JP2016214857A - 医用画像処理装置及び医用画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 医用画像の可視性を改善することが可能な医用画像処理装置を提供する。
【解決手段】 医用画像処理装置は、表示処理部、及び量子化部を具備する。表示処理部は、画像データにトーンマッピングを適用し、前記画像データにＨＤＲ（High Dynamic Range）トーンマッピングを適用し、前記トーンマッピングが適用された第１の適用済み画像データを、前記ＨＤＲトーンマッピングが適用された第２の適用済み画像データに基づいて補正する。量子化部は、前記補正された第１の適用済み画像データを量子化する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置及び医用画像処理方法に関する。

多くの医用画像診断装置では、収集したデータのダイナミックレンジが表示用に使用されるデバイスのダイナミックレンジを超える。例えば、磁気共鳴（ＭＲ：Magnetic Resonance）では、ダイナミックレンジはチャネル当たり１６ビットであり、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ：Computed Tomography）では、ダイナミックレンジは１２ビットである。一方、ディスプレイのダイナミックレンジは８から１０ビットである。大部分の医用撮影アプリケーションでは、画像がどのようにディスプレイ上に提示されるかを制御するために、ウィンドウ及びレベリング（又はウィンドウ幅及びウィンドウレベル）、並びにカラーマッピングと呼ばれる技法が使用される。

人間の視覚系は、隣接しない対象の相対輝度を決定することに非常に劣っている。図１７では、タイルＡの濃度と、タイルＢにかかる影の濃度とは同一であるが、一見するとタイルＡの濃度は、タイルＢにかかる影の濃度より濃く感じられる。

良好な局所的コントラストを得るために小さいウィンドウ幅が使用されるとき、この幅から外れてマッピングされる領域が存在する。この領域は、図１８で示されるように、１００％黒又は１００％白にクランプされる。このようなクランピングは、元の画像データ内に存在する情報を隠してしまう。

一方、大きいウィンドウ幅が使用されるとき、図１９に示されるように、関心ある構造間の境界を区別することがより難しくなる。これは、境界が同様の階調にマッピングされる可能性がより高いからである。これらのシステムでは、特定のデータ値が常に特定の出力カラーにマッピングされる。

米国特許出願公開第２０１２／０００８８４１号明細書 米国特許出願公開第２０１２／００４６５４１号明細書

そこで、目的は、医用画像の可視性を改善することが可能な医用画像処理装置及びこの装置で用いられる医用画像処理方法に関する。

実施形態によれば、医用画像処理装置は、表示処理部、及び量子化部を具備する。表示処理部は、画像データにトーンマッピングを適用し、前記画像データにＨＤＲ（High Dynamic Range）トーンマッピングを適用し、前記トーンマッピングが適用された第１の適用済み画像データを、前記ＨＤＲトーンマッピングが適用された第２の適用済み画像データに基づいて補正する。量子化部は、前記補正された第１の適用済み画像データを量子化する。

図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。 図２は、従来の医用画像処理装置により実行される医用撮影アプリケーションの処理を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置により実行される医用撮影アプリケーションの処理を示す図である。 図４は、ウィンドウ幅及びウィンドウレベルのみが適用される図２の処理を用いた結果として得られる画像を示す図である。 図５は、ウィンドウ幅及びレベルと、局所的コントラスト調節との両方が適用される図３の処理を用いた結果として得られる画像を示す図である。 図６は、ウィンドウ幅及びウィンドウレベルのみが適用される図２の処理を用いた結果として得られる画像のその他の例を示す図である。 図７は、ウィンドウ幅及びレベルと、局所的コントラスト調節との両方が適用される図３の処理を用いた結果として得られる画像のその他の例を示す図である。 図８は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。 図９は、再構成機能で用いられるハイブリッドフィルタコンボリューション技法の例を表す図である。 図１０は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置が画像を生成する際の動作を表すフローチャートである。 図１１は、ハイパスフィルタコンボリューションを用いて画像化した肺の画像を表す図である。 図１２は、ローパスフィルタコンボリューションを用いて画像化した縦隔の画像を表す図である。 図１３は、ハイブリッドフィルタコンボリューションにより生成され、ＨＤＲトーンマッピングが適用された画像を表す図である。 図１４は、ハイブリッドコンボリューションを用いて画像化された画像を、軟部組織用のウィンドウ幅及びレベルで表示した画像を表す図である。 図１５は、ハイブリッドコンボリューションを用いて画像化された画像を、肺用のウィンドウ幅及びレベルで表示した画像を表す図である。 図１６は、ＨＤＲトーンマッピングがＰＡＣＳで適用される際の動作を表すフローチャートである。 図１７は、人間の視覚を説明するための図である。 図１８は、狭いウィンドウ幅を有する画像を示す図である。 図１９は、広いウィンドウ幅を有する画像を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１２０１の機能構成を示すブロック図である。図１に示される医用画像処理装置１２０１は、医用画像に対して画像処理を行うことが可能なコンピュータである。例えば、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１は、ワークステーション、及びＰＡＣＳ（Picture Archiving Communication System）ビューワ等の何れであっても良い。ＰＡＣＳは、例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴イメージング装置、及び核医学診断装置等の様々な医用画像診断装置から出力されるＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）画像データ、及びセカンダリキャプチャ画像データを管理するシステムである。ＤＩＣＯＭは、医用撮影において情報を処理、格納、印刷、及び送信するための規格である。また、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線診断装置、磁気共鳴イメージング装置、超音波診断装置及び核医学診断装置等の如何なるモダリティに組み込まれても良い。

