JP2013169390A - 医用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】体動により観察対象の位置が変化する場合においても、異なるタイミングで取得された複数の画像データ間で、生体的に同じ位置を特定可能な医用画像処理装置を提供する。
【解決手段】画像データ記憶部と、構造特定部と、解析部とを備えた医用画像処理装置である。画像データ記憶部は、被検体内部を所定のタイミングごとに撮影して取得された複数の画像データを記憶する。構造特定部は、画像データを基に被検体内部の管状構造と、当該管状構造の芯線とを特定する。解析部は、複数の画像データそれぞれについて、芯線に沿った３つ以上の基準位置を当該管状構造から特定し、３つ以上の基準位置によって区分けされる複数の領域それぞれについて、複数の画像データ間における、芯線に沿った相対的な縮尺を表す情報を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用画像撮影装置により取得された画像データに基づき医用画像を表示させる技術に関する。

医用画像診断装置により収集された３次元画像データを表示する医用画像処理装置がある。ここでいう医用画像診断装置とは、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ）装置や磁気共鳴イメージング（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ：ＭＲＩ）装置、Ｘ線診断装置、超音波診断装置などである。

このような医用画像診断装置で取得された３次元画像データを基に医用画像を表示する方法の１つに、仮想内視鏡（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ：ＶＥ）がある。

ＶＥは、内視鏡画像と同様に、視点から近い位置にある物体を大きく、視点から遠い位置にある物体を小さくしたＶＥ画像を表示することができる。また、ＶＥは、視点の位置や方向を任意に設定することができるので、内視鏡では観察できない領域を表示することもできる。そして、一般的に、ＶＥでは、あらかじめ抽出された大腸や食道のような管状構造の内腔を通る３次元芯線の軌道上で自動的に視点を移動する画像表示が行われる。このような画像表示法はフライスルー（Ｆｌｙｔｈｒｏｕｇｈ）表示と呼ばれる。実際の診断では、例えば、操作者は、フライスルー表示で視点の移動中に更新されるＶＥ画像を観察することで診断を行う。

また、上述した医用画像処理装置の中には、単位時間に高精細（高解像度）且つ広範囲に画像の撮影を可能とするマルチスライスＸ線ＣＴ装置が含まれる。このマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、シングルスライスＸ線ＣＴ装置で用いられている検出器として、検出素子が体軸方向にｍ列、体軸方向と直交する方向にｎ列、つまりｍ行ｎ列に配列された構造の２次元検出器を用いる。

このようなマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、検出器が大きくなるほど（構成する検出素子の数が増えるほど）、一度の撮影でより広い領域の投影データを取得することが可能である。即ち、このような検出器を備えたマルチスライスＸ線ＣＴ装置を用いて経時的に撮影を行うことで、所定部位のボリュームデータを、高いフレームレートで生成することができる（以降では、「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｖｏｌｕｍｅスキャン」と呼ぶ場合がある）。これにより、操作者は、単位時間内における所定部位の動きを、三次元画像により評価することが可能となる。

また、このような医用画像診断装置により取得された画像データ（例えば、Ｘ線ＣＴ装置により再構成されたボリュームデータ）を基に医用画像を生成する医用画像処理装置がある。

特開２０１０−２０１１５７号公報

一方で、気管支、食道、血管等のようなタイミングによって伸縮する生体を観察対象とした場合には、管状構造内の所定の組織（例えば、患部）の位置はタイミングごとに異なる。そのため、フライスルー画像を生成するための視点位置や、ＣＰＲ画像を生成するためのスライス位置を、複数のタイミング間で固定とした場合に、必ずしも解剖学的に同じ位置（例えば、患部）の医用画像を生成できるとは限らない。複数の画像データそれぞれについて、解剖学的に同じ位置を観察可能に視点位置やスライス位置を指定することで各医用画像を生成する方法もあるが、これは手間のかかる作業である。

この発明の実施形態は、体動により観察対象の位置が変化する場合においても、異なるタイミングで取得された複数の画像データ間で、解剖学的に同じ位置を特定可能な医用画像処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この実施形態は、画像データ記憶部と、構造特定部と、解析部とを備えた医用画像処理装置である。画像データ記憶部は、被検体内部を所定のタイミングごとに撮影して取得された複数の画像データを記憶する。構造特定部は、画像データを基に被検体内部の管状構造と、当該管状構造の芯線とを特定する。解析部は、複数の画像データそれぞれについて、芯線に沿った３つ以上の基準位置を当該管状構造から特定し、３つ以上の基準位置によって区分けされる複数の領域それぞれについて、複数の画像データ間における、芯線に沿った相対的な縮尺を表す情報を生成する。

