JP4493436B2 - 画像読影支援方法および装置ならびにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像読影支援方法および装置ならびにプログラムに関し、より詳細には、異なる時期に撮影された同一の被写体を表す２つの３次元画像に基づく各投影画像の位置合わせを行うことによって、２つの投影画像の比較読影を支援する方法および装置ならびにプログラムに関するものである。

従来、同一被写体についての２以上の画像を比較読影して、両画像間の差異を調べ、その差異に基づいて被写体の検査などを行うことが、種々の分野において行われている。例えば工業製品の製造分野においては、ある製品について新品の状態の時に撮影された画像と、当該製品の耐久試験後に撮影された画像とを比較読影して、両者の差異の大きな部位に注目することにより、製品の耐久性を向上させるべき部位を検討することが行われており、また医療分野においては、ある患者の疾患部位について異なる時期に撮影された複数枚の放射線画像を医師が比較読影することにより、当該疾患の進行状況や治癒状況等の経時変化を把握して治療方針を検討することが行われている。

このような複数の画像の比較読影を支援する技術として経時サブトラクション技術が知られている。経時サブトラクション技術とは、撮影時期の異なる同一被写体を表す複数の画像中の構造的特徴部分に注目して被写体の位置合わせを行い、差分画像を生成し、経時変化部分を抽出、強調する技術である。具体的には、２つの画像間の全体的なシフト量（位置ずれ量）を検出する概略的な位置合わせ処理（グローバルマッチング）を行った後、両画像中の局所領域毎のシフト量を検出し、それに基づき各画素のシフト量を決定する局所的な位置合わせ処理（ローカルマッチング）を行い、決定された各画素のシフト量に基づき一方の画像に対して非線形歪変換処理（ワーピング）を行うことによって両画像中の被写体の位置合わせを行う。そして、非線形歪変換処理された一方の画像と他方の画像との差分処理を行うことによって差分画像を生成する。これにより、２つの画像を比較的良好に位置合わせすることが可能になる（例えば、特許文献１、２、３、４、非特許文献１）。

上記文献に記載されている発明では、撮影方向における被写体の厚みのすべてを投影した単純Ｘ線画像に対して経時サブトラクション技術を適用していたが、適用対象はこれに限られず、ＣＴ画像のアキシャル面（体軸方向に対して垂直な面）の断層像を対象にして経時サブトラクション技術を適用することも提案されている（例えば、特許文献５）。

しかしながら、特許文献５記載の発明では、撮影時のスライス厚程度の断層像に対して経時サブトラクション処理を行っており、処理対象の断層像中に観察対象の経時変化が存在するとは限らない。したがって、各スライスによる断層像について経時サブトラクション処理を行ったものを比較読影する必要があるため、読影に非常に時間を要し、診断者の負担も大きいという問題がある。なお、特許文献５ではスライス厚１０ｍｍの断層像を使用しているが、マルチスライスＣＴ等の撮影技術の進歩や、断層像の直接読影における高解像度の必要性等に基づき、実際の医療現場では、数ｍｍ以下のスライス厚による撮影を行うことが好ましいとされていることから、上記の問題はさらに顕著となる。

そこで、３次元胸部Ｘ線ＣＴ画像に基づき、観察方向における被写体全体の厚さ分の画素を投影した投影画像に対して経時サブトラクション技術を適用することが提案されている（例えば、特許文献６）。これにより、観察対象の経時変化を１枚の差分画像の読影により観察することができるため、診断者の負担が大幅に軽減されることが期待される。
特開平７-３７０７４号公報 特開平８-３３５２７１号公報 特開２００１-１５７６７５号公報 特開２００２-０３２７３５号公報 米国特許６，３６３，１６３号明細書 特開２００２-２１９１２３号公報 A.Kano, K.Doi, H.MacMahon, D.Hassell, M.L.Giger, "Digital image subtraction of temporally sequential chest images for detection of interval change",（米国）, Medical Physics, AAPM, Vol.21, Issue 3, March 1994, p.453-461

しかしながら、特許文献６記載の発明では、比較対象となる複数の画像の撮影の間で、被写体の３次元的な体位の変化（例えば前傾、後傾、回旋等）があったり、被写体における大きな状態変化（例えば、人間の胸部の撮影の場合、呼吸段階の相違等）があったりした場合には、これらの変化により、同じ構造的特徴が投影画像中に異なった形状で投影されてしまうため、位置合わせの精度が低下し、差分画像中にアーチファクト（偽像）が生じてしまう。例えば、図３のように、一方の画像の撮影時には、被写体である細長い楕円形状の３次元の構造物が鉛直方向に立っており（図３（ａ））、他方の画像の撮影時には、鉛直方向からやや傾いて立っていた場合（図３（ｂ））、この被写体全体の厚さ分の画素を水平面に投影すると、図３（ａ）の投影画像では被写体が円形に投影されるのに対し、図３（ｂ）の投影画像では被写体が楕円形に投影されてしまう。これにより、位置合わせ処理の基準となる構造的特徴の両画像間での対応が取れなくなってしまい、位置合わせ処理の精度が低下してしまうのである。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、異なる時期に撮影された同一の被写体を表す２つの３次元画像中の観察対象部分を表す投影画像の比較読影において、両画像中の観察対象部分の位置合わせの精度を向上し、差分画像中のアーチファクトを軽減する画像読影支援方法および装置ならびにプログラムを提供することを目的とするものである。

本発明による画像読影支援方法は、図１または図２に示すように、被写体を表す第１の３次元画像(vol1)中の被写体に対する第１の観察方向(dir1)に対して垂直な第１の断面(sec1)の第１の観察方向(dir1)における位置を第１の間隔(pitch1)で移動させ、この第１の断面(sec1)と、第１の観察方向(dir1)における第１の断面(sec1)からの厚さであって第１の間隔(pitch1)と同じ大きさの第１の厚さ(thick1)とにより、第１の断面(sec1)の各位置毎に特定される第１の３次元画像(vol1)中の第１の領域(reg1)内の画素を第１の観察方向(dir1)に垂直な平面に投影することにより、各第１の領域(reg1)の第１の投影画像(prj1)を生成し、第１の３次元画像(vol1)とは異なる時期に取得した被写体を表す第２の３次元画像(vol2)中の被写体に対する第２の観察方向(dir2)に対して垂直な第２の断面(sec2)の第２の観察方向(dir2)における位置を第２の間隔(pitch2)で移動させ、この第２の断面(sec2)と、第２の観察方向(dir2)における第２の断面(sec2)からの厚さであって第２の間隔(pitch2)と同じ大きさの第２の厚さ(thick2)とにより、第２の断面(sec2)の各位置毎に特定される第２の３次元画像(vol2)中の第２の領域(reg2)内の画素を第２の観察方向(dir2)に垂直な平面に投影することにより、各第２の領域(reg2)の第２の投影画像(prj2)を生成し、互いに対応する第１の投影画像(prj1)と第２の投影画像(prj2)との組合せの各々について、両投影画像に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行い、位置合わせ処理を行った後の第１の投影画像のすべてと第２の投影画像のすべてとの差分による重ね合わせ差分画像(img)を生成することを特徴とする。

ここで、重ね合わせ差分画像を生成する処理の具体例としては、以下の２つの処理が考えられる。
(1) 図１に示すように、位置合わせ処理を行った後の、互いに対応する第１の投影画像と第２の投影画像との組合せの各々について、両投影画像の差分による差分画像(sub)を生成し、生成された各々の差分画像(sub)を重ね合わせることによって、重ね合わせ差分画像(img)を生成する。
(2) 図２に示すように、位置合わせ処理を行った後の第１の投影画像の各々を重ね合わせた第１の重ね合わせ投影画像(prj1x)を生成し、位置合わせ処理を行った後の第２の投影画像の各々を重ね合わせた第２の重ね合わせ投影画像(prj2x)を生成し、生成された第１の重ね合わせ投影画像と第２の重ね合わせ投影画像との差分を求めることによって、重ね合わせ差分画像(img)を生成する。

また、本発明による画像読影支援装置は、上記の画像読影支援方法を実現する装置であり、被写体を表す第１の３次元画像中の被写体に対する第１の観察方向に対して垂直な第１の断面を指定する第１の断面指定手段と、第１の観察方向における第１の断面からの第１の厚さを指定する第１の厚さ指定手段と、第１の断面の第１の観察方向における位置を第１の厚さと同じ間隔で移動させ、第１の断面と第１の厚さとにより、第１の断面の各位置毎に特定される第１の３次元画像中の第１の領域内の画素を第１の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各第１の領域の第１の投影画像を生成する第１の投影画像生成手段と、第１の３次元画像とは異なる時期に取得した同じ被写体を表す第２の３次元画像中の被写体に対する第２の観察方向に対して垂直な第２の断面を指定する第２の断面指定手段と、第２の観察方向における第２の断面からの第２の厚さを指定する第２の厚さ指定手段と、第２の断面の第２の観察方向における位置を第２の厚さと同じ間隔で移動させ、第２の断面と第２の厚さとにより、第２の断面の各位置毎に特定される第２の３次元画像中の第２の領域内の画素を第２の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各第２の領域の第２の投影画像を生成する第２の投影画像生成手段と、互いに対応する第１の投影画像と第２の投影画像との組合せの各々について、両投影画像に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行う位置合わせ手段と、位置合わせ処理を行った後の第１の投影画像のすべてと第２の投影画像のすべてとの差分による重ね合わせ差分画像を生成する重ね合わせ差分画像生成手段とを設けたことを特徴とするものである。