医用画像処理装置１２０１は、磁気ハードディスク１２０７、及び取外し可能なメディアドライブ１２０８等の、情報及び命令を格納するための１つ又は複数の記憶デバイスを制御するディスクコントローラ１２０６を具備する。メディアドライブ１２０８には、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、読取り専用コンパクトディスクドライブ、読取り／書込みコンパクトディスクドライブ、コンパクトディスクジュークボックス、テープドライブ、及び取外し可能光磁気ドライブ等が含まれる。ディスクコントローラ１２０６は、バス１２０２に接続されている。記憶デバイスには、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線診断装置、磁気共鳴イメージング装置、超音波診断装置及び核医学診断装置等で取得された高精度画像が記憶される。なお、記憶デバイスは、通信インターフェース１２１３を介して高精度画像を取得し、取得した高精度画像を記憶するようにしてもよい。

なお、記憶デバイスは、適切なデバイスインターフェースを使用して医用画像処理装置１２０１に追加され得る。適切なデバイスインターフェースには、例えば、小型コンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）、統合デバイスエレクトロニクス（ＩＤＥ）、拡張ＩＤＥ（Ｅ−ＩＤＥ）、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）、またはウルトラＤＭＡ等が含まれる。

医用画像処理装置１２０１は、ユーザに情報を表示するディスプレイ１２１０を制御するディスプレイコントローラ１２０９を具備する。ディスプレイコントローラ１２０９は、バス１２０２に接続される。

医用画像処理装置１２０１は、ユーザが入力する情報をプロセッサ１２０３へ与えるための、キーボード１２１１、及びポインティングデバイス１２１２等の入力デバイスと接続する。ポインティングデバイス１２１２は、例えば、プロセッサ１２０３に方向情報、及び指示選定を与え、ディスプレイ１２１０上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、タッチスクリーンセンサのためのフィンガ、又はポインティングスティックを含む。

医用画像処理装置１２０１は、バス１２０２に接続される通信インターフェース１２１３を具備する。通信インターフェース１２１３は、例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１２１５、又はインターネット等の別の通信ネットワーク１２１６に接続されるネットワークリンク１２１４に対する双方向データ通信接続を提供する。例えば、通信インターフェース１２１３は、任意のパケット交換ＬＡＮに接続するためのネットワークインターフェースカードであり得る。また、通信インターフェース１２１３は、総合サービスデジタル通信網（ＩＳＤＮ）カードであり得る。通信インターフェース１２１３は、ワイヤレスリンクも実装され得る。任意のこれらの実装では、通信インターフェース１２１３は、様々なタイプの情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号、又は光信号を送信し、または受信する。

プロセッサ１２０３は、メインメモリ１２０４、及びＲＯＭ（Read Only Memory）１２０５等のメモリ内に含まれる１つ、又は複数の命令の１つ、又は複数のシーケンスを実行する。このような命令は、ハードディスク１２０７、又は取外し可能メディアドライブ１２０８等の別のコンピュータ可読媒体からメインメモリ１２０４内に読み込まれてもよい。なお、メインメモリ１２０４内に含まれる命令のシーケンスを実行するために、マルチ処理構成内の１つ、又は複数のプロセッサが利用されてもよい。また、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせてハードワイヤード回路が使用されてもよい。つまり、本実施形態は、ハードウェア回路、及びソフトウェアの何らかの特定の組合せに限定されない。

プロセッサ１２０３は、メインメモリ１２０４、及びＲＯＭ１２０５等のメモリ内に含まれる１つ、又は複数の命令の１つ、又は複数のシーケンスを実行することで、表示処理機能１２０３１、及び量子化機能１２０３２の機能を実現する。

表示処理機能１２０３１は、トーンマッピングを使用し、既存のウィンドウ及びレベル、並びにカラーマッピングステージを組み込み、局所的なコントラストを調節することで表示要求の画像を生成する機能である。

具体的には、表示処理機能１２０３１が実行されると、プロセッサ１２０３は、まず、高精度画像にウィンドウ幅及びウィンドウレベル、又はカラーマッピングを適用させる。ウィンドウ及びレベルの設定は、２つのグレイスケールカラーだけがあるカラーマッピングの特定のケースと考えることができる。なお、より複雑なカラーのマッピングも時には使用される。

カラーマッピングは、トーンマッピングとも称され、最終画像カラーに対してカラー変換を適用するために使用される。カラーマッピングは、１つの画像のカラーを別の画像のカラーにマッピングする（又は、変換する）機能である。例えば、高精度画像は、ディスプレイ１２１０上に表示することのできるよりも高い範囲のカラーを含み得る。カラーマッピング技法は、特定の表示目的に適するように画像値を再マッピングする。

ウィンドウ幅は、ＣＴ画像のグレイスケールビデオディスプレイ内に含まれる（ハンスフィールドユニットの）ＣＴ数の範囲を指し、マシンのタイプに応じて１から２０００又は３０００までに及ぶ。例えば、肺を撮影するための典型的ウィンドウ幅は１５００であり、縦隔を撮影するための典型的ウィンドウ幅は４００である。言い換えると、ウィンドウ幅は、画像内のグレイの陰影数を指し、画像コントラストを制御する。広いウィンドウは、画像内の低いコントラストを表す。

ウィンドウレベルは、画像のグレイスケールである、ウィンドウ幅の中点のハンスフィールドユニットのＣＴ数設定を指す。ウィンドウレベルは、画像の輝度を制御する。例えば、肺を撮影するための典型的なウィンドウレベルは−５００であり、縦隔を撮影するための典型的なウィンドウレベルは４０である。

