前記心臓の領域を含む複数の領域に分割する領域分割部と、前記基準画像において１又は複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記特徴点を始点として、前記第２三次元時系列画像における前記特徴点の遷移を追跡する追跡部と、前記特徴点の追跡結果に基づいて前記複数の領域の形状を時系列的に変化させる領域変更部と、を含んでもよい。
　前記指標生成部は、前記形状特定部が特定した前記心臓の領域の内部を流れる血流に関する指標を生成してもよい。
　前述の本発明の第１の態様である情報処理装置において、前記指標生成部は、前記形状特定部が特定した前記心臓の領域の内部を流れる血流に関する指標を生成してもよい。
　前記形状特定部は、前記基準画像中に格子を生成するとともに前記特徴点の追跡結果に基づいて前記格子を変形させる格子点管理部をさらに備えてもよく、前記画像生成部は、少なくとも前記第２三次元時系列画像に変形後の格子を重畳させた解剖画像を生成してもよい。
　前述の本発明の第１の態様である情報処理装置において、前記形状特定部は、前記基準画像中に格子を生成するとともに前記特徴点の追跡結果に基づいて前記格子を変形させる格子点管理部をさらに備えてもよく、前記画像生成部は、少なくとも前記第２三次元時系列画像に変形後の格子を重畳させた解剖画像を生成してもよい。
　前記情報処理装置は、前記第１三次元時系列画像の撮像時刻と前記第２三次元時系列画像の撮像時刻との差が所定の時間内である画像のセットを取得する画像取得部をさらに備えてもよい。
　前述の本発明の第１の態様である情報処理装置において、前記情報処理装置は、さらに、前記第１三次元時系列画像の撮像時刻と前記第２三次元時系列画像の撮像時刻との差が所定の時間内である画像のセットを取得する画像取得部を含んでもよい。
　前記画像取得部は、造影剤を用いずに撮像された非造影の前記第２三次元時系列画像を取得してもよい。
　前述の本発明の第１の態様である情報処理装置であって、前記情報処理装置は、さらに、前記画像取得部は、造影剤を用いずに撮像された非造影の前記第２三次元時系列画像を取得してもよい。
　本発明の第２の態様は、情報処理システムである。この情報処理システムは、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定手段と、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定手段と、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成手段と、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成手段と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力手段と、を備える、情報処理システムであってよい。なお、ここに述べる情報処理システムは、後に発明を実施するための形態において説明する情報処理システムＳとは異なるものである。
　本発明の第２の態様である情報処理システムは、言い換えると次のようになる。すなわち、情報処理システムであって、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定手段と、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定手段と、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成手段と、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成手段と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力手段と、を含む情報処理システム。なお、ここに述べる情報処理システムは、後に発明を実施するための形態において説明する情報処理システムＳとは異なるものである。
　本発明の第３の態様は、情報処理方法である。この方法においては、プロセッサが、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定するステップと、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定するステップと、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するステップと、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成するステップと、前記形状と前記指標とを対応づけて出力するステップと、を実行する。
　本発明の第３の態様である情報処理方法は、言い換えると次のようになる。すなわち、コンピュータで実行される方法であって、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定するステップと、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定するステップと、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するステップと、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成するステップと、前記形状と前記指標とを対応づけて出力するステップと、を含むコンピュータで実行される方法。
　本発明の第３の態様である情報処理方法は、さらに言い換えると次のようになる。すなわち、コンピュータに実装される方法であって、プロセッサを用いて、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定するステップと、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定するステップと、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するステップと、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成するステップと、前記形状と前記指標とを対応づけて出力するステップと、を含むコンピュータに実装される方法。
