JP2015029838A - 医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び、医用画像処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】被検体を撮影した複数の透視画像に対して、ユーザが行う位置合わせのための対応点の入力を簡単にするためのアシストを行う医用画像処理装置を提供する。【解決手段】医用画像処理装置１は、被検体２を撮影した複数の透視画像のうち一の透視画像上に指示された指示点の位置情報を取得する第１取得部１１と、前記複数の透視画像のうち、前記一の透視画像とは異なる他の透視画像上に、前記指示点に対応した候補点を求める第２取得部１２と、前記他の透視画像上の前記候補点近傍の画像を拡大した拡大画像を生成する生成部１３とを備える。【選択図】 図６

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び、医用画像処理システムに関する。

放射線治療とは、放射線を患者（被検体）の体内の病巣へ照射して破壊する治療方法である。このときに放射線を病巣の位置に正確に照射しないと正常組織までも破壊してしまう。

そのため、治療計画時において、まず、患者の位置を決定した上で、ＣＴ（Computed Tomography）装置で患者の体内の透視画像を予め撮影し、この透視画像から患者の体内の病巣の位置を３次元的に把握し、次に、この病巣の位置に基づいて正常組織への照射が少なくなるような放射線の照射方向や照射強度を決める。治療時には、患者の透視画像を再び撮影して、この透視画像と治療計画時の透視画像にそれぞれ対応点を医師（ユーザ）が入力し、この対応点を参考にして、治療計画に従った位置合わせを患者に行い、放射線を病巣に照射する。

しかし、治療は複数回にわたって行われるので、これら治療毎に患者の位置合わせを行う必要がある。また、患者は、この位置決めから放射線照射が終了するまでの間、同じ姿勢を保つ必要があって負担が高い。したがって、この位置合わせは、正確に、かつ、短時間で行うことが望まれている。

特開２０１１―２１２１３０号公報

そこで、本発明の実施形態は、被検体を撮影した複数の透視画像に対して、ユーザが行う位置合わせのための対応点の入力を簡単にするためのアシストを行う医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び、医用画像処理システム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、本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、被検体を撮影した複数の透視画像のうち一の透視画像上に指示された指示点の位置情報を取得する第１取得部と、前記複数の透視画像のうち、前記一の透視画像とは異なる他の透視画像上に、前記指示点の前記位置情報に対応した候補点の位置情報を求める第２取得部と、前記他の透視画像上の前記候補点近傍の画像を拡大した拡大画像及び前記一の透視画像上の前記指示点近傍の画像の少なくとも一方を生成する生成部と、を備える。

治療計画時の被検体の位置を示した斜視図。 治療時の被検体の位置を示した斜視図。 ３次元空間において異なる２方向から撮影した透視画像を示した図。 図２において、エピポーラ面とエピポーラ線を追加した図。 表示部の表示画面の図であって、（ａ）は治療計画時の正面像、（ｂ）は治療計画時の側面像、（ｃ）は治療計画時の正面像、（ｄ）は治療計画時の側面像、（ｅ）は治療計画時の正面像の拡大画像、（ｂ）は治療計画時の側面像の拡大画像、（ｃ）は治療時の正面像の拡大画像、（ｄ）は治療時の側面像の拡大画像の図。 実施形態１の医用画像処理装置のブロック図。 実施形態１の医用画像処理装置のフローチャート。 Ｘ線撮影装置における３次元空間上の第１線源、第２線源、第１投影面、第２投影面の図。 図８にエピポーラ面を追加した図。 エピポーラ線と探索範囲を表した図。 （ａ）は第１投影面の図、（ｂ）は第２投影面の図、（ｃ）は正面像と側面像とエピポーラ線との関係図。 （ａ）（ｂ）はＨＬ特徴パターンの例の図。 第２透視画像におけるエピポーラ線を含む探索範囲の図。 ＨＬ特徴算出窓の図である。 実施形態２の医用画像処理装置のブロック図。 実施形態２の医用画像処理装置のフローチャート。 実施形態２における表示部の表示画面の図。 変更例１における表示部の表示画面の図。 変更例２における表示部の表示画面の図。 変更例３における表示部の表示画面の図。 変更例３における表示部の表示画面の他の例の図。 変更例４における表示部の表示画面の図。 変更例４における表示部の表示画面の他の例の図。

以下、本発明の実施形態の医用画像処理装置１について図面に基づいて説明する。

本実施形態に係る医用画像処理装置１は、放射線、陽子線、粒子線治療において使用されるものであって、被検体（患者）２を撮影した透視画像を用いた位置決め装置として用いられる。なお、「透視画像」とは、Ｘ線撮影装置、ＣＴ装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などの撮影装置を用いて、被検体２の体内を撮影した画像である。

以下、本実施形態の医用画像処理装置１について図１〜図５に基づいて説明する。

まず、図１に示すように、治療計画時において、ユーザ（医師）は、ベッドの上に被検体を寝かす。この寝かした状態で、被検体２の体内の病巣の位置を３次元空間上で表すとＶ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）になる。そして、ユーザは、互いに異なる２方向から被検体２を撮影して、透視画像（例えば、Ｘ線画像）を取得する。

