CN106485691B - 信息处理装置、信息处理系统和信息处理方法 - Google Patents

信息处理装置、信息处理系统和信息处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种信息处理装置、信息处理系统和信息处理方法。基于通过在多个不同的时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据，通过根据在多个时间点当中的相对于第一时间点的第二时间点处像素值增大的三维部分区域和像素值减小的三维部分区域、从对应于投影图像的多个不同投影方向进行投影，获得多个投影图像，并且，在显示单元上显示所述多个投影图像。

Description

信息处理装置、信息处理系统和信息处理方法
技术领域
本发明涉及一种信息处理装置、图像处理装置、信息处理系统、信息处理方法和程序。
背景技术
当医生通过使用医用图像进行医学检查以寻找病变部位或执行后续体检时，医生可能会观察通过在多个时间点对同一区域进行摄像而获得的多个医用图像。在这种情况下，为了强调临床状况改变的区域，可创建表示在不同的时间点拍摄的两个三维图像之间的差异的图像，即，时间减影图像(temporal subtraction image)。
在执行投影处理来从特定方向针对于与三维图像对应的时间减影图像进行投影的同时，变得容易掌握发生了变化的区域。同时，在投影处理中，发生了变化的区域在某些情况下可能会在投影方向上相互重叠。
作为产生差异图像的技术，US2002/0118868公开了一种通过从另一个图像中减去一个图像的产生差异图像的技术。
发明内容
根据本发明的一些实施例，提供一种信息处理装置，该信息处理装置包括：获得单元，其被构造为，从多个不同投影方向对减影图像进行投影而获得多个投影图像，所述减影图像是在通过在多个不同时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据中，使用在第一时间点对受检体摄像而获得的三维图像数据和在第二时间点对受检体摄像而获得的三维图像数据执行减影处理而生成的减影图像；以及显示控制单元，其被构造为在显示单元上显示所述多个投影图像，其中，所述投影图像是通过将通过对减影图像进行最大值投影处理获得的最大值投影图像和通过对减影图像进行最小值投影处理获得的最小值投影图像组合而获得的投影图像。
根据下面参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
附图说明
图1示出包括根据第一示例性实施例的信息处理装置的系统的示例。
图2示出根据第一示例性实施例的图像处理装置和信息处理装置的硬件结构的示例。
图3是示出根据第一示例性实施例的配准处理中包括的处理的示例的流程图。
图4示出根据第一示例性实施例的差分处理(differential processing)的示例。
图5示出根据第一示例性实施例的差分处理的示例。
图6示出根据第一示例性实施例的差分处理的示例。
图7示出根据第一示例性实施例的投影处理的示例。
图8示出根据第一示例性实施例的投影处理的示例。
图9示出根据第一示例性实施例的投影处理的示例。
图10是示出由根据第一示例性实施例的图像处理装置进行的处理的示例的流程图。
图11是示出由根据第一示例性实施例的信息处理装置进行的处理的示例的流程图。
图12示出在根据第一示例性实施例的信息处理装置的显示单元上显示的画面的示例。
图13示出根据第一示例性实施例的投影处理的示例。
图14是示出根据第二示例性实施例的由图像处理装置进行的处理的示例的流程图。
图15是示出由根据第二示例性实施例的信息处理装置进行的处理的示例的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施例。
第一示例性实施例
根据本发明的第一示例性实施例的信息处理装置，基于通过在多个不同的时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据，获得从多个方向对时间减影图像投影的投影图像，并且在显示单元上显示投影图像。
图1示出包括根据第一示例性实施例的信息处理装置的系统。该系统包括经由网络20相互连接的医用图像拍摄装置30、PACS 40、图像处理装置50和信息处理装置60。
网络20将该系统中包括的各个装置相互连接。例如，网络20是局域网(LAN)。例如，网络20由例如中继器(repeater)、集线器、网桥(bridge)或路由器等的设备和诸如因特网等的线路构成。
医用图像拍摄装置30是被构造为拍摄用于诊断的医用图像的装置。例如，医用图像拍摄装置30是磁共振摄像(MRI)装置、X射线计算断层扫描(CT)摄像装置或正电子发射断层扫描(PET)摄像装置。多个医用图像拍摄装置30可以被包括在系统中。
PACS 40是指图片存档和通信系统。PACS 40接收和保存由医用图像拍摄装置30拍摄的图像，并且，根据被连接的装置的请求将该图像发送到相应的装置。另外，PACS 40配设有数据库，该数据库可以将与图像相关的各种数据与接收到的图像一起保存。
图像处理装置50是被构造为进行根据第一示例性实施例的图像处理的装置。例如，图像处理装置50是被构造为处理医用图像的图像处理工作站。图像处理装置50包括获得单元51、生成单元52和输出单元53。获得单元51获得在图像处理装置50中进行了图像处理的图像。获得单元51经由网络20从医用图像拍摄装置30或PACS 40获得图像。生成单元52进行根据第一示例性实施例的图像处理。生成单元52包括配准处理单元521、差分处理单元522、投影处理单元523和合成处理单元524。配准处理单元521进行使通过在多个相互不同的时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据中包括的受检体的位置相互匹配的处理。差分处理单元522进行获得由配准处理单元521使受检体的位置相互匹配的三维图像数据之间的差异的处理。结果是，获得基于通过在多个不同的时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据的时间减影图像。投影处理单元523获得通过从特定方向对由差分处理单元522获得的时间减影图像进行投影而获得的投影图像。投影处理单元523可以获得通过从多个不同的投影方向对一个时间减影图像进行投影而获得的多个投影图像。例如，投影处理单元523可以进行最大值投影处理和最小值投影处理。合成处理单元524进行将由投影处理单元523获得的多个投影图像相互组合的处理。输出单元53将多个投影图像输出到外部以显示在显示单元上。例如，输出单元53输出由合成处理单元524获得的合成图像。输出单元53也可以将由差分处理单元522生成的时间减影图像输出到外部。下面将给出对根据第一示例性实施例的图像处理的详细描述。
