JP2019115545A - 画像処理装置および画像処理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、画像処理装置の構成について図1を参照して説明する。
画像処理装置1は、歯科用の3次元CTデータ21から口腔内の少なくとも1つの組織を抽出するものである。画像処理装置1は、例えば、一般的なコンピュータで実現することができ、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、HDD(Hard Disk Drive)と、入力/出力インタフェースとを含んで構成されている。このコンピュータには、3次元CTデータ21から各断層画像や3D画像を表示する画像表示プログラムや、CT画像から所定の画像処理により口腔内の組織を抽出する動作プログラムがインストールされている。
入力手段2は、画像処理装置1で行う処理や、表示手段3に表示する断層の設定など制御のために必要な情報を入力するものであり、例えばキーボードやマウス等のデバイスである。表示手段3は、断層画像等を表示するものであり、例えば、液晶ディスプレイ等である。画像処理装置1に接続された表示手段3の画面上には、GUI(Graphical User Interface)により、ウィンドウ、アイコン、ボタン等が表示され、操作者(歯科医師)はそれらをマウス等の入力手段2で選択する操作を行うことができる。
記憶手段20は、3次元CTデータ21や各種データを記憶するものであり、例えば磁気ディスク、光ディスク、一般的な画像メモリ等から構成される。
以下、各手段について詳細に説明する。
口腔内の組織についての位置の選択は、操作者によって行われる。選択された位置に対応した画素値(ボクセル値)は、3次元CTデータ21から取得される。3次元CTデータ21のボクセルと、表示された断層画像において選択された位置を表す座標とは対応付けられている。
画素値変換手段14は、表示されたCTの断層画像において局所的に選択された関心領域に含まれる画素値についての最大値と最小値との差が大きくなるように、関心領域に含まれる画素値を変換するものである。画素値変換手段14は、関心領域内の画素値をスケーリングして、より大きな範囲の画素値に分け直す。本実施形態では、一例として、関心領域に含まれる画素値について、画素値の幅を255に拡大する。すなわち、関心領域に含まれる画素値についての最大値を255に置き換え、最小値を0に置き換えるように比例配分する。処理前に例えば関心領域内の画素値が50〜100の範囲にあれば、画素値の幅は50であり、画素値の中央値は75である。この場合、処理後に、画素値の幅が255になったのなら、関心領域内のコントラストが大きくなる。したがって、操作者は、画面に表示された画像から組織の区別がし易くなる。
選択エリア表示制御手段15は、画素値変換手段14によって変換された後の画素値で関心領域の画像を表示手段3に表示させるものである。
そして、組織割当手段11は、画素値変換手段14によって変換された画素値で表示手段3に表示されたCTの断層画像(ROIの画像)において、口腔内の組織から選択された位置に対応した画素値を取得する。
フィルタ手段16は、各断層画像や関心領域の画像からノイズを除去することができる。ここでは、フィルタ手段16は、例えば選択エリア表示制御手段15により生成される画像(ROIの画像)に対する平滑化フィルタとして機能する。平滑化フィルタとしては、例えば、バイラテラルフィルタ(Bilateral Filter)、移動平均処理(Moving Average)、ガウシアンフィルタ(Gausian Filter)、メディアンフィルタ(Median Filter)等を挙げることができる。このうち、画像からノイズを除去する際に輪郭までぼけでしまうことを防ぐ観点からは、エッジ保存の非線形フィルタであるバイラテラルフィルタを用いることが好ましい。
次に、例えば、操作者が、入力手段2によって、所定の断層を指定することで、画像処理装置1は、表示制御手段13によって、表示手段3に断面を表示させる(ステップS2)。なお、初期画面として、図3に示すような3D画像表示画面および断層画像表示画面を表示させるようにしてもよい。
図3において、左上の画像は、下顎のアキシャル(軸位断、横断)画像である。アキシャル方向はFH(Foot-Head)方向である。
右上の画像は、3D画像である。なお、CTBTでは、被爆量を最小限にしてX線の照射範囲を絞ったコーンビームを用いており、3D画像は、上顎および下顎およびその周辺近傍のみの立体形状となる。なお、A、L、Hは、前方、左方、頭部方向を示す。
右下の画像は、サジタル(矢状断)画像である。サジタル方向はLR(Left-Right)方向である。
左下の画像は、コロナル(冠状断、前額断)画像である。コロナル方向は、AP(Anterior-Posterior)方向である。
ここでは図示を省略したが、CT画像のビューワでは、一般的に、CT画像(アキシャル画像、サジタル画像、コロナル画像)には、直交する2つの直線が表示される。そして、これらの直線の位置や角度を変更することにより、目的とする断層の抽出を簡単に行うことができる。
また、画像処理装置1は、一般的なCT画像表示ソフトウェアのように、各断層画像において、関心領域を指定し、指定した関心領域の画像だけを別の表示画面に拡大表示することもできる。よって、関心領域において、口腔内の組織の位置を選択することが好ましい。