次に、図２に示すように、治療時において、ベッドの上に被検体２を再び寝かす。この寝かした状態で、被検体２の体内の病巣の位置を３次元空間上で表すとＶ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）になる。そして、ユーザは、互いに異なる２方向から被検体２を再び撮影して、透視画像（例えば、Ｘ線画像）を取得する。

そして、ユーザは、治療計画時に撮影した透視画像と、治療時に撮影した透視画像とから、解剖学的に同一である画像内の対応点を、人手で複数個所指示して、治療計画時と治療直前との患者の位置のずれを求め、このずれに基づいてベッドを移動させて被検体２の位置合わせを行っている。

このとき使用する画像は、上記したように透視画像であるため光学カメラで撮影されたような遮蔽輪郭などがなく、体内の前後関係を把握することが難しい。そのため、ユーザが、例えば、被検体２の正面と側面の２方向から撮影された透視画像を用いて解剖学的に同一である病巣の位置を判断することが難しい。例えば、図３に示すように、Ｘ線撮影装置は、第１線源Ｓ１と第２線源Ｓ２と対をなす第１投影面Ｆ１と第２投影面Ｆ２からなり、被検体２の正面透視画像（以下、単に「正面像」という）と側面透視画像（以下、単に「側面像」という）を生成する。しかし、この正面像と側面像において、病巣の位置Ｖ１を表す点ｖ１と点ｖ２を求めることは困難である。

このため、従来方法では図４に示すように、正面像上の点ｖ１に対応した側面像の対応点ｖ２は、側面像上においてエピポーラ拘束から求まるエピポーラ線Ｌ上に存在する。そのため、この幾何的関係を利用して、側面像上にエピポーラ線Ｌを表示し、ユーザが行う解剖学的な同一位置の対応点ｖ２の入力をアシストしている。しかし、この従来方法では、対応点の候補となる範囲を、側面像全体から直線Ｌ上にまで絞り込むことができるが、直線Ｌ上で対応点を探す手間が残るという問題点があった。

そこで、本実施形態の医用画像処理装置１では、図５に示すように、治療計画時の正面像Ｃ１の指示点Ｐ１１に対応した側面像Ｃ２上の対応点の候補である候補点ＥＰ２１、ＥＰ２２、ＥＰ２３を求める場合に、側面像Ｃ２の候補点ＥＰ２１、ＥＰ２２、ＥＰ２３をエピポーラ線Ｌに基づいて求め、かつ、この候補点ＥＰ２１、ＥＰ２２、ＥＰ２３近傍の画像の拡大画像Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３を生成して、ユーザが対応点をより入力し易くする。なお、このようにＰ１１を指示点とした場合、Ｐ２１はＥＰ２１となって、拡大画像中でも、ＥＰ３１は、ＥＰ２１と画像座標で同じ位置を示している。そして、Ｐ２１とＥＰ２１は同じ画像座標の同一の点であり、両点共に候補点である。また、同様に、治療計画時の正面像Ｃ１の指示点Ｐに対応した治療時の正面像Ｃ３上の対応点を求める場合に、治療時の正面像Ｃ３の対応点の候補点ＥＰを求め、かつ、この候補点ＥＰ近傍の画像の拡大画像Ｅ３１を生成して、ユーザが対応点をより入力し易くする。なお、この説明は、一例であり、指示点は、Ｃ１〜Ｃ４のいずれに入力してもよい。

実施形態１

以下、実施形態１の医用画像処理装置１について図５〜図１４に基づいて説明する。

医用画像処理装置１の構成について図６のブロック図に基づいて説明する。医用画像処理装置１は、第１取得部１１、第２取得部１２、生成部１３、表示部１４を備える。

第１取得部１１は、被検体２を撮影した一の透視画像に入力された指示点Ｐを取得し、この一の透視画像と指示点Ｐを第２取得部１２、生成部１３に出力する。

第２取得部１２は、第１取得部１１から一の透視画像と指示点Ｐを取得し、一の透視画像とは異なる他の透視画像上に、指示点Ｐに対応した候補点ＥＰを求め、生成部１３に出力する。

生成部１３は、他の透視画像内の候補点ＥＰ近傍の画像を拡大した拡大画像を生成する。

表示部１４は、ディスプレイなどであって、一の透視画像、他の透視画像、拡大画像を並べて表示する。表示部１４が表示する画像の例を図５に示す。

図５において「Ｗ１」は、表示部１４の画像のウィンドウを示している。

「Ｃ１」は、時刻１（例えば、治療計画時）において、第１線源Ｓ１の方向Ａから撮影した第１透視画像（被検体２の頭部の正面像）をウィンドウＷ１の左上側に表示したものである。

「Ｃ２」は、時刻１において、第２線源Ｓ２の方向Ｂから撮影した第２透視画像（被検体２の頭部の側面像）をウィンドウＷ１の左下側に表示したものである。なお、表示部１４は、後から説明するエピポーラ線Ｌを第２透視画像Ｃ２には表示しない。

「Ｃ３」は、時刻２（例えば、治療時）において、第１線源Ｓ１の方向Ａから撮影した第３透視画像（被検体２の頭部の正面像）をウィンドウＷ１の中央部上側に表示したものである。

