JP2011193887A - 医用画像変換装置および方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】一連の医用画像を例えば時系列順に表示する場合に、異なる組織を区別できるようにする。
【解決手段】位置合わせ部３０が、３次元ボリュームデータ群１１０を構成する３次元ボリュームデータ１００の画素位置を、３次元ボリュームデータ１００間において位置合わせすることにより対応づける。変換部４０が、基準となる第１の信号値を第１の軸Ｘに、第１の信号値を変化させた第２の信号値を第２の軸Ｙに、第１および第２の信号値に対する色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および不透明度を第３の軸Ｚに設定してなる２次元ルックアップテーブルからなるカラーテンプレート１２０を選択し、すべての３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値を、選択したカラーテンプレート１２０により表示画素値に変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば造影剤を用いて撮影を行うことにより取得した、信号値が時間の経過に応じて変化するような一連の複数の医用画像を、ボリュームレンダリング表示等するために変換する医用画像変換装置および方法、並びに医用画像変換方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。

近年、医療機器（例えば多検出器型ＣＴ等）の進歩により質の高い３次元画像が画像診断に用いられるようになってきている。ここで、３次元画像は多数の２次元の断層画像から構成され情報量が多いため、医師が所望の観察部位を見つけ診断することに時間を要する場合がある。そこで、注目する構造物を認識し、注目する構造物を含む３次元画像から、例えば最大値投影法（ＭＩＰ法）および最小値投影法（ＭｉｎＩＰ法）等の方法を用いて、注目する構造物の３次元画像を作成してＭＩＰ表示等を行ったり、３次元画像のボリュームレンダリング（ＶＲ）表示を行ったり、ＣＰＲ（Curved Planer Reconstruction）表示を行ったりすることにより、構造物全体、さらには構造物に含まれる病変の視認性を向上させる各種技術が提案されている。

ところで上述した多検出器型のＣＴにおいては、複数の検出器を用いて一度に多数の断層画像を取得することができ、現在では１回転で３００スライスを超える断層画像を取得することが可能となっている。また、検出器１回転に要する時間は０．３秒程度であるため、特定の臓器のみであれば、複数の３次元画像を短い時間間隔により時系列で取得することが可能となっている。このように時系列で取得した３次元画像に含まれる注目する臓器を時系列順に表示する、すなわち、３次元に時間を含めた４次元表示することにより、注目する臓器が動く様子を動画像を見るように観察することが可能となる（特許文献１参照）。

このように３次元画像を４次元表示することにより、とくに循環器分野における心臓解析等が可能となる。また、心臓、肺等の動きのある臓器のみならず、造影剤を用いて３次元画像を取得するに際し、造影剤の流れる様子を４次元表示することにより、造影剤効果による肝臓、脳等の特定の臓器の診断を行うことが可能となる。

なお、３次元画像をＶＲ表示する場合、注目する臓器を抽出し、抽出した臓器の３次元画像の各画素位置の信号値（ＣＴ画像の場合はＣＴ値）に応じて、各画素の信号値に色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および不透明度（オパシティ）を設定して３次元表示が行われる。３次元画像の４次元表示は、複数の３次元画像のそれぞれについて色および不透明度を設定してＶＲ画像を作成し、作成したＶＲ画像を時系列順に表示することにより行われる。

特開２００５−３２２２５２号公報

ところで、心臓、肺等の動きのある臓器を時系列順に短い時間間隔で撮影することにより取得した、時相が異なる一連の３次元画像においては、そのそれぞれに含まれる臓器の対応する画素位置の信号値は同一となることが多い。一方、造影剤を用いて時系列順に短い時間間隔で撮影することにより取得した３次元画像は、信号値の時間的な変化を診断することが目的であるため、３次元画像のそれぞれに含まれる同一組織の画素位置の信号値は異なるものとなることが多い。また、組織によっては、ある時相の３次元医用画像において信号値は同一であるが、他の時相の３次元医用画像においては信号値が異なるものとなる場合もある。このように、時相に応じて同一組織であっても信号値が異なったり、異なる組織であっても信号値が同一であったりすると、ＶＲ画像を４次元表示した際に、異なる組織を区別して表示することができない。さらに、このように異なる組織を区別して表示できないと、正確な診断を行うことができなくなるおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、一連の医用画像を例えば時系列順に表示する場合に、異なる組織を区別できるようにすることを目的とする。

本発明による医用画像変換装置は、特定部位についての一連の複数の医用画像を取得する画像取得手段と、
前記一連の医用画像のうちの変換対象となる対象医用画像について、該対象医用画像の各画素位置の信号値を、基準となる基準医用画像の対応する各画素位置の信号値との変化量に応じた表示画素値に変換する変換手段とを備えたことを特徴とするものである。

「一連の複数の医用画像」としては、同一被写体の特定部位を短い時間間隔で連続して撮影を行うことにより取得され、時系列順に表示することにより、医用画像における信号値の変化を表示することが可能な複数の医用画像を用いることができる。また、エネルギーが異なる複数種類の放射線を用いた撮影を行うことにより取得され、エネルギー順に表示することにより医用画像における信号値の変化を表示することが可能な複数の医用画像も用いることができる。また、医用画像の種類としては、任意の画像を用いることができる。具体的には、３次元画像、３次元画像から抽出した３次元の特定臓器の画像、３次元画像において特定臓器を含む特定のスライス位置における２次元画像、さらには単純Ｘ線撮影により取得した特定臓器の画像等を用いることができる。

