JP6396114B2 - 医用画像処理装置 - Google Patents
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Description
図1は、医用画像処理装置の構成ブロック図である。図1に示すように、医用画像処理装置1は、制御部2と、記憶部3と、インターフェース4と、第1の画像処理部10と、第2の画像処理部20とを有する。
画像抽出部12は、取得されたn個の画像を記憶部3から所定順(例えば、i=1から順番)に読み出し、読み出した画像から硬組織の対象画像をそれぞれ抽出する(図2に示す「対象画像の抽出」;図3に示すステップS101)。これは、「信号値に基づいて硬組織を特定すること」に相当する。硬組織の対象画像の抽出には、画像からCT値分布などを基に一または複数の硬組織の対象画像を抽出する公知の抽出アルゴリズムが用いられる。なお、例えば、骨は、CT値の比較的低い海綿骨がCT値の比較的高い皮質骨により覆われているため、二つの骨同士が互いに接しているときでも、各骨の海綿骨は互いに離れているはずであるから、一つ一つの骨を区別可能に抽出することができる。
表示制御部42は、抽出された一または複数の硬組織の対象画像を表示部43に表示させる(図2に示す「対象画像の表示」;図3に示すステップS102)。入力部41の操作を受けて、表示制御部42は、表示部43に表示された一または複数の硬組織の対象画像から観察対象となる一または二以上の硬組織の対象画像を指定する(図2に示す「対象画像の指定」;図3に示すステップS103)。
画像選定部11は、入力部41の操作による撮影時刻tiの情報を受けて、撮影時刻tiに対応づけられた指定対象画像を記憶部3に記憶されたn個の指定対象画像から選定する(図2に示す「指定対象画像の選定」;図3に示すステップS105)。
(1)複数の指定対象画像において、撮影開始時刻t1と撮影終了時刻tnとの間の中心となる第1の時刻を示す画像;(2)移動軌跡上の両端に位置する第1の位置と第2の位置との間を往復運動する硬組織が撮影されたとき、硬組織が第1の位置(第2の時刻に相当する)と第2の位置(第3の時刻に相当する)との間の中心となる位置(第4の時刻に相当する)に移動されたときを示す画像;(3)硬組織が静止した状態(第5の時刻に相当する)を示す画像;(4)取得された複数の画像の中で、それらの画像に対して指定対象画像が占める割合が最も多いとき(第6の時刻に相当する)の画像
なお、(1)から(4)の画像のいずれも選定されないとき、初期設定値として、撮影開始時刻t1に対応づけられた画像が選定される。
図4Aは、選定された指定対象画像bν(t1)が表示されたときの図、図4Bは、指定対象画像bν(t2)が表示されたときの図である。図4A及び図4Bに、撮影領域を示す画像を“FOV”で示し、表示範囲を“AD”で示す。図4A及び図4Bに示すように、撮影領域を示す画像FOVが表示範囲ADに含まれる。なお、図4A及び図4Bでは、3次元画像である指定対象画像bνを、以下の説明を簡単にするため、2次元画像として表す。
第1の画像処理部10は、表示部43に指定対象画像(第1の硬組織の対象画像及び第2の硬組織の対象画像が含まれる)が表示されたとき、入力部41の操作を受けて、指定対象画像のうちから最初に第1の硬組織の対象画像を指定し、次に第2の硬組織の対象画像を指定する。なお、硬組織の対象画像の指定は、予め定められた順番(例えば、画像の上から順番、左から順番)で自動的に行われてもよい。
先ず、第1の硬組織の対象画像bλ(t1)、bλ(t2)における画像処理を説明し、その後に、第2の硬組織の対象画像bμ(t1)、bμ(t2)における画像処理を説明する。
図5は、指定された第1の硬組織の対象画像における位置情報の取得を示すフロー図である。
位置情報取得部13は、マウス操作などによる手動設定であるか、硬組織の対象画像同士を自動的に位置合わせする自動設定であるかを判断する(図5に示すステップS201)。
位置合わせには、二つの3次元形状の位置合わせにおいて、3次元領域の表面をポリゴンで表現した上で形状誤差を評価する公知の手法が用いられる。
位置情報が許容範囲内であるか、又は、位置情報の取得回数が最大値であると判断したとき(ステップS203:Yes)、位置情報取得部13は、位置情報が許容範囲内であると判断したときはその位置情報に決定し、位置情報の取得回数が最大値であると判断したときは許容範囲に最も近い位置情報に決定し(ステップS204)、決定した位置情報を記憶部3に記憶させる(ステップS205)。
特定画像生成部14は、撮影領域の情報を参照して、第1の硬組織の対象画像と、表示範囲ADから撮影領域を除いた補集合としての非撮影領域を示す画像との論理和から第1の硬組織の特定画像を生成する(図2に示す「特定画像の生成」;図3に示すステップS107)。
図7に示すように、先ず、特定画像生成部14は、第1の硬組織の対象画像bλ(ti)を取得する(図7に示すステップS301)。ここで、i=1、2である。
