JP2019129951A - 肋骨展開画像生成装置、方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】肋骨展開画像生成装置、方法およびプログラムにおいて、肋骨の展開画像において、人体に対する展開画像を生成した断面の方向を容易に認識できるようにする。【解決手段】肋骨抽出部２２が、３次元画像Ｇ０から肋骨を抽出し、芯線設定部２３が肋骨の芯線を設定し、特定軸方向決定部２４が、肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向を決定する。画像生成部２５が、特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて特定軸方向に芯線の位置を移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する。【選択図】図２
Description
本発明は、肋骨の長手方向に沿った断面を表す展開画像を生成する肋骨展開画像生成装置、方法およびプログラムに関するものである。
近年、ＣＴ（Computed Tomography）装置およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等の医療機器の進歩により、より質の高い高解像度の医用画像を用いての画像診断が可能となってきている。ここで、ＣＴ装置およびＭＲＩ装置により取得される３次元画像は、多数の２次元画像から構成され情報量が多いため、医師が所望の観察部位を見つけ診断することに時間を要する場合がある。そこで、注目する臓器を認識し、注目する臓器を含む３次元画像に対して、ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）処理、ＭｉｎＩＰ（Minimum Intensity Projection）処理、ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved Planer Reconstruction）処理等を行うことにより、臓器全体や病変の視認性を高めて診断の効率化を図ることが行われている。特に、ＣＰＲ処理は３次元画像における任意の曲面を指定し、指定した曲面に沿った３次元画像を２次元画像に再構成してＣＰＲ画像を生成するものである。これにより、管状構造物の内壁面の形態あるいは骨の内部の形態について、長手方向の断面を一画面で表示することができる。
一方、患者の肋骨の骨折、あるいは癌等の病気の肋骨への転移を診断するために、肋骨の３次元画像に対してＣＰＲ処理を行うことにより、肋骨のＣＰＲ画像を生成する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、肋骨のＣＰＲ画像を生成する際に肋骨の中心線を適切に抽出する手法も提案されている（非特許文献１参照）。ＣＰＲ画像においては、各肋骨は直線状に展開された状態で示されている。このため、肋骨のＣＰＲ画像を展開画像と称する。肋骨の展開画像においては、肋骨は直線状になっているため、骨折している部分または腫瘍が転移している部分が観察しやすくなる。したがって、肋骨の展開画像を用いることにより、肋骨の診断を精度よく行うことができる。とくに、特許文献１に記載の手法においては、肋骨を展開する断面を肋骨の中心軸の周りに回転させることにより、中心軸を基準とした複数断面において肋骨を観察することができる。これにより、肋骨の内部を隅々まで観察することができるため、肋骨の診断をより精度よく行うことができる。
Sowmya Ramakrishnan, Christopher Alvino, Leo Grady, Atilla Kiraly, "Automatic three-dimensional rib centerline extraction from CT scans for enhanced visualization and anatomical context", Proc. SPIE 7962, Medical Imaging 2011: Image Processing, 79622X (14 March 2011); doi: 10.1117/12.878283; http://dx.doi.org/10.1117/12.878283
しかしながら、特許文献１に記載された手法のように、肋骨を展開する断面を肋骨の中心軸の周りに回転させると、展開画像の上下方向が人体の上下方向（すなわち人体の体軸方向）と一致しなくなる。すなわち、展開画像を最初に表示した状態においては、展開画像の上下方向が人体の体軸方向に一致していても、肋骨を展開する断面を肋骨の中心軸の周りに回転させると、画像上の上下方向が体軸方向と一致しなくなる。このため、特許文献１に記載された手法においては、表示された展開画像において、どの方向が人体の体軸方向と一致するのか分からなくなってしまう。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、肋骨の展開画像において、展開画像を生成した断面の人体に対する方向を容易に認識できるようにすることを目的とする。
