JP2017202583A - 医用情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の部位を立体物として造形するための操作を容易にすること。【解決手段】実施形態の医用情報処理装置は、受付部と、生成部とを備える。受付部は、立体物造形装置が立体物を造形可能な範囲である造形可能範囲に対して、当該立体物として造形される被検体の部位の領域を調整する操作を受け付ける。生成部は、３次元の医用画像データであるボリュームデータのうち、前記操作により調整された部位の領域に対応するボリュームデータを用いて、前記立体造形装置が前記立体物を造形するためのデータである造形用データを生成する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用情報処理装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置は、Ｘ線を利用して被検体をスキャンし、収集されたデータをコンピュータにより処理することで、被検体の内部を画像化する装置である。例えば、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体を中心とする円軌道上でＸ線管を連続回転させることで、被検体の内部が撮影された３次元の画像データを生成する。

また、近年、立体物を造形する立体物造形装置（３Ｄプリンタとも呼ばれる）が普及してきている。例えば、立体物造形装置は、立体物の形状を表す３次元のデータを入力とし、入力された３次元のデータで表される形状の立体物を造形する（３Ｄプリント）。造形手法としては、例えば、液体状の光硬化性組成物にレーザー光や紫外線を照射して、その照射部分を硬化させる方法や、インクジェットにより基材上に光硬化性液体を着弾させ、着弾した液体に紫外線を照射して硬化させる方法等が知られている。

特開２０１１−２２４１９４号公報

本発明が解決しようとする課題は、被検体の部位を立体物として造形するための操作を容易にすることができる医用情報処理装置を提供することである。

実施形態の医用情報処理装置は、受付部と、生成部とを備える。受付部は、立体物造形装置が立体物を造形可能な範囲である造形可能範囲に対して、当該立体物として造形される被検体の部位の領域を調整する操作を受け付ける。生成部は、３次元の医用画像データであるボリュームデータのうち、前記操作により調整された部位の領域に対応するボリュームデータを用いて、前記立体造形装置が前記立体物を造形するためのデータである造形用データを生成する。

図１は、第１の実施形態に係る医用情報処理装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係る表示制御機能の処理を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係る受付機能の処理を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係る受付機能による位置関係の調整について説明するための図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る受付機能による拡大及び縮小について説明するための図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る受付機能による拡大及び縮小について説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る医用情報処理装置による処理手順を示すフローチャートである。 図７は、第２の実施形態に係る医用情報処理システムの構成の一例を示す図である。 図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。 図９は、第２の実施形態に係るスキャン制御回路による３次元のスキャノ画像撮影を説明するための図である。 図１０Ａは、第２の実施形態に係る検出機能による部位の検出処理の一例を説明するための図である。 図１０Ｂは、第２の実施形態に係る検出機能による部位の検出処理の一例を説明するための図である。 図１１は、第２の実施形態に係る検出機能による部位の検出処理の一例を説明するための図である。 図１２は、第２の実施形態に係る検出機能による部位の検出処理の一例を説明するための図である。 図１３は、第２の実施形態に係る記憶回路によって記憶される仮想患者画像の一例を示す図である。 図１４は、第２の実施形態に係る位置照合機能による照合処理の一例を説明するための図である。 図１５は、第２の実施形態に係る座標変換によるスキャン範囲の変換例を示す図である。 図１６は、第２の実施形態に係る受付機能の処理を説明するための図である。 図１７は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による処理手順を示すフローチャートである。 図１８は、第２の実施形態の変形例に係る表示制御機能の処理を説明するための図である。 図１９は、第３の実施形態に係る生成機能による縮尺の設定について説明するための図である。 図２０は、第４の実施形態に係る表示制御機能による分割位置の表示について説明するための図である。 図２１は、第４の実施形態に係る生成機能による接合部の形成について説明するための図である。 図２２は、第４の実施形態に係る関心領域による分割位置の変更について説明するための図である。 図２３は、第５の実施形態に係る生成機能による取り外しについて説明するための図である。 図２４は、第５の実施形態の変形例に係る生成機能による取り外しについて説明するための図である。 図２５は、第６の実施形態に係る生成機能による中空構造について説明するための図である。 図２６は、第７の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による処理手順を示すフローチャートである。 図２７は、その他の実施形態に係る医用情報処理システムの構成の一例を示す図である。 図２８は、その他の実施形態に係る医用情報処理装置の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る医用情報処理装置を説明する。なお、実施形態に係る医用情報処理装置は、例えば、医用画像診断装置によって撮影された医用画像データを取得して、取得した医用画像データに対して各種の画像処理を実行する装置である。一例としては、実施形態に係る医用情報処理装置は、医用画像データを用いて、立体物造形装置（例えば、３Ｄプリンタ）が立体物を造形するためのデータである造形用データを生成する。そして、実施形態に係る医用情報処理装置は、生成した造形用データを立体物造形装置に出力し、医用画像データに基づく立体物を立体物造形装置に造形させる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る医用情報処理装置１００の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、医用情報処理装置１００は、入力回路１０１と、ディスプレイ１０２と、記憶回路１１０と、処理回路１２０とを備える。入力回路１０１、ディスプレイ１０２、記憶回路１１０、処理回路１２０は、相互に通信可能に接続される。

入力回路１０１は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有し、操作者からの各種設定要求を受け付ける。入力回路１０１は、受け付けた各種設定要求を処理回路１２０へ出力する。

ディスプレイ１０２は、医用画像診断装置により撮像された医用画像データを表示したり、利用者が入力回路１０１を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩを表示したりする。

記憶回路１１０は、医用画像データやＧＵＩを表示するための各種のプログラムや、当該プログラムによって用いられる情報を記憶する。例えば、記憶回路１１０は、Ｘ線ＣＴ装置を用いて撮影されたボリュームデータを記憶する。なお、記憶回路１１０によって記憶されるボリュームデータは、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置を用いて撮影されたものに限らず、他の医用画像診断装置によって撮影されたものであってもよい。

処理回路１２０は、医用情報処理装置１００の処理全体を制御する。例えば、図１に示すように、処理回路１２０は、表示制御機能１２１と、受付機能１２２と、生成機能１２３とを実行する。ここで、例えば、図１に示す処理回路１２０の構成要素である表示制御機能１２１、受付機能１２２、及び生成機能１２３が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１１０に記録されている。処理回路１２０は、各プログラムを記憶回路１１０から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。例えば、表示制御機能１２１は、処理回路１２０が表示制御機能１２１に対応するプログラムを記憶回路１１０から読み出し実行することで、実現される機能である。受付機能１２２は、処理回路１２０が受付機能１２２に対応するプログラムを記憶回路１１０から読み出し実行することで、実現される機能である。生成機能１２３は、処理回路１２０が生成機能１２３に対応するプログラムを記憶回路１１０から読み出し実行することで、実現される機能である。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１２０は、図２の処理回路１２０内に示された各機能を有することとなる。なお、処理回路１２０が実行する各処理機能については、後に詳述する。

なお、図１においては単一の処理回路１２０にて表示制御機能１２１、受付機能１２２、及び生成機能１２３にて行われる処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路１１０にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

ところで、３Ｄプリンタにて立体物を造形する場合、立体物を造形するための３次元のデータである造形用データ（ポリゴンのデータ）が用いられる。この造形用データにおいては、例えば、３次元空間のうち、造形する部分と、造形しない部分（つまり、空間のまま）とが規定されている。このため、３Ｄプリンタは、造形データが入力されると、例えば、造形する部分に対して樹脂を積層させることにより、立体物を造形する。

しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置を用いて撮影されたボリュームデータを用いて上記の造形用データを生成するには、煩雑な手続きを要していた。例えば、操作者は、ボリュームデータの各ボクセルについて、造形するか（１）、造形しないか（０）を個別に設定することを要していた。また、造形対象となる臓器の輪郭（境界面）等をポリゴンに変換するには、操作者は、どの位置を造形し、どの位置を造形しないか、また、表面のみを造形するか等、様々な条件を詳細に設定することを要していた。

また、例えば、３Ｄプリンタが立体物を造形可能な範囲である造形可能範囲が設定される場合には、この造形対象となる部位と造形可能範囲との位置関係や縮尺を調整することが求められる。

そこで、第１の実施形態に係る医用情報処理装置１００は、被検体の部位を立体物として造形するための操作を容易にするために、以下に説明する構成を備える。

すなわち、第１の実施形態に係る医用情報処理装置１００において、処理回路１２０は、受付機能１２２、及び生成機能１２３を実行する。受付機能１２２は、立体物造形装置が立体物を造形可能な範囲である造形可能範囲に対して、立体物として造形される被検体の部位の領域を調整する操作を受け付ける。生成機能１２３は、３次元の医用画像データであるボリュームデータのうち、受付機能１２２が受け付けた操作により調整された部位の領域に対応するボリュームデータを用いて、立体造形装置が立体物を造形するためのデータである造形用データを生成する。以下、これらの各機能について、詳細に説明する。

表示制御機能１２１は、ボリュームデータに基づく画像、及び、仮想患者画像の少なくとも一方を表示画像としてディスプレイ１０２に表示させる。例えば、表示制御機能１２１は、表示画像を立体画像として３次元ディスプレイであるディスプレイ１０２に表示させる。なお、表示制御機能１２１は、表示制御部の一例である。

図２は、第１の実施形態に係る表示制御機能１２１の処理を説明するための図である。図２には、表示制御機能１２１により表示される表示画面の一例を示す。

図２に示すように、表示制御機能１２１は、表示領域４０，４１，４２を含む表示画面をディスプレイ１０２に表示させる。ここで、表示領域４０は、仮想患者画像上の各臓器に対応するボタンが表示される領域である。例えば、表示領域４０には、頭、胸部、腹部、肺、心臓、肝臓、胃、骨盤・・・等の文字がそれぞれ表示されたボタンが含まれる。また、表示領域４１は、仮想患者画像が表示される領域である。また、表示領域４２は、操作者により選択された部位（臓器）の立体画像が表示される領域である。つまり、表示制御機能１２１は、操作者により選択された部位（臓器）の立体画像をボリュームデータから生成し、生成した立体画像を表示領域４２に表示させる。なお、図２の例では、造形対象となる部位（造形対象部位）が未選択であるため、表示領域４２には何も表示されない。

受付機能１２２は、複数の部位のうち、少なくとも一つの部位を選択する操作を受け付ける。例えば、受付機能１２２は、ディスプレイ１０２に表示された表示画像上で、部位を選択する操作を受け付ける。なお、受付機能１２２は、受付部の一例である。

図３は、第１の実施形態に係る受付機能１２２の処理を説明するための図である。図３には、造形対象部位として肝臓が選択された場合にディスプレイ１０２に表示される表示画面の一例を示す。