なお、本発明による医用画像変換装置においては、基準となる第１の信号値、前記第１の信号値を変化させた第２の信号値、並びに前記第１および前記第２の信号値に対する表示画素値の関係を規定したカラーテンプレートを記憶する記憶手段をさらに備えるものとし、
前記変換手段を、前記基準医用画像を基準として、前記カラーテンプレートを参照して、前記対象医用画像の各画素位置の信号値を前記表示画素値に変換する手段としてもよい。

また、本発明による医用画像変換装置においては、基準となる第１の信号値および該第１の信号値に対する表示画素値の関係を規定したカラーテンプレートを記憶する記憶手段をさらに備えるものとし、
前記変換手段を、前記基準医用画像の各画素位置の信号値を前記カラーテンプレートを参照して前記表示画素値に変換し、前記対象医用画像の各画素位置の信号値と、前記基準医用画像の対応する画素位置の信号値との変化量を表す指標値に応じて、前記基準医用画像の各画素位置に対応する表示画素値を補正し、前記対象医用画像の各画素位置の信号値を前記補正した表示画素値となるように変換する手段としてもよい。

また、本発明による医用画像変換装置においては、基準となる第１の信号値および該第１の信号値に対する表示画素値の関係を表すカラーテンプレートを記憶する記憶手段をさらに備えるものとし、
前記変換手段を、前記基準医用画像の各画素位置の信号値を前記カラーテンプレートを参照して前記表示画素値に変換し、前記対象医用画像の各画素位置の信号値と、前記基準医用画像の対応する画素位置の信号値との変化量を表す指標値に応じて、前記基準医用画像の各画素位置に対応する表示画素値を補正し、前記基準医用画像の各画素位置の信号値を前記補正した表示画素値となるように変換する手段としてもよい。

「変化量を表す指標値」としては、対象医用画像の各画素位置の信号値と、基準医用画像の対応する画素位置の信号値との違いを表すことができるものであればよく、例えば基準医用画像の対応する画素位置の信号値との差分値の他、差分値の絶対値、差分値の対数値等を用いることができる。

また、本発明による医用画像変換装置においては、前記医用画像が時系列順に取得されたものである場合、前記変換された一連の医用画像を、時系列順に表示する表示手段をさらに備えるものとしてもよい。

また、本発明による医用画像変換装置においては、前記医用画像が時系列順に取得されたものである場合、前記変換された基準医用画像を、補正した表示画素値を得た対象医用画像の時相に合わせて、時系列順に表示する表示手段をさらに備えるものとしてもよい。

また、本発明による医用画像変換装置においては、前記一連の医用画像を、エネルギーが異なる複数種類の放射線を用いた撮影を行うことにより取得されてなるものとしてもよい。

また、本発明による医用画像変換装置においては、前記一連の医用画像の画素位置を、前記一連の医用画像間において位置合わせする位置合わせ手段をさらに備えるものとしてもよい。

この場合、前記位置合わせの前に、前記一連の医用画像を平滑化する平滑化手段をさらに備えるものとしてもよい。

また、本発明による医用画像変換装置においては、前記医用画像を、３次元医用画像としてもよい。

また、本発明による医用画像変換装置においては、前記医用画像を、造影剤を用いて撮影されてなるものとしてもよい。

本発明による医用画像変換方法は、特定部位についての一連の複数の医用画像を取得し、
前記一連の医用画像のうちの変換対象となる対象医用画像について、該対象医用画像の各画素位置の信号値を、基準となる基準医用画像の対応する各画素位置の信号値との変化量に応じた表示画素値に変換することを特徴とするものである。

なお、本発明による医用画像変換方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

本発明によれば、特定部位についての一連の複数の医用画像を取得し、一連の医用画像のうちの変換対象となる対象医用画像について、対象医用画像の各画素位置の信号値を、基準となる基準医用画像の対応する各画素位置の信号値との変化量に応じた表示画素値に変換するようにしたものである。このため、ある対象医用画像において異なる組織の信号値が同一であったとしても、それが時間の経過等により変化すれば、異なる表示画素値により表示することができる。したがって、異なる組織を別の表示画素値により区別して表示でき、その結果、所定の順序で表示される一連の医用画像を用いての診断を正確に行うことができる。

また、基準となる第１の信号値、第１の信号値を変化させた第２の信号値、並びに第１および第２の信号値に対する表示画素値の関係を規定したカラーテンプレートを参照して、基準医用画像を基準として、対象医用画像の各画素位置の信号値を表示画素値に変換することにより、例えば時間の経過により同じ信号値変化をする組織であっても、基準医用画像において信号値が異なっていれば、カラーテンプレートを適切に設定することにより、異なる表示画素値に変換することができる。また、同一組織の信号値が異なるものであっても、本来その組織は同一の信号値なるものであるから、信号値が同一の医用画像を基準医用画像とすれば、同一の表示画素値により表示できる。

また、基準となる第１の信号値および第１の信号値に対する表示画素値の関係を表すカラーテンプレートを参照して、基準医用画像の各画素位置の信号値を表示画素値に変換し、対象医用画像の各画素位置の信号値と、基準医用画像の対応する画素位置の信号値との変化量を表す指標値に応じて、基準医用画像の各画素位置に対応する表示画素値を補正し、対象医用画像の各画素位置の信号値を補正した表示画素値となるように変換することにより、信号値の変化を表示画素値の変化に確実に反映させることができる。したがって、同一の組織は同一の信号値となり、異なる組織は異なる信号値となる医用画像を基準医用画像とすることにより、所定の順序で表示される一連の医用画像において、信号値の変化を確実に認識することができる。