信息处理装置60是被构造为执行根据第一示例性实施例的信息处理的装置。信息处理装置60是例如电子计算机。显示单元61和操作单元62可以与信息处理装置60连接。显示单元61例如是液晶监视器。操作单元62例如是键盘或鼠标。显示单元61和操作单元62可以与触摸面板监视器集成。
信息处理装置60包括控制单元63。控制单元63以整体的方式控制与信息处理装置60连接的相应装置和信息处理装置60。控制单元63包括获得单元633、显示控制单元634和指定单元635。获得单元633获得在显示单元61上显示的图像。获得单元633经由网络20从医用图像拍摄装置30、PACS 40和图像处理装置50获得图像。显示控制单元634控制在显示单元61上显示的画面。例如，获得单元633获得由投影处理单元523获得的多个投影图像。显示控制单元634在显示单元61上显示由获得单元633获得的多个投影图像。指定单元635指定由投影处理单元523进行的投影处理的投影方向。例如，指定单元635基于用户经由操作单元62的操作输入指定投影方向。下面将描述由信息处理装置60进行的处理。
图2示出图像处理装置50和信息处理装置60的硬件结构的示例。图像处理装置50和信息处理装置60包括中央处理单元(CPU)201、随机存取存储器(RAM)202、固态驱动器(SSD)203、通信电路204、通用串行总线(USB)205和高清晰度多媒体接口(HDMI)(注册商标)206。CPU 201将在SSD 203中保存的程序临时保存在RAM 202中。此外，CPU201执行在RAM202中临时保存的程序来以整体的方式控制装置。CPU201控制显示单元61的显示。RAM 202是主存储装置。SSD 203保存用于操作图像处理装置50或信息处理装置60的程序。例如，SSD203可以是另一存储介质，例如，闪速存储器。另外，SSD 203保存数据。通信电路204是与网络20连接以与系统中包括的相应的装置进行通信的电路。USB 205和HDMI(注册商标)206是连接单元。信息处理装置60的USB205与操作单元62连接。信息处理装置60的HDMI(注册商标)206与显示单元61连接。
在下文中，将给出对根据第一示例性实施例的这样的示例的描述，其中，由医用图像拍摄装置30获得的断层图像用作三维图像数据。断层图像的特定示例包括由MRI装置获得的MR图像、由CT摄像装置获得的CT图像或由PET摄像装置获得的PET图像。应该注意，对于MR图像，提出几种不同的拍摄方法。例如，可以获得具有不同特征的断层图像，例如，T1加权图像、T2加权图像和扩散加权图像。断层图像由对应于二维图像的一个或更多个断层平面图像构成。在不同的拍摄位置的断层平面图像相互层叠的时候，诸如人体等的受检体被三维地表示。
当医生通过观察断层图像来进行关于是否存在患者的异常的诊断时，在使用显示构成该断层图像的断层平面图像组的装置的同时，通过逐个地切换要显示的断层平面图像来进行搜索异常的操作。由于断层图像通过将对应于二维图像的断层平面图像相互层叠来三维地表示受检体，所以可以通过三维笛卡尔坐标系来识别任意的像素的坐标。具体地，像素由指示构成断层图像的第Z断层平面图像的、水平方向上的第X像素和垂直方向上的第Y像素的坐标(X,Y,Z)识别。当表示观察断层图像的医生所找到的病变时，例如，记录“在坐标(X,Y,Z)处存在病变”。另外，诸如“病变区域”或“大脑区域”的解剖区域可以由对应于断层图像的坐标组的像素组识别。
接下来，将描述由配准处理单元521进行的图像处理。配准处理单元521进行图像配准处理。图像配准处理是指将图像中的一个或两个变形使得两个不同的图像中的受检体尽可能地相互匹配的处理。医生视觉上将特定患者的断层图像与在上述断层图像之前拍摄的断层图像比较，并且观察这些断层图像来确定是否发生有关的变化。此时，即使在由同一医用图像拍摄装置30拍摄的断层图像的情况中，如果拍摄时患者的姿势改变，则在某些情况下也可能难以相互比较这些断层平面图像。对新拍摄的断层图像进行图像配准处理，并且，使断层图像中的一个或两个变形，以将断层平面图像的形状设置为在观察同一部位(site)时彼此相似，从而便于观察。例如，在两个断层图像都被变形的情况下，基于包括与脱离于两个断层图像的基准对应的同一摄像对象的基准断层图像，进行变形处理。也就是说，对两个断层图像进行变形，使得这两个断层图像中的各个都尽可能地与基准断层图像匹配。
在使用基准断层图像的变形处理中，可以减小在进行变形以使多个断层图像相互匹配时进行处理的次数。例如，在进行变形以使四个断层图像中的两个任意断层图像尽可能地相互匹配的情况中，存在最大的六种组合。在基于使断层图像中的一个变形的方法而对所有的断层图像进行配准的情况中，图像配准处理需要被进行六次。在基于使用基准断层图像的方法而对所有的断层图像进行配准的情况中，图像配准处理需要被进行四次就足够了。此外，在使用基准断层图像的方法中，用户可以从已经进行了图像配准处理的断层图像开始观察，并且，可以减少等待时间。
在图像配准处理中，生成用于控制断层图像的变形的变形信息。然后，根据变形信息对断层图像进行变形。变形信息是指用于移动某些坐标处的像素的信息。在根据变形信息移动构成断层图像的各像素的同时，获得变形之后的断层图像。当存在变形信息中不包括的像素的情况下，在变形之后的断层图像中生成不设置像素值的像素。在这种情况下，关于不设置像素值的像素，像素值可以基于设置了像素值的其他像素的值和位置通过诸如线性内插的像素值内插方法来设置。
