JP2013172815A - 医用画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の部位により構成される可動部位の動きを評価する場合において、所定の部位を基準とした他の部位の動きを容易に評価可能な医用画像処理装置を提供する。
【解決手段】記憶部は、生体の可動部位の投影データを記憶する。再構成処理部は、投影データに再構成処理を施して、可動部位に関する３次元の画像データを所定のタイミングごとに生成する。抽出部は、画像データから可動部位を構成する各部位を抽出する。解析部は、第１のタイミングにおける画像データから抽出された各部位のうち所定の部位の位置と、第２のタイミングにおける画像データから抽出された所定の部位の位置とを示す位置情報を算出する。画像処理部は、位置情報に基づいて、所定の部位に対する他の部位の相対位置の経時的な変化を示す複数の医用画像を生成する。表示制御部は、複数の医用画像を、時系列に沿って表示部に表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用画像を生成する医用画像処理装置の技術に関する。
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。
また、このような医用画像診断装置には、マルチスライスＸ線ＣＴ装置のように、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ものが含まれる。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の列（１列）を、その列に直交する方向に複数列（例えば４列、８列など）並べて、全体でｍチャンネル×ｎ列（ｍ，ｎは正の整数）の検出素子を有する構造の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、手や足の関節等のように複数の部位が経時的に連動する観察対象を、固定治具を用いずに自由に動かしながら画像データを取得し、所定の部位の動きの量や可動範囲を計測し評価する場合がある。しかしながら、このような観察対象を構成する各部位は相互に動くため、動きの量や可動範囲の大小を計測し評価することが難しい場合がある。複数の画像データそれぞれについて、動きの基準となる基点や基線を設定することで、このような計測や評価を実現する場合もあるが、これは手間のかかる作業である。
この発明の実施形態は、複数の部位により構成される可動部位の動きを評価する場合において、所定の部位を基準とした他の部位の動きを容易に評価可能な医用画像処理装置を提供することを目的とする。
この実施形態は、記憶部と、再構成処理部と、抽出部と、解析部と、画像処理部と、表示部と、表示制御部とを備えた医用画像処理装置である。記憶部は、複数の部位により構成される生体の可動部位をＸ線でスキャンして得られた投影データを記憶する。再構成処理部は、投影データに再構成処理を施して、可動部位に関する３次元の画像データを所定のタイミングごとに生成する。抽出部は、画像データから可動部位を構成する各部位を抽出する。解析部は、第１のタイミングにおける画像データから抽出された可動部位を構成する各部位のうち所定の部位の位置と、第２のタイミングにおける画像データから抽出された所定の部位の位置とを示す位置情報を算出する。画像処理部は、位置情報に基づいて、所定の部位に対する他の部位の相対位置の経時的な変化を示す複数の医用画像を生成する。表示制御部は、複数の医用画像を、時系列に沿って表示部に表示させる。
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。 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。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析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。
（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。また、本実施形態に係る画像データは、骨を抽出可能に再構成されている。なお、この骨には軟骨も含まれる。
ここで、図２を参照する。図２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２は、被検体の腕部を撮影した場合における、腕部の経時的な動きを線により模式的に示している。図２における、Ｂ１１ａ〜Ｂ１１ｄは、異なるタイミングそれぞれに対応する上腕部を模式的に示している。また、Ｂ１３ａ〜Ｂ１３ｄは、異なるタイミングそれぞれに対応する下腕部を模式的に示している。下腕部Ｂ１３ａは、上腕部Ｂ１１ａと同じタイミングにおける下腕部の位置を示している。換言すると、上腕部Ｂ１１ａと下腕部Ｂ１３ａとが対応している。同様に、上腕部Ｂ１１ｂ〜Ｂ１１ｄと、下腕部Ｂ１３ｂ〜Ｂ１３ｄとがそれぞれ対応している。なお、以降では、特にタイミングを指定しない場合には、上腕部Ｂ１１ａ〜Ｂ１１ｄを単に「上腕部Ｂ１１」と記載し、下腕部Ｂ１３ａ〜Ｂ１３ｄを単に「下腕部Ｂ１３」と記載する場合がある。
