JP5100041B2 - 画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、同一の又は異なるモダリティによって取得されたボリュームデータ間の位置合わせを好適に実行することができる画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。

近年の医療用画像分野で使用される画像処理装置は、超音波診断装置、Ｘ線ＣＴスキャン、磁気共鳴イメージング装置等の医療用画像機器と組み合わせて使用され、多くの病院、検査機関等で広く利用されている。この画像処理装置は、画像処理の高速化や解像度の向上が進み、臨床情報として有用な種々の画像を提供でき、例えば手術前のシミュレーション等において、血管の走行、消化管の腫瘍、プラーク（斑点）の形成、狭搾症等の原因を調べる際に行う消化管腔の画像化等に利用されている。

この様な画像処理装置を利用した画像診断において、異なるタイミング（時期）や異なるモダリティで収集された画像群（複数の二次元画像データから構成されるもの。ボリュームデータとも呼ばれる。）同士を比較し、患部の時間的経過等を観察する場合がある。この様な場合には、画像群の間の対応付け（例えば、位置合わせ等）を行う必要がある。従来においては、例えば、１枚の特定画像（ディジタル画像）の一部分である診断領域と、この診断領域と対応する他の画像の一部分である対応領域の局所画像との、差分処理を行った局所差分画像を作成することで、読影者が診断領域の経時的変化又は正常との相違を確認しながら読影できもの（例えば、特許文献１参照）、撮影時期の異なる第１の画像セット、第２の画像セットのそれぞれに対してＭＰＲ処理を行い、ＭＰＲ画像を用いて位置合せを行うもの（例えば、特許文献２参照）等を実現する画像処理装置が存在する。
特開平７−３７０７４号公報 特開２００４−９６４１７号公報

しかしながら、従来の画像処理装置においては、原則として画像一枚ずつの位置合わせが必要とされる。従って、従来の手法にて複数の画像データから構成される画像群同士、特にボリュームデータ同士での対応付けを行うとすれば、原則としてボリュームデータを構成する全ての画像を確認し位置合わせを行う必要があり、操作者に多大な作業負担を与えることになる。

また、ＭＰＲ像を用いて複数の画像から構成される画像セット同士の対応付けを行う場合、ＭＰＲ像は任意の切り口を示すものであるから、当該切り口に存在しない特徴のある部位がＭＰＲ対象範囲外に存在する場合、精度上十分なものとは言えない場合がある。

なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比して簡単且つ好適に画像群同士の対応付けを実行することができる画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

一実施形態に係る画像処理装置は、第１のボリュームデータと第２のボリュームデータとを記憶する記憶ユニットと、前記第１のボリュームデータと前記第２のボリュームデータとのそれぞれについて、第１の基準方向に沿ってボリュームデータが有する情報を重ね合わせた二次元画像である第１の重ね合わせ画像を生成する第１の画像生成ユニットと、前記各第１の重ね合わせ画像を用いて、前記第１のボリュームデータと前記第２のボリュームデータとを近似させるための変形パターンを生成する対応付けユニットと、前記第１のボリュームデータに設定された第１の領域に対応する前記第２のボリュームデータ上の第２の領域を、前記変形パターンを用いて決定し、前記第２のボリュームデータを用いて前記第２の領域に対応する画像を生成する第２の画像生成ユニットと、生成された前記画像を表示する表示ユニットと、を具備するものである。
一実施形態に係る画像処理プログラムは、コンピュータに、第１のボリュームデータと第２のボリュームデータとのそれぞれについて、第１の基準方向に沿ってボリュームデータが有する情報を重ね合わせた二次元画像である第１の重ね合わせ画像を生成させる第１の画像生成機能と、前記各第１の重ね合わせ画像を用いて、前記第１のボリュームデータと前記第２のボリュームデータとを近似させるための変形パターンを生成させる対応付け機能と、前記第１のボリュームデータに設定された第１の領域に対応する前記第２のボリュームデータ上の第２の領域を、前記変形パターンを用いて決定させ、前記第２のボリュームデータを用いて前記第２の領域に対応する画像を生成させる第２の画像生成機能と、生成された前記画像を表示させる表示機能と、を実現させるものである。

