JP2011092547A - 医療用画像処理装置及び医療用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】動き解析情報及び画像の画質情報に基づき、複数のボリュームデータからそれぞれ画像を作成するときの画質を向上させること。
【解決手段】本発明の医療用画像処理装置は、前記複数のボリュームデータを生成し、それぞれの画質情報を生成する第１生成部と、前記複数のボリュームデータのそれぞれの動き解析情報を生成する第２生成部と、前記複数のボリュームデータの内の少なくともひとつのボリュームデータについて、当該ボリュームデータのボクセルと、当該ボリュームデータとは異なる他のボリュームデータのボクセルとを動き解析情報により対応付け、前記対応付けしたボクセルの信頼性を、前記画質情報から取得し、前記対応付けしたボクセルのボクセル値を、前記対応付けしたボクセルの信頼性により補正する補正処理部と、前記補正処理部により補正したボクセル値に基づき、前記複数のボリュームデータを可視化した複数の画像を表示するための処理を行う表示処理部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療用画像処理装置及び医療用画像処理プログラムに関する。

Ｘ線ＣＴ装置およびＭＲＩ装置等の各種画像診断機器は、被検体のボリュームデータから検査部位の断層像を生成し、モニター画面に表示して診断を行うものである。例えば、心臓や血管等の循環器系およびその他の動きのある臓器の場合、それらを構成する組織の動きを断層像により観察して、それら臓器等の機能を診断することが行なわれている。このような画像診断機器により、高解像度の画像が短時間に得られるようになったことに伴い、取得したボリュームデータから、臓器や腫瘍等の関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を抽出し、これらを見やすく可視化し、あるいは定量化して面積や体積を量ることにより病変部の診断に役立てている。

従来例１として、特許文献１に開示されている医療用画像処理装置は、各フェイズの複数のボリュームデータから新たに一の画像を生成し、各フェイズ現れる組織の変化を一の画像に表示することができる。しかし、各フェイズ間を補うボリュームデータを生成しているものではない。ここで、フェイズ（Ｐｈａｓｅ）とは、同一の対象を同一手法で短時間のうちに撮像した複数のボリュームデータのうちの１つのボリュームデータを指す。

従来例２として、特許文献２に開示されている医療用画像処理装置は、各フェイズの抽出領域から構造情報（たとえば、血管の中心線）を求めて、各フェイズの異常個所を比較、検出している。そのため、少ない計算量で領域抽出を行うことができる。しかし、各フェイズ間を補うボリュームデータを生成し、各フェイズの領域抽出を行っていない。

従来例３として、非特許文献１では、いわゆる、モーフィングにより、医療画像とは異なる通常の画像で構成される動画像のフレーム間隔（例えば、１／６０秒）の中間位置で新たに画像を補間している。

特開２００８−３５８９５号公報 特開２００７−６８６５８号公報

しかし、従来例１では、複数のボリュームデータから高画質な一の画像を生成しているが、複数のボリュームデータそれぞれから作成する個別の画像の画質は改善しない。これは特に動画となったときに顕著である。また、従来例２は複数のボリュームデータに含まれる組織の対応関係を取得するに留まる。また、従来例１及び従来例２で開示されている技術では、各フェイズ間を補うボリュームデータを生成しているものではないので、各フェイズの位置合わせの精度を高めるには別の方法を検討する必要がある。また、従来例３では、新たに画像を補間するタイミングは、動画像（たとえば、テレビ映像）のフレーム間隔（例えば、１／６０秒）の中間位置に固定されており、この位置を変更することはまでは示唆されていない。さらに、新たに画像を補間しても画質を改善しているわけではない。

本発明の目的は、動き解析情報及び画像の画質情報に基づき、画像の変化を正確に表示することができる医療用画像処理装置及び医療用画像処理プログラムを提供することである。

本発明は、時刻情報を有する複数のボリュームデータのそれぞれを可視化する医療用画像処理装置であって、前記複数のボリュームデータを生成し、それぞれの画質情報を生成する第１生成部と、前記複数のボリュームデータのそれぞれの動き解析情報を生成する第２生成部と、前記複数のボリュームデータの内の少なくともひとつのボリュームデータについて、当該ボリュームデータのボクセルと、当該ボリュームデータとは異なる他のボリュームデータのボクセルとを動き解析情報により対応付け、前記対応付けしたボクセルの信頼性を、前記画質情報から取得し、前記対応付けしたボクセルのボクセル値を、前記対応付けしたボクセルの信頼性により補正する補正処理部と、前記補正処理部により補正したボクセル値に基づき、前記複数のボリュームデータを可視化した複数の画像を表示するための処理を行う表示処理部と、を備える医療用画像処理装置を提供する。

上記医療用画像処理装置では、前記補正処理部は、更に、前記動き解析情報から、前記複数の画像のうちの少なくとも一つの画像において、部分的な変異又は変形を取得し、前記変異又は変形から、前記ボリュームデータのボクセルと、当該ボリュームデータとは異なる前記他のボリュームデータのボクセルとの間の前記ボクセル値の変化を予測し、前記対応付けしたボクセルの信頼性に加えて、当該予測したボクセル値の変化に基づき、前記対応付けしたボクセルのボクセル値を補正する。

上記医療用画像処理装置は、更に、前記ボリュームデータのボクセルと、当該ボリュームデータとは異なる他のボリュームデータのボクセルとの間を補間する補間ボリュームデータを生成する第３生成部を備える。

上記医療用画像処理装置では、前記第３生成部は、前記ボリュームデータと前記補間ボリュームデータの間隔と、前記補間ボリュームデータと前記ボリュームデータとは異なる前記他のボリュームデータの間隔とは、非等間隔となるように、前記補間ボリュームデータを生成する。

また、上記医療用画像処理装置では、前記第１生成部は前記画質情報を医療画像撮影装置から取得した情報を少なくとも用いて生成する。

また、本発明は、医療用画像処理プログラムであって、コンピュータを、上記医療用画像処理装置として機能させる医療用画像処理プログラムを提供する。

本発明に係る医療用画像処理装置及び医療用画像処理プログラムによれば、動き解析情報及び画像の画質情報に基づき、複数のボリュームデータからそれぞれ画像を作成するときの画質を向上させることができる。

実施の形態１に係る医療用画像処理装置１００の構成を示すブロック図 動き解析情報生成部１０３の動作を概念的に説明するための示す図 補間ボリュームデータ生成部１０５の動作を概念的に説明するための図 画像生成部１０７が生成する画像を模式的に示す図 時刻ｔ_ｋ−１と時刻ｔ_ｋと間の任意の時刻で画像生成部１０７が生成する画像を模式的に示す図 心室容量の大きさの経時変化を示すモデルと画像生成部１０７が作成した補間画像ｔ_ａｕｘとを比較した図 画像生成部１０７が生成した２組の時系列に並んだ３次元画像セットを示す図 図７に示す２組みの３次元画像セットを同期させた画像のシーケンスを示す図 等間隔に複数の補間画像を実画像に補った場合の画像のシーケンスを示す図 実画像に対して一時的に複数の補間画像補い、表示した例を示す図 医療用画像処理装置１００の動作処理フロー 実施の形態２に係る医療用画像処理装置３００の構成を示すブロック図 補正処理前後の実画像の例（１）を示す図 医療用画像処理装置３００補正処理フローの例（１） 医療用画像処理装置３００補正処理フローの例（２） 実画像の補正処理の例（２）を説明するための図 実画像の補正処理の例（３）を説明するための図 実画像及び補間画像の補正処理の例（４）を説明するための図 実画像の補正処理の例（５）を説明するための図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１を参照して、実施の形態１に係る医療用画像処理装置について説明する。図１に示す医療用画像処理装置１００は、ボリュームデータ生成部１０１と、動き解析情報生成部１０３と、補間ボリュームデータ生成部１０５と、画像生成部１０７と、表示処理部１０９と、を備える。医療用画像処理装置１００には、医療用画像処理装置１００で生成された画像を表示する表示部１１１と、医療用画像処理装置１００の各部を操作するためのユーザインターフェースである操作部１１３と、が設けられている。

