JP2019000362A - 医用画像処理装置、医用画像診断装置及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】骨に挿入するスクリューの選択を支援することができる医用画像処理装置、医用画像診断装置及び医用画像処理プログラムを提供する。【解決手段】一実施形態の医用画像処理装置は、プレートを骨に固定するスクリューの選択を支援する医用画像処理装置であって、前記プレートが固定される骨を含む医用画像を取得する取得部と、前記プレートが固定される骨を含む医用画像から前記プレートが固定される骨を特定し、前記骨の画素値に基づいて前記骨のもろさの度合いの空間分布を判定する判定部と、判定された前記骨のもろさの空間分布に基づいて、前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する選択部と、を備える。【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、医用画像診断装置及び医用画像処理プログラムに関する。

インプラントを体内に留置して骨折を治療する方法がある。骨折治療に使用されるインプラントには、例えば、骨折した骨を支持又は固定するために骨折部位に設置されるプレートや、プレートを骨にねじ止めするためのスクリューがある。スクリューは、骨同士をねじ止めして固定する場合、単独で利用されることもある。

プレートは、骨折部位や骨の形状に合わせて様々な種類が提供されている。また、骨折部を含む医用画像を用いて、骨折した骨のどの位置にプレートを設置するかをシミュレーションする装置やプログラムが開発されている。なお、骨折部とは、骨が変形又は損傷した部位を中心とした骨領域のことである。また、以下の説明では、骨折部を含む医用画像を骨折部画像と称する。

スクリューについてもプレートの種類や骨の形状に応じて様々に提供されている。しかしながら、スクリューの種類、スクリューの径や長さは、骨折した骨の状態又は性質、骨折した骨の部位又は形状に応じて骨折部毎に異なる。なおここで、径とは、スクリューの軸部の直径のことである。また、長さとは、スクリューの軸部の全長のことである。また、１つのプレートを骨に固定するために種類の異なるスクリューが複数利用され、固定する位置や固定する方向に応じて適切なスクリューが異なる。

そのため、従来は、医師の知識や経験に基づいてスクリューが選択されていた。骨折部毎に選択されるスクリューが異なるため、スクリューの選択は、骨折の治療計画において時間を要する作業の一つであった。そこで、骨折部に適切なスクリューの選択を支援する装置が求められている。

特開２０１１−８３３６０号公報

本発明が解決しようとする課題は、骨に挿入するスクリューの選択を支援することができる医用画像処理装置、医用画像診断装置及び医用画像処理プログラムを提供することである。

一実施形態の医用画像処理装置は、プレートを骨に固定するスクリューの選択を支援する医用画像処理装置であって、前記プレートが固定される骨を含む医用画像を取得する取得部と、前記プレートが固定される骨を含む医用画像から前記プレートが固定される骨を特定し、前記骨の画素値に基づいて前記骨のもろさの度合いの空間分布を判定する判定部と、判定された前記骨のもろさの空間分布に基づいて、前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する選択部と、を備える。

実施形態に係る医用画像診断装置の一例を示す概念的な構成図。 実施形態に係る医用画像処理装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 実施形態に係る医用画像処理装置の動作の一例を示す第１のフローチャート。 実施形態に係る医用画像処理装置の動作の一例を示す第２のフローチャート。 プレートの骨に対する位置合わせを説明する模式図。 Ｍｉｓｃｈ分類に基づいて骨のもろさを識別表示した模式図。 スクリューの挿入位置毎の骨のもろさを識別表示した模式図。 プレートに取り付け可能なスクリューの一覧を示すスクリューテーブル。 スクリューの挿入方向における骨の長さを説明する模式図。 適合スクリューリストの表示例を示す模式図。 スクリューの挿入方向を示す模式図。 スクリューの種類と固定位置とを説明する模式図。

初めにプレートを固定するスクリュー選択における問題点及び本発明者らの着眼点を説明した後、本発明の実施形態について説明する。

骨折部を含む骨の表面にプレートを設置し、プレートをスクリューで骨にねじ止めすることで、骨折した骨を固定する治療法がある。骨折部位や骨折の仕方などに応じてプレートの固定方法には様々な方法が存在し、医師は、複数あるプレートの固定方法の中から骨折部位や骨折の仕方にあった方法を選択する。更に、骨折部位や骨折の仕方などによって使用されるプレートやスクリューは異なる。

プレートの選択については、例えばＣＴ画像上にプレート画像を表示してプレートの設置位置をシミュレーションできる装置やプログラムが提供されている。このような装置やプログラムを利用することで、医師等のユーザは、骨折部位に応じたプレートの選択及びプレートの設置位置を決定できる。

一方、プレートを固定するためのスクリューは、プレートの固定法、骨に対するプレートの設置位置によって異なる。プレートの固定法や設置位置は、骨折部位や骨折の仕方、骨折部位における骨の状態や性質によって異なる。特に、骨の固さやもろさなどの骨の性質によってプレートの固定法は大きく異なる。

例えば、骨がもろい場合、ロッキングスクリューと呼ばれるスクリューが選択される。ロッキングスクリューは、頭部にもねじ部を有し、当該ねじ部とプレートとがねじ止めされることで、スクリューを骨及びプレートの両方に対して固定することができるスクリューである。ロッキングスクリューは、骨だけでなくプレートに対しても固定力を発揮するため、例えば、骨がもろい場合や骨折部に近い箇所に使用される。

このように、骨のもろさや耐久度などの骨の性質がスクリューを選択する１つの指標となる場合がある。そこで本発明者らは、骨折部画像に基づいて骨のもろさの度合いを判定し、当該骨のもろさに基づいてスクリューを自動選択できる構成を捻出した。

以下、上記画期的な構成を備えた医用画像処理装置、医用画像診断装置及び医用画像処理プログラムを図面を参照して説明する。

（１）構成
図１は、実施形態に係る医用画像診断装置の一例を示す概念的な構成図である。図１の医用画像診断装置１は、Ｘ線ＣＴ装置２、医用画像処理装置５及び画像サーバ４を備える。Ｘ線ＣＴ装置２、医用画像処理装置５及び画像サーバ４は、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して接続する。

図１ではＸ線ＣＴ装置２を有する医用画像診断装置１を例に挙げて説明するが、Ｘ線ＣＴ装置２に替えて、医用画像診断装置１は、ＣアームやΩアームを有するＸ線アンギオ装置、歯科用ＣＴ装置などの他のＸ線装置を備えてもよい。医用画像診断装置１は、Ｘ線ＣＴ装置２等のＸ線装置により、骨折部画像やプレート画像を取得する。

なお、Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転するRotate/Rotate-Type（第３世代ＣＴ）、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するStationary／Rotate-Type（第４世代ＣＴ）等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。以下の説明では、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置２として第３世代のRotate／Rotate−Typeを採用する場合の例を示す。

