JP2012090747A - 医用画像処理装置及び医用画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な形状を持ち、濃度値に変化がある領域を関心領域とする場合においても、複雑な操作なしに高精度に効率良く領域を抽出することが可能な医用画像処理装置等を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ２は、処理対象の医用画像データを読み込み（ステップＳ１０１）、抽出開始領域を設定し（ステップＳ１０２）、抽出条件を設定し（ステップＳ１０３）、抽出開始領域から抽出条件に従って、領域拡張法を用いて領域抽出を行う（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０９では、ＣＰＵ２は、複数世代の抽出結果に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定する。抽出溢れが発生していると決定した場合には（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、抽出条件を変更すると決定するとともに、一部の世代の抽出結果を破棄すると決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波装置等の医用画像撮像装置から得られる医用画像を用いる医用画像処理装置等に関し、特に、画像データから特定の領域を高精度に効率よく抽出するための技術に関するものである。

従来から、医用画像データを用いて、個別臓器や病巣など（以下、「関心領域」と称する。）を抽出する領域抽出手法が知られている。特に、関心領域を抽出するためのパラメータを自動的に検出する手法としては、特許文献１に開示されている手法がある。
特許文献１では、関心領域の内部の点から領域拡張を行う手法（以下、「領域拡張法」と称する。）を用いている。領域拡張法は、操作者等が設定する初期領域から出発し、初期領域に連結している点を隣接画素の中から探索し、連結点を取り込んで領域を拡大することにより関心領域を抽出するものである。

特許文献１では、操作者が設定する開始点から予め設定される初期領域内の画素の濃度値に関する特徴量を検出し、検出される特徴量を用いて領域拡張を行い、拡張される領域内の画素の濃度値について、再び、特徴量を検出し、新たに検出される特徴量に従って領域の拡張を行う処理を繰り返し、収束条件を満たすときの特徴量によって拡張条件を決定している。
特許文献１の手法によって決定される拡張条件を用いる抽出処理は、均一な濃度値を持つ領域を対象とする場合において有用である。

特開２０００−１７２８２９号公報

しかしながら、特許文献１の手法によって決定される拡張条件は、領域拡張の過程において一定である。一定の拡張条件を用いる領域拡張処理では、例えば、造影された冠動脈領域等、複雑な構造を持ち、濃度値にばらつきを持つ領域については、精度良く領域を抽出することができない。このような領域を精度良く抽出するためには、領域拡張の過程において、抽出溢れや抽出洩れなどの状態を確認し、適切な拡張条件に変更する処理を繰り返す必要がある。ここで、「抽出溢れ」とは、関心領域の外の画素まで抽出されてしまう状態である。また、「抽出洩れ」とは、関心領域よりも狭い領域しか抽出されていない状態である。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、複雑な形状を持ち、濃度値に変化がある領域を関心領域とする場合においても、複雑な操作なしに高精度に効率良く領域を抽出することが可能な医用画像処理装置等を提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、医用画像データから関心領域を抽出する医用画像処理装置であって、処理対象の医用画像データを入力する画像入力部と、前記医用画像データの抽出開始領域を設定する抽出開始領域設定部と、前記医用画像データから関心領域を抽出するための抽出条件を設定する抽出条件設定部と、前記抽出開始領域を最初の世代とし、前記抽出条件に基づいて領域抽出処理を繰り返し実行し、１回の前記領域抽出処理によって抽出される画素の集合を１世代分として複数世代の抽出結果を記憶する領域抽出処理部と、前記抽出結果に基づいて前記領域抽出処理を継続するか否かを決定する決定部と、前記抽出結果に基づいて前記関心領域が識別可能な画像を表示する表示部と、を備え、前記抽出条件設定部は、前記複数世代の抽出結果に基づいて、前記抽出条件を更新することを特徴とする医用画像処理装置である。

第２の発明は、医用画像データから関心領域を抽出する医用画像処理方法であって、処理対象の医用画像データを入力する画像入力ステップと、前記医用画像データの抽出開始領域を設定する抽出開始領域設定ステップと、前記医用画像データから関心領域を抽出するための抽出条件を設定する抽出条件設定ステップと、前記抽出開始領域を最初の世代とし、前記抽出条件に基づいて領域抽出処理を繰り返し実行し、１回の前記領域抽出処理によって抽出される画素の集合を１世代分として複数世代の抽出結果を記憶する領域抽出処理ステップと、前記抽出結果に基づいて前記領域抽出処理を継続するか否かを決定する決定ステップと、前記抽出結果に基づいて前記関心領域が識別可能な画像を表示する表示ステップと、を備え、前記決定ステップが、前記領域抽出処理を継続すると決定した場合には、前記抽出条件設定ステップから処理を繰り返し、前記複数世代の抽出結果に基づいて、前記抽出条件を更新することを特徴とする医用画像処理方法である。

本発明により、複雑な形状を持ち、濃度値に変化がある領域を関心領域とする場合においても、複雑な操作なしに高精度に効率良く領域を抽出することが可能な医用画像処理装置等を提供することができる。

医用画像処理装置１のハードウエア構成図 第１の実施の形態における領域抽出処理の流れを示すフローチャート 領域抽出処理における世代を説明する為の図 任意の断面における領域拡張を示す図 抽出溢れの判定条件を説明する為の図 第２の実施の形態における領域抽出処理の流れを示すフローチャート 抽出溢れ発生時の画面表示例 抽出領域破棄時の画面表示例 抽出条件変更・抽出再開時の画面表示例