本実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示したブロック図である。 気管支近傍を表示したコロナル画像の一例である。 気管支近傍を表示したコロナル画像の一例である。 縮尺を表す情報の算出に係る処理について説明するための図である。 本実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作を示したフローチャートである。 基準位置を特定する方法の一態様について説明するための図である。 基準位置を特定する方法の一態様について説明するための図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る医用画像処理装置は、Ｘ線ＣＴ装置のような医用画像診断装置により取得された画像データ（例えば、ボリュームデータ）を基に医用画像を生成する。以降では、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成について、図１を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係る医用画像表示装置は、画像データ記憶部１０と、画像処理ユニット２０と、表示制御部３０と、Ｕ／Ｉ４０とを含んで構成されている。また、Ｕ／Ｉ４０は、表示部４０１と、操作部４０２とを含んで構成されたユーザーインタフェースである。

（画像データ記憶部１０）
画像データ記憶部１０は、撮影部５００により検査ごとに被検体を撮影して取得された複数タイミングの３次元画像データ（例えば、ボリュームデータ）を記憶する記憶部である。撮影部５００は、例えば、ＣＴ、ＭＲＩ、または超音波診断装置等のように３次元画像データを取得可能な医用画像撮影装置である。なお、以降では、この３次元画像データを「画像データ」と呼ぶ。また、以降では、画像データは、ＣＴにより取得されたボリュームデータであるものとして説明する。

（画像処理ユニット２０）
画像処理ユニット２０は、構造抽出部２１と、画像処理部２２と、画像記憶部２３とを含んで構成されている。

（構造抽出部２１）
構造抽出部２１は、管状構造抽出部２１１と、位置解析部２１２とを含んで構成されている。構造抽出部２１は、まず、画像データ記憶部１０から画像データをタイミングごとに読み出す。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの画像データそれぞれを管状構造抽出部２１１に出力し、管状構造及び芯線の抽出を指示する。

管状構造抽出部２１１は、医用画像データを受けて、その医用画像データ中のボクセルデータに基づき、食道や血管等のような、あらかじめ決められた組織の管状構造（即ち、管状の構造の位置、大きさ、及び向きのように、その構造を示す情報）を抽出し特定する。

次に、管状構造抽出部２１１は、抽出された管状構造を示す情報に基づき、管状構造の管腔領域内における軸方向に沿った芯線を抽出し特定する。芯線抽出の一つの手法としては、管腔領域内を抽出した２値化データに対して３次元の細線化処理を適用する手法（例えば、シンニング法やスケルトナイゼーション法）が挙げられる。これにより芯線を示す情報（即ち、芯線の位置及び向き）が特定される。

ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照する。図２Ａ及び図２Ｂは、観察対象の経時的な動きについて説明するための概略図である。図２Ａ及び図２Ｂは、気管支近傍を異なるタイミングで表示したコロナル画像の一例である。図２ＡにおけるＭ１ａは、所定のタイミングにおける画像データから抽出された気管支の管状構造を示している。また、Ｒ１ａは抽出された管状構造Ｍ１ａの芯線を示している。また、図２ＢにおけるＭ１ｂは、図２Ａとは異なるタイミングに対応する画像データから抽出された気管支の管状構造を示しており、図２Ａにおける管状構造Ｍ１ａに対応している。また、図２ＢにおけるＲ１ｂは、管状構造Ｍ１ｂの芯線を示しており、図２Ａにおける芯線Ｒ１ａに対応している。なお、以降では、特にタイミングを指定しない場合には、管状構造Ｍ１ａ及びＭ１ｂを「管状構造Ｍ１」と記載し、芯線Ｒ１ａ及びＲ１ｂを「芯線Ｒ１」と記載する場合がある。このように、管状構造抽出部２１１は、タイミングごとの画像データそれぞれについて、管状構造及び芯線を抽出する。

