JP2020096773A - 医用画像処理装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】医用画像処理装置、方法およびプログラムにおいて、ＣＴ画像のように複数の断層画像からなる３次元画像についての差分画像を生成した場合において、３次元画像における差分画像を生成した範囲を容易に認識できるようにする。【解決手段】差分画像生成部２３が、第１および第２の３次元画像の差分画像を生成する。合成部２４が、第１および第２の３次元画像の少なくとも一方に差分画像を重畳した合成画像を生成する。範囲特定部２５が、第１および第２の３次元画像の少なくとも一方の、断層画像が並ぶ方向における差分画像の生成範囲を特定する。表示制御部２６が、合成画像を表示部１４に表示する。その際、断層画像の生成範囲を表す第１の情報および差分画像の生成範囲を表す第２の情報を表示する。【選択図】図２

Description

本開示は、２つの３次元画像の差分を表す差分画像を生成する医用画像処理装置、方法およびプログラムに関する。

従来、２次元の単純Ｘ線によって撮影された撮影時期が異なる２つの画像、または複数の断層画像からなる２つの３次元のＣＴ（Computed Tomography）画像またはびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）画像から、経時差分画像を生成する手法が種々提案されている。このような経時差分画像を生成することにより、コントラストおよびサイズが小さい病変を発見しやすくなる。また、複数の断層画像からなる３次元画像では、経時画像間の位置合わせの手間、および経時画像を行き来して観察する手間を軽減することができる。

一方、２つの画像間で撮影範囲、撮影条件（スライス間隔等）、および被検体である臓器の様態が異なる場合は、手動で画像間の位置を合わせ、断層画像の１つ１つを比較することは非常に時間がかかる。

このため、２つの画像の位置合わせを高精度に行う手法が提案されている。例えば特許文献１には、２つの画像にそれぞれ含まれる複数の骨の部位を識別し、一方の画像に含まれる各骨の部位と他方の画像に含まれる各骨の部位とを対応付け、対応付けられた各骨の部位の画像同士の位置合わせ処理を行い、位置合わせ処理が行われた２つの画像の差分画像を生成し、差分画像を２つの画像の一方に重畳表示する手法が提案されている。

また、特許文献２には、２つの画像において位置合わせを行った範囲を、差分画像上に表示する手法が提案されている。特許文献２に記載された手法を用いることにより、差分画像においてどの範囲において差分が行われたかを容易に認識することができる。

特開２０１７−６３９３６公報 特開２０１２−９５７９１号公報

ここで、ＣＴ画像を用いて差分画像を生成する場合、２つのＣＴ画像間において、撮影範囲が異なるものとなる場合がある。例えば、背骨のＣＴ画像において、一方のＣＴ画像は背骨の全体が含まれるが、他方のＣＴ画像は腰椎のみしか含まれない場合がある。このような場合、ＣＴ画像における、腰椎以外の椎骨を含む断層画像については差分画像が生成されない。一方、差分画像を一方のＣＴ画像に重畳表示した場合、２つのＣＴ画像において、病変等の異常が存在しない断層面の断層画像については、差分画像をＣＴ画像に重畳しても異常領域は見られないこととなる。このため、差分画像が重畳されていない断層画像については、差分画像の生成が行われたものの、異常が無いために差分画像が重畳されていないのか、または２つのＣＴ画像の撮影範囲が異なるために、差分画像自体が生成されていないのかが分からない。

上記特許文献２に記載された手法においては、１つの画像内における位置合わせ範囲を表示するものである。このため、上記ＣＴ画像のように複数の断層画像からなる３次元画像の差分画像については、個々の断層画像を表示しないと、どの断層画像について差分画像が生成されているのかが分からない。

本開示は上記事情に鑑みなされたものであり、ＣＴ画像のように複数の断層画像からなる３次元画像についての差分画像を生成した場合において、３次元画像における差分画像を生成した範囲を容易に認識できるようにすることを目的とする。

本開示による第１の医用画像処理装置は、それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせされた第１の３次元画像と第２の３次元画像との差分画像を生成する差分画像生成部と、
第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方に、差分画像を重畳した合成画像を生成する合成部と、
位置合わせの結果に基づいて、第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方の、断層画像が並ぶ方向における差分画像の生成範囲を特定する範囲特定部と、
合成画像を表示部に表示し、合成画像において、第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方における断層画像の生成範囲を表す第１の情報および差分画像の生成範囲を表す第２の情報を表示する表示制御部とを備える。

差分画像および合成画像は、３次元画像であってもよいが、２次元画像、すなわち断層画像であってもよい。

なお、本開示による第１の医用画像処理装置においては、第１の情報は、断層画像の生成範囲を表すバーであり、
第２の情報は、バーにおける差分画像の生成範囲と非生成範囲との境界の位置を表すマークであってもよい。