例如，配准处理单元521基于非刚性配准来进行处理。这里，将给出对作为示例的使用称为大变形微分同胚度量映射(large deformation diffeomorphic metricmapping,LDDMM)的算法(Miller,et al.,1993,Proceedings of the National Academyof Sciences of the United States of America,90,1 194-1 1948；Joshi et al.,1995,Geometric methods in Applied Imaging,San Diego,CA；Granander and Miller,1996,Statistical computing and graphics newsletter 7,3-8)的图像配准处理的描述。
例如，对第一断层图像I(χ)和第二断层图像J(χ)进行图像配准处理。这里，χ表示由三维坐标(x,y,z)表示的位置向量，并且，等效于构成三维图像中的各格子点的体素(voxel)。χ＝(x,y,z)T成立，并且，T表示转置。在第一断层图像I(χ)和第二断层图像J(χ)中的各个中，定义与断层图像中的摄像对象对应的点的集合族Γ＝{γ1,γ2,γ3,···,γn}。断层图像中的摄像对象例如是受检体的特定解剖结构。
假设如果精确地实现了第一断层图像I(χ)和第二断层图像J(χ)的摄像对象的配准，则与断层图像组中的各个中包括的、摄像对象对应的像素组γ(γ属于Γ)以I(χ)和J(χ)的联合概率P(i,j|γ)出现在密度值i和j中的各个处。也就是说，在断层图像中的各个中设置概率变量I或J，其中，与第一断层图像I(χ)和第二断层图像J(χ)中的各个中包括的摄像对象对应的像素组γ的密度值被设置为样本值中的各个。然后，假设由相应断层图像的一组概率变量构成的多维概率向量，这里，二维概率向量(I,J)，遵循预定的联合分布(I(χ),J(χ)|γ)。
接下来，将检查尚未实现配准(即，尚未进行图像配准处理)的第一断层图像I(χ)和第二断层图像J(χ)。用于将构成第二断层图像J(χ)的第一像素组与构成第一断层图像I(χ)的第二像素组进行配准的非刚性配准变换将被表示为T(χ)。如果第一像素组和第二像素值通过该变换T(χ)与第一断层图像I(χ)和第二断层图像J(χ)适当地相关联，则假设相应的密度值被设置为第一像素组和第二像素值中的一对的二维向量(i,j)遵循上述的联合分布。指示观察到二维向量(i,j)的似然性的似然函数由式1和式2定义。
Figure GDA0001941182940000081
Figure GDA0001941182940000082
应该注意，上述格式的似然函数通常被用于似然性分析方法，尤其是，统计分析领域中的最大似然估计方法。一般地，在最大似然估计方法中，总体分布中的平均值、协方差等被设置为未定义的，并且，这些作为总体参数被合并在似然函数中，以获得最大似然估计量。根据第一示例性实施例，总体分布被在先估计，并且，非刚性配准变换T(χ)的参数
Figure GDA0001941182940000083
作为总体参数被合并在似然函数中以获得最大似然估计量。下面将描述参数
Figure GDA0001941182940000084
应该注意，最大似然估计方法也可以适用于在先估计的总体分布。
与断层图像中的摄像对象对应的解剖结构的集合族Γ由两个组织(即，对应于配准对象的对象组织和其他的周边组织)构成。式1和式2被如下变换。
Figure GDA0001941182940000085
另外，最大算法似然变换TML由式4定义。
Figure GDA0001941182940000086
式4中的似然函数作为相似性的尺度被合并在如式5所定义的图像配准评价函数(目标函数)中。
Figure GDA0001941182940000091
其中，
Figure GDA0001941182940000092
表示定义为上述似然性的相似性尺度项。
Figure GDA0001941182940000093
表示平滑约束项。λ表示加权参数，以取得这两项的平衡。
Figure GDA0001941182940000094
和
Figure GDA0001941182940000095
分别表示由式6和式7提供的相应的局域化区域中的相似性尺度项和平滑约束项。
Figure GDA0001941182940000096
Figure GDA0001941182940000097
V表示与
Figure GDA0001941182940000098
有关的局域化区域。Φ表示用于描述由式8提供的配准变换的参数。
T(χ)＝χ+δ(χ；Φ) (8)
δ(x；Φ)表示由B样条描述的自由形式的弯曲表面(曲面)的变形(FFD)。Φ表示B样条的控制点的全体集合。
Figure GDA0001941182940000099
属于Φ，并且表示与相应的局域化区域相关的控制点的子集合。
为了最小化式5中定义的配准评价函数，例如，使用下面将示出的使用分层网格的最速下降算法。图3是用于例示由配准处理单元521进行的配准处理中包括的处理的流程图。将参照图3描述基于最速下降算法的处理。
在步骤S301中，对控制点Φm(m＝0)进行初始化。也就是说，设置上述处理中的Φ的初始值。
在步骤S302中，基于式9获得式5中的梯度向量。
Figure GDA0001941182940000101
在步骤S303中，基于式10在
Figure GDA0001941182940000102
(ε是小的正数)的范围中更新控制点Φ，并且，再次获得梯度向量
Figure GDA0001941182940000103
结果是，更新控制点Φ。
Figure GDA0001941182940000104
在步骤S304中，控制点Φ的层次结构被设置得更细。基于从式10获得的Φm+1，流程进入步骤S302，并且，重复上述处理。但是，应该注意，Φm表示在第m层级的B样条控制点网格。
重复从步骤S302至步骤S304的上述处理，直到达到最高层级，并且，处理完成。达到最高层级的时间点是Φ收敛的时候。作为对上述的另一种选择，处理可以在重复本处理预定的次数之后完成。
应该注意，使用B样条作为建模方法来表示上述示例中的自由形式的弯曲表面，但是，可以使用贝塞尔方法(Bezier method)或其他建模方法。另外，在上述示例中使用最速下降法作为最小化配准评价函数的算法，但是，可以使用优化方法，例如，共轭梯度法，牛顿迭代法(Newton-Raphson method)，拟牛顿法(quasi-Newton method)或Levenberg-Marquardt方法。