図３に示すように、受付機能１２２は、表示領域４１の仮想患者画像上で、造形対象部位の指定を受け付ける。一例として、操作者により仮想患者画像上の肝臓の領域が指定されると、受付機能１２２は、肝臓の領域に含まれるボクセルを造形対象として受け付ける。具体的には、受付機能１２２は、被検体のボリュームデータのうち、肝臓の領域に含まれる複数のボクセルに対して、造形対象部位であることを示す「１」を割り当てる。なお、ここで「１」が割り当てられないボクセルは造形対象部位ではない。言い換えると、ボリュームデータに含まれる肝臓以外のボクセルには、造形対象部位でないことを示す「０」が割り当てられることと同義である。

造形対象部位が選択されると、受付機能１２２は、造形対象部位の領域及びボタンとを強調表示する。図３に示す例では、受付機能１２２は、表示領域４１の肝臓の領域を強調表示（網掛け）するとともに、表示領域４０の肝臓のボタンも強調表示（網掛け）する。そして、受付機能１２２は、被検体のボリュームデータから肝臓５０の立体画像を生成し、生成した立体画像を表示領域４２に表示させる。なお、図３に示す例では、肝臓５０が、下大動脈５１、肝静脈５２、及び門脈５３と繋がっていることを表すために、下大動脈５１、肝静脈５２、及び門脈５３も表示しているが、実際にはこれらの部位は表示されず、造形対象部位である肝臓５０のみが表示される。

なお、図３は一例に過ぎない。例えば、図３では、仮想患者画像上で造形対象部位を選択する操作を受け付ける場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、受付機能１２２は、表示領域４０に表示される各臓器のボタンの指定を受け付けることで、指定されたボタンに対応する臓器を造形対象部位として受け付けてもよい。また、受付機能１２２は、被検体のボリュームデータに基づく画像（コロナル断面画像等）上で、造形対象部位を選択する操作を受け付けてもよい。また、受付機能１２２は、被検体のボリュームデータに基づく立体画像上で、造形対象部位を選択する操作を受け付けてもよい。

また、例えば、図３では、造形対象となる部位の選択を受け付ける場合を説明したが、造形対象とならない部位の選択を受け付けてもよい。この場合、肝臓が選択されると、受付機能１２２は、被検体のボリュームデータに含まれる部位のうち、肝臓以外の部位を造形対象部位として受け付ける。

また、受付機能１２２は、立体物造形装置が立体物を造形可能な範囲である造形可能範囲に対して、立体物として造形される被検体の部位の領域を調整する操作を受け付ける。例えば、受付機能１２２は、ディスプレイ１０２に表示された表示画像と、造形可能範囲との位置関係を調整する操作を受け付ける。また、例えば、受付機能１２２は、ディスプレイ１０２に表示された表示画像上で、ボリュームデータのサイズを拡大又は縮小する操作を受け付ける。この場合、例えば、表示制御部１２１は、ディスプレイ１０２に表示する表示画像上に、立体物造形装置が立体物として造形可能な範囲である造形可能範囲を重畳表示する。

図４は、第１の実施形態に係る受付機能１２２による位置関係の調整について説明するための図である。図４には、造形対象部位である肝臓５０の立体画像と、造形可能範囲６０とが示される。

図４の左図に示すように、表示制御部１２１は、ディスプレイ１０２に表示する表示画像上に、造形可能範囲６０を重畳表示する。ここで、図示のように、肝臓５０の立体画像が、造形可能範囲６０に含まれていない場合がある。この場合、受付機能１２２は、肝臓５０の立体画像と造形可能範囲６０との位置関係を調整する操作を受け付ける。ここで、肝臓５０の立体画像を図中の左方向へ移動させる操作、若しくは６０を図中の右方向へ移動させる操作を受け付けると、受付機能１２２は、図４の右図に示すように、両者の位置関係を調整する。

表示制御機能１２１は、ディスプレイ１０２に表示する表示画像上に、３Ｄプリンタが立体物として造形可能な範囲である造形可能範囲を重畳表示する。例えば、表示制御機能１２１は、造形可能範囲に関する情報を３Ｄプリンタから取得する。ここで、造形可能範囲に関する情報は、例えば、当該範囲の大きさや形状を示す情報である。表示制御機能１２１は、取得した造形可能範囲に関する情報を用いて、ディスプレイ１０２に表示する表示画像を生成する。なお、造形可能範囲に関する情報は、３Ｄプリンタから取得するのみに限らず、例えば、操作者によって予め登録されてもよい。

図５Ａ及び図５Ｂは、第１の実施形態に係る受付機能１２２による拡大及び縮小について説明するための図である。図５Ａ及び図５Ｂには、造形対象部位である肝臓５０の立体画像と、造形可能範囲６０とが示される。

図５Ａの左図に示すように、肝臓５０の立体画像が、造形可能範囲６０の大きさに対して小さい場合がある。ここで、造形可能範囲６０に対する肝臓５０の立体画像の大きさを拡大する操作を受け付けると、受付機能１２２は、図５Ａの右図に示すように、肝臓５０のボリュームデータのサイズを拡大する。言い換えると、受付機能１２２は、肝臓５０のボリュームデータのサイズに対する造形可能範囲６０の大きさを縮小する。

図５Ｂの左図に示すように、肝臓５０の立体画像が、造形可能範囲６０の大きさに対して大きい場合がある。ここで、造形可能範囲６０に対する肝臓５０の立体画像の大きさを縮小する操作を受け付けると、受付機能１２２は、図５Ｂの右図に示すように、肝臓５０のボリュームデータのサイズを縮小する。言い換えると、受付機能１２２は、肝臓５０のボリュームデータのサイズに対する造形可能範囲６０の大きさを拡大する。

このように、受付機能１２２は、仮想患者画像上で造形対象部位を選択する操作を受け付ける。これにより、操作者は、被検体のボリュームデータのうち、肝臓の領域に含まれるボクセルを造形対象として容易に指定することができる。

生成機能１２３は、操作により選択された部位の位置に対応するボリュームデータを用いて、造形用データを生成する。ここで、造形用データとは、３Ｄプリンタが選択された部位を立体物として造形するためのデータであり、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式のデータである。例えば、生成機能１２３は、３次元の医用画像データであるボリュームデータのうち、操作により調整された部位の領域に対応するボリュームデータを用いて、造形用データを生成する。なお、生成機能１２３は、生成部の一例である。

例えば、生成機能１２３は、造形対象部位であることを示す「１」、若しくは造形対象部位でないことを示す「０」が各ボクセルに割り当てられたボリュームデータを受付機能１２２から取得する。そして、生成機能１２３は、取得したボリュームデータをＳＴＬ形式に変換することで、造形用データを生成する。

また、例えば、生成機能１２３は、図４に示したように、位置関係を調整する操作が行われた場合には、この操作により調整された位置関係のボリュームデータを用いて、造形用データを生成する。また、例えば、生成機能１２３は、図５Ａに示したように、拡大する操作が行われた場合には、この操作により拡大されたボリュームデータを用いて、造形用データを生成する。また、例えば、生成機能１２３は、図５Ｂに示したように、縮小する操作が行われた場合には、この操作により縮小されたボリュームデータを用いて、造形用データを生成する。

このように、生成機能１２３は、造形用データを生成する。なお、生成された造形用データは、３Ｄプリンタに出力され、立体物の造形に用いられたり、所定の記憶部に格納されたりする。

図６は、第１の実施形態に係る医用情報処理装置１００による処理手順を示すフローチャートである。図６に示す処理手順は、例えば、３Ｄプリンタによる造形を開始する旨の指示を操作者から受け付けることにより開始される。

ステップＳ１０１において、処理回路１２０は、３Ｄプリンタによる造形を開始するか否かを判定する。例えば、処理回路１２０は、３Ｄプリンタによる造形を開始する旨の指示を操作者から受け付けると、造形用データの生成を開始する。なお、ステップＳ１０１が否定される場合には、処理回路１２０は、造形用データの生成を開始せず、待機状態である。

ステップＳ１０１が肯定されると、ステップＳ１０２において、処理回路１２０は、被検体Ｐのボリュームデータを記憶回路１１０から取得する。

ステップＳ１０３において、表示制御機能１２１は、仮想患者画像をディスプレイ１０２に表示させる。例えば、表示制御機能１２１は、被検体のボリュームデータとのマッチングがされている仮想患者画像を、ディスプレイ１０２に表示させる。

ステップＳ１０４において、受付機能１２２は、仮想患者画像上で、造形対象部位（例えば、肝臓５０）を選択する操作を受け付ける。そして、受付機能１２２は、選択された領域に含まれる複数のボクセルに対して、造形対象部位であることを示す「１」を割り当てる。

ステップＳ１０５において、表示制御機能１２１は、造形対象部位及び造形可能範囲６０をディスプレイ１０２に表示させる。具体的には、表示制御機能１２１は、被検体のボリュームデータから造形対象部位の立体画像を生成し、生成した立体画像及び造形可能範囲６０を、表示領域４２に表示させる。

ステップＳ１０６において、受付機能１２２は、造形対象部位の領域を調整する操作を受け付ける。例えば、受付機能１２２は、造形可能範囲６０に対する造形対象部位の位置関係を調整したり、造形対象部位のサイズを拡大又は縮小したりする操作を受け付ける。

ステップＳ１０７において、生成機能１２３は、調整後の造形対象部位の情報を用いて、造形用データを生成する。例えば、生成機能１２３は、造形対象部位であることを示す「１」、若しくは造形対象部位でないことを示す「０」が各ボクセルに割り当てられたボリュームデータを受付機能１２２から取得する。そして、生成機能１２３は、取得したボリュームデータをＳＴＬ形式に変換することで、造形用データを生成する。

ステップＳ１０８において、生成機能１２３は、造形用データを３Ｄプリンタに出力する。そして、ステップＳ１０９において、３Ｄプリンタは、造形対象部位の立体物を造形する。

なお、上記の説明は一例に過ぎず、例えば、上記の処理手順は、必ずしも上述した順序で実行されなくてもよい。例えば、上記のステップＳ１０１〜Ｓ１０９の各処理は、処理内容が矛盾しない範囲で、適宜順序を変えて実行されてもよい。

上述してきたように、第１の実施形態に係る医用情報処理装置１００において、受付機能１２２は、立体物造形装置が立体物を造形可能な範囲である造形可能範囲に対して、立体物として造形される被検体の部位の領域を調整する操作を受け付ける。生成機能１２３は、３次元の医用画像データであるボリュームデータのうち、受付機能１２２が受け付けた操作により調整された部位の領域に対応するボリュームデータを用いて、立体造形装置が立体物を造形するためのデータである造形用データを生成する。このため、第１の実施形態に係る医用情報処理装置１００は、被検体の部位を立体物として造形するための操作を容易にすることができる。

（第２の実施形態）
上記の実施形態では、医用情報処理装置１００について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、医用情報処理装置１００は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に備えられてもよい。

以下、添付図面を参照して、Ｘ線ＣＴ装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下、Ｘ線ＣＴ装置を含む医用情報処理システムを例に挙げて説明する。なお、図７に示す医用情報処理システム２００においては、サーバ装置と端末装置とがそれぞれ１台のみ示されているが、実際にはさらに複数のサーバ装置と端末装置とを含むことができる。また、医用情報処理システム２００は、例えば、Ｘ線診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、超音波診断装置等の医用画像診断装置を含むこともできる。