本発明による肋骨展開画像生成装置は、肋骨を含む３次元画像から、少なくとも１つの肋骨を抽出する肋骨抽出部と、
少なくとも１つの肋骨の芯線を設定する芯線設定部と、
少なくとも１つの肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向を決定する特定軸方向決定部と、
特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて芯線の位置を特定軸方向に移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する画像生成部とを備える。
少なくとも１つの肋骨の芯線を設定する芯線設定部と、
少なくとも１つの肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向を決定する特定軸方向決定部と、
特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて芯線の位置を特定軸方向に移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する画像生成部とを備える。
「芯線」とは、肋骨の各断面の中心（重心）を結んだ肋骨の中心線を意味する。なお、本発明においては、芯線は肋骨の断面に交差する特定軸方向に移動される。移動により、芯線は肋骨の各断面の中心（重心）を通らなくなるが、本実施形態においては、特定軸方向に移動された線についても、芯線と称するものとする。
なお、本発明による肋骨展開画像生成装置においては、展開画像を表示部に表示する表示制御部をさらに備えるものであってもよい。
また、本発明による肋骨展開画像生成装置においては、表示制御部は、複数の肋骨についての展開画像を結合した結合画像を表示部に表示するものであってもよい。
また、本発明による肋骨展開画像生成装置においては、表示制御部は、複数の肋骨を椎骨と対応づけて、結合画像を表示部に表示するものであってもよい。
また、本発明による肋骨展開画像生成装置においては、画像生成部は、複数の肋骨について、特定軸方向に等間隔に芯線を移動させるものであってもよい。
また、本発明による肋骨展開画像生成装置においては、画像生成部は、複数の肋骨について、特定軸方向の長さに応じた割合にて、芯線を移動させるものであってもよい。
本発明による肋骨展開画像生成方法は、肋骨を含む３次元画像から、少なくとも１つの肋骨を抽出し、
少なくとも１つの肋骨の芯線を設定し、
少なくとも１つの肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向を決定し、
特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて芯線の位置を特定軸方向に移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する。
少なくとも１つの肋骨の芯線を設定し、
少なくとも１つの肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向を決定し、
特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて芯線の位置を特定軸方向に移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する。
なお、本発明による肋骨展開画像生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
本発明による他の肋骨展開画像生成装置は、コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
肋骨を含む３次元画像から、少なくとも１つの肋骨を抽出し、
少なくとも１つの肋骨の芯線を設定し、
少なくとも１つの肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向を決定し、
特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて芯線の位置を特定軸方向に移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する処理を実行する。
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
肋骨を含む３次元画像から、少なくとも１つの肋骨を抽出し、
少なくとも１つの肋骨の芯線を設定し、
少なくとも１つの肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向を決定し、