　本発明の第４の態様は、記録媒体である。この記録媒体は、コンピュータに、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する機能と、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する機能と、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する機能と、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する機能と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力する機能と、を実現させる、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
　本発明の第４の態様である記録媒体は、言い換えると次のようになる。すなわち、コンピュータによって実行された際に、コンピュータに以下のステップ、すなわち、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定するステップと、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定するステップと、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するステップと、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成するステップと、前記形状と前記指標とを対応づけて出力するステップと、を実行させる、プログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
　本発明の第４の態様である記録媒体は、さらに言い換えると次のようになる。すなわち、コンピュータに以下を含む処理、すなわち、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定するステップと、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定するステップと、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するステップと、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成するステップと、前記形状と前記指標とを対応づけて出力するステップと、を含む処理を実行させるためのプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
　本発明の第５の態様は、プログラムである。このプログラムは、コンピュータに、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する機能と、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する機能と、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する機能と、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する機能と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力する機能と、を実現させる。
　本発明の第５の態様であるプログラムは、言い換えると次のようになる。すなわち、そのプログラムがコンピュータにより実行された際に、コンピュータに以下のステップ、すなわち、コンピュータにより実行されるプログラム製品であって、ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定するステップと、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定するステップと、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するステップと、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する機能と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力するステップと、を実行させる、コンピュータで実行されるプログラム製品。
　このプログラムを提供するため、あるいはプログラムの一部をアップデートするために、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供されてもよく、また、このプログラムが通信回線で伝送されてもよい。
　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本開示にかかる情報処理装置及び情報処理システムはそれぞれ、血流に関する指標の提示に基づく、診断支援装置及び診断支援システム、又は診断補助装置及び診断補助システムともみなされうる。同様に、本開示にかかる情報処理方法及びプログラムはそれぞれ、血流に関する指標の提示に基づく、診断支援方法及び診断支援プログラム、又は診断補助方法及び診断補助プログラムともみなされうる。
　本発明によれば、血流計測における被験者の負担を低減することができる。
実施の形態に係る情報処理システムの概要を説明するための図である。 実施の形態に係る情報処理装置の全体構成例を説明するための図である。 実施の形態に係る情報処理装置の機能構成例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る形状特定部の機能構成例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る形状特定部による特徴点追跡を説明するための図である。 実施の形態に係る形状特定部が実行する格子の変形を説明するための図である。 実施の形態に係る情報処理装置が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。
＜実施の形態の概要＞
　図１は、実施の形態に係る情報処理システムＳの概要を説明するための図である。以下、図１を参照して、実施の形態の概要を述べる。
　実施の形態に係る情報処理システムＳは、情報処理装置１とＭＲＩ撮像装置２とを備えていてよい。実施の形態に係る情報処理システムＳにおいて、医師や放射線技師等の医療従事者は、一度の撮像シーケンスにおいて、被験者Ｐを被写体ｐとする二つの異なる画像セットを撮像できてよい。二つの異なる画像セットのうち一方は被験者Ｐの解析対象部位を流れる血液の血流速度分布を反映する画像セットであり、他方は被験者Ｐの解剖を示す画像セットであってよい。情報処理装置１は、ＭＲＩ撮像装置２が撮像した二つの異なる画像セットを解析することにより、被験者Ｐの体内を流れる血流に関する指標を出力することを目的としてよい。