以上本発明によれば、従来に比して簡単且つ好適に画像群同士の対応付けを実行することができる画像処理装置及び画像処理プログラムを実現することができる。

以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

また、本実施形態においては、ネットワークを介して医療用画像機器や画像サーバと接続される単体装置としての画像処理装置を例に説明する。しかしながら、これに拘泥されず、本発明の技術的思想は、当該画像処理装置を内蔵する（又は、当該画像処理装置と同様の機能を実現する）医療用画像機器（例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴イメージング装置、超音波診断装置、Ｘ線診断装置、核医学診断装置等）によって実現してもよい。また、医療用ワークステーション等のコンピュータに、当該画像処理装置と同様の機能を実行させるプログラムをインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る画像処理装置１の構成を示したブロック図を示している。同図に示すように、本画像処理装置１は、操作部２、表示部３、送受信部４、制御部５、画像データ記憶部６、画像処理部７を具備している。

操作部２は、操作者からの各種指示、条件、等を当該装置１にとりこむためのトラックボール、各種スイッチ、マウス、キーボード等を有している。

表示部３は、画像、所定の操作を行うための入力画面等を所定の形態にて表示する。

送受信部４は、ネットワークを介して他の装置と画像データを含む情報の送受信を行う。

制御部５は、当該画像処理装置１を構成する各ユニットを動的又は静的に制御する。特に、制御部５は、後述する画像データ対応付け処理において、画像データ記憶部６、画像処理部７、操作部２、表示部３等を統括的に制御する。また、制御部５は、所定のプログラムに従って、複数の画像の並列表示、重畳表示、フュージョン画像表示するための合成画像等を生成する。

画像データ記憶部６は、送受信部４によってネットワークを介して取得された複数のボリュームデータを記憶する。この複数のボリュームデータは、同一又は異なる医用画像機器（同一モダリティ／同種モダリティ／異種モダリティのいずれであってもよい。）によって取得されたものである。また、各ボリュームデータは、必ずしも同一被検体に関するものである必要はなく、異なる被検体に関するものであってもよい。

画像処理部７は、種々の画像処理、特に後述する画像データ対応付け処理を実行するものであり、重ね合わせ画像生成部７１、対応付け処理部７２を有する。

重ね合わせ画像生成部７１は、ボリュームデータ毎に当該ボリュームデータを利用した重ね合わせ画像を生成する。

対応付け処理部７２は、重ね合わせ画像生成部７１によって生成されたボリュームデータ毎の重ね合わせ画像を用いて、異なるボリュームデータ間の空間的対応付け（位置合わせ）を行う。

（画像データ対応付け機能）
次に、本画像処理装置１が有する画像データ対応付け機能について説明する。この機能は、対応付け対象となる各ボリュームデータが有する情報を所定の方向に沿って重ね合わせた二次元画像である重ね合わせ画像を生成し、これを用いて異なるボリュームデータ間の空間的対応付けを行うものである。

図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａ、図３Ｂは、本画像処理装置１が有する画像データ対応付け機能の概念を説明するための図である。図２Ａは、被検体Ａを医用画像機器Ａで撮影することにより取得されたボリュームデータＡを、図２Ｂは、被検体Ｂを医用画像機器Ｂで撮影することにより取得されたボリュームデータＢを、それぞれ模式的に示している。なお、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとが物理的に異なる画像データであれば、その他特に限定はない。従って、例えば、被検体Ａと被検体Ｂとは同人でも別人でもよく、また、医用画像機器Ａと医用画像機器Ｂとは、同一、同種、異種のいずれであってもよい。さらに、撮影における造影剤使用の有無にも拘泥されない。

本画像データ対応付け機能では、まず、各ボリュームデータＡ、Ｂが有する情報を基準方向に沿って重ね合わせた重ね合わせ画像を生成する。ここで、当該重ね合わせ画像の生成に用いる基準方向は、診断において最終的に利用される画像（診断画像）のスライス方向と垂直になるように選択される。例えば、診断画像がアキシャル画像である場合には、そのスライス方向は体軸（ｚ軸）方向となるため、基準方向は体軸に垂直な方向（すなわち、ｘ軸方向又はｙ方向）となる。

なお、本実施形態では、説明を具体的にするため、診断画像はアキシャル画像であり、基準方向はｙ軸方向であるもとする。従って、各ボリュームデータＡ、Ｂが有する情報をｙ軸方向（基準方向）に沿って重ね合わせて生成される重ね合わせ画像は、コロナル画像となる。しかしながら、これに拘泥されず、例えば基準方向をｘ軸方向として、サジタル画像としての重ね合わせ画像を生成してもよい。