特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて芯線の位置を特定軸方向に移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する処理を実行する。
本発明によれば、肋骨を含む３次元画像から少なくとも１つの肋骨が抽出され、少なくとも１つの肋骨の芯線が抽出される。そして、少なくとも１つの肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向が決定され、移動の指示に応じて特定軸方向に芯線の位置が移動され、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像が生成される。このため、芯線を移動させても、生成される展開画像により規定される断面の向きは変更されない。したがって、肋骨における展開画像が生成される断面を変更しても、表示される展開画像において、人体における方向は変更されない。よって、いずれの断面の展開画像を表示しても、展開画像の断面が人体におけるいずれの方向を向いているかを認識することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による肋骨展開画像生成装置を適用した、診断支援システムの概要を示すハードウェア構成図である。図１に示すように、診断支援システムでは、本実施形態による肋骨展開画像生成装置１、３次元画像撮影装置２、および画像保管サーバ３が、ネットワーク４を経由して通信可能な状態で接続されている。そして、診断支援システムにおいては、被検体の診断対象となる肋骨のＣＰＲ画像である展開画像を、肋骨展開画像生成装置１において生成するものである。
３次元画像撮影装置２は、被検体の診断対象となる部位を撮影することにより、その部位を表す３次元画像を生成する装置であり、具体的には、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、およびＰＥＴ（Positron Emission Tomography)装置等である。この３次元画像撮影装置２により生成された３次元画像は画像保管サーバ３に送信され、保存される。なお、本実施形態においては、被検体の診断対象部位は肋骨であり、３次元画像撮影装置２はＣＴ装置であり、被検体の胸部の３次元画像が生成されるものとする。
画像保管サーバ３は、各種データを保存して管理するコンピュータであり、大容量外部記憶装置およびデータベース管理用ソフトウェアを備えている。画像保管サーバ３は、有線あるいは無線のネットワーク４を介して他の装置と通信を行い、画像データ等を送受信する。具体的には３次元画像撮影装置２で生成された３次元画像等の画像データをネットワーク経由で取得し、大容量外部記憶装置等の記録媒体に保存して管理する。なお、画像データの格納形式およびネットワーク４経由での各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and COmmunication in Medicine）等のプロトコルに基づいている。
肋骨展開画像生成装置１は、１台のコンピュータに、本発明の肋骨展開画像生成プログラムをインストールしたものである。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションまたはパーソナルコンピュータでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。肋骨展開画像生成プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）あるいはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。または、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、もしくはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用するコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
図２は、コンピュータに肋骨展開画像生成プログラムをインストールすることにより実現される肋骨展開画像生成装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、肋骨展開画像生成装置１は、標準的なワークステーションの構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、メモリ１２およびストレージ１３を備えている。また、肋骨展開画像生成装置１には、液晶モニタ等のディスプレイ１４並びにキーボードおよびマウス等の入力部１５が接続されている。なお、ディスプレイ１４が表示部に対応する。