　図１に示す例では、医療従事者は、ＭＲＩ撮像装置２を用いて、被験者Ｐを被写体ｐとする４Ｄ　Ｆｌｏｗ　ＭＲＩの三次元時系列画像と、ＳＳＦＰ（Steady State Free Procession、又はtrue FIESTA）と呼ばれる三次元時系列画像とを一度の撮像シーケンスで生成するものでよい。
　既知の技術であるため詳細な説明は省略するが、４Ｄ　Ｆｌｏｗ　ＭＲＩは３Ｄシネ位相コントラスト法とも呼ばれており、非侵襲で被験者Ｐの体内の血流を撮像するＭＲＩの撮像方法である。位相コントラスト法はＭＲＩの三次元時系列データ撮像において傾斜磁場をかけることでプロトンのスピン歳差運動が水分子の移動速度に比例することを利用し、傾斜磁場方向の血流速度分布を取得する撮像方法であるが、前後・左右・上下方向の血流速度分布をスライス築層し３次元的に心臓等の解析対象部位を撮像することにより、解析対象部位内の３元的な血流を可視化することができる。これを心周期で拍動画像としてとらえることができるので４Ｄ　Ｆｌｏｗ　ＭＲＩと呼ばれている。したがって、４Ｄ　Ｆｌｏｗ　ＭＲＩの三次元時系列画像は血流速度分布を反映する画像セットである。
　また、ＳＳＦＰは被験者Ｐの解剖を示す画像セットである。ＳＳＦＰは、従来の心臓ＭＲＩにおいて心機能計測のために多く用いられている。なお、被験者Ｐの解剖を示す画像セットとしては、ＳＳＦＰ以外にも、例えばＦａｓｔ　Ｇｒａｄｉｅｎｔ　Ｅｃｈｏ法、Ｇｒａｄｉｅｎｔ　Ｅｃｈｏ法、又はＢｌａｃｋ　ｂｌｏｏｄ法等の撮像方法を用いて撮像された画像セットを用いることもできる。いずれの画像セットもＭＲＩ撮像装置２で撮像でき、一度の撮像シーケンスにおいて４Ｄ　Ｆｌｏｗ　ＭＲＩの三次元時系列画像とともに撮像可能である。
　以下、実施の形態に係る情報処理システムＳにおいて、被験者Ｐの撮像から血流に関する指標の出力までの処理の流れの概要を（１）から（６）の順に説明するが、その数字は図１における（１）から（６）と対応する。
　（１）医用従事者は、位相コントラスト法を用いて被験者Ｐを撮像することにより、被験者Ｐの解析対象部位を流れる血液の血流速度分布を反映する第１三次元時系列画像を生成しうる。
　（２）医療従事者は、第１三次元時系列画像と同一の撮像シーケンスにおいて位相コントラスト法とは異なる手法で被験者Ｐを撮像することにより、被験者Ｐの解剖を示す第２三次元時系列画像を生成しうる。
　（３）情報処理装置１は、ＭＲＩ撮像装置２が生成した第１三次元時系列画像を解析して、解析対象部位の血流速度分布を特定するものでよい。図１に示す模式図において、格子、斜線、横線、縦線等の異なる網掛けのパターンで示した領域は、それぞれ血流の速度が異なる領域であることを示すものでよい。第１三次元時系列画像は血流速度分布を示す画像であるため、解析対象部位の構造は必ずしも明りょうに撮像されるとは限らない。
　（４）情報処理装置１は、ＭＲＩ撮像装置２が生成した第２三次元時系列画像を解析して、解析対象部位の形状を特定するものでよい。図１に模式的に示すように、第２三次元時系列画像は解析対象部位の解剖を示す画像であり、組織の境界等が撮像されていてよい。しかしながら、組織内を流れる血流速度分布に関する情報は含まれていなくともよい。
　（５）情報処理装置１は、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するものでよい。これにより、情報処理装置１は、解析対象部位内を流れる血液の血流分布を画像化することができるものでよい。
　（６）情報処理装置１は、融合画像における解析対象部位内の血流速度分布と解析対象部位の形状とに基づいて、形状の内部を流れる血流に関する指標を生成するものでよい（例えば、Itatani K, Sekine T, Yamagishi M, Maeda Y, Higashitani N, Miyazaki S, Matsuda J, Takehara Y. Hemodynamic Parameters for Cardiovascular System in 4D Flow MRI: Mathematical Definition and Clinical Applications. Magn Reson Med Sci. 2022; 21(2):380-399.を参照）。なお、「血流に関する指標」の一例としては、心室容量、駆出率、壁運動異常、心拍出量、加速血流の有無、心臓弁での逆流量の定量、心内シャント率の定量、局所血流量の定量、大動脈弁、僧帽弁、肺動脈弁、三尖弁等の弁を通過する流量、血管壁面のせん断応力（Wall Shear Stress；ＷＳＳ）、ＷＳＳの時間変動の指標値、大動脈の流量やエネルギー損失、血管や心臓の変形量（長軸方向の伸び縮みや大動脈弓の曲率、捩率などの変化、心室容積の変化、駆出率）等が挙げられる。
　このように、実施の形態に係る情報処理システムＳは、被験者Ｐの解剖を示す画像であるＳＳＦＰ等の画像セットを、血流速度分布を示す４Ｄ　Ｆｌｏｗ　ＭＲＩの画像セットと組み合わせることにより、造影剤を用いることなく解析対象部位の動きを追跡するものでよい。また、情報処理システムＳは、二つの異なる画像セットを一度の撮像シーケンスで撮像するため、撮像に係る時間を短縮できてよい。結果として、情報処理システムＳは、血流計測における被験者Ｐの負担を低減することができてよい。
＜実施の形態に係る情報処理装置１の機能構成＞
　図２は、情報処理装置１の全体構成の一例を示す図である。この図に示すように、情報処理装置１の全体構成は、演算処理等を行うことができるＣＰＵ２０、ＢＩＯＳ等を格納できるＲＯＭ２１、作業領域であってよいＲＡＭ２２、プログラム等を格納できるストレージ２３を備えてよく。さらに情報処理装置１の全体構成は、入出力インターフェース２４を介して入力部２５、出力部２６、記憶媒体２７を備えることができる。入力部２５は、キーボードなどの入力機器を含んでよい。出力部２６は、ディスプレイなどの出力機器を含んでよい。ＭＲＩ撮像装置２と情報処理装置１とのデータの送受信は、入力部２５及び出力部２６を介して行われてもよい。図３に示す情報処理装置１の機能構成は、図２に示す全体構成に含まれるものでよい。図３の構成においては、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ストレージ２３等の記憶装置は、記憶部１０にまとめられていてよい。
