JP4964191B2 - 画像処理装置および方法ならびにプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、画像中の陰影領域を抽出する装置および装置ならびにプログラム、特にそれぞれ異なる時点で取得された複数の三次元造影画像から陰影領域を抽出する画像処理装置および方法ならびにプログラムに関するものである。
従来、医療分野においては、医師等の読影負担を軽減すべく、三次元造影画像中の腫瘍領域等を表す陰影領域を抽出して表示する処理が行われている。
例えば、造影剤による血管造影とＸ線ＣＴを組み合わせたダイナミックＣＴと呼ばれる撮影手法が用いられており、造影剤を被写体に注入後、経時的にこの被写体を異なる時点で撮影することによって、複数の三次元造影画像を取得する。
このダイナミックＣＴは、造影剤を注入後，造影剤が動脈，門脈を通じて肝臓に流れ，肝臓全体に浸透するまでの数分の間に経時的に撮影する。複数の三次元造影画像の経時的変化を比較読影する必要があるため、患者一人あたりに要する読影量は通常の撮影の数倍に膨れ上がることとなる。
更には、ＣＴ 装置の高精度化に伴い、一度に撮影されるデータ量が激増しているため、読影負担は深刻な問題となっている。このような状況下で、医師等が短時間に肝臓の腫瘍領域を見落とすことなく診断できる環境の整備が早急に必要とされ、計算機支援診断(CAD:Computer Aided Diagnosis) システムの開発に対する要望が高まっている。
非特許文献１では、異なる時点で取得された三次元造影画像毎に肝臓の腫瘍領域を検出する方法が提案されている。また、非特許文献１では、異なる時点で取得された三次元造影画像の非剛体レジストレーションを行うことにより、位置あわせを行った後に、異なる時点で取得された三次元造影画像毎に、肝臓の腫瘍領域を検出する方法が提案されている。
脇田悠樹、林 雄一郎、目加田 慶人、井手 一郎、村瀬 洋 "多時相腹部Ｘ線ＣＴ像の時相間濃度特徴計測に基づく肝臓がん検出", コンピュータ支援画像診断学会論文誌 V0l.10 No.1 Mar 2007
ところが、異なる時点で取得された三次元造影画像の造影パターンは、例えば、早期相、門脈相、後期相、平衡相等毎に異なる特徴を示すものであり、一般的には、肝臓の腫瘍領域は、早期相では濃く染まり（高ＣＴ値）、門脈相では同程度、後期相では淡く染まる（低ＣＴ値）という特徴的な造影パターンを有することが一般的には知られている。
よって、非特許文献１において提案されている手法では、ある所定の時点で撮影された三次元造影画像では、肝臓の腫瘍領域を検出することが困難となり、医師の要求精度を満たせない。また、非剛体レジストレーションを行うことにより、計算処理の時間も膨大なものとなる。
本発明は、上記事情に鑑み、異なる時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から陰影領域の抽出を向上させることができる画像処理装置および方法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。
本発明の画像処理装置は、それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された該三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する第一の陰影領域検出手段と、検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する第二の陰影領域検出手段と、第一の陰影領域検出手段により検出された第一の陰影領域と、第二の陰影領域検出手段により検出された第二の陰影領域とを表示する表示手段と、を備えたことことを特徴とするものである。
「被写体」の具体例としては、人体が挙げられるが、他の動物であってもよい。
「三次元造影画像」とは、複数の二次元造影画像により構成される三次元画像をいう。
「二次元造影画像」には、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置またはＰＥＴ装置により撮影された画像の場合、被写体の体軸に略垂直な断面を表す画像が用いられる。特に、被写体に対して、造影剤を投与した後に、ＣＴ装置により撮影された画像であってもよい。
本発明の画像処理装置は、腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を第一の陰影領域検出手段に入力するかを示すデータを記憶するデータベースと、腫瘍の種類の入力を受け付ける受付手段と、データベースに記憶されたデータと、受付手段により受け付けられた腫瘍の種類に基づいて、所定の時点に取得された三次元造影画像を決定する画像決定手段とを更に備えたものであってもよい。