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
最初に、図１を参照しながら、全ての実施形態に共通する医用画像処理装置１の構成を説明する。

図１に示すように、医用画像処理装置１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２、主メモリ３、記憶装置４、表示メモリ５、表示装置６、マウス８が接続されるコントローラ７、キーボード９、ネットワークアダプタ１０が、システムバス１１によって信号送受可能に接続されて構成される。医用画像処理装置１は、ネットワーク１２を介して医用画像撮像装置１３や医用画像データベース１４と信号送受可能に接続される。ここで、「信号送受可能に」とは、電気的、光学的に有線、無線を問わずに、相互にあるいは一方から他方へ信号送受可能な状態を意味する。

ＣＰＵ２は、各構成要素の動作を制御する装置である。ＣＰＵ２は、記憶装置４に格納されるプログラムやプログラム実行に必要なデータを主メモリ３にロードして実行する。記憶装置４は、医用画像撮像装置１３により撮影された医用画像データを格納する装置であり、具体的にはハードディスク等である。また、記憶装置４は、フレシキブルディスク、光(磁気)ディスク、ＺＩＰメモリ、ＵＳＢメモリ等の可搬性記録媒体とデータの受け渡しをする装置であっても良い。医用画像データは、ＬＡＮ（Local
Area Network）等のネットワーク１２を介して医用画像撮像装置１３や医用画像データベース１４から取得される。また、記憶装置４には、ＣＰＵ２が実行するプログラムやプログラム実行に必要なデータが格納される。主メモリ３は、ＣＰＵ２が実行するプログラムや演算処理の途中経過を記憶するものである。

表示メモリ５は、液晶ディスプレイやＣＲＴ(Cathode Ray Tube)等の表示装置６に表示するための表示データを一時格納するものである。マウス８やキーボード９は、操作者が医用画像処理装置１に対して操作指示を行う操作デバイスである。マウス８はトラックパッドやトラックボールなどの他のポインティングデバイスであっても良い。コントローラ７は、マウス８の状態を検出して、表示装置６上のマウスポインタの位置を取得し、取得した位置情報等をＣＰＵ２へ出力するものである。ネットワークアダプタ１０は、医用画像処理装置１をＬＡＮ、電話回線、インターネット等のネットワーク１２に接続するためのものである。
尚、表示装置６、コントローラ７、マウス８及びキーボード９は、表示装置と入力装置（マウス８やキーボード９等）の両方の機能を備えるタッチパネルディスプレイとしても良い。

医用画像撮像装置１３は、被検体の断層画像等の医用画像データを撮影する装置である。医用画像撮像装置１３は、例えば、ＭＲＩ装置、Ｘ線ＣＴ装置、超音波診断装置、シンチレーションカメラ装置、ＰＥＴ装置、ＳＰＥＣＴ装置等である。医用画像データベース１４は、医用画像撮像装置１３によって撮影される医用画像データを記憶するデータベースシステムである。
ＣＰＵ２が後述する処理を実行することにより、観察対象となる関心領域が抽出され、関心領域が識別可能な画像が作成され、作成される画像が表示装置６に表示される。

医用画像処理装置１は、各種のハードウエアと記憶装置４に格納されるプログラムが協働することにより、医用画像データから関心領域を抽出し、ユーザに提示するための各種の機能を備える。
具体的には、医用画像処理装置１は、処理対象の医用画像データを入力する画像入力部、医用画像データの抽出開始領域を設定する抽出開始領域設定部、医用画像データから関心領域を抽出するための抽出条件を設定する抽出条件設定部、抽出条件に基づいて領域抽出処理を実行し、抽出結果を記憶する領域抽出処理部、抽出結果に基づいて領域抽出処理を継続するか否かを決定する決定部、抽出結果に基づいて関心領域が識別可能な画像を表示する表示部を備える。

＜第１の実施の形態＞
図２〜図５、図７〜図９を参照しながら、第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、医用画像処理装置１のＣＰＵ２（決定部）は、領域抽出処理を継続するか否か、抽出条件を変更するか否か、及び、一部の抽出結果を破棄するか否かについて、自動的に決定する。以下では、これらを自動的に決定するモードを、「自動決定モード」と称する。

図２に示すように、医用画像処理装置１のＣＰＵ２（画像入力部）は、医用画像撮像装置１３又は医用画像データベース１４から取得される処理対象の医用画像データを読み込む（ステップＳ１０１）。

次に、ＣＰＵ２（抽出開始領域設定部）は、処理対象の医用画像データの濃度値の分布や形状を解析し、抽出開始領域を設定する（ステップＳ１０２）。例えば、関心領域が冠動脈の場合、ＣＰＵ２は、スライス内の一定の濃度値を持つ連続領域を抽出して、連続領域の円形度と位置情報から上行大動脈の一部を検出して、抽出開始領域を設定する。また、ＣＰＵ２は、ユーザが入力装置（マウス８やキーボード９等）を介して指定する領域を抽出開始領域として設定しても良い。

次に、ＣＰＵ２（抽出条件設定部）は、ステップＳ１０２において設定される抽出開始領域を基に抽出条件を算出する（ステップＳ１０３）。本発明の実施の形態では、抽出条件の算出処理は、特に限定しない。例えば、「特開２０００−１７２８２９号公報」（特許文献１）に記載の手法によって定義しても良いし、その他の公知の手法によって定義しても良い。