　図３は、実施の形態に係る情報処理装置１の機能構成例を模式的に示す図である。情報処理装置１は、例えば医療用のワークステーションであり、記憶部１０と制御部１１とを備えていてよい。図３において、矢印は主なデータの流れを示しており、図３に示していないデータの流れがあってもよい。図３において、各機能ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示していてよい。そのため、図３に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてもよい。
　記憶部１０は、情報処理装置１を実現するコンピュータのＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や情報処理装置１の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置であってよい。
　制御部１１は、情報処理装置１のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部１０に記憶されたプログラムを実行することによって画像取得部１１０、血流分布特定部１１１、形状特定部１１２、画像生成部１１３、指標生成部１１４、及び出力部１１５として機能するものでよい。
　なお、図３は、情報処理装置１が単一の装置で構成されている場合の例を示している。しかしながら、情報処理装置１は、例えばクラウドコンピューティングシステムのように複数のプロセッサやメモリ等の計算リソースによって実現されてもよい。この場合、制御部１１を構成する各部は、複数の異なるプロセッサの中の少なくともいずれかのプロセッサがプログラムを実行することによって実現されるものでよい。
　画像取得部１１０は、ＭＲＩ撮像装置２によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体ｐの解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を取得するものでよい。また、画像取得部１１０は、被写体ｐの解剖を示す第２三次元時系列画像を取得するものでよい。ここで、第２三次元時系列画像は、位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法（例えば、ＳＳＦＰ）で撮像された画像データであってよい。
　血流分布特定部１１１は、第１三次元時系列画像を既知の血流可視化技術を用いて解析することにより、解析対象部位の血流速度分布を特定するものでよい。さらに、血流分布特定部１１１は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して解析対象部位の血流速度分布を特定するものであってよい。形状特定部１１２は、第２三次元時系列画像を解析して、解析対象部位の形状を特定するものでよい。さらに、形状特定部１１２は、位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して解析対象部位の形状を特定するものでよい。
　画像生成部１１３は、既知の医用画像の画像合成技術を用いることにより、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するものでよい。すなわち、画像生成部１１３は、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するものでよい。これにより、画像生成部１１３は、解析対象部位の形状と血流速度分布との関係を可視化することができるものでよい。
　指標生成部１１４は、融合画像における血流速度分布と形状とに基づいて、形状の内部を流れる血流に関する指標を生成するものでよい。指標生成部１１４は、形状特定部１１２が特定した心臓の領域の内部を流れる血流に関する指標を生成するものでよい。より具体的には、指標生成部１１４は、形状特定部１１２が特定した心臓の領域の内部を流れる血流に関する指標を生成するものでよい。心臓内部の構造と心臓内部を流れる血流速度との関係から、指標生成部１１４は、上述した心室容量、駆出率、壁運動異常、心拍出量、加速血流の有無、心臓弁での逆流量の定量、心内シャント率の定量、局所血流量の定量、大動脈弁、僧帽弁、肺動脈弁、三尖弁等の弁を通過する流量、血管壁面のせん断応力（Wall Shear Stress；ＷＳＳ）、ＷＳＳの時間変動の指標値、大動脈の流量やエネルギー損失、血管や心臓の変形量（長軸方向の伸び縮みや大動脈弓の曲率、捩率などの変化、心室容積の変化、駆出率）等を精度よく算出することができてよい。出力部１１５は、形状と指標とを対応づけて、情報処理装置１の表示部（不図示）や情報処理装置１と通信可能な端末（不図示）に出力するものでよい。
　ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定部と、位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定部と、第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成部と、融合画像における血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成部と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力部と、を備える、情報処理装置（これを「情報処理装置その１」と呼ぶ。）は、血流計測における被験者の負担を低減することができる。
　すなわち、前述のようにして、血流分布特定部は、第１三次元時系列画像を解析して被写体の解析対象部位について血流速度分布を特定することができ、形状特定部は、第２三次元時系列画像を解析して解析対象部位の形状を特定するように構成されうる。さらに、画像生成部は、第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するように構成されうる。さらに、指標生成部は、前述の形状の内部を流れる血流に関する指標を生成することができ、出力部は前述の形状と前述の指標とを対応づけて出力することができてよい。そのため、前述の形状と前述の指標とを対応づけた出力を得るために、第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを取得すればよく、被写体である被検者に多くの負担をかけることなく、負担を軽減することができる。
＜形状特定部１１２の機能構成＞