なお、重ね合わせ差分画像生成手段が行う処理の具体例としては、上記(1)（図１参照）と(2)（図２参照）と同様の処理が考えられる。

本発明による画像読影支援プログラムは、コンピュータを上記の画像読影支援装置として機能させる、すなわち、コンピュータに上記の画像読影支援方法を実行させるものである。具体的には、コンピュータを、被写体を表す第１の３次元画像中の被写体に対する第１の観察方向に対して垂直な第１の断面を指定する第１の断面指定手段と、第１の観察方向における第１の断面からの第１の厚さを指定する第１の厚さ指定手段と、第１の断面の第１の観察方向における位置を第１の厚さと同じ間隔で移動させ、第１の断面と第１の厚さとにより、第１の断面の各位置毎に特定される第１の３次元画像中の第１の領域内の画素を第１の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各第１の領域の第１の投影画像を生成する第１の投影画像生成手段と、第１の３次元画像とは異なる時期に取得した同じ被写体を表す第２の３次元画像中の被写体に対する第２の観察方向に対して垂直な第２の断面を指定する第２の断面指定手段と、第２の観察方向における第２の断面からの第２の厚さを指定する第２の厚さ指定手段と、第２の断面の第２の観察方向における位置を第２の厚さと同じ間隔で移動させ、第２の断面と第２の厚さとにより、第２の断面の各位置毎に特定される第２の３次元画像中の第２の領域内の画素を第２の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各第２の領域の第２の投影画像を生成する第２の投影画像生成手段と、互いに対応する第１の投影画像と第２の投影画像との組合せの各々について、両投影画像に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行う位置合わせ手段と、位置合わせ処理を行った後の第１の投影画像のすべてと第２の投影画像のすべてとの差分による重ね合わせ差分画像を生成する重ね合わせ差分画像生成手段として機能させるようにしたことを特徴とするものである。

なお、重ね合わせ差分画像生成手段としてコンピュータに行わせる処理の具体例としては、上記(1)（図１参照）と(2)（図２参照）と同様の処理が考えられる。

次に、本発明による画像読影支援方法および装置の詳細について説明する。

「被写体」の具体例としては、人間の胸部等の各部位が考えられる。

「３次元画像」とは、各画素の位置が３次元空間に定義される画像データによる画像をいう。具体例としては、ボリュームデータの他、ＣＴ（Computerized Tomography；コンピュータ断層撮影法）やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging；磁気共鳴映像法）により撮影、取得した画像データによる画像が考えられる。

ここで、第１および第２の３次元画像が、例えばＣＴやＭＲＩによる画像のように、所定のスライス厚で被写体を順次スライスして形成された複数のスライス領域の各々を表す複数の断層像から構成されたものである場合、第１の厚さは、第１の３次元画像の所定のスライス厚より大きく、第２の厚さも、第２の３次元画像の所定のスライス厚より大きいものであることが好ましい。なお、この場合、第１の３次元画像の所定のスライス厚と第２の３次元画像の所定のスライス厚とは同じ厚さであってもよいし、異なる厚さであってもよい。

第１および第２の厚さ指定手段は、診断者が任意の値を設定できるようにしたものであってもよいし、本発明による画像読影支援装置に予め設定された値を自動的に設定するものであってもよい。

第１および第２の３次元画像が所定のスライス厚で被写体を順次スライスして形成された複数のスライス領域の各々を表す複数の断層像から構成されたものである場合、第１および第２の厚さ指定手段が、各々、第１および第２の３次元画像のスライス厚を取得し、これに基づいて、診断者が各々設定した第１および第２の厚さの値をチェックし、各々、第１および第２の３次元画像のスライス厚よりも大きい値の指定のみ許可するようにしてもよい。また、取得したスライス厚に基づいて、所定の算出方法により、各々、第１および第２の３次元画像のスライス厚よりも大きい値を自動的に算出するようにしてもよい。所定の算出方法の具体例としては、取得したスライス厚に所定の値を加えたり、乗じたりすることが考えられる。

「被写体に対する第１（第２）の観察方向」とは、観察者が被写体を観察しようとする方向のことであり、観察者はこの方向に対して垂直な断面を観察することを意味する。この観察方向は任意の方向であってよく、例えば人間の胸部のＣＴ画像の読影の場合、撮影時のスライス面に垂直な体軸方向であってもよいし、体軸方向に垂直な正面方向や側面方向であってもよいし、さらに、体軸方向に垂直でない、いわば斜めの方向であってもよい。

第１の観察方向と第２の観察方向とは必ずしも同じである必要はないが、後続の位置合わせ処理の精度の観点からは、両観察方向はほぼ同じ程度に近似していることが好ましい。例えば、ＣＴ装置によって人間の胸部を体軸方向に沿って頭側から順に撮影して取得した第１および第２の３次元画像の読影の場合、第１の観察方向と第２の観察方向とを、各々の３次元画像の撮影方向を基準とした座標系において同じ方向ベクトルで表現される方向とすることが考えられる。しかし、実際には、第１の３次元画像と第２の３次元画像の撮影時において、被写体の３次元的な体位が異なっていることがありうるため、撮影方向と体軸方向は厳密には一致せず、第１の観察方向と第２の観察方向は、被写体との関係では、同じ方向とはならない。図９では、第１の３次元画像と第２の３次元画像の撮影方向（ｚ軸方向）を、各々、第１、第２の観察方向とした場合の例であり、この図では、第２の３次元画像の撮影時には、第１の３次元画像の撮影時と比べて被写体が左に傾いているので、被写体を基準に考えると、第１の観察方向と第２の観察方向とは一致していないことになる。

そこで、第１の観察方向と第２の観察方向とをほぼ一致させる手法の具体例としては、以下のものが考えられる。
(1) 第１および第２の３次元画像の撮影時に、両画像の撮影方向がほぼ一致するようにする。
(2) 第１の断面指定手段と第２の断面指定手段によって、両観察方向がほぼ一致するように、診断者が手動で両断面を指定する。
(3) 第１および第２の３次元画像の一方に３次元の注目領域を設定し、他方の３次元画像中でこの注目領域を平行移動・回転させて、その他方の３次元画像中のこの注目領域と対応する部分の画素の画素値とこの注目領域の画素の画素値との相関が所定の基準を満たす場合の注目領域の変位量・回転量を求め、これに基づいて少なくとも一方の３次元画像中の各画素を平行移動・回転させることによって、両画像の概略位置合わせを行い、この位置合わせ後に、両画像の座標系において同じ傾き（方向ベクトル）で表される向きを、各々、第１および第２の観察方向とする。

第１の厚さと第２の厚さとは、必ずしも同じである必要はないが、後続の位置合わせ処理の精度の観点から、ほぼ同じ厚さであることが好ましい。

第１（第２）の断面の第１（第２）の観察方向における位置を移動させる範囲は、被写体のうち観察対象部分が含まれる範囲であることが好ましい。例えば、人間の胸部を被写体とし、第１（第２）の断面が体軸方向に垂直である場合、観察対象部分としては、肺野の全体、上葉部、下葉部等が考えられる。なお、このように第１（第２）の断面を移動させることにより、第１（第２）の領域は２以上特定されることになる。

「第１（第２）の領域内の画素を第１（第２）の観察方向に垂直な平面に投影する」処理の具体例としては、第１（第２）の領域内の画素に基づき、第１（第２）の領域内の第１（第２）の観察方向における画素値の平均値を求める処理が考えられる。この画素値の平均値は、第１（第２）の領域を通り、第１（第２）の観察方向と同じ方向ベクトルを有する直線の第１（第２）の領域内の部分の各点の画素値に基づいて求めることが考えられるが、この直線上の各点の画素値は、この直線の近傍の画素の画素値に基づく補間処理によって求めてもよい。

「互いに対応する第１の投影画像と第２の投影画像との組合せ」とは、各々の投影画像のもととなる第１および第２の領域の被写体に対する観察方向における位置が互いに対応するような、第１の投影画像と第２の投影画像との組合せをいう。第１の投影画像と第２の投影画像とが各々１対１に対応していてもよいし、一方の投影画像の１つに対して、他方の投影画像の複数が対応していてもよい。また、対応する他方の投影画像が存在しないような一方の投影画像が存在していてもよい。なお、各々の投影画像のもととなる第１および第２の領域が２以上特定されることから、この組合せも２以上生成される。