次に、ＣＰＵ２（領域抽出処理部）は、ステップＳ１０２において設定される抽出開始領域からステップＳ１０３において算出される抽出条件に従って、領域拡張法を用いて１世代分の領域抽出を行う（ステップＳ１０４）。
ＣＰＵ２は、抽出開始領域を最初の世代とし、抽出条件に基づいて領域抽出処理を繰り返し実行し、１回の領域抽出処理によって抽出される画素の集合を１世代分として複数世代の抽出結果を記憶装置４に記憶する。

図３には、血管を関心領域とした場合の各世代の抽出結果を模式的に示している。例えば、２０が抽出開始領域（第０世代）、２１が第１世代、２２が第２世代、２３が第３世代、２４が第４世代である。
図３のグラフは、横軸を世代、縦軸を各世代の画素数（増分のみの画素数）とし、正常な血管の傾向を示している。図３に示すように、正常な血管であれば、分岐部を無視すると、世代が進むごとに画素数が単調減少する。本発明の実施の形態では、このような知見を生かし、後述するように領域拡張法における抽出溢れや抽出洩れの検出を行う。

図４は、任意の断面における領域拡張を示している。ステップＳ１０４では、ＣＰＵ２は、１つ前の世代の領域に対する隣接画素の中から、抽出条件を満たす画素を探索し、新たな世代の領域として抽出していく。
図４では、Ｎ（Ｎは正の整数）を注目している世代とすると、２５が第（Ｎ−２）世代、２６が第（Ｎ−１）世代、２７が第Ｎ世代である。第（Ｎ−２）世代は、４個の画素を含んでいる。第（Ｎ−１）世代は、第（Ｎ−２）世代に対する全ての隣接画素を含み、８個の画素を含んでいる。第Ｎ世代は、第（Ｎ−１）に対する一部の隣接画素を含み、９個の画素を含んでいる。

尚、前述の説明では、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ２は、１世代分の領域抽出を行うとしたが、複数世代分の領域抽出を纏めて行っても良い。すなわち、ＣＰＵ２は、ステップＳ１０４において、複数世代分（例えば、３世代分）の領域抽出を行った後、ステップＳ１０５に進むようにしても良い。これによって、後述するステップＳ１０５〜ステップＳ１０７、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１２が実行される回数を減らすことができ、全体の処理を高速化することができる。

図２の説明に戻る。
次に、ＣＰＵ２（決定部）は、ステップＳ１０４における抽出結果に基づいて、抽出停止の判定を行うかどうか決定する（ステップＳ１０５）。具体的には、ＣＰＵ２は、ステップＳ１０４における抽出結果（注目している世代の抽出結果）の抽出画素数と閾値を比較し、閾値以下の場合には（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。また、ＣＰＵ２は、閾値より多い場合には（ステップＳ１０５のＮＯ）、領域抽出処理を継続すると決定し、ステップＳ１０９に進む。
ここで、閾値は、例えば「０」である。この場合、ＣＰＵ２は、注目している世代の抽出結果が０の場合にはステップＳ１０６に進み、０でない場合にはステップＳ１０９に進む。

尚、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ２が、複数世代分の領域抽出を纏めて行った場合、ステップＳ１０５では、ＣＰＵ２は、記憶装置１０が記憶している最後の世代の抽出結果の抽出画素数と閾値を比較する。

ステップＳ１０６では、ＣＰＵ２（決定部）は、抽出洩れが発生しているか否かを決定する。具体的には、ＣＰＵ２は、予め設定される終了条件を満たしているか否かを決定する。
ＣＰＵ２（決定部）は、終了条件を満たしていると決定した場合には（ステップＳ１０６のＮＯ）、領域抽出処理を終了すると決定する。そして、ＣＰＵ２（表示部）は、抽出結果に基づいて関心領域が識別可能な画像データを表示メモリ５に設定し、表示装置６に表示する（ステップＳ１０８）。
また、ＣＰＵ２（決定部）は、終了条件を満たしていないと決定した場合には（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、抽出洩れが発生していると決定する。そして、ＣＰＵ２（抽出条件設定部）は、抽出条件を緩める（変更する）（ステップＳ１０７）。抽出条件を緩める度合は、予め抽出条件のパラメータの刻み幅を設定しておけば良い。ここでは、ＣＰＵ２は、処理を簡単にするため（高速化するため）に、設定された刻み幅を用いて抽出条件を緩めているが、抽出洩れが発生していると決定される前の数世代の平均濃度値を解析して抽出条件を設定しても良いし、抽出洩れが発生する直前に抽出された画素の周辺の画素を解析して抽出条件を決定しても良い。

ここで、予め設定される終了条件について説明する。
第１の終了条件は、例えば、図７〜図９の３８（３８ａ〜３８ｃ）に図示されている抽出条件の大局パラメータが、予め設定されている上限値又は下限値に到達することである。ここで、大局パラメータとは、抽出領域内の濃度値の最大値及び最小値である。従って、第１の終了条件は、抽出条件の大局パラメータとして、抽出領域内の濃度値の最大値が予め設定されている上限値に到達しているか、又は、最小値が予め設定されている下限値に到達しているか、のいずれかである。尚、図７〜図９の説明は後述する。
第２の終了条件は、ステップＳ１０５において、所定回数連続して、注目している世代の抽出結果の抽出画素数が閾値以下と判定されることである。
第３の終了条件は、予め設定されている特定の画素が抽出されることである。特定の画素は、ユーザが、入力装置等を介して指定しても良いし、ＣＰＵ２が自動的に設定しても良い。この場合、特定の画素は、関心領域と抽出禁止領域の境界の役割を果たすことになる。
本発明の実施の形態では、第１の終了条件から第３の終了条件のいずれを用いても良いし、複数の条件を組み合わせて用いても良いし、その他の終了条件を用いても良い。