接下来，将描述根据第一示例性实施例的图像处理中的图像减影处理。如图4所示，图像减影处理是指将两个断层图像组中的具有对应位置关系的共同像素(mutualpixel)中的像素值相互减去以获得减影图像的处理。例如，通过使用具有相同的摄像对象且在不同的时间拍摄的两个断层图像组来进行图像减影处理。结果是，获得与强调图像对应的减影断层图像，其中，在不同的时间拍摄的两个断层图像之间的差异(即，变化)被描绘。上述的减影断层图像被称为时间减影图像或时间减影断层图像。应该注意，在根据第一示例性实施例的图像减影处理中，除非特别提及，从构成具有较新拍摄时间的断层图像的像素值组减去构成具有较旧拍摄时间的断层图像的像素值组。
另外，在不同的时间拍摄的断层图像组中，在某些情况中，可以在相应的断层图像中偏移摄像对象的位置。因此，即使在由同一医用图像拍摄装置30拍摄且基于相同的参数设置而获得的断层图像组的情况中，在一些情况中通过只将相同的坐标处的共同像素相互减去也可能无法获得只描绘发生变化的部分的时间减影断层图像。由于此原因，在对在不同的时间拍摄的断层图像组进行图像减影处理的情况中，为了使摄像对象的位置关系在断层图像组中匹配，在图像减影处理之前进行上述的图像配准处理。
作为具体的示例，将描述获得如图5所示的两个时间减影断层图像的情况。左手侧的第一项是特定受检体的第一CT图像，并且，摄像对象是肺。第一CT图像示出由肺泡区域所包围的隔离的肺癌的区域。左手侧的第二项是在拍摄第一CT图像的时间之前拍摄的第二CT图像，并且，摄像对象是肺。通过从第一CT图像减去第二CT图像来获得时间减影断层图像。为了简单起见，发生变化的部分仅仅是第一CT图像和第二CT图像中的肺癌区域。
首先，第二CT图像通过图像配准处理被变形，从而第一CT图像和第二CT图像中的肺区域相互匹配。接下来，对第一CT图像和变形的第二CT图像进行图像减影处理，以获得时间减影断层图像。结果是，获得这样的图像，在该图像中，只有时间减影断层图像中的发生变化的肺癌区域具有正的像素值，并且，其他区域的像素值是0。一般地，肺癌区域具有比CT摄像中的周边肺泡区域的X射线吸收率高的X射线吸收率。由于此原因，例如，在CT图像中这样表示，肺癌区域的像素值高，并且，肺泡区域的像素值低。从第一CT图像中的存在肺癌的具有高像素值的区域减去第二CT图像中的不存在肺癌的具有低像素值的区域。因此，在图5的右边所示的时间减影断层图像中，只有存在肺癌的区域被描绘为具有正值。由于在图5所示的示例中假设除了肺癌区域以外的部分没有变化并且其像素值相互匹配，所以除了肺癌区域以外的部分的共同像素值的减法结果被描绘为0。
图6示出时间减影断层图像的另一个示例。图6的左手边的第一项是表示其中骨头的一部分由对应于受检体的患者的溶骨性癌症溶解的状态的第一CT图像。图6的左手边的第二项是在第一CT图像之前拍摄的表示溶解骨头之前的状态的第二CT图像。与上述示例类似，从第一CT图像减去第二CT图像，以获得如图6的右边所示的时间减影断层图像。在CT摄像中，骨头区域具有比骨头被溶解的区域的X射线吸收率高的X射线吸收率。由于此原因，例如，在CT图像中这样表示，骨头区域的像素值高，并且，骨头被溶解的区域的像素值低。因此，在时间减影断层图像中，骨头被溶解且消失的区域被表示为像素值尤其低的负值。
在新拍摄的第一断层图像和在先拍摄的第二断层图像被视为对象的情况下，从上述具体示例总结由图像减影处理获得的时间减影断层图像的特征。当在第一断层图像中存在具有比第二断层图像的像素值高的像素值的区域时，该区域被描绘为时间减影断层图像中的具有高像素值(正值)的区域。另一方面，当在第一断层图像中存在具有比第二断层图像的像素值低的像素值的区域时，该区域被描绘为时间减影断层图像中的具有低像素值(负值)的区域。
接下来，将描述根据第一示例性实施例的图像处理中的投影处理。投影处理是从对应于三维图像的断层图像，生成对应于二维图像的投影图像的处理。投影图像包括，例如，最大强度投影(MIP)图像，最小强度投影(MinIP)图像，体积渲染图像，表面渲染图像等。MIP图像是由最大值投影处理获得的最大值投影图像。最大值投影处理是在投影平面上显示三维图像的任意观看方向上的投影路径中的最大值的处理。MinIP图像是由最小值投影处理获得的最小值投影图像。最小值投影处理是在投影平面上显示三维图像的任意观看方向上的投影路径中的最小值的处理。
特别地，由于从时间减影断层图像生成的MIP图像描绘观看方向上的最大像素值，所以它有效地描绘像素值变成高于在先的断层图像的像素值的区域。例如，它在新出现肺癌区域或成骨细胞癌症(导致骨头被硬化的癌症)区域等情况中有效。在图7所示的由断层平面图像组构成的断层图像中，当在观看方向向量被设置为(0,0,1)的情况中生成MIP图像时，获得如图8所示的二维图像。另外，由于从时间减影断层图像生成的MinIP图像描绘观看方向上的最小像素值，所以它有效地描绘像素值变成低于在先的断层图像的像素值的区域。例如，它在新出现溶骨性癌症或有裂纹或剥离区域(如骨折)等的情况中有效。在图7所示的由断层平面图像组构成的断层图像中，当在观看方向向量被设置为(0,0,1)的情况中生成MinIP图像时，获得如图9所示的二维图像。
接下来，将参照图10描述根据第一实施例的图像处理装置50的处理。在图像处理装置50中，获得单元51获得多个断层图像，并且，生成单元52生成时间减影断层图像及其投影图像。然后，输出单元53将投影图像输出到信号处理装置60。此外，生成单元52基于从信息处理装置60输入的用于指定任意像素的坐标的信息，生成对应于坐标的断层平面图像，并且，输出单元53将断层平面图像输出到信息处理装置60。结果是，可以生成并输出用于比较和观察断层图像的合适图像。应该注意，输出单元53可以将时间减影断层图像输出到信息处理装置60。在下文中，作为示例将描述这样的情况，其中，为了观察，将在由同一医用图像拍摄装置30对同一受检体的同一部位进行摄像的同时获得的两个断层图像相互比较。