図２に示すように、上腕部Ｂ１１と下腕部Ｂ１３とは連動し、各タイミングにおいて、それぞれの位置が変化する。そのため、例えば、上腕部Ｂ１１を基準とした下腕部Ｂ１２の移動量や可動範囲の計測や評価が困難である。そこで、本実施形態に係る医用画像処理装置では、このように複数の部位が経時的に連動する観察対象の動きを計測し評価する場合には、いずれかの部位の位置及び向きを基準に、複数の画像データ間で位置合わせを行う。これにより、基準とした部位に対する他の部位の、相対的な位置及び向きの変化量を容易に計測し評価することが可能となる。以降では、この位置合わせに係る動作の詳細について、「基準の指定」と「位置合わせの実施」とに分けて、関連する構成に着目して説明する。
（基準の指定）
まず、基準の指定に係る各構成の動作について説明する。
（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、オブジェクト抽出部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オブジェクト抽出部２１１に出力し、オブジェクトの抽出を指示する。
オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの画像データを構造抽出部２１から受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この画像データ中のボクセルデータに基づき骨の部分をオブジェクトとして抽出する。ここで、図３Ａを参照する。図３Ａは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、腕部を形成する骨のオブジェクトが抽出された場合の一例を示している。図３Ａに示すように、オブジェクト抽出部２１１は、画像データから、腕部を形成する骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３を抽出する。このように、オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの画像データそれぞれについて、骨のオブジェクトを抽出する。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの画像データと、それぞれから抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）骨のオブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）とを関連付けて位置解析部２１２に出力する。なお、オブジェクト抽出部２１１が、「抽出部」に相当する。なお、位置解析部２１２については、「位置合わせの実施」に係る動作として後述する。
また、オブジェクト抽出部２１１は、あらかじめ決められたタイミングに対応する画像データを、その画像データから抽出された骨のオブジェクトを示す情報とあわせて画像処理部２２に出力する。この骨のオブジェクトを示す情報により、画像処理部２２は、画像データ中の各骨を識別可能に表示させた医用画像を生成することが可能となる。なお、各骨を識別することが可能であれば、画像データと共に画像処理部２２に出力する情報は、この骨のオブジェクトを示す情報に限定されない。例えば、画像データ中の各骨に対応する位置に骨を識別するための付帯情報を関連付けてもよい。
（画像処理部２２）
画像処理部２２は、オブジェクト抽出部２１１から、所定のタイミングに対応する画像データと、その画像データから抽出された骨のオブジェクトを示す情報とを受ける。画像処理部２２は、あらかじめ決められた画像処理条件に基づき、画像データに対して画像処理を施すことで医用画像を生成する。医用画像を生成すると、画像処理部２２は、骨のオブジェクトを示す情報を基に、各骨の位置、向き、及び大きさを特定し、生成された医用画像中における各骨の領域を特定する。画像処理部２２は、特定された各領域を示す情報に、その領域に対応する骨のオブジェクトを示す情報を関連付ける。これにより、医用画像中の領域を指定することで、その領域に対応する骨のオブジェクトを特定することが可能となる。画像処理部２２は、各骨のオブジェクトの領域が特定された医用画像を、その領域を示す情報とあわせて表示制御部３０に出力する。
（表示制御部３０）
表示制御部３０は、画像処理部２２から、医用画像と、その医用画像中に含まれる骨のオブジェクトの領域を示す情報とを受ける。表示制御部３０は、医用画像に含まれる各領域を指定可能に表示部４０１に表示させる。これにより、操作者は、操作部４０２を介して、医用画像中の所望の領域を指定することにより、その領域に対応する骨のオブジェクトを、位置合わせの基準とするオブジェクトとして指定することが可能となる。操作部４０２は、操作者から医用画像中の領域の指定を受けると、その領域に関連付けられた骨のオブジェクトを示す情報を位置解析部２１２に通知する。