図７は、第２の実施形態に係る医用情報処理システム２００の構成の一例を示す図である。図７に示すように、第２の実施形態に係る医用情報処理システム２００は、Ｘ線ＣＴ装置１と、サーバ装置２と、端末装置３と、３Ｄプリンタ４とを備える。Ｘ線ＣＴ装置１、サーバ装置２、端末装置３、及び３Ｄプリンタ４は、例えば、病院内に設置された院内ＬＡＮ（Local Area Network）５により、直接的、又は間接的に相互に通信可能に接続される。例えば、医用情報処理システム２００にＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）が導入されている場合、各装置は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格に則って、医用画像等を相互に送受信する。

また、医用情報処理システム２００においては、例えば、ＨＩＳ（Hospital Information System）や、ＲＩＳ（Radiology Information System）等が導入され、各種情報が管理される。例えば、端末装置３は、上記したシステムに沿って作成された検査オーダーをＸ線ＣＴ装置１やサーバ装置２に送信する。Ｘ線ＣＴ装置１は、端末装置３から直接受信した検査オーダー、或いは、検査オーダーを受信したサーバ装置２によって作成されたモダリティごとの患者リスト（モダリティワークリスト）から患者情報を取得して、患者ごとのＸ線ＣＴ画像データを収集する。そして、Ｘ線ＣＴ装置１は、収集したＸ線ＣＴ画像データや、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行うことで生成した画像データをサーバ装置２に送信する。サーバ装置２は、Ｘ線ＣＴ装置１から受信したＸ線ＣＴ画像データ及び画像データを記憶するとともに、Ｘ線ＣＴ画像データから画像データの生成を行い、端末装置３からの取得要求に応じた画像データを端末装置３に送信する。端末装置３は、サーバ装置２から受信した画像データをモニタ等に表示する。以下、各装置について説明する。

Ｘ線ＣＴ装置１は、患者（被検体）のＸ線ＣＴ画像データを撮影する装置である。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１は、患者ごとのＸ線ＣＴ画像データを収集して、収集したＸ線ＣＴ画像データや、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行うことで生成した画像データをサーバ装置２に送信する。なお、Ｘ線ＣＴ装置１の構成については、後に詳述する。

サーバ装置２は、医用画像診断装置によって収集された医用画像（例えば、Ｘ線ＣＴ装置１によって収集されたＸ線ＣＴ画像データ及び画像データ）を記憶したり、医用画像に対して各種画像処理を行ったりする装置であり、例えば、ＰＡＣＳサーバ等である。例えば、サーバ装置２は、各診療科に配置された端末装置３から複数の検査オーダーを受信して、医用画像診断装置ごとに患者リストを作成して、作成した患者リストを各医用画像診断装置に送信する。一例を挙げると、サーバ装置２は、Ｘ線ＣＴ装置１による検査を実施するための検査オーダーを各診療科の端末装置３からそれぞれ受信して患者リストを作成し、作成した患者リストをＸ線ＣＴ装置１に送信する。そして、サーバ装置２は、Ｘ線ＣＴ装置１によって収集されたＸ線ＣＴ画像データ及び画像データを記憶し、端末装置３からの取得要求に応じて、Ｘ線ＣＴ画像データ及び画像データを端末装置３に送信する。

端末装置３は、病院内の各診療科に配置され、各診療科に勤務する医師によって操作される装置であり、ＰＣ（Personal Computer）やタブレット式ＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話等である。例えば、端末装置３は、医師によって患者の症状や医師の所見等のカルテ情報が入力される。また、端末装置３は、Ｘ線ＣＴ装置１による検査をオーダーするための検査オーダーが入力され、入力された検査オーダーをＸ線ＣＴ装置１やサーバ装置２に送信する。すなわち、診療科の医師は、端末装置３を操作して、来院した患者の受付情報と電子カルテの情報とを読み出し、該当する患者の診察を行い、読み出した電子カルテにカルテ情報を入力する。そして、診療科の医師は、Ｘ線ＣＴ装置１による検査の要否に応じて、端末装置３を操作して検査オーダーを送信する。

３Ｄプリンタ４は、立体物の形状を表す３次元のデータを入力とし、入力された３次元のデータで表される形状の立体物を造形する。例えば、３Ｄプリンタ４は、立体物を造形するための３次元のデータである造形用データをＸ線ＣＴ装置１から受信して、受信した造形用データで表される立体物を造形する。

図８を用いて、Ｘ線ＣＴ装置１の構成について説明する。図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成の一例を示す図である。図８に示すように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、架台１０と、寝台装置２０と、コンソール３０とを有する。

架台１０は、被検体Ｐ（患者）にＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、コンソール３０に出力する装置であり、Ｘ線照射制御回路１１と、Ｘ線発生装置１２と、検出器１３と、データ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１４と、回転フレーム１５と、架台駆動回路１６とを有する。

回転フレーム１５は、Ｘ線発生装置１２と検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動回路１６によって被検体Ｐを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。

Ｘ線照射制御回路１１は、高電圧発生部として、Ｘ線管１２ａに高電圧を供給する装置であり、Ｘ線管１２ａは、Ｘ線照射制御回路１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。Ｘ線照射制御回路１１は、後述するスキャン制御回路３３の制御により、Ｘ線管１２ａに供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量を調整する。

また、Ｘ線照射制御回路１１は、ウェッジ１２ｂの切り替えを行う。また、Ｘ線照射制御回路１１は、コリメータ１２ｃの開口度を調整することにより、Ｘ線の照射範囲（ファン角やコーン角）を調整する。なお、本実施形態は、複数種類のウェッジを、操作者が手動で切り替える場合であっても良い。

Ｘ線発生装置１２は、Ｘ線を発生し、発生したＸ線を被検体Ｐへ照射する装置であり、Ｘ線管１２ａと、ウェッジ１２ｂと、コリメータ１２ｃとを有する。

Ｘ線管１２ａは、図示しない高電圧発生部により供給される高電圧により被検体ＰにＸ線ビームを照射する真空管であり、回転フレーム１５の回転にともなって、Ｘ線ビームを被検体Ｐに対して照射する。Ｘ線管１２ａは、ファン角及びコーン角を持って広がるＸ線ビームを発生する。例えば、Ｘ線照射制御回路１１の制御により、Ｘ線管１２ａは、フル再構成用に被検体Ｐの全周囲でＸ線を連続曝射したり、ハーフ再構成用にハーフ再構成可能な曝射範囲（１８０度＋ファン角）でＸ線を連続曝射したりすることが可能である。また、Ｘ線照射制御回路１１の制御により、Ｘ線管１２ａは、予め設定された位置（管球位置）でＸ線（パルスＸ線）を間欠曝射したりすることが可能である。また、Ｘ線照射制御回路１１は、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を変調させることも可能である。例えば、Ｘ線照射制御回路１１は、特定の管球位置では、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を強くし、特定の管球位置以外の範囲では、Ｘ線管１２ａから曝射されるＸ線の強度を弱くする。

ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから曝射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。具体的には、ウェッジ１２ｂは、Ｘ線管１２ａから被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１２ａから曝射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１２ｂは、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。なお、ウェッジ１２ｂは、ウェッジフィルタ（wedge filter）や、ボウタイフィルタ（bow-tie filter）とも呼ばれる。

コリメータ１２ｃは、後述するＸ線照射制御回路１１の制御により、ウェッジ１２ｂによってＸ線量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。

架台駆動回路１６は、回転フレーム１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線発生装置１２と検出器１３とを旋回させる。

検出器１３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する２次元アレイ型検出器（面検出器）であり、複数チャンネル分のＸ線検出素子を配してなる検出素子列が被検体Ｐの体軸方向（図８に示すＺ軸方向）に沿って複数列配列されている。具体的には、第２の実施形態における検出器１３は、被検体Ｐの体軸方向に沿って３２０列等多列に配列されたＸ線検出素子を有し、例えば、被検体Ｐの肺や心臓を含む範囲等、広範囲に被検体Ｐを透過したＸ線を検出することが可能である。

データ収集回路１４は、ＤＡＳであり、検出器１３が検出したＸ線の検出データから、投影データを収集する。例えば、データ収集回路１４は、検出器１３により検出されたＸ線強度分布データに対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理、チャンネル間の感度補正処理等を行なって投影データを生成し、生成した投影データを後述するコンソール３０に送信する。例えば、回転フレーム１５の回転中に、Ｘ線管１２ａからＸ線が連続曝射されている場合、データ収集回路１４は、全周囲分（３６０度分）の投影データ群を収集する。また、データ収集回路１４は、収集した各投影データに管球位置を対応付けて、後述するコンソール３０に送信する。管球位置は、投影データの投影方向を示す情報となる。なお、チャンネル間の感度補正処理は、後述する前処理回路３４が行なっても良い。

寝台装置２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、図８に示すように、寝台駆動装置２１と、天板２２とを有する。寝台駆動装置２１は、天板２２をＺ軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動させる。天板２２は、被検体Ｐが載置される板である。

なお、架台１０は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台１０は、天板２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。または、架台１０は、天板２２の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行うステップアンドシュート方式を実行する。

コンソール３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置１の操作を受け付けるとともに、架台１０によって収集された投影データを用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール３０は、図８に示すように、入力回路３１と、ディスプレイ３２と、スキャン制御回路３３と、前処理回路３４と、記憶回路３５と、画像再構成回路３６と、処理回路３７とを有する。なお、図８に示すコンソール３０は、図１に示した医用情報処理装置１００と同様の機能を備える。すなわち、入力回路３１は、入力回路１０１と同様の機能を備える。ディスプレイ３２は、ディスプレイ１０２と同様の機能を備える。記憶回路３５は、記憶回路１１０と同様の機能を備える。処理回路３７は、処理回路１２０と同様の機能を備える。

入力回路３１は、Ｘ線ＣＴ装置１の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、処理回路３７に転送する。例えば、入力回路３１は、操作者から、Ｘ線ＣＴ画像データの撮影条件や、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件、Ｘ線ＣＴ画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。また、入力回路３１は、被検体Ｐに対する検査を選択するための操作を受け付ける。また、入力回路３１は、画像上の部位を指定するための指定操作を受け付ける。

ディスプレイ３２は、操作者によって参照されるモニタであり、処理回路３７による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データから生成された画像データを操作者に表示したり、入力回路３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。また、ディスプレイ３２は、スキャン計画の計画画面や、スキャン中の画面等を表示する。また、ディスプレイ３２は、被曝情報を含む仮想患者画像や画像データ等を表示する。なお、ディスプレイ３２によって表示される仮想患者画像については、後に詳述する。