図２の説明に戻る。
ステップＳ１０９に進む場合、ＣＰＵ２は、領域抽出処理を継続すると決定済である。ステップＳ１０９では、ＣＰＵ２（決定部）は、抽出結果の抽出画素数の変化に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定する。

ここで、図５を参照しながら、抽出溢れが発生しているか否かの決定処理に係る判定条件(抽出溢れの判定条件)について説明する。
図５（ａ）では、横軸を抽出過程（世代）、縦軸を画素数とし、画素数の変化を示している。図５（ａ）に示すように、抽出過程において世代毎に抽出画素数の推移を観察し、それまでの推移と異なる急激な変化等があれば、抽出溢れが発生したものとみなすことができる。
急激な変化を見つける為に、ＣＰＵ２は、例えば、複数世代（例えば、３世代）の抽出結果の抽出画素数の移動平均を算出し、直近の移動平均値と、直近よりも前の移動平均値との差が閾値以上の場合には、抽出溢れが発生していると決定する。１世代の抽出結果に基づいて抽出溢れが発生しているか否かを決定する手法と比較すると、本発明の実施の形態による手法では、抽出溢れの判定精度が格段に向上する。
そして、適切なタイミングにおいて抽出条件の更新を実行することができ、ひいては、複雑な形状を持ち、濃度値に変化がある領域を関心領域とする場合においても、高精度に効率良く領域を抽出することができる。

また、図５（ｂ）では、横軸を抽出過程（世代）、縦軸を平均濃度値とし、世代ごとの平均濃度値の変化を示している。図５（ｂ）に示すように、抽出過程において世代毎に平均濃度値の推移を観察し、それまでの推移と異なる急激な変化等があれば、抽出溢れが発生したものとみなすことができる。ここで、抽出溢れの発生の判定条件は、平均濃度値の「急激な」変化でなくても良い。例えば、ＣＰＵ２は、予め設定された濃度値を下回ったり、上回ったりした場合に、抽出溢れが発生していると判定しても良い。
そこで、ＣＰＵ２は、抽出結果の抽出画素数の変化に加えて、抽出結果の平均濃度値の変化に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定するようにしても良い。
ＣＰＵ２は、例えば、複数世代（例えば、３世代）の抽出結果の平均濃度値の移動平均を算出し、直近の移動平均値と、直近よりも前の移動平均値との差が閾値以上の場合には、抽出溢れが発生していると決定しても良い。
また、ＣＰＵ２は、例えば、移動平均に代えて、抽出結果の平均濃度値の微分値を算出し、微分値の絶対値が閾値以上の場合には、抽出溢れが発生していると決定しても良い。

例えば、冠動脈領域の抽出において、分岐部や瘤が存在する箇所では、画素数の推移がそれまでと異なる変化をする場合がある。この場合、分岐部や瘤も冠動脈領域として抽出したいが、ＣＰＵ２が画素数の変化だけに基づいて抽出溢れが発生しているか否かを決定すると、分岐部や瘤を抽出溢れとみなしてしまい、分岐部や瘤が関心領域として抽出されなくなってしまう。このように、画素数の変化だけでは意図しない領域への抽出溢れなのか、又は関心領域を正しく抽出しているのかという区別ができない場合がある。
このような場合であっても、抽出溢れの判定条件として、抽出結果の平均濃度値の変化を加えることによって、抽出溢れの判定精度が向上する。

例えば、冠動脈領域の抽出において、心筋の画素へ溢れが広がってしまった場合、平均濃度値がより低い値を示すことが考えられるので、抽出溢れの判定条件に抽出結果の平均濃度値の変化を加えることによって、冠動脈領域（分岐部や瘤が存在する箇所を含む。）と、心筋との区別が可能になる。
また、例えば、冠動脈領域の抽出において、冠動脈領域と骨領域が接しており、骨領域の画素へ溢れが広がってしまった場合、平均濃度値がより高い値を示すことが考えられるので、抽出溢れの判定条件に抽出結果の平均濃度値の変化を加えることによって、冠動脈領域と、骨領域との区別が可能になる。

前述した抽出溢れの判定条件の他に、抽出過程における抽出領域の形状を解析することによって、抽出溢れが発生しているか否かを決定しても良い。
例えば、ＣＰＵ２は、血管の抽出において、血管の断面の円形度の変化に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定しても良い。この場合、ＣＰＵ２は、血管の断面の円形度が急激に変化した場合には、抽出溢れが発生していると決定する。
また、例えば、ＣＰＵ２は、血管の抽出において、世代ごとに重心座標を算出し、世代数が連続する世代同士（例えば、第０世代と第１世代、第１世代と第２世代、第２世代と第３世代、・・・）の重心座標によって定義されるベクトルを算出し、ベクトルの方向の変化に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定しても良い。この場合、ＣＰＵ２は、ベクトルの方向が急激に変化した場合には、抽出溢れが発生していると決定する。
これらは、下肢血管等、直線的かつ変化の少ない構造を持つ領域の抽出において有用と考えられる。

図２の説明に戻る。
ＣＰＵ２（決定部）は、抽出溢れが発生していると決定した場合には（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進み、抽出溢れが発生していないと決定した場合には（ステップＳ１０９のＮＯ）、ステップＳ１０４から処理を繰り返す。