また、基準となる第１の信号値および第１の信号値に対する表示画素値の関係を表すカラーテンプレートを参照して、基準医用画像の各画素位置の信号値を表示画素値に変換し、対象医用画像の各画素位置の信号値と、基準医用画像の対応する画素位置の信号値との変化量に応じて、基準医用画像の各画素位置に対応する表示画素値を補正し、基準医用画像の各画素位置の信号値を補正した表示画素値となるように変換することにより、信号値の変化を表示画素値の変化に確実に反映させることができる。したがって、同一の組織は同一の信号値となり、異なる組織は異なる信号値となる医用画像を基準医用画像とすることにより、補正した表示画素値を得た対象医用画像に合わせて、所定の順序で表示される一連の基準医用画像において、信号値の変化を確実に認識することができる。

本発明の第１の実施形態による医用画像変換装置の構成を示す概略ブロック図 第１の実施形態において３次元ボリュームデータを変換するためのカラーテンプレートを示す図 表示画素値への変換を説明するための図 第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態による医用画像変換装置の構成を示す概略ブロック図 第２の実施形態において３次元ボリュームデータを変換するためのカラーテンプレートを示す図 信号値変化量が最大となる箇所を示す図 第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 本発明の他の実施形態による医用画像変換装置の構成を示す概略ブロック図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による医用画像変換装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、図１に示す医用画像変換装置１の構成は、補助記憶装置に読み込まれた医用画像変換処理プログラムをコンピュータ上で実行することにより実現される。このとき、この医用画像変換処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされる。

第１の実施形態による医用画像変換装置１は、ボリュームデータ取得部１０、記憶部２０、位置合わせ部３０、変換部４０、表示制御部５０および入力部６０を備える。

ボリュームデータ取得部１０は、ＣＴ装置またはＭＲＩ装置等のモダリティ２において、所定の時間間隔Δｔで被写体の特定部位を撮影して得られた複数の３次元ボリュームデータ１００からなる３次元ボリュームデータ群１１０を取得する、通信インターフェースの機能を有する。なお、３次元ボリュームデータ群１１０はＬＡＮ経由でモダリティ２から送信される。また、本実施形態においては、特定部位を肝臓とし、被写体に造影剤を投与し、ＣＴ装置を用いて被写体の腹部を撮影することにより、造影剤が流れる様子を表す３次元ボリュームデータ群１１０を取得するものとする。

ここで、３次元ボリュームデータ１００は、診断対象となる肝臓を断層面に垂直な方向に沿って順に得られる２次元の断層像データを積層することによって取得されるものであり、本実施形態においては、ＣＴ装置またはＭＲＩ装置等のモダリティ２において撮影された複数の断層画像を重ね合わせることにより生成される。なお、ＣＴ装置を用いて取得したボリュームデータは、ボクセル（すなわち画素位置）毎にＸ線の吸収量を蓄えたデータとなり、各画素位置に対して１つの信号値（ＣＴ装置で撮影した場合は、Ｘ線の吸収量を示す値）が与えられたデータとなる。

３次元ボリュームデータ群１１０は、例えば、被写体を一定の時間間隔Δｔからなる異なる時相ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｎで撮影を行うことにより取得した、一連の３次元ボリュームデータ１００から構成される。

なお、３次元ボリュームデータ１００には、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格で規定された付帯情報が付加される。付帯情報は、例えば、個々の３次元ボリュームデータ１００により表される３次元画像を識別するための画像ＩＤ、被写体を識別するための患者ＩＤ、検査を識別するための検査ＩＤ、画像情報毎に割り振られるユニークなＩＤ（ＵＩＤ）、その画像情報が生成された検査日、検査時刻、その画像情報を取得するための検査で使用されたモダリティの種類、患者氏名、年齢、性別等の患者情報、検査部位（撮影部位、本実施形態においては肝臓）、撮影条件（造影剤の使用有無や、放射線量等）、１回の検査で複数の画像を取得したときのシリーズ番号あるいは採取番号等の情報が含まれうる。

記憶部２０は、ハードディスク等の大容量の記憶装置であり、３次元ボリュームデータ群１１０が記憶される。なお、記憶部２０には、被写体が異なる（すなわち患者が異なる）、あるいは同一被写体で撮影時期が異なる複数の３次元ボリュームデータ群１１０が記憶される。また、後述するカラーテンプレート１２０も記憶される。なお、カラーテンプレートは、３次元ボリュームデータ１００に含まれる部位のうち、抽出してＶＲ表示したい部位に応じて複数用意されており、複数のカラーテンプレート１２０が記憶部２０に記憶されている。

位置合わせ部３０は、３次元ボリュームデータ１００のそれぞれについて、肝臓部分における対応する画素位置を３次元ボリュームデータ１００間において位置合わせする。具体的には、「W.M. Wells III, P. Viola, H. Atsumi, S. Nakajima, and R.Kikinis, Multi modal volume registration by maximization of mutual information , Med. Image Anal., vol.1, no.1, pp.35 51,1996.」（参考文献１）、「Rueckert, D., Sonoda, L.I., Hayes, C., Hill, D.L.G.,Leach, M.O., Hawkes, D.J., Nonrigid registration using free-form deformations: application to breast MR images. IEEE Transactions on Medical Imaging, vol.18, pp.712?721, 1999.」（参考文献２）、「Masumoto J, Sato Y, Hori M, Murakami T, Johkoh T, Nakamura H, Tamura S: A similarity measure for nonrigid volume registration using known joint distribution of target tissue: Application to dynamic CT data of the liver, Medical Image Analysis, vol.7, no.4, pp.553-564, 2003.」（参考文献３）、「Yongmei Wang, Lawrence H. Staib, Physical model-based non-rigid registration incorporating statistical shape information, Medical Image Analysis (2000) volume 4, number 1, pp 7-21」（参考文献４）に記載された手法を用いて対応する画素位置を対応づけることができる。