　この構成について説明する図４は、実施の形態に係る形状特定部１１２の機能構成例を模式的に示す図である。実施の形態に係る形状特定部１１２は、領域分割部１１２０、特徴点抽出部１１２１、追跡部１１２２、領域変更部１１２３、及び格子点管理部１１２４を備えていてよい。以下、実施の形態に係る情報処理装置１が解析対象とする解析対象部位が被験者Ｐの心臓及び心臓大血管であることを前提として、形状特定部１１２の機能構成について説明する。しかしながら、解析対象部位は心臓及び心臓大血管に限定されず、血液が流れる器官であれば他の部位であってもよいことは当業者であれば理解できることである。
　４Ｄ　Ｆｌｏｗ　ＭＲＩを心臓等の循環器疾患の診断支援に適用してその精度を向上させるには、心拍動追跡が有効であることが知られている。従来では、心臓や心臓大血管の拍動をより正確に追跡するために、被験者ＰにＢｌｏｏｄ　Ｐｏｏｌ造影剤等を投与して撮像してコントラストを上げることも行われている。しかしながら、心機能が低下している可能性がある被験者Ｐの負担を軽減する観点から、造影剤の使用や撮像時間の短縮が要望されている。
　そこで、実施の形態に係る形状特定部１１２は、４Ｄ　Ｆｌｏｗ　ＭＲＩではなく、ＳＳＦＰ等の解剖を示す画像セットを解析対象として、例えば、既知のＬｕｃａｓ－Ｋａｎａｄｅ法をベースとするトラッキング手法を用いて拍動追跡を実行することができてよい。まず、領域分割部１１２０は、第２三次元時系列画像を構成する複数の時系列画像のうちの一つの時系列画像である基準画像を、心臓の領域を含む複数の領域に分割するものでよい。
　特徴点抽出部１１２１は、基準画像において１又は複数の特徴点を抽出するものでよい。特徴点抽出部１１２１が抽出する特徴点は、例えば心臓や心臓大血管の領域のエッジ等であってよい。追跡部１１２２は、特徴点抽出部１１２１が抽出した特徴点を始点として、第２三次元時系列画像における特徴点の遷移を追跡するものでよい。これにより、追跡部１１２２は、解析対象部位の時間的な動きである拍動を追跡することができるものでよい。領域変更部１１２３は、特徴点の追跡結果に基づいて複数の領域の形状を時系列的に変化させるものでよく、さらに表示部に表示させるものでよい。
　前述の情報処理装置その１において、解析対象部位は心臓及び心臓大血管であり、形状特定部１１２は、第２三次元時系列画像を構成する複数の時系列画像のうちの一つの時系列画像である基準画像を、心臓の領域を含む複数の領域に分割する領域分割部１１２０と、基準画像において１又は複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部１１２１と、前記特徴点を始点として、第２三次元時系列画像における特徴点の遷移を追跡する追跡部１１２２と、特徴点の追跡結果に基づいて前記複数の領域の形状を時系列的に変化させる領域変更部１１２３と、特徴点の追跡結果に基づいて前述の複数の領域の形状を時系列的に変化させる領域変更部１１２４と、を備える情報処理装置は、血流計測において、解析対象部位の時間変動を把握することができるものでよい。
　これは、後述する図５（ａ）－（ｄ）についての説明と合わせて次のように作用するためである。すなわち、領域分割部１１２０は、第２三次元時系列画像を構成する複数の時系列画像のうちの一つの時系列画像である基準画像を、心臓の領域を含む複数の領域に分割し、特徴点抽出部１１２１は、基準画像において１又は複数の特徴点を抽出し、追跡部１１２２は、特徴点を始点として、第２三次元時系列画像における特徴点の遷移を追跡して、領域変更部１１２３は、特徴点の追跡結果に基づいて複数の領域の形状を時系列的に変化させ、領域変更部１１２４は、特徴点の追跡結果に基づいて前述の複数の領域の形状を時系列的に変化させ、画像生成部１１３及び指標生成部１１４による処理を経て、出力部１１５により前述の形状と前述の指標とを対応づけて出力できてよい。
　さらに、指標生成部１１４は、形状特定部１１２が特定した心臓の領域の内部を流れる血流に関する指標を生成するように構成することにより、特に心臓の内部を流れる血流について指標を生成して、出力部は前述の形状と前述の指標とを対応づけて出力することができてよい。
　図５（ａ）－（ｄ）は、実施の形態に係る形状特定部１１２による特徴点追跡を説明するための図である。図５（ａ）－（ｄ）において、符号ｌが付された黒丸は、基準画像に設定された正方格子の格子点を示している。煩雑となることを避けるために全ての格子点に符号を付してはいないが、図５（ａ）－（ｄ）において符号ｌが付された黒丸と同様の黒丸は格子点を示している。図５（ａ）に示す格子点から構成される格子は、形状特定部１１２の格子点管理部１１２４が基準画像中に生成した格子である。
　図５（ａ）に示すように、格子は、４つの格子点ｌを頂点とする四角形領域を構成している。図５（ａ）－（ｄ）において、符号ｃが付された十字は、４つの格子点ｌを頂点とする四角形領域の重心を示している。格子点ｌと同様に煩雑となることを避けるために全ての重心に符号を付してはいないが、図５（ａ）－（ｄ）において符号ｃが付された十字と同様の十字は四角形領域の重心を示している。
　また、図５（ａ）－（ｄ）において符号ｆが付された白抜きの丸は、特徴点抽出部１１２１が抽出した特徴点を示している。煩雑となることを避けるために全ての特徴点に符号を付してはいないが、図５（ａ）－（ｄ）において符号ｆが付された白抜きの丸と同様の白抜きの丸は特徴点を示している。
　図５（ａ）において、特徴点ｆを始点とする矢印は特徴点ｆの移動ベクトルであり、追跡部１１２２による特徴点ｆの追跡結果を示している。図５（ａ）は、基準画像における特徴点ｆが、時系列的に基準画像の隣の画像（すなわち、基準画像の隣のフレーム画像）において、どの位置に移動したかを示している。
　領域変更部１１２３は、各四角形領域に含まれる特徴点ｆの移動ベクトルについて、その四角形領域の重心からの距離に基づく重み付き平均である重心移動ベクトルを算出するものでよい。図５（ｂ）において、重心ｃを始点とする矢印は、その重心ｃに関する重心移動ベクトルを示しているものでよい。煩雑となることを避けるために全ての重心移動ベクトルに符号を付してはいないが、図５（ｂ）において符号ｖが付された矢印と同様の矢印は重心移動ベクトルを示している。これにより、領域変更部１１２３は、各四角形領域の時間的な変動をベクトルで表現することができてよい。
　図５（ｃ）は、基準画像における格子点ｌと、移動後の各四角形領域の重心ｃとの関係を示している。領域変更部１１２３は、移動後の四角形領域の重心ｃが四角形領域の重心ｃとなるように、格子点ｌの位置を変更するものでよい。図５（ｄ）は、四角形領域の重心ｃの動きに基づいて領域変更部１１２３によって変更された新たな格子点ｌを示している。図５（ｄ）に示す例では４つの格子点ｌを頂点とする四角形領域は膨張しており、これは心臓の鼓動による膨張に対応している。