次に、プロセッサ１２０３は、調節因子を計算するために、オリジナルのソース画像、及び新しい次の画像を使用する。ここで、新しい次の画像とは、ウィンドウ及びレベル、又はカラーマップが適用された画像を意味する。プロセッサ１２０３は、調節因子に基づき、露出過度エリアが減衰され、かつ、露出不足エリアが増幅されて、これらのエリア内の構造が視認可能なように処理する。

本実施形態の一部として使用され得る多くの局所的コントラスト調節オペレータがある。これらは、フォトグラフィックイメージング分野における同様の問題を解決する高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ：High Dynamic Range）撮影システムのトーンマッピングを実施するように開発された。

量子化機能１２０３２は、表示処理機能１２０３１により生成された画像データを量子化する機能である。量子化とは例えば、実数で表される輝度値を、整数で表される画素値で表現する処理である。
図２に、従来の医用画像処理装置により実行される医用撮影アプリケーションの典型的な処理を示す。図２に示されるように、医用画像処理装置は、ブロック１００でオリジナルの高精度画像データを取得する。医用画像処理装置は、ブロック１１０で、ウィンドウ幅及びウィンドウレベル、又はカラーマップパラメータをオリジナルの画像に適用させ、適用後の画像を量子化する。医用画像処理装置は、ブロック１２０で、ウィンドウ幅及びレベル、又はカラーマップパラメータが、例えばオペレータにより入力デバイスから入力される。医用画像処理装置は、ブロック１３０で、量子化済み画像を表示する。

図３に、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１により実行される医用撮影アプリケーションの処理を示す。図３に示されるように、医用画像処理装置１２０１のプロセッサ１２０３は、ブロック１５０でオリジナルの高精度画像データを取得する。プロセッサ１２０３は、ブロック１６０で、ウィンドウ幅及びウィンドウレベル、又はカラーマップパラメータをオリジナルの画像に適用させる。プロセッサ１２０３は、ブロック１７０で、ウィンドウ幅及びレベル、又はカラーマップパラメータが、例えばオペレータにより入力デバイスから入力される。なお、ウィンドウ幅及びレベル、又はカラーマップパラメータは、オペレータにより入力され、メインメモリ１２０４等のメモリに格納されてもよい。オペレータは、ブロック１７０で、メインメモリ１２０４に格納されているパラメータを選択してもよい。パラメータは特定のタスクに基づく。画像を通じて表示されるパラメータ設定を各タスクに割り当てることができる。

次に、プロセッサ１２０３は、ブロック１８０で、ブロック１５０で取得したオリジナルの画像出力と、ブロック１６０でウィンドウ幅及びウィンドウレベルが適用されたウィンドウ及びレベリング済み画像出力、又はカラーマップが適用されたカラーマッピング済み画像出力との両方に基づき、最適な局所的コントラスト調節を計算する。具体的には、プロセッサ１２０３は、ブロック１８０で、既存のＨＤＲトーンマッピングフィルタをオリジナルの画像に対して使用することで、ウィンドウレベリング済み画像内、又はカラーマッピング済み画像内の各ピクセルで必要な露出補正量を特定する。

プロセッサ１２０３は、ブロック１９０で入力される特徴半径、及び調節量等の入力パラメータを使用して、ブロック１８０における前述の計算を実施する。これらのパラメータは、調節が影響を及ぼす、露出補正の強度、及び特徴のサイズに影響を及ぼす。局所性カーネルのコントラスト、及びサイズの調節性が、特定の使用ケースに基づいて実施される。設定は、図３に示されるプロセスのアルゴリズムに適合し、異なるスキャンプロトコル、及び異なるスキャナ解像度からのデータによって動作するように調整される。プロセッサ１２０３は、ブロック２００で、ブロック１８０でコントラストを調節した画像を量子化し、ディスプレイコントローラ１２０９へ出力する。

なお、プロセッサ１２０３は、量子化した画像データをＤＩＣＯＭフォーマットにフォーマットする変換機能を実現しても構わない。プロセッサ１２０３は、ＤＩＣＯＭフォーマットにフォーマットした画像データを通信インターフェース１２１３を介してＰＡＣＳの閲覧ステーションへ転送する。

図４に、ウィンドウ幅及びウィンドウレベルのみが適用される図２の処理を用いた結果として得られる画像の一例を示す。一方、図５に、ウィンドウ幅及びレベルと、局所的コントラスト調節との両方が適用される図３の処理を用いた結果として得られる画像の一例を示す。

図４と同様に、図６に、ウィンドウ幅及びレベルのみが適用される図２の処理を用いた結果として得られる画像の一例を示す。図５と同様に、図７に、ウィンドウ幅及びレベルと、局所的コントラスト調節との両方が適用される図３の処理を用いた結果として得られる画像の一例を示す。

図３に示される処理は、図２に示される処理に対する様々な利点を有する。図４を図５と比較し、図６を図７と比較することによってわかるように、図５及び図７では、各画像内に図４及び図６より多くの構造が見える。すなわち、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１によれば、断面の検討中に異常を突き止められる確率が増加する。

また、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１は、画像収集システム上の再構成時間を削減する。また、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１は、画像収集システムからＰＡＣＳ、及びＤＩＣＯＭワークステーションへの１つのデータセットに伴う転送時間を削減する。また、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１は、ＰＡＣＳに対するストレージコミットメントを低減する。また、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１は、閲覧及び報告時間を削減する。

また、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１は、全ての構造を共に評価することによって読み取りの信頼性を改善することが可能である。例えば、肺と縦隔との間の相関解析が、２つの別々に再構成されたデータセットを互いにリンクする必要なしに共に実施され得る。