（位置合わせの実施）
次に、位置合わせの実施に係る各構成の動作について説明する。
（位置解析部２１２）
位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、骨のオブジェクト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。また、位置解析部２１２は、操作者により指定された骨のオブジェクトを示す情報を、操作部４０２から受ける。
位置解析部２１２は、まず、図３Ａに示した骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３の中から、操作部４０２から通知された骨のオブジェクトを基準オブジェクトとして特定する。以降では、上腕部に相当するオブジェクトＭ１１が基準オブジェクトとして特定されたものとして説明する。
基準オブジェクトＭ１１を特定すると、位置解析部２１２は、この基準オブジェクトＭ１１から、少なくとも３点の形状的に特長のある部分（以降では、「形状特徴」と呼ぶ）を抽出する。例えば、図３Ａに示すように、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１から、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３を抽出する。
次に、位置解析部２１２は、抽出された３点の形状特徴を示す部分（即ち、点）により、各オブジェクトの位置及び向きを模擬的に把握するための平面を形成し、形状特徴の抽出元であるオブジェクトと関連付ける。ここで、図３Ｂを参照する。図３Ｂは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、オブジェクトＭ１１及びＭ１３のそれぞれから形成された形状特徴に基づき形成された平面を示している。図３Ｂに示すように、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３により平面Ｐ１１を形成し、これをオブジェクトＭ１１と関連付ける。
ここで、図３Ｃを参照する。図３Ｃは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、図３Ａ及び図３Ｂで示されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を平面Ｐ１１及びＰ１３で表した一例である。
関節を動かした場合には、関節を構成する複数の骨それぞれの位置及び向きや、それらの相対的な位置関係（以降では、これを総じて単に「位置関係」と呼ぶ場合がある）は変化するが、各骨の形状及び大きさは変化しない。即ち、タイミングごとに抽出されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３は、時系列に沿って位置関係は変化するが、各オブジェクトの形状及び大きさは変化しない。これは、各オブジェクトの形状特徴に基づき抽出された平面Ｐ１１及びＰ１３についても同様である。本実施形態に係る位置解析部２１２は、この特性を利用して、平面Ｐ１１の位置及び向きに基づき、位置合わせの基準とする基準オブジェクトＭ１１の位置及び向きを認識する。このように、オブジェクトから平面を形成することで、そのオブジェクトの位置及び向きを把握するために複雑な形状解析を行う必要を無くし、処理負荷を軽減することが可能となる。
なお、以降では、基準オブジェクトＭ１１を基準とした位置合わせに伴う、他のオブジェクトＭ１３の相対的な位置の変化をわかりやすく説明するために、図３Ｂに示すように、他のオブジェクトＭ１３の位置及び向きを、平面Ｐ１３により模擬的に説明する。なお、平面Ｐ１３は、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、オブジェクトＭ１３の形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３により形成される。なお、画像データ間での位置合わせを行うために、位置解析部２１２は、基準オブジェクトＭ１１についてのみ平面Ｐ１１を形成すればよい。
このようにして、位置解析部２１２は、タイミングごとに抽出された平面Ｐ１１を基に、それらの各タイミングにおけるオブジェクトＭ１１の位置及び向きを特定する。ここで、図３Ｄを参照する。図３Ｄは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、複数タイミングにおける平面Ｐ１１及びＰ１３の位置関係を表した一例である。図３ＤにおけるＰ１１ａ〜Ｐ１１ｄは、異なるタイミングそれぞれに対応する平面Ｐ１１を示している。また、Ｐ１３ａ〜Ｐ１３ｄは、異なるタイミングそれぞれに対応する平面Ｐ１３を示している。平面Ｐ１３ａは、平面Ｐ１１ａと同じタイミングにおける骨のオブジェクトＭ１３の位置を示している。換言すると、平面Ｐ１１ａと平面Ｐ１３ａとが対応している。同様に、平面Ｐ１１ｂ〜Ｐ１１ｄと、平面Ｐ１３ｂ〜Ｐ１３ｄとがそれぞれ対応している。なお、この異なるタイミングのうちのいずれかが「第１のタイミング」に相当し、それ以外の他のタイミングが「第２のタイミング」に相当する。