Ｘ線ＣＴ装置２は、架台装置１０、寝台装置３０及びコンソール装置４０を有する。架台装置１０及び寝台装置３０は、検査室に設置される。架台装置１０は、寝台装置３０に載置された被検体Ｐに関するＸ線の検出データ（透過データ）を生成する。一方、コンソール装置４０は、検査室に隣接する制御室に設置され、検出データに基づいて投影データを生成することで、再構成画像の生成及び表示を行う。

架台装置１０は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、撮像領域が内在する開口部１９を有する回転フレーム１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、コリメータ１７及びデータ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８を備える。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管である。なお、本実施形態においては、一管球型のＸ線ＣＴ装置にも、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。

なお、Ｘ線を発生させるハードウェアは、Ｘ線管１１には限定されない。例えば、Ｘ線管１１に替えて、電子銃から発生した電子ビームを収束させるフォーカスコイル、電磁偏向させる偏向コイル、被検体Ｐの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってＸ線を発生させるターゲットリングを含む第５世代方式によりＸ線を発生させてもよい。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

また、Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー、Photo Multiplier Tube：ＰＭＴ）等の光センサを有する。

なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する。

なお、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の非回転部分、例えば図示しない固定フレームに設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、図示しない固定フレームは回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームである。

このように、Ｘ線ＣＴ装置２は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向させて支持する回転フレーム１３を被検体Ｐの周りに回転させることで、被検体Ｐの周囲一周分、即ち、被検体Ｐの３６０°分の検出データを収集する。なお、ＣＴ画像の再構成方式は、３６０°分の検出データを用いるフルスキャン再構成方式には限定されない。例えば、半周（１８０°）＋ファン角度分の検出データに基づいてＣＴ画像を再構成するハーフ再構成方式であってもよい。

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有する。また、Ｘ線高電圧装置１４は、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置及びＸ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置を有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、後述する回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム側に設けられても構わない。

制御装置１５は、プロセッサ及びメモリと、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースからの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。

例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、ならびに寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。

なお、ここでは一例として、Ｘ線ＣＴ装置２の装置座標系を以下のように定義する。非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交し、鉛直方向に垂直である軸方向をｘ軸方向、ｚ軸方向に直交し、鉛直方向に水平である軸方向をｙ軸方向とする。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１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１１から照射された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１６（ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow−tie filter））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。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組合せによってスリットを形成する。

ＤＡＳ１８（Data Acquisition System）は、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳ１８が生成した検出データは、コンソール装置４０へと転送される。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１、寝台駆動装置３２、天板３３及び支持フレーム３４を備える。

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（ｙ方向）に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向（ｚ方向）に移動するモータ或いはアクチュエータである。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。

なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向（ｚ方向）に移動してもよい。また、寝台駆動装置３２は、寝台装置３０の基台３１ごと移動させてもよい。本発明を立位ＣＴに応用可能な場合は、天板３３に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。また、ヘリカルスキャン撮影や位置決め等のためのスキャノ撮影等、架台装置１０の撮像系と天板３３の位置関係の相対的な変更をともなう撮影を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板３３の駆動によって行われてもよいし、架台装置１０の固定フレームの走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われてもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３及び処理回路４４を有する。なお、以下の説明では、コンソール装置４０が単一のコンソールで全ての機能を実行するものとするが、これらの機能は、複数のコンソールが実行してもよい。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等の、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。

Ｘ線ＣＴ装置２が生成した投影データや再構成画像データは、メモリ４１に記憶されてもよい。また、Ｘ線ＣＴ装置２が生成した投影データや再構成画像データは、ネットワークを介してＸ線ＣＴ装置２と接続可能な画像サーバ４に記憶されてもよい。同様に、メモリ４１の記録媒体内のプログラム及びデータの一部又は全部は、ネットワークを介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介してメモリ４１に与えられてもよい。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。

入力インターフェース４３は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像を画像処理する際の画像処理条件等の設定情報をユーザから受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、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により実現される。

処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ装置２の全体の動作を制御する。また、処理回路４４は、データ収集回路１４から出力された検出データに対して補正処理などの前処理を実行し、前処理後の検出データを再構成処理してＣＴ画像データの生成を実行する。更に、処理回路４４は、ＣＴ画像データを公知の方法により任意断面の断層像データや３次元画像データを生成する画像処理を実行する。

処理回路４４は、専用のハードウェアで構成してもよいし、内蔵のプロセッサによるソフトウェア処理で後述する各種機能を実現するように構成してもよい。ここでは一例として、処理回路４４がプロセッサによるソフトウェア処理によって各種機能を実現する場合について説明する。

なお、上記説明におけるプロセッサとは、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、プログラマブル論理デバイス、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）などの回路を意味する。上記プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）などが挙げられる。処理回路４４ａは、メモリ４１に記憶されたプログラム又は処理回路４４のプロセッサ内に直接組み込まれたプログラムを読み出し、当該プログラムを実行することで各機能を実現する。

また、処理回路４４は、単一のプロセッサによって構成されてもよいし、複数の独立したプロセッサの組合せによって構成されてもよい。後者の場合、複数のプロセッサにそれぞれ対応する複数のメモリが設けられると共に、各プロセッサにより実行されるプログラムが当該プロセッサに対応するメモリに記憶される構成でもよい。別の例としては、１個のメモリが複数のプロセッサの各機能に対応するプログラムを一括的に記憶する構成でもよい。

更に、処理回路４４で実行される機能は、コンソール装置４０以外の統合サーバで実行されてもよい。統合サーバとは、複数のモダリティにおいて取得された検出データを一括して処理するコンピュータである。ここで、サーバとは、メモリ及びプロセッサを有し、ネットワークを介してクライアントコンピュータに対し自身の持つ機能やデータを提供するコンピュータである。また、サーバは、仮想サーバとして複数の物理サーバから構成されてもよいし、施設外に設けられ、コンソール装置４０と広域ネットワークを介して接続可能なクラウドサーバであってもよい。

なお、コンソール装置４０で実行可能な画像再構成などの画像処理は、画像処理装置５で実行できても良い。同様に、画像処理装置５で実行可能な骨折部における治療計画の作成処理についても、コンソール装置４０で実行できても良い。また、コンソール装置４０と画像処理装置５との両方で同時に実行することとしても構わない。

画像サーバ４にはＸ線ＣＴ装置２や他のモダリティで収集された医用画像が記憶される。なお、画像サーバ４は、医用画像に加えてインプラントのＳＴＬデータなどの３次元画像データを記憶してもよい。

医用画像処理装置５は、例えば、パーソナルコンピュータにより構成され、医師等のユーザが骨折部における治療計画を作成する装置である。なお、治療計画の表示や入力は、シンクライアントから行い、治療計画の作成処理は、当該シンクライアントのサーバとして機能する医用画像処理装置５で実行されてもよい。医用画像処理装置５の構成については、図２で詳細に説明する。