参考文献１に記載された手法は、剛体レジストレーション手法を用いた位置合わせを行うものであり、異なるモダリティにより取得した３次元医用画像間において、相互情報量が最大となるように、画素の位置および方向を調整することにより画素の位置合わせを行う手法である。参考文献２に記載された手法は、非剛体レジストレーション手法を用いた位置合わせを行うものであり、"free from deformation"（ＦＦＴ）というＢスプライン関数を基本とした変形推定手法により、ＭＲＩ画像の位置合わせを行う手法である。参考文献３に記載された手法は、非剛体レジストレーション手法を用いた位置合わせを行うものであり、時系列順に取得されたＣＴ画像において、肝臓等の対象とする組織の結合分布（joint distribution）を用いて、対象組織と非対象組織との境界において組織をスライドさせることにより類似度を測定して位置合わせを行う手法である。参考文献４に記載された手法は、非剛体レジストレーション手法を用いた位置合わせを行うものであり、物体の形状をあらかじめ与えておき、その形状となるように物体を変形させることにより、物体間の位置合わせを行う手法である。

また、特表２００５−５２８９７４号公報および特表２００７−５１６７４４号公報に記載された手法を用いることも可能である。特表２００５−５２８９７４号公報に記載された手法は、対象の関心領域から第１および第２の画像データセットを取得し、関心領域に対する呼吸および心臓運動等の生理学的運動のモデルを作成し、生理学的モデルを第１の画像データセットに対して適合させ、変換のために対象特有の生理学的ファントムを第２の画像データセットに適用し、この変換を第１の画像データセットに対して適用することにより、位置合わせを行う手法である。

また、特表２００７−５１６７４４号公報に記載された手法は、２つの画像間における目印となる位置の類似性に基づいて、目印の位置を位置合わせすることにより画像の位置合わせを行う手法である。

位置合わせ部３０は、これらの手法を用いて３次元ボリュームデータ１００により表される３次元画像の位置合わせを行う。これにより、３次元画像間において、同一位置を表す画素が互いに対応づけられる。

なお、位置合わせ手法は上記各種法に限定されるものではなく、公知の任意の手法を用いることができる。また、３次元ボリュームデータ１００を順次モニタ４に表示し、入力部６０からの入力により操作者が位置合わせを行うようにしてもよい。また、肝臓部分のみならず、３次元ボリュームデータ１００の全画素位置の位置合わせを行うようにしてもよい。

変換部４０は、３次元ボリュームデータ１００のそれぞれの画素位置における信号値を、ボリュームレンダリング（ＶＲ）表示のために表示画素値に変換する。図２は３次元ボリュームデータ１００を変換するためのカラーテンプレートを示す図である。カラーテンプレート１２０は、３次元ボリュームデータ１００に含まれる部位のうち、抽出してＶＲ表示したい部位に応じて複数用意されて記憶部２０に記憶されている。本実施形態においては、肝臓のＶＲ表示のためのカラーテンプレート１２０を選択するものとする。なお、第１の実施形態において、カラーテンプレート１２０は、図２に示すように基準となる第１の信号値を第１の軸Ｘに、第１の信号値を変化させた第２の信号値を第２の軸Ｙに、第１および第２の信号値に対する色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および不透明度を第３の軸Ｚに設定してなる２次元ルックアップテーブルからなる。なお、図２においては１つのカラーテンプレートのみを示しているが、実際には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色および不透明度のそれぞれについて４つのカラーテンプレートが用意されている。

以下、２次元ルックアップテーブルの作成について説明する。ＣＴ画像の場合、信号値の単位はＨＵ（Hounsfield unit）であり、ＨＵは組織に応じて固定された値となる。例えば本実施形態のように撮影部位が腹部の場合、肝臓、脾臓および血管等の組織に応じて信号値は固定された値となっている。すなわち、組織に応じて信号値は異なるものとなっている。一方、造影剤の投与による各組織の信号値の変化の仕方も既知である。なお、ＭＲＩ画像の場合は、撮影装置に応じて信号値が異なるものとなるが、装置間の信号値の差異を補正することにより、組織に応じて固定された信号値を有するものとすることができる。したがって、造影剤が投与される前の３次元ボリュームデータ１００の信号値を用いて、第１の軸Ｘに３次元ボリュームデータ１００の信号値、第３の軸Ｚに組織に応じた色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および不透明度が設定された基準となる１次元の基準ルックアップテーブルＢ０を作成し、造影剤の投与等により変化する信号値を第２の軸Ｙとして設定し、信号値の変化に応じた組織の色および不透明度を第１および第２の軸Ｘ，Ｙにより規定される平面に対して、第３の軸Ｚの方向に２次元状に設定することにより、２次元ルックアップテーブルを作成することができる。

変換部４０は、カラーテンプレート１２０を参照して、３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値を、Ｒ，Ｇ，Ｂおよび不透明度からなる表示画素値に変換する。この際、変換部４０は、複数の３次元ボリュームデータ１００のそれぞれの時相のうちの基準となる１つの基準時相Ｂを選択する。そして、基準時相Ｂの３次元ボリュームデータ１００（以下、基準３次元ボリュームデータ１３０とする）については、カラーテンプレート１２０における基準ルックアップテーブルＢ０の部分を用いて、各画素位置の信号値を色および不透明度からなる表示画素値に変換する。一方、基準時相以外の時相における３次元ボリュームデータ１００については、各画素位置の信号値をカラーテンプレート１２０の第２の軸Ｙに、基準３次元ボリュームデータ１３０の対応する画素位置における信号値を第１の軸Ｘにプロットし、そのプロットに対応する色および不透明度を第３の軸Ｚにおいて求め、その色および不透明度からなる表示画素値に変換する。