また、基準方向に関する重ね合わせ画像を生成する手法としては、例えば、最大値ＭＩＰ処理、最小値ＭＩＰ処理、ボクセルデータに関する平均値演算等を採用することができる。また、重ね合わせ画像を生成する際、必ずしもボクセルデータの全てを使用する必要はなく、例えば、基準方向を厚み方向として切り出された一部のボリュームデータ（スラブ）を用いる構成であってもよい。

次に、各ボリュームデータＡ、Ｂに関する重ね合わせ画像を用いて、ボリュームデータ間の位置合わせを行う。図３Ａは、ボリュームデータＡに関する重ね合わせ画像ａ１を、図３Ｂは、ボリュームデータＢに関する重ね合わせ画像ｂ１を、それぞれ模式的に示している。同図に示すように、重ね合わせ画像ａ１と重ね合わせ画像ｂ１とは位置が対応しておらず、従ってボリュームデータＡとボリュームデータＢとは位置が対応していない。従って、重ね合わせ画像ａ１と重ね合わせ画像ｂ１との間の位置関係を基準として、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとの間の位置合わせを実現する。

すなわち、重ね合わせ画像ａ１と重ね合わせ画像ｂ１とを比較し、例えば、各ボリュームデータに含まれる特徴的な部分の少なくとも一つを各重ね合わせ画像で検出し、これらの位置が対応するような移動量又は変換式を算出する。これを用いてボリュームデータＡ及びボリュームデータＢの少なくとも一方を移動又は変換させることで、両者の間の空間的対応付けを実現することができる。

移動量又は変換式の算出の際に用いる特徴的な部分としては、例えば、頭の頂上、肩先、肺の先端、肺の下端、心臓の上端等を採用することができる。基準とする特徴的な部分の数には限定はなく、なるべく多くの部分を基準に用いることで、より高精度な位置合わせや微調整が可能となる。また、この特徴量を基準とするボリュームデータ同士の対応付けは、対応付け処理部７２における自動的処理の他、操作部２を介して実行されるマニュアル操作によって実現するようにしてもよい。また、対応付け処理部７２の自動的処理による対応付けとマニュアル操作による対応付けとを組み合わせる構成であってもよい。係る場合には、例えば自動的処理による対応付けの後、手動で微調整する等、ボリュームデータ同士の対応付けにおける作業の自由度を拡張することができる。

本機能により空間的な対応付けが実行されると、一方のボリュームデータにおいて選択された画像と対応する位置の画像を、他方のボリュームデータから自動的に選択することができる。例えば、空間的な対応付けの後、操作部２からの所定の操作により、ボリュームデータＡを構成する二次元画像の中から所望の画像（選択画像）を選択したとする。制御部５は、この選択操作を受けて、ボリュームＢを構成する二次元画像の中から、選択画像とその位置が対応する画像（対応画像）を自動選択する。当該選択画像と対応画像とは、所定の形態で表示部３に表示される。

図４は、選択画像と対応画像とを並列表示した一例として、を並列表示したのを示した図である。選択画像と対応画像との表示形態は、図５の並列表示の例に拘泥されない。例えば、選択画像と対応画像とを位置を対応させ重畳表示するもの、重畳表示において画面手前側の画像を半透明とするもの、選択画像と対応画像とから生成される差分画像を表示するもの、重畳表示において指定する関心領域内のみ一方の画像（すなわち、選択画像又は選択画像）を表示するもの等、種々の表示形態を採用することができる。本画像処理装置１は、いずれかの表示形態を指示するためのＩ／Ｆが操作部２に設けられている。操作者は、所望のＩ／Ｆを操作することで、任意の表示方法を採用することができる。

なお、この様な重ね合わせ画像ａ１と重ね合わせ画像ｂ１との位置関係とを用いたボリューム間の空間対応付けにより、重ね合わせ画像ａ１、ｂ１に垂直な方向（すなわち、基準方向）以外の２方向（図２の例ではｘ方向及びｚ方向。）については、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとを空間的に正確に対応付けることができる。しかしながら、基準方向については、ボリュームデータＡ、Ｂの空間対応付けは、十分ではない場合がある。なぜなら、重ね合わせ画像ａ１、ｂ１は、基準方向についての情報を一枚の画像に投影したものであるからである。係る場合には、例えば以下の二つの手法によって基準方向に関する対応付けを行うことができる。