図２は、実施形態に係る医用画像処理装置５の機能構成例を示す機能ブロック図である。医用画像処理装置５は、メモリ５１、ディスプレイ５２、入力インターフェース５３及び処理回路５４を備える。

メモリ５１は、Ｘ線ＣＴ装置２のメモリ４１と同様の構成を有し、プレートデータベース５２１及びスクリューデータベース５１２を記憶する。

プレートデータベース５２１は、骨折の治療に用いられるインプラントであるプレートの情報を蓄積したデータベースである。プレートデータベース５２１は、プレート識別番号（ＩＤ：identification）とプレートの特徴を示す複数の情報項目とが関連付けされたデータ単位を複数有する。プレートの特徴には、例えば、プレートの設置対象となる骨の部位名称、プレートのサイズ、プレートに設けられたスクリューを設置するための穴の数などの情報項目が含まれる。

また、プレートデータベース５２１は、プレート画像データを記憶してもよい。プレート画像には、ＳＴＬデータなどの３次元画像データやプレートを撮像したＸ線画像が含まれる。

なお、プレート画像データは、画像サーバ４に格納されていてもよいし、他の外部記憶装置に格納されてもよい。プレート画像は、ユーザによるプレートＩＤの選択に応じて画像サーバ４や外部記憶装置からダウンロードされるように医用画像診断装置５を構成してもよい。

スクリューデータベース５２２は、骨折の治療に用いられるインプラントであるスクリューの情報を蓄積したデータベースである。スクリューデータベース５２２は、例えば、スクリューの特徴を示す複数の情報項目がプレート毎に関連付けされたスクリューテーブルで構成される。スクリューテーブルは、スクリューＩＤに、スクリュー種別、径、長さ、適合する骨の状態に関する情報などの複数の情報項目が関連付けされたデータ単位を複数有する。スクリューテーブルについては、後述の図９で詳細に説明する。

ディスプレイ５２は、Ｘ線ＣＴ装置２のディスプレイ４２と同様の構成を有し、処理回路５４の制御に従い、被検体Ｐの骨折部画像やプレートの３次元画像を表示する。また、骨折部における骨の性質を示す生体指標を骨折部画像上に表示する。更に、骨折部に埋め込み可能なスクリューのリストを表示する。ディスプレイ５３に表示される骨折部に埋め込み可能なスクリューのリストの表示例については、後述の図１０で詳細に説明する。

入力インターフェース５３は、Ｘ線ＣＴ装置２のディスプレイ４２と同様の構成を有し、医師等のユーザの入力を受け付け、処理回路５４に出力する。入力インターフェース５３は、選択されたプレートのプレートＩＤや、プレートの位置指定情報などの入力を受け付ける。また、入力インターフェース５３は、ディスプレイ５２に表示された骨折部に埋め込み可能なスクリューのリストに基づいてユーザが選択したスクリューの選択情報を受け付ける。

処理回路５４は、ネットワークを介して画像サーバ４から骨折部画像を取得する取得機能を有し、当該骨折部画像を画像処理してプレート及びスクリューを選択する処理を実行する。なお、処理回路５４は、Ｘ線ＣＴ装置２の処理回路４４と同様の構成を有する。以下の説明では、処理回路５４がプロセッサによるソフトウェア処理によって各種機能を実現する場合について説明する。

処理回路５４は、もろさ判定機能５４２、プレート位置合わせ機能５４１及びスクリュー選択機能５４３を実現する。

もろさ判定機能５４２は、画像サーバ４や外部の記憶装置から取得された骨折部画像に基づいて、骨の性質を示す生体指標を当該骨折部画像の画素毎に判定する。ここで、骨の性質とは、骨のもろさ、硬さなどの骨質のことである。骨の性質を示す生体指標には、例えば、ＣＴ値に基づくＭｉｓｃｈ分類がある。

Ｍｉｓｃｈ分類では、医用画像の画素毎のＣＴ値に基づいて骨の性質が５段階に分類される。具体的には、Ｍｉｓｃｈ分類は、骨が硬い順に、ＣＴ値が１２５０ＨＵ（Hounsfield Unit）より大きい場合「Ｄ５」、８５０ＨＵより大きく１２５０ＨＵ未満の場合「Ｄ４」、３５０ＨＵより大きく、８５０ＨＵ未満の場合「Ｄ３」、１５０ＨＵより大きく、３５０ＨＵ未満の場合「Ｄ２」、１５０ＨＵ未満の場合、「Ｄ１」と分類する。なお、Ｄ１は、骨ではない部分を示す。

なお、ＣＴ値は、組織のＸ線減弱係数と対応付けられており、水を０ＨＵとし、空気を−１０００ＨＵとする相対的な値である。ＣＴ値は、Ｘ線減弱係数から求められるため、Ｘ線で撮像された医用画像の画素値からはＣＴ値を算出することができる。例えば、Ｘ線アンギオ装置などで取得される医用画像においても、ＣＴ値を算出することができる。

もろさ判定機能５４２は、Ｍｉｓｃｈ分類に基づいて骨のもろさの度合いの空間分布を判定する。例えば、もろさ判定機能５４２は、骨折部画像における骨折部を含む骨のもろさを当該骨の画素ごとに判定する。もろさ判定機能５４２は、Ｍｉｓｃｈ分類に基づいて画素毎に判定された骨のもろさを有彩色で識別表示してもよい。例えば、もろさ判定機能５４２は、骨折部画像の画素毎に判定されたＭｉｓｃｈ分類に応じた色を当該骨折部画像の画素に割り当てたカラーマップにより骨のもろさの分布を医用画像上に表示してもよい。もろさ判定機能５４によるＭｉｓｃｈ分類については後述の図６で詳細に説明する。

なお、骨のもろさを示す生体指標は、Ｍｉｓｃｈ分類には限定されない。例えば、骨内部全体のＣＴ値の傾向に基づいて骨のもろさを判定してもよい。具体的には、骨の中心と骨の表面とを結んだ直線上のＣＴ値の平均値や分散値が所定の閾値よりも低い場合、骨がもろいと判定する。また、もろさ判定機能５４２は、骨折線からの距離や骨折線の本数などを加味して骨折部における骨のもろさを判定してもよい。

プレート位置合わせ機能５４１は、骨折部を有する骨と、当該骨に設置されるプレートとの位置をシミュレーションすることで、プレートの設置位置を決定する。プレート位置合わせ機能５４１は、画像サーバ４から骨折部画像を取得し、骨折部画像にプレート画像を重畳してディスプレイ５２に表示する。なお、プレート画像は、プレートデータベース５１１に記憶されていてもよいし、ユーザが選択したプレートＩＤに基づいて画像サーバ４等の外部記憶装置からダウンロードされて表示されてもよい。プレートと骨との位置合わせについては後述の図５で詳細に説明する。