また、本開示による第１の医用画像処理装置においては、表示制御部は、第２の情報の表示および非表示を切り替え可能であってもよい。

本開示による第２の医用画像処理装置は、それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせされた第１の３次元画像と第２の３次元画像との差分画像を生成する差分画像生成部と、
第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方に、差分画像を重畳した合成画像を生成する合成部と、
位置合わせの結果に基づいて、差分画像の生成に使用されたか否かを表す差分生成情報を合成画像に付与する情報付与部とを備える。

なお、本開示による第２の医用画像処理装置においては、差分生成情報は、差分画像の生成に使用されたこと、または差分画像の生成に使用されなかったことを表すマークであってもよい。

また、本開示による第２の医用画像処理装置においては、合成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、本開示による第２の医用画像処理装置においては、表示制御部は、差分生成情報の表示および非表示を切り替え可能であってもよい。

また、本開示による第１および第２の医用画像処理装置においては、合成部は、差分画像を差分画像の信号値に応じた色に変換し、変換された差分画像を第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方に重畳して合成画像を生成するものであってもよい。

この場合、合成部は、差分画像の信号値と色の関係を規定したルックアップテーブルを参照して、差分画像を差分画像の信号値に応じた色に変換するものであってもよい。

また、本開示による第１および第２の医用画像処理装置においては、構造物は骨であってもよい。

この場合、構造物は椎骨であってもよい。

また、この場合、第１の３次元画像および第２の３次元画像は、アキシャル断面の複数の断層画像からなるものであってもよい。

本開示による第１の医用画像処理方法は、それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行い、
位置合わせされた第１の３次元画像と第２の３次元画像との差分画像を生成し、
第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方に、差分画像を重畳した合成画像を生成し、
位置合わせの結果に基づいて、第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方の、断層画像が並ぶ方向における差分画像の生成範囲を特定し、
合成画像を表示部に表示し、合成画像において、第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方における断層画像の生成範囲を表す第１の情報および差分画像の生成範囲を表す第２の情報を表示する。

本開示による第２の医用画像処理方法は、それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行い、
位置合わせされた第１の３次元画像と第２の３次元画像との差分画像を生成し、
第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方に、差分画像を重畳した合成画像を生成し、
位置合わせの結果に基づいて、差分画像の生成に使用されたか否かを表す差分生成情報を合成画像に付与する。

なお、本開示による第１および第２の医用画像処理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。

本開示による第３の医用画像処理装置は、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、
それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行い、
位置合わせされた第１の３次元画像と第２の３次元画像との差分画像を生成し、
第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方に、差分画像を重畳した合成画像を生成し、
位置合わせの結果に基づいて、第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方の、断層画像が並ぶ方向における差分画像の生成範囲を特定し、
合成画像を表示部に表示し、合成画像において、第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方における断層画像の生成範囲を表す第１の情報および差分画像の生成範囲を表す第２の情報を表示する処理を実行する。

本開示による第４の医用画像処理装置は、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、
それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行い、
位置合わせされた第１の３次元画像と第２の３次元画像との差分画像を生成し、
第１の３次元画像および第２の３次元画像の少なくとも一方に、差分画像を重畳した合成画像を生成し、
位置合わせの結果に基づいて、差分画像の生成に使用されたか否かを表す差分生成情報を合成画像に付与する処理を実行する。

本開示の第１および第２の医用画像処理装置、方法およびプログラムによれば、３次元画像における差分画像を生成した範囲を容易に認識できる。

本開示の第１の実施形態による医用画像処理装置を適用した診断支援システムの概略構成を示す図 第１の実施形態による医用画像処理装置の概略構成を示す図 第１の３次元画像と第２の３次元画像との間において、対応付けられた椎骨領域同士を矢印で結んだ図 断層画像の差分画像を示す図 断層画像の合成画像を示す図 第１の３次元画像における差分画像の生成範囲を説明するための図 第１の３次元画像における差分画像の生成範囲を説明するための図 バーおよびマークが表示された合成画像を示す図 バーおよびマークが表示された合成画像を示す図 図８に示す合成画像とサジタル断面の合成画像とを並べて表示した状態を示す図 第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第２の実施形態による医用画像処理装置の概略構成を示す図 差分生成情報が付与された合成画像を示す図 第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 圧迫骨折が生じた状態を示す図 圧迫骨折が生じた状態において、バーおよびマークが表示された合成画像を示す図

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図１は、本開示の第１の実施形態による医用画像処理装置を適用した、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、第１の実施形態による医用画像処理装置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。