図１に示すように、医療用画像処理装置１００は、コンピュータ断層撮影装置に接続されている。コンピュータ断層撮影装置は、被検体の組織等を可視化するものである。Ｘ線源１からは同図に鎖線で示す縁部ビームを有するピラミッド状のＸ線ビーム束２が放射される。Ｘ線ビーム束２は、例えば患者３である被検体を透過しＸ線検出器４に照射される。Ｘ線源１及びＸ線検出器４は、本実施形態の場合にはリング状のガントリー５に互いに対向配置されている。リング状のガントリー５は、このガントリーの中心点を通るシステム軸線６に対して、同図に示されていない保持装置に回転可能（矢印ａ参照）に支持されている。

患者３は、Ｘ線が透過するテーブル７上に寝ている。このテーブル７は、図示されていない支持装置によりシステム軸線６に沿って移動可能（矢印ｂ参照）に支持されている。従って、Ｘ線源１及びＸ線検出器４は、システム軸線６に対して回転可能でありかつシステム軸線６に沿って患者３に対して相対的に移動可能である測定システムを構成するので、システム軸線６に関して種々の投影角及び種々の位置のもとで患者３にＸ線を投射する。その際に発生するＸ線検出器４の出力信号は、ボリュームデータ生成部１０１に供給され、ボリュームデータに変換される。

シーケンス走査の場合、患者３の層毎の走査が行なわれる。その際に、Ｘ線源１及びＸ線検出器４はシステム軸線６を中心に患者３の周りを回転し、Ｘ線源１及びＸ線検出器４を含む測定システムは患者３の２次元断層を走査するために多数の投影を撮影する。その際に取得された測定値から、走査された断層を表示する断層像が再構成される。相連続する断層の走査の間に、患者３はその都度システム軸線６に沿って移動される。この過程は全ての関心断層が捕捉されるまで繰り返される。

スパイラル走査中は、Ｘ線源１及びＸ線検出器４を含む測定システムはシステム軸線６を中心に回転し、テーブル７は連続的に矢印ｂの方向に移動する。すなわち、Ｘ線源１及びＸ線検出器４を含む測定システムは、患者３に対して相対的に連続的にスパイラル軌道上を、患者３の関心領域が全部捕捉されるまで移動する。本実施形態の場合、同図に示されたコンピュータ断層撮影装置により、患者３の診断範囲における多数の相連続する断層信号がボリュームデータ生成部１０１に供給される。

ボリュームデータ生成部１０１は、コンピュータ断層撮影装置により供給された断層信号から、撮影時刻の異なる複数のボリュームデータを生成し、各ボリュームデータが生成された時刻を表す時刻情報と共に、動き解析情報生成部１０３及び画像生成部１０７へ出力する。なお、ボリュームデータ生成部１０１は、図示しないメモリに、撮影時刻の異なる複数のボリュームデータを保持することができる。

ここで、本実施の形態では、ボリュームデータ生成部１０１は、複数のボリュームデータの各ボリュームデータが、コンピュータ断層撮影装置により撮影された時刻ｔに基づき、ボリュームデータを生成した時刻情報ｔ_ｎ（ｎ＝１、２、…、ｋ−１、ｋ、ｋ＋１…：自然数）を生成するものとする。

以下、説明のため、ボリュームデータ生成部１０１では、時刻情報ｔ_ｋ−１のボリュームデータと、時刻ｔ_ｋ−１から所定時間経過後に撮影され、ボリュームデータ生成部１０１に供給された断層信号に基づき生成された時刻情報ｔ_ｋのボリュームデータと、時刻ｔ_ｋから所定時間経過後に撮影され、ボリュームデータ生成部１０１に供給された断層信号に基づき生成された時刻情報ｔ_ｋ＋１のボリュームデータを保持しているものとする。
なお、以下、説明のため、時刻情報ｔ_ｋのボリュームデータを、ボリュームデータｔ_ｋと適宜省略して記載する。

動き解析情報生成部１０３は、ボリュームデータ生成部１０１から出力されたボリュームデータのうち、ボリュームデータｔ_ｋ−１及びその時刻情報ｔ_ｋ−１、並びにボリュームデータｔ_ｋ及びその時刻情報ｔ_ｋから、動き解析情報を生成し（図２参照）、補間ボリュームデータ生成部１０５に出力する。

ここで、動き解析情報とは、複数のボリュームデータ上の対応する位置もしくは対応する物体の対応関係の情報、及び、前記位置及び物体が移動変化する過程の情報を指す。また、各ボリュームデータの画素が、時刻_ｋ−１と時刻_ｋとの間の任意の時刻での位置を示す指標となる。

図２は、動き解析情報生成部１０３の動作を概念的に示す図である。図２に示すように、動き解析情報生成部１０３は、３次元画像の情報を含むボリュームデータｔ_ｋ−１の各画素がどのように変位して、ボリュームデータｔ_ｋでの画素となっているかを、動き解析情報として生成している。

補間ボリュームデータ生成部１０５は、動き解析情報生成部１０３から出力された動き解析情報に基づき、ボリュームデータｔ_ｋ−１とボリュームデータｔ_ｋとの間を補間する、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘとその時刻情報ｔ_ａｕｘとを生成し、画像生成部１０７に出力する。

ここで、補間ボリュームデータとは、時刻ｔ_ｋ−１と時刻ｔ_ｋとの間の特定の時刻ｔ_ａ
ｕｘにおけるボリュームデータである。つまり、補間ボリュームデータ生成部１０５が補間ボリュームデータｔ_ａｕｘを生成することは、実際はコンピュータ断層撮影装置で撮像されていない時刻ｔ_ａｕｘにおいて、あたかもコンピュータ断層撮影装置により撮像して、ボリュームデータ生成部１０１がボリュームデータを生成したことと、同等となる。

図３は、補間ボリュームデータ生成部１０５の動作を概念的に示す図である。図３に示すように、補間ボリュームデータ生成部１０５は、３次元画像の情報を含むボリュームデータｔ_ｋ−１とボリュームデータｔ_ｋとの間を補間する、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘとその時刻情報ｔ_ａｕｘとを生成する。

ここで、本実施の形態では、図３に示すように補間ボリュームデータｔ_ａｕｘが有する時刻情報ｔ_ａｕｘは、時刻情報ｔ_ｋ−１と時刻情報ｔ_ｋとの中間の時刻情報ではない。言い換えると、補間ボリュームデータの時刻情報ｔ_ａｕｘと直前のタイミングに生成されたボリュームデータｔ_ｋ−１の時刻情報ｔ_ｋ−１との間隔Ａと、補間ボリュームデータの時刻情報ｔ_ａｕｘと直後のタイミングに生成されたボリュームデータの時刻情報ｔ_ｋとの間隔Ｂとが異なる間隔、すなわち、非等間隔となっている。この理由については、後述する。

画像生成部１０７は、ボリュームデータ生成部１０１から出力されるボリュームデータｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、及び時刻情報ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、並びに補間ボリュームデータ生成部１０５から出力される補間ボリュームデータｔ_ａｕｘ、及びその時刻情報ｔ_ａｕｘを入力とする。画像生成部１０７は、各ボリュームデータｔ_ｋ−１、ｔ_ｋから実際の３次元画像を生成する一方、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘから補間３次元画像を生成し、時系列に並べる。

表示処理部１０９は、画像生成部１０７で時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘを、表示部１１１のディスプレイに表示するための各種処理を行う。例えば、画像生成部１０７で生成された３次元画像のシーケンスを生成して、表示部１１１で動画像として再生するための処理（再生フレームレートの設定など）を行うことができる。

表示部１１１は、表示処理部１０９で適宜処理された時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘを表示する。表示部１１１は、時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘ以外に、各画像の時刻情報も表示する。また、必要に応じて、表示部１１１は、画像生成部１０７で生成された３次元画像のシーケンスを、表示処理部１０９での処理の後、動画像として再生することができる。

操作部１１３は、表示部１１１に表示された画像を加工するための各種のインターフェースを備えており、例えば、補間画像ｔ_ａｕｘを生成するための補間パラメータ（時刻情報ｔ_ａｕｘなど）を設定する。そして、ユーザは、表示部１１１を見ながら、操作部１１３により、医療用画像処理装置１００の各部を操作することができる。そのため、ユーザは、インタラクティブに補間パラメータを変更できる。したがって、本実施の形態の医療用画像処理装置において、画像生成部１０７は、操作部１１３から指示に基づき、インタラクティブに補間画像ｔ_ａｕｘを修正することができる。