ストレージ１３には、ネットワーク４を経由して画像保管サーバ３から取得した、被検体の３次元画像、並びに処理に必要な情報を含む各種情報が記憶されている。
また、メモリ１２には、肋骨展開画像生成プログラムが記憶されている。肋骨展開画像生成プログラムは、ＣＰＵ１１に実行させる処理として、３次元画像撮影装置２が取得した、３次元画像Ｇ０を取得する画像取得処理、３次元画像Ｇ０から少なくとも１つの肋骨を抽出する肋骨抽出処理、少なくとも１つの肋骨の芯線を設定する芯線設定処理、少なくとも１つの肋骨の芯線と交差する断面における特定軸方向を決定する特定軸方向決定処理、特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて特定軸方向に芯線の位置を移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する画像生成処理、および展開画像をディスプレイ１４に表示する表示制御処理を規定する。
そして、ＣＰＵ１１がプログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータは、画像取得部２１、肋骨抽出部２２、芯線設定部２３、特定軸方向決定部２４、画像生成部２５および表示制御部２６として機能する。なお、本実施形態においては、ＣＰＵ１１が肋骨画像生成プログラムによって、各部の機能を実行するようにしたが、ソフトウェアを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサとしては、ＣＰＵ１１の他、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）を用いることができる。また、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等により、各部の処理を実行するようにしてもよい。
１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、またはＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ等）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。
画像取得部２１は、診断の対象部位である肋骨を含む胸部の３次元画像Ｇ０を画像保管サーバ３から取得する。なお、３次元画像Ｇ０が既にストレージ１３に記憶されている場合には、画像取得部２１は、ストレージ１３から３次元画像Ｇ０を取得するようにしてもよい。
肋骨抽出部２２は、３次元画像Ｇ０から少なくとも１つの肋骨を抽出する。本実施形態においては、肋骨抽出部２２は、３次元画像Ｇ０から複数の肋骨を抽出する。ここで、ＣＴ画像である３次元画像Ｇ０においては、骨部組織は軟部組織よりも高いＣＴ値を有する。このため、肋骨抽出部２２は、しきい値処理により３次元画像Ｇ０から骨部領域を抽出する。なお、骨部領域を判別するように学習がなされた判別器を用いて、３次元画像Ｇ０から骨部領域を抽出するようにしてもよい。
次いで、肋骨抽出部２２は、抽出した骨部領域において椎骨を特定する。椎骨の特定は、椎骨の形状を表すテンプレートを用いたテンプレートマッチングにより行う。なお、椎骨を判別するように学習がなされた判別器を用いて、椎骨を特定するようにしてもよい。
ここで、肋骨は、椎骨を構成する椎体の一部である胸椎から左右に伸びる弓形の骨である。肋骨抽出部２２は、特定した椎骨に含まれる椎体のうち、第１椎体〜第１２椎体のそれぞれを起点として左右方向に伸びる骨部領域の一部分を検出し、検出した部分を起点として骨部領域を拡張していくことにより、右第１肋骨から右第１２肋骨および左第１肋骨から左第１２肋骨を抽出する。なお、肋骨は肋軟骨を介して胸骨と接続されているが、骨部領域を抽出するしきい値処理により、肋軟骨は骨部領域として抽出されていない。このため、肋骨抽出部２２は、図３に示すように、肋軟骨を除く右第１肋骨から右第１２肋骨および左第１肋骨から左第１２肋骨を抽出する。なお、肋骨を判別するように学習がなされた判別器を用いて、骨部領域から肋骨を抽出するようにしてもよい。
芯線設定部２３は、肋骨抽出部２２が抽出した肋骨の芯線を設定する。芯線とは、肋骨の各断面の中心（重心）を結んだ肋骨の中心線である。本実施形態においては、芯線設定部２３は、各肋骨内の局所領域ごとに、３×３のヘシアン（Hessian）行列の固有値を算出し、算出した固有値に基づいて芯線を設定する。ここで、肋骨のような線状構造が含まれる領域では、ヘシアン行列の３つの固有値のうち１つは０に近い値となり、他の２つは相対的に大きな値となる。また、値が０に近い固有値に対応する固有ベクトルは、線状構造の主軸方向を示すものとなる。芯線設定部２３は、各肋骨の局所領域ごとに、ヘシアン行列の固有値に基づいて線状構造らしさを判定し、線状構造が識別された局所領域については、その中心点を芯線の候補点として検出する。そして、芯線設定部２３は、検出された候補点を連結することにより各肋骨の芯線を設定する。図４は１つの肋骨に設定された芯線Ｃ０を示す図である。なお、図４においては、肋骨３０の内部を通る芯線Ｃ０を破線で示し、肋骨３０の外部においては芯線Ｃ０を一点鎖線で示している。