３次元画像撮影装置２は、患者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次元画像を医用画像として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。３次元画像撮影装置２により生成された医用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、患者の診断対象部位は脊柱であり、３次元画像撮影装置２はＣＴ装置であり、被検体として脊柱を含む複数の断層画像からなるＣＴ画像を３次元画像として生成する。なお、本実施形態において、断層画像の断面はアキシャル断面とするが、これに限定されるものではなく、サジタル断面であってもコロナル断面であってもよい。

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で生成された医用画像の画像データを含む各種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。なお、本実施形態においては、同一の患者について撮影日時が異なる、脊柱に関する複数の３次元画像の画像データが画像保管サーバ３に保存されているものとする。

医用画像処理装置１は、１台のコンピュータに、第１の実施形態による医用画像処理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。医用画像処理プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）あるいはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、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、コンピュータに第１の実施形態による医用画像処理プログラムをインストールすることにより実現される医用画像処理装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、医用画像処理装置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、医用画像処理装置１には、液晶ディスプレイ等の表示部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。

ストレージ１３は、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ(Solid State Drive)等の記録媒体からなり、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、同一の被検体について撮影日時が異なる複数の３次元画像および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、医用画像処理プログラムが記憶されている。医用画像処理プログラムは、ＣＰＵ１１に実行させる処理として、それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２を取得する画像取得処理、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２に含まれる構造物の位置合わせを行う位置合わせ処理、位置合わせされた第１の３次元画像Ｖ１と第２の３次元画像Ｖ２との差分画像を生成する差分画像生成処理、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方に、差分画像を重畳した合成画像を生成する合成処理、位置合わせの結果に基づいて、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方の、断層画像が並ぶ方向における差分画像の生成範囲を特定する範囲特定処理、並びに合成画像を表示部１４に表示し、合成画像において、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方における断層画像の生成範囲を表す第１の情報および差分画像の生成範囲を表す第２の情報を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、位置合わせ部２２、差分画像生成部２３、合成部２４、範囲特定部２５および表示制御部２６として機能する。

画像取得部２１は、それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２を画像保管サーバ３から取得する。なお、第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２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から第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２を取得するようにしてもよい。なお、第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２には、診断対象となる構造物が含まれる。本実施形態においては、診断対象となる構造物は椎骨である。また、第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２では、第２の３次元画像Ｖ２の方が撮影時期が新しいものとする。

位置合わせ部２２は、第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２のそれぞれに含まれる脊柱の領域を位置合わせする。ここで、脊柱は複数の椎骨から構成されるため、位置合わせ部２２は、第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２のそれぞれに含まれる対応する椎骨同士の位置合わせを行う。なお、本実施形態においては、第１の３次元画像Ｖ１を第２の３次元画像Ｖ２と一致するように位置合わせを行うものとするが、第２の３次元画像Ｖ２を第１の３次元画像Ｖ１と一致するように位置合わせを行ってもよい。

位置合わせを行うために、位置合わせ部２２は、まず第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２のそれぞれに含まれる脊柱を構成する複数の椎骨を識別する処理を行う。椎骨を識別する処理としては、モフォロジー演算を用いた方法、シード点に基づく領域拡張法、および特開２００９−２０７７２７号公報に記載の方法等の公知の方法を用いることができる。

また、位置合わせ部２２は、第１の３次元画像Ｖ１に含まれる各椎骨領域と、第２の３次元画像Ｖ２に含まれる各椎骨領域とを対応付ける。具体的には、各椎骨領域の信号値（例えばＣＴ値）を用いて、第１の３次元画像Ｖ１と第２の３次元画像Ｖ２との間の全ての椎骨領域の組み合わせについて相関値を算出する。そして、相関値が予め設定されたしきい値以上である場合に、その相関値を有する椎骨領域の組み合わせが、対応付けられるべき組み合わせであると判定する。相関値は、例えば正規化相互相関を用いて算出すればよい。但し、相関値の算出方法は、正規化相互相関に限定されるものではなく、その他の算出方法を用いるようにしてもよい。図３は、第１の３次元画像Ｖ１と第２の３次元画像Ｖ２との間において、対応付けられた椎骨領域同士を矢印で結んだ図である。

なお、図３においては、脊柱の中心線が直線となるように、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２のそれぞれが変形されている。本実施形態においては、直線に変形された脊柱の中心線の方向をアキシャル方向とし、中心線に直交する断面をアキシャル断面とする。また、本実施形態においては、第２の３次元画像Ｖ２が生成されるアキシャル方向の範囲は、第１の３次元画像Ｖ１が生成される範囲よりも狭いものとする。