ここで、補間パラメータとして、たとえば、（１）位置補間アルゴリズム（リニア／キュービック／スプライン）、（２）ボクセル値の補間のアルゴリズム（リニア／キュービック／スプライン）、（３）補間により生成される３Ｄ画像のピッチ（時間間隔）や数、並びに（４）４Ｄフィルタの方法として、平滑化、エッジ強調、最大値・最小値投影、差分、累積加算、ヒストグラムマッチング、およびそれらの組み合わせなどがある。

図４を参照して、画像生成部１０７が生成する３次元画像について説明する。図４は、画像生成部１０７が生成した各画像を模式的に示す図である。図４に示すように、実画像ｔ_ｋ−１と実画像ｔ_ｋとの間で、時刻情報ｔ_ａｕｘを有する補間画像ｔ_ａｕｘが、画像生成部１０７によって生成される。以下、説明のためボリュームデータｔ_ｋ−１、ｔ_ｋから生成された、時刻ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋにおける実際の３次元画像を、それぞれ実画像ｔ_ｋ−１と実画像ｔ_ｋと称し、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘから生成された、時刻ｔ_ａｕｘにおける３次元の補間画像を、補間画像ｔ_ａｕｘと称する。

ここで、図４に示すように、補間画像ｔ_ａｕｘの時刻情報ｔ_ａｕｘと直前のタイミング
に生成された実画像ｔ_ｋ−１の時刻情報ｔ_ｋ−１との間隔Ｃと、補間画像ｔ_ａｕｘの時刻
情報ｔ_ａｕｘと直後のタイミングに生成された実画像ｔ_ｋの時刻情報ｔ_ｋとの間隔Ｄとが非等間隔となっている。本実施の形態において、ボリュームデータｔ_ｋ−１と、時刻情報ｔ_ｋ−１の次のタイミングで生成されるボリュームデータｔ_ｋとの間隔が、およそ０．１秒から数年単位である。これは、画像生成部１０７で生成される医療画像（実画像ｔ_ｋ−１、実画像ｔ_ｋ、及び補間画像ｔ_ａｕｘ）とは異なる通常の画像で構成される動画像（たとえば、テレビなどの映像）のフレーム間隔（例えば、１／６０秒）と比べて非常に大きいことに起因する。

つまり、本実施の形態では、実画像ｔ_ｋ−１、と実画像ｔ_ｋとの間の間隔（Ｃ＋Ｄ）が、例えば年単位であって、実画像ｔ_ｋ−１と実画像ｔ_ｋとの間で発生している被検体である患者３の関心領域の経年変化を観察するのに、その中間位置での補間画像では十分ではないからである。そのため、補間画像ｔ_ａｕｘの時刻情報ｔ_ａｕｘと直前のタイミングに生成された実画像ｔ_ｋ−１の時刻情報ｔ_ｋ−１との間隔Ｃと、補間画像ｔ_ａｕｘの時刻情報ｔ_ａｕｘと直後のタイミングに生成された実画像ｔ_ｋの時刻情報ｔ_ｋとの間隔Ｄとが非等間隔とし、実画像ｔ_ｋ−１、と実画像ｔ_ｋとの間で被検体である患者３の検査部位（関心領域）の経年変化を中間位置とは異なる、実画像ｔ_ｋ−１、と実画像ｔ_ｋとの間の様々な位置で補間画像を生成することを可能としている。また、撮影に要する放射線量を最小にする目的で、関心の最も高い時刻では撮影の時間間隔を密にし、それ以外では疎に撮影することが行われている。また、心電図など被検体のリアルタイム情報を取得する別途の機器で指定されるタイミングで撮影することもある。これらによって撮影間隔が非等間隔となりうる。リアルタイム情報には他には例えば、造影剤の注入のタイミングもある。

上述のように、本実施の形態では、補間画像ｔ_ａｕｘの時刻情報ｔ_ａｕｘと直前のタイ
ミングに生成された実画像ｔ_ｋ−１の時刻情報ｔ_ｋ−１との間隔Ｃと、補間画像ｔ_ａｕｘ
の時刻情報ｔ_ａｕｘと直後のタイミングに生成された実画像ｔ_ｋの時刻情報ｔ_ｋとの間隔Ｄとが、非等間隔であるが、これに限らない。実画像ｔ_ｋ−１と実画像ｔ_ｋとの間で発生している被検体である患者３の関心領域の経時変化を観察するのに適したタイミングであれば、補間画像ｔ_ａｕｘの時刻情報ｔ_ａｕｘと直前のタイミングに生成された実画像ｔ_ｋ−１の時刻情報ｔ_ｋ−１との間隔Ｃと、補間画像ｔ_ａｕｘの時刻情報ｔ_ａｕｘと直後のタイミングに生成された実画像ｔ_ｋの時刻情報ｔ_ｋとの間隔Ｄとが、等間隔に設定されてもよい。すわなち、実画像ｔ_ｋ−１と実画像ｔ_ｋとの間で発生している被検体である患者３の検査部位（関心領域）の経時変化を観察するのに適したタイミングであれば、時刻情報ｔ_ｋ−１と時刻情報ｔ_ｋ−１との間の任意の時刻で画像生成部１０７が補間画像ｔ_ａｕｘを生成しても良い。言い換えると、本実施の形態において、ボリュームデータｔ_ａｕｘの時刻ｔ_ａｕｘは、たとえば、被検体（患者３）の検査部位（関心領域）の変化が現れると予測される時間に依存して、適宜設定することができる。これにより、本実施の形態では、Ｘ線の線量を削減し、被検体である患者３への影響を極力抑えることができる。

（任意の時刻の補間画像）
図５は、時刻ｔ_ｋ−１と時刻ｔ_ｋ−１との任意の時刻で画像生成部１０７が補間画像ｔ
_ａｕｘを生成する一例を模式的に示す図である。図５に示すように、画像生成部１０７は、実画像ｔ_ｋ−１を生成した時刻０．０ｓｅｃと、実画像ｔ_ｋを生成した時刻情報１．５ｓｅｃとの間の任意の時刻情報１．０ｓｅｃの補間画像ｔ_ａｕｘを生成する。そのため、実画像を生成した時刻の間の任意の時刻で補間画像を生成することができ、実画像ｔ_ｋ−１、と実画像ｔ_ｋとの間で発生している患者３の診断範囲の経時変化を観察することができる。

（補間画像とモデルとの比較）
図６は、心室容量の大きさの経時変化を示すモデルと画像生成部１０７が作成した補間画像ｔ_ａｕｘとを比較した図である。上述のように、時刻情報ｔ_ｋ−１と時刻情報ｔ_ｋ−１との間の時刻であれば、任意の時刻で画像生成部１０７が補間画像ｔ_ａｕｘを生成することが可能なので、たとえば図６に示すように、心室容量の大きさの経時変化を示すモデルの最大容量を示す時刻で、画像生成部１０７が補間画像ｔ_ａｕｘを作成し、心室容量の大きさの経時変化を示すモデルと補間画像ｔ_ａｕｘにあらわれる心室の大きさとを比較することができる。

心室容量の大きさの経時変化を示すモデルは、図６に示すように線形的に変化するものではないので、２つの実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ間の中間位置では、心室容量は最大とならない、したがって、本実施の形態では、モデル上、心室容量が最大となる特徴を有する時刻で、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋから補間画像ｔ_ａｕｘを生成する。図６に示すように、モデル上、心室容量が最大となる時刻はｔ＝０．７８ｓｅｃである。したがって、画像生成部１０７は、時刻情報ｔ_ａｕｘをモデル上、心室容量が最大となる時刻はｔ＝０．７８ｓｅｃとし、補間画像ｔ_ａｕｘを生成する。

上述のように、観察対象となる被検体（患者３）の検査部位（関心領域）の特徴が現れると推定される時刻を補間画像の時刻情報とすることで、画像生成部１０７は、観察対象となる被検体（患者３）の検査部位（関心領域）の特徴を画像として生成し、表示部１１１が可視化することができる。