　図４の説明に戻り、格子点管理部１１２４は、追跡部１１２２による特徴点ｆの追跡結果に基づいて、基準画像に生成された格子を変形させるものでよい。
　図６（ａ）－（ｃ）は、実施の形態に係る形状特定部１１２が実行する格子の変形を説明するための図である。具体的には、図６（ａ）は基準画像における格子を示し、図６（ｂ）は格子点管理部１１２４による変形後の格子を示す。また、図６（ｃ）は、変形後の格子と解析対象部位の解剖を示す画像とを重畳させた画像を示す。
　図６（ａ）に示すように基準画像には正方格子が設定されるが、領域変更部１１２３によって特徴点ｆの移動に基づいて四角形領域の重心ｃを移動させた結果、格子点管理部１１２４は、図６（ｂ）に示すように格子を変形するものでよい。図６（ｂ）は、解析対象部位の形状の時間変動を反映する情報と言える。画像生成部１１３は、少なくとも解析対象部位の解剖を示す画像（すなわち、第２三次元時系列画像）に格子を重畳させた解剖画像を生成するものでよい。すなわち、画像生成部１１３は、少なくとも第２三次元時系列画像に変形後の格子を重畳させた解剖画像を生成するものでよい。これにより、医療従事者は、被験者Ｐの解剖を示す画像セットである第２三次元時系列画像において、解析対象部位の時間変動を一見して把握することができる。
＜撮像シーケンス＞
　実施の形態に係る情報処理システムＳにおいて、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とは、ともにＭＲＩ撮像装置２が被験者Ｐを撮像することによって生成されるものでよい。このため、医療従事者は、被験者Ｐの第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とを撮像するために撮像機器を変更する必要がないものでよい。第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とは順番に連続して撮像可能であり、被験者Ｐの観点で見ると、被験者ＰはＭＲＩ撮像装置２が備える寝台に寝ているだけで第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像との撮像が終わるものでよい。なお、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像を連続して撮像する際に両画像の撮影順序はどちらを先に行なうことでもよい。
　解析対象部位の大きさ（さらには、撮像画像の枚数）にもよるが、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とは順番に撮像された場合、第１三次元時系列画像の撮像時刻と第２三次元時系列画像の撮像時刻との差は所定の時間内（例えば、１０分以内、５分以内、３分以内、又は１分以内）に収まることになるものでよい。すなわち、画像取得部１１０は、第１三次元時系列画像の撮像時刻と第２三次元時系列画像の撮像時刻との差が所定の時間内であるか否かを判定することで、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とが同一の撮像シーケンスで撮像されたか否かを判定することもできるものでよい。
　画像取得部１１０は、第１三次元時系列画像の撮像時刻と第２三次元時系列画像の撮像時刻との差が所定の時間内である画像のセットを取得することにより、同一の撮像シーケンスで撮像された画像セットを取得することができるものでよい。これにより、画像取得部１１０は、解析対象部位の解剖を示す画像の撮像時刻と、解析対象部位内の血流分布を示す画像の撮像時刻とが所定の時間内であることを保証できるため、撮像部位の経時変化による第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像との乖離を抑制することができてよい。
　また、情報処理装置１は、解析対象部位の解剖を示す画像である第２三次元時系列画像と第１三次元時系列画像とを併用することにより、造影剤等を用いて第２三次元時系列画像のコントラストを上げずに、すなわち造影剤等を用いることなく、対象部位の解剖学的な知見を導入して血流に関する指標を算出することができるものでよい。これにより、画像取得部１１０は、造影剤を用いずに撮像された非造影の第２三次元時系列画像を取得すればよく、造影剤の使用による被験者Ｐの負担を軽減することができてよい。
＜情報処理装置１が実行する情報処理方法の処理フロー＞
　図７は、実施の形態に係る情報処理装置１が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートの例である。本フローチャートにおける処理は、例えば情報処理装置１が起動したときに開始するものでよい。
　画像取得部１１０は、ＭＲＩ撮像装置２によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体ｐの解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を取得する（Ｓ２）ことができる。また、画像取得部１１０は、被写体ｐの解剖を示す第２三次元時系列画像を取得する（Ｓ４）ことができる。
　血流分布特定部１１１は、第１三次元時系列画像を既知の血流可視化技術を用いて解析することにより、解析対象部位の血流速度分布を特定する（Ｓ６）ものでよい。形状特定部１１２は、第２三次元時系列画像を解析して、解析対象部位の形状を特定する（Ｓ８）ものでよい。
　画像生成部１１３は、既知の医用画像の画像合成技術を用いることにより、第１三次元時系列画像と第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する（Ｓ１０）ものでよい。指標生成部１１４は、融合画像における血流速度分布と形状とに基づいて、形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する（Ｓ１２）ものでよい。
　出力部１１５は、解析対象部位の形状と血流に関する指標とを対応づけて、情報処理装置１の表示部や情報処理装置１と通信可能な端末に出力する（Ｓ１４）ものでよい。すなわち、出力部１１５は、解析対象部位の形状と血流に関する指標とを対応づけて出力するものでよい。出力部が指標を出力すると、本フローチャートにおける処理は終了するものでよい。