そして、位置合わせ部２２は、図３に示すように対応付けられた椎骨領域同士の画像の位置合わせ処理を、椎骨領域の組み合わせ毎にそれぞれ行う。位置合わせの手法としては、例えば特開２０１７−６３９３６号公報に記載された手法を用いればよい。特開２０１７−６３９３６号公報に記載された手法は、第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２のそれぞれに含まれる各椎骨領域に対して複数のランドマークを設定し、対応するランドマーク間の距離が最も短くなるように椎骨領域を移動させて位置合わせを行い、さらに、剛体位置合わせ処理および非剛体位置合わせ処理を行う手法である。剛体位置合わせ処理としては、例えばＩＣＰ（Iterative Closest Point）法を用いた処理等を用いることができるが、その他の任意の手法を用いるようにしてもよい。非剛体位置合わせ処理としては、例えばＦＦＤ（Free-Form Deformation）法を用いた処理、またはＴＰＳ（Thin-Plate Spline）法を用いた処理等を用いることができるが、その他の任意の手法を用いるようにしてもよい。

なお、位置合わせの手法はこれに限定されるものではない。例えば、剛体位置合わせ処理のみ、または非剛体位置合わせ処理のみを行うようにしてもよい。

差分画像生成部２３は、位置合わせ部２２により位置合わせされた第１の３次元画像Ｖ１と第２の３次元画像Ｖ２との差分画像Ｖｓｕｂを生成する。具体的には、位置合わせされた第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２のそれぞれに含まれる対応する椎骨領域間において、対応する画素間における信号値の差分値を算出することにより、差分画像Ｖｓｕｂを生成する。なお、本実施形態においては、第２の３次元画像Ｖ２の信号値から第１の３次元画像Ｖ１の信号値を減算することにより差分画像Ｖｓｕｂを生成するものとするが、これに限定されるものではない。第１の３次元画像Ｖ１の信号値から第２の３次元画像Ｖ２の信号値を減算することにより差分画像Ｖｓｕｂを生成してもよい。このようにして生成された差分画像Ｖｓｕｂは、過去に撮影された第１の３次元画像Ｖ１には存在しなかったが、第２の３次元画像Ｖ２には存在する癌の骨転移等の病変が強調された画像となる。なお、差分画像Ｖｓｕｂの生成は、３次元画像において行ってもよいが、対応する断層面における断層画像間において行ってもよい。

図４は断層画像の差分画像を示す図である。なお、図４においては、第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２に含まれるある椎骨の１断面を含む断層画像から生成した差分画像Ｖｓｕｂを示している。ここで、第１の３次元画像Ｖ１を取得した後に、病気が進行して第２の３次元画像Ｖ２に異常が見られるようになった場合、図４に示すように、差分画像Ｖｓｕｂには、信号値が０となる領域と０とならない領域とが含まれる。なお、図４においては、信号値が０とならない異常領域３０に、信号値に応じた異なるハッチングを付与している。また、図４において椎骨の輪郭線を破線で示している。

なお、３次元画像において異常領域が正常領域よりも大きい信号値により表される場合、差分画像Ｖｓｕｂにおける異常領域３０は、他の領域と比較して大きい信号値を有する。一方、３次元画像において異常領域が正常領域よりも小さい信号値により表される場合、差分画像Ｖｓｕｂにおける異常領域３０は、他の領域と比較して小さい（すなわち負の）信号値を有する。

合成部２４は、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方に、差分画像Ｖｓｕｂを重畳した合成画像Ｖｇを生成する。本実施形態においては、第１の３次元画像Ｖ１に差分画像Ｖｓｕｂを重畳した合成画像Ｖｇを生成するものとするが、これに限定されるものではない。図５は合成画像を示す図である。図５に示すように、合成画像Ｖｇには、第１の３次元画像Ｖ１に含まれる椎骨３１に、差分画像Ｖｓｕｂに含まれる異常領域３０が重畳されたものとなる。なお、合成部２４は、差分画像Ｖｓｕｂに対して予め設定された色を割り当ててカラー画像を生成し、そのカラー画像を白黒画像である第１の３次元画像Ｖ１に重ね合わせて合成画像Ｖｇを生成する。

なお、本実施形態においては、差分画像Ｖｓｕｂの信号値を信号値に応じた色に変換するルックアップテーブルがストレージ１３に保存されている。合成部２４は、ストレージ１３に保存されたルックアップテーブルを参照して、差分画像Ｖｓｕｂの信号値をカラーに変換する。また、差分画像Ｖｓｕｂの信号値のカラーへの変換は、ルックアップテーブルを用いるものには限定されない。例えば、信号値を色へ変換する数式を用いて、差分画像Ｖｓｕｂの信号値をカラーに変換してもよい。