なお、心室容量の大きさの経時変化を示すモデルから、観察対象となる被検体（患者３）の検査部位（関心領域）の特徴が現れると推定しているが、観察対象となる被検体（患者３）の検査部位（関心領域）の特徴を推定する手段は当該モデルだけに限らない。例えば、被検体である患者３に対して造影剤などが注入された外的要因が発生した時刻を、画像上に特徴が現れる時刻であると推定することも可能できる。そのため、補間画像ｔ_ａｕｘを作成し、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、及び補間画像ｔ_ａｕｘの一連の画像の変化から、被検体（患者３）の検査部位（関心領域）の外的要因による変化を観察することができる。また、時刻情報ｔ_ａｕｘモデルのみならず外部機器からの入力によって定めることが出来る。これは心電図など被検体のリアルタイム情報を実画像の取得と同時に行い、これを参照することによって求めることが出来る。例えば、心電図上の波形の特徴的な時刻や、造影剤の注入を行ったタイミングなどが考えられる。

（異なる画像セットの同期）
また、画像生成部１０７は、同一の被検体から同一の検査部位を対象として、異なるモードで動作するコンピュータ断層撮影装置又は異なるコンピュータ断層撮影装置により供給された複数のボリュームデータから、時系列の複数の３次元画像セットを生成し、複数の３次元画像セットから正確に同期した画像のシーケンスを生成することができる。図７は、画像生成部１０７が生成した２組の時系列に並んだ３次元画像セットを示す。また、図８は、図７に示す２組みの３次元画像セットを同期させた画像のシーケンスを示す図である。

図７に示す３次元画像セットＢでは、第１の時刻情報ｔ_ｋ−１（＝０．２ｓｅｃ）を有する第１実画像ｔ_ｋ−１、及び第２の時刻情報ｔ_ｋ（＝１．７ｓｅｃ）を有する第２実画像ｔ_ｋ、並びに、第１実画像ｔ_ｋ−１及び第２実画像ｔ_ｋから生成され、時刻情報ｔ_ａｕｘ２を有する第２補間画像ｔ_ａｕｘ２が時系列に並んでいる。また、図７に示す３次元画像セットＡでは、第３の時刻情報ｔ_ｋ−１（＝０．０ｓｅｃ）を有する第３実画像ｔ_ｋ−１、及び第４の時刻情報ｔ_ｋ（＝１．５ｓｅｃ）を有する第４実画像ｔ_ｋ、並びに第３実画像ｔ_ｋ−１及び第４実画像ｔ_ｋから生成され、時刻情報ｔ_ａｕｘ１を有する第１補間画像ｔ_ａｕｘ１が時系列に並んでいる。

そして、図８に示すように、画像生成部１０７は、各画像の保持する時刻情報に基づき、３次元画像セットＢの第２補間画像ｔ_ａｕｘ２を有する時刻情報ｔ_ａｕｘ２を、３次元画像セットＡに時間的に同期させて、新たな画像のシーケンスを生成する。

したがって、本実施の形態では、画像生成部１０７は、同一の被検体から同一の検査部位を対象として、異なるモードで動作するコンピュータ断層撮影装置又は異なるコンピュータ断層撮影装置により供給された複数のボリュームデータから、時系列の複数の３次元画像セットを生成することができる。そして、表示処理部１０９は、複数の３次元画像セットから正確に時間的に同期した画像のシーケンスを生成することができる。

また、本実施の形態では、画像生成部１０７は、図８に示す３次元画像のシーケンスを用いれば、観察対象部位（心臓）のマルチフェイズデータでの同一フェイズ間のずれの補正も可能となる。また、本実施の形態では、画像生成部１０７は、図８に示す３次元画像のシーケンスを用いれば、「コンピュータ断層撮影装置から取得した検査の画像取得時間情報」と「表示処理部１０９で生成される再生フレームレート」を元に、表示部１１１で正確な実時間で動画再生することができる。

さらに、本実施の形態では、画像生成部１０７は、図７に示す一方の３次元画像セットＢにだけ存在する特定の取得時刻（例えば、ｔ_ｋ＝１．７ｓｅｃ）の実画像ｔ_ｋに合わせて、他方の３次元画像セットＡの第３実画像ｔ_ｋ−１及び第４実画像ｔ_ｋから新たな補間画像を作成することにより、より正確な３次元画像間の比較を可能にする。

図９に、画像生成部１０７が時間的に等間隔に複数の補間画像を実画像に補った場合の画像のシーケンスを示す。また、画像生成部１０７は、図９に示すように、同一の被検体から同一の検査部位を対象として、撮影間隔の異なるコンピュータ断層撮影装置により供給された複数のボリュームデータｔ_１（＝０．００ｓｅｃ）、ｔ_２（＝０．１７ｓｅｃ）、ｔ_３（＝０．３０ｓｅｃ）から生成された複数の実画像ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３のうち実画像ｔ_１、ｔ_３に対して、時間的に等間隔に補う、時刻情報ｔ_４（＝０．１０ｓｅｃ）を有する補間画像ｔ_ａｕｘ４、及び時刻情報ｔ５（＝０．２０ｓｅｃ）を有する補間画像ｔ_ａｕｘ５を生成することができる。そのため、本実施の形態では、時間的に等間隔でない実画像に対して、補間画像を等時間間隔に生成するので、表示部１１１が表示する医療用画像の表示や解析の質・能力を高めることができる。

図１０に、実画像に対して一時的に複数の補間画像補い、表示部１１１に表示した例を示す。画像生成部１０７は、図１０に示すように、表示部１１１に３次元画像のシーケンスを表示している時のみ、一時的に、画像生成部１０７が複数の補間画像_{ｔｅｍｐ１}から補間画像_{ｔｅｍｐ３}を生成し、各フレームごとに、レンダリング後に複数の補間画像_{ｔｅｍｐ１}から補間画像_{ｔｅｍｐ３}を破棄することで、メモリの使用量を削減でき、本実施の形態の医療用画像処理装置１００への負荷を軽減することができる。

次に、図１１を参照して、本実施の形態に係る医療用画像処理装置１００の動作処理フローを説明する。図１１は、医療用画像処理装置１００の動作処理フローである。

まず、ステップＳＴ１で、ボリュームデータ生成部１０１は、コンピュータ断層撮影装置により供給された断層信号から、撮影時刻の異なる複数のボリュームデータ、及び各ボリュームデータの時刻情報ｔ_ｎを生成する。そして、ステップＳＴ２へ遷移する。

次に、ステップＳＴ２で、動き解析情報生成部１０３は、ボリュームデータ生成部１０１から出力されたボリュームデータのうち、ボリュームデータｔ_ｋ−１及びその時刻情報ｔ_ｋ−１、並びにボリュームデータｔ_ｋ及びその時刻情報ｔ_ｋから、動き解析情報を生成する。そして、ステップＳＴ３へ遷移する。

次に、ステップＳＴ３で、補間ボリュームデータ生成部１０５は、動き解析情報生成部１０３から出力された動き解析情報に基づき、ボリュームデータｔ_ｋ−１とボリュームデータｔ_ｋとの間を補間する、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘとその時刻情報ｔ_ａｕｘとを生成する。そして、ステップＳＴ４へ遷移する。

次に、ステップＳＴ４で、画像生成部１０７は、各ボリュームデータｔ_ｋ−１、ｔ_ｋから実際の３次元画像を生成する一方、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘから補間３次元画像を生成し、時系列に並べる。そして、ステップＳＴ５へ遷移する。

次に、ステップＳＴ５で、表示処理部１０９は、画像生成部１０７で時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘを、表示部１１１のディスプレイに表示するための各種処理を行う。そして、ステップＳＴ６へ遷移する。

最後に、ステップＳＴ６で、表示部１１１は、表示処理部１０９で適宜処理された時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘを表示する。そして、動作処理が終了する。

以上、本実施の形態に係る医療用画像処理装置１００によれば、動き解析情報に基づき補間画像を実画像間に補間することで、画像内の特定の領域の変化を正確に表示することができる。したがって、本実施の形態に係る医療用画像処理装置１００によれば、被検体である患者３の検査部位（関心領域）の観察を精度良く行うことができる。