第１の手法は、重ね合わせ画像ａ１、ｂ１の基準方向及びスライス方向とは異なる方向を基準方向とする重ね合わせ画像を生成し、これを用いて、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとの基準方向についての空間的対応付けを実行するものである。すなわち、重ね合わせ画像ａ１、ｂ１（コロナル像）はｙ軸方向を基準方向としている。従って、図５に示すように、ｙ軸方向、及びスライス方向（ｚ軸方向）とは異なるｘ軸方向を基準方向とする重ね合わせ画像（サジタル像）ａ２、ｂ２を生成し、これを用いてさらにボリュームデータＡとボリュームデータＢとの空間的に対応付けする。これにより、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとを、ｘ，ｙ，ｚ軸の全ての方向についても正確に対応付けることができる。

第２の手法は、対応付けられた二次元画像間で、個々に基準方向についての空間的対応付けを実行するものである。例えば、並列表示（図４参照）された選択画像と対応画像との間に、上下方向にずれが存在する場合を想定する。この上下方向のずれは、基準方向のずれに対応している。係る場合には、操作部２を介したマニュアル操作により、又は自動的に、選択画像と対応画像との基準方向についての空間的対応付けを実行する。なお、この基準方向についての空間的対応付けを自動的に行う場合には、重ね合わせ画像ａ１と重ね合わせ画像ｂ１との位置合わせに用いた既述の手法（図３参照）を利用することができる。

（動作）
次に、本画像処理装置１の画像データ対応付け機能を用いた処理（画像データ対応付け処理）における動作について説明する。

図６は、第１実施形態に係る画像処理装置１の画像データ対応付け処理において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、送受信部４は、ネットワークを介して同一又は異なる医用画像機器から、異なるボリュームデータＡ及びボリュームデータＢを取得する。又は、操作部２からの選択操作に応答して、画像データ記憶部６からボリュームデータＡ及びボリュームデータＢが読み出される（ステップＳ１）。

次に、重ね合わせ画像生成部７１は、各ボリュームデータＡ、Ｂに関する重ね合わせ画像ａ１、Ｂを生成し（ステップＳ２）、対応付け処理部７２は、重ね合わせ画像ａ１と重ね合わせ画像ｂ１との間で特徴的な部分の位置が一致するように、例えばアフィン変換等の平行移動によりボリュームデータＡとボリュームデータＢとの間の位置合わせを行う（ステップＳ３）。

次に、制御部５は、例えば操作部２からの操作者の指示に従って、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとの間で同位置に対応する２つの二次元画像（アキシャル画像）を所定の形態で表示（例えば、並列表示、重畳表示、フュージョン画像表示等）する（ステップＳ４）。また、必要に応じて、制御部５は、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとの間で同位置に対応する２つの二次元画像から差分画像を生成し、これを表示する。

以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

本画像処理装置によれば、重ね合わせ画像を用いてボリュームデータ間の位置合わせを行う。重ね合わせ画像は、当該重ね合わせ画像に用いたボリュームデータの全ての特徴を含むものであるから、当該重ね合わせ画像と用いたボリュームデータ間の位置合わせは、ボリュームデータの全ての位置情報を用いた間接的な位置合わせと同等であると言うことができる。従って、（重ね合わせ画像ではない）一断面のみを用いる従来の手法に比して、より精度の高いボリュームデータ間の位置合わせを実現することができる。

また、本画像処理装置によれは、重ね合わせ画像による位置合わせを行うことで、異なるボリュームデータの位置合わせを行うことができる。従って、ボリュームデータを構成する二次元画像のそれぞれについて位置合わせを行う必要がなく、簡単な操作によってボリュームデータ間の位置合わせを実現することができる。

また、本画像処理装置の画像データ対応付け機能を用いて、例えば現在取得した所定患者の所定部位に関するボリュームデータと、過去に取得された同一患者の同一患部に関するボリュームデータとを対応付けし、両ボリュームデータ間で位置が対応する画像を同時又は所定の形態にて表示することで、当該患部の時間的経緯を高精度で視認することができる。従って、医師等の観察者は、同時に表示された画像を観察することで、当該患部の経時的変化を容易に観察することができる。

なお、一般に、異なるボリュームデータを比較した場合、それぞれを構成する断層画像のスライス幅が一致するとは限らない。従って、上記各実施形態において、例えばボリュームデータＡを構成する断層画像のスライス幅とボリュームデータＢを構成する断層画像のスライス幅とが異なる場合もあり得る。しかしながら、係る場合においても、特徴的部位の位置は各ボリュームデータのスライス幅に関わらず特定することができる。そのため、本手法によれば、各ボリュームデータを構成する断層画像のスライス幅に左右されず、常に画像データの対応付けを実現することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、重ね合わせ画像に基づいて変形パターンを生成し、これを用いて一方のボリュームデータの所定位置又は所定領域における断層画像を、他方のボリュームデータの対応する位置又は領域における断層画像にできる限り近似させるものである。