なお、図２Ａにおける位置Ｐ１１ａは、管状構造Ｍ１ａの上流側の端部の位置を示しており、位置Ｐ１２ａは、管状構造Ｍ１ａ（即ち、気管支）の節の位置を示している。また、図２Ａに示す例では、位置Ｐ１１ａと位置Ｐ１２ａとの間に狭窄が存在し、この位置を位置Ｐ１３ａとする。また、図２Ｂにおける位置Ｐ１１ｂ、Ｐ１２ｂ、及びＰ１３ｂは、図２Ａにおける位置Ｐ１１ａ、Ｐ１２ａ、及びＰ１３ａに対応している。また、図２Ａには、図２Ｂにおける狭窄の位置Ｐ１３ｂを示しており、図２Ｂには、図２Ａにおける狭窄の位置Ｐ１３ａを示している。なお、以降では、特にタイミングを指定しない場合には、位置Ｐ１３ａ及びＰ１３ｂを「位置Ｐ１３」と記載する場合がある。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、管状構造Ｍ１は、経時的に変形伸縮するため、例えば、狭窄の位置Ｐ１３はタイミングごとに異なることがある。そのため、絶対座標系上で同じ位置が、管状構造Ｍ１ａ及びＭ１ｂの間で解剖学的に同じ位置に相当するとは限らない。そこで、後述する位置解析部２１２は、タイミングの異なる管状構造Ｍ１ａ及びＭ１ｂ間で、解剖学的に同じ位置を特定するための位置情報を算出する。この位置解析部２１２の動作については後述する。

なお、管状構造抽出部２１１は、この管状構造及び芯線を示す情報を所定の座標系に対応付けてもよい。例えば、管状構造抽出部２１１は、芯線に沿った方向をｚ軸とし、ｚ軸に垂直な面をｘｙ平面とする。このように動作させることで、管状構造内の位置を特定することが可能となる。なお、この座標系は一例であり、管状構造内の位置を特定可能であれば、必ずしもこの座標系には限定されない。管状構造及び芯線が特定されると、管状構造抽出部２１１は、この管状構造及び芯線を示す情報と、その情報に対応する医用画像データを関連付け位置解析部２１２に出力する。

（位置解析部２１２）
前述したとおり、管状構造Ｍ１は経時的に変形伸縮するため、絶対座標系上で同じ位置が、管状構造Ｍ１ａ及びＭ１ｂの間で解剖学的に同じ位置に相当するとは限らない。そこで、位置解析部２１２は、管状構造Ｍ１を芯線Ｒ１に沿って複数の領域に分割し、各領域について、芯線Ｒ１に沿った長さの変化に基づき、その領域における芯線Ｒ１に沿った縮尺を表す情報を算出する。このように、複数のタイミングについて領域ごとに縮尺を算出することで、この縮尺に基づき、所定の領域について異なるタイミング間で解剖学的に一致する位置を対応付けることが可能となる。位置解析部２１２による、この縮尺を表す情報の算出に係る動作について、以下に具体的に説明する。

位置解析部２１２は、管状構造及び芯線を示す情報が関連付けられた画像データをタイミングごとに受ける。位置解析部２１２は、管状構造を示す情報を基に、その管状構造中から、例えば、管状構造の端部や、声帯、弁、腫瘍、または狭窄等のように形状的に特長のある部分（以降では、「形状特徴」と呼ぶ）を、芯線に沿って３点以上抽出する。以降では、この抽出された形状特徴に対応する管状構造上の位置を基準位置と呼ぶ。例えば、図２Ａの例では、位置解析部２１２は、管状構造Ｍ１ａから位置Ｐ１１ａ、Ｐ１２ａ、及びＰ１３ａを基準位置として特定する。また、位置解析部２１２は、図２Ｂに示した他のタイミングに対応する管状構造Ｍ１ｂから、位置Ｐ１１ａ、Ｐ１２ａ、及びＰ１３ａに対応する位置Ｐ１１ｂ、Ｐ１２ｂ、及びＰ１３ｂを特定する。