　本発明は、情報処理装置の他、実施の形態に係る情報処理装置１について述べた働きをする情報処理システムとして、その働きをする情報処理方法として、その働きをコンピュータに行なわせるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として、及び、その働きをコンピュータに行なわせるプログラムとして、それぞれ実施できる。それらの実施形態は、実施の形態に係る情報処理装置１について述べた働きものと同様の効果を有するものである。
　実施の形態に係る情報処理装置１について述べた働きをする情報処理システムとした実施の形態について、さらに説明する。この情報処理システムは、先に、本発明の第２の態様として述べた情報処理システムでよい。すなわち、この情報処理システムは、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定手段と、前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定手段と、前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成手段と、前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成手段と、前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力手段と、を備える、情報処理システムであってよい。
　ここに述べる情報処理システムは、前述の情報処理システムＳにおける情報処理装置１に対応するものでよい。血流分布特定手段は、前述の血流分布特定部１１１に対応するものでよい。形状特定手段は、前述の形状特定部１１２に対応するものでよい。画像生成手段は、前述の画像生成部１１３に対応するものでよい。指標生成手段は、前述の指標生成部１１４に対応するものでよい。出力手段は、前述の出力部１１５に対応するものでよい。
＜実施の形態に係る情報処理装置１が奏する効果＞
　以上説明したように、実施の形態に係る情報処理装置１によれば、血流計測における被験者の負担を低減することができる。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果をあわせ持つ。なお、本明細書中において参照している特許および特許出願書類を含む、全ての刊行物に記載の内容は、その引用によって、本明細書中に明記された内容と同様に取り込まれていると解釈すべきである。
１・・・情報処理装置
１０・・・記憶部
１１・・・制御部
１１０・・・画像取得部
１１１・・・血流分布特定部
１１２・・・形状特定部
１１２０・・・領域分割部
１１２１・・・特徴点抽出部
１１２２・・・追跡部
１１２３・・・領域変更部
１１２４・・・格子点管理部
１１３・・・画像生成部
１１４・・・指標生成部
１１５・・・出力部
２・・・ＭＲＩ撮像装置
Ｓ・・・情報処理システム

 

Claims (14)

  1. 　ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定部と、
    　前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定部と、
    　前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成部と、
    　前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成部と、
    　前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力部と、を備える、
    　情報処理装置。
  2. 　前記解析対象部位は心臓及び心臓大血管であり、
    　前記形状特定部は、
    　　前記第２三次元時系列画像を構成する複数の時系列画像のうちの一つの時系列画像である基準画像を、前記心臓の領域を含む複数の領域に分割する領域分割部と、
    　　前記基準画像において１又は複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
    　　前記特徴点を始点として、前記第２三次元時系列画像における前記特徴点の遷移を追跡する追跡部と、
    　　前記特徴点の追跡結果に基づいて前記複数の領域の形状を時系列的に変化させる領域変更部と、を備える、
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記指標生成部は、前記形状特定部が特定した前記心臓の領域の内部を流れる血流に関する指標を生成する、
    　請求項２に記載の情報処理装置。
  4. 　前記形状特定部は、前記基準画像中に格子を生成するとともに前記特徴点の追跡結果に基づいて前記格子を変形させる格子点管理部をさらに備え、
    　前記画像生成部は、少なくとも前記第２三次元時系列画像に変形後の格子を重畳させた解剖画像を生成する、
    　請求項２又は３に記載の情報処理装置。
  5. 　前記情報処理装置は、
    　前記第１三次元時系列画像の撮像時刻と前記第２三次元時系列画像の撮像時刻との差が所定の時間内である画像のセットを取得する画像取得部をさらに備える、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  6. 　前記所定の時間が１０分以内である、請求項５に記載の情報処理装置。
  7. 　前記画像取得部は、造影剤を用いずに撮像された非造影の前記第２三次元時系列画像を取得する、
    　請求項５又は６に記載の情報処理装置。
  8. 　前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法が、ＳＳＦＰ、Ｆａｓｔ　Ｇｒａｄｉｅｎｔ　Ｅｃｈｏ法、Ｇｒａｄｉｅｎｔ　Ｅｃｈｏ法、及びＢｌａｃｋ　ｂｌｏｏｄ法から成る群より選択される、請求項１から７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  9. 　前記血流に関する指標が、心室容量、駆出率、壁運動異常、心拍出量、加速血流の有無、心臓弁での逆流量の定量、心内シャント率の定量、局所血流量の定量、大動脈弁、僧帽弁、肺動脈弁、三尖弁等の弁を通過する流量、血管壁面のせん断応力（Wall Shear Stress；ＷＳＳ）、ＷＳＳの時間変動の指標値、大動脈の流量又はエネルギー損失、血管又は心臓の変形量、血管又は心臓の長軸方向の伸び縮み、大動脈弓の曲率又は捩率の変化、心室容積の変化、並びに駆出率の変化から成る群より選択される、請求項１から８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  10. 　ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定部と、