また、第２の実施形態に係るディスプレイ３２は、立体視可能な立体画像を表示する３次元ディスプレイ（立体表示モニタ）である。例えば、ディスプレイ３２は、ボリュームデータから生成される視差画像群を表示することで、立体視可能に画像を表示する。具体的には、ディスプレイ３２は、レンチキュラーレンズ（lenticular lens）等の光線制御子を用いることで、観察者が裸眼にて立体視することができるように、画像を表示する。ディスプレイ３２は、両眼視差による立体視を可能とし、また、観察者の視点移動に合わせて観察される画像も変化する運動視差による立体視も可能とする。なお、実施形態はこれに限られるものではなく、シャッター（shatter）方式の３次元ディスプレイや偏光方式の３次元ディスプレイ等でもよい。

スキャン制御回路３３は、処理回路３７による制御のもと、Ｘ線照射制御回路１１、架台駆動回路１６、データ収集回路１４及び寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台１０における投影データの収集処理を制御する。具体的には、スキャン制御回路３３は、位置決め画像（スキャノ画像）を収集する位置決め撮影及び診断に用いる画像を収集する本撮影（本スキャン）における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。ここで、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１においては、２次元のスキャノ画像及び３次元のスキャノ画像を撮影することができる。

例えば、スキャン制御回路３３は、Ｘ線管１２ａを０度の位置（被検体Ｐに対して正面方向の位置）に固定して、天板２２を定速移動させながら連続的に撮影を行うことで２次元のスキャノ画像を撮影する。或いは、スキャン制御回路３３は、Ｘ線管１２ａを０度の位置に固定して、天板２２を断続的に移動させながら、天板移動に同期して断続的に撮影を繰り返すことで２次元のスキャノ画像を撮影する。ここで、スキャン制御回路３３は、被検体Ｐに対して正面方向だけでなく、任意の方向（例えば、側面方向等）から位置決め画像を撮影することができる。

また、スキャン制御回路３３は、スキャノ画像の撮影において、被検体Ｐに対する全周分の投影データを収集することで、３次元のスキャノ画像を撮影する。図９は、第２の実施形態に係るスキャン制御回路３３による３次元のスキャノ画像撮影を説明するための図である。例えば、スキャン制御回路３３は、図９に示すように、ヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンによって被検体Ｐに対する全周分の投影データを収集する。ここで、スキャン制御回路３３は、被検体Ｐの胸部全体、腹部全体、上半身全体、全身等の広範囲に対して本撮影よりも低線量でヘリカルスキャン或いはノンヘリカルスキャンを実行する。ノンヘリカルスキャンとしては、例えば、上述のステップアンドシュート方式のスキャンが実行される。

このように、スキャン制御回路３３が被検体Ｐに対する全周分の投影データを収集することで、後述する画像再構成回路３６が、３次元のＸ線ＣＴ画像データ（ボリュームデータ）を再構成することができ、図９に示すように、再構成したボリュームデータを用いて任意の方向から位置決め画像を生成することが可能になる。ここで、位置決め画像を２次元で撮影するか、或いは、３次元で撮影するかは、操作者によって任意に設定する場合でもよく、或いは、検査内容に応じて予め設定される場合でもよい。

図８に戻って、前処理回路３４は、データ収集回路１４によって生成された投影データに対して、対数変換処理と、オフセット補正、感度補正及びビームハードニング補正等の補正処理とを行なって、補正済みの投影データを生成する。具体的には、前処理回路３４は、データ収集回路１４によって生成された位置決め画像の投影データ及び本撮影によって収集された投影データのそれぞれについて、補正済みの投影データを生成して、記憶回路３５に格納する。

記憶回路３５は、前処理回路３４により生成された投影データを記憶する。具体的には、記憶回路３５は、前処理回路３４によって生成された、位置決め画像の投影データ及び本撮影によって収集される診断用の投影データを記憶する。また、記憶回路３５は、後述する画像再構成回路３６によって生成された画像データや仮想患者画像を記憶する。また、記憶回路３５は、後述する処理回路３７による処理結果を適宜記憶する。なお、仮想患者画像及び処理回路３７による処理結果については、後述する。

画像再構成回路３６は、記憶回路３５が記憶する投影データを用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する。具体的には、画像再構成回路３６は、位置決め画像の投影データ及び診断に用いられる画像の投影データから、Ｘ線ＣＴ画像データをそれぞれ再構成する。ここで、再構成方法としては、種々の方法があり、例えば、逆投影処理が挙げられる。また、逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法による逆投影処理が挙げられる。或いは、画像再構成回路３６は、逐次近似法を用いて、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成することもできる。なお、画像再構成回路３６は、画像再構成部の一例である。

また、画像再構成回路３６は、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行うことで、画像データを生成する。そして、画像再構成回路３６は、再構成したＸ線ＣＴ画像データや、各種画像処理により生成した画像データを記憶回路３５に格納する。

処理回路３７は、架台１０、寝台装置２０及びコンソール３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置１の全体制御を行う。具体的には、処理回路３７は、スキャン制御回路３３を制御することで、架台１０で行なわれるＣＴスキャンを制御する。また、処理回路３７は、画像再構成回路３６を制御することで、コンソール３０における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、処理回路３７は、記憶回路３５が記憶する各種画像データを、ディスプレイ３２に表示するように制御する。

また、処理回路３７は、図８に示すように、検出機能３７ａ、位置照合機能３７ｂ、表示制御機能３７ｃ、受付機能３７ｄ、及び生成機能３７ｅを実行する。ここで、例えば、図８に示す処理回路３７の構成要素である検出機能３７ａ、位置照合機能３７ｂ、受付機能３７ｃ、及び推定機能３７ｄが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路３５に記録されている。処理回路３７は、各プログラムを記憶回路３５から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路３７は、図８の処理回路３７内に示された各機能を有することとなる。なお、検出機能３７ａは、検出部の一例である。

なお、以下に説明する造形用データの生成に用いられるボリュームデータは、Ｘ線ＣＴ装置１の本撮影（本スキャン）によって撮影された診断画像のボリュームデータであることが好ましいが、位置決め画像（スキャノ画像）のボリュームデータであっても以下に説明する同様の処理を適用することができる。

検出機能３７ａは、３次元画像データに含まれる被検体Ｐにおける複数の部位をそれぞれ検出する。具体的には、検出機能３７ａは、画像再構成回路３６によって再構成された３次元のＸ線ＣＴ画像データ（ボリュームデータ）に含まれる臓器等の部位を検出する。例えば、検出機能３７ａは、位置決め画像のボリュームデータ及び診断に用いられる画像のボリュームデータのうち少なくとも一方について、解剖学的な特徴点（Anatomical Landmark）に基づいて臓器等の部位を検出する。ここで、解剖学的な特徴点とは、特定の骨や臓器、血管、神経、内腔等の部位の特徴を示す点である。すなわち、検出機能３７ａは、特定の臓器や骨等の解剖学的な特徴点を検出することによって、ボリュームデータに含まれる骨や臓器、血管、神経、内腔等を検出する。また、検出機能３７ａは、人体の特徴的な特徴点を検出することで、ボリュームデータに含まれる頭部、首、胸部、腹部、足等の位置を検出することもできる。なお、本実施形態で説明する部位は、骨や臓器、血管、神経、内腔等にこれらの位置も含めたものを意味する。以下、検出機能３７ａによる部位の検出の一例について説明する。

例えば、検出機能３７ａは、位置決め画像のボリュームデータ、或いは、診断に用いられる画像のボリュームデータにおいて、ボリュームデータに含まれるボクセルの値から解剖学的な特徴点を抽出する。そして、検出機能３７ａは、教科書などの情報における解剖学的な特徴点の３次元的な位置と、ボリュームデータから抽出した特徴点の位置とを比較することによって、ボリュームデータから抽出した特徴点の中から不正確な特徴点を除去して、ボリュームデータから抽出した特徴点の位置を最適化する。これにより、検出機能３７ａは、ボリュームデータに含まれる被検体Ｐの各部位を検出する。一例を挙げると、検出機能３７ａは、まず、教師あり機械学習アルゴリズムを用いて、ボリュームデータに含まれる解剖学的な特徴点を抽出する。ここで、上記した教師あり機械学習アルゴリズムは、正しい解剖学的な特徴点が手動で配置された複数の教師画像を用いて構築されたものであり、例えば、ディシジョンフォレスト（decision forest）等が利用される。

そして、検出機能３７ａは、身体における解剖学的な特徴点の３次元的な位置関係を示すモデルと、抽出した特徴点とを比較することで、抽出した特徴点を最適化する。ここで、上記したモデルは、上述した教師画像を用いて構築されたものであり、例えば、点分布モデル等が利用される。すなわち、検出機能３７ａは、正しい解剖学的な特徴点が手動で配置された複数の教師画像に基づいて部位の形状や位置関係、部位に固有な点等が定義されたモデルと、抽出した特徴点とを比較することで、不正確な特徴点を除去して、特徴点を最適化する。

以下、図１０Ａ，１０Ｂ，１１，１２を用いて、検出機能３７ａによる部位の検出処理の一例を説明する。図１０Ａ，１０Ｂ，１１，１２は、第２の実施形態に係る検出機能３７ａによる部位の検出処理の一例を説明するための図である。なお、図１０Ａ，１０Ｂにおいては、２次元上に特徴点を配置しているが、実際には、特徴点は３次元的に配置される。例えば、検出機能３７ａは、ボリュームデータに対して教師あり機械学習アルゴリズムを適用することで、図１０Ａに示すように、解剖学的な特徴点とみなすボクセルを抽出する（図中の黒点）。そして、検出機能３７ａは、抽出したボクセルの位置を、部位の形状や位置関係、部位に固有な点等が定義されたモデルにフィッティングさせることで、図１０Ｂに示すように、抽出したボクセルのうち不正確な特徴点を除去して、より正確な特徴点に対応するボクセルのみを抽出する。

ここで、検出機能３７ａは、抽出した特徴点（ボクセル）に対して、各部位の特徴を示す特徴点を識別するための識別コードを付与し、識別コードと各特徴点の位置（座標）情報とを対応づけた情報を画像データに付帯させて記憶回路３５に格納する。例えば、検出機能３７ａは、図１０Ｂに示すように、抽出した特徴点（ボクセル）に対して、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等の識別コードを付与する。ここで、検出機能３７ａは、検出処理を行ったデータごとにそれぞれ識別コードを付帯させて、記憶回路３５に格納する。具体的には、検出機能３７ａは、位置決め画像の投影データ、非造影下で収集された投影データ、及び、造影剤によって造影された状態で収集された投影データのうち、少なくとも１つの投影データから再構成されたボリュームデータに含まれる被検体Ｐの部位を検出する。

例えば、検出機能３７ａは、図１１に示すように、位置決め画像のボリュームデータ（図中、位置決め）から検出した各ボクセルの座標に識別コードを対応付けた情報をボリュームデータに付帯させて記憶回路３５に格納する。一例を挙げると、検出機能３７ａは、位置決め画像のボリュームデータから標識点の座標を抽出して、図１１に示すように、「識別コード：Ｃ１、座標（ｘ₁, ｙ₁, ｚ₁）」、「識別コード：Ｃ２、座標（ｘ₂, ｙ₂, ｚ₂）」等をボリュームデータに対応付けて格納する。これにより、検出機能３７ａは、位置決め画像のボリュームデータにおけるどの位置にどのような特徴点があるかを識別することができ、これらの情報に基づいて臓器等の各部位を検出することができる。