なお、芯線Ｃ０を設定する手法はこれに限定されるものではなく、任意の手法を用いることができる。例えば、細線化の手法を用いて芯線Ｃ０を設定してもよい。また、特開２００４−３１３７３６号公報に記載された血管を抽出する手法を用いて、３次元画像Ｇ０から肋骨領域を抽出しつつ、芯線Ｃ０を設定してもよい。また、ボリュームレンダリング法等で表示された３次元画像Ｇ０をディスプレイ１４に表示し、表示された画像上において、マウス等の入力装置を用いて肋骨の断面の中心点を手動で入力し、入力された複数の点をスプライン補間して芯線Ｃ０を設定してもよい。
特定軸方向決定部２４は、肋骨の芯線Ｃ０と交差する断面における特定軸方向を決定する。本実施形態においては、特定軸方向決定部２４は、肋骨の芯線Ｃ０と直交する断面における、断面の短軸方向を特定軸方向に決定する。図５は肋骨の芯線Ｃ０と直交する断面を示す図である。図５に示すように、肋骨の芯線Ｃ０と直交する断面３１は、楕円に近似する形状を有する。特定軸方向決定部２４は、３次元画像Ｇ０における各肋骨について、芯線Ｃ０の位置から一定範囲内（例えば肋骨の太さを考慮した一辺が２０ｍｍの立方体）の内部において各画素の微分値を算出し、微分値の主成分分析を行う。図５に示すように肋骨の芯線Ｃ０と直交する断面３１は楕円で近似できる。このため、特定軸方向決定部２４は、主成分分析により、図６に示すように、芯線Ｃ０方向のベクトルＶ１、断面の長軸方向のベクトルＶ２および断面の短軸方向のベクトルＶ３を算出する。そして、特定軸方向決定部２４は、主成分分析により算出されるベクトルＶ３の方向、すなわち断面の短軸方向を特定軸方向に決定する。なお、特定軸方向決定部２４は、各肋骨の芯線Ｃ０上において、あらかじめ定められた間隔により１つの肋骨における複数の断面において特定軸方向を決定してもよい。この場合、各断面において決定した特定軸方向を代表する１つの方向を、その肋骨についての特定軸方向に決定すればよい。代表する１つの方向としては、例えば、複数の特定軸方向を平均した方向、または複数の特定軸方向の中央値となる方向等を用いることができる。
また、本実施形態においては、複数の肋骨のそれぞれにおいて特定軸方向が決定されるが、複数の肋骨のそれぞれにおいて決定した特定軸方向を代表する１つの方向を、複数の肋骨のすべてに関する１つの特定軸方向に決定してもよい。なお、代表する１つの方向としては、例えば複数の肋骨のそれぞれについての特定軸方向を平均した方向、または複数の肋骨のそれぞれについての特定軸方向の中央値となる方向等を用いることができる。
なお、すべての肋骨の断面において、短軸方向は実質的に人体の前後方向を向くこととなる。このため、複数の複数の肋骨のそれぞれについて特定軸方向を決定した場合、複数の肋骨のそれぞれについての特定軸方向は、概ね同じ方向となる。
画像生成部２５は、特定軸方向への芯線Ｃ０の移動の指示に応じて芯線Ｃ０の位置を特定軸方向に移動させ、移動した位置の芯線Ｃ０に沿った断面に基づいて、肋骨の展開画像を生成する。なお、芯線Ｃ０の移動の指示は、操作者により入力部１５から行われる。本実施形態においては、画像生成部２５は、各肋骨に対して、芯線Ｃ０を通り、かつ特定軸方向に直交する断面を設定する。そして、画像生成部２５は、設定した断面において各肋骨を切断して展開画像を生成する。なお、本実施形態において生成される展開画像は、ストレートＣＰＲ(Straightened CPR)画像とするが、ストレッチＣＰＲ(Stretched CPR)画像、またはプロジェクトＣＰＲ(Projected CPR)画像でもよい。図７は一本の肋骨の展開画像を示す図である。図７に示すように、展開画像Ｋ０は、肋骨３０を芯線Ｃ０に沿って展開した画像である。
表示制御部２６は、画像生成部２５が生成した展開画像Ｋ０をディスプレイ１４に表示する。本実施形態においては、複数の肋骨についての展開画像Ｋ０を結合した結合画像Ｋｔをディスプレイ１４に表示する。この際、複数の肋骨についての展開画像Ｋ０を椎骨と対応づけた結合画像Ｋｔをディスプレイ１４に表示する。図８はディスプレイ１４に表示された結合画像を示す図である。図８に示すように、結合画像Ｋｔにおいては複数の肋骨についての展開画像が椎骨Ｔ１〜Ｔ１２と対応づけられて表示されている。
画像生成部２５は、芯線Ｃ０が移動されると、各肋骨について、移動された芯線Ｃ０の位置における展開画像を生成する。ここで、各肋骨の断面において３次元座標により表される芯線Ｃ０の位置をＰｉ、肋骨の各断面における特定軸方向のベクトルをＶ３ｉとすると、各断面における移動後の芯線Ｃ０の位置は、下記の式（１）によりにより表すことができる。式（１）においてｄは移動量である。画像生成部２５は、移動した各位置における芯線Ｃ０に沿った断面に基づいて各肋骨の展開画像を生成する。