「Ｃ４」は、時刻２において、第２線源Ｓ２の方向Ｂから撮影した第４透視画像（被検体２の頭部の側面像）をウィンドウＷ１の中央部下側に表示したものである。

「Ｅ１１」は、生成部１２で生成した第１透視画像Ｃ１上の指示点Ｐを中心とした拡大画像をウィンドウＷ１の右上側に表示したものである。

「Ｅ２１」〜「Ｅ２３」は、生成部１２で生成した第２透視画像Ｃ２上の３個の候補点ＥＰを中心とした拡大画像をウィンドウＷ１の右下側に表示したものである。

「Ｅ３１」は、生成部１２で生成した第３透視画像Ｃ３上の候補点ＥＰを中心とした拡大画像をウィンドウＷ１の右上側に表示したものである。

「Ｅ４１」〜「Ｅ４３」は、生成部１２で生成した第４透視画像Ｃ４上の３個の候補点ＥＰを中心とした拡大画像をウィンドウＷ１の右下側にそれぞれ表示したものである。

医用画像処理装置１は、図５に示すように、治療計画時における被検体２の第１透視画像（正面像）Ｃ１の指示点Ｐに対応した第２透視画像（側面像）Ｃ２の候補点ＥＰを求める方法と、治療計画時の第１透視画像（正面像）Ｃ１の指示点Ｐに対応した治療時の第３透視画像（正面像）Ｃ３の候補点ＥＰを求める方法及び治療計画時の第２透視画像（側面像）Ｃ２の指示点Ｐに対応した治療時の第４透視画像（側面像）Ｃ４の候補点ＥＰを求める方法を行うので、以下では分けて説明する。

まず、治療計画時における被検体２の第１透視画像Ｃ１の指示点Ｐに対応した第２透視画像Ｃ２の候補点ＥＰを求める方法について説明する。

第１取得部１１は、複数の透視画像をＸ線撮影装置などから取得するか、過去に撮影した透視画像を予め記憶手段から取得する。また、過去の治療において、入力された点を記憶手段が記憶しておき、取得してもよい。

複数の透視画像は、同じ時刻１（治療計画時）において、Ｘ線撮影装置のＸ線の線源から被検体２に、互いに異なる２方向から照射して撮影された被検体２の透視画像であって、この場合には正面像Ｃ１と側面像Ｃ２である。互いに異なる２方向から透視画像を撮影するＸ線撮影装置７の例を図８に示す。

図８に示すように、Ｘ線撮影装置７は、ＸＹＺ軸上の３次元空間において第１線源Ｓ１と第２線源Ｓ２と対をなす第１投影面Ｆ１、第２投影面Ｆ２からなる。これら投影面Ｆ１、Ｆ２は、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）である。第１線源Ｓ１から出力されるＸ線は、被検体２内部を通過して第１投影面Ｆ１に到達して、透過してきたＸ線のエネルギーに基づいて第１透視画像（正面像）Ｃ１を生成する。同様に第２線源Ｓ２から出力されるＸ線は、第２投影面Ｆ２に到達して第２透視画像（側面像）Ｃ２を生成する。Ｘ線撮影装置７は、撮影位置の校正が行われており、装置系で定義した３次元空間のＸＹＺ軸の座標系と、それぞれの投影面Ｆ１、Ｆ２の２次元座標系との座標変換を行うための透視投影行列が予め求められている。

ユーザは、表示部１４に表示されている第１透視画像Ｃ１に、ユーザ（例えば、医師）が指示点Ｐを指示し、第１取得部１１は、その指示点Ｐに関する第１投影面Ｆ１上の２次元座標位置（位置情報）であるｖ１（ｘ１，ｙ１）を取得する。指示点Ｐの指示方法として、例えばユーザがマウスのカーソル位置を指示したい第１透視画像Ｃ１の位置に合わせて、ボタンを押すなどして指示する。また、表示部１４がタッチパネルを持つディスプレイのときは、マウスではなく指等で触れた位置を指示点Ｐの座標位置としてもよい。

第２取得部１２は、第１取得部１１から、指示点Ｐが指示された第１透視画像Ｃ１と第２透視画像Ｃ２を取得する。第２取得部１２は、第１透視画像Ｃ１（第１投影面Ｆ１）上の指示点Ｐの２次元位置ｖ１（ｘ１，ｙ１）に対応した候補点ＥＰの２次元位置ｖ２（ｘ２，ｙ２）を第２透視画像Ｃ２（第２投影面Ｆ２）上に求め、生成部１３に出力する。候補点ＥＰの２次元位置ｖ２（ｘ２，ｙ２）を求める方法について説明する。

図９に示すように、第１透視画像Ｃ１（第１投影面Ｆ１）上の指示点Ｐを第２透視画像Ｃ２（第２投影面Ｆ２）上に投影すると直線Ｌになる。この直線Ｌは、エピポーラ拘束から得られる。なお、図９は、図８のＸ線撮影装置７にエピポーラ拘束のエピポーラ面Ｍを追加したものであって、エピポーラ面Ｍは、３次元空間ＸＹＺ中の第１線源Ｓ１、第２線源Ｓ２及び第１投影画像Ｃ１上の指示点Ｐの３点を含む面である。そして、第２投影面Ｆ２とエピポーラ面Ｍが交差する直線Ｌが、第２透視画像Ｃ２上に指示点Ｐを投影した直線（エピポーラ線Ｌ）である。第２取得部１２は、第１投影面Ｆ１における指示点Ｐの２次元座標ｖ１（ｘ１，ｙ１）を前記した透視投影行列で座標変換してエピポーラ線Ｌを求める。