図７は、第２実施形態に係る画像処理装置１の構成を示したブロック図を示している。同図に示した画像処理装置１と図１に示した画像処理装置１とを比較した場合、画像処理部７において変形パターン算出部７３、近似画像生成部７４をさらに具備する点が異なる。

変形パターン算出部７３は、例えば第１実施形態に係る画像データ対応付け処理によって対応付けされた重ね合わせ画像同士を比較して、一方のボリュームデータ（後述する近似画像生成において基準とされるデータ）を他方のボリュームデータ（近似画像生成のために変形処理を受けるデータ）にできるだけ近似させるための変形パターンを算出する。この変形パターンは、例えば各重ね合わせ画像を同一パターンの小領域に分割し、対応する小領域同士を対応させるための線形変換式又は非線形変換式を算出することで生成される。また、例えばパターンマッチング等の技術を用いて、一方の重ね合わせ画像を他方の重ね合わせ画像に近似させるためのピクセル毎の移動用マップ（移動パターンの雛形）を生成すること等によっても実現することができる。

なお、本実施形態では、説明を具体的にするため、近似画像生成において基準とされるデータをボリュームデータＡとし、近似画像生成のために変形処理を受けるデータをボリュームデータＢとする。従って、この場合の変形パターンは、重ね合わせ画像ｂ１を重ね合わせ画像ａ１に近似させるための変換式計算又は移動パターンの雛形生成によって取得される。

近似画像生成部７４は、変形パターン算出部７３において算出された変形パターンとボリュームデータの所定位置又は所定領域に関する画像とを用いて、近似画像を生成する。

（近似画像生成機能）
次に、本画像処理装置１が有する近似画像生成機能について説明する。

図８は、第２実施形態に係る画像処理装置１が有する近似画像生成機能の概念を説明するための図である。同図に示すように、重ね合わせ画像ｂ１を重ね合わせ画像ａ１にできるだけ近似させるための変形パターンＣを、変換式計算等によって生成する。生成された変形パターンＣは、例えばボリュームデータＡ及び重ね合わせ画像ａ１上において診断画像が指定された場合、重ね合わせ画像ｂ１及びボリュームデータＢ上において診断画像と対応する位置（図８では曲線ｂ）を、変形パターンＣを用いて特定するために用いられる。また、近似画像は、ボリュームデータＢのうち特定された対応位置のデータを用いて生成される。

なお、ボリュームデータＡ上において指定されたアキシャル像に対応し、且つボリュームデータＢから作成された重ね合わせ画像ｂ１上の位置データが曲線ｂの様に（直線ではなく）曲線となる場合がある。係る場合には、近似画像はＣｕｒｖｅｄ ＭＰＲ画像として作成される。

図９は、本近似画像生成機能を用いた処理（近似画像生成処理）の流れを説明するためのフローチャートである。同図において、まず、操作部２からの入力に応答して、表示部２は、ボリュームデータＡを用いた所定の断層像（例えば、アキシャル像Ａ）を表示する（ステップＳ１１）。なお、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとは空間対応付け処理がなされているものとする。

次に、対応付け処理部７２は、アキシャル像Ａに対応する位置（例えば直線ａ）を、ボリュームデータＡを重ね合わせた重ね合わせ画像ａ１（コロナル像）上にて決定し（ステップＳ１２）、さらに重ね合わせ画像ｂ１上の直線ａに対応する曲線ｂを、変形パターンＣ上の直線ａに対応する断面Ｄにおいて定義された情報（例えば、小領域毎の変換式、変換テーブル等）を用いて決定する（ステップＳ１３）。

次に、近似画像生成部７４は、重ね合わせ画像ｂ１に重ね合わせたボリュームデータＢから曲線ｂに沿ったデータを抽出し、これを用いて近似画像を生成する（ステップＳ１４）。

なお、上記近似画像生成処理においては、曲線ｂに対応するデータは、近似画像生成部７４によってボリュームデータＢ上の対応する位置が自動的に特定され収集される。しかしながら、ボリュームデータＢ上の対応する位置の特定は、自動的処理の他、操作部２を介して実行されるマニュアル操作によって実現するようにしてもよい。また、対応付け処理部７２の自動的処理による対応付けとマニュアル操作による対応付けとを組み合わせる構成であってもよい。係る場合には、例えば自動的処理による対応付けの後、手動で微調整する等、ボリュームデータ同士の対応付けにおける作業の自由度を拡張することができる。