具体的に図３を参照して説明すると、基準３次元ボリュームデータ１３０のある画素位置（対象画素位置とする）の信号値がｎ０の場合、カラーテンプレート１２０を参照すると、対象画素位置の信号値は表示画素値Ｄ０に変換される。そして、他の時相の３次元ボリュームデータ１００において、対象画素位置に対応する対応画素位置の信号値がｎ１に変化した場合、カラーテンプレート１２０を参照すると、対応画素位置の信号値は表示画素値Ｄ１に変換される。

なお、基準時相Ｂの選択は、例えば、３次元ボリュームデータ群１１０の時相における先頭の時相、中間の時相、最後の時相、あるいはノイズが最も少ない３次元ボリュームデータ１００を取得した時相等、あらかじめ定められた時相を選択するようにすればよい。また、入力部６０からの入力によりいずれの時相を基準時相Ｂとするかの選択を受け付けるようにしてもよい。本実施形態においては、造影剤を投与することによる信号値の変化を観察するものであるため、基準時相Ｂとしては造影剤の効果が現れておらず、同一の組織は同一の信号値となり、異なる組織は異なる信号値となる先頭の時相を選択することが好ましい。

そして、変換部４０は、すべての３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値をカラーテンプレート１２０を参照して表示画素値に変換する。これにより、３次元ボリュームデータ１００は、肝臓が抽出されたＶＲ画像を表すものとなる。

表示制御部５０は、変換された一連の３次元ボリュームデータ１００により表されるＶＲ画像を時系列順にディスプレイ４に表示する。なお、本実施形態においては、造影剤投与時の肝臓を表示するものであるため、肝臓における造影剤が流れる様子がディスプレイ４に表示されることとなる。

入力部６０は、キーボードおよびマウス等の公知の入力装置からなる。

次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図４は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、３次元ボリュームデータ群１１０は、ボリュームデータ取得部１０により取得されて、記憶部２０に記憶されているものとする。また、複数のカラーテンプレート１２０も記憶部２０に記憶されているものとする。操作者が入力部６０を操作することにより、表示する３次元画像の選択がなされると（ステップＳＴ１肯定）、位置合わせ部３０が、選択された３次元画像に対応する３次元ボリュームデータ群１１０を記憶部２０から読み出し、３次元ボリュームデータ群１１０を構成する３次元ボリュームデータ１００間の画素位置を位置合わせする（ステップＳＴ２）。これにより、３次元ボリュームデータ１００間の画素位置が対応づけられる。

そして、変換部４０が、基準時相Ｂを選択し（ステップＳＴ３）、さらに変換に使用するカラーテンプレート１２０を選択する（ステップＳＴ４）。次いで、変換部４０は、基準時相Ｂにおける基準３次元ボリュームデータ１３０の各画素位置の信号値を、カラーテンプレート１２０に含まれる基準ルックアップテーブルＢ０の部分を参照して表示画素値に変換する（ステップＳＴ５）。さらに、基準３次元ボリュームデータ１３０以外の他の３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値を、選択したカラーテンプレート１２０により表示画素値に変換する（ステップＳＴ６）。そして、表示制御部５０が、変換された３次元ボリュームデータ１００により表されるＶＲ画像をディスプレイ４に時系列順に表示し（ステップＳＴ７）、処理を終了する。

このように、第１の実施形態においては、基準となる第１の信号値を第１の軸Ｘに、第１の信号値を変化させた第２の信号値を第２の軸Ｙに、第１および第２の信号値に対する色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および不透明度を第３の軸Ｚに設定してなる２次元ルックアップテーブルからなるカラーテンプレート１２０により、基準３次元ボリュームデータ１３０を基準として、３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値を表示画素値に変換するようにしたものである。このため、適切なカラーテンプレート１２０を選択することにより、時間の経過により同じ信号値変化をする組織であっても、基準３次元ボリュームデータ１３０において信号値が異なっていれば、異なる表示画素値に変換することができる。また、同一組織の信号値が異なるものであったとしても、本来その組織は同一の信号値なるものであるから、信号値が同一の時相を基準時相Ｂとすれば、同一の表示画素値により表示できる。したがって、第１の実施形態によれば、時系列順に表示された３次元ボリュームデータ群１１０を用いての診断を正確に行うことができる。

次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は本発明の第２の実施形態による医用画像変換装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。第２の実施形態による医用画像変換装置１Ａは、２次元ルックアップテーブルからなるカラーテンプレート１２０に代えて、１次元ルックアップテーブルからなる基準カラーテンプレート１４０およびその差分カラーテンプレート１５０からなるペアカラーテンプレート１６０を記憶部２０に記憶し、変換部４０において、ペアカラーテンプレート１６０を用いて３次元ボリュームデータ１００の信号値を表示画素値に変換するようにした点が第１の実施形態と異なる。なお、ペアカラーテンプレート１６０は、３次元ボリュームデータ１００に含まれる部位のうち、抽出してＶＲ表示したい部位に応じて複数用意されて記憶部２０に記憶されている。また、第２の実施形態においても、肝臓のＶＲ表示のためのペアカラーテンプレート１６０を選択するものとする。