スクリュー選択機能５４３は、プレートの設置位置における骨のもろさに基づいて、当該位置に適合するスクリューを選択する。スクリュー選択機能５４３は、スクリューデータベース５１２を参照し、設置されるプレートに適合し、且つ、骨のもろさに適合するスクリューを特定し、適合スクリューリストを生成する。

更に、スクリュー選択機能５４３は、スクリューの骨への挿入方向における骨の長さと、スクリューの長さとを比較し、スクリューが骨を貫通しないか否かを判定する。ここで、「貫通」とは、スクリューの挿入位置である骨表面とは反対側の骨表面（骨膜）からスクリューの先端が突き出ることを意味する。適合スクリューリストの生成方法及びスクリューが骨を貫通しないか否かを判定方法については後述の図９及び図１０で詳細に説明する。

（２）動作
図３は、実施形態に係る医用画像処理装置５の動作の一例を示す第１のフローチャートである。また、図４は、実施形態に係る医用画像処理装置５の動作の一例を示す第２のフローチャートである。以下、図３及び図４のフローチャートのステップ番号に従い、図５乃至図８を適宜参照して医用画像処理装置５の動作を説明する。

まず、図３のフローチャートに基づいて、プレートの設置対象の骨における骨のもろさを判定し、骨のもろさに適合するスクリューのリストを生成する動作について説明する。

ステップＳ１０１において、ユーザは、複数のプレート種別の中から、被検体Ｐの骨折部位に適合するプレートを選択する。プレートの選択は、例えば、ディスプレイ５２に表示されたプレート種別一覧の中から所望のプレートをユーザが指定してもよいし、検査情報やカルテ情報などの被検体情報に基づいてプレート位置合わせ機能５４１がプレートデータベース５１１を検索し、骨折部位に適合するプレートを表示してもよい。

ステップＳ１０２において、プレート位置合わせ機能５４１は、指定されたプレートのプレート画像をプレートデータベース５１１から取得する。なお、プレート位置合わせ機能５４１は、プレート画像を画像サーバ４から取得してもよい。更に、プレート位置合わせ機能５４１は、骨折部画像を画像サーバ４から取得してもよい。プレート位置合わせ機能５４１は、取得した骨折部画像とプレート画像とをディスプレイ５２に表示する。

なお、骨折部画像の取得及び表示は、ステップＳ１０２よりも前に実行されてもよい。例えば、ステップＳ１０１の前に取得機能により取得された骨折部画像がディスプレイ５２に表示され、ユーザは、骨折部画像を参照して骨折部に適切なプレートを選択してもよい。

ステップＳ１０３において、プレート位置合わせ機能５４１は、プレートを骨折部画像の骨折部に位置合わせし、プレート設置位置を決定する。

図５は、プレートの骨に対する位置合わせを説明する模式図である。図５の上図は、被検体Ｐの骨折部画像のサジタル断面、図５の下図は、被検体Ｐの骨折部画像のコロナル断面である。図５において、骨折した骨は、骨折部Ｘで骨Ｂ１と骨Ｂ２とに離断している。骨折部Ｘに観察される骨の亀裂又は割れ目は、骨折線である。

図５は、サジタル断面において、骨折部Ｘの右側にプレートＦＰが位置合わせされ、コロナル断面において、骨の正面（コロナル断面に平行な面）にプレートＦＰが位置合わせされた例をそれぞれ示している。図５の下図に示すように、プレートＦＰには複数の穴が設けられている。この穴は、スクリュー用の穴であり、穴がある位置にスクリューが挿入されプレートが骨に固定される。

プレート位置合わせ機能５４１は、骨折部画像の複数の任意断面を表示し、骨折した骨とプレートとを位置合わせする。プレートの位置合わせは、ユーザがマウスなどの入力デバイスを用いてディスプレイ５２に表示されたプレート画像を移動させることで実行されてもよい。また、プレート位置合わせ機能５４１は、骨折した骨を画像処理により自動的に特定し、骨折した骨の表面形状とプレートの表面形状とが一致するように位置合わせしてもよい。なお、プレートと骨折部を有する骨との位置合わせは従来技術と同じでよいため、詳細な説明を省略する。

以上がプレートと骨の位置合わせの説明である。図３のフローチャートに戻って説明を続ける。

ステップＳ１０４において、もろさ判定機能５４２は、プレートと骨とが位置合わせされた位置合わせ画像をプレート位置合わせ機能５４１から取得し、プレートが設置される骨のもろさを当該骨の画素毎に判定する。なお、もろさ判定機能５４２は、画像サーバ４から骨折部画像を取得し、骨折部画像の全ての骨についてもろさを判定してもよい。また、ステップＳ１０４におけるもろさ判定処理は、プレートの位置合わせと並行して、或いはプレートの位置合わせ前に骨折部画像内の全ての骨に対して実行されてもよい。

もろさ判定機能５４２は、骨のもろさを画素毎のＣＴ値に基づくＭｉｓｃｈ分類により判定する。もろさ判定機能５４２は、骨折部画像の画素毎に判定されたＭｉｓｃｈ分類に応じた色をプレートが位置合わせされる骨の画素に割り当てたカラーマップを生成し、ディスプレイ５２に表示してもよい。ユーザは、カラーマップなどの支援情報を利用して骨折の治療計画を作成し、プレートの固定方法を判定してもよい。

図６は、Ｍｉｓｃｈ分類に基づいて骨のもろさを識別表示した模式図である。図６は、Ｍｉｓｃｈ分類に応じた色をプレートが位置合わせされる骨の画素に割り当てたカラーマップの一例である。図６の右下は、Ｍｉｓｃｈ分類のＤ１〜Ｄ５の識別表示を説明する凡例である。

なお、図６では、Ｍｉｓｃｈ分類において骨が硬いほど黒色が濃くなるようにグレースケールで識別化している。即ち、骨が硬いＤ１をより黒色が濃いグレースケールで示し、Ｄ２、Ｄ３と骨がもろくなるにしたがって薄いグレースケールで示している。但し、Ｍｉｓｃｈ分類の識別表示は、グレースケールに限定されるものではなく、Ｍｉｓｃｈ分類に応じて赤、青、緑などの有彩色を割り当てて識別表示してもよい。

もろさ判定機能５４２は、画素毎のＣＴ値に基づいてＭｉｓｃｈ分類を判定する。即ち、もろさ判定機能５４２は、ボリュームデータであるＣＴ画像データのボクセル毎にＭｉｓｃｈ分類を判定する。なお、もろさ判定機能５４２は、任意断層像において、断層面における画素値（ピクセル値）に基づいてＭｉｓｃｈ分類を判定してもよい。また、もろさ判定機能５４２は、ボクセル毎に判定されたＭｉｓｃｈ分類を任意断層面に合わせて補間処理し、当該断層面における画素毎のＭｉｓｃｈ分類を求めてもよい。