範囲特定部２５は、位置合わせの結果に基づいて、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方の、断層画像が並ぶ方向における差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲を特定する。本実施形態においては、図３に示すように、第２の３次元画像Ｖ２のアキシャル方向の範囲が第１の３次元画像Ｖ１のアキシャル方向の範囲よりも狭い。このため、差分画像Ｖｓｕｂは、第１の３次元画像Ｖ１と第２の３次元画像Ｖ２との間において、第２の３次元画像Ｖ２が存在する範囲においてのみ生成される。範囲特定部２５は、差分画像Ｖｓｕｂが重畳される第１の３次元画像Ｖ１を基準とした、差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲を特定する。

図６は第１の３次元画像Ｖ１における差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲を説明するための図である。図６に示すように、第１の３次元画像Ｖ１を構成する複数の断層画像のうち、２つの矢印３５，３６により挟まれる範囲３７において、差分画像Ｖｓｕｂが生成された場合、第１の３次元画像Ｖ１における範囲３７を、差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲に特定する。ここで、３次元画像撮影装置２において、図６の上側、すなわち頭部側から第１および第２の３次元画像Ｖ１，Ｖ２の生成が開始されたとすると、矢印３５の位置が、第２の３次元画像Ｖ２において差分画像の生成範囲の最初の断層画像の位置に対応する。また、矢印３６の位置が、第２の３次元画像Ｖ２において差分画像の生成範囲の最後の断層画像の位置に対応する。

ここで、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の双方において異常が存在しない領域については、差分画像Ｖｓｕｂを生成したとしても、差分画像Ｖｓｕｂの信号値が０となる。このため、そのような差分画像Ｖｓｕｂを用いて合成画像Ｖｇを生成したとしても、合成画像Ｖｇには異常領域は含まれない。例えば、図７に示すように、第１の３次元画像Ｖ１における範囲３７において差分画像Ｖｓｕｂが生成され、差分画像Ｖｓｕｂにおいて異常領域５０が含まれたとする。この場合、差分画像Ｖｓｕｂが生成された範囲３７には、異常領域５０を含まない範囲３８，３９が含まれる。このため、範囲３８，３９における差分画像Ｖｓｕｂから生成された合成画像Ｖｇには異常領域が含まれない。したがって、合成画像Ｖｇを見ても、異常がないのか、そもそも差分画像Ｖｓｕｂが生成されていないのかが分からない。

このため、表示制御部２６は、合成画像Ｖｇを表示部１４に表示し、表示した合成画像Ｖｇにおいて、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方における断層画像の生成範囲を表す第１の情報および差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲を表す第２の情報を表示する。本実施形態においては、断層画像の生成範囲が広い第１の３次元画像Ｖ１における断層画像の生成範囲を表すバーを第１の情報として表示し、バーにおける差分画像の生成範囲と非生成範囲との境界の位置を表すマークを第２の情報として用いる。

図８，９は、バーおよびマークが表示された合成画像を示す図である。図８，９に示すように、合成画像Ｖｇの右上の位置に、バー４０が表示され、バー４０において、差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲と非生成範囲との境界の位置を表すマーク４１，４２が表示されている。マーク４１，４２のバー４０上の位置は、図６に示す第１の３次元画像Ｖ１の全範囲に対する矢印３５，３６の位置に比例させればよい。なお、バー４０には、現在表示中の合成画像の位置を表す矢印４３も併せて表示される。また、差分画像Ｖｓｕｂの色に応じた異常の程度を表すレファレンス４４も表示される。

図８では、合成画像Ｖｇに異常領域３０が含まれるため、差分画像Ｖｓｕｂが生成されていることを、異常領域３０の存在により確認することができる。また、バー４０およびマーク４１，４２によっても差分画像Ｖｓｕｂが生成されていることを確認できる。また、合成画像Ｖｇに異常領域３０が含まれない場合であっても、バー４０およびマーク４１，４２、さらには矢印４３の位置を見れば、差分画像Ｖｓｕｂが生成されていることを確認できる。図９に示す合成画像Ｖｇにおいては、矢印４３はバー４０におけるマーク４１，４２の間を示しているため、差分画像Ｖｓｕｂが生成されていることを確認できる。

なお、合成画像Ｖｇと併せて、第１の３次元画像Ｖ１における脊椎を通るサジタル断面の断層画像に差分画像を重畳した合成画像Ｖｇ１を生成してもよい。この場合、図１０に示すように、図８に示す合成画像Ｖｇとサジタル断面の合成画像Ｖｇ１とを並べて表示してもよい。なお、図１０に示す合成画像Ｖｇ１には、異常領域を示す矢印４７が付与されている。また、図１０に示す合成画像Ｖｇ１の右側には、差分画像が生成されていない範囲を表すマーク４５，４６が表示される。なお、合成画像Ｖｇ１における差分画像Ｖｓｕｂが生成された範囲にマークを表示してもよいことはもちろんである。