図３Ｄに示すように、平面Ｐ１１と平面Ｐ１３と（即ち、骨のオブジェクトＭ１１及びＭ１３）は連動し、各タイミングにおいて、それぞれの位置が変化する。そのため、図３Ｄに示すように、一方を基準とした場合の他方（例えば、平面Ｐ１１を基準とした平面Ｐ１３）の移動量や可動範囲の計測や評価が困難である。
そのため、位置解析部２１２は、基準オブジェクトＭ１１に対応する平面Ｐ１１が、各タイミングについて同じ位置となるように（相対位置が一致するように）、タイミングごとの画像データ間で位置合わせを行うための位置情報を算出する。具体的な一例として、位置解析部２１２は、各画像データに対して、平面Ｐ１１の位置及び向きを基準として相対座標系を算出する。これにより、例えば、各画像データ間で、この相対座標系の軸が一致するように位置合わせを行うことで、平面Ｐ１１の位置及び向き、即ち、骨のオブジェクトＭ１１の位置及び向きが常に一定となる。即ち、この算出された位置情報に基づき位置合わせを行い、各タイミングについて医用画像を生成することで、時系列に沿って各医用画像を表示させたときに、オブジェクトＭ１１に対応する部位を基準とした、他の部位の相対的な動きを表示させることが可能となる。
また、基準オブジェクトＭ１１に対する他のオブジェクトＭ１３の位置及び向きは、算出された相対座標系上の座標として特定することができる。例えば、図３Ｅは、図３Ｄに示された状態から、平面Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄの位置及び向きが一致するように位置合わせされた後の状態を示している。図３Ｅでは、平面Ｐ１１ａ〜Ｐ１１ｄの位置を「平面Ｐ１１」として示している。図３Ｅに示すように、各タイミングにおいて平面Ｐ１１の位置及び向きが一致するように位置合わせが行われることで、平面Ｐ１１（基準オブジェクトＭ１１）を基準とした他のオブジェクトＭ１３（平面Ｐ１３）の移動量や可動範囲を容易に認識することが可能となる。換言すると、このように位置合わせを行うことで、基準オブジェクトＭ１１を基準とした他のオブジェクトＭ１３の移動量や可動範囲の計測や評価を容易に行うことが可能となる。
なお、各画像データ間で、基準オブジェクトＭ１１の位置及び向きが常に一定となるように位置合わせが可能であれば、上述した相対座標系を算出する方法に限定されない。例えば、各画像データ間で、絶対座標系における基準オブジェクトＭ１１の位置及び向きのずれを算出し、このずれに基づき座標変換を行うことで位置合わせを行ってもよい。なお、以降では、相対座標系を算出することで、各画像データ間での位置合わせを行うものとして説明する。
また、位置解析部２１２は、基準オブジェクトＭ１１の位置及び向きを特定可能であれば、上記で示した平面Ｐ１１に基づく方法に限定はされない。例えば、基準オブジェクトＭ１１の外形を基に、基準オブジェクトＭ１１の位置及び向きを特定してもよい。その場合は、位置解析部２１２は、３次元的な位置関係を特定する。また、２次元的な位置合わせを行えばよい場合には、少なくとも２点の形状特徴を結んだ線を基準オブジェクトＭ１１から抽出し、抽出された線に基づき基準オブジェクトＭ１１の位置及び向きを特定してもよい。例えば、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、線Ｐ１１１は、形状特徴Ｍ１１１及びＭ１１３に基づき抽出される。位置解析部２１２は、抽出された線Ｐ１１１を基に、オブジェクトＭ１１の２次元的な位置及び向きを特定することができる。また、Ｍｕｔｕａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎを使ってオブジェクトを構成するボクセルの画素値情報を基に、オブジェクト自体の位置合わせを行って、位置や方向を特定してもよい。例えば、画素値情報（濃淡を示す情報）の分布に基づきオ、ブジェクトの位置や向きを特定することができる。
また、上記では、操作者により指定された骨のオブジェクトを基準オブジェクトとする例について説明したが、位置解析部２１２が自動で基準オブジェクトを決定するように動作させてもよい。この場合には、位置解析部２１２は、あらかじめ知られている生体を構成する各部の生体情報（例えば、上腕及び下腕を構成する骨の位置関係を示す情報）を記憶しておき、この生体情報に基づき基準オブジェクトを特定すればよい。また、別の方法として、位置解析部２１２は、基準オブジェクトの形状を示す情報をあらかじめ記憶しておき、この形状に一致するオブジェクトを、基準オブジェクトとして特定してもよい。