（動作）
次に、本画像処理装置１の近似画像生成機能を用いた処理（近似画像生成処理）における動作について説明する。

図１０は、第２実施形態に係る画像処理装置１の近似画像生成処理において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。なお、同図において、ステップＳ１〜ステップＳ４は、図６において示した内容と略同様である。

次に、変形パターン算出部７３は、重ね合わせ画像ａ１と重ね合わせ画像ｂ１とに基づいて、変形パターンを生成する（ステップＳ５）。

近似画像生成部７４は、操作部２を介して指定されたボリュームデータＡの所定位置に関する断層画像に近似する近似画像を、変形パターン及びボリュームデータＢを用いて生成する（ステップＳ６）。なお、当該ステップにおける具体的処理は、図９のステップＳ１１〜Ｓ１４に示した通りである。

次に、制御部５は、例えば操作部２からの操作者の指示に従って、ボリュームデータＡの所定位置に関するアキシャル像Ａとこれに関する近似画像とを、所定の形態で表示（例えば、並列表示、重畳表示、フュージョン画像表示等）する（ステップＳ７）。また、必要に応じて、制御部５は、アキシャル像Ａとこれに関する近似画像とから差分画像を生成し、これを表示する。

以上述べた構成によれば、本画像処理装置の近似画像生成機能を用いて、一方のボリュームデータの所定位置における断層画像を、他方のボリュームデータの対応する位置における断層画像から近似画像を生成することができる。従って、例えば現在取得した所定患者の所定位置又は所定領域における断層画像と、過去に取得された同一患者のボリュームデータの対応する位置又は領域における断層画像を用いた近似画像とを同時に表示等することで、当該患部の時間的経緯を高精度で視認することができる。従って、医師等の観察者は、近似画像を利用して、当該患部の経時的変化をより簡単且つ明確に観察することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。

（１）上記各実施形態で述べた空間的対応付け処理の前に、ボリューム間の画素サイズ、画素ピッチを対応させるためのサイズ対応付け処理を行う様にしてもよい。例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置で取得されたボリュームデータＡが、５１２画素×５１２画素の二次元画像データにより、画素ピッチＬ１で構成されており、一方、磁気共鳴イメージング装置で取得されたボリュームデータＢが２５６画素×２５６画素の二次元画像データにより、画素ピッチＬ２で構成されているとする。係る場合、例えば対応付け処理部７２が、ボリュームデータＢに対してアフィン変換等の所定の計算処理を行うことにより、その画素サイズ及び画素ピッチをボリュームデータＡと同じにすることができる。この様なボリュームデータ間のサイズ対応付け処理を行うことにより、より正確な空間対応付けを行うことができる。

（２）上記各実施形態においては、ボリュームデータＡとボリュームデータＢとの間の空間的対応付けを例に説明した。しかしながら、対応付けの対象とするボリュームデータ数は２つに限定されず、さらに多くの数のボリュームデータの間で上記空間的対応付け処理を行うようにしてもよい。

また、複数のボリュームデータが存在する場合には、各処理を直接的又は間接的に行うことも可能である。例えば、ボリュームデータＥ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２の計４つのボリュームデータ間での空間的対応付けを行う場合を想定する。ここで、ボリュームデータＥ１は磁気共鳴イメージング装置Ｅによって取得されたＴ１強調画像から構成されるものであり、ボリュームデータＥ２はモダリティＥを用いたｆＭＲＩ（functional MRI）撮影によって取得されたものである。また、ボリュームデータＦ１はモダリティＦによって取得されたＴ１強調画像から構成されるものであり、ボリュームデータＦ２は磁気共鳴イメージング装置Ｅを用いたｆＭＲＩ撮影によって取得されたものである。

係る場合、ボリュームデータＥ１とボリュームデータＥ２（又はボリュームデータＦ１とボリュームデータＦ２）とは、同一装置によって取得されたものであるから、その間で空間的対応付けはなされている。従って、例えばボリュームデータＥ１とボリュームデータＦ１との間で空間的対応付けを実行することで、ボリュームデータＥ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２の間の空間的対応付けを、直接的又は間接的に行うことができる。