図６は基準カラーテンプレートおよび差分テンプレートを示す図である。図６に示すように、基準カラーテンプレート１４０は横軸に３次元ボリュームデータ１００の信号値、縦軸に色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）および不透明度が設定された１次元のルックアップテーブルである。また、差分カラーテンプレート１５０は、横軸に信号値変化量、縦軸に色および不透明度の変化量が設定された１次元のルックアップテーブルである。なお、図６においては１つの基準カラーテンプレートおよび差分テンプレートのみを示しているが、実際には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色および不透明度のそれぞれについて４つの基準カラーテンプレートおよび差分テンプレートからなるペアカラーテンプレート１６０が用意されている。

変換部４０は、複数の３次元ボリュームデータ１００のそれぞれの時相のうちの基準となる１つの基準時相Ｂを選択する。そして、基準時相Ｂの基準３次元ボリュームデータ１３０については、基準カラーテンプレート１４０を参照して、各画素位置の信号値を色および不透明度からなる表示画素値に変換する。一方、基準時相以外の他の時相における３次元ボリュームデータ１００については、まず、３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値Ｓ０と、基準３次元ボリュームデータ１３０の対応する画素位置の信号値ＳＢとの差分値（Ｓ０−ＳＢ）を信号値変化量ΔＳとして算出し、差分カラーテンプレート１５０を参照して、基準３次元ボリュームデータ１３０の対応する画素位置の表示画素値（Ｄ１０とする）の変化量ΔＤを算出する。次いで、基準３次元ボリュームデータ１３０の対応する画素位置の表示画素値Ｄ１０を、算出した表示画素値の変化量ΔＤにより補正して、補正表示画素値（Ｄ１０＋ΔＤ）を算出する。そして、３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値Ｓ０を補正表示画素値（Ｄ１０＋ΔＤ）に変換する。

具体的には、信号値を不透明度に変換する場合を考えると、３次元ボリュームデータ１００における各画素位置において、基準３次元ボリュームデータ１３０の対応する画素位置との信号値の変化がない場合には、不透明度は変化しないように信号値が変換される。一方、信号値が大きくなるように変化する画素位置はより不透明になり、信号値が小さくなるように変化する画素位置はより透明になるように信号値が変換される。また、信号値をＲの色に変換する場合、３次元ボリュームデータ１００における各画素位置において、基準３次元ボリュームデータ１３０の対応する画素位置との信号値の変化がない場合には、赤味は変化しないように信号値が変換される。一方、信号値が大きくなるように変化する画素位置はより赤味が強くなり、信号値が小さくなるように変化する画素位置はより赤味が弱くなるように信号値が変換される。

なお、上記では３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値Ｓ０と、基準３次元ボリュームデータ１３０の対応する画素位置の信号値ＳＢとの差分値（Ｓ０−ＳＢ）を信号値変化量ΔＳとして算出しているが、画素位置間の信号値の変化量を表す指標であれば、差分値（Ｓ０−ＳＢ）に限定されるものではない。例えば、差分値の絶対値、あるいは差分値の対数値等を差分値（Ｓ０−ＳＢ）に代えて用いるようにしてもよい。この場合、差分カラーテンプレート１５０は、差分値の絶対値、あるいは差分値の対数値等と表示画素値の変化量との関係を規定するように作成すればよい。

また、複数の時相の信号値変化量を算出し、その信号値変化量を図７に示すようにプロットし、プロットにおける信号値変化量の勾配が最大となる箇所を求め、その箇所における表示画素値の変化量が他の箇所よりも大きくなるように、差分カラーテンプレート１５０を修正してもよい。これにより、信号値の変化が大きい部分においては表示画素値の変化が大きくなるため、変化をより認識しやすくすることができる。

次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図８は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、３次元ボリュームデータ群１１０は、ボリュームデータ取得部１０により取得されて、記憶部２０に記憶されているものとする。また、複数のペアカラーテンプレート１６０も記憶部２０に記憶されているものとする。操作者が入力部６０を操作することにより、表示する３次元画像の選択がなされると（ステップＳＴ１１肯定）、位置合わせ部３０が、選択された３次元画像に対応する３次元ボリュームデータ群１１０を記憶部２０から読み出し、３次元ボリュームデータ群１１０を構成する３次元ボリュームデータ１００間の画素位置を位置合わせする（ステップＳＴ１２）。これにより、３次元ボリュームデータ１００間の画素位置が対応づけられる。

そして、変換部４０が、基準時相Ｂを選択し（ステップＳＴ１３）、さらに変換に使用するペアカラーテンプレート１６０を選択する（ステップＳＴ１４）。次いで、変換部４０は、基準時相Ｂにおける基準３次元ボリュームデータ１３０の各画素位置の信号値を、カラーテンプレート１６０に含まれる基準カラーテンプレート１４０を参照して表示画素値に変換する（ステップＳＴ１５）。そして、基準時相以外のすべての３次元ボリュームデータ１００について、各画素位置の信号値と基準３次元ボリュームデータ１３０における対応する画素位置の信号値との差分値を信号値変化量として算出する（ステップＳＴ１６）。そして、信号値変化量に応じて差分カラーテンプレート１５０を参照して、基準３次元ボリュームデータ１３０における各画素位置に対応する表示画素値を補正し（ステップＳＴ１７）、基準３次元ボリュームデータ１３０以外の他の３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値を、補正表示画素値に変換する（ステップＳＴ１８）。そして、表示制御部５０が、変換された３次元ボリュームデータ１００により表されるＶＲ画像をディスプレイ４に時系列順に表示し（ステップＳＴ１９）、処理を終了する。