「位置合わせ処理」は、２つの画像中の構造的特徴部分の位置に注目し、画素毎の位置の対応関係を求め、画素毎に一方の画像から他方の画像へのシフト量を求める処理であることが好ましい。具体例としては、前述の特許文献１、２、３、４記載の経時サブトラクション技術により、２つの画像間の全体的なシフト量（位置ずれ量）を検出する概略的な線形の位置合わせ処理（グローバルマッチング）を行った後、両画像中の局所領域毎のシフト量を検出し、それに基づき各画素のシフト量を決定する局所的な非線形の位置合わせ処理（ローカルマッチング）を行い、決定された各画素のシフト量に基づき一方の画像に対して非線形歪変換処理（ワーピング）を行うことによって位置合わせを行う方法が考えられる。なお、位置合わせ手法は、このように線形と非線形の位置合わせを組み合わせて行うものであってもよいし、線形または非線形の位置合わせのいずれか一方のみを行うものであってもよい。

「差分」を求める処理の具体例としては、２つの画像の対応する画素間での減算処理を行い、得られた画素値の差分による画像を生成する処理が考えられる。

「重ね合わせる」処理の具体例としては、処理対象の画像を入力として加算平均処理を施す処理が考えられる。なお、重ね合わせ処理を行う前に、入力となる処理対象の画像に対して、画像中の構造的特徴部分に注目した位置合わせ処理を行っておくことが好ましい。なお、差分を強調する処理をさらに行うようにしてもよい。

本発明の画像読影支援方法および装置ならびにプログラムは、異なる時期に撮影された同一の被写体を表す第１および第２の３次元画像の各々において、所定の断面と厚さとにより特定される複数の領域の各々について、領域内の画素を投影した第１および第２の投影画像を生成し、互いに対応する両投影画像の組合せの各々について位置合わせを行い、位置合わせ後の第１の投影画像のすべてと第２の投影画像のすべてとの差分による重ね合わせ差分画像の生成を行うので、被写体の観察対象部分の位置合わせの精度を向上させ、差分画像中のアーチファクトを軽減することが可能になる。したがって、観察者は比較読影を高い精度で行うことができ、また、読影を効率的に行うことができるようになる。

２つの３次元画像の撮影の間で、被写体の３次元的な体位変化があったり、被写体における大きな状態変化があったりした場合に、観察対象全体を含む領域について投影画像を生成すると、位置合わせの基準となる構造的特徴部分の対応がとりにくくなるので、位置合わせの精度が低下してしまう。これに対して、本発明のように、観察対象部分を一部分ずつ含む複数の領域を投影して、複数の投影画像を生成すると、各投影画像中における体位変化や状態変化の影響は、観察対象全体を投影した投影画像よりも小さくなる。このため、位置合わせの基準となる構造的特徴部分の対応もとりやすくなり、位置合わせの精度が向上する。例えば、図３を用いて説明したように、観察対象が鉛直方向に立っている場合とやや傾いている場合とについて、観察対象部分全体を含む領域を投影した投影画像を比較すると、観察対象部分の傾きにより、両投影画像中における観察対象部分の形状の相違が大きくなってしまうので、位置合わせの基準となる構造的特徴部分の対応がとりにくく、位置合わせの精度が低下してしまう。これに対して、同じように観察対象が傾いていても、図４のように、観察対象の一部分ずつが含まれる４つの領域の各々について投影画像を生成した場合には、対応する各投影画像中における観察対象部分の形状の相違は、図３の場合ほど大きくならないため、互いに対応する第１および第２の投影画像毎に位置合わせの基準となる構造的特徴部分の対応もとりやすくなり、より精度の高い位置合わせを行うことが可能になる。したがって、精度の高い位置合わせを行った後の２つの投影画像の差分による差分画像は、アーチファクトが軽減されたものとなる。そして、このような差分画像を重ね合わせることにより生成される重ね合わせ差分画像は、図３（ａ）と（ｂ）の投影画像の差分画像と同じ内容を表すものであるが、重ね合わせる前の各々の差分画像がアーチファクトの軽減されたものであることから、重ね合わせ差分画像も、図３（ａ）と（ｂ）の投影画像の差分画像に比べてアーチファクトが軽減されたものとなる。なお、ここでは、観察対象自体の傾きに違いがある場合を例として説明したが、このような場合に限らず、例えば、人間の胸部を撮影した２つの３次元画像の間で被写体の呼吸段階の違いがあり、肺野サイズに違いが生じたような場合であっても同様の効果が得られる。

なお、第１および第２の３次元画像が、所定のスライス厚で被写体を順次スライスして形成された複数のスライス領域の各々を表す複数の断層像から構成されたものであり、第１の厚さを第１の３次元画像の所定のスライス厚より大きく、第２の厚さも第２の３次元画像の所定のスライス厚より大きくした場合、各々のスライス厚以下の厚さの領域を投影した投影画像に基づいて位置合わせ処理を行った場合に比べて位置合わせの精度が向上する。

図５はこの効果を示した模式図である。ここでは、図３や図４で用いた観察対象中にある○と●で示した２つの構造的特徴部分に注目する。まず、図５（ａ）は、観察対象が鉛直方向に立っている状態を撮影した３次元画像からスライス厚相当の領域を投影した投影画像を生成した場合を示している。この図では、２つの構造的特徴部分○および●は投影画像中に含まれている。これに対して、図５（ｂ）は、観察対象が鉛直方向からやや傾いた状態を撮影した３次元画像からスライス厚相当の領域を投影した投影画像を生成した場合であり、観察対象の傾きにより２つの構造的特徴部分○および●も同様に傾いてしまうため、例えばこの図のように、○の部分が投影されるように断面の位置を指定すると、●の部分が投影されなくなってしまうことがある。これでは、位置合わせ処理で利用可能な投影画像間の対応点が減少してしまうので、位置合わせの精度が低下してしまう。一方、図５（ｃ）にように、観察対象が傾いていたとしても、スライス厚よりも大きい厚さの領域を投影するようにすれば、それだけ両方の構造的特徴部分が含まれる可能性が高くなり、位置合わせ処理で利用可能な投影画像間の対応点が減少を抑えることができるので、位置合わせの精度が向上する。

例えば、人間の胸部を被写体とする第１および第２の３次元画像の撮影間での被写体の傾きが５度程度異なっていた場合、この傾きの相違により、観察対象部分の各点の位置が観察方向に数ｍｍから１０ｍｍ程度ずれる可能性がある。一方、通常、このような撮影におけるスライス厚は０．５ｍｍから８ｍｍ程度であるから、図５（ａ）（ｂ）のように、スライス厚相当の領域を投影して投影画像を生成すると、上記の問題が生じる可能性がある。さらに、図３で説明した観察対象の形状の相違の問題とのバランスを考慮すると、この例では、第１および第２の厚さは１０ｍｍよりも大きく、２０ｍｍ以下程度であることが好ましいと考えられる。

なお、３次元画像がこのような複数の断層像から構成される場合において、撮影方向とは異なる観察方向から見た断面と厚さとにより特定される領域を投影した投影画像の位置合わせを行えば、スライス厚と投影画像のもとになる領域の厚さとの関係は成立しないとも考えられる。しかし、このような３次元画像の解像度はスライス厚を上限として規定されるものであり、また、この投影画像の生成の際に画素値の補間処理を行うことから、生成される投影画像の解像度も、スライス厚によって間接的に規定されることになる。したがって、このように撮影方向とは異なる観察方向から見た断面と厚さとにより特定される領域を投影した投影画像を生成する場合であっても、スライス厚よりも大きい第１および第２の厚さを指定することにより、撮影方向と同じ観察方向から見た断面と厚さとにより特定される領域を投影した投影画像を生成する場合と同様の効果が得られる。

なお、位置合わせ処理を行った後の第１の投影画像の各々を重ね合わせた第１の重ね合わせ投影画像を生成し、位置合わせ処理を行った後の第２の投影画像の各々を重ね合わせた第２の重ね合わせ投影画像を生成し、生成された第１の重ね合わせ投影画像と第２の重ね合わせ投影画像との差分を求めることによって、重ね合わせ差分画像を生成するようにした場合、重ね合わせ差分画像だけでなく、第１および第２の重ね合わせ投影画像についても位置合わせの精度が高いものとなるため、これらを読影に供することにより、比較読影のさらなる効率化、精度向上が図られる。

以下、患者の胸部を被写体とするＣＴ画像に基づき、経時変化を比較観察する場合を例として、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

図６は、本発明の実施形態となる画像読影支援装置１０１、１０２を含む胸部画像診断支援システムの構成の概要を示したものである。図に示すように、画像撮影・読取システム２０と、画像管理システム３０、画像読影支援システム１０、画像表示システム４０が、ＬＡＮ等のネットワーク５０を経由して通信可能な状態で接続されている。

画像撮影・読取システム２０は、被写体を表す画像を撮影、取得するものであり、患者の胸部を被写体としたＣＴ画像を取得するＣＴ装置２１等が含まれる。なお、診断部位によっては、ＭＲＩ装置（図示なし）等も含まれうる。

画像読影支援システム１０は、画像撮影・読取システム２０で撮影された画像に対して画像処理を行い、診断者の読影に適した画像を生成するものであり、画像処理サーバ１１等が含まれる。