また、骨の位置関係が解析可能であれば、必ずしも図３Ａ〜図３Ｃに示すように、上腕及び下腕のように各骨の全体像が撮影されている必要は無い。例えば、図３Ｆは、上腕と下腕と間の関節部分を示しており、この例は、オブジェクトＭ１２またはＭ１３を基準オブジェクトとして特定する例を示している。この場合には、例えば、オブジェクトＭ１２を基準とする場合には、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１２から、形状特徴Ｍ１２１、Ｍ１２２、及びＭ１２３を抽出する。位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１２１、Ｍ１２２、及びＭ１２３で形成された平面Ｐ１２を形成すればよい。また、オブジェクトＭ１３を基準とする場合には、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１３から、形状特徴Ｍ１３４、Ｍ１３５、及びＭ１３６を抽出する。位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１３４、Ｍ１３５、及びＭ１３６で形成された平面Ｐ１３’を形成すればよい。このように、形状特徴に基づき、所定の骨の位置及び向きを認識できれば、図３Ｆのように、各部位の全体像が撮影されていない場合においても前述と同様に処理することが可能である。
以上のようにして、位置解析部２１２は、タイミングごとの画像データそれぞれについて、平面Ｐ１１の位置及び向きに基づき相対座標系を算出する。一連のタイミングについて相対座標系が算出されると、位置解析部２１２は、算出された相対座標系を示す情報（以降では、「位置情報」と呼ぶ）、算出元の基準オブジェクトＭ１１（即ち、平面Ｐ１１）に対応する画像データに付帯し、これを画像処理部２２に出力する。
（画像処理部２２）
画像処理部２２は、所定のタイミングごとに再構成され、位置情報が付帯された一連の画像データを位置解析部２１２から受ける。画像処理部２２は、各画像データに付帯された位置情報を抽出し、この位置情報を基に、各画像データ間の位置合わせを行う。即ち、画像処理部２２は、相対座標系の軸が各画像データ間で一致するように位置合わせを行う。画像データ間の位置合わせを行うと、画像処理部２２は、あらかじめ決められた画像処理条件に基づき、各画像データに対して画像処理を施すことで医用画像をそれぞれ生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像と、生成元の画像データに対応するタイミングを示す情報とを関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。画像記憶部２３は、医用画像を記憶するための記憶部である。
（表示制御部３０）
一連のタイミングについて医用画像が生成されると、表示制御部３０は、画像記憶部２３に記憶された一連の医用画像を読み出す。表示制御部３０は、読み出された各医用画像に付帯されたタイミングを示す情報を参照し、これらの一連の医用画像を時系列に沿って並べて動画を生成する。表示制御部３０は、生成された動画を表示部４０１に表示させる。
なお、上記の実施例では、画像データに対して画像処理を施した医用画像（骨の画像）を表示させる例について説明したが、例えば、図３Ｅに示すように各骨のオブジェクトから抽出された平面（例えば、平面Ｐ１１及びＰ１３）を表示させてもよい。このように、各骨を単純な形状の図形により模擬的に提示することで、操作者は、各骨の経時的な位置及び向きの変化量（即ち、移動量）や、所定の骨及び周辺の構造物の可動範囲を容易に計測す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）
オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの画像データを構造抽出部２１から受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この画像データ中のボクセルデータに基づき骨の部分をオブジェクトとして抽出する。ここで、図３Ａを参照する。図３Ａに示すように、オブジェクト抽出部２１１は、画像データから、腕部を形成する骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３を抽出する。このように、オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの画像データそれぞれについて、骨のオブジェクトを抽出する。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの画像データと、それぞれから抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）骨のオブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）とを関連付けて位置解析部２１２に出力する。
（ステップＳ１２）
また、オブジェクト抽出部２１１は、あらかじめ決められたタイミングに対応する画像データを、その画像データから抽出された骨のオブジェクトを示す情報とあわせて画像処理部２２に出力する。この骨のオブジェクトを示す情報により、画像処理部２２は、画像データ中の各骨を識別可能に表示させた医用画像を生成することが可能となる。なお、各骨を識別することが可能であれば、画像データと共に画像処理部２２に出力する情報は、この骨のオブジェクトを示す情報に限定されない。例えば、画像データ中の各骨に対応する位置に骨を識別するための付帯情報を関連付けてもよい。