また、コントラスト調節を制御するためにオリジナルのデータを使用することは、カラーマップ、又はウィンドウレベル設定が多くの異なる値を単一のカラー、又は輝度にマッピングするケースを回避する。この場合、オリジナルの構造を見えるようにすることは、普通なら可能ではないはずである。多くの値が単一のカラーにマッピングされる場合、その単一のカラーから正しいオリジナルのサンプル値に戻ることは不可能である。

また、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１は、異なるウィンドウレベル設定での調査を読み取るために必要なパス数を削減することができる。

したがって、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１２０１によれば、医用画像の可視性を改善することができる。

上記で論じた処理は様々なアプリケーションで使用されてもよい。例えば、図３に示される処理は、スキャナコンソール、又は先進視覚化アプリケーション上での２次元断面画像、ＭＰＲ（Multi-Planar Reformatting）画像、及びスラブ画像の検討に使用され得る。また、図３に示される処理は、ＭＲについてのより良好なデフォルト閲覧パラメータを与えるために初期ウィンドウ及びレベル設定を決定するようにヒストグラム解析と組み合わされ得る。パターンは、適切な初期ウィンドウ及びレベル設定を特定するためにヒストグラムで特定され得る。

さらに、医療診断で適用される場合に加え、図３に示される処理は、通信タスク、及びプレゼンテーションタスクに対しても有効である。

（第２の実施形態）
第１の実施形態の図３に示される処理はＸ線コンピュータ断層撮影装置に対しても適用可能である。図８は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置１２０１ａの機能構成を示すブロック図である。図８に示される医用画像処理装置１２０１ａは、プロセッサ１２０３ａ、メインメモリ１２０４、ＲＯＭ１２０５、ディスクコントローラ１２０６、磁気ハードディスク１２０７、取外し可能なメディアドライブ１２０８、ディスプレイコントローラ１２０９、及び通信インターフェース１２１３ａを具備する。

通信インターフェース１２１３ａは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置と接続し、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置で生成される生データを受信する。本実施形態において、生データは、Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度に応じた電気信号がデジタルデータに変換されたものである。磁気ハードディスク１２０７、及び取外し可能なメディアドライブ１２０８等の記憶デバイスは、通信インターフェース１２１３ａで受信された生データを記憶する。

プロセッサ１２０３ａは、メインメモリ１２０４、及びＲＯＭ１２０５等のメモリ内に含まれる１つ、又は複数の命令の１つ、又は複数のシーケンスを実行する。プロセッサ１２０３ａは、メインメモリ１２０４等のメモリ内に含まれる１つ、又は複数の命令の１つ、又は複数のシーケンスを実行することで、前処理機能１２０３３、再構成機能１２０３４、表示処理機能１２０３１ａ、及び量子化機能１２０３２の機能を実現する。

前処理機能１２０３３は、通信インターフェース１２１３ａで受信された生データ、又は記憶デバイスに記憶される生データに対し、対数変換や感度補正等の前処理を施す機能である。本実施形態において、前処理が施された生データを投影データと称する。

再構成機能１２０３４は、投影データに基づいて被検体に関する画像データを再構成する機能である。この再構成処理により、第１の実施形態で記載される高精度画像が生成される。

図９は、再構成機能１２０３４で用いられるハイブリッドフィルタコンボリューション技法の例を表す図である。本実施形態において、ハイブリッドフィルタコンボリューション技法は、混合された２つ以上の再構成を複合する技法である。例えば、ハイブリッドフィルタコンボリューションでは、図９に示されるように、ハイパスフィルタコンボリューションと、ローパスフィルタコンボリューションとが混合される
表示処理機能１２０３１ａは、トーンマッピングを使用し、既存のウィンドウ及びレベル、並びにカラーマッピングステージを組み込み、局所的なコントラストを調節することで表示要求の画像を生成する機能である。

量子化機能１２０３２は、表示処理機能１２０３１により生成された画像データを量子化する機能である。

従来のＣＴ脳撮影は、（１）脳組織構造用の低周波数と、（２）頭蓋用の高周波数という２つの再構成カーネルを必要とする。また、従来のＣＴ脳撮影は、（１）脳構造視覚化用の狭いウィンドウ幅及びレベルと、（２）骨構造視覚化用の広いウィンドウ幅及びレベルという２つのウィンドウ幅及びウィンドウレベル設定を必要とする。

また、従来のＣＴ胸部撮影は、（１）縦隔構造用の低周波数と、（２）肺柔組織用の高周波数という２つの再構成カーネルを必要とする。また、従来のＣＴ胸部撮影は、（１）縦隔構造用の狭いウィンドウ幅及びレベルと、（２）肺柔組織用の広いウィンドウ幅及びレベルという２つのウィンドウ幅及びウィンドウレベル設定を必要とする。特定の構造を観察するでは、一般的に、ただ１つのカーネルが使用される。カーネル又はフィルタコンボリューションに割り当てられる数値はベンダ依存である。

２つのデータセットが許容されるプラクティスであるとしても、２つのデータセットを別々に検討し、両方のデータセット間の相関解析を実施するため、臨床報告時間が増大する。また、２つのデータセットを記憶する必要があるため、ＰＡＣＳ上の保存スペースが増大する。

そこで、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１ａでは、ハイブリッドフィルタコンボリューション技法にＨＤＲトーンマッピングを組み合わせる。これにより、読影のためのＣＴ胸部画像再構成、又はルーチン脳画像再構成等のただ１つのデータセットで、全ての周波数及びウィンドウ解を提供することが可能となる。