第1の硬組織の特定画像b´λ(ti)は、次の式(2)で表される。
b´λ(ti)=bλ(ti)∪FOVλ C(ti) (i=1、2) (2)
ここで、撮影時刻tiにおける第1の硬組織の対象画像及び非撮影領域を示す画像をbλ(ti)及びFOVλ C(ti)とする。
さらに、特定画像b´λ(ti)にはノイズが含まれる。図6にノイズを黒丸“●”で示す。図8は、代表対象画像の生成を示すフロー図である。
図8に示すように、ノイズ除去部15は、位置合わせた状態で特定画像b´λ(ti)について第1の論理積を行うことで、特定画像からノイズを除去する(図8に示すステップS401)。
ノイズ除去された特定画像B´λは、次の式(3)で表される。
B´λ=b´λ(t1)∩b´λ(t2) (3)
図10は、第1の論理積によりノイズ除去された特定画像を示す図である。図10に除去されたノイズをその外周が破線で表された白丸“○”で示す。なお、図10では、ノイズ除去の後工程として、除去される不要画像を削除して示す。
第1の画像処理部10は、ノイズ除去後の特定画像B´λと、対象画像bλ(t1)、bλ(t2)を位置合わせしたときのそれぞれの撮影領域を示す画像FOVλ(ti)のi=1,2について論理和を行ったものと、の第2の論理積を行うことにより、第1の硬組織の代表対象画像を生成する(図2に示す「代表対象画像の生成」;ステップS402)。
第1の硬組織の代表対象画像Bλは、次の式(4)で表される。
Bλ=B´λ∩(FOVλ(t1)∪FOVλ(t2)) (4)
このとき、撮影時刻ti(i=1、2、…、n)における撮影領域を示す画像FOVλ(ti)について論理和FOVλ´は、次の式(5)で表される。
以上、第1の硬組織の対象画像bλ(t1)、bλ(t2)における画像処理を説明した。以下に、第2の硬組織の対象画像bμ(t1)、bμ(t2)における画像処理を説明する。なお、第2の硬組織の対象画像bμ(t1)、bμ(t2)における画像処理は、第1の硬組織の対象画像bλ(t1)、bλ(t2)における画像処理と同様である。
つまり、位置情報取得部13は、第2の硬組織の対象画像bμ(t1)、bμ(t2)の位置情報を取得する(図2に示す「位置情報の取得」;図3に示すステップS106)。図9は、位置合わせされた時の第2の硬組織の対象画像bμ(t1)、bμ(t2)を示す図である。図4A、図4B及び図9に示すように、第1の硬組織の対象画像bμ(t1)、bμ(t2)同士の位置合わせにより、移動元の第1の硬組織の対象画像bμ(t2)が移動先の第1の硬組織の対象画像bμ(t1)に対してどの位置に、また、どの向きで存在するのかの情報が取得され、記憶部3に記憶される。
次に、特定画像生成部14は、撮影領域の情報を参照して、第2の硬組織の対象画像と、表示範囲ADから撮影領域を除いた補集合としての非撮影領域を示す画像との論理和から第2の硬組織の特定画像b´μ(ti)を生成する(図2に示す「特定画像の生成」;図3に示すステップS107)。
図4A及び図4Bに示すように、第2の硬組織の対象画像bμ(t1)に欠落があるが、特定画像生成部14により、欠落を補完した特定画像b´μ(t1)が自動的に生成される。しかし、特定画像b´μ(ti)にはノイズが含まれる。図9にノイズを黒丸“●”で示す。
図11は、第1の論理積によりノイズ除去された特定画像を示す図である。図11に除去されたノイズをその外周が破線で表された白丸“○”で示す。なお、図11では、ノイズ除去の後工程として、除去される不要画像を削除して示す。図11に示すように、ノイズ除去部15は、特定画像b´μ(t1)、b´μ(t2)について第1の論理積を行うことで、特定画像からノイズを除去する(図8に示すステップS401)。
第1の画像処理部10は、ノイズ除去後の特定画像B´μと、撮影領域を示す画像FOVμ(ti)について論理和を行ったものと、の第2の論理積を行うことにより、第2の硬組織の代表対象画像Bμを生成する(図2に示す「代表対象画像の生成」;ステップS402)。
以上のようにして、第2の硬組織の代表対象画像Bμが生成される。生成された第2の硬組織の代表対象画像Bμは、記憶部3に記憶される。
次に、第2の画像処理部20は、位置情報を参照して、第1の硬組織の各対象画像bλ(ti)を代表対象画像Bλに書き換える(図2に示す「代表対象画像の書き換え」)。代表対象画像Bλの書き換えは、第1の硬組織の各対象画像bλ(ti)に代表対象画像Bλを上書きすることにより行われる。続いて、第2の画像処理部20は、位置情報を参照して、第2の硬組織の各対象画像bμ(ti)を代表対象画像Bμに書き換える。代表対象画像Bμの書き換えは、第2の硬組織の各対象画像bμ(ti)に代表対象画像Bμを上書きすることにより行われる。
表示制御部42は、記憶部3から代表対象画像Bλ、Bμを読み出し、これらを表示データに変換して、表示部43に表示させる(図2に示す「書き換えた画像の表示」)。