本発明の画像処理装置は、第二の陰影領域検出手段において、所定の点の位置情報に基づいて、他の時点における三次元造影画像を構成する二次元造影画像内における所定の点に対応する対応点を設定する設定手段と、他の時点における三次元造影画像を構成する二次元造影画像内に、第二の陰影領域が存在し得る存在範囲を、対応点と第二の陰影領域のありうる大きさとを用いて決定する範囲決定手段と、設定された対応点と決定された存在範囲の外側の点に基づいて、グラフカット領域分割法により他の時点における三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第二の陰影領域を抽出する陰影領域抽出手段とを備えたものであってもよい。
本発明の画像処理装置は、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を含む特定領域を検出する特定領域検出手段と、他の時点における三次元造影画像を構成する二次元造影画像から、検出された特定領域と略同一の形状である対応領域を検出する対応領域検出手段とを更に備え、第二の陰影領域検出手段が、対応領域検出手段により検出された対応領域を含む他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第二の陰影領域を検出するものであってもよい。
「特定領域」とは被写体の体の部位を示す領域である。例えば、肝臓領域や腎臓領域等の部位を示す領域、被写体の体表を示す領域であってもよい。
本発明の画像処理方法は、それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出し、検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出し、検出された第一の陰影領域と、検出された第二の陰影領域とを表示する。
本発明の画像処理プログラムは、コンピュータに、それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する機能と、検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する機能と、検出された第一の陰影領域と、検出された第二の陰影領域とを表示する機能とを実行させることを特徴とするものである。
本発明の画像処理装置は、それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像の第一の陰影領域上に所定の点を受け付ける受付手段と、受け付けられた所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する第二の陰影領域検出手段と、第一の陰影領域検出手段により検出された第一の陰影領域と、第二の陰影領域検出手段により検出された第二の陰影領域とを表示する表示手段と、を備えたものであってもよい。
本発明の画像処理方法は、それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像の第一の陰影領域上に所定の点を受け付けし、受け付けられた所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出し、検出された第一の陰影領域と、検出された第二の陰影領域とを表示することを特徴としてもよい。
本発明の画像処理プログラムは、コンピュータに、それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像の第一の陰影領域上に所定の点を受け付ける機能と、受け付けられた所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する機能と、検出された第一の陰影領域と、前記検出された第二の陰影領域とを表示する機能とを実行させることを特徴とするものであってもよい。
本発明の画像処理装置および方法ならびにプログラムによれば、検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する第二の陰影領域検出手段と、第一の陰影領域検出手段により検出された第一の陰影領域と、第二の陰影領域検出手段により検出された第二の陰影領域とを表示することにより、手動の入力の煩雑さを軽減できるとともに、異なる時点で取得された三次元造影画像毎から陰影領域を正確に検出することができる。
また、本発明の画像処理装置および方法ならびにプログラムによれば、腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を第一の陰影領域検出手段に入力するかを示すデータを記憶するデータベースと、腫瘍の種類の入力を受け付ける受付手段と、データベースに記憶されたデータと、受付手段により受け付けられた腫瘍の種類に基づいて、所定の時点に取得された前記三次元造影画像を決定する画像決定手段とを更に備えることにより、造影効果があまり高く反映されない時点で取得された三次元造影画像から陰影領域をより正確に検出することができる。
また、本発明の画像処理装置および方法ならびにプログラムによれば、受け付けられた所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する第二の陰影領域検出手段と、第一の陰影領域検出手段により検出された第一の陰影領域と、第二の陰影領域検出手段により検出された第二の陰影領域とを表示する表示手段と、を備えたことにより、異なる時点で取得された三次元造影画像毎から陰影領域を正確に検出することができる。