図１０に、本実施形態に係る医用画像処理装置１２０１ａが画像を生成する際の動作を表すフローチャートの例を示す。なお、図１０に示される処理は、例えば、患者の頭部エリア、及び／又は胸部エリアに適用され得る。

まず、ブロック２１０で、プロセッサ１２０３ａは、患者のエリア、又は例えば頭部、及び胸部等の関心領域についてのスキャンで取得された生データを受信する。プロセッサ１２０３ａは、前処理機能１２０３３を実行し、生データから投影データを生成する。

続いて、ブロック２２０で、プロセッサ１２０３ａは、再構成機能１２０３４を実行し、ハイパスフィルタコンボリューションと、ローパスフィルタコンボリューションとを用い、投影データに基づいて画像データを再構成する。図１１は、ハイパスフィルタコンボリューションを用いて画像化した肺の画像の例を表す。図１２は、ローパスフィルタコンボリューションを用いて画像化した縦隔の画像の例を表す。

ブロック２２０でハイブリッドコンボリューションを用いて再構成された画像データを保存する方法は、例えば、以下である。すなわち、プロセッサ１２０３ａは、ソフトカーネルで再構成を１度実施し、次いで画像ドメインに強調フィルタを適用することである。なお、本実施形態において、ローパス、低周波数、ソフトカーネル、及びスムースフィルタは同一の意味を表し、互換的に使用可能であるとする。また、ハイパス、高周波数、よりシャープなカーネル、及び強調フィルタは同一の意味を表し、互換的に使用可能であるとする。

具体的には、まず、プロセッサ１２０３ａは、ブロック２１０で取得した投影データに基づき、ソフトカーネルを用いて再構成処理を実行することで、第１の画像データを取得する。次いで、プロセッサ１２０３ａは、（例えば、縦隔の）組織部分を第１の画像データから画像ドメインで抽出する。第１の画像データからの組織部分の抽出は、例えば、テンプレートマッチングを用いて行われる。このとき抽出される画像は、図１２で表される。次に、プロセッサ１２０３ａは、強調フィルタを画像ドメインで第１の画像データに適用することで、第２の画像データを取得する。プロセッサ１２０３ａは、画像ドメインで第２の画像データから肺部分（肺柔組織）を抽出する。第２の画像データからの肺部分の抽出は、例えば、テンプレートマッチングを用いて行われる。このとき抽出される画像は、図１１で表される。最後に、図１１及び図１２に示される結果（ハイブリッドフィルタコンボリューション）を達成するために、２つの前述の結果が重畳される。

ブロック２２０でハイブリッドコンボリューションを用いて再構成された画像データを保存する方法は、例えば、以下であっても構わない。すなわち、プロセッサ１２０３ａは、再構成処理を２度実施する。

具体的には、プロセッサ１２０３ａは、ブロック２１０で取得した投影データに基づき、第１の再構成処理をソフト又は低周波数カーネルを用いて実施することで、第１の画像データを取得する。次いで、プロセッサ１２０３ａは、（例えば、縦隔の）組織部分を第１の画像データから抽出する。第１の画像データからの組織部分の抽出は、例えば、テンプレートマッチングを用いて行われる。このとき抽出される画像は、図１２で表される。次に、プロセッサ１２０３ａは、ブロック２１０で取得した投影データに基づき、第２の再構成処理をよりシャープなカーネルを用いて実施することで、第２の画像データを取得する。プロセッサ１２０３ａは、肺部分（肺柔組織）を第２の画像データから抽出する。第２の画像データからの組織部分の抽出は、例えば、テンプレートマッチングを用いて行われる。このとき抽出される画像は、図１１で表される。最後に、図１１及び図１２に示される結果（ハイブリッドフィルタコンボリューション）を達成するために、２つの前述の結果が重畳される。

次に、ブロック２３０で、プロセッサ１２０３ａは、表示処理機能１２０３１を実行し、ＨＤＲトーンマッピングをブロック２２０で再構成されたハイブリッドフィルタコンボリューション画像データに適用させる。

具体的には、図３で示されるように、プロセッサ１２０３ａは、ウィンドウ幅及びウィンドウレベル、又はカラーマップパラメータが、ハイブリッドフィルタコンボリューション画像データに適用される。このとき適用されるウィンドウ幅及びウィンドウレベル、又はカラーマップパラメータは、例えば、オペレータによって入力デバイスから入力されてもよいし、メインメモリ１２０４に格納されているパラメータを使用してもよい。

次に、プロセッサ１２０３ａは、ハイブリッドフィルタコンボリューション画像データと、ウィンドウ幅及びウィンドウレベル、又はカラーマッピング済みハイブリッドフィルタコンボリューション画像データとの両方に基づき、最適な局所的コントラスト調節を計算する。この計算は、入力パラメータである特徴半径、及び調節量等を使用して実施される。局所性カーネルのコントラスト、及びサイズの調節性が、特定の使用ケースに基づいて実施される。信号対雑音比、特徴のサイズ−ピクセル次元比（size of features to pixel dimension ratio）、及びオリジナルのスキャンデータのダイナミックレンジが、コントラスト調節についてのパラメータの選択に影響を及ぼす。