（３）二つ以上のボリュームデータの間で、第１の実施形態において述べた空間的な対応付け処理、第２の実施形態で述べた近似画像生成処理、上記（１）で述べたサイズ対応付け処理等を行うとき、いずれかのボリュームデータを基準ボリュームデータとし、基準ボリュームデータに合うように他のボリュームデータ（基準ボリュームデータ以外のボリュームデータ）に対してのみ変換等を実行する場合がある。係る場合、制御部５は、基準ボリュームデータを例えば次のような手法により決定する。

第１の手法は、時間軸に基づいて基準ボリュームデータを決定するものである。係る手法においては、例えば、時間的に最も新しい（又は古い）ボリュームデータを基準ボリュームデータとし、これに合うように、他のボリュームデータに対して各種処理が実行される。

第２の手法は、画像の種類に基づいて基準ボリュームデータを決定するものである。係る手法においては、例えばＴ１強調画像に関するボリュームデータとｆＭＲＩ撮影によって取得されたボリュームデータとの間で位置合わせ処理を行う場合には、Ｔ１強調画像に関するボリュームデータの画素サイズ及び画素ピッチに合うように、ｆＭＲＩ撮影によって取得されたボリュームデータに対して前処理が実行される。

第３の手法は、標準画像（例えば解剖学的見地から標準的とされる模式的な画像）に関するボリュームデータを基準ボリュームとするものである。係る手法においては、撮影によって取得されたボリュームデータを、当該標準画像に関するボリュームデータに合うように、各種処理が実行される。

（４）上記各実施形態においては、空間的に対応付けされた各ボリュームデータから同じ位置のアキシャル像を切り出し、これを用いて画像診断する場合を例とした。しかしながら、空間的に対応付けされた各ボリュームデータの利用形態をこれに限定する趣旨ではなく、例えば各ボリュームデータを用いてＭＰＲ像、ボリュームレンダリング画像等を生成し観察するようにしてもよい。

（５）上記各実施形態においては、診断画像のスライス方向と画像データ対応付け処理に用いる基準方向とが垂直になる例を説明した。しかしながら、これに拘泥されることなく、診断画像のスライス方向と上記基準方向とが垂直でない場合であっても、本発明の技術的思想は適用可能である。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本発明によれば、従来に比して簡単且つ好適に画像群同士の対応付けを実行することができる画像処理装置及び画像処理プログラムを実現することができる。

図１は、第１実施形態に係る画像処理装置１の構成を示したブロック図を示している。 図２Ａは、第１実施形態に係る画像処理装置１が有する画像データ対応付け機能の概念を説明するための図である。 図２Ｂは、第１実施形態に係る画像処理装置１が有する画像データ対応付け機能の概念を説明するための図である。 図３Ａ、Ｂは、第１実施形態に係る画像処理装置１が有する画像データ対応付け機能の概念を説明するための図である。 図３Ｂは、第１実施形態に係る画像処理装置１が有する画像データ対応付け機能の概念を説明するための図である。 図４は、画像データ対応付け機能によって対応付けられた画像の表示形態の一例を示した図である。 図５は、他の方向に関する重ね合わせ画像を用いた画像データ対応付けの一例を示した図である。 図６は、第１実施形態に係る画像処理装置１の画像データ対応付け処理において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。 図７は、第２実施形態に係る画像処理装置１の構成を示したブロック図を示している。 図８は、第２実施形態に係る画像処理装置１が有する近似画像生成機能の概念を説明するための図である。 図９は、本近似画像生成機能を用いた処理（近似画像生成処理）の流れを説明するためのフローチャートである。 図１０は、第２実施形態に係る画像処理装置１の近似画像生成処理において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１…画像処理装置、２…操作部、３…表示部、４…送受信部、５…制御部、６…画像データ記憶部、７…画像処理部、７１…重ね合わせ画像生成部、７２…対応付け処理部、７３…変形パターン算出部、７４…近似画像生成部

Claims (17)