３点以上の基準位置を特定したら、位置解析部２１２は、これらの基準位置に基づき、管状構造Ｍ１を複数の領域に分割する。図２Ａに示した例では、位置解析部２１２は、管状構造Ｍ１ａを領域Ｍ１１ａとＭ１２ａとに分割する。具体的には、図２Ａに示すように、領域Ｍ１１ａは、基準位置Ｐ１１ａ及びＰ１３ａによって区分けされ、領域Ｍ１２ａは、基準位置Ｐ１３ａ及びＰ１２ａによって区分けされる。また、図２Ｂに示した例では、位置解析部２１２は、管状構造Ｍ１ａの場合と同様にして、管状構造Ｍ１ｂを領域Ｍ１１ｂと領域Ｍ１２ｂとに分割する。具体的には、図２Ｂに示すように、領域Ｍ１１ｂは、基準位置Ｐ１１ｂ及びＰ１３ｂによって区分けされ、領域Ｍ１２ｂは、基準位置Ｐ１３ｂ及びＰ１２ｂによって区分けされる。各タイミングについて管状構造Ｍ１を基準位置に基づき複数の領域に分割したら、位置解析部２１２は、各タイミング間で、対応する基準位置（即ち、実質的に同一の形状特徴に基づく基準位置）によって区分けされた領域どうしを関連付ける。ここで、図３を参照する。図３は、縮尺を表す情報の算出に係る処理について説明するための図であり、位置解析部２１２より、各領域間の関連付けについて示している。図３に示すように、例えば、位置解析部２１２は、領域Ｍ１１ａと領域Ｍ１１ｂとを関連付け、領域Ｍ１２ａと領域Ｍ１２ｂとを関連付ける。なお、以降では、特にタイミングを指定しない場合には、領域Ｍ１１ａ及び領域Ｍ１１ｂを「領域Ｍ１１」と記載し、領域Ｍ１２ａ及び領域Ｍ１２ｂを「領域Ｍ１２」と記載する場合がある。

次に、位置解析部２１２は、各領域の芯線Ｒ１に沿った長さを、管状構造Ｍ１を示す情報と、各領域を決定する各基準位置の位置情報に基づき算出する。なお、以降の説明では、図３に示すように、領域Ｍ１１ａの長さをＬ１１ａ、領域Ｍ１２ａ長さをＬ１２ａとする。同様に、領域Ｍ１１ｂの長さをＬ１１ｂ、領域Ｍ１２ｂ長さをＬ１２ｂとする。

各領域の長さをタイミングごとに算出したら、位置解析部２１２は、算出された長さを基に、その領域の縮尺を算出する。このとき、位置解析部２１２は、例えば、所定のタイミングにおける各領域の長さを基準として、他のタイミングの縮尺を算出すればよい。具体的には、例えば、管状構造Ｍ１ａに対応するタイミングを基準とした場合、領域Ｍ１１ｂの縮尺は、領域Ｍ１１ａの長さＬ１１ａに対する領域Ｍ１１ｂの長さＬ１１ｂの割合Ｌ１１ｂ／Ｌ１１ａとして算出される。同様に、領域Ｍ１２ｂの縮尺は、領域Ｍ１２ａの長さＬ１２ａに対する領域Ｍ１２ｂの長さＬ１２ｂの割合Ｌ１２ｂ／Ｌ１２ａとして算出される。また、あらかじめ決められた長さＬ（以降では、「所定の長さＬ」と記載する）を基準として、各タイミングにおける各領域の縮尺を算出してもよい。例えば、領域Ｍ１１ａの場合には、その縮尺は、所定の長さＬに対する領域Ｍ１１ａの長さＬ１１ａの割合Ｌ１１ａ／Ｌとして算出される。これは、他の領域についても同様である。位置解析部２１２は、算出された縮尺を表す情報を、算出元である領域に関連付ける。

このように、位置解析部２１２は、各タイミング間で実質的に同一の領域どうしを関連付け、かつ、それらの領域それぞれに対してタイミングごとに縮尺を示す情報を関連付けている。これにより、領域Ｍ１１ａ中の位置Ｐ１１１ａのように、形状的な特長が無く直接検出することが困難な位置についても、その領域を決定する基準位置からの距離と、その領域の縮尺に基づき、他のタイミングにおいて解剖学的に一致する位置Ｐを特定することが可能となる。以下に、管状構造Ｍ１ａ中の位置Ｐ１１１ａと解剖学的に一致する、他のタイミングにおける管状構造Ｍ１ｂ中の位置Ｐ１１１ｂを特定する場合を例に具体的に説明する。この場合には、まず、基準位置Ｐ１１ａから位置Ｐ１１１までの芯線Ｒ１ａに沿った距離Ｌ１１１ａと、領域Ｍ１１ａ及びＭ１１ｂに対応する各縮尺を基に距離Ｌ１１１ｂを算出する。そして、管状構造Ｍ１ｂ中の基準位置Ｐ１１ｂから芯線Ｒ１ｂに沿って距離Ｌ１１１ｂだけ離れた位置Ｐ１１１ｂを特定すればよい。同様にして、例えば、領域Ｍ１２ａ中のＰ１２１ａと解剖学的に一致する、他のタイミングにおける領域Ｍ１２ｂ中の位置Ｐ１２１ｂを特定することが可能である。