最後に、このようにして生成された画像データが量子化され、ＤＩＣＯＭフォーマットでフォーマットされる。ブロック２４０で、プロセッサ１２０３ａは、ＤＩＣＯＭでフォーマットされた画像データをＰＡＣＳへ送信する。ブロック２５０で、１つのデータセットが、例えば、ＰＡＣＳのビューワに表示される。図１３は、このとき表示される画像、すなわち、ハイブリッドフィルタコンボリューションにより生成され、ＨＤＲトーンマッピングが適用された、図１１に示される画像と図１２に示される画像とが結合された画像を表す。図１３に示される画像からわかるように、１つのデータセットが全ての解剖学的構造を示している。すなわち、図１３に示される画像からわかるように、高周波数の再構成カーネルが用いられる肺と、低周波数の再構成カーネルが用いられる縦隔とが同時に視認可能となる。

なお、図１４は、ハイブリッドコンボリューションを用いて画像化された画像、すなわち、図１１に示される画像と、図１２に示される画像とを結合した画像を、軟部組織用のウィンドウ幅及びレベルで表示した画像を表す。また、図１５は、ハイブリッドコンボリューションを用いて画像化された画像、すなわち、図１１に示される画像と、図１２に示される画像とを結合した画像を、肺用のウィンドウ幅及びレベルで表示した画像を表す。図１４及び図１５は、図１３に示される結果を達成するための中間ステップではない。むしろ、図１４及び図１５は、異なるウィンドウ幅及びレベルを用いる図１１と図１２との重畳を示すために使用される。

図１０に示される処理は、従来のウィンドウ幅／ウィンドウレベルディスプレイオプションに加えてＨＤＲトーンマッピングを含むように、ＣＴシステムのコンソール上の、再構成チェーン内に構築されてもよい。これにより、処理がシームレス、かつ自動となる。次いで、再構成されたデータが、ＰＡＣＳ等の読取りステーションへ直接的にエクスポートされることになる。

第２の実施形態に係る医用画像処理装置１２０１ａによれば、再構成にかかる時間、及び転送時間を（ただ）１つのデータセット分に削減することが可能となる。これにより、医用画像処理装置１２０１ａの記憶容量を削減することが可能となる。１つのデータセットに関する閲覧及び報告は、報告時間を削減し、全ての構造（例えば、図１３に示されるように肺及び縦隔）を共に評価することによって読取り信頼性を改善することが可能となる。したがって、例えば、肺と縦隔との間の相関解析が、２つのデータセットを互いにリンクする必要なしに実施され得る。

したがって、第２の実施形態に係る医用画像処理装置１２０１ａによれば、従来のイメージング技術及び表示技術を改善することができる。

例えば、参考文献Displaying a CT image about lung area and mediastinum area at same time, by applying a thresholding processing to a CT image about lung area、（日本放射線技術学会近畿支部、第１３巻、３号、２００８年１月）は、ＣＴ画像から肺エリアを切り取るための異なる再構成カーネル及びコンピュータ支援診断（ＣＡＤ）抽出技法を使用して、異なるウィンドウレベルで肺エリア及び縦隔エリアを同時に表示することに関する。具体的には、この参考文献は、胸部エリアについての投影データをコントラストを用いて生成し、次いで肺エリア画像及び縦隔エリア画像を別々に再構成することを論じている。次に、被検体の外部の空気領域が画像から除去され、被検体内の空気領域が画像から抽出される。

次に、肺エリア内部の高いＣＴ値を有するエリアが抽出され、次いで抽出された肺エリアが、オリジナルの画像とは異なるウィンドウ幅及びウィンドウレベルパラメータで表示される。最後に、異なるウィンドウ幅及びウィンドウレベルパラメータを伴う、この抽出された肺エリアがオリジナルの縦隔エリア画像上に重畳される。

しかしながら、軟部組織のための低周波数と、肺柔組織のための高周波数とを実証する画像カーネルは、この参考文献では実装されない。実際に、前述の参考文献では、１度に適用することのできる周波数は１つだけである。したがって、前述の参考文献では、本実施形態で論じられるように、２つの周波数（低及び高）を同時に適用することができない。

Ｎａｇａｔａ等の米国特許公開第２００２／００５７８２７号は、胸部断層画像内の肺エリア及び縦隔を１つの画像で適切なコントラストで再現することを可能にする断層画像処理を論じている。また、この参考文献は、ダイナミックレンジ圧縮のブラーリング効果を最小限に抑えるために周波数増強を使用する。

しかしながら、このような技法は、本実施形態で論じられる技法のような良好な画像品質（例えば、肺領域内の）を提供しない。縦隔カーネルで再構成された単一のスキャンからの肺領域内の選択的シャープニングを使用することも、本実施形態のように、２つの周波数を同時に適用することよりも劣っている。

（その他の実施形態）
第２の実施形態では、医用画像処理装置１２０１ａが、再構成した画像データにＨＤＲトーンマッピングを適用する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。ＨＤＲトーンマッピングの適用は、ＰＡＣＳで実施されてもよい。図１６は、ＨＤＲトーンマッピングがＰＡＣＳで適用される際の動作の例を表すフローチャートである。

まず、ブロック２６０で、プロセッサ１２０３ａは、患者のエリア、又は例えば頭部、及び胸部等の関心領域についてのスキャンで取得された生データを受信する。プロセッサ１２０３ａは、前処理機能１２０３３を実行し、生データから投影データを生成する。次いで、ブロック２７０で、プロセッサ１２０３ａは、再構成機能１２０３４を実行し、ハイブリッドフィルタコンボリューションを用い、投影データに基づいて画像データを再構成する。図１０に示されるブロック２２０と同様に、ブロック２７０で、プロセッサ１２０３ａは、両方のフィルタコンボリューションの組合せである画像データを得るために、ハイパスフィルタコンボリューション、及びローパスフィルタコンボリューションを用いた再構成処理を、投影データに対して実施する。