また、検出機能３７ａは、例えば、図１１に示すように、診断用の画像のボリュームデータ（図中、スキャン）から検出した各ボクセルの座標に識別コードを対応付けた情報をボリュームデータに付帯させて記憶回路３５に格納する。ここで、検出機能６１は、スキャンにおいて、造影剤によって造影されたボリュームデータ（図中、造影Ｐｈａｓｅ）と、造影剤によって造影されていないボリュームデータ（図中、非造影Ｐｈａｓｅ）とから、それぞれ標識点の座標を抽出して、抽出した座標に識別コードを対応付けることができる。

一例を挙げると、検出機能３７ａは、診断用の画像のボリュームデータのうち、非造影Ｐｈａｓｅのボリュームデータから標識点の座標を抽出して、図１１に示すように、「識別コード：Ｃ１、座標（ｘ’₁, ｙ’₁, ｚ’₁）」、「識別コード：Ｃ２、座標（ｘ’₂, ｙ’₂, ｚ’₂）」などをボリュームデータに対応付けて格納する。また、検出機能３７ａは、診断用の画像のボリュームデータのうち、造影Ｐｈａｓｅのボリュームデータから標識点の座標を抽出して、図１１に示すように、「識別コード：Ｃ１、座標（ｘ’₁, ｙ’₁, ｚ’₁）」、「識別コード：Ｃ２、座標（ｘ’₂, ｙ’₂, ｚ’₂）」などをボリュームデータに対応付けて格納する。ここで、造影Ｐｈａｓｅのボリュームデータから標識点を抽出する場合、造影されることで抽出可能となる標識点が含まれる。例えば、検出機能６１は、造影Ｐｈａｓｅのボリュームデータから標識点を抽出する場合、造影剤によって造影された血管などを抽出することができる。従って、造影Ｐｈａｓｅのボリュームデータの場合、検出機能６１は、図６に示すように、造影することで抽出された血管などの標識点の座標（ｘ’₃₁, ｙ’₃₁, ｚ’₃₁）〜座標（ｘ’₃₄, ｙ’₃₄, ｚ’₃₄）などに、それぞれの血管を識別するための識別コードＣ３１、Ｃ３２、Ｃ３３及びＣ３４などを対応付ける。

上述したように、検出機能６１は、位置決め用画像、或いは、診断用の画像のボリュームデータにおけるどの位置にどのような標識点があるかを識別することができ、これらの情報に基づいて臓器などの各部位を検出することができる。例えば、検出機能３７ａは、検出の対象となる対象部位と、対象部位の周辺の部位との解剖学的な位置関係の情報を用いて、対象部位の位置を検出する。一例を挙げると、検出機能３７ａは、対象部位を「肺」とした場合、肺の特徴を示す識別コードに対応付けられた座標情報を取得するとともに、「肋骨」や「鎖骨」、「心臓」、「横隔膜」等、「肺」の周囲の部位を示す識別コードに対応付けられた座標情報を取得する。そして、検出機能３７ａは、「肺」と周囲の部位との解剖学的な位置関係の情報と、取得した座標情報とを用いて、ボリュームデータにおける「肺」の領域を抽出する。

例えば、検出機能３７ａは、「肺尖：鎖骨の２〜３ｃｍ上方」や、「肺の下端：第７肋骨の高さ」等の位置関係の情報と、各部位の座標情報とから、図１２に示すように、ボリュームデータにおいて「肺」に相当する領域Ｒ１を抽出する。すなわち、検出機能３７ａは、ボリュームデータにおける領域Ｒ１のボクセルの座標情報を抽出する。検出機能３７ａは、抽出した座標情報を部位情報と対応付けてボリュームデータに付帯させて記憶回路３５に格納する。同様に、検出機能３７ａは、図１２に示すように、ボリュームデータにおいて「心臓」に相当する領域Ｒ２等を抽出することができる。

また、検出機能３７ａは、人体における頭部や胸部等の位置を定義する特徴点に基づいて、ボリュームデータに含まれる位置を検出する。ここで、人体における頭部や胸部等の位置は任意に定義することができる。例えば、第７頸椎から肺の下端までを胸部と定義すると、検出機能３７ａは、第７頸椎に対応する特徴点から肺の下端に対応する特徴点までを胸部として検出する。なお、検出機能３７ａは、上述した解剖学的な特徴点を用いた方法以外にも種々の方法により部位を検出することができる。例えば、検出機能３７ａは、ボクセル値に基づく領域拡張法等によりボリュームデータに含まれる部位を検出することができる。

位置照合機能３７ｂは、３次元画像データに含まれる被検体Ｐにおける複数の部位それぞれの位置と、仮想患者データに含まれる人体における複数の部位それぞれの位置とを照合する。ここで、仮想患者データとは、人体における複数の部位それぞれの標準的な位置を表す情報である。すなわち、位置照合機能３７ｂは、被検体Ｐの部位と標準的な部位の位置とを照合して、照合結果を記憶回路３５に格納する。例えば、位置照合機能３７ｂは、人体の部位が標準的な位置に配置された仮想患者画像と、被検体Ｐのボリュームデータとをマッチングする。

ここで、まず、仮想患者画像について説明する。仮想患者画像は、年齢、成人／子供、男性／女性、体重、身長等の体格等に関わるパラメータに関する複数の組み合わせに応じた標準的な体格等を有する人体について実際にＸ線で撮影した画像として予め生成されて、記憶回路３５に格納される。すなわち、記憶回路３５は、上述したパラメータの組み合わせに応じた複数の仮想患者画像のデータを記憶する。ここで、記憶回路３５によって記憶される仮想患者画像には、解剖学的な特徴点（特徴点）が対応づけて記憶される。例えば、人体には、パターン認識等の画像処理により比較的容易にその形態的特徴等に基づいて画像から抽出できる多数の解剖学的な特徴点がある。これら多数の解剖学的な特徴点の身体におけるその位置や配置は年齢、成人／子供、男性／女性、体重、身長等の体格等に従っておおよそ決まっている。

記憶回路３５によって記憶される仮想患者画像は、これら多数の解剖学的な特徴点が予め検出され、検出された特徴点の位置データがそれぞれの特徴点の識別コードとともに仮想患者画像のデータに付帯又は関連付けされて記憶される。図１３は、第２の実施形態に係る記憶回路３５によって記憶される仮想患者画像の一例を示す図である。例えば、記憶回路３５は、図１３に示すように、臓器等の部位を含む３次元の人体に、解剖学的な特徴点と特徴点を識別するための識別コード「Ｖ１」、「Ｖ２」及び「Ｖ３」等とが関連付けられた仮想患者画像を記憶する。

すなわち、記憶回路３５は、３次元の人体画像の座標空間における特徴点の座標と対応する識別コードとを関連付けて記憶する。一例を挙げると、記憶回路３５は、図１３に示す識別コード「Ｖ１」に対応づけて、対応する特徴点の座標を記憶する。同様に、記憶回路３５は、識別コードと特徴点の座標とを対応づけて記憶する。なお、図１３においては、臓器として肺、心臓、肝臓、胃、腎臓等のみが示されているが、実際には、仮想患者画像は、さらに多数の臓器、骨、血管、神経等が含まれる。また、図１３においては、識別コード「Ｖ１」、「Ｖ２」及び「Ｖ３」に対応する特徴点についてのみ示されているが、実際にはさらに多数の特徴点が含まれる。

位置照合機能３７ｂは、検出機能３７ａによって検出された被検体Ｐのボリュームデータ中の特徴点と、上述した仮想患者画像中の特徴点とを識別コードを用いてマッチングして、ボリュームデータの座標空間と仮想患者画像の座標空間とを関連付ける。図１４は、第２の実施形態に係る位置照合機能３７ｂによる照合処理の一例を説明するための図である。ここで、図１４においては、スキャノ画像から検出した特徴点と仮想患者画像から検出された特徴点との間で同一の特徴点を示す識別コードが割り当てられた３組の特徴点を用いてマッチングを行う場合について示すが、実施形態はこれに限定されるものではなく、任意の組の特徴点を用いてマッチングを行うことができる。

例えば、位置照合機能３７ｂは、図１４に示すように、仮想患者画像において識別コード「Ｖ１」、「Ｖ２」及び「Ｖ３」で示される特徴点と、スキャノ画像において識別コード「Ｃ１」、「Ｃ２」及び「Ｃ３」で示される特徴点とをマッチングする場合、同一の特徴点間の位置ずれが最小となるように座標変換することにより、画像間の座標空間を関連付ける。例えば、位置照合機能３７ｂは、図１４に示すように、解剖学的に同じ特徴点「Ｖ１（x1,y1,z1）、Ｃ１（X1,Y1,Z1）」、「Ｖ２（x2,y2,z2）、Ｃ２（X2,Y2,Z2）」、「Ｖ３（x3,y3,z3）、Ｃ３（X3,Y3,Z3）」の間の位置ズレの合計「ＬＳ」を最小化するように、以下の座標変換行列「Ｈ」を求める。

LS ＝ （(X1,Y1,Z1)-Ｈ(x1,y1,z1))
+（(X2,Y2,Z2)-Ｈ(x2,y2,z2))
+（(X3,Y3,Z3)-Ｈ(x3,y3,z3))

位置照合機能３７ｂは、求めた座標変換行列「Ｈ」により、仮想患者画像上に指定されたスキャン範囲を位置決め画像上のスキャン範囲に変換することができる。例えば、位置照合機能３７ｂは、座標変換行列「Ｈ」を用いることで、図１４に示すように、仮想患者画像上に指定されたスキャン範囲「ＳＲＶ」を位置決め画像上のスキャン範囲「ＳＲＣ」に変換することができる。図１５は、第２の実施形態に係る座標変換によるスキャン範囲の変換例を示す図である。例えば、図１５の仮想患者画像上に示すように、操作者が仮想患者画像上でスキャン範囲「ＳＲＶ」を設定すると、位置照合機能３７ｂは、上述した座標変換行列を用いて、設定されたスキャン範囲「ＳＲＶ」をスキャノ画像上のスキャン範囲「ＳＲＣ」に変換する。

これにより、例えば、仮想患者画像上で識別コード「Ｖｎ」に対応する特徴点を含むように設定されたスキャン範囲「ＳＲＶ」は、スキャノ画像上で同一の特徴点に対応する識別コード「Ｃｎ」が含まれるスキャン範囲「ＳＲＣ」に変換されて設定される。なお、上述した座標変換行列「Ｈ」は、被検体ごとに記憶回路３５に記憶されて、適宜読み出されて使用される場合であってもよく、或いは、スキャノ画像が収集されるごとに算出される場合であってもよい。このように第２の実施形態によれば、プリセット時の範囲指定のために仮想患者画像を表示し、その上で位置・範囲を計画しておくことで、位置決め画像（スキャノ画像）の撮影後に、計画された位置・範囲に対応する位置決め画像上の位置・範囲を自動で数値設定することが可能である。