図６は、プレートが位置合わせされる骨のコロナル断面の断層画像の画素にＭｉｓｃｈ分類に応じた色を割り当てたカラーマップを示している。カラーマップにおいて、骨Ｂ２の骨折部Ｘ付近のＭｉｓｃｈ分類はＤ２〜Ｄ４であり、カラーマップは、骨Ｂ２の骨折部Ｘ付近の骨がもろくなっていることを示している。

図６に示した骨のもろさのカラーマップ表示は、例えば、プレートを用いず、スクリューのみを用いて骨を固定する場合、ユーザのスクリュー選択を支援する支援情報としても有効である。また、骨全体のもろさやもろさの分布を示すカラーマップなどの支援表示は、プレートの固定法を決定する場合など骨折の治療計画において有用である。

なお、ボクセル毎にＭｉｓｃｈ分類が判定された場合、もろさ判定機能５４２は、Ｍｉｓｃｈ分類を統計処理して骨折した骨全体のもろさを判定してもよい。また、もろさ判定機能５４２は、Ｍｉｓｃｈ分類を統計処理して所定の領域における骨のもろさを判定してもよい。

ここで、統計処理とは、画素毎のＣＴ値やＭｉｓｃｈ分類の加算値、平均値、中央値、分散、標準偏差などの統計値を利用し、データの傾向を分析して所定の範囲内における骨のもろさを総合的に判断する処理のことである。

また、ここで、所定の領域とは、例えば、プレートと骨との設置面全体であってもよいし、スクリューの挿入位置であるプレートの穴の領域又は穴の領域周辺の領域であってもよい。

プレートの穴の領域とは、プレートの穴の直下の骨の表面の領域であってもよいし、プレートの穴の直下にある全ての骨領域であってもよい。即ち、もろさ判定機能５４２は、プレートの穴の直下にある骨の筒状の立体において、ボクセル毎に判定されたＭｉｓｃｈ分類を統計処理し、筒状の立体におけるＭｉｓｃｈ分類を判定してもよい。

また、プレートの穴の領域周辺には、プレートの穴の輪郭よりも外側の領域を含む骨の表面の領域のことである。プレートの穴の領域周辺は、プレートの穴の直下にある骨の筒状の立体をプレートの穴の輪郭よりも外側の領域に拡大した骨の立体的な領域も含む。この場合、立体の形状は、筒状であってもよいし球状や立方体であってもよい。このように、もろさ判定機能５４１は、骨のもろさの空間的な分布を判定する。

図７は、スクリューの挿入位置毎の骨のもろさを識別表示した模式図である。図７は、プレートＦＰに設けられたスクリュー挿入位置である穴の毎に、画素毎に判定されたＭｉｓｃｈ分類に応じた色を割り当てたカラーマップを示す。図７の右下には、Ｍｉｓｃｈ分類の凡例が示されている。

プレートＦＰは、穴Ｈ１〜Ｈ８の８個のスクリューの挿入位置を有する。穴Ｈ１、穴Ｈ２及びＨ８にはＤ１に対応する濃いグレースケールのハッチングが割り当てられている。これは、穴Ｈ１、穴Ｈ２及びＨ８の直下にある骨が硬いことを示している。一方、穴Ｈ４及Ｈ５にはＤ３に対応する薄いグレースケールのハッチングが割り当てられている。これは、穴Ｈ４及びＨ５の直下にある骨がもろいことを示している。

なお、穴Ｈ４及びＨ５は、いずれも骨折部Ｘに一番近い穴である。例えば、もろさ判定機能５４２は、骨折部Ｘに近い穴か否かに応じてＭｉｓｃｈ分類を重み付けしてもよい。重み付けにより、骨折部Ｘに近い穴は、ＣＴ値に基づくＭｉｓｃｈ分類よりももろく判定され、骨折部Ｘより遠い穴は、ＣＴ値に基づくＭｉｓｃｈ分類よりも硬く判定される。なお、骨折部Ｘに近いか否かは、骨折部Ｘにおける骨折線からの距離に基づいて判断される。また、重み付け係数は、骨折線からの距離だけではなく、骨折線の長さや本数であってもよい。重み付け係数は、メモリ５１に予め記憶されていてもよい。ここで、予めとは、もろさ判定処理の実行前のことである。

もろさ判定機能５４２は、穴の大きさに応じて穴を複数の領域に分けて領域毎にもろさを判定してもよい。例えば、穴Ｈ３は、他の穴よりも面積が広い穴である。このような場合、穴の数か所にスクリューを挿入することがある。そこで、穴を複数の領域に分けて領域毎にもろさを判定してもよい。具体的には、穴の周辺と穴の中心とに穴の領域を分けてもろさを判定してもよい。図７の例では、中心はＤ５、穴の周辺はＤ４と判定されている。

なお、もろさ判定機能５４２は、穴の領域内のもろさを画素毎に判定し、穴の領域内のもろさの分布をカラーマップで表示してもよい。また、複数の画素を纏めて統計処理し、穴の領域内のもろさの分布をカラーマップで表示してもよい。

以上が、もろさ判定処理の説明である。図３のフローチャートに戻って説明を続ける。

ステップＳ１０５において、スクリュー選択機能５４３は、もろさ判定機能５４２で判定された骨のもろさに基づいて、当該骨に適合するスクリューがあるか否かを判定する。スクリュー選択機能５４３は、スクリューデータベース５１２を参照して使用されるプレート及び判定された骨のもろさに適合するスクリューを特定する。スクリュー選択機能５４３において、適合するスクリューがあると判定された場合、ステップＳ１０５のＹＥＳの方向に分岐し、ステップＳ１０８に進む。一方、適合するスクリューがないと判定された場合、ステップＳ１０５のＮＯ方向に分岐し、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、プレート位置合わせ機能５４１は、プレート位置の再調整が可能か否かを判定する。プレートの位置の再調整が可能か否かは、骨に対するプレートの長さやプレートの設置位置に応じてプレート位置合わせ機能５４１により判定されてもよい。また、プレートの調整回数に基づいて判定されてもよい。

具体的には、プレート位置合わせ機能５４１は、プレートの調整回数が所定の閾値を超えた場合、プレートの位置の再調整ができないと判定する。プレートの調整が複数回実行されると、プレートの位置を微調整するよりも別のプレートを選んだ方が有効である場合がある。そこで、プレート位置合わせ機能５４１は、プレートの位置の再調整ができない場合、ステップＳ１０６のＮＯの方向に分岐し、ステップＳ１０１に戻ってユーザにプレートを再選択させる。