例えば、医療用画像処理装置１００により、動き解析情報に基づき補間画像を実画像間に補間すれば、従来のレンダリング法でシネ再生するだけでも、心機能の不全等を良好に観察できる。また、医療用画像処理装置１００により、動き解析情報に基づき補間画像を実画像間に補間すれば、心臓マルチフェイズデータのような短い時間間隔のものだけでなく、病変の経年変化を観察するような長い時間間隔のデータにも応用できる。

さらに、医療用画像処理装置１００により、動き解析情報に基づき補間画像を実画像間に補間すれば、ストレイン解析、パフュージョン解析、心機能解析などで、再現性のある全自動化された定量化により、従来よりも安価に正確で結果を誰もが得られる。さらに、また、医療用画像処理装置１００により、動き解析情報に基づき補間画像を実画像間に補間すれば、セグメンテーションにより隣接する関心領域（臓器）を設定し、動き解析情報により複数の臓器の動きが同一の部分を推定、臓器間癒着の可能性あり、として表示部１１１に表示することができる。

また、本実施の形態に係る医療用画像処理装置１００によれば、動き解析情報に基づき補間画像を実画像間に補間すれば、表示部１１１のノイズ軽減、ノイズのばらつき調整が可能である。

例えば、医療用画像処理装置１００が生成した動き解析情報によって、実画像及び補間画像の対応画素を特定することにより、本来の詳細な画像情報を失うことなくノイズを軽減できる。また、医療用画像処理装置１００により、ＣＴマルチフェイズ検査において、Ｘ線照射量の多いフェイズと少ないフェイズが混在しても、Ｘ線照射量の少ないフェイズについては、前後のフェイズの画素値を利用することで、良好な補間画像を得られる。

さらに、医療用画像処理装置１００により、動き解析情報に基づき補間画像を実画像間に補間すれば、重要なフェイズのみＸ線照射量を多くして実画像を生成し、それ以外のフェイズについては、補間画像を生成することで、患者３のＸ線の被ばく量を低減することができる。

なお、本実施の形態に係る医療用画像処理装置１００では、図１に示すコンピュータ断層撮影装置により、患者３の診断範囲における多数の相連続する断層信号がボリュームデータ生成部１０１に供給されているが、これに限らない。ボリュームデータ生成部１０１に供給される信号は、コンピュータ断層撮影装置以外に、たとえば、ＭＲＩ装置（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）といった、被検体のボリュームデータから検査部位の断層像を生成し、モニター画面に表示して診断を行う装置からの断層信号も含まれる。

なお、本実施の形態において、ボリュームデータｔ_ｋの時刻ｔ_ｋは、ボリュームデータｔ_ｋ−１から所定時間経過した後の時刻であるが、この所定時間は任意の時間であり、たとえば、被検体（患者３）の検査部位（関心領域）の変化が現れると予測される時間に依存して、適宜設定することができる。

なお、本実施の形態において、表示処理部１０９が、画像生成部１０７で時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘを、表示部１１１のディスプレイに表示するための各種処理を行う際、以下のような処理が表示部１１１で可能なように設定されても良い。つまり、（１）動き解析、マスク・パス等の編集、補間画像の生成は、時間・場所・処理装置に関して別々に行え、（２）動き解析情報と、マスク・パス等の編集状態（ワークスペース）を、別のファイルとして保存し、後で組み合わせて補間画像を生成する、（３）動き解析情報と、マスク・パス・レンダリングの情報を含む画像ファイルを、後で組み合わせて補間（増量）画像を生成する、（４）補間画像の生成やジオメトリ情報の伝播の機能があるワークステーション上に、動き解析情報の有無を表示し、ユーザに動き解析が完了したことを即時に知らせる、（５）異なる精度、アルゴリズム、による複数の動き解析情報のマネージメント（削除・コピー・移動）ができる。

なお、本実施の形態では、ボリュームデータを生成した時刻情報を、コンピュータ断層撮影装置により供給された時刻_ｔに基づき、生成しているが、これに限らない。

なお、本実施の形態の説明に用いた各機能ブロック（図１参照）は、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。特に、実画像及び補間画像を生成する計算処理は、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により行うことができる。ＧＰＵは、汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と比較して画像処理に特化した設計なされている演算処理装置で、通常のＣＰＵとは別個にコンピュータに搭載される。

なお、本実施の形態では、心臓の観察に用いる例を示したが、これに限らない。例えば、腫瘍組織の経時変化の観察、血流灌流の観察などに用いることも出来る。

（実施の形態２）
上述した実施の形態１に係る医療用画像処理装置１００によれば、動き解析情報に基づき、補間画像を実画像間に補間することで、画像内の特定の領域の変化を正確に表示する。しかし、補間画像を実画像間に補間する場合、実画像の画質によっては、単純に補間画像を補間するだけでは、画像内の特定の領域の変化を正確に表示できない場合もある。

そこで、実施の形態２に係る医療用画像処理装置３００では、動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像の画質又は２つの実画像間を補間する補間画像の画質を補正して、２以上の実画像内の特定の領域（たとえば、被検体（患者３）の検査部位（関心領域））の変化を正確に表示することができる。

実施の形態２に係る医療用画像処理装置３００では、必ずしも補間画像を生成する必要はない。動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像の画質を補正して、２以上の実画像内の特定の領域の変化を正確に表示することができれば、補間画像を生成する必要はない。

図１２を参照して、本実施の形態２に係る医療用画像処理装置３００の構成について説明する。図１２に示す医療用画像処理装置３００は、ボリュームデータ生成部３０１と、動き解析情報生成部３０３と、補間ボリュームデータ生成部３０５と、補正処理部３０６と、画像生成部３０７と、表示処理部３０９と、を備える。さらに、医療用画像処理装置３００には、医療用画像処理装置３００で生成された画像を表示する表示部３１１と、医療用画像処理装置１００の各部を操作するためのユーザインターフェースである操作部３１３と、が設けられている。

ボリュームデータ生成部３０１は、実施の形態１と同様、コンピュータ断層撮影装置により供給された断層信号から、撮影時刻の異なる複数のボリュームデータを生成し、各ボリュームデータが生成された時刻を表す時刻情報と共に、動き解析情報生成部３０３と、補正処理部３０６と、画像生成部３０７とへ出力する。

また、ボリュームデータ生成部３０１は、コンピュータ断層撮影装置から、装置の撮像条件（例えば、Ｘ線量、撮影時間、造影剤の注入の時刻）を取得し、画像生成部３０７へ出力する。撮像条件により、のちに生成される実画像の画質が大きく変化する。なお、コンピュータ断層撮影装置の撮像条件以外にも、コンピュータ断層撮影装置の撮影対象の条件（患者の動きや、患者の体内に含まれる金属など）により、のちに生成される実画像の画質が大きく変化する。

なお、ボリュームデータ生成部３０１は、図示しないメモリに、撮影時刻の異なる複数のボリュームデータ、コンピュータ断層撮影装置の撮像条件、コンピュータ断層撮影装置の撮影対象の条件を保持することができる。

ここで、本実施の形態では、ボリュームデータ生成部３０１は、実施の形態１と同様、複数のボリュームデータの各ボリュームデータが、コンピュータ断層撮影装置により撮影された時刻ｔに基づき、ボリュームデータを生成した時刻情報ｔ_ｎ（ｎ＝１、２、…、ｋ−１、ｋ、ｋ＋１…：自然数）を生成するものとする。

以下、説明のため、ボリュームデータ生成部３０１では、時刻情報ｔ_ｋ−１のボリュームデータと、時刻ｔ_ｋ−１から所定時間経過後に撮影され、ボリュームデータ生成部３０１に供給された断層信号に基づき生成された時刻情報ｔ_ｋのボリュームデータと、時刻ｔ_ｋから所定時間経過後に撮影され、ボリュームデータ生成部３０１に供給された断層信号に基づき生成された時刻情報ｔ_ｋ＋１のボリュームデータを保持しているものとする。また、以下、説明のため、時刻情報ｔ_ｋのボリュームデータを、ボリュームデータｔ_ｋと適宜省略して記載する。