図８の説明に戻り、処理回路３７は、表示制御機能３７ｃと、受付機能３７ｄと、生成機能３７ｅとを実行し、被検体Ｐの部位を立体物として造形するための操作を容易にするための制御を行う。なお、かかる制御については、後に詳述する。

なお、図８においては単一の処理回路３７にて検出機能３７ａ、位置照合機能３７ｂ、表示制御機能３７ｃ、受付機能３７ｄ、及び生成機能３７ｅにて行われる処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路３５にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図８における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

ところで、３Ｄプリンタ４にて立体物を造形する場合、立体物を造形するための３次元のデータである造形用データ（ポリゴンのデータ）が用いられる。この造形用データにおいては、例えば、３次元空間のうち、造形する部分と、造形しない部分（つまり、空間のまま）とが規定されている。このため、３Ｄプリンタ４は、造形データが入力されると、例えば、造形する部分に対して樹脂を積層させることにより、立体物を造形する。

しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置１を用いて撮影されたボリュームデータを用いて上記の造形用データを生成するには、煩雑な手続きを要していた。例えば、操作者は、ボリュームデータの各ボクセルについて、造形するか（１）、造形しないか（０）を個別に設定することを要していた。また、造形対象となる臓器の輪郭（境界面）等をポリゴンに変換するには、操作者は、どの位置を造形し、どの位置を造形しないか、また、表面のみを造形するか等、様々な条件を詳細に設定することを要していた。

そこで、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、被検体Ｐの部位を立体物として造形するための操作を容易にするために、以下に説明する構成を備える。

第２の実施形態に係る処理回路３７は、上述したように、表示制御機能３７ｃ、受付機能３７ｄ、及び生成機能３７ｅを実行する。このうち、表示制御機能３７ｃは、処理回路３７が表示制御機能３７ｃに対応するプログラムを記憶回路３５から読み出し実行することで、実現される機能である。受付機能３７ｄは、処理回路３７が受付機能３７ｄに対応するプログラムを記憶回路３５から読み出し実行することで、実現される機能である。生成機能３７ｅは、処理回路３７が生成機能３７ｅに対応するプログラムを記憶回路３５から読み出し実行することで、実現される機能である。以下、これらの各機能について、詳細に説明する。

表示制御機能３７ｃは、ボリュームデータに基づく画像、及び、仮想患者画像の少なくとも一方を表示画像としてディスプレイ３２に表示させる。例えば、表示制御機能３７ｃは、表示画像を立体画像として３次元ディスプレイであるディスプレイ３２に表示させる。なお、表示制御機能３７ｃは、表示制御部の一例である。また、表示制御機能３７ｃは、第１の実施形態で説明した表示制御機能１２１と同様の機能を有するので、説明を省略する。

受付機能３７ｄは、複数の部位のうち、少なくとも一つの部位を選択する操作を受け付ける。例えば、受付機能３７ｄは、ディスプレイ３２に表示された表示画像上で、部位を選択する操作を受け付ける。なお、受付機能３７ｄは、受付部の一例である。また、受付機能３７ｄは、第１の実施形態で説明した受付機能１２２と同様の機能を有するので、説明を省略する。

また、受付機能３７ｄは、表示領域４２に表示された立体画像上で、部位を加工する操作を受け付ける。例えば、受付機能３７ｄは、造形対象部位の一部を削除（カット）したり、造形対象部位を追加したりする操作を受け付ける。

図１６は、第２の実施形態に係る受付機能３７ｄの処理を説明するための図である。図１６には、造形対象部位の加工の一例として、肝臓の一部が削除される場合に表示領域４２に表示される立体画像の一例を示す。

図１６に示すように、受付機能３７ｄは、肝臓の一部（破線部）を削除する操作を受け付ける。これにより、表示領域４２に表示される肝臓５０の立体画像は、破線部の領域が削除される。すなわち、この破線部内に含まれるボクセルに割り当てられていた「１」（造形対象部位）の情報は、「０」に変更される。

このように、受付機能３７ｄは、仮想患者画像上で造形対象部位を選択する操作を受け付ける。これにより、操作者は、被検体Ｐのボリュームデータのうち、肝臓の領域に含まれるボクセルを造形対象として容易に指定することができる。また、受付機能３７ｄは、被検体Ｐの実画像である立体画像上で、造形対象部位を加工する操作を受け付ける。これにより、操作者は、３Ｄプリンタ４によって実際に造形される造形対象部位の形状を閲覧しながら、加工することができる。

なお、図１６は一例に過ぎない。例えば、受付機能３７ｄは、被検体Ｐのボリュームデータに基づく画像（コロナル断面画像等）上で、造形対象部位を選択する操作を受け付けてもよい。また、受付機能３７ｄは、被検体Ｐのボリュームデータに基づく立体画像上で、造形対象部位を選択する操作を受け付けてもよい。

生成機能３７ｅは、操作により選択された部位の位置に対応するボリュームデータを用いて、造形用データを生成する。ここで、造形用データとは、３Ｄプリンタ４が選択された部位を立体物として造形するためのデータであり、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式のデータである。

例えば、生成機能３７ｅは、造形対象部位であることを示す「１」、若しくは造形対象部位でないことを示す「０」が各ボクセルに割り当てられたボリュームデータを受付機能３７ｄから取得する。そして、生成機能３７ｅは、取得したボリュームデータをＳＴＬ形式に変換することで、造形用データを生成する。

このように、生成機能３７ｅは、造形用データを生成する。なお、生成された造形用データは、３Ｄプリンタ４に出力され、立体物の造形に用いられたり、所定の記憶部に格納されたりする。

図１７は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１による処理手順を示すフローチャートである。図１７に示す処理手順は、例えば、３Ｄプリンタ４による造形を開始する旨の指示を操作者から受け付けることにより開始される。

ステップＳ２０１において、処理回路３７は、３Ｄプリンタ４による造形を開始するか否かを判定する。例えば、処理回路３７は、３Ｄプリンタ４による造形を開始する旨の指示を操作者から受け付けると、造形用データの生成を開始する。なお、ステップＳ２０１が否定される場合には、処理回路３７は、造形用データの生成を開始せず、待機状態である。

ステップＳ２０１が肯定されると、ステップＳ２０２において、検出機能３７ａは、被検体Ｐのボリュームデータを記憶回路３５から取得する。

ステップＳ２０３において、検出機能３７ａは、ボリュームデータから部位を検出する。例えば、検出機能３７ａは、被検体Ｐのボリュームデータから、複数の部位それぞれの位置を検出する。

ステップＳ２０４において、表示制御機能３７ｃは、仮想患者画像を位置照合機能３７ｂに表示させる。例えば、表示制御機能３７ｃは、被検体Ｐのボリュームデータとのマッチングがされている仮想患者画像を、ディスプレイ３２に表示させる。

ステップＳ２０５において、受付機能３７ｄは、仮想患者画像上で、造形対象部位を選択する操作を受け付ける。そして、受付機能３７ｄは、選択された領域に含まれる複数のボクセルに対して、造形対象部位であることを示す「１」を割り当てる。

ステップＳ２０６において、受付機能３７ｄは、被検体Ｐのボリュームデータの造形対象部位をディスプレイ３２に表示させる。具体的には、受付機能３７ｄは、被検体Ｐのボリュームデータから造形対象部位の立体画像を生成し、生成した立体画像を表示領域４２に表示させる。

ステップＳ２０７において、受付機能３７ｄは、造形対象部位を加工する操作を受け付ける。例えば、受付機能３７ｄは、造形対象部位の一部を削除（カット）したり、造形対象部位を追加したりする操作を受け付ける。

ステップＳ２０８において、生成機能３７ｅは、加工後の造形対象部位の情報を用いて、造形用データを生成する。例えば、生成機能３７ｅは、造形対象部位であることを示す「１」、若しくは造形対象部位でないことを示す「０」が各ボクセルに割り当てられたボリュームデータを受付機能３７ｄから取得する。そして、生成機能３７ｅは、取得したボリュームデータをＳＴＬ形式に変換することで、造形用データを生成する。

ステップＳ２０９において、生成機能３７ｅは、造形用データを３Ｄプリンタ４に出力する。そして、ステップＳ２１０において、３Ｄプリンタ４は、造形対象部位の立体物を造形する。

なお、上記の説明は一例に過ぎず、例えば、上記の処理手順は、必ずしも上述した順序で実行されなくてもよい。例えば、上記のステップＳ２０１〜Ｓ２１０の各処理は、処理内容が矛盾しない範囲で、適宜順序を変えて実行されてもよい。例えば、ステップＳ２０８の電子密度変換処理は、ステップＳ２０２の処理の後に実行されてもよい。

上述してきたように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１において、検出機能３７ａは、３次元の医用画像データであるボリュームデータから、被検体Ｐにおける複数の部位それぞれの位置を検出する。受付機能３７ｄは、複数の部位のうち、少なくとも一つの部位を選択する操作を受け付ける。生成機能３７ｅは、選択された部位の位置に対応するボリュームデータを用いて、立体物造形装置が部位を立体物として造形するためのデータである造形用データを生成する。このため、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、被検体Ｐの部位を立体物として造形するための操作を容易にすることができる。

（第２の実施形態の変形例）
例えば、第２の実施形態において加工された部位の情報は、仮想患者画像上に反映されてもよい。すなわち、表示制御機能３７ｃは、仮想患者画像をディスプレイ３２に表示する場合に、部位の加工に連動して、その部位に対応する仮想患者画像の部位も加工して表示してもよい。

図１８は、第２の実施形態の変形例に係る表示制御機能３７ｃの処理を説明するための図である。図１８には、図１６における肝臓の加工により、仮想患者画像の肝臓も連動して加工される場合を例示する。

図１８に示すように、表示制御機能３７ｃは、受付機能３７ｄが肝臓の一部（破線部）を削除する操作を受け付けると、この削除に連動して、仮想患者画像における肝臓の領域４４を強調表示（黒塗り）する。これにより、操作者は、ボリュームデータに対して行った加工を、仮想患者画像上でも確認することができ、作業効率を高めることができる。

（第３の実施形態）
また、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１は、３Ｄプリンタ４によって造形される立体物に、立体物の大きさを表すスケール（縮尺）が表示されるようにしてもよい。

第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、図８に例示したＸ線ＣＴ装置１と同様の構成を備え、表示制御機能３７ｃ、受付機能３７ｄ、及び生成機能３７ｅの処理の一部が相違する。そこで、第３の実施形態では、第２の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第２の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、説明を省略する。

図１９は、第３の実施形態に係る生成機能３７ｅによる縮尺の設定について説明するための図である。図１９には、造形用データに基づいて造形された肝臓５０の模型（モデル）６１を例示する。この模型６１には、肝臓５０自体の模型のみならず、肝臓５０を支持する台座６２が含まれる。そして、この台座６２の表面には、１ｃｍの長さに対応するスケール（縮尺）６３が示されている。