    　前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定部と、
    　前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成部と、
    　前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成部と、
    　前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力部と、を備え、
    　前記解析対象部位は心臓及び心臓大血管であり、
    　前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法は、ＳＳＦＰ、Ｆａｓｔ　Ｇｒａｄｉｅｎｔ　Ｅｃｈｏ法、Ｇｒａｄｉｅｎｔ　Ｅｃｈｏ法、及びＢｌａｃｋ　ｂｌｏｏｄ法から成る群より選択され、
    　前記血流に関する指標は、心室容量、駆出率、壁運動異常、心拍出量、加速血流の有無、心臓弁での逆流量の定量、心内シャント率の定量、局所血流量の定量、大動脈弁、僧帽弁、肺動脈弁、三尖弁等の弁を通過する流量、血管壁面のせん断応力（Wall Shear Stress；ＷＳＳ）、ＷＳＳの時間変動の指標値、大動脈の流量又はエネルギー損失、血管又は心臓の変形量、血管又は心臓の長軸方向の伸び縮み、大動脈弓の曲率又は捩率の変化、心室容積の変化、並びに駆出率の変化から成る群より選択され、
    　前記形状特定部は、
    　　前記第２三次元時系列画像を構成する複数の時系列画像のうちの一つの時系列画像である基準画像を、前記心臓の領域を含む複数の領域に分割する領域分割部と、
    　　前記基準画像において１又は複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
    　　前記特徴点を始点として、前記第２三次元時系列画像における前記特徴点の遷移を追跡する追跡部と、
    　　前記特徴点の追跡結果に基づいて前記複数の領域の形状を時系列的に変化させる領域変更部と、を備え、
    　前記指標生成部は、前記形状特定部が特定した前記心臓の領域の内部を流れる血流に関する指標を生成し、
    　前記形状特定部は、前記基準画像中に格子を生成するとともに前記特徴点の追跡結果に基づいて前記格子を変形させる格子点管理部をさらに備え、
    　前記画像生成部は、少なくとも前記第２三次元時系列画像に変形後の格子を重畳させた解剖画像を生成する、情報処理装置であって、
    　前記情報処理装置は、
    　前記第１三次元時系列画像の撮像時刻と前記第２三次元時系列画像の撮像時刻との差が１０分以内である画像のセットを取得する画像取得部をさらに備え、
    　前記画像取得部は、造影剤を用いずに撮像された非造影の前記第２三次元時系列画像を取得する、
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  11. 　ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する血流分布特定手段と、
    　前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する形状特定手段と、
    　前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する画像生成手段と、
    　前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する指標生成手段と、
    　前記形状と前記指標とを対応づけて出力する出力手段と、を備える、
    　情報処理システム。
  12. 　プロセッサが、
    　ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定するステップと、
    　前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定するステップと、
    　前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成するステップと、
    　前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成するステップと、
    　前記形状と前記指標とを対応づけて出力するステップと、を実行する、
    　情報処理方法。
  13. 　コンピュータに、
    　ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する機能と、
    　前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する機能と、
    　前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する機能と、
    　前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する機能と、
    　前記形状と前記指標とを対応づけて出力する機能と、を実現させる、
    　プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  14. 　コンピュータに、
    　ＭＲＩ撮像装置によって位相コントラスト法を用いて撮像された被写体の解析対象部位を含む第１三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の血流速度分布を特定する機能と、
    　前記位相コントラスト法を用いた撮像とは異なる手法で撮像された画像であって前記被写体の解剖を示す第２三次元時系列画像を解析して前記解析対象部位の形状を特定する機能と、
    　前記第１三次元時系列画像と前記第２三次元時系列画像とを重ね合わせた融合画像を生成する機能と、
    　前記融合画像における前記血流速度分布と前記形状とに基づいて、前記形状の内部を流れる血流に関する指標を生成する機能と、
    　前記形状と前記指標とを対応づけて出力する機能と、を実現させる、
    　プログラム。

     
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