ステップＳ１１０に進む場合、抽出溢れが発生していると決定済である。ステップＳ１１０では、ＣＰＵ２（決定部）は、抽出条件を変更すると決定するとともに、一部の世代（抽出溢れが発生している世代）の抽出結果を破棄すると決定する。
そして、ＣＰＵ２（抽出条件設定部）は、抽出条件を厳しくし（変更し）（ステップＳ１１０）、ＣＰＵ２（抽出開始領域設定部）は、抽出溢れが発生している世代の抽出結果を破棄し（ステップＳ１１１）、破棄されていない世代までの抽出結果を抽出開始領域として再設定し（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０４から処理を繰り返す。抽出条件を厳しくする度合は、予め抽出条件のパラメータの刻み幅を設定しておけば良い。ここでは、ＣＰＵ２は、処理を簡単にするため（高速化するため）に、設定された刻み幅を用いて抽出条件を厳しくしているが、抽出溢れが発生していると決定される前の数世代の平均濃度値を解析して抽出条件を設定しても良いし、抽出溢れが発生する直前に抽出された画素の周辺の画素を解析して抽出条件を決定しても良い。

尚、図２では、説明を分かり易くする為に、ステップＳ１１１とステップＳ１１２は、２つのステップに分けて図示しているが、ＣＰＵ２が実際に行う内部処理としては、両者を分けて考える必要はない。すなわち、ＣＰＵ２が、抽出溢れが発生している世代の抽出結果のメモリ領域を解放する（抽出溢れが発生している世代の抽出結果を破棄する）ことによって、結果として、破棄されていない世代の中で最新の世代の抽出結果が抽出開始領域として再設定される。例えば、ＣＰＵ２が、最後に抽出された世代であるＮの抽出結果を破棄すると、１つ前の世代であるＮ−１の抽出結果が抽出開始領域として新たに設定される。

尚、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ２が、複数世代分の領域抽出を纏めて行った場合、ステップＳ１１１では、ＣＰＵ２は、複数回の領域抽出処理に基づく複数世代の抽出結果の中から、抽出開始領域の再設定の基準となる世代の抽出結果を特定する。
例えば、３世代分（Ｎ−２、Ｎ−１、Ｎ）の領域抽出を纏めて行った場合において、抽出溢れが発生している世代が、Ｎ−１及びＮであった場合、ＣＰＵ２は、Ｎ−１及びＮの世代の抽出結果を破棄し、Ｎ−２の世代の抽出結果を抽出開始領域として再設定する。

以上、第１の実施の形態に係る医用画像処理装置１は、複雑な形状を持ち、濃度値に変化がある領域を関心領域とする場合においても、複雑な操作なしに高精度に効率良く領域を抽出することが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
次に、図６〜図９を参照しながら、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、医用画像処理装置１のＣＰＵ２（決定部）は、ユーザによって入力装置等を介して入力される指示データに基づいて、領域抽出処理を継続するか否か、抽出条件を変更するか否か、及び、一部の抽出結果を破棄するか否かについて、手動的に決定する。以下では、これらを手動的に決定するモードを、「手動決定モード」と称する。

図６に示すように、医用画像処理装置１のＣＰＵ２（画像入力部）は、医用画像撮像装置１３又は医用画像データベース１４から取得される処理対象の医用画像データを読み込む（ステップＳ２０１）。

次に、ＣＰＵ２（表示部）は、抽出領域が重畳されていない画像データ、すなわち、ステップＳ２０１において読み込まれる処理対象の医用画像データを表示メモリ５に設定し、表示装置６に表示する（ステップＳ２０２）。
例えば、ＣＰＵ２は、図７〜図９に図示される３１（３１ａ〜３１ｃ）、３２（３２ａ〜３２ｃ）、３３（３３ａ〜３３ｃ）として、処理対象の医用画像データを表示する。また、ＣＰＵ２は、図７〜図９に図示される３４（３４ａ〜３４ｃ）として、処理対象（抽出領域が反映される前）の３次元画像データを表示しても良い。尚、図７〜図９の説明は後述する。

次に、ＣＰＵ２（抽出開始領域設定部）は、医用画像撮像装置１３又は医用画像データベース１４から取得される抽出開始領域データを読み込む（ステップＳ２０３）。また、ＣＰＵ２は、ユーザが入力装置（マウス８やキーボード９等）を介して指定する領域を抽出開始領域データとして読み込んでも良い。

次に、ＣＰＵ２（抽出条件設定部）は、ステップＳ２０３において読み込まれる抽出開始領域データを基に抽出条件を設定する（ステップＳ２０４）。また、ＣＰＵ２は、ユーザが入力装置（マウス８やキーボード９等）を介して指定するパラメータの値を抽出条件として設定しても良い。

次に、ＣＰＵ２（領域抽出処理部）は、ステップＳ２０２において読み込まれる抽出開始領域データからステップＳ２０４において設定される抽出条件に従って、領域拡張法を用いて１世代分の領域抽出を行う（ステップＳ２０５）。
ＣＰＵ２は、抽出開始領域を最初の世代とし、抽出条件に基づいて領域抽出処理を繰り返し実行し、１回の領域抽出処理によって抽出される画素の集合を１世代分として複数世代の抽出結果を記憶装置４に記憶する。
尚、ＣＰＵ２は、１世代分の領域抽出を行うとしたが、第１の実施の形態と同様、複数世代分の領域抽出を纏めて行っても良い。