1. 第１のボリュームデータと第２のボリュームデータとを記憶する記憶ユニットと、
   前記第１のボリュームデータと前記第２のボリュームデータとのそれぞれについて、第１の基準方向に沿ってボリュームデータが有する情報を重ね合わせた二次元画像である第１の重ね合わせ画像を生成する第１の画像生成ユニットと、
   前記各第１の重ね合わせ画像を用いて、前記第１のボリュームデータと前記第２のボリュームデータとを近似させるための変形パターンを生成する対応付けユニットと、
   前記第１のボリュームデータに設定された第１の領域に対応する前記第２のボリュームデータ上の第２の領域を、前記変形パターンを用いて決定し、前記第２のボリュームデータを用いて前記第２の領域に対応する画像を生成する第２の画像生成ユニットと、
   生成された前記画像を表示する表示ユニットと、
   を具備することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記対応付けユニットは、前記各第１の重ね合わせ画像を用いて、前記少なくとも２つのボリュームデータ間の空間的対応付けを行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記対応付けユニットは、前記各第１の重ね合わせ画像を小領域に分割し、当該小領域毎の変換を決定することで、前記変形パターンを生成することを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
4. 前記第１の画像生成ユニットは、
   前記第１の基準方向及び前記スライス方向とは異なる第２の基準方向に沿ってボリュームデータが有する情報を重ね合わせた二次元画像である第２の重ね合わせ画像をさらに生成し、
   前記対応付けユニットは、前記第１の重ね合わせ画像及び前記第２の重ね合わせ画像を用いて、前記少なくとも２つのボリュームデータ間の空間的対応付けを行うこと、
   を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
5. 表示された前記画像に対して、前記第１の基準方向及び前記スライス方向とは異なる第２の基準方向に関する位置調整を行う位置調整ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
6. 前記第１の重ね合わせ画像は、最大値輝度投影像、最小値輝度投影像、前記ボリュームデータを構成するボクセルの平均値を用いる平均値画像のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
7. 前記第２の重ね合わせ画像は、最大値輝度投影像、最小値輝度投影像、前記ボリュームデータを構成するボクセルの平均値を用いる平均値画像のいずれかであることを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
8. 前記第２の画像生成ユニットは、異なるボリュームデータ間で同じ位置又は同じ領域に対応する前記複数の画像に基づいて、フュージョン画像、重畳画像、差分画像を生成することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
9. 前記第１の重ね合わせ画像は、前記ボリュームデータの一部から作成したものであることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
10. 前記第２の重ね合わせ画像は、前記ボリュームデータの一部から作成したものであることを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
11. 前記スライス方向は、前記第１の基準方向に垂直な方向であることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
12. 前記スライス方向、前記第１の基準方向、前記第２の基準方向は互いに直交することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
13. 前記対応付けユニットは、
    前記少なくとも２つのボリュームデータ間の画素ピッチ及び画素サイズを対応付けるサイズ対応付け処理を実行し、
    前記サイズ対応付け処理が施されたボリュームデータを用いて、前記第１の重ね合わせ画像を生成すること、
    を特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
14. 前記対応付けユニットは、
    ボリュームデータが取得された時間に関する時間情報、又はボリュームデータを構成する画像の種類に基づいて、前記複数のボリュームデータから基準ボリュームデータを選択し、
    前記基準ボリュームデータの画素サイズ及び画素ピッチに対応するように、他のボリュームデータに対して前記サイズ対応付け処理を実行すること、
    を特徴とする請求項１３記載の画像処理装置。
15. 前記対応付けユニットは、
    ボリュームデータが取得された時間に関する時間情報、又はボリュームデータを構成する画像の種類に基づいて、前記複数のボリュームデータから基準ボリュームデータを選択し、
    前記基準ボリュームデータに空間的に対応するように、他のボリュームデータに対して平行移動処理を実行すること、
    を特徴とする請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
16. 前記記憶ユニットは、標準画像に関するボリュームデータを記憶し、
    前記第１の画像生成ユニットは、標準画像に関するボリュームデータが有する情報を重ね合わせた二次元画像である第３の重ね合わせ画像を生成し、
    前記対応付けユニットは、前記第１の重ね合わせ画像と前記第３の重ね合わせ画像とを用いて、前記ボリュームデータ間の空間的対応付けを実行すること、
    を特徴とする請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載の画像処理装置。
17. コンピュータに、
    第１のボリュームデータと第２のボリュームデータとのそれぞれについて、第１の基準方向に沿ってボリュームデータが有する情報を重ね合わせた二次元画像である第１の重ね合わせ画像を生成させる第１の画像生成機能と、
    前記各第１の重ね合わせ画像を用いて、前記第１のボリュームデータと前記第２のボリュームデータとを近似させるための変形パターンを生成させる対応付け機能と、
    前記第１のボリュームデータに設定された第１の領域に対応する前記第２のボリュームデータ上の第２の領域を、前記変形パターンを用いて決定させ、前記第２のボリュームデータを用いて前記第２の領域に対応する画像を生成させる第２の画像生成機能と、
    生成された前記画像を表示させる表示機能と、
    を実現させることを特徴とする画像処理プログラム。

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