一方、プレートの位置の再調整が可能な場合、ステップＳ１０６のＹＥＳの方向に分岐し、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、プレート位置合わせ機能５４１は、プレート画像と骨折部画像とを表示し、プレート位置を変更する。ステップＳ１０７の処理後は、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０５の処理に戻る。ステップＳ１０４において微調整後のプレート位置における骨のもろさが判定され、ステップＳ１０５において、スクリュー選択機能５４３は、新たに判定された骨のもろさに基づいて適合するスクリューを特定する。ステップＳ１０５において、適合するスクリューがあると判定された場合、ステップＳ１０５のＹＥＳの方向に分岐し、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８において、スクリュー選択機能５４３は、適合スクリューリストを生成し、ディスプレイ５２に表示する。

以上が図３のフローチャートの説明である。以下、図８を用いてスクリュー選択機能５４３における適合スクリューの特定方法を説明する。

図８は、プレートに取り付け可能なスクリューの一覧を示すスクリューテーブルである。スクリューデータベース５１２には、プレートの種類毎にスクリューテーブルが格納されている。スクリューテーブルＴ１の各列は、左から、スクリューＩＤ、スクリュー種別、径、長さ、Ｍｉｓｃｈ分類を示す。

スクリューテーブルＴ１の第２行目は、スクリューＩＤが「スクリューＡ」、スクリュー種別が「ロッキングスクリュー」、径が「φ２．０」、長さが「１４ｍｍ」、Ｍｉｓｃｈ分類が「Ｄ３、Ｄ４」である。同様に、スクリューテーブルＴ１の第３行目は、スクリューＩＤが「スクリューＢ」、スクリュー種別が「ノンロッキングスクリュー」、径が「φ２．５」、長さが「２０ｍｍ」、Ｍｉｓｃｈ分類が「Ｄ１、Ｄ２」である。スクリューテーブルＴ１の第４行目は、スクリューＩＤが「スクリューＣ」、スクリュー種別が「コーティカルスクリュー」、径が「φ２．７」、長さが「１５ｍｍ」、Ｍｉｓｃｈ分類が「Ｄ１、Ｄ２」である。スクリューテーブルＴ１の第５行目は、スクリューＩＤが「スクリューＤ」、スクリュー種別が「キャンセラススクリュー」、径が「φ３．０」、長さが「１５ｍｍ」、Ｍｉｓｃｈ分類が「Ｄ３、Ｄ４」である。スクリューテーブルＴ１の第６行目は、スクリューＩＤが「スクリューＥ」、スクリュー種別が「コンプレッションスクリュー」、径が「φ５．０」、長さが「３０ｍｍ」、Ｍｉｓｃｈ分類が「Ｄ１、Ｄ２」である。

ロッキングスクリューは、頭部にもねじ部を有し、当該ねじ部とプレートとがねじ止めされることで、スクリューを骨及びプレートの両方に対して固定することができるスクリューである。一方、ノンロッキングスクリューは、頭部にねじ部がなく、軸部のみにねじ部を有するスクリューのことである。

コーティカルスクリューは、軸部におけるねじのピッチが狭く、骨が硬い皮質骨部分で固定力を発揮するスクリューである。一方、キャンセラススクリューは、軸部におけるねじのピッチが広く、骨が柔らかい海綿骨部分で固定力を発揮するスクリューである。コンプレッションスクリューは、骨折した骨同士を固定したり、骨同士を引き合わせたりする際に使用されるスクリューである。

なお、スクリューテーブルＴ１は、図８の態様には限定されず、図８に記載されたスクリューの特徴以外の情報項目が含まれてもよい。例えば、スクリューテーブルＴ１は、スクリューの挿入方向が多軸か単軸か、軸部全体がねじである完全ねじタイプか、軸部のねじ先部分にのみねじ部を有する不完全ねじタイプかなどのスクリューの形状的な特徴を含んでもよい。また、スクリューテーブルＴ１は、スクリューによって発揮されるプレートの骨に対する固定力が強いか弱いかや、骨に対するスクリューの固定力などのスクリューの物理的な特徴を含んでもよい。

スクリュー選択機能５４３は、例えば、図７に示すようにスクリュー位置を示す穴毎の骨のもろさに基づいて、プレートの穴毎に適合するスクリューを特定してもよい。例えば、穴Ｈ１のＭｉｓｃｈ分類はＤ１である。また、穴の径がφ３．０であるとする。この場合、スクリュー選択機能５４３は、スクリューテーブルＴ１に基づいて、スクリューＢ及びスクリューＣを適合スクリューとしてユーザに提示する。

一方、穴Ｈ４のＭｉｓｃｈ分類はＤ３である。穴の径は、穴Ｈ１と同様φ３．０であるとすると、スクリュー選択機能５４３は、スクリューテーブルＴ１に基づいて、スクリューＡを適合スクリューとしてユーザに提示する。

このように、スクリュー選択機能５４３は、スクリューテーブルの中から、プレートの穴毎に適合するスクリューを選択し、ユーザに提示する。また、１つの穴に対して提示されるスクリューＩＤは複数あってもよく、提示された複数のスクリューの中からユーザが適切なものを選択できるように医用画像処理装置５の各部を構成しても多い。

次に、図４のフローチャートに基づいて、スクリューの長さが骨を貫通しないか否かを判定する動作について説明する。

ステップＳ１０９において、スクリュー選択機能５４３は、スクリューの挿入方向における骨の厚み（長さ）を算出する。スクリューの挿入方向は、単軸のスクリューの場合、プレート面と垂直な方向である。

ステップＳ１０９において、スクリュー選択機能５４３は、もろさに基づいて選択された適合スクリューリストにおけるスクリューの長さがスクリューの挿入方向における骨の長さより短いか否かを判定する。なお、スクリュー選択機能５４３は、ユーザが選択したスクリューに対してスクリューの長さを判定してもよい。

なお、ステップＳ１０９の処理は、ステップＳ１０８の処理の前に実行されてもよい。即ち、スクリュー選択機能５４３は、骨のもろさと骨の厚みとの両方の条件を満たす適合スクリューリストを生成してもよい。

もろさに基づいて選択された適合スクリューリストの全てのスクリューの長さが骨の長さ以上の場合、ステップＳ１１１のＮＯの方向に分岐しステップＳ１０１の処理に戻ってプレートの再指定が実行される。一方、スクリューの長さが骨の長さより短い場合、ステップＳ１１１のＹＥＳの方向に分岐しステップＳ１１２の処理に進む。

ステップＳ１１２において、スクリュー選択機能５４３は、もろさに基づいて選択された適合スクリューリストを更新し、適切な長さのスクリューからなる適合スクリューリストを生成する。