次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図１１は第１の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。合成画像の作成の指示が行われることにより処理が開始され、画像取得部２１が、それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２を取得する（画像取得；ステップＳＴ１）。次いで、位置合わせ部２２が、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２に含まれる構造物、すなわち椎骨の位置合わせを行う（ステップＳＴ２）。さらに、差分画像生成部２３が、位置合わせされた第１の３次元画像Ｖ１と第２の３次元画像Ｖ２との差分画像Ｖｓｕｂを生成する（ステップＳＴ３）。

次いで、合成部２４が、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方に、差分画像Ｖｓｕｂを重畳した合成画像Ｖｇを生成する（ステップＳＴ４）。また、範囲特定部２５が、位置合わせの結果に基づいて、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方の、断層画像が並ぶ方向における差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲を特定する（ステップＳＴ５）。そして、表示制御部２６が、合成画像Ｖｇを表示部１４に表示し、かつ合成画像Ｖｇにおいて、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方における断層画像の生成範囲を表すバー４０および差分画像の生成範囲を表すマーク４１，４２を表示し（生成範囲の情報表示；ステップＳＴ６）、処理を終了する。

このように、第１の実施形態によれば、合成画像Ｖｇにおいて、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方における断層画像の生成範囲を表す第１の情報および差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲を表す第２の情報を表示するようにした。このため、表示された第１の情報および第２の情報により、断層画像の生成範囲における差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲を容易に認識することができる。したがって、表示された合成画像Ｖｇに差分画像Ｖｓｕｂが重畳されていない場合、第１の情報および第２の情報を確認すれば、異常が無いのか、差分画像Ｖｓｕｂが生成されていないのかを容易に確認することができる。よって、３次元画像における差分画像Ｖｓｕｂを生成した範囲を容易に認識できる。

次いで、本開示の第２の実施形態について説明する。図１２は、コンピュータに第２の実施形態による医用画像処理プログラムをインストールすることにより実現される医用画像処理装置の概略構成を示す図である。なお、図１２において図２と同一の構成については同一の参照番号を付与し、詳細な説明は省略する。第２の実施形態による医用画像処理装置１Ａは、第１の実施形態における範囲特定部２５に代えて、位置合わせの結果に基づいて、差分画像Ｖｓｕｂの生成に使用されたか否かを表す差分生成情報を合成画像Ｖｇに付与する情報付与部２７を備えた点が第１の実施形態と異なる。

第２の実施形態においては、情報付与部２７が、差分画像が生成された合成画像Ｖｇに対して差分再生情報を付与するようにしたものである。図１３は、差分生成情報が付与された合成画像を示す図である。なお、差分画像Ｖｓｕｂが生成されたか否かの判定は、位置合わせの結果、第１の３次元画像Ｖ１の対応する位置に第２の３次元画像Ｖ２が存在するか否かを判定することにより行えばよい。図１３に示すように、合成画像Ｖｇには異常領域が含まれないが、差分生成情報５５が付与されている。なお、図１３においては差分生成情報を星形のマークとしているがこれに限定されるものではない。他の形状のマークであってもよく、差分画像が生成されていることを表すテキストであってもよい。

なお、差分生成情報５５は、異常領域を含まない合成画像Ｖｇにのみ付与してもよいが、差分画像Ｖｓｕｂを生成した全ての合成画像Ｖｇに付与してもよい。

次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図１４は、第２の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。合成画像の作成の指示が行われることにより処理が開始され、画像取得部２１が、それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２を取得する（画像取得；ステップＳＴ１１）。次いで、位置合わせ部２２が、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２に含まれる構造物の位置合わせを行う（ステップＳＴ１２）。さらに、差分画像生成部２３が、位置合わせされた第１の３次元画像Ｖ１と第２の３次元画像Ｖ２との差分画像Ｖｓｕｂを生成する（ステップＳＴ１３）。

次いで、合成部２４が、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２の少なくとも一方に、差分画像Ｖｓｕｂを重畳した合成画像Ｖｇを生成する（ステップＳＴ１４）。また、情報付与部２７が、位置合わせの結果に基づいて、差分画像Ｖｓｕｂの生成に使用されたか否かを表す差分生成情報を合成画像Ｖｇに付与する（ステップＳＴ１５）。そして、表示制御部２６が、合成画像Ｖｇを表示部１４に表示し（ステップＳＴ１６）、処理を終了する。