2 制御部
3 記憶部
4 インターフェース
41 入力部
42 表示制御部
43 表示部
10 第1の画像処理部
11 画像選定部
12 画像抽出部
13 位置情報取得部
14 特定画像生成部
15 ノイズ除去部
20 第2の画像処理部
Claims (10)
- 撮影領域における観察対象を時間経過とともに撮影することにより、前記観察対象の時相を示す複数の画像が取得され、所定の表示範囲で前記複数の画像を表示する医用画像処理装置において、
前記取得された各画像における前記観察対象の位置を検出し、前記検出された位置を位置合わせする位置合わせ部と、
前記各画像の中から前記観察対象の対象画像を抽出し、抽出された前記対象画像の中から指定された指定対象画像を基に前記対象画像を代表する代表対象画像を生成する第1の画像処理部と、
前記位置合わせ部によって位置合わせされた前記各画像における前記観察対象の領域を、前記代表対象画像における前記観察対象の領域に置き換える第2の画像処理部と、
を有する
ことを特徴とする医用画像処理装置。 - 前記画像における信号値に基づいて硬組織を特定する特定部を更に有し、
前記第1の画像処理部は、前記特定された硬組織を前記観察対象として特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。 - 前記画像はCT画像であり、前記特定部は、前記CT画像のCT値に基づいて骨を硬組織として特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。
- 前記第1の画像処理部は、前記取得された各画像における前記観察対象の対象画像を抽出する画像抽出部と、前記抽出した前記観察対象の対象画像の前記画像における位置と向きとを含む位置情報を取得する位置情報取得部とを有し、前記抽出した前記観察対象の対象画像を前記位置情報を参照して位置合わせして、前記代表対象画像を生成し、
前記第2の画像処理部は、前記位置情報を参照して、各画像における前記観察対象の対象画像を前記代表対象画像に置き換えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の医用画像処理装置。 - 前記第1の画像処理部は、前記撮影領域の情報を参照して、前記取得された各画像における前記観察対象の対象画像と、前記表示範囲から前記撮影領域が除かれた補集合としての非撮影領域を示す画像との論理和から特定画像を生成し、前記各画像における前記特定画像を基に前記代表対象画像を生成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。
- 前記第1の画像処理部は、さらに、前記各画像における前記特定画像からノイズを除去することにより、前記代表対象画像を生成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。
- 前記第1の画像処理部は、前記各画像における前記特定画像について論理積を行うことで、前記ノイズを除去することを特徴とする請求項6に記載の医用画像処理装置。
- 前記第1の画像処理部は、さらに、前記論理積を行った前記各画像における前記特定画像と、前記対象画像について位置合わせした後に前記各画像における前記撮影領域を示す画像について論理和を行ったものとの論理積を行うことにより、前記代表対象画像を生成することを特徴とする請求項7に記載の医用画像処理装置。
- 前記位置情報取得部は、前記複数の画像から一つの画像が選定されたとき、前記選定された画像における前記抽出した前記観察対象の第1の対象画像から前記観察対象の第1のポリゴン曲面の頂点を生成し、前記複数の画像のうちの前記選定された画像以外の画像における前記抽出した前記観察対象の第2の対象画像から前記観察対象の第2のポリゴン曲面を生成し、各前記頂点から前記第2のポリゴン曲面までの距離の総計が最小になるように、前記第1のポリゴン曲面を移動させたときの前記第1のポリゴン曲面に対する前記第2のポリゴン曲面の相対的な位置を前記位置情報として取得することを特徴とする請求項4から請求項8のいずれかに記載の医用画像処理装置。
- 前記第1の画像処理部は、前記観察対象が時間経過とともに撮影されたときの撮影開始時刻と撮影終了時刻との間の中心となる第1の時刻を示す画像、第1の位置と第2の位置との間を往復運動する前記観察対象が撮影されたとき、前記観察対象が前記第1の位置と前記第2の位置との間の中心となる位置に移動されたときを示す画像、前記観察対象が静止した状態を示す画像、及び、取得された複数の画像の中で、それらの画像に対して指定対象画像が占める割合が最も多いときの画像のうちのいずれか一つの画像を前記複数の画像から選定する画像選定部を有することを特徴とする請求項9に記載の医用画像処理装置。
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