画像管理システム３０は、画像撮影・読取システム２０や画像読影支援システム１０で生成された画像を保存・管理するものであり、画像管理サーバ３１と大容量外部記憶装置３２、データベース管理ソフトウェア（例えば、ＯＲＤＢ(Object Relational DataBase)管理ソフトウェア）等が含まれる。

画像表示システム４０は、画像撮影・読取システム２０や画像読影支援システム１０で生成された画像を表示するものであり、クライアントＰＣ４１や３台の高精細液晶ディスプレイ４２等が含まれる。

本発明の第１の実施形態となる画像読影支援装置１０１は、異なる時期に撮影された同一の被写体を表す２つのＣＴ画像の各々において、指定された断面と厚さとにより特定される複数の領域の各々について、領域内の画素を投影した投影画像を生成し、互いに対応する投影画像中の肺野部分の位置合わせをした後、差分画像の生成を行い、生成された複数の差分画像を重ね合わせた重ね合わせ差分画像の生成を行う機能を備えたものである。

図７は、画像読影支援装置１０１とその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図である。図に示すように、画像読影支援装置１０１は、以下の手段から構成されている。すなわち、
（１）撮影手段９１によって撮影・取得された被写体を表す第１のＣＴ画像データCT1による画像（以下、第１のＣＴ画像CT1）の中の被写体に対する第１の観察方向に対して垂直な第１の断面を指定する第１の断面指定手段１と、
（２）第１の観察方向における第１の断面からの第１の厚さを指定する第１の厚さ指定手段２と、
（３）第１のＣＴ画像データCT1を記憶手段９２から読み込み、第１のＣＴ画像CT1の第１の断面の第１の観察方向における位置を第１の厚さと同じ間隔で移動させ、第１の断面と第１の厚さとにより、第１の断面の位置毎に特定される第１のＣＴ画像CT1中の第１の領域内の画素を第１の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各第１の領域の第１の投影画像を生成し、第１の投影画像データP1(i)を出力する第１の投影画像生成手段３と、
（４）撮影手段９１によって第１のＣＴ画像より以前に撮影・取得された被写体を表す第２のＣＴ画像データCT2による画像（以下、第２のＣＴ画像CT2）の中の被写体に対する第２の観察方向に対して垂直な第２の断面を指定する第２の断面指定手段４と、
（５）第２の観察方向における第２の断面からの第２の厚さを指定する第２の厚さ指定手段５と、
（６）第２のＣＴ画像データCT2を記憶手段９２から読み込み、第２のＣＴ画像CT2の第２の断面の第２の観察方向における位置を第２の厚さと同じ間隔で移動させ、第２の断面と、第２の厚さとにより、第２の断面の位置毎に特定される第２の３次元画像CT2中の第２の領域内の画素を第２の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各第２の領域の第２の投影画像を生成し、第２の投影画像データP2(j)を出力する第２の投影画像生成手段６と、
（７）互いに対応する第１の投影画像P1(m)データによる画像（以下、第１の投影画像P1(m)）と第２の投影画像データP2(n)による画像（以下、第２の投影画像P2(n)）との組合せQ(m,n)の各々について、両投影画像に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行う位置合わせ手段７と、
（８）位置合わせ処理を行った後の第１の投影画像P1(i)すべてと第２の投影画像P2(j)″すべてとの差分による重ね合わせ差分画像を生成し、重ね合わせ差分画像データSを出力する重ね合わせ差分画像生成手段８とである。

また、位置合わせ手段７は、第１の投影画像と第２の投影画像の中の構造的特徴部分の被写体に対する観察方向における位置が互いに対応するような第１の投影画像P1(m)と第２の投影画像P2(n)の組合せQ(m,n)を選択する観察方向位置合わせ処理部７ａと、この組合せQ(m,n)の各々について、組合せQ(m,n)を構成する両投影画像に含まれる被写体の２次元的な位置を合わせる２次元位置合わせ処理部７ｂとから成る。

重ね合わせ差分画像生成手段８は、位置合わせ処理を行った後の、互いに対応する第１の投影画像P1(m)と第２の投影画像P2(n)″との組合せQ(m,n)′の各々について、両投影画像の差分による差分画像を生成し、差分画像データR(k)を出力する差分処理部８ａと、生成された各々の差分画像データR(k)による画像（以下、差分画像R(k)）を重ね合わせた重ね合わせ差分画像を生成し、重ね合わせ差分画像データSを出力する重ね合わせ処理部８ｂとから成る。

第１の投影画像生成手段３と第２の投影画像生成手段６、位置合わせ手段７、重ね合わせ差分画像生成手段８は、画像読影支援システム１０の画像処理サーバ１１に実装され、画像処理サーバ１１で実行可能なプログラムと、画像処理サーバ１１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、複数の画像を記憶するフレームメモリ、ハードディスク等の外部記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。

第１の断面指定手段１と、第１の厚さ指定手段２、第２の断面指定手段４、第２の厚さ指定手段５は、クライアントＰＣ４１に実装され、クライアントＰＣ４１で実行可能なプログラムと、クライアントＰＣ４１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。

撮影手段９１は、画像撮影・読取システム２０のＣＴ装置２１として実装されている。

記憶手段９２は、画像管理システム３０に実装され、画像管理サーバ３１で実行可能なプログラムと、画像管理サーバ３１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、画像データが患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と関連づけられて記憶されている大容量外部記憶装置３２、各種入出力や通信のインターフェース、データベース管理ソフトウェア、オペレーティングシステム等から構成される。

画像表示手段９３は、画像表示システム４０に実装され、クライアントＰＣ４１で実行可能なプログラムと、クライアントＰＣ４１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、表示対象の画像を記憶するフレームメモリ、表示対象の画像を記憶するハードディスク等の外部記憶装置、表示対象の画像を表示する高精細液晶ディスプレイ４２、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。

次に、画像読影支援装置１０１とその周辺のシステムで行われる処理の流れを説明する。なお、処理の前提として、第１のＣＴ画像CT1および第２のＣＴ画像CT2は、撮影手段９１により既に撮影・取得済であり、患者ＩＤや撮影日時、撮影部位、スライス厚等の付随情報と関連づけられ、第１のＣＴ画像データCT1および第２のＣＴ画像データCT2として出力され、画像撮影・読取システム２０からネットワーク５０を経由して画像管理システム３０の画像管理サーバ３１に転送され、記憶手段９２において、データベース管理ソフトウェアで定められたデータ形式、データ構造に基づき、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と関連づけられて大容量外部記憶装置３２に記憶されているものとする。記憶されている第１のＣＴ画像CT1および第２のＣＴ画像CT2は、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報の一部または全部を検索キーとして、検索可能な状態となっている。

比較読影を行う診断者は、クライアントＰＣ４１に最初に表示されるメニュー画面で、所望する診断メニュー（ここでは、ＣＴ画像の比較読影）を選択する。

クライアントＰＣ４１は、選択されたメニューに応じて後続の処理に必要な情報の入力・選択を促す画面を順次表示する。

まず、診断者は、診断対象の患者を特定する患者ＩＤを入力する。クライアントＰＣ４１は、入力された患者ＩＤの患者を撮影した画像の撮影日時、撮影部位等の付随情報の検索要求を、ネットワーク５０を介して画像処理サーバ１１経由で画像管理サーバ３１に送信する。画像管理サーバ３１は、受信した患者ＩＤに基づきデータベース検索を行い、診断対象の患者についての付随情報のリストを取得し、ネットワーク５０を介して画像処理サーバ１１経由でクライアントＰＣ４１に送信する。

クライアントＰＣ４１は、受信した付随情報をリスト表示し、診断者に診断対象の画像の選択を促す。診断者は、表示されている診断対象の患者を撮影した画像のリストから、比較読影対象の画像、すなわち、ＣＴ画像CT1およびCT2を選択する。クライアントＰＣ４１は、選択されたＣＴ画像CT1およびCT2を特定する情報（患者ＩＤ、撮影日時、撮影部位等）を、ネットワーク５０を介して画像処理サーバ１１経由で画像管理サーバ３１に送信する。画像管理サーバ３１は、受信した情報に基づきデータベース検索を行い、ＣＴ画像データCT1およびCT2を取得し、ネットワーク５０を介して画像処理サーバ１１に送信する。画像処理サーバ１１は、受信したＣＴ画像データCT1およびCT2の各々について、ＭＰＲ（MultiPlanar Reconstruction；多断面再構成）の技術（例えば、特開２００２−１１０００号公報参照）を用いて、被写体の体軸方向、正面方向、側面方向から見た、被写体全体の厚み分を投影した画像を各々生成し、各々の画像の画像データを、ネットワーク５０を介してクライアントＰＣ４１に送信する。

クライアントＰＣ４１は、各ＣＴ画像データから生成された各画像データを受信し、まず、第１のＣＴ画像データCT1に基づいて生成された３つの画像データによる画像を高精細液晶ディスプレイ４２に表示する。図８は、表示される画面の一例である。第１の断面指定手段１、第１の厚さ指定手段２は、この画面により、診断者に領域の断面と断面の移動範囲、厚さの指定を促す。