このように、第２の実施形態においては、位置合わせの結果に基づいて、差分画像Ｖｓｕｂの生成に使用されたか否かを表す差分生成情報５５を合成画像Ｖｇに付与するようにした。このため、表示された合成画像Ｖｇに差分画像Ｖｓｕｂに基づく異常領域が含まれない場合、差分生成情報５５の有無により、異常が無いのか、差分画像Ｖｓｕｂが生成されていないのかを容易に確認することができる。よって、３次元画像における差分画像Ｖｓｕｂを生成した範囲を容易に認識できる

なお、上記実施形態においては、第１の３次元画像Ｖ１および第２の３次元画像Ｖ２に含まれる診断対象となる構造物を椎骨としているが、これに限定されるものではない。構造物は、椎骨以外の他の臓器、例えば、肺、肝臓、心臓、腎臓および脳等であってもよい。また、構造物は、臓器に含まれる気管支および血管等であってもよい。

一方、本来であれば差分画像Ｖｓｕｂが生成されるべきである断層画像において、圧迫骨折等が発生することにより、差分画像が生成できない場合がある。例えば、図１５に示すように、第２の３次元画像Ｖ２における椎骨３２に圧迫骨折が発生している場合、椎骨３２の位置においては差分画像を生成することができない。このため、上記第１の実施形態において、合成画像Ｖｇに表示されるバーおよびマークにおいて、差分画像Ｖｓｕｂが生成されなかった範囲をより明確に表示することが好ましい。

図１６は、圧迫骨折が生じた状態において、バーおよびマークが表示された合成画像を示す図である。なお、図１６において図８，９と同一の部分には同一の参照番号を付与し、詳細な説明は省略する。図１６においては、合成画像Ｖｇの右上の位置に、バー４０が表示されている。そして、バー４０において、図１６の上側、すなわち頭部側から見て最初の差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲と非生成範囲との境界の位置を表すマーク４１Ａ，４１Ｂが表示される。また、頭部側から見て２番目の差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲と非生成範囲との境界の位置を表すマーク４２Ａ，４２Ｂが表示される。さらに、マーク４１Ａ，４１Ｂの間に差分画像Ｖｓｕｂが生成されていることを表すマーク４１Ｃ、およびマーク４２Ａ，４２Ｂの間に差分画像Ｖｓｕｂが生成されていることを表すマーク４２Ｃが表示される。また、現在表示中の合成画像Ｖｇの位置を表す矢印４３および、差分画像Ｖｓｕｂの色に応じた異常の程度を表すレファレンス４４も表示される。図１６に示すようにバー４０およびマーク４１Ａ〜４１Ｃ，４２Ａ〜４２Ｃを表示することにより、差分画像Ｖｓｕｂの生成範囲をより正確に認識することができる。

なお、第２の実施形態においても、差分画像Ｖｓｕｂが生成されるべき断層画像において、圧迫骨折等により差分画像Ｖｓｕｂが生成されなかった場合、差分画像Ｖｓｕｂが生成されなかった断面の合成画像Ｖｇについては、差分生成情報５５を表示しないようにしてもよい。

また、上記第１の実施形態においては、アキシャル断面の断層画像についての合成画像に、断層画像の生成範囲を表す第１の情報および差分画像の生成範囲を表す第２の情報を表示しているが、これに限定されるものではない。サジタル断面またはコロナル断面の断層画像についての合成画像に、第１の情報および第２の情報を表示してもよいことはもちろんである。

また、上記第１および第２の実施形態においては、マーク４１，４２および差分生成情報５５の表示および非表示を入力部１５からの指示により切り替えられるようにしてもよい。また、上記第１の実施形態において、バー４０の表示および非表示を入力部１５からの指示により切り替えられるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、例えば、画像取得部２１、位置合わせ部２２、差分画像生成部、合成部２４、範囲特定部２５、表示制御部２６および情報付与部２７といった各種の処理を実行する処理部（Processing Unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、上述したように、ソフトウェア（プログラム）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であるＣＰＵに加えて、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）、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が含まれる。

１つの処理部は、これらの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の組み合わせまたはＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）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、クライアントおよび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とソフトウェアとの組み合わせで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）等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の１つ以上を用いて構成される。

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としては、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）を用いることができる。

１、１Ａ 医用画像処理装置
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 表示部
１５ 入力部
２１ 画像取得部
２２ 位置合わせ部
２３ 差分画像生成部
２４ 合成部
２５ 範囲特定部
２６ 表示制御部
２７ 情報付与部
３０ 異常領域
３１，３２ 椎骨
３５，３６，４３ 矢印
３７，３８，３９ 範囲
４０ バー
４１，４１Ａ〜４１Ｃ，４２，４２Ａ〜４２Ｃ，４４，４５ マーク
４４ レファレンス
４７ 矢印
５０ 異常領域
５５ 差分生成情報
Ｖ１ 第１の３次元画像
Ｖ２ 第２の３次元画像
Ｖｇ 合成画像
Ｖｇ１ サジタル断面の合成画像
Ｖｓｕｂ 差分画像

