JP2016120060A - 医用画像処理装置及び医用画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】医用画像処理装置において、被検体への被曝を低減させたスクリーニングを実現することこと。【解決手段】医用画像処理装置１０は、被検体の非両側部位を含む領域に対する撮像により得られた画像を元画像として取得する元画像取得手段１１２と、元画像上の、非両側部位に相当する非両側部位領域を含む軸を反転軸として、元画像に対して平面幾何学的な反転処理を施して反転画像を生成する反転画像生成手段１１３と、元画像に対して反転画像を非線形位置合せ処理して位置合せ画像を生成する位置合せ画像生成手段１１４と、元画像と位置合せ画像とをサブトラクション処理してサブトラクション画像を生成するサブトラクション画像生成手段１１５と、を有する。【選択図】 図２

Description

本発明の一態様としての実施形態は、非両側部位の領域を含む画像に対して画像処理を施す医用画像処理装置及び医用画像処理方法に関する。

医用画像処理装置は、被検体の骨の腫瘍（疾患）を発見する方法として、同一被検体に対して非造影撮像及び造影撮像をそれぞれ行なって収集された非造影画像及び造影画像をサブトラクション処理する。そして、医用画像処理装置によってサブトラクション画像が表示されることで、医師等の操作者は、サブトラクション画像を観察して被検体の背骨の腫瘍を発見することができる。

また、胸部Ｘ線画像から、その左右反転画像を生成し、両者の間でサブトラクションを行ない、肺野結節状陰影を強調したサブトラクション画像を生成するための方法が特許文献１に開示されている。この方法は、肺のように左右一対の部分（左肺野部及び右肺野部）を含む両側部位を撮像（検査）して得られた画像に対して適用できる。この方法によってサブトラクション画像が表示されることで、医師等の操作者は、サブトラクション画像を観察して被検体の肺野結節状陰影を発見することができる。

特開２００８−２９７９８号公報

しかしながら、非造影画像及び造影画像のサブトラクション処理を行なう方法によると、最低でも２回の撮像（非造影撮像及び造影撮像）を行なう必要がある。よって、非造影画像及び造影画像のサブトラクション処理を行なう方法では、被検体に対する被曝が大きくなるので、その方法は、腫瘍が存在するかどうかの可能性を調べるスクリーニングには向いていない。

また、胸部Ｘ線画像から左右反転画像を生成する方法は、両側部位の各部分の間に対称軸を求め、対称軸を反転軸として左右反転処理を施して左右反転画像を生成するものである。この左右反転処理を、背骨のような非両側部位をスクリーニングの対象部位とする画像にそのまま適用することはできない。

本実施形態に係る医用画像処理装置は、上述した課題を解決するために、被検体の非両側部位を含む領域に対する撮像により得られた画像を元画像として取得する元画像取得手段と、前記元画像上の、前記非両側部位に相当する非両側部位領域を含む軸を反転軸として、前記元画像に対して平面幾何学的な反転処理を施して反転画像を生成する反転画像生成手段と、前記元画像に対して前記反転画像を非線形位置合せ処理して位置合せ画像を生成する位置合せ画像生成手段と、前記元画像と前記位置合せ画像とをサブトラクション処理してサブトラクション画像を生成するサブトラクション画像生成手段と、を有する。

本実施形態に係る医用画像処理方法は、上述した課題を解決するために、被検体の非両側部位を含む領域に対する撮像により得られた画像を元画像として記憶部から取得し、前記元画像上の、前記非両側部位に相当する非両側部位領域を含む軸を反転軸として、前記元画像に対して平面幾何学的な反転処理を施して反転画像を生成し、前記元画像に対して前記反転画像を非線形位置合せ処理して位置合せ画像を生成し、前記元画像と前記位置合せ画像とをサブトラクション処理してサブトラクション画像を生成して表示部に表示させる。

本実施形態に係る医用画像処理装置のハードウェア構成を示す概略図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の機能を示すブロック図。 反転処理を説明するための図。 反転処理を説明するための図。 サブトラクション画像の生成方法の手順を画像で示す図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の動作を示すフローチャート。

本実施形態に係る医用画像処理装置及び医用画像処理方法について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る医用画像処理装置のハードウェア構成を示す概略図である。