図１９に示すように、生成機能３７ｅは、受付機能３７ｄが受け付けた操作によって拡大又は縮小されたボリュームデータのサイズと、被検体Ｐの実際のサイズとの縮尺を算出する。そして、生成機能３７ｅは、算出した縮尺に応じて「１ｃｍ」の長さを変更し、変更後の「１ｃｍ」の長さをスケール６３として造形させる。すなわち、生成機能３７ｅは、ボリュームデータのサイズと、被検体Ｐのサイズとの縮尺を含む造形用データを生成する。

このように、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、ディスプレイ３２に表示された表示画像上に造形可能範囲を表示させ、造形対象部位と造形可能範囲との位置関係や縮尺を調整した上で、造形用データを生成することができる。

（第４の実施形態）
例えば、３Ｄプリンタ４において、造形対象部位が分割されて造形される場合がある。この場合、Ｘ線ＣＴ装置１は、分割位置を表示してもよい。

第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、図８に例示したＸ線ＣＴ装置１と同様の構成を備え、表示制御機能３７ｃ、受付機能３７ｄ、及び生成機能３７ｅの処理の一部が相違する。そこで、第４の実施形態では、第３の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第２の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、説明を省略する。

図２０は、第４の実施形態に係る表示制御機能３７ｃによる分割位置の表示について説明するための図である。図２０に示すように、表示制御機能３７ｃは、分割位置７０を肝臓５０の立体画像に表示する。なお、分割位置７０は、立体画像が分割される平面を表す情報である。

受付機能３７ｄは、ディスプレイ３２に表示された表示画像上で、分割位置７０を変更する操作を受け付ける。例えば、図２０の左図に示すように、分割位置７０が肝臓５０の立体画像の左端に寄っている場合がある。この場合、分割位置７０を右方向に移動させる操作を受け付けると、受付機能３７ｄは、図２０の右図に示すように、分割位置７０を肝臓５０の立体画像の中央付近まで移動させる。

なお、この位置で造形が行われると、図２０の下図に示すように、肝臓５０の左側部分７１と、右側部分７２とが、個別に造形される。すなわち、生成機能３７ｅは、分割位置７０で分割される複数の領域ごとに、造形用データを生成する。

図２１は、第４の実施形態に係る生成機能３７ｅによる接合部の形成について説明するための図である。図２１には、分割位置７０により分割される分割面上に、分割された立体物が互いに接合するための接合部７３〜７６が形成される場合を例示する。

図２１に示すように、生成機能３７ｅは、分割位置７０により分割される複数の領域の分割面上に、それぞれ領域に対応する立体物が互いに接合するための接合部７３〜７６を形成させ、造形用データを生成する。このうち、接合部７３，７４は、凸型であり、接合部７５，７６は、凹型である。つまり、接合部７３と接合部７５とが嵌合により接合され、接合部７４と接合部７６とが嵌合により接合されることにより、肝臓５０の左側部分７１と、右側部分７２とが接合される。

なお、図２１では、凸部と凹部との嵌合により接合される場合を例示したが、これに限らず、例えば、ネジ締結、或いは爪嵌合により接合される場合であってもよい。

図２２は、第４の実施形態に係る関心領域による分割位置の変更について説明するための図である。図２２には、肝臓５０の立体画像上に関心領域７７が設定され、この関心領域７７を避けるように、分割位置７０が自動的に変更される場合を例示する。

図２２に示すように、受付機能３７ｄは、ディスプレイ３２に表示された表示画像上で、関心領域７７を設定する操作を受け付ける。これにより、図２２に示す関心領域７７が肝臓５０の立体画像の表面に設定される。

ここで、図２２の左図に示すように、設定された関心領域７７の位置は、分割位置７０と重なっている。このため、生成機能３７ｅは、設定された関心領域７７以外の領域に分割位置７０を設定する。例えば、生成機能３７ｅは、分割位置７０が関心領域７７に重ならなくなるまで、分割位置７０を右方向へ移動させる。そして、分割位置７０が関心領域７７に重ならなくなった位置で分割位置７０を再設定する。そして、生成機能３７ｅは、再設定した分割位置７０により分割される複数の領域ごとに、造形用データを生成する。これにより、Ｘ線ＣＴ装置１は、造形対象部位が分割される場合であっても、関心領域が分割されてしまうのを防ぐことが可能となる。

（第５の実施形態）
また、例えば、複数の部位が造形される場合には、Ｘ線ＣＴ装置１は、ある部位を他の部位から取り外し可能に造形してもよい。

第５の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、図８に例示したＸ線ＣＴ装置１と同様の構成を備え、受付機能３７ｄ及び生成機能３７ｅの処理の一部が相違する。そこで、第５の実施形態では、第２の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第２の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、説明を省略する。

図２３は、第５の実施形態に係る生成機能３７ｅによる取り外しについて説明するための図である。図２３には、頭部及び脳の立体物８０が造形される場合に、脳の立体物８１が頭部の立体物８２から取り外される場合を例示する。

図２３に示すように、受付機能３７ｄは、立体物として造形する対象の部位が複数選択される場合に、複数の部位のうち、造形後に他の部位から取り外される部位を指定する操作を受け付ける。例えば、受付機能３７ｄは、頭部の立体物８２から取り外される部位として、脳の立体物８１を指定する操作を受け付ける。これにより、生成機能３７ｅは、指定された部位を他の部位から取り外し可能に造形するための造形用データを生成する。具体的には、生成機能３７ｅは、脳の立体物８１が頭部の立体物８２から取り外し可能に造形するための造形用データを生成する。

また、受付機能３７ｄは、部位が取り外される方向を指定する操作を受け付ける。例えば、図２３に示す例では、脳の立体物８１が頭部の立体物８２から取り外される方向８３が指定される。これにより、生成機能３７ｅは、操作により指定された方向に垂直な面で部位を他の部位から取り外し可能に造形するための造形用データを生成する。例えば、生成機能３７ｅは、方向８３に垂直な面８４で脳の立体物８１を頭部の立体物８２から取り外し可能に、造形用データを生成する。

また、生成機能３７ｅは、垂直な面上に、部位の立体物と、他の部位の立体物とが互いに接合するための接合部を含む造形用データを生成する。例えば、生成機能３７ｅは、面８４上に、図２１に示したように、脳の立体物８１と頭部の立体物８２とを互いに接合するための接合部を形成する。

また、生成機能３７ｅは、部位を他の部位から取り外すための取り外し口を造形するための情報を含む造形用データを生成する。図２３に示す例では、生成機能３７ｅは、脳の立体物８１を方向８３へ取り出し可能に、頭部の立体物８２の上部が開いた状態で形成される。

このように、第５の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、ある部位を他の部位から取り外し可能に造形することができる。

（第５の実施形態の変形例）
また、複数の部位を取り外す場合には、複数の部位の位置及び大きさ等に基づいて、互いに干渉しないようにする。

図２４は、第５の実施形態の変形例に係る生成機能３７ｅによる取り外しについて説明するための図である。図２４には、腹部の立体物８５から肝臓の立体物８６と胃の立体物８７とが取り出される場合を例示する。

生成機能３７ｅは、他の部位から取り外される部位が複数選択された場合に、複数の部位それぞれの大きさ及び位置に基づいて、取り外し口の大きさ及び位置を設定し、設定した取り外し口を含む造形用データを生成する。例えば、生成機能３７ｅは、腹部の立体物８５から肝臓の立体物８６と胃の立体物８７とが取り出される場合には、肝臓の立体物８６及び胃の立体物８７の位置及び大きさに基づいて、胴体の立体物８８に取り出し口を設定する。この取り出し口は、ちょうど、肝臓の立体物８６及び胃の立体物８７を覆う胴体表面に対応する。なお、胃の立体物８７は、その一部が肝臓の立体物８６の下側に存在する。このため、図２４の例では、肝臓の立体物８６が胴体の立体物８８から取り出された後に、胃の立体物８７が取り出されることとなる。

（第６の実施形態）
また、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１は、立体物が中空に造形されるように、造形用データを生成してもよい。

図２５は、第６の実施形態に係る生成機能３７ｅによる中空構造について説明するための図である。図２５には、脳の立体物８１の断面を例示する。

図２５に示すように、生成機能３７ｅは、操作により選択された部位が中空に造形されるように、造形用データを生成する。例えば、生成機能３７ｅは、立体物を中空にする場合には、立体物の表面の厚み８９を所定の厚みに設定した上で、立体物を中空にする。なお、この厚み８９は、操作者により予め設定可能である。

また、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１の造影剤検査によって得られた血管画像は、実際には血流、つまり、血管内腔を表すものである。このため、この血管画像を用いて中空構造の立体物を造形する場合には、例えば、生成機能３７ｅは、血管内腔に対応するボクセルを「０（造形しない）」とし、その周囲に所定の厚さを有する外壁を造形してもよい。

（第７の実施形態）
また、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１は、スキャノ画像を用いて造形用データを生成するための造形条件を設定しておき、設定した造形条件を本撮影による診断画像に対して適用することもできる。これによれば、操作者は、本撮影の完了を待たずとも、スキャノ画像を用いて造形条件を設定することができる。

第７の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、図８に例示したＸ線ＣＴ装置１と同様の構成を備え、受付機能３７ｄ及び生成機能３７ｅの処理の一部が相違する。そこで、第７の実施形態では、第２の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第２の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、説明を省略する。

図２６は、第７の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１による処理手順を示すフローチャートである。図２６に示す処理手順は、例えば、検査を開始する旨の指示を操作者から受け付けることにより開始される。

ステップＳ３０１において、処理回路３７は、検査を開始するか否かを判定する。例えば、処理回路３７は、検査を開始する旨の指示を操作者から受け付けると、以下のステップを実行する。なお、ステップＳ３０１が否定される場合には、処理回路３７は、検査を開始せず、待機状態である。

ステップＳ３０１が肯定されると、ステップＳ３０２において、処理回路３７は、３次元で位置決め撮影を実行する。

ステップＳ３０３において、画像再構成回路３６は、位置決め撮影のボリュームデータを再構成する。

ステップＳ３０４において、検出機能３７ａは、位置決め撮影のボリュームデータから部位を検出する。

ステップＳ３０５において、処理回路３７は、位置決め画像に基づいて、本撮影の撮影条件を設定する。

ステップＳ３０６において、処理回路３７は、本撮影を実行する。例えば、ステップＳ３０５において設定された本撮影の撮影条件に基づいて、本撮影を実行する。

ステップＳ３０７において、受付機能３７ｄは、位置決め画像に基づいて、３Ｄプリンタ４の造形条件を設定する。例えば、受付機能３７ｄは、造形対象部位の選択、加工、造形可能範囲６０との位置関係の調整、拡大／縮小等、造形用データの生成に用いられる造形条件を設定する。言い換えると、受付機能３７ｄは、位置決め撮影のボリュームデータの各ボクセルに対して、造形対象部位であることを示す「１」、若しくは造形対象部位でないことを示す「０」を割り当てる。