次に、ＣＰＵ２（表示部）は、ステップＳ２０５の領域抽出処理による抽出結果を表示装置６に表示する（ステップＳ２０６）。
そして、ＣＰＵ２（決定部）は、ユーザによって入力装置等を介して入力される指示データに基づいて、抽出停止の判定を行うかどうか決定する（ステップＳ２０７）。また、ステップＳ２０７では、ＣＰＵ２は、第１の実施の形態と同様、自動的に抽出停止の判定を行うかどうか決定しても良い。
ＣＰＵ２（決定部）が、抽出停止の判定を行うと決定した場合（ステップＳ２０７のＹＥＳ）、ステップＳ２０８に進み、抽出停止の判定を行わないと決定した場合（ステップＳ２０７のＮＯ）、ステップＳ２０５から処理を繰り返す。

ステップＳ２０８では、ＣＰＵ２（決定部）は、ユーザによって入力装置等を介して入力される指示データに基づいて、抽出条件の変更を行うかどうか決定する（ステップＳ２０７）。
ＣＰＵ２（決定部）が、抽出条件の変更を行うと決定した場合（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、ＣＰＵ２（抽出条件設定部）は、ユーザによって入力装置等を介して入力される指示データに基づいて、抽出条件の変更を行い（ステップＳ２０９）、ステップＳ２１０に進む。
ＣＰＵ２（決定部）が、抽出条件の変更を行わないと決定した場合（ステップＳ２０８のＮＯ）、ステップＳ２１０に進む。

図７は、関心領域を冠動脈として領域抽出処理を行い、抽出溢れが発生した場合の画面表示例である。
３１ａ〜３３ａは、処理対象の断面画像（斜線部は抽出領域）を示している。３１ａ〜３３ａは、例えば、アキシャル、コロナル、サジタルの直交３断面の画像である。また、３１ａ〜３３ａは、任意の断面のＭＰＲ画像としても良い。
３４ａは、処理対象の３次元画像（斜線部は抽出領域）を示している。

３５ａは、抽出結果の世代ごとの画素数の変化を表すグラフである。
３６ａは、抽出結果の世代ごとの平均濃度値の変化を表すグラフである。３６ａにおける左右方向に伸びる２本の点線は、抽出条件の大局パラメータ、すなわち、濃度値の最大値及び最小値を示している。

３７ａは、抽出結果を世代ごとに破棄するためのスクロールバーである。３６ａにおける上下方向に伸びる１本の点線は、３７ａのスクロールバーに連動して移動する。ユーザは、破棄させたい世代が、この点線よりも右側に位置するように、３７ａのスクロールバーを摺動させる。そして、ＣＰＵ２は、ユーザによる指示に基づいて、抽出結果を破棄する世代を決定する。
すなわち、ＣＰＵ２は、画素数や平均濃度値の変化を表すグラフに重ねて、世代の位置を示すオブジェクトを表示し、オブジェクトの位置に基づいて、抽出結果を破棄する世代を決定する。

３８ａは、抽出条件の大局パラメータ及び局所パラメータを設定する操作パネルである。前述の通り、抽出条件の大局パラメータは、抽出領域内の濃度値の最大値及び最小値である。大局パラメータは、抽出領域の大局的変化を判定するための基準値となる。また、抽出条件の局所パラメータは、抽出領域内の隣接画素間の誤差の平均値（平均誤差）に重みをかけた値である。局所パラメータは、抽出領域の局所的変化を判定するための基準値となる。

３８ａの操作パネルでは、数値入力ボックス（「Ｕｐｐｅｒ」、「Ｌｏｗｅｒ」、「＋」、「−」）において値を直接指定することができる。また、３８ａの操作パネルでは、「厳しくする」ボタン及び「緩める」ボタンを選択することによって、第１の実施の形態と同様、ＣＰＵ２に対して自動的に値を算出させることもできる。

例えば、ユーザが、入力装置によって「厳しくする」ボタンを選択すると、ＣＰＵ２は、予め設定されているパラメータの刻み幅α（α＞０）に基づいて、大局パラメータを「Ｕｐｐｅｒ−α」、「Ｌｏｗｅｒ＋α」に設定する。
また、例えば、ユーザが、入力装置によって「緩める」ボタンを選択すると、ＣＰＵ２は、予め設定されているパラメータの刻み幅β（β＞０）に基づいて、大局パラメータを「Ｕｐｐｅｒ＋β」、「Ｌｏｗｅｒ−β」に設定する。また、ＣＰＵ２は、前述の通り、抽出洩れや抽出溢れが発生していると決定される前の数世代の平均濃度値を解析して抽出条件を設定しても良いし、抽出洩れや抽出溢れが発生する直前に抽出された画素の周辺の画素を解析して抽出条件を決定しても良い。

また、ユーザが、入力装置によって「厳しくする」ボタン又は「緩める」ボタンを選択した場合、ＣＰＵ２は、「Ｕｐｐｅｒ」又は「Ｌｏｗｅｒ」のいずれか一方のみの値を変更するようにしても良い。
また、ユーザが、入力装置によって「厳しくする」ボタンを選択した場合、ＣＰＵ２は、局所パラメータの「＋」と「−」の値を小さくするようにしても良い。また、ユーザが、入力装置によって「緩める」ボタンを選択した場合、ＣＰＵ２は、局所パラメータの「＋」と「−」の値を大きくするようにしても良い。