Claims (16)

1. それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行う位置合わせ部と、
   位置合わせされた前記第１の３次元画像と前記第２の３次元画像との差分画像を生成する差分画像生成部と、
   前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方に、前記差分画像を重畳した合成画像を生成する合成部と、
   前記位置合わせの結果に基づいて、前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方の、前記断層画像が並ぶ方向における前記差分画像の生成範囲を特定する範囲特定部と、
   前記合成画像を表示部に表示し、該合成画像において、前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方における前記断層画像の生成範囲を表す第１の情報および前記差分画像の生成範囲を表す第２の情報を表示する表示制御部とを備えた医用画像処理装置。
2. 前記第１の情報は、前記断層画像の生成範囲を表すバーであり、
   前記第２の情報は、前記バーにおける差分画像の生成範囲と非生成範囲との境界の位置を表すマークである請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記表示制御部は、前記第２の情報の表示および非表示を切り替え可能である請求項１または２に記載の医用画像処理装置。
4. それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行う位置合わせ部と、
   位置合わせされた前記第１の３次元画像と前記第２の３次元画像との差分画像を生成する差分画像生成部と、
   前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方に、前記差分画像を重畳した合成画像を生成する合成部と、
   前記位置合わせの結果に基づいて、前記差分画像の生成に使用されたか否かを表す差分生成情報を前記合成画像に付与する情報付与部とを備えた医用画像処理装置。
5. 前記差分生成情報は、前記差分画像の生成に使用されたこと、または前記差分画像の生成に使用されなかったことを表すマークである請求項４に記載の医用画像処理装置。
6. 前記合成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４または５に記載の医用画像処理装置。
7. 前記表示制御部は、前記差分生成情報の表示および非表示を切り替え可能である請求項６に記載の医用画像処理装置。
8. 前記合成部は、前記差分画像を前記差分画像の信号値に応じた色に変換し、該変換された差分画像を前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方に重畳して前記合成画像を生成する請求項１から７のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
9. 前記合成部は、前記差分画像の信号値と色の関係を規定したルックアップテーブルを参照して、前記差分画像を前記差分画像の信号値に応じた色に変換する請求項８に記載の医用画像処理装置。
10. 前記構造物は骨である請求項１から９のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
11. 前記構造物は椎骨である請求項１０に記載の医用画像処理装置。
12. 前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像は、アキシャル断面の複数の断層画像からなる請求項１１に記載の医用画像処理装置。
13. それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行い、
    位置合わせされた前記第１の３次元画像と前記第２の３次元画像との差分画像を生成し、
    前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方に、前記差分画像を重畳した合成画像を生成し、
    前記位置合わせの結果に基づいて、前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方の、前記断層画像が並ぶ方向における前記差分画像の生成範囲を特定し、
    前記合成画像を表示部に表示し、該合成画像において、前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方における前記断層画像の生成範囲を表す第１の情報および前記差分画像の生成範囲を表す第２の情報を表示する医用画像処理方法。
14. それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行い、
    位置合わせされた前記第１の３次元画像と前記第２の３次元画像との差分画像を生成し、
    前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方に、前記差分画像を重畳した合成画像を生成し、
    前記位置合わせの結果に基づいて、前記差分画像の生成に使用されたか否かを表す差分生成情報を前記合成画像に付与する医用画像処理方法。
15. それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行う手順と、
    位置合わせされた前記第１の３次元画像と前記第２の３次元画像との差分画像を生成する手順と、
    前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方に、前記差分画像を重畳した合成画像を生成する手順と、
    前記位置合わせの結果に基づいて、前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方の、前記断層画像が並ぶ方向における前記差分画像の生成範囲を特定する手順と、
    前記合成画像を表示部に表示し、該合成画像において、前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方における前記断層画像の生成範囲を表す第１の情報および前記差分画像の生成範囲を表す第２の情報を表示する手順とをコンピュータに実行させる医用画像処理プログラム。
16. それぞれが同一の被検体を含む複数の断層画像からなる、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれに含まれる構造物の位置合わせを行う手順と、
    位置合わせされた前記第１の３次元画像と前記第２の３次元画像との差分画像を生成する手順と、
    前記第１の３次元画像および前記第２の３次元画像の少なくとも一方に、前記差分画像を重畳した合成画像を生成する手順と、
    前記位置合わせの結果に基づいて、前記差分画像の生成に使用されたか否かを表す差分生成情報を前記合成画像に付与する手順とをコンピュータに実行させる医用画像処理プログラム。