次に、ブロック２８０で、プロセッサ１２０３ａは、デフォルト標準ウィンドウ幅及びレベルの設定を、ブロック２７０で生成したハイブリッドフィルタコンボリューション画像データに適用させる。デフォルト設定は、例えば、肺についてはウィンドウ幅１６００、及びウィンドウレベル−４００である。また、デフォルト設定は、例えば、脳についてはウィンドウ幅９０、及びウィンドウレベル４０である。

ブロック２９０で、プロセッサ１２０３ａは、ブロック２８０で生成した画像データをＤＩＣＯＭフォーマットで、ＰＡＣＳの閲覧ステーションへ転送する。ブロック３００で、閲覧ステーションは、ＨＤＲトーンマッピング設定を、画像データに適用する。設定は、特定の使用ケース、又は特定のスキャンプロトコルに対して調整される。そして、ブロック３１０で、閲覧ステーションにて（ただ）１つのデータセットが表示される。

なお、ハイブリッドフィルタコンボリューション処理（ブロック２７０）は、スキャナ（例えば、ＣＴスキャナ）の処理チェーンの一部であり得る。また、ＨＤＲトーンマッピング処理（ブロック３００）は、ＰＡＣＳ保存閲覧ステーション、クラウドベースのＤＩＣＯＭ画像ワークステーション、又はハードウェアベースのＤＩＣＯＭ画像ワークステーション上に常駐し得る。

これにより、再構成にかかる時間、及び転送時間を（ただ）１つのデータセット分に削減することが可能となる。ＰＡＣＳの記憶容量を削減することが可能となる。１つのデータセットに関する閲覧及び報告は、報告時間を削減し、全ての構造（たとえば、図１３に示されるように肺及び縦隔）を共に評価することによって読取り信頼性を改善することが可能となる。したがって、例えば、肺と縦隔との間の相関解析が、２つのデータセットを互いにリンクする必要なしに実施され得る。

なお、ＨＤＲトーンマッピングは、機能を完全にオン又はオフすることを可能にするスイッチを介してアクセスされてもよい。一実施形態では、アルゴリズムの強度を制御するスライダも含まれ得る。スライダは、ダイナミックレンジ調節アルゴリズム内のパラメータを制御し、又は、オリジナルのウィンドウレベルの画像と処理済み画像との間の重みつき混合を制御し得る。

また、前述の各機能は、プロセッサ１２０３，１２０３ａのみでなく、複数の処理回路（プロセッサ）によって実装され得る。処理回路は、前述の各機能を実施するように構成された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び従来型回路構成要素等のデバイスをも含む。

医用画像処理装置１２０１は、専用論理デバイス（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））、又は構成可能論理デバイス（例えば、単純プログラム可能論理デバイス（ＳＰＬＤ）、複合プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））を含む。

医用画像処理装置１２０１は、本開示の教示に従ってプログラムされた命令を保持し、本明細書で説明するデータ構造、テーブル、レコード、または他のデータを収容するための少なくとも１つのコンピュータ可読媒体又はメモリを含む。コンピュータ可読媒体は、プロセッサ１２０３を実行させる命令を提供する際に関与する任意の非一時的媒体を指す。コンピュータ可読媒体は、限定はしないが、不揮発性媒体、又は揮発性媒体を含む多くの形態を取り得る。コンピュータ可読媒体は、コンパクトディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、ハードディスク、フロッピーディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、または任意の他の磁気媒体、又は任意の他の光媒体、穴のパターンを有するパンチカード、紙テープ、又は他の物理媒体を含む。

コンピュータ可読媒体のうちの任意の１つ、又は組合せの上に格納されて、本開示は、医用画像処理装置１２０１を制御し、本発明を実装するための１つ、又は複数のデバイスを駆動し、医用画像処理装置１２０１が人間のユーザと対話することを可能にするためのソフトウェアを含む。そのようなソフトウェアは、限定はしないが、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、およびアプリケーションソフトウェアを含み得る。そのようなコンピュータ可読媒体は、本発明を実装する際に実施される処理のすべてまたは一部（処理が分散される場合）を実施するための本開示のコンピュータプログラム製品をさらに含む。

本実施形態のコンピュータコードデバイスは、限定はしないが、スクリプト、解釈可能なプログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス、及び完全な実行可能プログラムを含む、任意の解釈可能または実行可能なコード機構であり得る。さらに、本実施形態の処理の各部分は、より良好な性能、信頼性、及び／又はコストのために分散され得る。

一方、伝送媒体は、バス１２０２を構成するワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバーを含む。また、伝送媒体は、電波及び赤外線データ通信中に生成されるような、音響波又は光波の形態を取り得る。

様々な形態のコンピュータ可読媒体が、実行のためにプロセッサ１２０３に対する１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実施する際に関与し得る。例えば、命令は当初、リモートコンピュータの磁気ディスク上に担持され得る。リモートコンピュータは、本開示の全て、又は一部を実装するための命令をリモートにダイナミックメモリ内にロードし、モデムを使用して電話回線を介して命令を送り得る。医用画像処理装置１２０１に対してローカルなモデムが、電話回線上のデータを受信し、バス１２０２上にデータを配置し得る。バス１２０２は、データをメインメモリ１２０４に搬送し、プロセッサ１２０３は、メインメモリ１２０４から命令を取り出し、実行する。任意選択で、メインメモリ１２０４によって受信される命令が、プロセッサ１２０３による実行の前または後に、記憶デバイス１２０７または１２０８上に格納され得る。