芯線の位置＝Ｐｉ＋ｄ×Ｖ３ｉ （１）
芯線の位置＝Ｐｉ＋ｄ×Ｖ３ｉ （１）
このようにして芯線Ｃ０を移動させると、全ての肋骨について、特定軸方向に展開画像を生成する断面が移動されることとなる。ここで、本実施形態において、肋骨の芯線Ｃ０に直交する断面は、人体の上下方向（すなわち体軸方向）に長軸を有し、人体の前後方向に短軸を有する。このため、特定軸方向に芯線Ｃ０を移動させることは、人体の前後方向に肋骨の断面を移動させることと、実質的に等価となる。
上記式（１）において、ｄは移動量であるため、各肋骨について式（１）を適用して展開画像Ｋ０を生成すると、全ての肋骨において芯線Ｃ０は等間隔で移動される。このため、細い肋骨では芯線Ｃ０の位置によっては展開画像Ｋ０に肋骨が含まれなくなる。すなわち、図９に示すように、太い肋骨３３および細い肋骨３４について、芯線Ｃ０を特定軸方向に移動させて５つの断面Ｄ１〜Ｄ５における展開画像を生成することを考える。この場合、断面Ｄ２〜Ｄ４においては太い肋骨３３および細い肋骨３４の双方において展開画像に肋骨が含まれる。しかしながら、断面Ｄ１，Ｄ５においては太い肋骨３３の展開画像には肋骨が含まれるが、細い肋骨３４については展開画像に肋骨が含まれなくなる。
このため、下記の式（２）により芯線Ｃ０を移動させるようにしてもよい。式（２）においてＤは各肋骨の芯線Ｃ０から特定軸方向（すなわち短軸方向）の表面までの距離、ｒは比率（−０．５≦ｒ≦０．５）である。この場合、芯線Ｃ０の移動の指示により、各肋骨においてｒの値が変更されて、展開画像Ｋ０が生成される。これにより、図１０に示すように、太い肋骨３３の５つの断面Ｄ１１〜Ｄ１５において展開画像を生成した場合にも、細い肋骨３４の５つの断面Ｄ２１〜Ｄ２５において展開画像を生成することができる。このため、肋骨の太さに拘わらず、任意の芯線Ｃ０の位置において、複数の肋骨の展開画像Ｋ０に肋骨を含ませることができる。
芯線の位置＝Ｐｉ＋Ｄ×ｒ×Ｖ３ｉ （２）
芯線の位置＝Ｐｉ＋Ｄ×ｒ×Ｖ３ｉ （２）
なお、特定軸方向決定部２４が、複数の肋骨に対して１つの特定軸方向を決定している場合には、その特定軸方向に芯線Ｃ０を移動させればよい。また、特定軸方向決定部２４が、複数の肋骨のそれぞれについて特徴点軸方向を決定している場合には、肋骨毎に対応する特定軸方向に芯線Ｃ０を移動させればよい。
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１１は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部２１が、３次元画像Ｇ０を取得し（ステップＳＴ１）、肋骨抽出部２２が、３次元画像Ｇ０から肋骨を抽出する（ステップＳＴ２）。そして、芯線設定部２３が肋骨の芯線Ｃ０を設定し（ステップＳＴ３）、特定軸方向決定部２４が、肋骨の芯線Ｃ０と交差する断面における特定軸方向を決定する（ステップＳＴ４）。さらに、画像生成部２５が、各肋骨における芯線Ｃ０に沿った断面に基づいて肋骨の展開画像Ｋ０を生成する（ステップＳＴ５）。次いで、表示制御部２６が、複数の展開画像Ｋ０を結合して結合画像Ｋｔを生成し（ステップＳＴ６）、結合画像Ｋｔをディスプレイ１４に表示する（ステップＳＴ７）。
一方、入力部１５から特定事項方向への芯線Ｃ０の移動の指示があると（ステップＳＴ８：肯定）、画像生成部２５は、特定軸方向への芯線の移動の指示に応じて特定軸方向に芯線の位置を移動させ、移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、肋骨の展開画像を生成し（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ６に戻る。ステップＳＴ８が否定されると、終了の指示がなされたか否かが判定され（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ１０が否定されるとステップＳＴ７に戻る。ステップＳＴ１０が肯定されると処理を終了する。
このように、本実施形態においては、芯線Ｃ０の移動の指示に応じて特定軸方向に芯線Ｃ０の位置を移動し、移動した位置の芯線Ｃ０に沿った断面に基づいて肋骨の展開画像Ｋ０を生成するようにした。このため、芯線Ｃ０を移動させても、生成される展開画像Ｋ０により規定される断面の向きは変更されない。したがって、肋骨における展開画像Ｋ０が生成される断面を変更しても、表示される展開画像Ｋ０において、人体における方向は変更されない。具体的には、本実施形態においては、概ね人体の前後方向に肋骨の断面が移動されることとなる。よって、いずれの断面の展開画像Ｋ０を表示しても、展開画像Ｋ０の断面が、人体におけるいずれの方向を向いているかを認識することができる。
なお、上記実施形態においては、複数の肋骨の展開画像Ｋ０を結合した結合画像Ｋｔをディスプレイ１４に表示しているが、１つの肋骨の展開画像Ｋ０をディスプレイ１４に表示してもよい。