以下、図面を参照して本発明の画像処理装置が三次元造影画像から陰影領域を抽出するに適用した実施の形態について説明する。なお、図１に示す画像処理装置の構成は、補助記憶装置に読み込まれた対象領域抽出プログラムをコンピュータ（たとえばパーソナルコンピュータ等）上で実行することにより実現される。このとき、この画像処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることになる。
画像処理装置は、画像サーバ５に記録されたそれぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する第一の陰影領域検出手段１０と、検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する第二の陰影領域検出手段２０と、第一の陰影領域検出手段１０により検出された第一の陰影領域と、第二の陰影領域検出手段２０により検出された第二の陰影領域とを表示する表示手段５０と、腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を第一の陰影領域検出手段１０に入力するかを示すデータを記憶するデータベース４０と、腫瘍の種類の入力を受け付ける受付手段６０と、データベース４０に記憶されたデータと、受付手段６０により受け付けられた腫瘍の種類に基づいて、所定の時点に取得された三次元造影画像を決定する画像決定手段７０と、被写体を表す複数の三次元造影画像毎の高さ位置を合わせる位置合せ手段３０とを備えるものである。
画像処理装置は、被写体に造影剤が注入され、その造影剤が動脈、門脈を通じて肝臓等に流れ、肝臓全体に浸透するまでの数分の間に、経時的に複数撮影することにより、取得された三次元造影画像(例えば、早期相、門脈相、後期相等に撮影された三次元画像) を用いる。
第一の陰影領域検出手段１０は、それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点（例えば、後期相）で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出するものである。
例えば、第一の陰影領域検出手段１０は、桝本潤，堀雅敏，佐藤嘉伸，村上卓道，上甲剛，中村仁信，田村進一, “X 線CT 画像からの肝腫瘤自動抽出の検討”, 電子情報通信学会論文誌, (D-II)，Vol. J83D-II, No.1 pp.219-227, 2000に記載されている陰影領域検出手法を適用することにより、複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する。
この第一の陰影領域検出手法は、受付手段６０を用いて、二次元造影画像から肝臓領域をマニュアル抽出する。次に平滑化処理を行い、更にしきい値を設定し、２値化する。２値化処理された二次元造影画像を各候補に連結成分処理を施し、それぞれの候補に対して、病変存在の確からしさを表す評価値を求める。最後に、一スライスに対する陰影領域（病変領域）存在の評価値を算出することにより、評価値の高いものを第一の陰影領域として検出する。
第二の陰影領域検出手段２０は、第一の陰影領域検出手段１０により検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出するものである。
また、第二の陰影領域検出手段２０は、後述する位置合せ手段３０の位置合わせ結果を踏まえ、第一の陰影領域検出手段１０により検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する。
例えば、第二の陰影領域検出手段２０は、第一の陰影領域検出手段１０により検出された第一の陰影領域内における中心点または重心点を自動計算により算出し、所定の点として設定する。
なお、第二の陰影領域検出手法の詳細については、後述する。
位置合せ手段３０は、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を含む特定領域を検出する特定領域検出手段（不図示）と、他の時点における三次元造影画像を構成する二次元造影画像から、検出された特定領域と略同一の形状である対応領域を検出する対応領域検出手段（不図示）とを備えるものであり、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像と対応する他の時点における三次元造影画像を構成する二次元造影画像との位置合せをおこなうものである。ＣＴ装置等は、異なる時点で経時的に撮影されるため、撮影される時点毎に、撮影対象の被写体の位置がずれる場合や撮影範囲が異なる場合があるので、そのような場合であっても、相対的に被写体の体軸高さ位置が同じとなる、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像と、他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像とを対応づけるものである。