なお、上記では、管状構造の変形伸縮によって、各領域内の各位置が等しく移動するものとして説明しているが、例えば、節のように、他の部分に比べて変形伸縮の度合い小さい位置は、他の位置と比べて移動量が小さい場合がある。この移動量の誤差が許容できない場合には、例えば、上記のように変形伸縮による移動量が小さい部分の位置を形状解析等により特定し、その位置との間の位置関係（例えば、その位置からの距離）に応じて他の位置の移動量を重み付けする。そのうえで、上述した縮尺と、この重みとに基づき、他のタイミングにおいて解剖学的に一致する位置を特定すればよい。

位置解析部２１２は、タイミングごとの各画像データに対して、その画像データから抽出された管状構造Ｍ１及び芯線Ｒ１を示す情報と、その管状構造Ｍ１から抽出され縮尺を示す情報が関連付けられた各領域を示す情報とを付帯する。位置解析部２１２は、これらの情報が付帯された各画像データを画像処理部２２に出力する。

（画像処理部２２）
画像処理部２２は、位置解析部２１２から、タイミングごとの各画像データを受ける。この画像データそれぞれには、管状構造Ｍ１及び芯線Ｒ１を示す情報と、その管状構造Ｍ１から抽出され縮尺を示す情報が関連付けられた各領域を示す情報とが付帯されている。画像処理部２２は、これらの画像データに対して所定の画像処理条件に基づき画像処理を施すことで、フライスルー画像、ＣＰＲ（Ｃｕｒｖｅｄ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像のような医用画像を生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像に、生成元の画像データに付帯された管状構造Ｍ１を示す情報を関連付けて表示制御部３０に出力する。これにより、表示制御部３０は、医用画像に表示された管状構造Ｍ１中の所望の位置を指定可能に、その医用画像を表示部４０１に表示させることが可能となる。

また、画像処理部２２は、所望のタイミングに対応する管状構造Ｍ１中の位置の指定を、操作部４０２を介して操作者から受ける。例えば、図３に示す、管状構造Ｍ１ａ中の位置Ｐ１１１ａが指定されたものする。この指定を受けると、画像処理部２２は、画像処理部２２は、各画像データに付帯された管状構造Ｍ１及び芯線Ｒ１を示す情報と、縮尺を示す情報が関連付けられた各領域を示す情報とに基づき、他のタイミングについて、位置Ｍ１１１ａと解剖学的に一致する位置を特定する。ここでは、管状構造Ｍ１ｂ中の位置Ｐ１１１ｂが特定されたとする。

画像処理部２２は、他のタイミングに対応する画像データに対して画像処理を施し、特定された位置Ｐ１１１ｂに基づく医用画像を生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像を表示制御部３０に出力する。このように動作させることで、例えば、フライスルー画像を表示させる場合には、各タイミングについて、解剖学的に同じ位置にフライスルー画像を生成するための視点を設定することが可能となる。また、ＣＰＲ画像を表示させる場合には、各タイミングについて、解剖学的に同じ位置をスライス位置としたＣＰＲ画像を生成することが可能となる。

また、医用画像を記憶するための画像記憶部２３を設けて、画像処理部２２は、生成した医用画像を、この画像記憶部２３に記憶させてもよい。このような構成とすることで、例えば、画像処理部２２は、医用画像（例えば、上述したフライスルー画像やＣＰＲ画像）を各タイミングについて生成して画像記憶部２３に記憶させる。表示制御部３０は、画像記憶部２３に記憶されたこれらの医用画像を読み出し、時系列に沿って並べて表示部４０１に表示させる。これにより、管状構造Ｍ１中の所望の生態部位の経時的な変化を観察可能に動画表示させることが可能となる。

次に、図４を参照しながら、本実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作について説明する。図４は、本実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作を示したフローチャートである。

（ステップＳ１１）
構造抽出部２１は、まず、画像データ記憶部１０から画像データをタイミングごとに読み出す。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの画像データそれぞれを管状構造抽出部２１１に出力し、管状構造及び芯線の抽出を指示する。

管状構造抽出部２１１は、医用画像データを受けて、その医用画像データ中のボクセルデータに基づき、食道や血管等のような、あらかじめ決められた組織の管状構造（即ち、管状の構造の位置、大きさ、及び向きのように、その構造を示す情報）を抽出し特定する。