画像処理部２２は、オブジェクト抽出部２１１から、所定のタイミングに対応する画像データと、その画像データから抽出された骨のオブジェクトを示す情報とを受ける。画像処理部２２は、あらかじめ決められた画像処理条件に基づき、画像データに対して画像処理を施すことで医用画像を生成する。医用画像を生成すると、画像処理部２２は、骨のオブジェクトを示す情報を基に、各骨の位置、向き、及び大きさを特定し、生成された医用画像中における各骨の領域を特定する。画像処理部２２は、特定された各領域を示す情報に、その領域に対応する骨のオブジェクトを示す情報を関連付ける。これにより、医用画像中の領域を指定することで、その領域に対応する骨のオブジェクトを特定することが可能となる。画像処理部２２は、各骨のオブジェクトの領域が特定された医用画像を、その領域を示す情報とあわせて表示制御部３０に出力する。
表示制御部３０は、画像処理部２２から、医用画像と、その医用画像中に含まれる骨のオブジェクトの領域を示す情報とを受ける。表示制御部３０は、医用画像に含まれる各領域を指定可能に表示部４０１に表示させる。これにより、操作者は、操作部４０２を介して、医用画像中の所望の領域を指定することにより、その領域に対応する骨のオブジェクトを、位置合わせの基準とするオブジェクトとして指定することが可能となる。操作部４０２は、操作者から医用画像中の領域の指定を受けると、その領域に関連付けられた骨のオブジェクトを示す情報を位置解析部２１２に通知する。
位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、骨のオブジェクト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。また、位置解析部２１２は、操作者により指定された骨のオブジェクトを示す情報を、操作部４０２から受ける。
位置解析部２１２は、まず、図３Ａに示した骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３の中から、操作部４０２から通知された骨のオブジェクトを基準オブジェクトとして特定する。以降では、上腕部に相当するオブジェクトＭ１１が基準オブジェクトとして特定されたものとして説明する。
（ステップＳ２１）
基準オブジェクトＭ１１を特定すると、位置解析部２１２は、この基準オブジェクトＭ１１から、少なくとも３点の形状的に特長のある部分（以降では、「形状特徴」と呼ぶ）を抽出する。例えば、図３Ａに示すように、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１から、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３を抽出する。
次に、位置解析部２１２は、抽出された３点の形状特徴を示す部分（即ち、点）により、各オブジェクトの位置及び向きを模擬的に把握するための平面を形成し、形状特徴の抽出元であるオブジェクトと関連付ける。ここで、図３Ｂを参照する。図３Ｂは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、オブジェクトＭ１１及びＭ１３のそれぞれから形成された形状特徴に基づき形成された平面を示している。図３Ｂに示すように、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３により平面Ｐ１１を形成し、これをオブジェクトＭ１１と関連付ける。
このようにして、位置解析部２１２は、タイミングごとに抽出された平面Ｐ１１を基に、それらの各タイミングにおけるオブジェクトＭ１１の位置及び向きを特定する。
ここで、図３Ｄを参照する。図３Ｄに示すように、平面Ｐ１１と平面Ｐ１３と（即ち、骨のオブジェクトＭ１１及びＭ１３）は連動し、各タイミングにおいて、それぞれの位置が変化する。そのため、図３Ｄに示すように、一方を基準とした場合の他方（例えば、平面Ｐ１１を基準とした平面Ｐ１３）の移動量や可動範囲の計測や評価が困難である。
そのため、位置解析部２１２は、基準オブジェクトＭ１１に対応する平面Ｐ１１が、各タイミングについて同じ位置となるように（相対位置が一致するように）、タイミングごとの画像データ間で位置合わせを行うための位置情報を算出する。具体的な一例として、位置解析部２１２は、各画像データに対して、平面Ｐ１１の位置及び向きを基準として相対座標系を算出する。これにより、例えば、各画像データ間で、この相対座標系の軸が一致するように位置合わせを行うことで、平面Ｐ１１の位置及び向き、即ち、骨のオブジェクトＭ１１の位置及び向きが常に一定となる。即ち、この算出された位置情報に基づき位置合わせを行い、各タイミングについて医用画像を生成することで、時系列に沿って各医用画像を表示させたときに、オブジェクトＭ１１に対応する部位を基準とした、他の部位の相対的な動きを表示させることが可能となる。