動き解析情報生成部３０３は、ボリュームデータ生成部３０１から出力されたボリュームデータのうち、ボリュームデータｔ_ｋ−１及びその時刻情報ｔ_ｋ−１、並びにボリュームデータｔ_ｋ及びその時刻情報ｔ_ｋから、動き解析情報を生成する。

ここで、動き解析情報とは、複数のボリュームデータ上の対応する位置もしくは対応する物体の対応関係の情報、及び、前記位置及び物体が移動変化する過程の情報を指す。また、各ボリュームデータの画素が、時刻_ｋ−１と時刻_ｋとの間の任意の時刻での位置を示す指標となる。

そして、動き解析情報生成部３０３は、生成した動き解析情報を、補間ボリュームデータ生成部３０５と画像生成部３０７とに出力する。動き解析情報生成部３０３が生成する動き解析情報は、実施の形態１の動き解析情報生成部１０３と同様（図２参照）、３次元画像の情報を含むボリュームデータｔ_ｋ−１の各画素がどのように変位して、ボリュームデータｔ_ｋでの画素となっているかを示す。

補間ボリュームデータ生成部３０５は、操作部３１３の入力指示に基づき、必要に応じて、３次元画像の情報を含むボリュームデータｔ_ｋ−１とボリュームデータｔ_ｋとの間を補間する、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘとその時刻情報ｔ_ａｕｘとを生成し、補正処理部３０６に出力する。

ここで、本実施の形態では、実施の形態１と同様、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘが有する時刻情報ｔ_ａｕｘは、時刻情報ｔ_ｋ−１と時刻情報ｔ_ｋとの中間の時刻情報ではない。言い換えると、補間ボリュームデータの時刻情報ｔ_ａｕｘと直前のタイミングに生成されたボリュームデータｔ_ｋ−１の時刻情報ｔ_ｋ−１との間隔Ａと、補間ボリュームデータの時刻情報ｔ_ａｕｘと直後のタイミングに生成されたボリュームデータの時刻情報ｔ_ｋとの間隔Ｂとが異なる間隔、すなわち、非等間隔となっている。この理由については、実施の形態１で上述した理由と同じであるため、詳細な説明は省略する。

本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００の一つの特徴として、補正処理部３０６は、動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像（入力画像）の画質、又は２つの実画像間を補間する補間画像の画質を補正する。

＜補正処理１：画質の均一化＞
補正処理の一例として、コンピュータ断層撮影装置の撮影対象の条件などから、補正処理部３０６の補正処理前の時刻ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋにおける画像の画質が均一でない場合、補正処理部３０６は、動き解析情報生成部３０３からの入力された動き解析情報、ボリュームデータ生成部３０１から入力されたボリュームデータｔ_ｋのボクセル及びボリュームデータｔ_ｋ−１のボクセルに基づき、画像生成部３０７で生成する実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、の画素値を求める。詳細は、図１３、図１４を参照して後述する。

図１３に、補正処理前後の実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの例（１）を示す。なお、補正処理前の実画像（入力画像）は、説明のため示しているが、画像生成部３０７が実際に生成する画像（出力画像）は、補正処理部３０６で補正処理が行われた後の実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋである。図１３に示すように、補正処理前の時刻ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋにおける画像の画質が均一ではないが、補正処理部３０６で補正処理が行われた後は、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画質は均一となる。そのため、本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００は、動き解析情報及び画像の画質情報に基づき、複数のボリュームデータからそれぞれ画像を作成するときの画質を向上させることができる。さらに、本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００は、補正処理後の各画像の特定の領域（たとえば、被検体（患者３）の検査部位（関心領域））の経時間変化を、正確に表示することができる。
なお、必要に応じて、補正処理部３０６は、補間ボリュームデータ生成部３０５から出力された補間ボリュームデータｔ_ａｕｘを、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋと同様に補正処理を行う。

次に、図１４を参照して、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画質を均一とするための補正処理について説明する。図１４は、本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００補正処理フローの例（１）である。

図１４に示すように、ステップＳＴ３１では、出力フェイズの前後に相当する、２以上の入力フェイズについて、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１を取得する。そして、ステップＳＴ３２へ遷移する。

ステップＳＴ３２では、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１それぞれについて、ボクセル位置ごとに、信頼度（０〜１）を決定する。ここで、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１についての信頼度（信頼性の高さ）は、出力フェイズとの時間的距離、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１を撮影した時の撮影条件（Ｘ線照射量など）、当該ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１のＳ／Ｎ比、近傍の領域の移動速度や画素値の特徴などにより、決定することが考えられる。そして、ステップＳＴ３３へ遷移する。

ステップＳＴ３３では、出力フェイズの全ボクセルについて、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１の画素値を、動き解析情報及びボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１より求める。
そして、ステップＳＴ３４へ遷移する。
ステップＳＴ３４では、出力フェイズの全ボクセルについて、前後の入力フェイズでの対応する位置を、動き解析情報により求める。そして、ステップＳＴ３５へ遷移する。

ステップＳＴ３５では、各対応位置の画素値を入力画像上でサンプリングし、サンプリングした値を、入力フェイズに対応する入力画素値とする。そして、ステップＳＴ３６へ遷移する。
ステップＳＴ３６では、入力フェイズに対応する入力画素値の信頼度を取得する。
そして、ステップＳＴ３７へ遷移する。

ステップＳＴ３７では、入力フェイズに対応する入力画素値に、取得した信頼度を乗じ、当該入力画素値について、各入力フェイズで加算したものを、出力フェイズで、補正後のボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１の画素値とする。そして、処理が終了する。

ここで、ステップＳＴ３２における、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１の信頼度（信頼性の高さ）について、画素値の信頼性の高さに応じ、４Ｄフィルタのパラメータを各実画像ｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１毎、又はボクセル毎に変えることで、全体の適正なＳ／Ｎを保ちつつ、元画像の空間分解能を最大限活用することができる。

画素値の信頼性は、時刻、ボクセルの位置、画素値、収縮度、速度、加速度、近傍の画素の変位から求めた回転量、変形の度合いなどの関数である。また、近傍の領域の特徴（高画素値の領域の有無、など）が、画素値の信頼性に影響することもある。

４Ｄフィルタの方法として、平滑化、エッジ強調、最大値・最小値投影、差分、累積加算、ヒストグラムマッチング、およびそれらの組み合わせなどがある。

＜補正処理２：画像の特性の均一＞
また、補正処理部３０６は、動き解析情報生成部３０３からの入力された動き解析情報、並びにボリュームデータ生成部３０１から入力されたボリュームデータｔ_ｋ、のボクセル及びボリュームデータｔ_ｋ−１のボクセルに基づき、画像生成部３０７で生成する実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画素値の値的な歪み量を求める。詳細は、図１５を参照して後述する。

なお、補正処理部３０６が画像生成部３０７で生成する実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画素値の値的な歪み量を求めるのは、たとえば、コンピュータ断層撮影装置の撮影対象の条件(画質情報の元となる条件)などから、生成される画像の特性（明度、ダイナミックレンジ）が均一でない場合が考えられる。

ここで、画素値の値的な歪み量とは、対応時刻、変位後の位置、対応位置の入力画素値、変位場の収縮度、変位の大きさ（速度）やその加速度、近傍での最大画素値や、その最大画素値のボクセルから当該ボクセルまでの距離、などの関数である。

ボリュームデータ生成部３０１から入力されたボリュームデータｔ_ｋ、のボクセル及びボリュームデータｔ_ｋ−１のボクセルと、動き解析情報から画素値の歪の量の関数を求める方法としては、対応する位置の画素値の変化量を画像内で統計処理する、などが考えられる。

そして、補正処理部３０６で求めた画素値の値的な歪み量に基づき、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋを補正処理すると、生成される画像の特性（明度、ダイナミックレンジ）が均一な画像を作成することができる。

＜補正処理フロー（２）：画像の特性（明度、ダイナミックレンジ）の均一化＞
ここで、図１５を参照して、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画質、における特性（明度、ダイナミックレンジ）を均一とするための、補正処理部３０６で補正処理について説明する。図１５は、本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００補正処理フローの例（２）である。