ステップＳ１１３において、スクリュー選択機能５４３は、更新された適合スクリューリストをディスプレイ５２に表示する。

ステップＳ１１４において、ユーザは、治療に利用するスクリューを決定する。

以上が図４のフローチャートの説明である。以下、図９及び図１０を用いて骨の長さに基づく適合スクリューリストの生成方法と表示例とを説明する。

図９は、スクリューの挿入方向における骨の長さを説明する模式図である。図９において破線で示したのは骨Ｂ１であり、図９は、スクリューの挿入方向における骨の断面図を示している。図９（ａ）は、スクリューＳＣ１を骨に挿入した場合を示しており、図９（ｂ）は、スクリューＳＣ１よりも軸部の長さが長いスクリューＳＣ２をスクリューＳＣ１と同じスクリュー挿入位置に挿入した場合を示している。

スクリューＳＣ１の軸部の長さＬ２は、スクリューの挿入方向における骨の長さＬ１よりも短い。一方、スクリューＳＣ２の軸部の長さＬ３は、スクリューの挿入方向における骨の長さＬ１よりも長く、スクリューＳＣ２のねじ先は、骨Ｂ１を貫通している。

スクリュー選択機能５４３は、適合するスクリューリストの中から、骨を貫通しないスクリューを選択し、適合スクリューリストを更新する。

図１０は、適合スクリューリストの表示例を示す模式図である。図１０は、穴Ｈ１における適合スクリューリストＴ２を示している。穴Ｈ１はＭｉｓｃｈ分類がＤ１で骨が硬く、穴の径はφ３．０である。また、スクリューの挿入方向における骨の長さＬ１が３０ｍｍである。この場合、Ｍｉｓｃｈ分類がＤ１の骨に利用されるスクリューは、ノンロッキングスクリュー、コーティカルスクリュー、コンプレッションスクリューのスクリュー種別であって、径がφ３．０より小さく、軸部の長さが３０ｍｍより短いスクリューがスクリューテーブルから選択される。

スクリュー選択機能５４３は、例えば、スクリュー毎にスクリューＩＤ、スクリュー種別、径及び長さを含む適合スクリューリストＴ２を生成する。また、適合スクリューリストの各行には、ユーザの選択を受け付ける列が設けられてもよい。図１０は、適合スクリューリストＴ２の第２行目の最右欄の選択の列にチェックマークが表示され、ユーザがスクリューＢを選択した例を示している。

このような適合スクリューリストＴ２がプレートのスクリュー挿入位置毎に生成され、ディスプレイ５２に表示されてもよい。また、ユーザがスクリュー挿入位置を選択すると、選択したスクリュー挿入位置の適合スクリューリストが表示され、ユーザは、スクリュー挿入位置毎に使用するスクリューを決定できてもよい。

このように、本実施形態に係る医用画像処理装置５によれば、ユーザは、提示されたスクリューから所望のスクリューを選択するだけで、容易に治療に使用するスクリューを決定することができる。また、スクリューの選択を半自動化できるためスクリューの選択に要する時間を短縮することができる。更に、骨のもろさを指標値とすることで、従来、医師の知識や経験に基づいて決定されていたスクリューの種類を、当該指標値に基づいて合理的に決定することができる。

なお、上述では、スクリューの挿入方向がプレート面に垂直な方向の場合について説明したが、スクリューの挿入方向は、プレート面に垂直な方向には限定されない。例えば、多軸のスクリュー及び当該多軸のスクリューを利用可能なプレートを使用する場合、ユーザは、任意の角度でスクリューを挿入できる。

図１１は、スクリューの挿入方向を示す模式図である。図１１は、図５の上図と同様に骨折部画像のサジタル断面である。図１１に示した各矢印ＡＲ１からＡＲ５は、スクリューの挿入方向を示している。図１１に示すように、スクリューの挿入方向はプレート面に垂直な方向には限定されない。

矢印ＡＲ１、ＡＲ２及びＡＲ５は、プレート面と垂直な方向にスクリューを挿入する場合を示している。一方、矢印ＡＲ３及びＡＲ４は、骨折部Ｘにおける骨折線に垂直な方向にスクリューを挿入する場合を示している。このように、骨折線により骨Ｂ１と骨Ｂ２とが離断する場合、骨Ｂ１及び骨Ｂ２が互いにずれないように骨同士を固定する場合がある。このような場合、骨折線の向きに応じて様々な角度でスクリューを挿入する必要が生じる。

プレート面に対して非垂直にスクリューを挿入する場合、多軸のスクリューが固定可能なプレートが使用される。多軸のスクリューに対応したプレートは、スクリューが挿入される穴の内側がプレート面に対して非垂直な方向に湾曲しており、この湾曲によりスクリューをプレート面に対して所定の角度で挿入することができる。

更に、骨のもろさを判定する前に、医用画像処理装置５にスクリュー挿入位置毎のスクリューの挿入方向が入力されていれば、スクリューの挿入方向における骨のもろさを判定することができる。即ち、もろさ判定機能５４２は、プレート面に対して非垂直にスクリューを挿入する場合、ユーザの指定方向の骨における筒状の立体について、上述同様の方法でもろさを判定してもよい。なお、スクリューの挿入位置及びスクリューの挿入方向の指定機能は、処理回路５４が有する機能である。

また、上述では、もろさ判定機能５４２は、骨の表面や断面の所定の領域或いは所定の立体のもろさを判定する例を説明したが、この態様には限定されない。例えば、もろさ判定機能５４２は、スクリューの挿入方向の深さ方向に段階的に骨のもろさを判定してもよい。スクリューの挿入方向と平行な骨の断面について階層的に、例えば、数ミリ毎に、骨のもろさを判定してもよい。

スクリュー選択機能５４３は、スクリューの挿入方向の深さ方向におけるもろさに基づいて、スクリュー種別ことにスクリューの固定位置を特定し、ユーザに提示してもよい。また、スクリューデータベース５１２がスクリューの固定位置に関する情報を含み、スクリュー選択機能５４３は、固定位置に応じた適合するスクリューを選択してもよい。

図１２は、スクリューの種類と固定位置とを説明する模式図である。図１２は、図９同様にスクリューの挿入方向における骨の断面図を示している。また、スクリューの挿入方向の深さ方向に階層的に骨のもろさを判定し、骨のもろさをＭｉｓｃｈ分類に基づくカラーマップで示している。図１２では、Ｍｉｓｃｈ分類が上からＤ３、Ｄ４、Ｄ２、Ｄ１である骨を示している。即ち、図１２は、骨の上半分がもろく、下半分が硬いことを示している。

図１２（ａ）は、骨の硬い位置で固定力を発揮するスクリューＳＣ３の例を示している。例えば、図１２の骨において、もろさ判定機能５４２は、Ｄ４の領域が相対的に多いことから、スクリューの挿入位置における骨全体のもろさが総合的にＤ３と判定されたとする。この場合、硬い骨で固定力を発揮するスクリューＳＣ３は、適合スクリューとして選択されない。