診断者は、クライアントＰＣ４１のマウスの操作等により、被写体中の観察体対象部分が含まれるように開始位置ＳＰと開始位置ＳＰに平行な終了位置ＥＰをこの画面中に設定する。第１の断面指定手段１は、この開始位置ＳＰと終了位置ＥＰに基づき、撮影方向を基準とした３次元空間における第１の領域の第１の断面の３次元的傾き（第１の断面に垂直な第１の観察方向）を特定するとともに、第１の断面の第１の観察方向における移動範囲を特定する。

また、診断者は、クライアントＰＣ４１のキーボード、マウスの操作により、画面右側の領域毎の厚さに値を入力する。第１の厚さ指定手段２は、入力された数値を第１の厚さとする。

診断者がクライアントＰＣ４１のマウス等の操作により確定ボタンを押下した後、クライアントＰＣ４１は、第２のＣＴ画像データCT2に基づいて生成された３つの画像データによる画像を高精細液晶ディスプレイ４２に表示する。表示される画面は図８と同様のものである。

診断者は、クライアントＰＣ４１のマウス、キーボード等の操作により開始位置ＳＰ、終了位置ＥＰ、厚さを指定する。第２の断面指定手段４は、この開始位置ＳＰと終了位置ＥＰに基づき、撮影方向を基準とした３次元空間における第２の領域の第２の断面の３次元的傾き（第２の断面に垂直な第２の観察方向）を特定するとともに、第２の断面の第２の観察方向における移動範囲を特定し、第２の厚さ指定手段５は、入力された厚さの数値を第２の厚さとする。

診断者がクライアントＰＣ４１のマウス等の操作により第２のＣＴ画像CT2についての確定ボタンを押下すると、第１の断面指定手段１、第１の厚さ指定手段２、第２の断面指定手段４、第２の厚さ指定手段５は、各々、第１の断面の３次元的傾きと第１の断面の第１の観察方向における移動範囲、第１の厚さ、第２の断面の３次元的傾きと第２の断面の第２の観察方向における移動範囲、第２の厚さを、ネットワーク５０経由で画像処理サーバ１１に送信する。

画像処理サーバ１１は、第１の断面の３次元的傾きと第１の断面の第１の観察方向における移動範囲、第１の厚さ、第２の断面の３次元的傾きと第２の断面の第２の観察方向における移動範囲、第２の厚さを受信し、第１の投影画像生成手段３が、受信した第１の断面の３次元的傾きと第１の断面の第１の観察方向における移動範囲、第１の厚さに基づき、第１の断面の開始位置と終了位置の間を第１の観察方向に第１の厚さ分ずつ分割していくことによって、先に受信した第１のＣＴ画像データCT1による画像中の複数の第１の領域を特定する。次に、第１の領域の各々について、第１の領域を通り、第１の観察方向と同じ方向ベクトルを有する直線の第１の領域内の部分の各点の画素値の平均値を求める。この直線上の各点の画素値は、この直線の近傍の画素の画素値に基づく補間処理によって求めてもよい。これにより、第１の領域内の画素を第１の観察方向に垂直な平面に投影した第１の投影画像が生成される（図９（ａ）参照）。生成された第１の投影画像は、第１の投影画像データP1(i)として出力される。

画像処理サーバ１１の第２の投影画像生成手段６も、第１の投影画像生成手段３と同様にして、第２の断面の３次元的傾きと第２の断面の第２の観察方向における移動範囲、第２の厚さ、および、先に受信した第２のＣＴ画像データCT2に基づいて、複数の第２の領域を特定し、第２の領域毎に、第２の投影画像を生成し、第２の投影画像データP2(j)を出力する（図９（ｂ）参照）。

画像処理サーバ１１の位置合わせ手段７の観察方向位置合わせ処理部７ａは、第１の投影画像データP1(i)の各々と第２の投影画像データP2(j)の各々を読み込む。次に、第１の断面の開始位置における断面を含む第１の投影画像P1(1)から順に数えてｍ番目の投影画像P1(m)に対して、第２の投影画像P2(m)、および、P2(m)から一定の範囲内の第２の投影画像P2(m±α)のうち最も画素値の相関が高い第２の投影画像P2(n)を選択する（m-α≦n≦m+α）。図１０は、α＝1,2とし、第１の投影画像P1(m)と、第２の投影画像P2(m-2)からP2(m+2)までとの画素値の相関を比較する場合を示した模式図である。このようにして第１の投影画像P1(m)と、これに対応する第２の投影画像P2(n)の組合せQ(m,n)を特定したら、残りの組合せはQ(m-1,n-1)、Q(m-2,n-2)、…、Q(m+1,n+1)、Q(m+2,n+2)、…、というように機械的に決定していってもよいし、組合せQ(m,n)と同様にして個別に画素値の相関の比較を行って決定していってもよい。

次に、画像処理サーバ１１の位置合わせ手段７の２次元位置合わせ処理部７ｂが行う処理について、組合せQ(m,n)を構成する第１の投影画像P1(m)と第２の投影画像P2(n)を入力とする場合を例にして、図１１を参照しながら説明する。

この２次元位置合わせ処理では、まず、第１の投影画像P1(m)を読み込み、第１の投影画像メモリに格納し(#1)、第２の投影画像P2(n)を読み込み、第２の投影画像メモリに格納する(#2）。

次に、第１の投影画像P1(m)と第２の投影画像P2(n)との概略的な位置合わせ処理（グローバルマッチング）を行う(#3)。これは、第１の投影画像P1(m)に第２の投影画像P2(n)を一致させるように、第２の投影画像P2(n)に対してアフィン変換（回転、平行シフト）を施す処理であり、この処理により第２の投影画像P2(n)は、図１２に示すように第２の投影画像P2(n)′に変換される。

グローバルマッチング処理の完了後、局所的な位置合わせ処理（ローカルマッチング）を行う(#4〜#7)。以下に詳細に説明する。

第１の投影画像P1(m)の全体を多数の関心領域（ＲＯＩ）Ｔ（以下、テンプレートＲＯＩ(Ｔ)という）に区切り、図１３のように、各テンプレートＲＯＩ（Ｔ）の中心画素をそれぞれｘ−ｙ座標系（ｘ，ｙ）により表す(#4)。また、第２の投影画像P2(n)′に探索ＲＯＩ（Ｒ）を設定する(#5)。この探索ＲＯＩ（Ｒ）は、第１の投影画像P1(m)の各テンプレートＲＯＩ（Ｔ）に対応して設定され、同一の中心座標（ｘ，ｙ）を有し、テンプレートＲＯＩ（Ｔ）よりも大きい領域である。ここでは、テンプレートＲＯＩ（Ｔ）の４倍（縦横ともに２倍）の大きさの領域としている。

第２の投影画像P2(n)′に設定された各探索ＲＯＩ（Ｒ）の中で、第１の投影画像P1(m)の対応するテンプレートＲＯＩ（Ｔ）を移動させて、両画像P1(m)，P2(n)′のマッチング度合いが最も高くなる位置（ＲＯＩの中心位置（ｘ′，ｙ′））を探索ＲＯＩ（Ｒ）毎に求める（ローカルマッチングによるＲＯＩ毎のシフト量算出; #6）。マッチング度合いの高低を示す指標値としては、最小自乗法や相互相関による指標値を用いることができる。

このようにして求められた各ＲＯＩの中心画素（ｘ，ｙ）毎のシフト値（Δｘ，Δｙ）（ただし、Δｘ＝ｘ′−ｘ，Δｙ＝ｙ′−ｙ）は、各画像P1(m)，P2(n)′間において図１４に示すようなものとなる。そして中心画素（ｘ，ｙ）毎のシフト値（Δｘ，Δｙ）を用いて、第２の投影画像P2(n)′の全ての画素に対するシフト値（Δｘ，Δｙ）を求めるために、２次元１０次のフィッティング多項式による近似処理を行う(#7)。そして得られた画素毎のシフト値（Δｘ，Δｙ）に基づいて、第２の投影画像P2(n)′の各画素（ｘ，ｙ）をシフトさせる非線形歪変換処理（ワーピング）を第２の投影画像P2(n)′に対して施してワープ画像（P2(n)″）を生成し、ワープ画像メモリに格納する(#8)。

以上の処理により、第２の投影画像P2(n)中の被写体の位置を、第１の投影画像P1(m)中の被写体の位置に合わせた後の第２の投影画像P2(n)″が生成され、位置合わせ処理後の第２の投影画像データP2(n)″が出力される。図７では、２次元位置合わせ処理後の第１の投影画像P1(m)とP2(n)″の組合せをＱ(m,n)′としている。

さらに、このような２次元位置合わせ処理を観察方向位置合わせ処理部７ａで決定した他の組合せについても同様にして行う。

次に、重ね合わせ差分画像生成手段８の差分処理部８ａは、第１の投影画像データP1(m)と位置合わせ処理後の第２の投影画像データP2(n)″とを読み込み、両画像データによる画像の対応する画素間で減算処理を行うことにより、差分画像R(k)を生成し、その画像データ（以下、差分画像データR(k)という）を出力する。なお、ｋは、観察方向位置合わせ処理部７ａで決定されたｋ番目の組合せであることを意味している。さらに、観察方向位置合わせ処理部７ａで決定され、２次元位置合わせ処理が行われた後の他の組合せについても、同様の処理を行い、すべての組合せに基づき、差分画像データを出力する。