在步骤S1001中，获得单元51获得期望相互比较以便观察的至少两个或更多个断层图像组。这里，获得包括第一断层图像和在先通过对与第一断层图像相同的受检体进行摄像而获得的第二断层图像的两个断层图像。获得单元51经由网络20从PACS 40获得断层图像。作为对上述的另一种选择，获得单元51获得在图像处理装置50的SSD 203中保存的断层图像。获得单元51根据用户的操作输入获得断层图像。在另一个示例中，获得单元51进行控制，使得在PACS 40保存断层图像时，该断层图像被自动地发送到图像处理装置50。此外，可以进行控制，使得获得单元51自动地在PACS 40中搜索同一受检体的在先的断层图像以发送到图像处理装置50。类似地，获得单元51进行控制，使得在医用图像拍摄装置30拍摄断层图像时，断层图像可以被自动地输出到图像处理装置50。
在步骤S1002中，配准处理单元521对要变形的在步骤S1001中获得的两个断层图像进行图像配准处理，使得这两个断层图像尽可能地相互匹配。这里，假设配准处理单元521对第二断层图像进行变形，以获得第三断层图像。也就是说，通过步骤S1002中的处理，获得其中摄像对象的位置关系与第一断层图像基本上匹配的第三断层图像。输出单元53将由配准处理单元521生成的第三断层图像输出到SSD 203或PACS40以被保存。例如，当图10所示的处理在步骤S1002中中断的情况下，获得单元51从SSD 203或PACS 40获得第三断层图像，并且，可以恢复后续的处理。
在步骤S1003中，差分处理单元522使用第一断层图像和第三断层图像进行图像减影处理来生成时间减影断层图像。
在步骤S1004中，投影处理单元523识别多个投影方向。投影方向可以由三维笛卡尔坐标系(X,Y,Z)中的向上观看的方向向量和观看方向向量定义。例如，在轴向图像被层叠的方向被设置为Z轴的情况下，与构成时间减影断层图像的断层平面图像的层叠方向垂直的向上观看的方向向量被表示为(X,Y,Z)＝(0,0,-1)。在保持向上观看的方向向量的同时，通过投影具有(X,Y,Z)＝(-sinθ,-cosθ,0)的观看方向向量的所有像素来获得投影图像，其中，θ被设置为高于或等于0且低于2π(π表示圆周率)。在本示例中，当θ是0时，投影图像变成冠状图像方向(Coronal image direction)上的投影图像。当θ是π/2时，投影图像变成矢状方向上的投影图像。根据第一示例性实施例，投影处理单元523通过以恒定间隔改变观看方向向量上的θ来生成多个投影图像。也就是说，当由投影处理单元523生成的多个投影方向上的投影图像被输出到信息处理装置60的显示单元61时，投影图像可以被显示为旋转显示的视频。
此外，在步骤S1004中，识别由用户的操作输入指定的投影方向。用户的操作输入例如经由信息处理装置60的操作单元62进行，并且由信息处理装置60的指定单元635输入到图像处理装置50。另外，投影方向可以由用户在先设置。例如，特别地，识别在不存在用于指定投影方向的输入时使用的多个投影方向。当存在用于指定投影方向的输入时，识别指定的投影方向。
在步骤S1005中，投影处理单元523生成反映像素值增大的区域的投影图像。例如，投影处理单元523生成在步骤S1003中生成的时间减影断层图像的MIP图像。结果是，关于通过在多个不同的时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据，获得根据像素值增大的三维部分区域的投影图像。
在步骤S1006中，投影处理单元523生成反映像素值减小的区域的投影图像。例如，投影处理单元523生成在步骤S1003中生成的时间减影断层图像的MinIP图像。结果是，关于通过在多个不同的时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据，获得根据像素值减小的三维部分区域的投影图像。
在步骤S1005和步骤S1006中，通过生成反映像素值增大或减小的区域的投影图像，可以获得相比于时间减影断层图像减少了伪影的影响的图像。结果是，在用户观察该图像时，用户可以更容易地找到发生变化的部分。
应该注意，当第一断层图像的摄像对象和第三断层图像的摄像对象的位置关系完全匹配时，在步骤S1003中生成的时间减影断层图像中的除了发生变化的区域以外的像素的像素值变为0。实际上，即使当进行图像配准处理时，在某些情况下也可能会发生失准。因此，在步骤S1005和步骤S1006中，当生成时间减影断层图像的投影图像时，在除了发生变化的区域以外的区域中，在某些情况下也可能会描绘粗略的形状。
在步骤S1007中，合成处理单元524将在步骤S1005和步骤S1006中生成的投影图像相互组合。结果是，可以获得同时可以观察到的表示像素值的增加的变化和像素值的减小的变化的图像。在步骤S1005和步骤S1006中，当从同一观看方向生成MIP图像和MinIP图像时，生成两个都具有相同的大小(即，相同的像素数)的图像。在步骤S1007中，生成其中在步骤S1005中获得的MIP图像和步骤S1006中获得的MinIP图像的相同坐标处的共同像素的像素值被相互相加的投影图像。
在步骤S1008中，输出单元53将在步骤S1004至步骤S1007中生成的包括合成投影图像的多个投影图像输出到信息处理装置50。
输出单元53可以在预定的时间点将在步骤S1003中生成的时间减影断层图像输出到信息处理装置60。例如，预定的时间点是步骤S1003。在另一个示例中，预定的时间点是步骤S1008，并且，时间减影断层图像与包括合成投影图像的多个投影图像一起被输出到信息处理装置60。
也就是说，根据第一示例性实施例的图像处理装置50包括与被构造为获得通过在多个不同的时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据的获得单元对应的获得单元51。另外，图像处理装置50包括与被构造为基于所述多个三维图像数据生成多个投影图像的生成单元对应的生成单元52，所述多个投影图像是通过从与如下的投影图像对应的多个不同投影方向进行投影而获得的，所述投影图像表示在所述多个时间点当中的相对于第一时间点的第二时间点处的、像素值增大的三维部分区域和像素值减小的三维部分区域。此外，图像处理装置50包括与被构造为将多个投影图像输出到外部以显示在显示单元上的输出单元对应的输出单元53。