図１５に示すように、ステップＳＴ４１では、出力フェイズの前後に相当する、２以上の入力フェイズについて、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１を取得する。そして、ステップＳＴ４２へ遷移する。

ステップＳＴ４２では、２以上の入力フェイズについて、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１と動き解析情報から、画素値の値的な歪の量の関数を算出する。そして、ステップＳＴ４３へ遷移する。
ステップＳＴ４３では、歪の量の関数から、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１の各ボクセル位置について、画素値の補正係数を算出する。そして、ステップＳＴ４４へ遷移する。

ステップＳＴ４４では、出力フェイズの全ボクセルについて、動き解析情報及びボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１から、ボリュームデータｔ_ｋ、ｔ_ｋ−１の画素値を算出する。そして、ステップＳＴ４５へ遷移する。
ステップＳＴ４５では、出力フェイズの全ボクセルについて、前後の入力フェイズでの対応する位置を、動き解析情報から算出する。そして、ステップＳＴ４６へ遷移する。

ステップＳＴ４６では、各対応位置の画素値を入力画像上でサンプリングし、サンプリングした値を、入力フェイズに対応する入力画素値とする。そして、ステップＳＴ４７へ遷移する。
ステップＳＴ４７では、上記入力画素値に、対応ボクセル位置の補正係数による変換をし、これをそれぞれの入力フェイズについて加算したものを、出力フェイズの画素値とする。そして、処理が終了する。

＜補正処理３：変形又は変異による画素値の変化＞
また、本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００の一つの特徴として、補正処理部３０６は、動き解析情報及び２以上の実画像（入力画像）ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画質情報に基づき、動き解析情報から得られる入力画像内の特定の領域に関する変形又変位による画素値の変化を見込んだ補正処理を行うこともできる。図１６を参照して、説明する。

図１６は、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの補正処理の例（２）を説明するための図である。説明のため、図１６では、入力画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ内の特定の領域を領域Ｒ１とする。図１６に示すように、領域Ｒ１は、実画像ｔ_ｋ−１から実画像ｔ_ｋへ遷移する間に縮小する。領域Ｒが縮小すると、領域Ｒ１では造影剤などが濃縮され、何も補正処理を実行しなければ、実画像ｔ_ｋ上、領域Ｒ１の画素値が大きくなってしまう。これは、造影剤の注入の時刻情報を加味すると更に効果的である。

そこで、補正処理部３０６は、動き解析情報生成部３０３から得られる動き解析情報に基づき、領域Ｒ１の変形変異を取得し、実画像ｔ_ｋに対して変形変異を見込んだ補正処理を行う。

上述のように、補正処理部３０６は、動き解析情報及び２以上の実画像（入力画像）ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画質情報などに基づき、動き解析情報から得られる入力画像内の特定の領域Ｒ１に関する変形又変位による、画素値の変化を見込んだ補正処理を行うことで、２以上の実画像内の特定の領域（たとえば、被検体（患者３）の検査部位（関心領域））の変化を正確に表示することができる。

＜補正処理４：代表値での置き換え＞
図１７は、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１の補正処理の例（３）を説明するための図である。説明のため、図１７では、実画像（入力画像）ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１内の特定の領域を領域Ｒ２とする。図１７に示すように、領域Ｒ２は、実画像ｔ_ｋ−１から実画像ｔ_ｋ＋１へ遷移する間に縮小する。領域Ｒが縮小すると、領域Ｒ２では造影剤などが濃縮され、何も補正処理を実行しなければ、実画像（入力画像）ｔ_ｋ−１、よりも、実画像ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１の領域Ｒ２の画素値が大きくなってしまう。

そこで、補正処理部３０６は、動き解析情報生成部３０３から得られる実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ間、及び実画像ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１間の動き解析情報に基づき、領域Ｒ２の変形変異を取得し、実画像ｔ_ｋについて実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１で対応する画素値を比較し、もっともＳ／Ｎの高い画素の画素値を、実画像ｔ_ｋにおける画素値とする。

また、補正処理部３０６は、動き解析情報生成部３０３から得られる実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ間、及び実画像ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１間の動き解析情報に基づき、領域Ｒ２の変形変異を取得し、実画像ｔ_ｋに対して、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１で対応する画素値で、Ｓ／Ｎを加味した加重平均を取り、それを新しい画素値とすることも可能である。

上述のように、補正処理部３０６は、動き解析情報及び２以上の実画像（入力画像）ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画質情報などに基づき、動き解析情報から得られる入力画像内の特定の領域Ｒ２に関する変形又変位による、画素値の変化を見込んだ補正処理を行うことで、２以上の実画像内の特定の領域（たとえば、被検体（患者３）の検査部位（関心領域））の変化を正確に表示することができる。

＜補正処理５：２以上実画像の画質の均一化＞
図１８は、実画像及び補間画像の補正処理の例（４）を説明するための図である。補正処理の他の例として、図１８に示すように、上述した補正処理を組み合わせて、補正処理部３０６は、補間ボリュームデータ生成部３０５で生成した実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ間の補間画像t_ａｕｘ２について、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋに関する動き解析情報、及び画質を均一化する補正処理（図１３、図１４参照）後の実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画質情報などに基づき、補間画像t_ａｕｘ２の補正処理を行うことができる。

補間画像t_ａｕｘ２の補正処理を行う場合、たとえば、図１６を参照して説明した方法を用いると、補正処理部３０６は、動き解析情報生成部３０３から得られる実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋに関する動き解析情報に基づき、図１８に示す領域Ｒ３の変形変異を取得し、補間画像t_ａｕｘ２に対して変形変異を見込んだ補正処理を行う。

また、補間画像t_ａｕｘ２の補正処理を行う場合、たとえば、図１７を参照して説明した方法を用いると、補正処理部３０６は、動き解析情報生成部３０３から得られる実画像ｔ_ｋ−１、補間画像ｔ_ａｕｘ２間、及び補間像ｔ_ａｕｘ２、実画像ｔ_ｋ間の動き解析情報に基づき、領域Ｒ２の変形変異を取得し、補間実画像ｔ_ａｕｘ２について実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、及び補間画像ｔ_ａｕｘ２で対応する画素値を比較し、もっともＳ／Ｎの高い画素の画素値を、実画像ｔ_ａｕｘ２における画素値とする。この場合、比較する補間画像ｔ_ａｕｘ２の画素値をゼロとすれば良い。

＜補正処理６：２番目以降の画像の画素値の差分の保存＞
図１９は、実画像の補正処理の例（５）を説明するための図である。補正処理の他の例として、図１９に示すように、補正処理部３０６は、補間ボリュームデータ生成部３０５で生成した実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋについて、実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋに関する動き解析情報、及び実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋの画質情報などに基づき、実画像ｔ_ｋの補正処理を行い、実画像ｔ_ｋ−１から数えて２番目の実画像ｔ_ｋについては、実画像ｔ_ｋ−１の画素値との差分のみをデータとして保存しておくで、情報量（量子化ビット数）を減らしつつ、画質を維持することができる。同様に、補正処理部３０６は、補間ボリュームデータ生成部３０５で生成した実画像ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１について、実画像ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１に関する動き解析情報、及び実画像ｔ_ｋ、ｔ_ｋ＋１の画質情報などに基づき、実画像ｔ_ｋ＋１の補正処理を行い、実画像ｔ_ｋ＋１については、実画像ｔ_ｋの画素値との差分のみをデータとして保存しておくで、情報量（量子化ビット数）を減らしつつ、画質を維持することができる。

画像生成部３０７は、補正処理部３０６から出力される補正処理後のボリュームデータｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、とその時刻情報ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ、補正処理後の補間ボリュームデータｔ_ａｕｘ、及びその時刻情報ｔ_ａｕｘを入力とする。そして、画像生成部３０７は、補正処理後の、補間ボリュームデータｔ_ａｕｘ、各ボリュームデータｔ_ｋ−１、ｔ_ｋから実際の３次元画像を生成し、時系列に並べる。

表示処理部３０９は、画像生成部３０７で時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘを、表示部３１１のディスプレイに表示するための各種処理を行う。例えば、画像生成部３０７で生成された３次元画像のシーケンスを生成して、表示部３１１で動画像として再生するための処理（再生フレームレートの設定など）を行う ことができる。