ネットワークリンク１２１４は通常、他のデータデバイスに対する、１つ、又は複数のネットワークを介するデータ通信を実現する。例えば、ネットワークリンク１２１４は、ローカルネットワーク１２１５（例えば、ＬＡＮ）を介する、または通信ネットワーク１２１６を介する通信サービスを提供するサービスプロバイダによって運用される機器を介する、別のコンピュータに対する接続を実現し得る。ローカルネットワーク１２１５、及び通信ネットワーク１２１６は、例えば、デジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号、又は光信号と、関連する物理層（例えば、ＣＡＴ ５ケーブル、同軸ケーブル、及び光ファイバー等）とを使用する。様々なネットワークを介する信号、及びネットワークリンク１２１４上の、デジタルデータを医用画像処理装置１２０１との間で搬送する通信インターフェース１２１３を介する信号が、ベースバンド信号、又は搬送波ベースの信号で実装される。ベースバンド信号は、デジタルデータビットのストリームを記述する非変調電気パルスとしてデジタルデータを搬送し、「ビット」という用語は、シンボルを意味するように広く解釈されるべきであり、各シンボルは少なくとも１つ、又は複数の情報ビットを搬送する。デジタルデータは、導電性媒体を介して伝播され、又は伝播媒体を介して電磁波として送信される振幅、位相、及び／又は周波数偏移キーイング済み信号等で搬送波を変調するためにも使用される。つまり、デジタルデータは、「ワイヤード」通信チャネルを介して非変調ベースバンドデータとして送られ、かつ／又は搬送波を変調することによってベースバンドとは異なる所定の周波数帯内で送られ得る。医用画像処理装置１２０１は、ネットワーク１２１５，１２１６、ネットワークリンク１２１４、及び通信インターフェース１２１３を介して、プログラムコードを含むデータを送信および受信し得る。さらに、ネットワークリンク１２１４は、携帯情報端末（ＰＤＡ）ラップトップコンピュータ、セルラ電話などのモバイルデバイス１２１７に対する、ＬＡＮ１２１５を介する接続を提供し得る。

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同様に、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ものである。

１２０１，１２０１ａ…医用画像処理装置、１２０２…バス、１２０３，１２０３ａ…プロセッサ、１２０４…メインメモリ、１２０６…ディスクコントローラ、１２０７…磁気ハードディスク、１２０８…メディアドライブ、１２０９…ディスプレイコントローラ、１２１０…ディスプレイ、１２１１…キーボード、１２１２…ポインティングデバイス、１２１３，１２１３ａ…通信インターフェース、１２１４…ネットワークリンク、１２１５…ＬＡＮ、１２１６…通信ネットワーク、１２１７…モバイルデバイス、１２０３１，１２０３１ａ…表示処理機能、１２０３２…量子化機能、１２０３３…前処理機能、１２０３４…再構成機能。

Claims (9)

1. 画像データにトーンマッピングを適用し、前記画像データにＨＤＲ（High Dynamic Range）トーンマッピングを適用し、前記トーンマッピングが適用された第１の適用済み画像データを、前記ＨＤＲトーンマッピングが適用された第２の適用済み画像データに基づいて補正する表示処理部と、
   前記補正された第１の適用済み画像データを量子化する量子化部と
   を具備する医用画像処理装置。
2. 投影データに基づいてハイブリッドコンボリューションを用いた再構成処理を実行することで、前記画像データを再構成する再構成部をさらに具備する請求項１記載の医用画像処理装置。
3. 前記再構成部は、前記投影データに基づいてソフトカーネルを用いた再構成処理を実行することで第１の画像データを取得し、前記第１の画像データから組織部分を抽出し、前記第１の画像データに強調フィルタを適用して第２の画像データを取得し、前記第２の画像データから肺部分を抽出し、前記抽出した組織部分と前記抽出した肺部分とを合成することで前記画像データを再構成する請求項２記載の医用画像処理装置。
4. 前記再構成部は、前記投影データに基づいてソフトカーネルを用いた第１の再構成処理を実行することで第１の画像データを取得し、前記第１の画像データから組織部分を抽出し、前記投影データに基づいて前記ソフトカーネルよりシャープなカーネルを用いた第２の再構成処理を実行することで第２の画像データを取得し、前記第２の画像データから肺部分を抽出し、前記抽出した組織部分と前記抽出した肺部分とを合成することで前記画像データを再構成する請求項２記載の医用画像処理装置。
5. 前記表示処理部は、入力パラメータを受け取り、前記受け取った入力パラメータを使用して前記トーンマッピングが適用された第１の適用済み画像データの補正を調整する請求項１乃至４のいずれかに記載の医用画像処理装置。
6. 前記量子化部により量子化された画像データをディスプレイに表示させる表示制御部をさらに具備する請求項１乃至５のいずれかに記載の医用画像処理装置。
7. 前記量子化した画像データをＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）フォーマットにフォーマットする変換部をさらに具備する請求項１乃至６のいずれかに記載の医用画像処理装置。
8. 画像データにトーンマッピングを適用して第１の適用済み画像データを生成し、
   前記画像データにＨＤＲ（High Dynamic Range）トーンマッピングを適用して第２の適用済み画像データを生成し、
   前記第１の適用済み画像データを、前記第２の適用済み画像データに基づいて補正し、
   前記補正された第１の適用済み画像データを量子化する医用画像処理方法。
9. 投影データに基づいてハイブリッドコンボリューションを用いた再構成処理を実行することで、前記画像データを再構成する請求項８記載の医用画像処理方法。