接下来，将参照图11描述根据第一实施例的信息处理装置60的处理。在信息处理装置60中，获得单元633获得投影图像，并且，显示控制单元634在显示单元61上显示投影图像。然后，指定单元635指定投影方向。结果是，可以生成和输出用于比较和观察图像的合适图像。在时间减影断层图像也从输出单元53输出的情况下，信息处理装置60可以显示时间减影断层图像。
在步骤S1101中，信息处理装置60接受用于指示要在显示单元61上显示的图像的输入。例如，信息处理装置60经由操作单元62接受用于指示要在显示单元61上显示的图像的用户的操作输入。用户可以从在信息处理装置60的SSD 203或PACS 40中保存的图像选择和指示要在显示单元61上显示的图像。作为上述的另一种选择，在指示由医用图像拍摄装置30拍摄图像的信息被输入到信息处理装置60的同时，输入作为用于显示该拍摄图像的指示被接受。
在步骤S1102中，获得单元633从图像处理装置50获得投影图像。
在步骤S1103中，指定单元635指定投影方向。根据第一示例性实施例，作为初始设置，多个投影方向被指定用于旋转显示。当在步骤S1102中没有获得对应于指定的投影方向的投影图像的情况下，指定单元635使获得单元633从图像处理装置50获得投影图像。
在步骤S1104中，显示控制单元634在显示单元61上显示投影图像。图12示出在步骤S1104中在显示单元61上显示的画面的示例。在图12中，在右边的被表示为“投影图像”的区域中显示投影图像。这里，显示旋转显示的视频。例如，关于对整个身体进行摄像的CT图像的时间减影断层图像的投影图像，显示旋转的视频被这样显示，其中，受检体的粗略形状继续在水平方向上旋转，其中画面的垂直方向被设置为旋转轴。在图12所示的示例中，由于人体看起来旋转，所以容易掌握人体的形状。此外，在步骤S1102中，如图10所示的步骤S1007中生成的合成图像被获得并显示在显示单元61上。也就是说，在显示单元61上显示多个投影图像。结果是，便于掌握在人体的哪个位置中存在要作为具有变化的区域强调显示的区域。
在步骤S1105中，指定单元635确定是否存在对投影方向的指定。当指定投影方向时，流程进入步骤S1103。当不存在投影方向时，流程进入步骤S1106。用户可以经由操作单元62指定投影方向。根据第一示例性实施例，作为初始设置，在显示单元61上显示以恒定的间隔改变观看方向向量中的θ的旋转显示的视频。在这种情况下，例如，指定单元635指定在指示作为操作单元62的示例的鼠标的指定位置的鼠标指针与投影图像的显示部分重叠的时间点的θ作为投影方向。在步骤S1103中，将在鼠标指针重叠的时间点的θ指定为投影方向。在步骤S1104中，显示控制单元634在显示单元61上显示对应于指定的投影方向的投影图像。结果是，在鼠标指针与投影图像重叠的时间点，停止旋转显示。在进行旋转显示的情况下，作为用于指定投影方向的操作输入，可以点击投影图像上的区域。也可以通过在投影图像上的鼠标的滚轮操作或键盘的键操作来指定投影方向。用户可以通过操作投影图像的观看方向向量来调整旋转显示的位置。
另外，在步骤S1105中，可以通过用户的操作输入来改变在显示单元61上显示的投影图像的类型。例如，用户可以在显示单元61上显示MIP图像、MinIP图像以及通过将MIP图像和MinIP图像相互组合而获得投影图像当中的期望的投影图像。根据拍摄与投影图像的基础对应的断层图像的目的，信息处理装置60可以确定要在显示单元61上显示的投影图像。例如，显示控制单元634在显示单元61上显示用于检测关于对应于受检体的患者的疾病的病变部位的合适的投影图像。当怀疑肺癌时，显示控制单元634在显示单元61上显示可以表示像素值增大的区域的MIP图像。
在步骤S1106中，信息处理装置60接受用于完成在显示单元61上显示投影图像的操作输入。例如，在操作由显示控制单元634在显示单元61的屏幕上显示的图标(未示出)的同时，进行用于完成显示的操作输入。当存在用于完成显示的操作输入时，完成显示。当不存在用于完成显示的操作输入时，流程进入步骤S1104，并且，投影图像的显示继续。
可设想到这样的情况，其中，关于通过将MIP图像和MinIP图像相互组合而获得的投影图像，相应图像中强调的区域被显示为在某一投影方向上重叠。例如，所述情况包括这样的情况，其中，如图13所示，当在某一区域中在同一观看直线上发生像素值增大的变化和像素值减小的变化时，MIP图像中记录的正值和MinIP图像中记录的负值相互重叠。此时，在用于组合MIP图像和MinIP图像的相加处理期间，像素值可以被抵消，并且，在某些情况下，在合成图像中，像素值可以接近0。即使当在期望比较的断层图像组中发生变化时，也存在在投影图像中没有描绘特征的担心。在步骤S1102至步骤S1104的处理中，例如，如旋转显示中一样显示多个投影方向上的投影图像，从而可以显示消除了强调的区域的重叠的投影图像。用户可以更精确地找到发生变化的区域。另外，例如，如旋转显示中一样，通过切换要显示的投影图像的观看方向，可以减轻用户手动地切换观看方向的劳动。
根据第一示例性实施例的信息处理装置60包括与下述获得单元对应的获得单元633：该获得单元被构造为基于通过在多个不同的时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据，获得多个投影图像，所述多个投影图像是通过从与根据在多个时间点当中的相对于第一时间点的第二时间点处的、像素值增大的三维部分区域和像素值减小的三维部分区域的投影图像对应的多个不同投影方向进行投影而获得的。另外，信息处理装置包括与被构造为在显示单元上显示多个投影图像的显示控制单元对应的显示控制单元634。
也就是说，根据第一示例性实施例的信息处理装置60能够以用户可容易地掌握变化的方式，三维地表示两个或更多个断层图像组之间的变化。可以显示发生变化的三维部分区域，从而减少伪影的影响。结果是，用户可以更容易地找到发生变化的三维部分区域。特别地，通过时间减影断层图像的投影图像显示，可以容易地找到发生变化的区域，并且，可以减少忽略病变的可能性。另外，可以减轻视觉上搜索病变部位的劳动。
第二示例性实施例
接下来，将描述本发明的第二示例性实施例。根据第一示例性实施例，已经描述了在投影处理中进行最大值投影处理或最小值投影处理的示例。关于在不同的时间点拍摄的多个三维图像数据，根据第二示例性实施例的信息处理装置获得与关于下述区域的信息对应的区域显示的信息，该区域是像素值增大或减小了大于或等于阈值的量的区域，或者是大小变化了大于或等于阈值的量的区域。