そして、重ね合わせ処理部８ｂは、すべての差分画像データを読み込み、加算平均処理を施し、加算平均された差分画像S（重ね合わせ差分画像）を１つ生成し、重ね合わせ差分画像データSを出力する。この重ね合わせ差分画像データSは、画像処理サーバ１１から画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１にネットワーク５０を経由して送信される。

クライアントＰＣ４１では、画像表示手段９３が、受信した重ね合わせ画像データSに基づき、高精細液晶ディスプレイ４２に、重ね合わせ画像Sを表示する処理を行い、診断者の比較読影に供される。

このように本発明の第１の実施形態となる画像読影支援装置１０１によれば、異なる時期に撮影された同一の被写体を表す２つのＣＴ画像CT1およびCT2の各々において、ＣＴ画像中の観察対象領域を構成する所定の断面と厚さとにより特定される複数の領域の各々について、領域内の画素を投影した第１および第２の投影画像を生成し、互いに対応する両投影画像の各々について、位置合わせ、差分画像の生成を行い、生成された複数の差分画像を重ね合わせた重ね合わせ差分画像の生成を行うので、被写体の３次元的な体位変動等にかかわらず、観察対象部分の位置合わせの精度を向上させ、差分画像中のアーチファクトを軽減することが可能になる（図３、４参照）。したがって、診断者は比較読影を高い精度で行うことができ、また、読影を効率的に行うことができるようになる。

本実施形態では、画像表示手段９３が、重ね合わせ差分画像Sのみを表示するようにしたが、この他の画像も同時に表示するようにしてもよい。例えば、画像処理サーバ１１において、第１のＣＴ画像データCT1と第１の断面の開始位置ＳＰ、終了位置ＥＰとにより特定される領域内の画素を第１の断面に平行な平面に投影した第１の観察対象画像を生成して、第１の観察対象画像データを出力し、第２のＣＴ画像データCT2と第２の断面の開始位置ＳＰ、終了位置ＥＰとにより特定される領域内の画素を第２の断面に平行な平面に投影した第２の観察対象画像を生成して、第２の観察対象画像データを出力し、これらの観察対象画像データも画像処理サーバ１１から画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１にネットワーク５０を経由して送信し、クライアントＰＣ４１の画像表示手段９３において、受信した２つの観察対象画像データに基づき、３台の高精細液晶ディスプレイ４２の残り２台に、これら２つの観察対象画像を表示するようにしてもよい（図１５参照）。このようにすれば、診断者は、観察対象部分全体が投影された２つの投影画像と、これらの投影画像の差分画像に相当する重ね合わせ差分画像とを同時に観察することが可能になるため、重ね合わせ差分画像中で経時変化部分を発見した後、もとの投影画像中でその部分の確認を行うことが可能になり、診断効率が向上する。この他、第１の投影画像データP1(m)と位置合わせ処理後の第２の投影画像データP2(n)″との１つ以上の組合せを、画像処理サーバ１１に一時的に保存しておき、若しくは、画像管理システム３０の大容量外部記憶装置３２に保存しておき、これらのデータをクライアントＰＣ４１がネットワーク５０を経由して受信し、画像表示手段９３が、受信したデータに基づき、互いに対応する第１の画像データP1(m)と位置合わせ処理後の第２の投影画像P2(n)″とを高精細液晶ディスプレイ４２に表示するようにしてもよい。さらに、１以上の差分画像データR(k)を画像処理サーバ１１に一時的に保存しておき、若しくは、画像管理システム３０の大容量外部記憶装置３２に保存しておき、このデータをクライアントＰＣ４１がネットワーク５０を経由して受信し、画像表示手段９３が、受信したデータに基づき、重ね合わせする前の差分画像R(k)を高精細液晶ディスプレイ４２に表示するようにしてもよい。

本発明の第２の実施形態となる画像読影支援装置１０２は、異なる時期に撮影された同一の被写体を表す２つのＣＴ画像の各々において、指定された断面と厚さとにより特定される複数の領域の各々について、領域内の画素を投影した投影画像を生成し、互いに対応する投影画像中の肺野部分の位置合わせをした後、位置合わせ後の投影画像の各々について、もとのＣＴ画像毎に重ね合わせを行い、重ね合わせ後の２つの投影画像の差分による重ね合わせ差分画像の生成を行う機能を備えたものである。

図１６は、画像読影支援装置１０２とその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図である。図に示すように、画像読影支援装置１０２では、画像読影支援装置１０１の重ね合わせ差分画像生成手段８を、位置合わせ処理を行った後の第１の投影画像P1(i)の各々を重ね合わせた第１の重ね合わせ投影画像P1xを生成し、位置合わせ処理を行った後の第２の投影画像P2(j)″の各々を重ね合わせた第２の重ね合わせ投影画像P2x″を生成する重ね合わせ処理部８ｂ’と、生成された第１の重ね合わせ投影画像P1xと第２の重ね合わせ投影画像P2x″との差分を求めることによって、重ね合わせ差分画像を生成し、重ね合わせ差分画像データSを出力するする差分処理部８ａ’とから成る重ね合わせ差分画像生成手段８’に置換した点が、画像読影支援装置１０１とは異なる。以下、この相違点を中心に画像読影支援装置１０２とその周辺のシステムで行われる処理の流れを説明する。

画像読影支援装置１０２においても、画像読影支援装置１０１と同様にして、位置合わせ手段７によって、すべての第１の投影画像P1(i)と第２の投影画像P2(j)について、第２の投影画像P2(n)中の被写体の位置を、第１の投影画像P1(m)中の被写体の位置に合わせた後の第２の投影画像P2(n)″が生成され、位置合わせ処理後の第２の投影画像データP2(n)″が出力される。

そして、重ね合わせ差分画像生成手段８の重ね合わせ処理部８ｂ’が、すべての第１の投影画像データP1(i)を読み込み、加算平均処理を施し、加算平均された第１の投影画像P1x（第１の重ね合わせ投影画像）を１つ生成し、第１の重ね合わせ投影画像データP1xを出力するとともに、すべての位置合わせ後の第２の投影画像データP2(j)"を読み込み、加算平均処理を施し、加算平均された第２の投影画像P2x"（第２の重ね合わせ投影画像）を１つ生成し、第２の重ね合わせ投影画像データP2x"を出力する。

次に、差分処理部８ａ’が、第１の重ね合わせ投影画像データP1xと第２の重ね合わせ投影画像データP2x"とを読み込み、両画像データによる画像の対応する画素間で減算処理を行うことにより、重ね合わせ差分画像Sを生成し、その画像データSを出力する。

画像読影支援装置１０２では、重ね合わせ差分画像データSの他、第１の重ね合わせ投影画像データP1xと第２の重ね合わせ投影画像データP2x"が、画像処理サーバ１１から画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１にネットワーク５０を経由して送信される。

クライアントＰＣ４１では、画像表示手段９３が、受信した第１の重ね合わせ投影画像データP1xと第２の重ね合わせ投影画像データP2x"、重ね合わせ差分画像データSに基づき、３台の高精細液晶ディスプレイ４２の各々に、第１の重ね合わせ投影画像P1x、第２の重ね合わせ投影画像P2x"、重ね合わせ差分画像Sを表示する処理を行い、診断者の比較読影に供される。

このように本発明の第２の実施形態となる画像読影支援装置１０２によれば、第１の実施形態となる画像読影支援装置１０１と同様の効果が得られる他、以下の効果が得られる。すなわち、位置合わせ処理を行った後の第１の投影画像P1(i)の各々を重ね合わせた第１の重ね合わせ投影画像P1xを生成し、位置合わせ処理を行った後の第２の投影画像P2(j)"の各々を重ね合わせた第２の重ね合わせ投影画像P2x"を生成し、生成された第１の重ね合わせ投影画像P1xと第２の重ね合わせ投影画像P2x"との差分を求めることによって、重ね合わせ差分画像Sを生成し、生成された第１の重ね合わせ投影画像P1x、第２の重ね合わせ投影画像P2x"、重ね合わせ差分画像Sを読影に供することにより、観察対象部分について精度の高い位置合わせがなされた２つの投影画像と、それらの差分画像の読影が可能になるため、比較読影のさらなる効率化、精度向上が図られる。

次に、上記の２つの実施形態に対して、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で変更を加えた例を説明する。

本実施形態では、図６に示すように、各機能を複数のシステムに分散して実装しているが、これらの一部または全部を１台のコンピュータに実装するようにしてもよい。これは小規模なシステムの場合に有効である。