しかしながら、図１２のように深さ方向にもろさを判定し、骨の下の方に硬い領域が存在することが明らかな場合、骨の表面から硬い領域までの長さより、スクリューＳＣ３の軸部の長さＬ４が長ければ、スクリュー選択機能５４３は、硬い骨で固定力を発揮するスクリューＳＣ３適合スクリューとして選択してもよい。

図１２（ｂ）は、骨の柔らかい位置で固定力を発揮するスクリューＳＣ４の例を示している。このように、深さ方向のもろさが特定されることで、骨の性質に合ったスクリューを適切な位置に挿入することが可能となる。また、スクリュー選択の幅が広がる。

図１２（ｃ）は、ねじ部が軸部の一部にのみ存在する不完全ねじの場合を示している。深さ方向のもろさが特定されることで、例えば、軸部のどの部分にねじ部を有するスクリューが最適かを判定することができる。また、不完全ねじのねじ部が骨の硬い領域に挿入されるか否かを判定することができる。

このように、スクリュー選択機能５４３は、深さ方向のもろさに基づいてねじの種類やねじの長さを選択してもよい。また、スクリュー選択機能５４３は、骨のもろさ、骨の厚み及びスクリューの特徴に基づいてスクリュー毎に優先度を設定し、優先度の高い順に適合スクリューリストを並び替えて表示してもよい。

例えば、スクリューの特徴のうち、固定力の強さなどの物理的な特徴に基づいて優先度を設定し、適合スクリューリストを並び替えて表示してもよい。また、スクリューの長さなどの形状的な特徴に基づいて優先度を設定し、適合スクリューリストを並び替えて表示してもよい。更に、プレートとスクリューとの適合性、例えば、同じメーカーか否かや、材質が同じか否かに基づいて優先度を設定してもよい。

更に、スクリュー選択機能５４３は、固定法や選択したプレート種別に応じて予め設定されているスクリューの組合せや本数に基づいて、治療に必要なスクリュー種別又は本数が選択されているかを判定してもよい。また、スクリュー選択機能５４３は、選択されたスクリューの全体の固定力を加味して、プレートと骨との固定力を判定し、プレートと骨との固定力に基づいて、治療に有効な固定力が発揮できるようスクリューが選択されているかを判定してもよい。

実施形態に係る医用画像処理装置、医用画像診断装置及び医用画像処理プログラムによれば、骨に挿入するスクリューの選択を支援することができる。

請求項の用語と実施形態との対応関係は、例えば以下の通りである。

処理回路５４の取得機能は、請求項記載の取得部の一例である。処理回路５４の指定機能は、請求項記載の指定部の一例である。処理回路５４のもろさ判定機能５４２は、請求項記載の判定部の一例である。また、処理回路５４のスクリュー選択機能５４２は、請求項記載の選択部の一例である。メモリ５１は、請求項記載の記憶部の一例である。

また、Ｘ線ＣＴ装置２は、請求項記載の撮像部の一例である。

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。

１…医用画像診断装置
２…Ｘ線ＣＴ装置
４…画像サーバ
５…医用画像処理装置
５４２…もろさ判定機能
５４３…スクリュー選択機能

Claims (13)

1. プレートを骨に固定するスクリューの選択を支援する医用画像処理装置であって、
   前記プレートが固定される骨を含む医用画像を取得する取得部と、
   前記プレートが固定される骨を含む医用画像から前記プレートが固定される骨を特定し、前記骨の画素値に基づいて前記骨のもろさの度合いの空間分布を判定する判定部と、
   判定された前記骨のもろさの空間分布に基づいて、前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する選択部と、
   を備える医用画像処理装置。
2. スクリューの種類と前記骨もろさの度合いとが対応付けされたスクリューテーブルを記憶する記憶部を更に備え、
   前記選択部は、前記スクリューテーブルに基づいて前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する、
   請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記骨における前記スクリューを埋め込む位置を指定する指定部とを更に備え、
   前記選択部は、前記指定された位置において、前記スクリューが埋め込まれる方向と平行な方向における前記骨の長さを算出し、前記スクリューが前記骨に埋め込み可能か否か判定する、
   請求項１又は請求項２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記判定部は、前記骨のもろさの度合いをＣＴ値に基づいて判定する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
5. 前記骨のもろさの度合いを示す指標は、Ｍｉｓｃｈ分類であり、
   前記選択部は、前記Ｍｉｓｃｈ分類に基づいて、前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
6. 前記スクリューテーブルは、プレートを骨に固定させた際の前記スクリューの種類毎の固定力の強さを更に含み、
   前記選択部は、前記骨のもろさの度合いと前記固定力の強さとに基づいて前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する、
   請求項２に記載の医用画像処理装置。
7. 前記固定力が強いスクリューには、ロッキングスクリューが含まれる、
   請求項６に記載の医用画像処理装置。
8. 前記判定部は、前記画素毎に判定された骨のもろさを所定の範囲内で統計処理し、前記所定の範囲における骨のもろさを判定し、
   前記選択部は、前記所定の範囲内に埋め込み可能なスクリューを選択する、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
9. 前記判定部は、前記画素毎に判定された骨のもろさに基づいて、前記プレートが固定される骨全体のもろさを判定し、
   前記選択部は、前記骨全体に対して埋め込み可能なスクリューを選択する、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に医用画像処理装置。
10. 前記判定部は、前記スクリューが埋め込まれる深さ方向おける前記骨のもろさの度合いを判定し、
    前記選択部は、深さ方向のもろさの度合いに基づいて前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する、
    請求項１乃至請求項９のいずれか１項に医用画像処理装置。
11. 前記判定部は、骨折線からの距離に基づいて前記画素毎に判定された骨のもろさを重み付けする、
    請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に医用画像処理装置。
12. プレートを骨に固定するスクリューを選択する医用画像処理プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記プレートが固定される骨を含む医用画像を取得する手段と、
    前記プレートが固定される骨を含む医用画像から前記プレートが固定される骨を特定し、前記骨の画素値に基づいて前記骨のもろさの度合いの空間分布を判定する手段、
    判定された前記骨のもろさの空間分布に基づいて、前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する手段、
    として機能させる医用画像処理プログラム。
13. プレートを骨に固定するスクリューを選択する医用画像診断装置であって、
    被検体にＸ線を照射し、前記プレートが固定される骨を含むＸ線画像を収集する撮像部と、
    前記プレートが固定される骨を含む医用画像から前記プレートが固定される骨を特定し、前記骨の画素値に基づいて前記骨のもろさの度合いの空間分布を判定する判定部と、
    判定された前記骨のもろさの空間分布に基づいて、前記骨に埋め込み可能なスクリューを選択する選択部と、
    を備える医用画像診断装置。