图14是用于例示根据第二示例性实施例的图像处理装置50中的处理的流程图。由于图14所示的步骤S1001至步骤S1004类似于图10所示的步骤S1001至步骤S1004，所以援用上述解释，并且，将省略详细描述。
在步骤S1401中，投影处理单元523获得时间减影断层图像中包括的区域当中的、大小变化了大于或等于阈值的量的区域以及像素值变化了大于或等于阈值的量的区域。阈值可以由用户在先设置。另外，可以根据用于拍摄医用图像的检查的目的设置阈值。这里，大小是指三维图像数据的情况中的体素的数量或体积。关于在步骤S1401中获得的区域的信息在下文中将被称为区域信息。区域信息被认为可用来将发生病变区域的时间变化的区域与其他伪影区分开来。例如，当某一癌症区域随着时间变化而变大时，可设想到，该区域被改变以作为整体扩大且与伪影区分开。另外，当产生癌症区域时，该区域的像素值的变化被认为是大于生成伪影的区域的像素值的变化。
在步骤S1402中，投影处理单元523生成多个投影图像。步骤S1402中的处理类似于图10所示的步骤S1004至步骤S1007中的处理。
在步骤S1403中，输出单元53将步骤S1401中获得的区域信息和在步骤S1402中生成的多个投影图像输出到信息处理装置60。
结果是，类似于第一示例性实施例，可以在强调发生变化的区域的同时生成伪影数量低的投影图像。
图15是用于例示根据第二示例性实施例的信息处理装置60中的处理的流程图。由于图15所示的步骤S1101至步骤S1106类似于图11所示的步骤S1101至步骤S1106，所以援用上述解释，并且，将省略详细描述。在下面将描述的信息处理装置60的处理中，使用通过图14所示的处理而在图像处理装置50中生成的投影图像。图15所示的信息处理装置60的处理可以适用于根据第一示例性实施例的在图像处理装置50中生成的投影图像。
在步骤S1501中，显示控制单元634叠加显示区域显示。首先，获得单元633获得图14所示的步骤S1401中获得的区域信息。显示控制单元634叠加显示由关于在步骤S1104中在显示单元61上显示的投影图像的区域信息所指示的区域的显示。例如，通过MIP图像或MinIP图像强调显示发生时间变化的区域。
在步骤S1502中，显示控制单元634确定在步骤S1501中叠加显示的区域显示，是否被重叠在从在步骤S1103中指定的投影方向在步骤S1104中显示的投影图像中。可设想到的，区域显示被叠加在其上的区域是用户期望关注的诸如癌症区域的区域。例如，如图13所示，在某些情况下，MIP图像和MinIP图像二者中强调的区域可以在某一投影方向上相互重叠。此外，当在MIP图像或MinIP图像中强调的区域，与和区域显示叠加的区域重叠的情况下，可设想到，用户期望关注的区域被重叠在某一投影方向上。当用户期望关注的区域与在步骤S1104中显示的投影图像重叠的情况下，存在这样的担心，可能只描绘它们中的一个，或者，像素值被抵消并没有被描绘为MIP图像和MinIP图像的合成的结果。因此，存在用户期望关注的区域可能被忽略的担心。在步骤S1502中，当显示控制单元634确定发生重叠的情况下，流程进入步骤S1503。当显示控制单元634确定没有发生重叠的情况下，流程进入步骤S1105。
在步骤S1503中，显示控制单元634在显示单元61的屏幕上显示警告“重叠”。结果是，可以减少用户忽略在显示单元61上显示的投影图像中的用户期望关注的区域的可能性。当显示控制单元634显示该警告时，流程进入步骤S1105。
由于图15所示的步骤S1105和步骤S1106类似于图11所示的步骤S1105和步骤S1106，所以援用上述解释，并且，将省略详细描述。
以这样的方式，通过根据第二示例性实施例的信息处理装置，能够以可更容易理解的方式显示在不同的时间点拍摄的三维图像数据中的发生时间变化的区域当中的用户期望关注的区域。结果是，减少用户期望关注的区域被忽略的可能性。
变型例
接下来，将描述第一示例性实施例和第二示例性实施例的变型例。图12例示通过显示单元61在其上显示投影图像的画面，但是，显示控制单元634也可以同时显示与投影图像有关的断层图像或断层平面图像。例如，图12从左边起按时间顺序显示对应于“投影图像”中的强调区域(即，发生时间变化的区域)的位置处的断层平面图像。当用户经由操作单元62在投影图像上指定位置时，显示控制单元634也可以显示对应于指定的位置的断层平面图像。具体地，投影图像是二维图像，并且，与构成投影图像的像素组的垂直方向对应的Y坐标等效于对应于投影图像的生成源的断层图像组的Z坐标。由于此原因，当指定对应于投影图像的显示部分的坐标时，识别投影图像中的Y坐标和上述断层图像组中的Z坐标。显示控制单元634可以在显示单元61上显示通过第一断层图像的识别的Z坐标的断层平面图像或者通过第三断层图像的上述的Z坐标的断层平面图像，或者显示这两个图像。当用户发现可能存在病变的区域时，用户经常同时观察断层平面图像。在上述情况下，可以减轻用于切换投影图像和断层平面图像或者搜索在对应于病变的位置处的断层平面图像的劳动。也就是说，例如，当用户使用鼠标点击基于MIP图像的投影图像上的加厚显示的部分时，画面可以立即被切换到要观察的发生像素值增大的这种变化的断层平面图像。因此，减轻相关领域中的用于断层平面图像的切换操作的劳动。
作为第一示例性实施例和第二示例性实施例的另一个变型例，显示控制单元634在显示单元61上同时显示多个断层平面图像，或者在显示单元61上切换要显示的多个断层平面图像。在诸如第一断层图像、第二断层图像、第三断层图像和时间减影断层图像等的断层图像组中，通常显示构成上述图像的断层平面图像(例如，轴向图像等)。显示控制单元634同时显示被重构为冠状图像、矢状图像等的其他断层平面的断层平面图像，或者，可以切换与轴向图像一起被显示在显示单元61上的断层平面图像。进行处理，使得第一断层图像的摄像对象和第三断层图像的摄像对象的位置关系通过图像配准处理基本上被匹配。在对断层图像当中的一个断层图像进行显示操作的情况下，类似的显示操作被应用于其他的断层图像，使得两个断层图像中的同一位置处的断层平面图像可以在相互同步的同时被显示。此外，当对某一断层平面图像的显示操作被转换为对要应用的另一断层平面图像的显示操作时，可以在相互同步的同时显示其他的断层平面图像或者立即切换要显示的断层平面图像。也就是说，当显示包括在先的断层图像中的病变的断层平面图像时，包括存在新的断层图像中的病变的位置的断层平面图像被自动地同步显示。结果是，用户可以容易地检查病变的变化，并且，减轻用于断层平面图像的切换操作的劳动。另外，关于在同一位置的投影图像，可以通过用户的操作改变显示条件，例如，投影图像的类型或观看方向。每当改变显示条件时，信息处理装置60将显示条件输出到图像处理装置50。图像处理装置50生成与输入的显示条件对应的、对应于时间减影断层图像的投影图像，从而被输出到信息处理装置60。