表示部３１１は、表示処理部３０９で適宜処理された、時系列の実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘを表示する。表示部１１１は、時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘ以外に、各画像の時刻情報も表示する。また、必要に応じて、表示部１１１は、画像生成部３０７で生成された３次元画像のシーケンスを、表示処理部３０９での処理の後、動画像として再生することができる。

以上、実施の形態２に係る医療用画像処理装置３００によれば、動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像の画質又は２つの実画像間を補間する補間画像の画質を補正して、２以上の実画像内の特定の領域（たとえば、被検体（患者３）の検査部位（関心領域））の変化を正確に表示することができる。したがって、本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００によれば、被検体である患者３の検査部位（関心領域）の観察を精度良く行うことができる。

例えば、医療用画像処理装置３００により、動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像の画質又は２つの実画像間を補間する補間画像の画質を補正すれば、従来のレンダリング法でシネ再生するだけでも、心機能の不全等を良好に観察できる。また、医療用画像処理装置３００により、動き解析情報に基づき補間画像を実画像間に補間すれば、心臓マルチフェイズデータのような短い時間間隔のものだけでなく、病変の経年変化を観察するような長い時間間隔のデータにも応用できる。

さらに、医療用画像処理装置３００により、動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像の画質又は２つの実画像間を補間する補間画像の画質を補正すれば、ストレイン解析、パフュージョン解析、心機能解析などで、再現性のある全自動化された定量化により、従来よりも安価に正確で結果を誰もが得られる。さらに、また、医療用画像処理装置３００により、動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像の画質又は２つの実画像間を補間する補間画像の画質を補正すれば、複数のボリュームデータに対してセグメンテーション処理を行うときに処理結果を安定させることが出来る。また、臓器間癒着の判断を自動処理で行う場合も医師等が動画を直接観察する場合も容易になる。

また、本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００によれば、動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像の画質又は２つの実画像間を補間する補間画像の画質を補正すれば、表示部３１１のノイズ軽減、ノイズのばらつき調整が可能である。

例えば、医療用画像処理装置３００が生成した動き解析情報によって、実画像又は補間画像の対応画素を特定することにより、本来の詳細な画像情報を失うことなくノイズを軽減できる。また、医療用画像処理装置３００により、ＣＴマルチフェイズ検査において、Ｘ線照射量の多いフェイズと少ないフェイズが混在しても、Ｘ線照射量の少ないフェイズについては、前後のフェイズの画素値を利用することで、良好な補間画像を得られる。

さらに、医療用画像処理装置３００により、動き解析情報に加えて、２以上の実画像の画質情報に基づき、２以上の実画像の画質又は２つの実画像間を補間する補間画像の画質を補正すれば、重要なフェイズのみＸ線照射量を多くして実画像を生成し、それ以外のフェイズについては、補間画像を生成することで、患者３のＸ線の被ばく量を低減することができる。

なお、本実施の形態に係る医療用画像処理装置３００では、コンピュータ断層撮影装置により、患者３の診断範囲における多数の相連続する断層信号がボリュームデータ生成部３０１に供給されているが、これに限らない。ボリュームデータ生成部３０１に供給される信号は、コンピュータ断層撮影装置以外に、たとえば、ＭＲＩ装置（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）といった、被検体のボリュームデータから検査部位の断層像を生成し、モニター画面に表示して診断を行う装置からの断層信号も含まれる。

なお、本実施の形態において、ボリュームデータｔ_ｋの時刻ｔ_ｋは、ボリュームデータｔ_ｋ−１から所定時間経過した後の時刻であるが、この所定時間は任意の時間であり、たとえば、被検体（患者３）の検査部位（関心領域）の変化が現れると予測される時間に依存して、適宜設定することができる。

なお、本実施の形態において、表示処理部３０９が、画像生成部３０７で時系列となった実画像ｔ_ｋ−１、ｔ_ｋ及び補間画像ｔ_ａｕｘを、表示部３１１のディスプレイに表示するための各種処理を行う際、以下のような処理が表示部３１１で可能なように設定されても良い。つまり、（１）動き解析、マスク・パス等の編集、補間画像の生成は、時間・場所・処理装置に関して別々に行え、（２）動き解析情報と、マスク・パス等の編集状態（ワークスペース）を、別のファイルとして保存し、後で組み合わせて補間画像を生成する、（３）動き解析情報と、マスク・パス・レンダリングの情報を含む画像ファイルを、後で組み合わせて補間（増量）画像を生成する、（４）補間画像の生成やジオメトリ情報の伝播の機能があるワークステーション上に、動き解析情報の有無を表示し、ユーザに動き解析が完了したことを即時に知らせる、（５）異なる精度、アルゴリズム、による複数の動き解析情報のマネージメント（削除・コピー・移動）ができる。

なお、本実施の形態では、ボリュームデータを生成した時刻情報を、コンピュータ断層撮影装置により供給された時刻に基づき、生成しているが、これに限らない。

なお、本実施の形態の説明に用いた各機能ブロック（図１２参照）は、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。特に、実画像及び補間画像を生成する計算処理は、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により行うことができる。ＧＰＵは、汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と比較して画像処理に特化した設計なされている演算処理装置で、通常のＣＰＵとは別個にコンピュータに搭載される。

なお、本実施の形態では、心臓の観察に用いる例を示したが、これに限らない。例えば、腫瘍組織の経時変化の観察、血流灌流の観察などに用いることも出来る。

１００、３００ 医療用画像処理装置
１０１、３０１ ボリュームデータ生成部
１０３、３０３ 動き解析情報生成部
１０５、３０５ 補間ボリュームデータ生成部
１０７、３０７ 画像生成部
１０９、３０９ 表示処理部
１１１、３１１ 表示部
１１３、３１３ 操作部
３０６ 補正処理部

Claims (6)

1. 時刻情報を有する複数のボリュームデータのそれぞれを可視化する医療用画像処理装置であって、
   前記複数のボリュームデータを生成し、それぞれの画質情報を生成する第１生成部と、
   前記複数のボリュームデータのそれぞれの動き解析情報を生成する第２生成部と、
   前記複数のボリュームデータの内の少なくともひとつのボリュームデータについて、当該ボリュームデータのボクセルと、当該ボリュームデータとは異なる他のボリュームデータのボクセルとを動き解析情報により対応付け、前記対応付けしたボクセルの信頼性を、前記画質情報から取得し、前記対応付けしたボクセルのボクセル値を、前記対応付けしたボクセルの信頼性により補正する補正処理部と、
   前記補正処理部により補正したボクセル値に基づき、前記複数のボリュームデータを可視化した複数の画像を表示するための処理を行う表示処理部と、を備える医療用画像処理装置。
2. 請求項１に記載の医療用画像処理装置であって、
   前記補正処理部は、更に、
   前記動き解析情報から、前記複数の画像のうちの少なくとも一つの画像において、部分的な変異又は変形を取得し、
   前記変異又は変形から、前記ボリュームデータのボクセルと、当該ボリュームデータとは異なる前記他のボリュームデータのボクセルとの間の前記ボクセル値の変化を予測し、
   前記対応付けしたボクセルの信頼性に加えて、当該予測したボクセル値の変化に基づき、前記対応付けしたボクセルのボクセル値を補正する医療用画像処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の医療用画像処理装置であって、更に、
   前記ボリュームデータのボクセルと、当該ボリュームデータとは異なる他のボリュームデータのボクセルとの間を補間する補間ボリュームデータを生成する第３生成部を備える、医療用画像処理装置。
4. 請求項３に記載の医療用画像処理装置であって、
   前記第３生成部は、
   前記ボリュームデータと前記補間ボリュームデータの間隔と、前記補間ボリュームデータと前記ボリュームデータとは異なる前記他のボリュームデータの間隔とは、非等間隔となるように、前記補間ボリュームデータを生成する、医療用画像処理装置。
5. 請求項１に記載の医療用画像処理装置であって、
   前記第１生成部は、前記画質情報を医療画像撮影装置から取得した情報を少なくとも用いて生成する、医療画像処理装置。
6. 医療用画像処理プログラムであって、
   コンピュータを、請求項１ないし５のいずれか一項の医療用画像処理装置として機能させる医療用画像処理プログラム。

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