図１０に示すように、第２取得部１２は、エピポーラ線Ｌを含む一定の幅を有する帯状の範囲を探索範囲３として第２透視画像Ｃ２に設定し、この探索範囲３内において候補点ＥＰの２次元位置ｖ２（ｘ２，ｙ２）を求める。図１１〜図１４に、探索範囲３内の候補点ＥＰの２次元位置ｖ２（ｘ２，ｙ２）を求める方法を示す。

投影面に対する透視画像は、本来は透視投影であるが、平行投影に近似して考えると、被検体２がエピポーラ面Ｍと接している位置（頂点）は、第１投影面Ｆ１上と第２投影面Ｆ２上において、エピポーラ線Ｌ上に特徴点として投影される。例えば、図１１（ａ）が第１投影面Ｆ１と指示点Ｐを表し、図１１（ｂ）が第２投影面Ｆ２と候補点ＥＰを表し、図１１（ｃ）が被検体２の頭部の正面像Ｃ１と側面図Ｃ２の顎の下端にエピポーラ線Ｌが接している状態であって、顎のエッジ（特徴点）は、正面像Ｃ１と側面図Ｃ２のエピポーラ線Ｌ上にそれぞれ表われる。

そのため、第２取得部１２は、エピポーラ線Ｌを含む探索範囲３内においてこの特徴点をエッジ強度から求めて、候補点ＥＰとする。第２取得部１２は、この特徴点（エッジ）を求めるためのエッジ強度として、ハールライク（Haar-like、以下、「ＨＬ」という）特徴量を用いる。なお、「ＨＬ特徴量」とは、矩形窓５内の平均明度の差分値として求められるスカラ量であり、その値は明度勾配の強度を表す。

まず、図１２に示すように、第２取得部１２は、一定の大きさの矩形窓５と、矩形窓５内に１つのＨＬ特徴パターン４を配置したＨＬ特徴算出窓６を設定する。ＨＬ特徴パターン４は、ユーザが図１２（ａ）（ｂ）に示すように複数設定しておく。

次に、図１３に示すように、第２取得部１２は、探索範囲３内のある点（この点は任意の位置である）を中心としたＨＬ特徴算出窓６をエピポーラ線Ｌの傾きに応じて適宜回転させて、その点の位置におけるＨＬ特徴量を算出する。また、エピポーラ線Ｌの傾きに応じて、ＨＬ特徴パターンを選択してもよい。第２取得部１２は、探索範囲３内の点（位置）のそれぞれに対して、求めたＨＬ特徴量の中で最も大きいＨＬ特徴量（エッジ強度）の位置を候補点ＥＰの２次元位置ｖ２（ｘ２，ｙ２）とする。また、第２取得部１２は、求めたＨＬ特徴量の中で、絶対値が最も大きいＨＬ特徴量（エッジ強度）の位置を候補点ＥＰの２次元位置ｖ２（ｘ２，ｙ２）としてもよい。なお、このＨＬ特徴量（エッジ強度）の算出方法に従うと、特徴点は、エピポーラ線Ｌの法線方向にエッジとして投影されているのが好ましい。

次に、第２取得部１２が、探索範囲３から候補点ＥＰの２次元位置ｖ２（ｘ２，ｙ２）を求める変更例１を説明する。図１４に示すように、第２取得部１２は、ＨＬ算出窓６内に複数のＨＬ特徴パターン４を配置して、候補点ＥＰを求めてもよい。

変更例２について説明する。第２取得部１２は、探索範囲３をエピポーラ線Ｌの所定の長さ毎の複数の領域に分割して、それぞれの分割領域内で上記と同様に候補点ＥＰを求めてもよい。これにより、エッジ強度が大きい複数のエッジが集中した状態であっても、その集中した部分にのみ候補点ＥＰが集中することなく、分割領域毎に候補点ＥＰを求めることができる。

変更例３について説明する。第２取得部１２は、第１透視画像Ｃ１の指示点Ｐを中心とし、第１透視画像Ｃ１のエピポーラ線Ｌに応じて回転させたＨＬ特徴算出窓６を用いてＨＬ特徴量を求めておく。次に、第２取得部１２は、第２透視画像Ｃ２内の探索範囲３内の点に対してＨＬ特徴量を算出し、指示点Ｐから得たＨＬ特徴量と最も類似した点を候補点ＥＰとしてもよい。

変更例４について説明する。第２取得部１２は、最もＨＬ特徴量（エッジ強度）が高い点からＮ番目（但し、Ｎ＞１）までのＨＬ特徴量（エッジ強度）を有する点までを、それぞれ候補点ＥＰとしてもよい。なお、第１透視画像Ｃ１と第２透視画像Ｃ２とのダイナミックレンジが異なる場合には、画像を正規化しておく。

変更例５について説明する。上記ではＨＬ特徴量を用いて説明したが、これに代えて。双方のヒストグラムの類似度を、ヒストグラムを確率分布として、バタチャリヤ距離(Bhattacharyya distance)によって、距離が小さいほど類似度が高いとしてもよい。