３９は、抽出処理の停止、再開を指示する為のボタンである。４０は、抽出を終了するためのボタンである。

図７に示すように、ＣＰＵ２は、ステップＳ２０５における領域抽出処理を終えると、抽出結果の抽出画素数の変化や平均濃度値の変化をグラフ表示する。これによって、ユーザは、第１の実施の形態における自動決定モードと同様、１世代の抽出結果だけを参照して抽出溢れなどが発生しているか否かを判断する場合と比較すると、判断精度が格段に向上する。
そして、適切なタイミングにおいて抽出条件の更新を実行することができ、ひいては、複雑な形状を持ち、濃度値に変化がある領域を関心領域とする場合においても、高精度に効率良く領域を抽出することができる。

図７の３４ａを見れば分かるように、冠動脈領域から、心筋の画素へ抽出溢れが広がってしまっている。このことは、３５ａにおいて、画素数が急激に増えていることや、３６ａにおいて、平均濃度値が急激に小さくなった後、小さい値のまま変化していないことから、定量的に明確に把握することができる。
そこで、ユーザは、入力装置を介して、大局パラメータや局所パラメータの値を直接変更する、又は「厳しくする」ボタンを選択することによって、抽出条件の変更を指示する。

図６の説明に戻る。
ステップＳ２１０では、ＣＰＵ２（決定部）は、ユーザによって入力装置等を介して入力される指示データに基づいて、抽出領域の破棄を行うかどうか決定する。
ＣＰＵ２（決定部）が、抽出領域の破棄を行うと決定した場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、ＣＰＵ２（抽出領域設定部）は、ユーザによって入力装置等を介して入力される指示データに基づいて、抽出領域の破棄を行い（ステップＳ２１１）、破棄されていない世代までの抽出結果を抽出開始領域として再設定し（ステップＳ２１２）、ステップＳ２１３に進む。
ＣＰＵ２（決定部）が、抽出領域の破棄を行わないと決定した場合（ステップＳ２１０のＮＯ）、ステップＳ２１３に進む。

ステップＳ２１３では、ＣＰＵ２（決定部）は、ユーザによって入力装置等を介して入力される指示データに基づいて、すなわち、抽出条件の変更や抽出領域の破棄が指示されたか否かに基づいて、抽出処理を終了するかどうか決定する。
ＣＰＵ２（決定部）が、抽出処理を終了すると決定した場合（ステップＳ２１３のＹＥＳ）、処理を終了する。
ＣＰＵ２（決定部）が、抽出処理を終了しないと決定した場合（ステップＳ２１３のＮＯ）、ステップＳ２０５から処理を繰り返す。

図８は、抽出領域の破棄を行った場合の画面表示例である。
ユーザは、図７に示す３７ａのスクロールバーを、図８に示す３７ｂのスクロールバーの位置になるまで左側に摺動させて、抽出領域の破棄を指示している。
図８に示す例では、ユーザは、３５ｂにおいて画素数が急激に増えている世代や、３６ｂにおいて平均濃度値が急激に小さくなった世代までの抽出領域の破棄を指示している。
３１ｂ〜３４ｂは、それぞれ、破棄された世代の抽出領域が表示されていない。これによって、ユーザは、抽出領域の破棄結果をリアルタイムに確認することができる。
３５ｂ、３６ｂは、世代の位置を示すオブジェクト（上下方向に伸びる１本の点線）の位置が変化している。
３８ｂは、大局パラメータ及び局所パラメータともに変更されていない。

図９は、抽出条件の変更を行い、抽出処理を再開して新たな抽出結果が反映された場合の画面表示例である。
ユーザは、操作パネルにおける大局パラメータの「Ｌｏｗｅｒ」の値を、図８に示す３８ｂの「１３０」から、図９に示す３８ｃの「２００」に厳しくしている（変更している）。
そして、ＣＰＵ２が、変更された抽出条件に基づいて領域出処理を行い、抽出結果を、３１ｃ〜３６ｃに表示している。

図９の３４ｃを見れば分かるように、冠動脈領域から、心筋の画素へ抽出溢れがなくなり、冠動脈領域の最端部まで正確に抽出されている。
このことは、３５ｃにおいて、画素数が急激に増えている箇所がないことや、３６ｃにおいて、平均濃度値が急激に小さくなっている箇所がないことから、定量的に明確に把握することができる。
このように、画素数や平均濃度値の変化のグラフを表示装置６に表示することは、抽出された関心領域（この場合には冠動脈領域）が正確に抽出されているかどうかを判断するための定量的な判断材料を提示することにもなる。

以上、第２の実施の形態に係る医用画像処理装置１は、複雑な形状を持ち、濃度値に変化がある領域を関心領域とする場合においても、複雑な操作なしに高精度に効率良く領域を抽出することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る医用画像処理装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………医用画像処理装置
２………ＣＰＵ
３………主メモリ
４………記憶装置
５………表示メモリ
６………表示装置
７………コントローラ
８………マウス
９………キーボード
１０………ネットワークアダプタ
１１………システムバス
１２………ネットワーク
１３………医用画像撮像装置
１４………医用画像データベース

Claims (14)