このように、第２の実施形態においては、基準カラーテンプレート１４０を参照して、基準３次元ボリュームデータ１３０の各画素位置の信号値を表示画素値に変換し、他の３次元ボリュームデータ１００については、各画素位置の信号値の基準３次元ボリュームデータ１３０における対応する画素位置の信号値との変化量に基づいて、差分カラーテンプレート１５０を参照して表示画素値を補正し、補正表示画素値となるように各画素位置の信号値を変換するようにしたものである。このため、３次元ボリュームデータ１００のそれぞれにおける、信号値の変化を表示画素値の変化に確実に反映させることができる。したがって、同一の組織は同一の信号値となり、異なる組織は異なる信号値となる時相を基準時相Ｂとすることにより、時系列順に表示される３次元ボリュームデータ群１１０において、信号値の変化を確実に認識することができることとなる。

なお、上記第２の実施形態においては、基準カラーテンプレート１４０および差分カラーテンプレート１５０からなるペアカラーテンプレート１６０を用いているが、差分カラーテンプレート１５０に代えて、信号値変化量を入力とし表示画素値の変化量を出力とする演算式を用いて、表示画素値の変化量を算出するようにしてもよい。この場合、基準カラーテンプレート１４０のみが記憶部２０に記憶されることとなる。

また、上記第２の実施形態においては、基準３次元ボリュームデータ１３０以外の他の３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値を補正表示画素値となるように変換しているが、基準３次元ボリュームデータ１３０の各画素位置の信号値を補正表示画素値となるように変換してもよい。以下これを第３の実施形態として説明する。なお、第３の実施形態においては、第２の実施形態とは行われる処理のみが異なるため、装置についての詳細な説明は省略する。

図９は第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、３次元ボリュームデータ群１１０は、ボリュームデータ取得部１０により取得されて、記憶部２０に記憶されているものとする。また、複数のカラーテンプレート１６０も記憶部２０に記憶されているものとする。操作者が入力部６０を操作することにより、表示する３次元画像の選択がなされると（ステップＳＴ２１肯定）、位置合わせ部３０が、選択された３次元画像に対応する３次元ボリュームデータ群１１０を記憶部２０から読み出し、３次元ボリュームデータ群１１０を構成する３次元ボリュームデータ１００間の画素位置を位置合わせする（ステップＳＴ２２）。これにより、３次元ボリュームデータ１００間の画素位置が対応づけられる。

そして、変換部４０が、基準時相Ｂを選択し（ステップＳＴ２３）、さらに変換に使用するペアカラーテンプレート１６０を選択する（ステップＳＴ２４）。次いで、変換部４０は、基準時相Ｂにおける基準３次元ボリュームデータの各画素位置の信号値を、カラーテンプレート１６０に含まれる基準カラーテンプレート１４０を参照して表示画素値に変換する（ステップＳＴ２５）。そして、基準時相以外のすべての３次元ボリュームデータ１００について、各画素位置の信号値と基準３次元ボリュームデータ１３０における対応する画素位置の信号値との差分値を信号値変化量として算出する（ステップＳＴ２６）。そして、信号値変化量に応じて差分カラーテンプレート１５０を参照して、基準３次元ボリュームデータ１３０における各画素位置に対応する表示画素値を補正し（ステップＳＴ２７）、基準３次元ボリュームデータ１３０の各画素位置の信号値を、対応する３次元ボリュームデータ１００毎に補正表示画素値に変換する（ステップＳＴ２８）。

この場合、信号値が補正表示画素値に変換された基準３次元ボリュームデータ１３０は、基準３次元ボリュームデータ１３０以外の他の３次元ボリュームデータ１００に対応して複数作成されることとなる。そして、表示制御部５０が、変換された３次元ボリュームデータ１００により表されるＶＲ画像をディスプレイ４に時系列順に表示し（ステップＳＴ２９）、処理を終了する。なお、第３の実施形態においては、基準３次元ボリュームデータ１３０から作成されたＶＲ画像が、補正表示画素値を得た３次元ボリュームデータ１００と同一の時相で表示画素値が変化するように、時系列順に表示されることとなる。

これにより、第３の実施形態においても、時系列順に表示される３次元ボリュームデータ群１１０において、信号値の変化を確実に認識することができる。

なお、上記第１から第３の実施形態においては、腹部の３次元ボリュームデータ群を用いているが、頭部あるいは頚部の３次元ボリュームデータ群を用いてもよい。この場合、頭部あるいは頚部における血管への造影剤の投入による変化が現れるように、ＶＲ画像が４次元表示されることとなる。

また、上記第１の実施形態において、図１０に示すように、平滑化部７０を設け、３次元ボリュームデータ１００間の画素位置を位置合わせする前に、各３次元ボリュームデータ１００を平滑化するようにしてもよい。具体的には、所定サイズ（例えば３×３×３）の平滑化フィルタを用いて、３次元ボリュームデータ１００の各画素位置の信号値の平均値を算出することにより、各３次元ボリュームデータ１００を平滑化すればよい。これにより、位置合わせを行う場合に、３次元ボリュームデータ１００に含まれるノイズの影響を低減できるため、より正確に位置合わせを行うことができる。また、第２および第３の実施形態においても同様に平滑化部７０を設けるようにしてもよい。

また、上記第１から第３の実施形態においては、位置合わせ部３０により各３次元ボリュームデータ１００の位置合わせを行っているが、腹部、あるいは頭部および頚部等の部位は、動きが少ないかまたは動きがほとんどない。したがって、このような部位の３次元ボリュームデータ１００については、位置合わせを行うことなく、信号値の変換を行うようにしてもよい。