変更例６について説明する。第１透視画像Ｃ１上での指示点Ｐを中心とした一定の大きさの矩形窓内の画素値を用いて、第２透視画像Ｃ２上のエピポーラ線Ｌ上で、最も類似度が高くなる矩形窓を探索してもよい。類似度は、正規化相互相関を用いる。なお、類似度は、その他の画像特徴量を用いてもよく、例えばベクトル型の特徴量であれば、ベクトル間の距離が小さいほど類似度を高くする。

変更例７について説明する。第２取得部１２は、求めた候補点ＥＰを、候補点ＥＰから最も距離が小さいエピポーラ線Ｌ上の点に修正してもよい。

次に、例えば、治療計画時などの第１透視画像Ｃ１の指示点Ｐに対応した治療時などの第３透視画像Ｃ３の候補点ＥＰを求める方法について説明する。

第１取得部１１は、ある時刻１（治療計画時）において、図８のＸ線撮影装置７を用いて、第１透視画像（正面像）Ｃ１を取得する。指示点Ｐは、表示部１４に表示されている第１透視画像Ｃ１にユーザが指示する。

第２取得部１２は、図８のＸ線撮影装置を用いて、異なる時刻２（治療時）であって、第１透視画像Ｃ１とほぼ同じ方向から撮影された第３透視画像（正面像）Ｃ３を取得する。なお、互いに異なる２方向の透視画像（正面像と側面像）とは異なり、同じ方向の透視画像であるためエピポーラ拘束がない。そのため、第１透視画像Ｃ１上の指示点Ｐに対応した第３透視画像Ｃ３上の候補点ＥＰの求め方について改めて説明する。

第１透視画像Ｃ１上での指示点Ｐを中心とした一定の範囲の大きさの矩形窓内の画素値（例えば、輝度）を用いて、第３透視画像Ｃ３上で、最も類似度が高くなる矩形窓を探索する。類似度は、正規化相互相関を用いる。なお、類似度は、その他の画像特徴量を用いてもよく、例えばベクトル型の特徴量であれば、ベクトル間の距離が小さいほど類似度を高くする。

治療計画時の第２透視画像（側面像）Ｃ２の指示点Ｐに対応した治療時の第４透視画像（側面像）Ｃ４の候補点ＥＰを求める方法も上記と同様である。なお、このときの第２透視画像（側面像）Ｃ２の指示点Ｐは、第１透視画像（正面像）Ｃ１の指示点Ｐに対応した候補点ＥＰを用いる。なお、指示点は、Ｃ３でもＣ４に指示しても構わない。

生成部１３は、図５に示すように、第２透視画像Ｃ２内の候補点ＥＰを中心とした所定の大きさの四角形の画像を拡大して、拡大画像Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３を生成し、また、第４透視画像Ｃ４内の複数の候補点ＥＰをそれぞれ中心とした所定の大きさの四角形の画像を拡大して、拡大画像Ｅ４１、Ｅ４２、Ｅ４３を生成し、表示部１４にそれぞれの候補点ＥＰを重畳させて表示する。なお、表示部１４は、エピポーラ線Ｌを第２透視画像Ｃ２に表示しない。

また、生成部１３は、第１透視画像Ｃ１内の指示点Ｐを中心とした所定の大きさの四角形の画像を拡大した拡大画像Ｅ１１、第３透視画像Ｃ３内の候補点ＥＰを中心とした所定の大きさの四角形の画像を拡大した拡大画像Ｅ３１を生成し、表示部１４に指示点Ｐや候補点ＥＰを重畳させて表示する。

なお、生成部１３は、第１透視画像Ｃ１〜第４透視画像Ｃ４における所定の大きさの四角形の画像をリサイズ処理して拡大画像を生成する。このリサイズ処理は、一般的な画像リサイズ法であるニアレストネイバー法、バイリニア法、キュービックコンボリューション法などを用いる。

医用画像処理装置１の処理について図７のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１において、第１取得部１１は、第１透視画像Ｃ１に入力された指示点Ｐを取得する。

ステップＳ２において、第２取得部１２は、第２透視画像Ｃ２と、指示点Ｐが指示された第１透視画像Ｃ１を取得する。次に、第２取得部１２は、指示点Ｐに対応した候補点ＥＰを第２透視画像Ｃ２上に求める。また、第２取得部１２は、第３透視画像Ｃ３と、指示点Ｐが指示された第１透視画像Ｃ１を取得する。次に、第２取得部１２は、指示点Ｐに対応した候補点ＥＰを第３透視画像Ｃ３上に求める。

ステップＳ３において、生成部１３は、第２透視画像Ｃ２内の候補点ＥＰ近傍の画像を拡大した拡大画像Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３を生成する。次に、表示部１４が拡大画像Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３を候補点ＥＰと共に表示する。また、生成部１３は、第３透視画像Ｃ３内の候補点ＥＰ近傍の画像を拡大した拡大画像Ｅ３１を生成する。次に、表示部１４が拡大画像Ｅ３１を候補点ＥＰと共に表示する。また、生成部１３は拡大画像Ｅ４１、Ｅ４２、Ｅ４３も同様にして生成して、表示部１４に候補点ＥＰと共に表示する。なお、表示部１４は、エピポーラ線Ｌを第２透視画像Ｃ２に表示しない。