図１は、本実施形態に係る医用画像処理装置１０を示す。なお、医用画像処理装置１０は、図示しない医用画像生成装置（画像診断装置）や、図示しない医用画像管理装置（画像サーバ）や、図示しない読影端末等、各種装置がネットワークを介して接続された医用画像システム上に設けられてもよい。医用画像生成装置は、医用画像を生成する装置である。医用画像管理装置は、医用画像を保存・管理する装置である。読影端末は、医師の読影に付すため、医用画像管理装置に保存された医用画像を取り寄せて表示部に表示する装置である。

また、本実施形態では医用画像処理装置１０単体が本発明を実現する例を説明するが、医用画像処理装置１０における後述する機能を、医用画像システムを構成する各装置に分散させて医用画像システム全体が本発明を実現するようにしてもよい。

医用画像処理装置１０は、制御部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、及び通信部１５を備える。

制御部１１は、制御回路としてのＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成される。制御部１１は、記憶部１２に格納されている各種制御プログラムを読み出して各種演算を行なうと共に、各部１２乃至１５における処理動作を統括的に制御する。

記憶部１２は、メモリやＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｃ ｄｒｉｖｅ）等によって構成される。記憶部１２は、制御部１１において用いられる制御プログラムの実行に必要なデータや、医用画像生成装置や医用画像管理装置（ともに図示しない）等から通信部１５又はリムーバブルメディア（ｒｅｍｏｖａｂｌｅ ｍｅｄｉａ）を介して受信された元画像（オリジナル画像）や、制御部１１によって生成された反転画像、位置合せ画像、及びサブトラクション画像を記憶する。

ここで、元画像は、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、ＭＲＩ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）装置、及び超音波診断装置による撮像によって得られたスライス画像等の二次元画像であってもよいし、ボリュームデータに基づいて生成されたＭＰＲ（ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｎａｒ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像及びレンダリング画像等の３次元画像あってもよい。

操作部１３は、キーボードやマウス等によって構成される。操作者により操作部１３が操作されると、操作部１３はその操作に応じた操作信号を生成して制御部１１に出力する。なお、表示部１４におけるディスプレイと一体に構成したタッチパネルを備えてもよい。

表示部１４は、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示手段によって構成される。表示部１４は、制御部１１からの指示に応じてこの表示手段上に、各種操作画面や、元画像、反転画像、位置合せ画像、及びサブトラクション画像等の各種表示情報を表示させる。

通信部１５は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタ等によって構成される。通信部１５は、ネットワーク上の外部装置と情報の送受信を行なう。例えば、通信部１５は、元画像を医用画像生成装置や医用画像管理装置（ともに図示しない）等から受信したり、記憶部１２に記憶された反転画像、位置合せ画像、及びサブトラクション画像を医用画像生成装置や読影端末（ともに図示しない）に送信したりして、外部装置と通信動作を行なう。

図２は、本実施形態に係る医用画像処理装置１０の機能を示すブロック図である。

制御部１１がプログラムを実行することによって、医用画像処理装置１０は、操作支援手段１１１、元画像取得（読み出し）手段１１２、反転画像生成手段１１３、位置合せ画像生成手段１１４、及びサブトラクション画像生成手段１１５として機能する。

なお、医用画像処理装置１０の手段１１１乃至１１５は、ソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、それら手段１１１乃至１１５の一部又は全部は、医用画像処理装置１０にハードウェア的にそれぞれ設けられるものであってもよい。

操作支援手段１１１は、操作者に対する情報の表示部１４への表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を操作部１３によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等のユーザインターフェースである。

元画像取得手段１１２は、被検体の非両側部位を含む領域に対する非造影撮像（非造影検査）により得られた非造影画像を元画像として記憶部１２から取得する。例えば、元画像取得手段１１２は、被検体の背骨を含む領域に対する非造影撮像により得られた非造影画像を元画像として記憶部１２から取得する。ここで、元画像は、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、及び超音波診断装置等の医用画像生成装置による非造影撮像によって得られたものである。

反転画像生成手段１１３は、元画像取得手段１１２によって取得された元画像上の、非両側部位に相当する非両側部位領域を含む軸を反転軸として元画像に対して平面幾何学的な反転処理を施して反転画像を生成する。例えば、反転画像生成手段１１３は、元画像取得手段１１２によって取得された元画像上の、背骨に相当する背骨領域を含む軸を反転軸として元画像に対して平面幾何学的な反転処理を施して反転画像を生成する。すなわち、反転画像生成手段１１３は、元画像に対して、診断部位を含む軸を反転軸とした反転処理を施す。