次に、管状構造抽出部２１１は、抽出された管状構造を示す情報に基づき、管状構造の管腔領域内における軸方向に沿った芯線を抽出し特定する。芯線抽出の一つの手法としては、管腔領域内を抽出した２値化データに対して３次元の細線化処理を適用する手法（例えば、シンニング法やスケルトナイゼーション法）が挙げられる。これにより芯線を示す情報（即ち、芯線の位置及び向き）が特定される。

ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照する。図２Ａ及び図２Ｂは、観察対象の経時的な動きについて説明するための概略図である。図２Ａ及び図２Ｂは、気管支近傍を異なるタイミングで表示したコロナル画像の一例である。図２ＡにおけるＭ１ａは、所定のタイミングにおける画像データから抽出された気管支の管状構造を示している。また、Ｒ１ａは抽出された管状構造Ｍ１ａの芯線を示している。また、図２ＢにおけるＭ１ｂは、図２Ａとは異なるタイミングに対応する画像データから抽出された気管支の管状構造を示しており、図２Ａにおける管状構造Ｍ１ａに対応している。また、図２ＢにおけるＲ１ｂは、管状構造Ｍ１ｂの芯線を示しており、図２Ａにおける芯線Ｒ１ａに対応している。

なお、管状構造抽出部２１１は、この管状構造及び芯線を示す情報を所定の座標系に対応付けてもよい。例えば、管状構造抽出部２１１は、芯線に沿った方向をｚ軸とし、ｚ軸に垂直な面をｘｙ平面とする。このように動作させることで、管状構造内の位置を特定することが可能となる。なお、この座標系は一例であり、管状構造内の位置を特定可能であれば、必ずしもこの座標系には限定されない。管状構造及び芯線が特定されると、管状構造抽出部２１１は、この管状構造及び芯線を示す情報と、その情報に対応する医用画像データを関連付け位置解析部２１２に出力する。

（ステップＳ１２）
位置解析部２１２は、管状構造及び芯線を示す情報が関連付けられた画像データをタイミングごとに受ける。位置解析部２１２は、管状構造を示す情報を基に、その管状構造中から、例えば、管状構造の端部や、声帯、弁、腫瘍、または狭窄等のように形状的に特長のある部分（以降では、「形状特徴」と呼ぶ）を、芯線に沿って３点以上抽出する。以降では、この抽出された形状特徴に対応する管状構造上の位置を基準位置と呼ぶ。例えば、図２Ａの例では、位置解析部２１２は、管状構造Ｍ１ａから位置Ｐ１１ａ、Ｐ１２ａ、及びＰ１３ａを基準位置として特定する。また、位置解析部２１２は、図２Ｂに示した他のタイミングに対応する管状構造Ｍ１ｂから、位置Ｐ１１ａ、Ｐ１２ａ、及びＰ１３ａに対応する位置Ｐ１１ｂ、Ｐ１２ｂ、及びＰ１３ｂを特定する。

３点以上の基準位置を特定したら、位置解析部２１２は、これらの基準位置に基づき、管状構造Ｍ１を複数の領域に分割する。図２Ａに示した例では、位置解析部２１２は、管状構造Ｍ１ａを領域Ｍ１１ａとＭ１２ａとに分割する。具体的には、図２Ａに示すように、領域Ｍ１１ａは、基準位置Ｐ１１ａ及びＰ１３ａによって区分けされ、領域Ｍ１２ａは、基準位置Ｐ１３ａ及びＰ１２ａによって区分けされる。また、図２Ｂに示した例では、位置解析部２１２は、管状構造Ｍ１ａの場合と同様にして、管状構造Ｍ１ｂを領域Ｍ１１ｂと領域Ｍ１２ｂとに分割する。具体的には、図２Ｂに示すように、領域Ｍ１１ｂは、基準位置Ｐ１１ｂ及びＰ１３ｂによって区分けされ、領域Ｍ１２ｂは、基準位置Ｐ１３ｂ及びＰ１２ｂによって区分けされる。各タイミングについて管状構造Ｍ１を基準位置に基づき複数の領域に分割したら、位置解析部２１２は、各タイミング間で、対応する基準位置（即ち、実質的に同一の形状特徴に基づく基準位置）によって区分けされた領域どうしを関連付ける。ここで、図３を参照する。図３は、縮尺を表す情報の算出に係る処理について説明するための図であり、位置解析部２１２より、各領域間の関連付けについて示している。図３に示すように、例えば、位置解析部２１２は、領域Ｍ１１ａと領域Ｍ１１ｂとを関連付け、領域Ｍ１２ａと領域Ｍ１２ｂとを関連付ける。