本実施形態によれば、第１透視画像Ｃ１における指示点Ｐに対応した第２透視画像Ｃ２又は第３透視画像Ｃ３上の候補点ＥＰをそれぞれ求め、これら候補点ＥＰの周辺の画像を拡大して拡大画像Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ３１を生成し、ユーザに提示することにより、ユーザが指示点Ｐに対応した対応点の入力するときの利便性が向上する。第４透視画像においても拡大画像Ｅ４１、Ｅ４２、Ｅ４３の候補点ＥＰから対応点を簡単に入力できる。

実施形態１の変更例１について説明する。複数の透視画像は、Ｘ線透視画像に代えて、ＣＴ撮影時に求められている被検体２内部をボクセル毎に数値化しているボクセルデータから再構成した画像（以下、ＤＲＲ：Digitally Reconstructed Radiograph）でもよい。ボクセルデータを用いるので、任意の位置に視点（図８に示す第１線源Ｓ１と第２線源Ｓ２）を置いてＤＲＲを生成できる。

また、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ（positron emission tomography）装置、ＳＰＥＣＴ（single photon emission computed tomography）装置から得られる３次元ボクセルデータからＤＲＲを生成してもよい。複数の透視画像が、互いにネガポジ反転している場合は、適宜修正する。

また、複数の透視画像は、Ｘ線撮影、ＣＴ撮影等によって得られたボクセルデータから再構成した透視画像の組み合わせでもよい。

実施形態１の変更例２について説明する。第２取得部１２では、第１透視画像Ｃ１と第３透視画像Ｃ３を用いるが、撮影された画像の解像度が異なっている場合がある。透視画像が、１画素当たりの縦横の３次元空間上での長さが既知である場合には、２つの透視画像間で１画素当たりの縦横の長さが同じになるように、画像のリサイズ処理を行ってから、候補点ＥＰを求める。画像のリサイズ処理は、上記したように、一般的な画像リサイズ法であるニアレストネイバー法、バイリニア法、キュービックコンボリューション法等を用いる。

実施形態１の変更例３について説明する。生成部１３は、各拡大画像のコントラストを伸長してもよい。透視画像を構成する各画素の画素データは、表示部１４であるディスプレイの表示ダイナミックレンジ（０〜２５５）よりも広いダイナミックレンジの画素データ（輝度）を持つ。そのため。生成部１３は、拡大画像内の画素値の最小値から最大値までを線形に表示ダイナミックレンジの２５６階調に階調を割り当てるようにして、コントラストの伸長を行う。これにより、ユーザは、拡大画像から対応点をより見つけやすくなる。また、生成部１３は、拡大画像内の画素データをヒストグラム化し、ヒストグラム平坦化を行って、非線形な階調を割り当ててもよい。

実施形態１の変更例４について説明する。生成部１３は、拡大画像Ｅ２１を表示するときに、第１透視画像Ｃ１の拡大画像Ｅ１１と第２透視画像Ｃ２の拡大画像Ｅ２１の拡大差分画像も表示してもよい。この拡大差分画像は、拡大画像Ｅ１１の各画素の輝度と拡大画像Ｅ２１の各画素の輝度の差分から生成される。これによって、ユーザが指示点Ｐに対応した対応点の入力するときの利便性が向上する。また、拡大画像Ｅ１１と拡大画像Ｅ２２の画素データのダイナミックレンジが異なる場合は、双方の画像を正規化（正規化データの範囲は０〜１）して差分を求め（正規化差分データは−１〜１）、表示ダイナミックレンジの２５６階調を割りあてる。

実施形態１の変更例５について説明する。ユーザが候補点ＥＰを、マウスなどで第２透視画像Ｃ２に直接指示し、その指示した位置を第２取得部１２が、透視画像Ｃ２と候補点ＥＰの位置を記憶してもよい。

実施形態１の変更例６について説明する。読み込んだ透視画像が前回の治療時に既に点が打たれている場合には、それを記憶しておき指示点として再利用してもよい。

実施形態１の変更例７について説明する。上記説明では、生成部１３が拡大画像を生成する場合に、候補点、又は、指示点を中心にして拡大画像を生成したが、これに限らず、拡大画像の中に候補点、又は、指示点が含まれていれば、これら点が中心以外の他の位置に配置した状態で生成部１３が拡大画像を生成してもよい。

実施形態２

実施形態２の医用画像処理装置１について図１５〜図２３に基づいて説明する。

本実施形態の医用画像処理装置１の構成を、図１５のブロック図に基づいて説明する。医用画像処理装置１は、第１取得部１１、第２取得部１２、修正部２１、生成部２２、表示部１４を備える。本実施形態と実施形態１の異なる点は、修正部２１が加わり、また、生成部２２の処理が異なる。そのため、この異なる構成と作用についてのみ説明し、実施形態１と同様の構成と作用については、その説明を省略する。

表示部１４は、実施形態１の表示部１４と同様に図１７に示すように、第１透視画像Ｃ１、第２透視画像Ｃ２、第３透視画像Ｃ３、第４透視画像Ｃ４、拡大画像Ｅ１１、拡大画像Ｅ２１、拡大画像Ｅ３１、拡大画像Ｅ４１、指示点Ｐ、候補点ＥＰを表示する。表示部１４は、拡大画像Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４１が生成されていなければ表示しない。