本実施形態では、被写体の撮影方向（体軸方向）を観察方向としていたが、観察方向はこれに限定されず、正面方向や側面方向であってもよいし、これら以外の方向であってもよい。例えば、図１７のように、画面右側の「斜め方向表示」チェックボックスをチェックして、体軸、正面、側面の各方向以外の任意の方向から見た断面画像をさらに表示させ、その断面画像の断面の３次元的傾きを傾き調整ボタンの操作によって調節しながら、開始位置ＳＰ、終了位置ＥＰを設定してもよい。この場合、傾き調整ボタンの操作に伴い、その操作情報がネットワーク５０を経由して画像処理サーバ１１に送信され、画像処理サーバ１１でその操作情報に基づいてＭＰＲの技術により再構成された断面画像がネットワーク５０経由でクライアントＰＣ４１に送信され、最終的に高精細液晶ディスプレイ４２にこの再構成された断面画像が表示される。このように、診断者が所望する観察方向に垂直な第１および第２の断面を指定した場合、病変等の経時変化の観察に有用な断面による差分画像を生成することが可能となり、診断者の診断効率の向上に資する。

本実施形態では、第１の断面および厚さを指定した後、これらとは別個に第２の断面および厚さを指定するようにしているが、第２のＣＴ画像データCT2に基づく図８と同様の画面を表示する際に、第１のＣＴ画像CT1について設定した第１の断面の３次元的傾きや、第１の断面の第１の観察方向における移動範囲に対応する開始位置ＳＰ、終了位置ＥＰを画像中に、第１の厚さと同じ値を領域毎の厚さのボックスに予め表示しておいてもよい。さらに、第２の断面、厚さを設定する画面の表示を行わず、第２の断面指定手段４が、第１のＣＴ画像CT1について設定した第１の断面の３次元的傾きや、第１の断面の第１の観察方向における移動範囲に基づいて、これらに対応するように、第２の断面の３次元的傾き、第２の断面の第２の観察方向における移動範囲を自動的に決定し、第２の厚さ指定手段５が第１の厚さと同じ値を第２の厚さとするようにしてもよい。このようすれば、診断者による第２の断面および厚さの指定が容易または不要になり、診断効率が向上する。なお、ここでいう「対応する」とは、第１のＣＴ画像CT1の撮影方向を基準とした３次元空間における方向ベクトルが同じであることを意味しており、被写体を基準とした３次元的傾きや位置を意味するものでない。したがって、図９のように、第１の断面の３次元的傾きを表す第１のＣＴ画像CT1の撮影方向を基準とした３次元空間における方向ベクトルの成分と同じ値を有する方向ベクトルによって、第２の断面の３次元的傾きを指定したとしても、第１のＣＴ画像CT1の撮影時と第２のＣＴ画像CT2の撮影時との間で被写体の３次元的体位に相違があれば、被写体を基準としたときの断面の３次元的傾き（観察方向）は一致しなくなることもありうる。しかしながら、本発明では、観察対象部分を含む複数の領域毎に投影画像の生成、位置合わせ処理、差分画像の生成を行い、さらに第１の実施形態では、生成された複数の差分画像の重ね合わせを行うことから、位置合わせ処理の精度の向上や差分画像中のアーチファクトの軽減の効果が得られる。

本実施形態では、第１のＣＴ画像CT1と第２のＣＴ画像CT2の撮影時に、両画像の撮影方向が比較読影可能な程度にほぼ一致していることが好ましいが、両画像の撮影方向が一致していない場合には、両画像の概略位置合わせを行うようにしてもよい。具体手法としては、例えば、以下のものが考えられる。
(1) 第１のＣＴ画像CT1と第２のＣＴ画像CT2の少なくとも一方について、図１７の「斜め方向表示」チェックボックスをチェックして、他方のＣＴ画像とほぼ同じ方向から見た断面が表示されるように診断者が操作・設定し、診断者がこの画面を見ながら、第１および第２の断面の３次元的傾きがほぼ一致するように、第１および第２の断面の設定を行う。
(2) 診断者が第１のＣＴ画像CT1から胸郭を含む３次元の注目領域（図１８のＶＯＩ）を切り出した後、画像処理サーバ１１において、この注目領域を第２のＣＴ画像CT2内で平行移動、回転させて、注目領域の画素の画素値との相関が最も高くなる場合の注目領域の変位量・回転量を算出し、これに基づいて一方のＣＴ画像中の各画素を平行移動・回転させることによって、両画像の概略位置合わせを行い、この位置合わせ後に、本実施形態と同様にして第１および第２の断面の設定を行う。
(3) 画像処理サーバ１１において、被写体の正面方向から見た断面と人間の前後方向の厚さ分の厚さとにより特定される第１のＣＴ画像CT1中の領域をこの断面に平行な平面に投影した投影画像、すなわち、胸部の単純Ｘ線画像と同様の画像に対して、胸郭認識処理（例えば、特開2002-109548号公報、特開2002-109550号公報参照）を行うことによって肺野の上部と下部とを自動的に抽出し、抽出された肺野の上部および下部と人間の前後方向の厚さ分の厚さとにより特定される領域を上記３次元の注目領域として、以下、前項(2)と同様の処理を行う。
このようにすれば、第１および第２の断面の３次元的傾き、すなわち第１および第２の観察方向を、適切な比較読影を行える程度に一致させることが可能になり、診断者の診断精度が向上する。

本実施形態において、診断者が領域毎の厚さの数値を入力した後、第１の厚さ指定手段２および第２の厚さ指定手段５は、入力された数値のチェックを行い、第１の厚さについては、第１のＣＴ画像CT1のスライス厚、第２の厚さについては、第２のＣＴ画像CT2のスライス厚以下の値が入力されたときは警告メッセージを表示するようにしてもよい。若しくは、第１のＣＴ画像CT1のスライス厚、第２のＣＴ画像CT2のスライス厚を予め画面表示しておき、その値よりも大きい値の入力を促すようにしてもよい。このようにすれば、第１の厚さを第１のＣＴ画像CT1のスライス厚より大きい値に、第２の厚さも第２のＣＴ画像CT2の所定のスライス厚より大きい値に設定することになり、被写体の３次元的な体位変動等があったとしても、投影画像中の構造的特徴部分の対応の欠落を防止することができるため（図５参照）、各々のスライス厚以下の厚さの領域を投影した投影画像に基づいて位置合わせ処理を行った場合に比べて位置合わせの精度が向上する。

本実施形態では、観察方向位置合わせ処理部７ａが、第１の投影画像に対応する第２の投影画像を自動的に選択するようにしたが、このようにせず、診断者が、第１の投影画像と第２の投影画像を観察しながら、第１の投影画像と第２の投影画像の対応関係を決定できるような画面を設けてもよい。例えば、図１０のように、画面の上段に第１の投影画像を順次表示し、下段には第２の投影画像を順次表示するようにし、診断者がクライアントＰＣ４１のマウス等の操作によって両投影画像の対応関係を決定することができるようにすることが考えられる。

本発明の第１の方法により２つの３次元画像に基づき重ね合わせ差分画像を生成するまでの過程を模式的に示した図 本発明の第２の方法により２つの３次元画像に基づき重ね合わせ差分画像を生成するまでの過程を模式的に示した図 鉛直方向の３次元の構造物全体を水平面に投影した場合（ａ）と、鉛直方向に対してやや傾いた状態の同じ構造物全体を水平面に投影した場合（ｂ）とを模式的に示した図 鉛直方向の３次元の構造物が一部分ずつ含まれる４つの領域の各々について水平面に投影した場合（ａ）と、鉛直方向に対してやや傾いた状態の同じ構造物が一部分ずつ含まれる４つの領域の各々について水平面に投影した場合（ｂ）とを模式的に示した図 鉛直方向の３次元の構造物の構造的特徴部分をスライス厚の分だけ水平面に投影した場合（ａ）、鉛直方向に対してやや傾いた状態の同じ構造物の同じ構造的特徴部分をスライス厚の分だけ水平面に投影した場合（ｂ）、および、鉛直方向に対してやや傾いた状態の同じ構造物の同じ構造的特徴部分をスライス厚より厚い厚さの分だけ水平面に投影した場合（ｃ）を模式的に示した図 本発明の実施形態となる胸部画像診断支援システムの構成の概要を示した図 本発明の第１の実施の形態による画像読影支援装置とその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図 第１および第２の断面と厚さを指定する画面の一例を示した図 第１および第２の投影画像を生成する処理、および、第１の観察方向と第２の観察方向の不一致を説明するための図 観察方向位置合わせ処理部の位置合わせ処理を模式的に示した図 ２次元位置合わせ処理部の処理を示すフローチャート ２次元位置合わせ処理部が行うグローバルマッチング処理を説明する図 ２次元位置合わせ処理部が行うローカルマッチング処理を説明する図 ２次元位置合わせ処理部が行うローカルマッチング処理により求めた各ＲＯＩの中心画素のシフトの様子を模式的に表した図 画像表示手段により表示される第１の観察対象画像（ａ）、第２の観察対象画像（ｂ）、重ね合わせ差分画像（ｃ）の一例を表した図 本発明の第２の実施の形態による画像読影支援装置とその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図 第１および第２の断面を斜め方向に指定する場合の画面の一例を示した図 胸部ＣＴ画像中の胸郭を含む３次元の注目領域（ＶＯＩ）を示す図