以上のようにして、位置解析部２１２は、タイミングごとの画像データそれぞれについて、平面Ｐ１１の位置及び向きに基づき相対座標系を算出する。一連のタイミングについて相対座標系が算出されると、位置解析部２１２は、算出された相対座標系を示す情報（以降では、「位置情報」と呼ぶ）、算出元の基準オブジェクトＭ１１（即ち、平面Ｐ１１）に対応する画像データに付帯し、これを画像処理部２２に出力する。
（ステップＳ２２）
画像処理部２２は、所定のタイミングごとに再構成され、位置情報が付帯された一連の画像データを位置解析部２１２から受ける。画像処理部２２は、各画像データに付帯された位置情報を抽出し、この位置情報を基に、各画像データ間の位置合わせを行う。即ち、画像処理部２２は、相対座標系の軸が各画像データ間で一致するように位置合わせを行う。画像データ間の位置合わせを行うと、画像処理部２２は、あらかじめ決められた画像処理条件に基づき、各画像データに対して画像処理を施すことで医用画像をそれぞれ生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像と、生成元の画像データに対応するタイミングを示す情報とを関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。
（ステップＳ３０）
一連のタイミングについて医用画像が生成されると、表示制御部３０は、画像記憶部２３に記憶された一連の医用画像を読み出す。表示制御部３０は、読み出された各医用画像に付帯されたタイミングを示す情報を参照し、これらの一連の医用画像を時系列に沿って並べて動画を生成する。表示制御部３０は、生成された動画を表示部４０１に表示させる。
以上のように、本実施形態に係る医用画像処理装置は、関節などのように、経時的に連動する少なくとも２つ以上の部位の位置関係の変化を、それらの部位に対応する骨のオブジェクトにより解析する。そのうえで、医用画像処理装置は、複数の部位に対応する骨のオブジェクトのうち、１つの骨のオブジェクト（即ち、基準オブジェクト）の位置及び向きが各タイミングにおいて一致するように位置合わせを行う。これにより、複数の部位が経時的に連動する観察対象の動きを評価する場合において、所定の部位を基準とした他の部位の動きを容易に評価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 オブジェクト抽出部
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 (6)

  1. 複数の部位により構成される生体の可動部位をＸ線でスキャンして得られた投影データが記憶された記憶部と、
    前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位に関する３次元の画像データを所定のタイミングごとに生成する再構成処理部と、
    前記画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、
    第１のタイミングにおける前記画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位のうち所定の部位の位置と、第２のタイミングにおける前記画像データから抽出された前記所定の部位の位置とを示す位置情報を算出する解析部と、
    前記位置情報に基づいて、前記所定の部位に対する他の部位の相対位置の経時的な変化を示す複数の医用画像を生成する画像処理部と、
    表示部と、
    前記複数の前記医用画像を、時系列に沿って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医用画像処理装置。
  2. 前記部位は骨であって、
    前記抽出部は、前記骨をそれぞれ抽出し、
    前記解析部は、抽出された複数の前記骨のうち、所定の骨の位置が、異なるタイミングにおける前記画像データ間で一致するように位置合わせを行う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、前記一方の骨について、３点以上の形状特徴に基づき面を形成し、形成された前記面の位置に基づき、前記位置合わせを行う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. 前記解析部は、前記一方の骨について、２点以上の形状特徴に基づき線を形成し、形成された前記線の位置に基づき、前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
  5. 前記解析部は、前記一方の骨の外形に基づき、前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
  6. 前記解析部は、前記一方の骨の濃淡を示す情報に基づき、前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
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