なお、以下の説明では、指示点Ｐ、候補点ＥＰの区別をせずに「点」と記載する。

生成部２２は、実施形態１の生成部１３と同様に、第１取得部１１及び第２取得部１２から候補点ＥＰを取得し、拡大画像を生成して表示部１４に表示する。また、本実施形態の生成部２２は、後から説明する修正部２１において修正された指示点Ｐや候補点ＥＰの座標を取得し、拡大画像を生成して表示部１４に表示する。

ユーザは、マウスなどのインターフェースによって、表示部１４に表示されている指示点Ｐや候補点ＥＰの位置を修正し、修正部２１は、その修正された点の座標を取得し、生成部２２へ修正した点の座標を出力する。また、表示部１４に表示されている拡大画像Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４１上にマウスポインタがあり、修正部２１は、点を選択していない場合、マウスホイールを動かすことで、拡大率を変更する。

修正部２１における点の修正は、ユーザがマウスで点の付近においてクリックして選択して点を指示し、ドラッグしながら点の位置を移動させて行う。例えば、ユーザが第１透視画像Ｃ１上で点Ｐ１１を選択している場合には、修正部２１は、第１透視画像Ｃ１上で点Ｐ１１の位置座標を逐次変更して点を描画させながら、その座標を生成部２２に出力する。生成部２２は拡大画像Ｅ１１をその時点での点Ｐ１１の座標を中心とした拡大画像Ｅ１１に変更する。このとき、点ＥＰ１１の描画位置は、拡大画像Ｅ１１の中心であるため、描画位置に変化はない。また、修正部２１は、拡大画像Ｅ１１の表示範囲の大きさを変更しない。

また、ユーザが拡大画像Ｅ１１上の点ＥＰ１１を選択、修正している場合には、修正部２１は、逐次変更している点ＥＰ１１の座標を生成部２２には出力せずに、拡大画像Ｅ１１上の点ＥＰ１１及び第１透視画像Ｃ１上の点Ｐ１１の描画位置だけを逐次変更する。

また、修正部２１は、点ＥＰ２１、点ＥＰ３１、点ＥＰ４１が選択された場合にも、同様にして拡大画像を変更する。

医用画像処理装置１の処理を図１６のフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、実施形態１において、拡大画像が生成された時点から開始している。

ステップＳ１１において、生成部２２は、拡大画像及び候補点ＥＰを、図１７に示すように表示部１４に表示する。

ステップＳ１２において、修正部２１は、ユーザによって選択と修正された指示点Ｐ又は候補点ＥＰの座標を修正する。

ステップＳ１３において、生成部２２は、修正した点の座標に従って拡大画像を生成し、表示部１４に再表示する。

本実施形態によれば、ユーザが画像上の点を簡単に修正できるため、対応点をより入力し易くなる。

実施形態２の変更例１について説明する。図１８に示すように、拡大画像Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４１の拡大率に合わせて、各拡大画像Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４１の下側に拡大画像の表示範囲の水平方向の３次元空間上の長さを、右側に拡大画像の表示範囲の垂直方向の３次元空間上の長さを表示させてもよい。

実施形態２の変更例２について説明する。図１９に示すように、拡大画像Ｅ１１に拡大表示している範囲が、第１透視画像Ｃ１上のどの部分であるかを第１透視画像Ｃ１上に矩形の枠Ｂ１１で表示してもよい。第２透視画像Ｃ２、第３透視画像Ｃ３及び第４透視画像Ｃ４でも同様にしてもよい。

実施形態２の変更例３について説明する。本変更例は、候補点ＥＰが複数ある場合の表示部１４の表示を説明する。図２０に示すように、表示部１４は、第１透視画像Ｃ１の指示点ＰＰ１１に対して、第３透視画像Ｃ３上に複数の候補点ＥＰ３１、ＥＰ３２があった場合を表示している。このときユーザは、拡大画像Ｅ３１、Ｅ３２のいずれかをクリックして、複数の候補点ＥＰのうちの一つを選択する。選択されれば、図１７の画面に遷移する。なお、図２０では、色分け表示ができないため、ハッチング線に差をつけて記載している。

なお、それぞれの拡大画像Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ１３の下側及び右側に、図１８で示したようなスケール表示を行ってもよい（不図示）。

また、複数の候補点ＥＰがあった場合には、図２１に示すように各点Ｐ３１、Ｐ３２を色分けして表示してもよい。また、それぞれの候補点ＥＰに対応する拡大画像Ｅ３１、Ｅ３２に点表示に使用した色を同じ色の枠を設けてもよい。なお、図２１では、色分け表示ができないため、ハッチング線に差をつけて記載している。

実施形態２の変更例４について説明する。上記実施形態では、拡大画像Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ１３、Ｅ１４はウィンドウＷ１の右側に配置しているが、ウィンドウＷ１の左側に配置してもよい（不図示）。また、図２２や図２３に示すように拡大画像をフローティングウィンドウＷ２、Ｗ０２で表示してもよい。

実施形態２の変更例５について説明する。修正部２１における点の選択、移動は、マウスに限らず、キーボード、タッチペン、ディスプレイがタッチパネルを備えていれば、ユーザがフリック入力によって行ってもよい。