ここでは、一例として、操作者は、表示手段3に表示されたアキシャル画像を用いて、治療歯として1歯を指定することとする。アキシャル画像によれば、上顎の全歯や下顎の全歯を一覧することが可能なので、アキシャル画像は初めに治療歯を発見するのに好都合である。
次に、画像処理装置1は、表示制御手段13によって、ROI(関心領域)の選択を受け付ける(ステップS3)。
続いて、好ましくは、画像処理装置1は、画素値変換手段14によって、関心領域として選択されたエリア(選択エリア)の画素値を変換し(ステップS4)、フィルタ手段16によって、ノイズ除去フィルタリング(ステップS5)を行った上で、選択エリア表示制御手段15によって、関心領域の断面を表示する(ステップS6)。
操作者は、表示手段3に表示された関心領域の画像において、指定した1歯における組織について、その所望の位置を選択する。これにより、画像処理装置1は、表示制御手段13によって、口腔内の組織の選択を受け付ける(ステップS7)。
生体データ23は、この画像処理装置1のオプション機能として、診断対象の患者の生体特異性に対応しようとする場合に利用される統計的な生体データである。
生体データ23は、過去の臨床により多数の患者から事前に取得された生体組織の寸法のデータであって、例えば歯牙のサイズ等を含んでいる。この生体データ23は、年齢や性別毎に、あるいは人種毎に構築された統計データである。
診断対象の患者によっては、先天的または事故等の後天的な理由によって顎等の硬組織が欠損していたり、以前の治療によって神経等の軟組織が除去されていたりする場合がある。このような組織欠損部位では、同じ画素値が連続することから誤検出の虞が考えられる。
例えば、関心領域をアキシャル画像で選択している場合、組織領域決定手段12は、生体データ23における歯や歯の組織の高さ方向の統計的な寸法から大きく外れていないかマッチングを行う。これにより、深さ方向に欠損があったとしても組織領域の誤検出を防止すると共に、診断対象の患者の生体特異性をカバーして診断に堪え得る組織形状を抽出することができる。
2 入力手段
3 表示手段
10 処理手段
11 組織割当手段
12 組織領域決定手段
13 表示制御手段
14 画素値変換手段
15 選択エリア表示制御手段
16 フィルタ手段
20 記憶手段
21 3次元CTデータ
22 割当情報
23 生体データ
Claims (7)
- 歯科用の3次元CTデータから口腔内の少なくとも1つの組織を抽出する画像処理装置であって、
前記3次元CTデータから得られたCTの断層画像において、口腔内の組織から選択された位置に対応した画素の画素値を取得し、取得した画素値を、前記組織に割り当てる組織割当手段と、
前記組織から選択された位置に対応した画素を含み前記取得した画素値と同等の画素値を有して連続する画素群を探索し、この探索により得られた画素群からなる領域を前記組織の立体形状として決定する組織領域決定手段と、を備える画像処理装置。 - 前記組織領域決定手段で決定した領域を抽出して前記組織の画像として表示手段に表示させる表示制御手段をさらに備える請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記表示制御手段は、
表示されたCTの断層画像において局所的に選択された関心領域に含まれる画素値についての最大値と最小値との差が大きくなるように、前記関心領域に含まれる画素値を変換する画素値変換手段と、
前記画素値変換手段によって変換された後の画素値で前記関心領域の画像を表示手段に表示させる選択エリア表示制御手段と、を備え、
前記組織割当手段は、前記画素値変換手段によって変換された後の画素値で表示手段に表示されたCTの断層画像おいて、口腔内の組織から選択された位置に対応した画素値を取得する請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記表示制御手段は、
画像からノイズを除去するフィルタ手段を備え、
前記組織割当手段は、前記フィルタ手段によってノイズが除去されたCTの断層画像において、口腔内の組織から選択された位置に対応した画素値を取得する請求項2または請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記組織領域決定手段は、前記連続する画素群を探索する過程において、事前に取得された口腔内の組織のサイズを含む生体データを参照し、連続する画素群の終端の位置を前記生体データにおける該当する組織のサイズに合わせて前記領域を決定する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記組織割当手段は、前記断層画像のいずれかを用いて指定された1歯についてのCTの断層画像において、口腔内の組織から選択された位置に対応した画素値を取得する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- コンピュータを、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の画像処理装置として機能させるための画像処理プログラム。
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