1. 医用画像データから関心領域を抽出する医用画像処理装置であって、
   処理対象の医用画像データを入力する画像入力部と、
   前記医用画像データの抽出開始領域を設定する抽出開始領域設定部と、
   前記医用画像データから関心領域を抽出するための抽出条件を設定する抽出条件設定部と、
   前記抽出開始領域を最初の世代とし、前記抽出条件に基づいて領域抽出処理を繰り返し実行し、１回の前記領域抽出処理によって抽出される画素の集合を１世代分として複数世代の抽出結果を記憶する領域抽出処理部と、
   前記抽出結果に基づいて前記領域抽出処理を継続するか否かを決定する決定部と、
   前記抽出結果に基づいて前記関心領域が識別可能な画像を表示する表示部と、
   を備え、
   前記抽出条件設定部は、前記複数世代の抽出結果に基づいて、前記抽出条件を更新することを特徴とする医用画像処理装置。
2. 前記決定部は、前記領域抽出処理を継続すると決定した場合には、前記抽出条件を変更するか否かを決定し、一部の世代の抽出結果を破棄するか否かを決定し、
   更に、前記決定部が、一部の世代の抽出結果を破棄すると決定した場合には、前記抽出開始領域設定部は、破棄される世代の一つ前の世代の抽出結果を前記抽出開始領域として再設定することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記決定部が自動決定モードの場合、
   前記決定部は、注目している世代の抽出結果の抽出画素数が閾値より多い場合には、前記領域抽出処理を継続すると決定し、前記抽出結果の抽出画素数の変化に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定し、
   更に、前記決定部は、抽出溢れが発生していると決定した場合には、前記抽出条件を変更すると決定するとともに、一部の世代の抽出結果を破棄すると決定し、前記抽出条件設定部は、前記抽出条件を変更し、前記抽出開始領域設定部は、抽出溢れが発生している世代の抽出結果を破棄することを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記決定部が手動決定モードの場合、
   前記表示部は、前記領域抽出処理部が前記領域抽出処理を終えると、前記抽出結果の抽出画素数の変化をグラフ表示し、
   前記決定部は、入力される指示データに基づいて、前記領域抽出処理の継続、前記抽出条件の変更、及び、前記抽出結果の破棄を決定することを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
5. 前記決定部は、前記領域抽出処理部が複数回の前記領域抽出処理を終えると、前記領域抽出処理の継続、前記抽出条件の変更、及び、前記抽出結果の破棄を決定することを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
6. 前記決定部は、前記領域抽出処理部が記憶している最後の世代の抽出結果の抽出画素数が閾値以下の場合には、予め設定される終了条件を満たしているか否かを決定し、
   更に、前記決定部は、前記終了条件を満たしていると決定した場合には、前記領域抽出処理を終了すると決定し、
   また、更に、前記決定部は、前記終了条件を満たしていないと決定した場合には、抽出洩れが発生していると決定し、前記抽出条件設定部は、前記抽出条件を変更することを特徴とする請求項３に記載の医用画像処理装置。
7. 前記決定部は、複数世代の抽出結果の抽出画素数の移動平均を算出し、直近の移動平均値と、直近よりも前の移動平均値との差が閾値以上の場合には、抽出溢れが発生していると決定することを特徴とする請求項３に記載の医用画像処理装置。
8. 前記決定部は、更に、前記抽出結果の平均濃度値の変化に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定することを特徴とする請求項３に記載の医用画像処理装置。
9. 前記決定部は、更に、前記抽出結果の断面の円形度の変化に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定することを特徴とする請求項３に記載の医用画像処理装置。
10. 前記決定部は、更に、世代ごとに重心座標を算出し、世代数が連続する世代同士の前記重心座標によって定義されるベクトルを算出し、前記ベクトルの方向の変化に基づいて、抽出溢れが発生しているか否かを決定することを特徴とする請求項３に記載の医用画像処理装置。
11. 前記表示部は、前記領域抽出処理部が前記領域抽出処理を終えると、更に、前記抽出結果の平均濃度値の変化をグラフ表示することを特徴とする請求項４に記載の医用画像処理装置。
12. 前記表示部は、前記グラフ表示に重ねて、世代の位置を示すオブジェクトを表示し、
    前記決定部は、前記オブジェクトの位置に基づいて、抽出結果を破棄する世代を決定することを特徴とする請求項４に記載の医用画像処理装置。
13. 前記決定部が、一部の世代の抽出結果を破棄すると決定した場合には、前記抽出開始領域設定部は、複数回の前記領域抽出処理に基づく複数世代の抽出結果の中から、前記抽出開始領域に再設定される世代の抽出結果を特定することを特徴とする請求項５に記載の医用画像処理装置。
14. 医用画像データから関心領域を抽出する医用画像処理方法であって、
    処理対象の医用画像データを入力する画像入力ステップと、
    前記医用画像データの抽出開始領域を設定する抽出開始領域設定ステップと、
    前記医用画像データから関心領域を抽出するための抽出条件を設定する抽出条件設定ステップと、
    前記抽出開始領域を最初の世代とし、前記抽出条件に基づいて領域抽出処理を繰り返し実行し、１回の前記領域抽出処理によって抽出される画素の集合を１世代分として複数世代の抽出結果を記憶する領域抽出処理ステップと、
    前記抽出結果に基づいて前記領域抽出処理を継続するか否かを決定する決定ステップと、
    前記抽出結果に基づいて前記関心領域が識別可能な画像を表示する表示ステップと、
    を備え、
    前記決定ステップが、前記領域抽出処理を継続すると決定した場合には、前記抽出条件設定ステップから処理を繰り返し、前記複数世代の抽出結果に基づいて、前記抽出条件を更新することを特徴とする医用画像処理方法。

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