また、上記第１から第３の実施形態においては、腹部の３次元ボリュームデータ群１１０を時系列順にＶＲ表示する場合について説明しているが、各３次元ボリュームデータ１００の同一位置のスライス面における腹部の断面を表す２次元画像を３次元ボリュームデータ１００からそれぞれ抽出し、抽出した２次元画像の濃度および／または色を変換して時系列順に表示する場合にも、本発明を適用できることはもちろんである。また、時系列画像としては、３次元ボリュームデータ１００に限定されるものではなく、単純Ｘ線撮影により所定の時間間隔により取得した一連の画像からなる画像群を用いることも可能である。

また、例えば特開２００９−１７８４９３号公報に記載されているように、エネルギーが異なる複数種類のＸ線を利用するＣＴ装置で撮影された複数の３次元ボリュームデータを順次表示する場合にも本発明を適用することができる。この場合、上記第１から第３の実施形態と同様に、エネルギーが異なる複数の３次元ボリュームデータのそれぞれの信号値を表示画素値に変換することにより、撮影に使用する放射線のエネルギーの変化による信号値の変化に応じて表示画素値を変化させて、３次元ボリュームデータを撮影時のＸ線のエネルギーの変化に合わせて順次表示することができる。

１ 医用画像変換装置
２ モダリティ
４ ディスプレイ
１０ ボリュームデータ取得部
２０ 記憶部
３０ 位置合わせ部
４０ 変換部
５０ 表示制御部
６０ 入力部
７０ 平滑化部
１００ ３次元ボリュームデータ
１１０ ３次元ボリュームデータ群
１２０ カラーテンプレート
１３０ 基準３次元ボリュームデータ
１４０ 基準カラーテンプレート
１５０ 差分カラーテンプレート
１６０ ペアカラーテンプレート

Claims (13)

1. 特定部位についての一連の複数の医用画像を取得する画像取得手段と、
   前記一連の医用画像のうちの変換対象となる対象医用画像について、該対象医用画像の各画素位置の信号値を、基準となる基準医用画像の対応する各画素位置の信号値との変化量に応じた表示画素値に変換する変換手段とを備えたことを特徴とする医用画像変換装置。
2. 基準となる第１の信号値、前記第１の信号値を変化させた第２の信号値、並びに前記第１および前記第２の信号値に対する表示画素値の関係を規定したカラーテンプレートを記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記変換手段は、前記基準医用画像を基準として、前記カラーテンプレートを参照して、前記対象医用画像の各画素位置の信号値を前記表示画素値に変換する手段であることを特徴とする請求項１記載の医用画像変換装置。
3. 基準となる第１の信号値および該第１の信号値に対する表示画素値の関係を規定したカラーテンプレートを記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記変換手段は、前記基準医用画像の各画素位置の信号値を前記カラーテンプレートを参照して前記表示画素値に変換し、前記対象医用画像の各画素位置の信号値と、前記基準医用画像の対応する画素位置の信号値との変化量を表す指標値に応じて、前記基準医用画像の各画素位置に対応する表示画素値を補正し、前記対象医用画像の各画素位置の信号値を前記補正した表示画素値となるように変換する手段であることを特徴とする請求項１記載の医用画像変換装置。
4. 基準となる第１の信号値および該第１の信号値に対する表示画素値の関係を表すカラーテンプレートを記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記変換手段は、前記基準医用画像の各画素位置の信号値を前記カラーテンプレートを参照して前記表示画素値に変換し、前記対象医用画像の各画素位置の信号値と、前記基準医用画像の対応する画素位置の信号値との変化量を表す指標値に応じて、前記基準医用画像の各画素位置に対応する表示画素値を補正し、前記基準医用画像の各画素位置の信号値を前記補正した表示画素値となるように変換する手段であることを特徴とする請求項１記載の医用画像変換装置。
5. 前記医用画像が時系列順に取得されたものである場合、前記変換された一連の医用画像を、時系列順に表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の医用画像変換装置。
6. 前記医用画像が時系列順に取得されたものである場合、前記変換された基準医用画像を、補正した表示画素値を得た対象医用画像の時相に合わせて、時系列順に表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４項記載の医用画像変換装置。
7. 前記一連の医用画像は、エネルギーが異なる複数種類の放射線を用いた撮影を行うことにより取得されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の医用画像変換装置。
8. 前記一連の医用画像の画素位置を、前記一連の医用画像間において位置合わせする位置合わせ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の医用画像変換装置。
9. 前記位置合わせの前に、前記一連の医用画像を平滑化する平滑化手段をさらに備えたことを特徴とする請求項８記載の医用画像変換装置。
10. 前記医用画像は、３次元医用画像であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の医用画像変換装置。
11. 前記医用画像は、造影剤を用いて撮影されてなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の医用画像変換装置。
12. 特定部位についての一連の複数の医用画像を取得し、
    前記一連の医用画像のうちの変換対象となる対象医用画像について、該対象医用画像の各画素位置の信号値を、基準となる基準医用画像の対応する各画素位置の信号値との変化量に応じた表示画素値に変換することを特徴とする医用画像変換方法。
13. 特定部位についての一連の複数の医用画像を取得する手順と、
    前記一連の医用画像のうちの変換対象となる対象医用画像について、該対象医用画像の各画素位置の信号値を、基準となる基準医用画像の対応する各画素位置の信号値との変化量に応じた表示画素値に変換する手順とを有することを特徴とする医用画像変換方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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