符号の説明

１ 第１の断面指定手段
２ 第１の厚さ指定手段
３ 第１の投影画像生成手段
４ 第２の断面指定手段
５ 第２の厚さ指定手段
６ 第２の投影画像生成手段
７ 位置合わせ手段
７ａ 観察方向位置合わせ処理部
７ｂ ２次元位置合わせ処理部
８、８’ 重ね合わせ差分画像生成手段
８ａ、８ａ’ 差分処理部
８ｂ、８ｂ’ 重ね合わせ処理部

１０ 画像読影支援システム
１１ 画像処理サーバ
２０ 画像撮影・読取システム
２１ ＣＴ装置
３０ 画像管理システム
３１ 画像管理サーバ
３２ 大容量外部記憶装置
４０ 画像表示システム
４１ クライアントＰＣ
４２ 高精細液晶ディスプレイ
５０ ネットワーク
９１ 撮影手段
９２ 記憶手段
９３ 画像表示手段
１０１ 本発明の第１の実施形態となる画像読影支援装置
１０２ 本発明の第２の実施形態となる画像読影支援装置

Claims (10)

1. 被写体を表す第１の３次元画像中の前記被写体に対する第１の観察方向に対して垂直な第１の断面の該第１の観察方向における位置を第１の間隔で移動させ、前記第１の断面と、前記第１の観察方向における該第１の断面からの厚さであって前記第１の間隔と同じ大きさの第１の厚さとにより、前記第１の断面の各前記位置毎に特定される前記第１の３次元画像中の第１の領域内の画素を前記第１の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各前記第１の領域の第１の投影画像を生成し、
   前記第１の３次元画像とは異なる時期に取得した前記被写体を表す第２の３次元画像中の前記被写体に対する第２の観察方向に対して垂直な第２の断面の該第２の観察方向における位置を第２の間隔で移動させ、前記第２の断面と、前記第２の観察方向における該第２の断面からの厚さであって前記第２の間隔と同じ大きさの第２の厚さとにより、前記第２の断面の各前記位置毎に特定される前記第２の３次元画像中の第２の領域内の画素を前記第２の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各前記第２の領域の第２の投影画像を生成し、
   互いに対応する前記第１の投影画像と前記第２の投影画像との組合せの各々について、該両投影画像に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行い、
   該位置合わせ処理を行った後の前記第１の投影画像のすべてと前記第２の投影画像のすべてとの差分による重ね合わせ差分画像を生成することを特徴とする画像読影支援方法。
2. 前記位置合わせ処理を行った後の、互いに対応する前記第１の投影画像と前記第２の投影画像との組合せの各々について、該両投影画像の差分による差分画像を生成し、
   生成された各々の前記差分画像を重ね合わせることによって、前記重ね合わせ差分画像を生成することを特徴とする請求項１記載の画像読影支援方法。
3. 前記位置合わせ処理を行った後の前記第１の投影画像の各々を重ね合わせた第１の重ね合わせ投影画像を生成し、
   前記位置合わせ処理を行った後の前記第２の投影画像の各々を重ね合わせた第２の重ね合わせ投影画像を生成し、
   生成された前記第１の重ね合わせ投影画像と前記第２の重ね合わせ投影画像との差分を求めることによって、前記重ね合わせ差分画像を生成することを特徴とする請求項１記載の画像読影支援方法。
4. 前記第１および第２の３次元画像が、所定のスライス厚で前記被写体を順次スライスして形成された複数のスライス領域の各々を表す複数の断層像から構成されたものであり、
   前記第１の厚さが、前記第１の３次元画像の前記所定のスライス厚よりも大きく、
   前記第２の厚さが、前記第２の３次元画像の前記所定のスライス厚よりも大きいものであることを特徴とする第１項から第３項のいずれか１項記載の画像読影支援方法。
5. 被写体を表す第１の３次元画像中の前記被写体に対する第１の観察方向に対して垂直な第１の断面を指定する第１の断面指定手段と、
   前記第１の観察方向における前記第１の断面からの第１の厚さを指定する第１の厚さ指定手段と、
   前記第１の断面の前記第１の観察方向における位置を前記第１の厚さと同じ間隔で移動させ、前記第１の断面と前記第１の厚さとにより、前記第１の断面の各前記位置毎に特定される前記第１の３次元画像中の第１の領域内の画素を前記第１の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各前記第１の領域の第１の投影画像を生成する第１の投影画像生成手段と、
   前記第１の３次元画像とは異なる時期に取得した前記被写体を表す第２の３次元画像中の前記被写体に対する第２の観察方向に対して垂直な第２の断面を指定する第２の断面指定手段と、
   前記第２の観察方向における前記第２の断面からの第２の厚さを指定する第２の厚さ指定手段と、
   前記第２の断面の前記第２の観察方向における位置を前記第２の厚さと同じ間隔で移動させ、前記第２の断面と前記第２の厚さとにより、前記第２の断面の各前記位置毎に特定される前記第２の３次元画像中の第２の領域内の画素を前記第２の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各前記第２の領域の第２の投影画像を生成する第２の投影画像生成手段と、
   互いに対応する前記第１の投影画像と前記第２の投影画像の組合せとの各々について、該両投影画像に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行う位置合わせ手段と、
   該位置合わせ処理を行った後の前記第１の投影画像のすべてと前記第２の投影画像のすべてとの差分による重ね合わせ差分画像を生成する重ね合わせ差分画像生成手段とを備えたことを特徴とする画像読影支援装置。
6. 前記重ね合わせ差分画像生成手段が、
   前記位置合わせ処理を行った後の、互いに対応する前記第１の投影画像と前記第２の投影画像との組合せの各々について、該両投影画像の差分による差分画像を生成し、
   生成された各々の前記差分画像を重ね合わせることによって、前記重ね合わせ差分画像を生成するものであることを特徴とする請求項５記載の画像読影支援装置。
7. 前記重ね合わせ差分画像生成手段が、
   前記位置合わせ処理を行った後の前記第１の投影画像の各々を重ね合わせた第１の重ね合わせ投影画像を生成し、
   前記位置合わせ処理を行った後の前記第２の投影画像の各々を重ね合わせた第２の重ね合わせ投影画像を生成し、
   生成された前記第１の重ね合わせ投影画像と前記第２の重ね合わせ投影画像との差分を求めることによって、前記重ね合わせ差分画像を生成するものであることを特徴とする請求項５記載の画像読影支援装置。
8. コンピュータを、
   被写体を表す第１の３次元画像中の前記被写体に対する第１の観察方向に対して垂直な第１の断面を指定する第１の断面指定手段と、
   前記第１の観察方向における前記第１の断面からの第１の厚さを指定する第１の厚さ指定手段と、
   前記第１の断面の前記第１の観察方向における位置を前記第１の厚さと同じ間隔で移動させ、前記第１の断面と前記第１の厚さとにより、前記第１の断面の各前記位置毎に特定される前記第１の３次元画像中の第１の領域内の画素を前記第１の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各前記第１の領域の第１の投影画像を生成する第１の投影画像生成手段と、
   前記第１の３次元画像とは異なる時期に取得した前記被写体を表す第２の３次元画像中の前記被写体に対する第２の観察方向に対して垂直な第２の断面を指定する第２の断面指定手段と、
   前記第２の観察方向における前記第２の断面からの第２の厚さを指定する第２の厚さ指定手段と、
   前記第２の断面の前記第２の観察方向における位置を前記第２の厚さと同じ間隔で移動させ、前記第２の断面と前記第２の厚さとにより、前記第２の断面の各前記位置毎に特定される前記第２の３次元画像中の第２の領域内の画素を前記第２の観察方向に垂直な平面に投影することにより、各前記第２の領域の第２の投影画像を生成する第２の投影画像生成手段と、
   互いに対応する前記第１の投影画像と前記第２の投影画像の組合せとの各々について、該両投影画像に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行う位置合わせ手段と、
   該位置合わせ処理を行った後の前記第１の投影画像のすべてと前記第２の投影画像のすべてとの差分による重ね合わせ差分画像を生成する重ね合わせ差分画像生成手段として機能させることを特徴とする画像読影支援プログラム。
9. 前記重ね合わせ差分画像生成手段が、
   前記位置合わせ処理を行った後の、互いに対応する前記第１の投影画像と前記第２の投影画像との組合せの各々について、該両投影画像の差分による差分画像を生成し、
   生成された各々の前記差分画像を重ね合わせることによって、前記重ね合わせ差分画像を生成するように前記コンピュータを機能させることを特徴とする請求項８記載の画像読影支援プログラム。
10. 前記重ね合わせ差分画像生成手段が、
    前記位置合わせ処理を行った後の前記第１の投影画像の各々を重ね合わせた第１の重ね合わせ投影画像を生成し、
    前記位置合わせ処理を行った後の前記第２の投影画像の各々を重ね合わせた第２の重ね合わせ投影画像を生成し、
    生成された前記第１の重ね合わせ投影画像と前記第２の重ね合わせ投影画像との差分を求めることによって、前記重ね合わせ差分画像を生成するように前記コンピュータを機能させることを特徴とする請求項８記載の画像読影支援プログラム。

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