図３及び図４は、反転処理を説明するための図である。

図３は、第１の元画像Ｉを示す。図３に示すように、元画像Ｉの左右中心軸Ａ１に非両側部位領域としての背骨領域Ｂが存在するため、反転画像生成手段１１３（図２に図示）は、元画像Ｉの左右中心軸Ａ１を反転軸として元画像Ｉに左右反転処理を施す。

図４は、第２の元画像Ｊを示す。図４に示すように、元画像Ｊの左右中心軸Ａ１に非両側部位領域としての背骨領域Ｂが存在しないため、反転画像生成手段１１３（図２に図示）は、元画像Ｊから背骨領域Ｂを抽出し、背骨領域Ｂを含む上下に延びる上下軸Ａ２を設定し、左右中心軸Ａ１ではなく上下軸Ａ２を反転軸として元画像Ｊに左右反転処理を施す。この場合、反転画像生成手段１１３（図２に図示）は、元画像Ｊから、上下軸Ａ２を中心とする左右同幅の部分元画像Ｊ´を切り取り、上下軸Ａ２を反転軸として部分元画像Ｊ´に左右反転処理を施して部分反転画像を生成する。

図４に示す場合において、背骨領域Ｂを含む上下に延びる上下軸Ａ２を設定するとき、上下軸Ａ２は、背骨領域Ｂの重心を通る位置に設定される。又は、図４に示す場合において、背骨領域Ｂを含む上下に延びる上下軸Ａ２を設定するとき、上下軸Ａ２は、背骨領域Ｂの左右の面積を略２等分する位置に設定される。

図２の説明に戻って、位置合せ画像生成手段１１４は、解剖学情報を用いて、元画像取得手段１１２によって取得された元画像に対して反転画像生成手段１１３によって生成された反転画像を非線形（非剛体）位置合せ処理して位置合せ画像を生成する。

位置合せ画像生成手段１１４は、元画像に対する反転画像の非線形な位置ずれ量を算出する。非線形な位置ずれ量は、平行移動と変形移動の組合せで表すことができる。また、変形移動の量は、特徴点抽出と、抽出された特徴点との間の距離に基づいて算出することができる。算出された位置ずれ量は、例えば、ベクトルの集合であるＷａｒｐ Ｆｉｅｌｄ（ワープフィールド）と称するデータで表現することができる。そして、位置合せ画像生成手段１１４は、非線形位置合せ処理の結果として得られるＷａｒｐ Ｆｉｅｌｄに基づいて、反転画像の非線形位置ずれ補正処理を実行する。

なお、反転画像生成手段１１３によって部分元画像Ｊ´（図４に図示）に左右反転処理が施されて部分反転画像が生成される場合、位置合せ画像生成手段１１４は、部分元画像Ｊ´に対して部分反転画像を非線形位置合せ処理して部分位置合せ画像を生成する。

サブトラクション画像生成手段１１５は、元画像取得手段１１２によって取得された元画像と、位置合せ画像生成手段１１４によって生成された位置合せ画像とをサブトラクション（差分）処理してサブトラクション画像を生成する。なお、反転画像生成手段１１３によって部分元画像Ｊ´（図４に図示）に左右反転処理が施されて部分反転画像が生成される場合、サブトラクション画像生成手段１１５は、部分元画像Ｊ´と部分位置合せ画像とをサブトラクション処理して部分サブトラクション画像を生成する。

そして、サブトラクション画像生成手段１１５は、操作制御手段１１を介してサブトラクション画像（部分サブトラクション画像を含む）を表示部１４に表示させる。表示されるサブトラクション画像によって、極度に左右非対称形状となっている領域が視認し易くなるので、医師等の操作者は、非両側部位の腫瘍（疾患）を発見しやすくなる。

また、医用画像処理装置１０は、サブトラクション画像を、記憶部１２に記憶したり、通信部１５（図１に図示）を介して読影端末（図示しない）に送信したりしてもよい。

図５は、サブトラクション画像の生成方法の手順を画像で示す図である。

図５は、元画像、反転画像、位置合せ画像、及びサブトラクション画像を示す。図５に示すように、背骨領域Ｂを含む元画像に基づいて反転処理（左右反転処理）、位置合せ処理、及びサブトラクション処理を経てサブトラクション画像が生成される。サブトラクション画像上の腫瘍を示す領域Ｃは、高い輝度値で表現される。