（ステップＳ１３）
次に、位置解析部２１２は、各領域の芯線Ｒ１に沿った長さを、管状構造Ｍ１を示す情報と、各領域を決定する各基準位置の位置情報に基づき算出する。なお、以降の説明では、図３に示すように、領域Ｍ１１ａの長さをＬ１１ａ、領域Ｍ１２ａ長さをＬ１２ａとする。同様に、領域Ｍ１１ｂの長さをＬ１１ｂ、領域Ｍ１２ｂ長さをＬ１２ｂとする。

各領域の長さをタイミングごとに算出したら、位置解析部２１２は、算出された長さを基に、その領域の縮尺を算出する。このとき、位置解析部２１２は、例えば、所定のタイミングにおける各領域の長さを基準として、他のタイミングの縮尺を算出すればよい。具体的には、例えば、管状構造Ｍ１ａに対応するタイミングを基準とした場合、領域Ｍ１１ｂの縮尺は、領域Ｍ１１ａの長さＬ１１ａに対する領域Ｍ１１ｂの長さＬ１１ｂの割合Ｌ１１ｂ／Ｌ１１ａとして算出される。同様に、領域Ｍ１２ｂの縮尺は、領域Ｍ１２ａの長さＬ１２ａに対する領域Ｍ１２ｂの長さＬ１２ｂの割合Ｌ１２ｂ／Ｌ１２ａとして算出される。また、あらかじめ決められた長さＬ（以降では、「所定の長さＬ」と記載する）を基準として、各タイミングにおける各領域の縮尺を算出してもよい。例えば、領域Ｍ１１ａの場合には、その縮尺は、所定の長さＬに対する領域Ｍ１１ａの長さＬ１１ａの割合Ｌ１１ａ／Ｌとして算出される。これは、他の領域についても同様である。位置解析部２１２は、算出された縮尺を表す情報を、算出元である領域に関連付ける。

位置解析部２１２は、タイミングごとの各画像データに対して、その画像データから抽出された管状構造Ｍ１及び芯線Ｒ１を示す情報と、その管状構造Ｍ１から抽出され縮尺を示す情報が関連付けられた各領域を示す情報とを付帯する。位置解析部２１２は、これらの情報が付帯された各画像データを画像処理部２２に出力する。

（ステップＳ２１）
画像処理部２２は、位置解析部２１２から、タイミングごとの各画像データを受ける。この画像データそれぞれには、管状構造Ｍ１及び芯線Ｒ１を示す情報と、その管状構造Ｍ１から抽出され縮尺を示す情報が関連付けられた各領域を示す情報とが付帯されている。画像処理部２２は、これらの画像データに対して所定の画像処理条件に基づき画像処理を施すことで、フライスルー画像、ＣＰＲ（Ｃｕｒｖｅｄ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像のような医用画像を生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像に、生成元の画像データに付帯された管状構造Ｍ１を示す情報を関連付けて表示制御部３０に出力する。これにより、表示制御部３０は、医用画像に表示された管状構造Ｍ１中の所望の位置を指定可能に、その医用画像を表示部４０１に表示させることが可能となる。

また、画像処理部２２は、所望のタイミングに対応する管状構造Ｍ１中の位置の指定を、操作部４０２を介して操作者から受ける。例えば、図３に示す、管状構造Ｍ１ａ中の位置Ｐ１１１ａが指定されたものする。この指定を受けると、画像処理部２２は、画像処理部２２は、各画像データに付帯された管状構造Ｍ１及び芯線Ｒ１を示す情報と、縮尺を示す情報が関連付けられた各領域を示す情報とに基づき、他のタイミングについて、位置Ｍ１１１ａと解剖学的に一致する位置を特定する。ここでは、管状構造Ｍ１ｂ中の位置Ｐ１１１ｂが特定されたとする。

（ステップＳ２２）
画像処理部２２は、他のタイミングに対応する画像データに対して画像処理を施し、特定された位置Ｐ１１１ｂに基づく医用画像を生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像を表示制御部３０に出力する。このように動作させることで、例えば、フライスルー画像を表示させる場合には、各タイミングについて、解剖学的に同じ位置にフライスルー画像を生成するための視点を設定することが可能となる。また、ＣＰＲ画像を表示させる場合には、各タイミングについて、解剖学的に同じ位置をスライス位置としたＣＰＲ画像を生成することが可能となる。