また、上記実施形態においては、結合画像Ｋｔにおいて、複数の肋骨の展開画像を椎骨Ｔ１〜Ｔ１２と対応づけて表示しているが、図１２に示すように、椎骨と対応づけることなく、複数の肋骨の展開画像のみを結合した結合画像Ｋｔ１をディスプレイ１４に表示するようにしてもよい。
以下、本実施形態の作用効果について説明する。
複数の肋骨についての展開画像を結合した結合画像を表示することにより、複数の肋骨の状態を一度に認識することができる。
複数の肋骨を椎骨と対応づけて結合画像を表示することにより、複数の肋骨と椎骨との位置関係を確認しつつ、複数の肋骨の状態を一度に認識することができる。
肋骨はその位置に応じて太さが異なるため、特定軸方向の長さが異なる。このため、複数の肋骨について、特定軸方向の長さに応じた割合にて芯線を移動させることにより、複数の肋骨についての展開画像の表示する断面を変更しても、複数の肋骨の展開画像を常に表示することが可能となる。
１ 肋骨展開画像生成装置
２ ３次元画像撮影装置
３ 画像保管サーバ
４ ネットワーク
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ
１３ ストレージ
１４ ディスプレイ
１５ 入力部
２１ 画像取得部
２２ 肋骨抽出部
２３ 芯線設定部
２４ 特定軸方向決定部
２５ 画像生成部
２６ 表示制御部
３０ 肋骨
３１ 肋骨の断面
３３ 太い肋骨
３４ 細い肋骨
Ｃ０ 芯線
Ｄ１〜Ｄ５、Ｄ１１〜Ｄ１５、Ｄ２１〜Ｄ２５ 断面
Ｇ０ ３次元画像
Ｋ０ 展開画像
Ｋｔ,Ｋｔ１ 結合画像
Ｔ１〜Ｔ１２ 椎骨
２ ３次元画像撮影装置
３ 画像保管サーバ
４ ネットワーク
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ
１３ ストレージ
１４ ディスプレイ
１５ 入力部
２１ 画像取得部
２２ 肋骨抽出部
２３ 芯線設定部
２４ 特定軸方向決定部
２５ 画像生成部
２６ 表示制御部
３０ 肋骨
３１ 肋骨の断面
３３ 太い肋骨
３４ 細い肋骨
Ｃ０ 芯線
Ｄ１〜Ｄ５、Ｄ１１〜Ｄ１５、Ｄ２１〜Ｄ２５ 断面
Ｇ０ ３次元画像
Ｋ０ 展開画像
Ｋｔ,Ｋｔ１ 結合画像
Ｔ１〜Ｔ１２ 椎骨
Claims (8)
- 肋骨を含む３次元画像から、少なくとも１つの肋骨を抽出する肋骨抽出部と、
前記少なくとも１つの肋骨の芯線を設定する芯線設定部と、
前記少なくとも１つの肋骨の前記芯線と交差する断面における特定軸方向を決定する特定軸方向決定部と、
前記特定軸方向への前記芯線の移動の指示に応じて前記芯線の位置を前記特定軸方向に移動させ、該移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、前記少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する画像生成部とを備えた肋骨展開画像生成装置。 - 前記展開画像を表示部に表示する表示制御部をさらに備えた請求項１に記載の肋骨展開画像生成装置。
- 前記表示制御部は、複数の肋骨についての前記展開画像を結合した結合画像を前記表示部に表示する請求項２に記載の肋骨展開画像生成装置。
- 前記表示制御部は、前記複数の肋骨を椎骨と対応づけて、前記結合画像を前記表示部に表示する請求項３に記載の肋骨展開画像生成装置。
- 前記画像生成部は、前記複数の肋骨について、前記特定軸方向に等間隔に前記芯線を移動させる請求項３または４に記載の肋骨展開画像生成装置。
- 前記画像生成部は、前記複数の肋骨について、前記特定軸方向の長さに応じた割合にて、前記芯線を移動させる請求項３または４に記載の肋骨展開画像生成装置。
- 肋骨を含む３次元画像から、少なくとも１つの肋骨を抽出し、
前記少なくとも１つの肋骨の芯線を設定し、
前記少なくとも１つの肋骨の前記芯線と交差する断面における特定軸方向を決定し、
前記特定軸方向への前記芯線の移動の指示に応じて前記芯線の位置を前記特定軸方向に移動させ、該移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、前記少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する肋骨展開画像生成方法。 - 肋骨を含む３次元画像から、少なくとも１つの肋骨を抽出する手順と、
前記少なくとも１つの肋骨の芯線を設定する手順と、
前記少なくとも１つの肋骨の前記芯線と交差する断面における特定軸方向を決定する手順と、
前記特定軸方向への前記芯線の移動の指示に応じて前記芯線の位置を前記特定軸方向に移動させ、該移動した位置の芯線に沿った断面に基づいて、前記少なくとも１つの肋骨の展開画像を生成する手順とをコンピュータに実行させる肋骨展開画像生成プログラム。
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