変更例

上記各実施形態では、第１透視画像Ｃ１と第２透視画像Ｃ２を治療計画時に撮影し、第３透視画像Ｃ３と第４透視画像Ｃ４を治療時に撮影した透視画像で説明したが、これに限らず、第１透視画像Ｃ１と第２透視画像Ｃ２を第１回の治療時に撮影し、第３透視画像Ｃ３と第４透視画像Ｃ４を第２回の治療時に撮影したものでもよい。すなわち、第１透視画像Ｃ１と第２透視画像Ｃ２とをほぼ同じ時刻に撮影し、第３透視画像Ｃ３と第４透視画像Ｃ４をほぼ同じ時刻に撮影し、第１透視画像Ｃ１と第２透視画像Ｃ２が、第３透視画像Ｃ３と第４透視画像Ｃ４より異なる時間やほぼ同じ時間に撮影されたものであればよい。

また、上記実施形態では、互いに異なる２方向の透視画像としては、被検体２の正面像と側面像を用いたが、これは例示であって、被検体２の他の異なる２方向の透視画像であってもよい。

また、上記実施形態では、被検体２として患者の頭部で説明したが、これに限らず胸部、腹部などの他の部位でもよい。

上記の医用画像処理装置１は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現可能である。すなわち、第１取得部１１、第２取得部１２、生成部１３、修正部２１、及び生成部２２は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現できる。このとき、医用画像処理装置１は、上記のプログラムをコンピュータ装置に予めインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、医用画像処理装置１における透視画像などの記憶手段としては、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現できる。

これまで、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、例として表示したものであり、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共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・医用画像処理装置、２・・・被検体、７・・・Ｘ線撮影装置、１１・・・第１取得部１１、１２・・・第２取得部、１３・・・生成部、１４・・・表示部１４、２１・・・修正部２１、２２・・・生成部

Claims (14)

1. 被検体を撮影した複数の透視画像のうち一の透視画像上に指示された指示点の位置情報を取得する第１取得部と、
   前記複数の透視画像のうち、前記一の透視画像とは異なる他の透視画像上に、前記指示点の前記位置情報に対応した候補点の位置情報を求める第２取得部と、
   前記他の透視画像上の前記候補点近傍の画像及び前記一の透視画像上の前記指示点近傍の画像の少なくとも一方を拡大した拡大画像を生成する生成部と、
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記生成部は、前記拡大画像内の画素値をそれぞれコントラスト伸長させる、
   請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記一の透視画像と前記他の透視画像とは、前記被検体を互いに異なる２方向から撮影したものであり、
   第２取得部は、前記一の透視画像上の前記指示点の前記位置情報に対応した前記他の透視画像上のエピポーラ線を含む探索範囲から、前記候補点の位置情報を求める、
   請求項１又は２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記生成部は、前記他の透視画像上に前記候補点が複数存在する場合には、前記候補点毎に前記拡大画像を生成する、
   請求項３に記載の医用画像処理装置。
5. 前記第２取得部は、前記候補点を前記探索範囲中のエッジ強度に応じて求める、
   請求項３に記載の医用画像処理装置。
6. 前記第２取得部は、前記エッジ強度が最も大きい点を前記候補点とする、
   請求項５に記載の医用画像処理装置。
7. 前記第２取得部は、前記エッジ強度が最も大きい点からＮ番目（但し、Ｎ＞１）に大きい点までを、それぞれ候補点とする、
   請求項５に記載の医用画像処理装置。
8. 前記生成部は、前記他の透視画像上の前記探索範囲を複数の分割領域に分割し、前記分割領域毎に前記エッジ強度が最大の点を前記候補点とする、
   請求項３に記載の医用画像処理装置。
9. 前記生成部は、前記候補点近傍の前記画像に、前記候補点を重畳させて前記拡大画像を生成する、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
10. 前記拡大画像上の前記候補点の位置を移動させる修正部をさらに備える、
    請求項９に記載の医用画像処理装置。
11. 前記修正部は、前記候補点を前記エピポーラ線上に移動させる、
    請求項１０に記載の医用画像処理装置。
12. 前記修正部は、前記拡大画像の表示範囲の大きさを変更しない、
    請求項１０又は１１に記載の医用画像処理装置。
13. 被検体を撮影した複数の透視画像のうち一の透視画像上に指示された指示点の位置情報を取得し、
    前記複数の透視画像のうち、前記一の透視画像とは異なる他の透視画像上に、前記指示点の前記位置情報に対応した候補点の位置情報を求め、
    前記他の透視画像上の前記候補点近傍の画像を拡大した拡大画像を生成する、
    医用画像処理方法。
14. 被検体を撮影した複数の透視画像のうち一の透視画像上に指示された指示点の位置情報を取得する第１取得機能と、
    前記複数の透視画像のうち、前記一の透視画像とは異なる他の透視画像上に、前記指示点の前記位置情報に対応した候補点の位置情報を求める第２取得機能と、
    前記他の透視画像上の前記候補点近傍の画像及び前記一の透視画像上の前記指示点近傍の画像の少なくとも一方を拡大した拡大画像を生成する生成機能と、
    を備える医用画像処理システム。

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