なお、上記では、狭窄や節などのように管状構造中の形状特徴を基に各基準位置を特定する例について説明したが、芯線に沿った基準位置を特定可能であれば、管状構造中の形状特徴に限らない。例えば、図５は、基準位置を特定する方法の一態様について説明するための図であり、膵臓と、その内部の膵管の概形を示している。図５における管状構造Ｍ２は、膵臓自体を管状構造として認識し抽出した場合を示している。また、Ｍ２は膵管を示しており、Ｍ２２は、膵臓の外壁に存在するヒダを示している。このヒダＭ２２は、膵管Ｍ２１の伸縮に連動してその位置が変わる。そのため、図５の例では、膵管Ｍ２１の端部に基づき基準位置Ｐ２１及びＰ２２を特定し、これらの間の基準位置Ｐ２３を、膵臓の外壁に存在する所定のヒダＭ２２により特定している。このように、管状構造の芯線に沿って連動して、その位置が変化する形状特徴であれば、その位置に限らず基準位置を特定することが可能である。

また、上述した実施形態は、血管のように樹状構造を形成する管状構造に適用してもよい。例えば、図６は、基準位置を特定する方法の一態様について説明するための図であり、樹状構造を形成する血管の外形を示している。図６におけるＭ３は、血管を示す管状構造である。このように管状構造Ｍ３が樹状構造を形成する場合には、その節を形状特徴として検出し、これを基準位置として特定すればよい。例えば、図６におけるＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３、Ｐ３３１、Ｐ３２２は、樹状構造の節の位置を示しており、これらが基準位置として特定される。このようにして基準位置が特定されることで、管状構造Ｍ３は、領域Ｍ３１、Ｍ３２、Ｍ３２１、Ｍ３２２、Ｍ３３、Ｍ３３１、及びＭ３３２に分割することが可能となる。以降は、上述した実施形態と同様に、各領域について縮尺を算出すればよい。

以上のように、本実施形態に係る医用画像処理装置は、所定のタイミングごとに生成された画像データそれぞれについて、管状構造を抽出し、これから３点以上の基準位置を抽出する。そのうえで、この管状構造を、抽出された基準位置に基づき複数の領域に分割し、これらの領域それぞれについて縮尺を算出する。これにより、体動などにより管状構造が経時的に変形伸縮するような場合においても、基準位置を示す情報と領域ごとの縮尺とに基づき、各タイミングに対応する画像データ間で、解剖学的に同じ位置を特定することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載されたその均等の範囲に含まれる。

１０ 画像データ記憶部
２０ 画像処理ユニット
２１ 構造抽出部
２１１ 管状構造抽出部
２１２ 位置解析部
２２ 画像処理部
２３ 画像記憶部
３０ 表示制御部
４０ Ｕ／Ｉ
４０１ 表示部
４０２ 操作部
５００ 撮影部

Claims (5)

1. 被検体内部を所定のタイミングごとに撮影して取得された複数の画像データを記憶する画像データ記憶部と、
   前記画像データを基に被検体内部の管状構造と、当該管状構造の芯線とを特定する構造特定部と、
   前記複数の画像データそれぞれについて、前記芯線に沿った３つ以上の基準位置を当該管状構造から特定し、前記３つ以上の基準位置によって区分けされる複数の領域それぞれについて、前記複数の画像データ間における、前記芯線に沿った相対的な縮尺を表す情報を生成する解析部と、
   を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
2. 前記解析部は、前記複数の画像データの前記管状構造における実質的に同一の形状特徴に基づき前記基準位置を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。
3. 前記解析部は、前記管状構造の内壁または外壁から前記形状特徴を検出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。
4. 前記管状構造は、樹状構造を有し、
   前記解析部は、前記画像データから前記樹状構造中の節を検出し、当該節の位置を前記基準位置として特定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の医用画像処理装置。
5. 前記縮尺を表す情報に基づき、前記複数の画像データ間で前記管状構造内の視点位置の位置合わせを行い、当該視点位置から前記管状構造内を臨む医用画像を生成する画像生成部と、
   表示部と、
   前記医用画像を前記表示部に表示させる表示制御部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の医用画像処理装置。

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