続いて、本実施形態に係る医用画像処理装置１０の動作について、図１及び図６を用いて説明する。

図６は、本実施形態に係る医用画像処理装置１０の動作を示すフローチャートである。

医用画像処理装置１０は、被検体の背骨に対する非造影撮像により得られた非造影画像を元画像として記憶部１２から取得する（ステップＳＴ１）。

医用画像処理装置１０は、ステップＳＴ１によって取得された元画像上の、背骨に相当合する背骨領域を含む軸を反転軸として元画像に対して平面幾何学的な反転処理を施して反転画像を生成する（ステップＳＴ２）。

医用画像処理装置１０は、ステップＳＴ１によって取得された元画像に対して、ステップＳＴ２によって生成された反転画像を非線形位置合せ処理して位置合せ画像を生成する（ステップＳＴ３）。

医用画像処理装置１０は、ステップＳＴ１によって取得された元画像と、ステップＳＴ３によって生成された位置合せ画像とをサブトラクション処理してサブトラクション画像を生成する（ステップＳＴ４）。そして、医用画像処理装置１０は、操作制御手段１１を介してサブトラクション画像を表示部１４に表示させる（ステップＳＴ５）。

本実施形態に係る医用画像処理装置１０及び医用画像処理方法によると、造影撮像を要さずに非両側部位の腫瘍（疾患）を強調表示することができるので、被検体への被曝を低減させたスクリーニングを実現することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 医用画像処理装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１１１ 操作支援手段
１１２ 元画像取得（読み出し）手段
１１３ 反転画像生成手段
１１４ 位置合せ画像生成手段
１１５ サブトラクション画像生成手段

Claims (9)

1. 被検体の非両側部位を含む領域に対する撮像により得られた画像を元画像として取得する元画像取得手段と、
   前記元画像上の、前記非両側部位に相当する非両側部位領域を含む軸を反転軸として、前記元画像に対して平面幾何学的な反転処理を施して反転画像を生成する反転画像生成手段と、
   前記元画像に対して前記反転画像を非線形位置合せ処理して位置合せ画像を生成する位置合せ画像生成手段と、
   前記元画像と前記位置合せ画像とをサブトラクション処理してサブトラクション画像を生成するサブトラクション画像生成手段と、
   を有する医用画像処理装置。
2. 前記反転画像生成手段は、前記元画像の左右中心軸を前記反転軸として前記元画像に左右反転処理を施す請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記反転画像生成手段は、前記元画像から前記非両側部位領域を抽出し、前記非両側部位領域を含む上下に延びる上下軸を設定し、前記上下軸を前記反転軸として前記元画像に左右反転処理を施す請求項１に記載の医用画像処理装置。
4. 前記反転画像生成手段は、前記非両側部位領域を含む前記上下軸を設定する場合、前記上下軸を、前記非両側部位領域の重心を通る位置に設定する請求項３に記載の医用画像処理装置。
5. 前記反転画像生成手段は、前記非両側部位領域を含む前記上下軸を設定する場合、前記上下軸を、前記非両側部位領域の左右の面積を略２等分する位置に設定する請求項３に記載の医用画像処理装置。
6. 前記反転画像生成手段は、前記元画像から、前記上下軸を中心とする左右同幅の部分元画像を切り取って部分元画像を生成し、前記上下軸を前記反転軸として前記部分元画像に左右反転処理を施して部分反転画像を生成し、
   前記位置合せ画像生成手段は、前記部分元画像に対して前記部分反転画像を非線形位置合せ処理して部分位置合せ画像を生成し、
   前記サブトラクション画像生成手段は、前記部分元画像と前記部分位置合せ画像とをサブトラクション処理して部分サブトラクション画像を生成する請求項３乃至５のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
7. 前記元画像取得手段は、前記非両側部位としての背骨を含む領域の撮像により得られた前記元画像を取得し、
   前記反転画像生成手段は、前記元画像上の、前記背骨に相当する背骨領域を含む軸を前記反転軸とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
8. 前記元画像取得手段は、二次元画像又は三次元画像としての前記元画像を取得する請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
9. 被検体の非両側部位を含む領域に対する撮像により得られた画像を元画像として記憶部から取得し、
   前記元画像上の、前記非両側部位に相当する非両側部位領域を含む軸を反転軸として、前記元画像に対して平面幾何学的な反転処理を施して反転画像を生成し、
   前記元画像に対して前記反転画像を非線形位置合せ処理して位置合せ画像を生成し、
   前記元画像と前記位置合せ画像とをサブトラクション処理してサブトラクション画像を生成して表示部に表示させる医用画像処理方法。