本发明也可以通过以如下方式的处理来实现：用于实现上述示例性实施例的一个或更多个功能的程序经由网络或存储介质被供应到系统或装置，并且，在系统或装置的计算机中的一个或更多个处理器读出该程序来执行处理。另外，本发明可以通过实现一个或更多个功能的电路(例如，专用集成电路(ASIC))来实现。
根据上述的相应的示例性实施例的信息处理装置可以被实现为独立的装置，并且，也可以采用多个装置相互组合以可相互通信来执行上述处理的模式，其都被包括在本发明的示例性实施例中。公共的服务器装置或服务器组也可以执行上述处理。它在如下的时候是足够的：构成信息处理装置和信息处理系统的多个装置以预定的通信率相互可通信，并且，所述多个装置不必一定存在于同一设施或同一国家中。
本发明的示例性实施例包括这样的模式，其中，用于实现示例性实施例的上述的功能的软件的程序被供应到系统或装置，并且，系统或装置的计算机读出并执行被供应的程序的代码。
因此，为了通过计算机实现根据示例性实施例的处理，自身被安装到计算机中的程序代码也是本发明的示例性实施例中的一种。另外，在计算机上运行的操作系统(OS)等基于在由计算机读出的程序中包括的指令进行实际处理中的一部分或全部，并且，示例性实施例的上述功能也可以通过处理实现。
上述示例性实施例相互组合的模式也被包括在本发明的示例性实施例中。
根据本发明的示例性实施例，在显示根据在不同的时间点拍摄的三维图像数据之间的发生变化的区域的投影图像的同时，能够以可容易理解的方式呈现临床状况改变的区域。另外，在显示从多个不同的投影方向投影的多个投影图像的同时，在某一投影方向上重叠的区域可以被显示在从另一个投影方向的投影图像中。因此，可以减少用户忽略临床条件被改变的区域的可能性。
虽然针对示例性实施例描述了本发明，但是，应该理解，本发明不限于公开的示例性实施例。下述权利要求的范围被赋予最宽的解释，以便涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种信息处理装置，所述信息处理装置包括：
获得单元，其被构造为，从多个不同投影方向对减影图像进行投影而获得多个投影图像，所述减影图像是在通过在多个不同时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据中，使用在第一时间点对受检体摄像而获得的三维图像数据和在第二时间点对受检体摄像而获得的三维图像数据执行减影处理而生成的减影图像；以及
显示控制单元，其被构造为在显示单元上显示所述多个投影图像，
其中，组成所述多个投影图像的一个投影图像是通过将通过对减影图像进行最大值投影处理获得的多个像素值和通过对减影图像进行最小值投影处理获得的多个像素值组合而生成的投影图像，以及
所述减影处理是指将两个三维图像数据中的具有对应位置关系的共同像素中的像素值相互减去以生成减影图像的处理。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，在改变投影方向的同时，所述显示控制单元在所述显示单元上切换显示所述多个投影图像。
3.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述显示控制单元切换显示所述多个投影图像，使得投影方向旋转。
4.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，由所述获得单元获得的投影图像是基于三维图像数据获得的投影图像，该三维图像数据是基于通过使通过在所述第一时间点摄像获得的三维图像数据和通过在所述第二时间点摄像获得的三维图像数据中的至少一个变形以对通过在所述第一时间点摄像获得的三维图像数据和通过在所述第二时间点摄像获得的三维图像数据进行配准而获得的。
5.根据权利要求1所述的信息处理装置，所述信息处理装置还包括：
指定单元，其被构造为指定投影方向，
其中，所述显示控制单元在所述显示单元上显示通过在指定的投影方向上的投影而获得的投影图像。
6.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述显示控制单元将所述多个三维图像数据和减影图像中的至少一者、与投影图像一起显示。
7.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，在获得的投影图像中的一个投影图像中，在从该一个投影图像的投影方向看，三维图像数据中包括的区域当中的至少以下区域重叠的情况下，所述显示控制单元将表示重叠情况的信息与该一个投影图像一起显示在显示单元上，所述区域是：像素值增加或减小了大于或等于阈值的量的区域、或者具有大于或等于阈值的大小的区域。
8.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述三维图像数据是受检体的多个断层图像。
9.一种信息处理方法，所述信息处理方法包括：
从多个不同投影方向对减影图像进行投影而获得多个投影图像，所述减影图像是在通过在多个不同时间点对受检体摄像而获得的多个三维图像数据中，使用在第一时间点对受检体摄像而获得的三维图像数据和在第二时间点对受检体摄像而获得的三维图像数据执行减影处理而生成的减影图像；以及
在显示单元上显示所述多个投影图像，
其中，组成所述多个投影图像的一个投影图像是通过将通过对减影图像进行最大值投影处理获得的多个像素值和通过对减影图像进行最小值投影处理获得的多个像素值组合而生成的投影图像，以及
所述减影处理是指将两个三维图像数据中的具有对应位置关系的共同像素中的像素值相互减去以生成减影图像的处理。
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