ステップＳ３０８において、画像再構成回路３６は、本撮影のボリュームデータを再構成する。

ステップＳ３０９において、検出機能３７ａは、本撮影のボリュームデータから部位を検出する。

ステップＳ３１０において、生成機能３７ｅは、造形条件に基づいて、本撮影のボリュームデータから造形用データを生成する。例えば、生成機能３７ｅは、位置決め撮影のボリュームデータの各部位に対して設定された造形条件を、本撮影のボリュームデータの各部位に対して適用する。この結果、本撮影のボリュームデータの各ボクセルに対して、造形対象部位であることを示す「１」、若しくは造形対象部位でないことを示す「０」が割り当てられる。そして、生成機能３７ｅは、このボリュームデータをＳＴＬ形式に変換することで、造形用データを生成する。

ステップＳ３１１において、生成機能３７ｅは、造形用データを３Ｄプリンタ４に出力する。そして、ステップＳ３１２において、３Ｄプリンタ４は、造形対象部位の立体物を造形する。

なお、上記の説明は一例に過ぎず、例えば、上記の処理手順は、必ずしも上述した順序で実行されなくてもよい。例えば、上記のステップＳ３０１〜Ｓ３１２の各処理は、処理内容が矛盾しない範囲で、適宜順序を変えて実行されてもよい。

このように、第７の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１において、検出機能３７ａは、位置決め撮影のボリュームデータから被検体Ｐにおける複数の部位それぞれの位置を検出するとともに、位置決め撮影の後に実行される本撮影のボリュームデータから被検体Ｐにおける複数の部位それぞれの位置を検出する。受付機能３７ｄは、位置決め撮影のボリュームデータに含まれる部位を立体物として造形するための造形条件を設定する操作を受け付ける。生成機能３７ｅは、操作により設定された造形条件に基づいて、本撮影のボリュームデータに含まれる部位を立体物として造形するための造形用データを生成する。これによれば、第７の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１において、操作者は、本撮影の完了を待たずとも、スキャノ画像を用いて造形条件を設定することができる。

（その他の実施形態）
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。

（医用情報処理装置）
例えば、上記の実施形態では、造形用データを生成する処理がＸ線ＣＴ装置１にて実行される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上記の造形用データを生成する処理は、ＭＲＩ装置、超音波診断装置等、他の医用画像診断装置で実行されてもよいし、パーソナルコンピュータやワークステーション等、他の医用情報処理装置で実行されてもよい。

図２７は、その他の実施形態に係る医用情報処理システム２１０の構成の一例を示す図である。図２７に示すように、その他の実施形態に係る医用情報処理システム２１０は、Ｘ線ＣＴ装置１と、サーバ装置２と、端末装置３と、３Ｄプリンタ４と、医用情報処理装置３００とを備える。なお、Ｘ線ＣＴ装置１、サーバ装置２、端末装置３、及び３Ｄプリンタ４の説明は、図７と同様であるので説明を省略する。

図２８は、その他の実施形態に係る医用情報処理装置３００の構成の一例を示す図である。図２８に示すように、医用情報処理装置３００は、入力回路３０１と、ディスプレイ３０２と、記憶回路３１０と、処理回路３２０とを備える。なお、入力回路３０１、ディスプレイ３０２、及び記憶回路３１０の説明は、図８に示した入力回路３１、ディスプレイ３２、及び記憶回路３５とそれぞれ同様であるので説明を省略する。

処理回路３２０は、検出機能３２１、位置照合機能３２２、表示制御機能３２３、受付機能３２４、及び生成機能３２５を実行する。なお、検出機能３２１、位置照合機能３２２、表示制御機能３２３、受付機能３２４、及び生成機能３２５の説明は、図８に示した検出機能３７ａ、位置照合機能３７ｂ、表示制御機能３７ｃ、受付機能３７ｄ、及び生成機能３７ｅとそれぞれ同様であるので説明を省略する。

このように、上記の実施形態にて説明したあらゆる処理は、医用情報処理装置３００にて実行可能となり、被検体の部位を立体物として造形するための操作を容易にすることができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、上記の実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、上記の実施形態で説明した超音波イメージング方法は、予め用意された超音波イメージングプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この超音波イメージング方法は、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この超音波イメージング方法は、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、被検体の部位を立体物として造形するための操作を容易にすることができる。

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。

１００ 医用情報処理装置
１２０ 処理回路
１２１ 表示制御機能
１２２ 受付機能
１２３ 生成機能

Claims (20)

1. 立体物造形装置が立体物を造形可能な範囲である造形可能範囲に対して、当該立体物として造形される被検体の部位の領域を調整する操作を受け付ける受付部と、
   ３次元の医用画像データであるボリュームデータのうち、前記操作により調整された部位の領域に対応するボリュームデータを用いて、前記立体物造形装置が前記立体物を造形するためのデータである造形用データを生成する生成部と
   を備える、医用情報処理装置。
2. 前記ボリュームデータに基づく画像、及び、人体における複数の部位それぞれの標準的な位置を表す仮想患者画像の少なくとも一方を表示画像としてディスプレイに表示させる表示制御部を更に備え、
   前記受付部は、前記ディスプレイに表示された表示画像上で、前記部位を選択する操作を受け付ける、
   請求項１に記載の医用情報処理装置。
3. 前記表示制御部は、前記ディスプレイに表示する表示画像上に、前記立体物造形装置が前記立体物として造形可能な範囲である造形可能範囲を重畳表示し、
   前記受付部は、前記ディスプレイに表示された表示画像と、前記造形可能範囲との位置関係を調整する操作を受け付け、
   前記生成部は、前記操作により調整された位置関係の前記ボリュームデータを用いて、前記造形用データを生成する、
   請求項２に記載の医用情報処理装置。
4. 前記受付部は、前記ディスプレイに表示された表示画像上で、前記ボリュームデータのサイズを拡大又は縮小する操作を受け付け、
   前記生成部は、前記サイズを拡大又は縮小する操作により拡大又は縮小されたサイズの前記ボリュームデータを用いて、前記造形用データを生成する、
   請求項２又は３に記載の医用情報処理装置。
5. 前記ボリュームデータから、前記被検体における複数の部位それぞれの位置を検出する検出部を更に備え、
   前記受付部は、前記検出部によって検出された複数の部位のうち、少なくとも一つの部位を選択する操作を受け付ける、
   請求項２〜４のいずれか一つに記載の医用情報処理装置。
6. 前記ディスプレイは、立体視可能な立体画像を表示する３次元ディスプレイであり、
   前記表示制御部は、前記表示画像を前記立体画像として前記３次元ディスプレイに表示させる、
   請求項２〜５のいずれか一つに記載の医用情報処理装置。
7. 前記受付部は、前記ディスプレイに表示された表示画像上で、前記部位のボリュームデータを加工する操作を受け付け、
   前記生成部は、前記部位のボリュームデータを加工する操作により加工された部位の前記ボリュームデータを用いて、前記造形用データを生成する、
   請求項２〜６のいずれか一つに記載の医用情報処理装置。
8. 前記表示制御部は、前記仮想患者画像を前記ディスプレイに表示する場合に、前記部位のボリュームデータの加工に連動して、当該部位に対応する当該仮想患者画像の部位も加工して表示する、
   請求項７に記載の医用情報処理装置。
9. 前記生成部は、前記サイズを拡大又は縮小する操作により拡大又は縮小された前記ボリュームデータのサイズと、前記被検体のサイズとの縮尺を含む前記造形用データを生成する、
   請求項４に記載の医用情報処理装置。
10. 前記表示制御部は、前記ディスプレイに表示する表示画像上に、前記部位を複数の領域に分割する分割位置を表示し、
    前記生成部は、前記分割位置で分割された複数の領域ごとに、前記造形用データを生成する、
    請求項２〜９のいずれか一つに記載の医用情報処理装置。
11. 前記受付部は、前記ディスプレイに表示された表示画像上で、前記分割位置を変更する操作を受け付け、
    前記生成部は、前記分割位置を変更する操作により変更された分割位置で分割された複数の領域ごとに、前記造形用データを生成する、
    請求項１０に記載の医用情報処理装置。
12. 前記受付部は、前記ディスプレイに表示された表示画像上で、関心領域を設定する操作を受け付け、
    前記生成部は、前記操作により設定された関心領域以外の領域に前記分割位置を設定し、設定した分割位置により分割された複数の領域ごとに、前記造形用データを生成する、
    請求項１０に記載の医用情報処理装置。
13. 前記生成部は、前記分割位置により分割される複数の領域の分割面上に、それぞれ領域に対応する立体物が互いに接合するための接合部を含む前記造形用データを生成する、
    請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の医用情報処理装置。
14. 前記受付部は、前記立体物として造形する対象の部位が複数選択される場合に、選択された複数の部位のうち、造形後に他の部位から取り外される部位を指定する操作を受け付け、
    前記生成部は、前記取り外される部位を指定する操作により指定された部位を前記他の部位から取り外し可能に造形するための前記造形用データを生成する、
    請求項１〜１３のいずれか一つに記載の医用情報処理装置。
15. 前記受付部は、更に、前記他の部位から取り外される部位が取り外される方向を指定する操作を受け付け、
    前記生成部は、前記方向を指定する操作により指定された方向に垂直な面で前記部位を他の部位から取り外し可能に造形するための前記造形用データを生成する、
    請求項１４に記載の医用情報処理装置。
16. 前記生成部は、前記垂直な面上に、前記取り外される部位の立体物と、前記他の部位の立体物とが互いに接合するための接合部を含む前記造形用データを生成する、
    請求項１５に記載の医用情報処理装置。
17. 前記生成部は、前記取り外される部位を前記他の部位から取り外すための取り外し口を造形するための情報を含む前記造形用データを生成する、
    請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の医用情報処理装置。
18. 前記生成部は、前記他の部位から取り外される部位が複数選択された場合に、当該複数の部位それぞれの大きさ及び位置に基づいて、前記取り外し口の大きさ及び位置を設定し、設定した取り外し口を含む前記造形用データを生成する、
    請求項１７に記載の医用情報処理装置。
19. 前記生成部は、前記部位を選択する操作により選択された部位が中空に造形されるように、前記造形用データを生成する、
    請求項２に記載の医用情報処理装置。
20. 前記検出部は、位置決め撮影のボリュームデータから前記被検体における複数の部位それぞれの位置を検出するとともに、当該位置決め撮影の後に実行される本撮影のボリュームデータから前記被検体における複数の部位それぞれの位置を検出し、
    前記受付部は、前記位置決め撮影のボリュームデータに含まれる部位を立体物として造形するための造形条件を設定する操作を受け付け、
    前記生成部は、前記造形条件を設定する操作により設定された造形条件に基づいて、前記本撮影のボリュームデータに含まれる部位を立体物として造形するための前記造形用データを生成する、
    請求項５に記載の医用情報処理装置。

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