本発明の画像処理装置において、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を含む特定領域を検出する特定領域検出手段（不図示）と、他の時点における三次元造影画像を構成する二次元造影画像から、検出された特定領域と略同一の形状である対応領域を検出する対応領域検出手段（不図示）とを更に備え、第二の陰影領域検出手段２０が、対応領域検出手段により検出された対応領域を含む他の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第二の陰影領域を検出してもよい。
具体的には、位置合せ手段３０は、上記の特定領域検出手段と、対応領域検出手段とを備えている。
特定領域検出手段は、所定の時点で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を含む特定領域を検出する。
例えば、特定領域検出手段が、後期相で取得された三次元造影画像を構成する特定の二次元造影画像から体表領域を検出する。
対応領域検出手段は、他の時点における三次元造影画像を構成する二次元造影画像から、検出された特定領域と略同一の形状である対応領域を検出することにより、後期相で取得された三次元造影画像を構成する特定の二次元造影画像に対応する平衡相における三次元造影画像を構成する二次元造影画像と位置合せをすることができる。
また、対応領域検出手段は、平衡相における三次元造影画像を構成する二次元造影画像から、上記特定領域検出手段により検出された体表領域（特定領域）を所定の変形処理を加えることにより、上記変形処理を加えられた体表領域（特定領域）と略同一の形状である対応領域（体表）を検出することにより、後期相で取得された三次元造影画像を構成する特定の二次元造影画像に対応する平衡相における三次元造影画像を構成する二次元造影画像と位置合せをしてもよい。ＣＴ装置等により異なる時点で経時的に撮影されるため、撮影される時点毎に、撮影対象の被写体の位置がずれる場合や撮影範囲が異なる場合、異なる時点で撮影される画像毎が、変形する可能性があるからである。
そこで、変形処理は、例えば、平行移動処理、回転移動処理等が挙げられる。平行移動処理は、検出された体表領域毎の中心点を合わせすることにより、それぞれの二次元造影画像とまたはそれぞれの三次元造影画像との位置合わせするものであってもよい。
また、回転移動処理は、検出された体表領域の長軸と短軸を求め、各軸が合うように位置合せをおこなってもよい。
また、体表領域を検出するには、特願２００７−１０４８４６号公報に記載されている手法により、行ってもよい。
なお、特定領域や対応領域は、体表のみならず、被写体の部位領域であってもよい。
また、位置合せ手段３０は、特開２００８−６１８８号公報に記載されている手法により、位置合せをおこなってもよい。
データベース４０は、腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を示すデータを記憶するものである。
表示手段５０は、画像を表示するものであり、例えばディスプレイが挙げられる。
受付手段６０は、操作者の入力を受け付けるものであり、例えば、マウスやキーボードが挙げられる。
以下、図２のフローチャートに沿って、本発明の第一の陰影領域と、第二の陰影領域とを表示する実施形態について、説明する。
画像サーバ５により記録された所定の時点（例えば、後期相）で取得された三次元造影画像を取得する（ステップＳＴ１）。
次に上述したように第一の陰影領域検出手段１０は、所定の時点（例えば、後期相）で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する（ステップＳＴ２）。
また、位置合せ手段３０は、上述したように、所定の時点で取得された三次元造影画像と他の時点で取得された三次元造影画像の位置合せ処理を行う（ステップＳＴ３）。第二の陰影領域検出手段２０は、第一の陰影領域検出手段１０により検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を上述したように設定する（ステップＳＴ４）。なお、所定の点の設定に関し、後述する受付手段６０により受け付けられた所定の点の位置情報に基づいて、設定されるものであってもよい。
次に、上述した位置合わせ結果と、設定された所定の点を用いて、所定の時点（例えば、後期相）で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像に対応する他の時点（例えば、平衡相）で取得された三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第二の陰影領域を検出する（ステップＳＴ５）。
ここで、第二の陰影領域の検出手法について、詳細に述べる。
第二の陰影領域検出手段２０は、位置合せ手段３０の位置合わせ結果により設定された二次元造影画像Ｉから陰影領域Ｒを抽出するものであって、図３に示すように、陰影領域Ｒ内に任意の点Ｐｓを設定する設定手段１１０と、二次元造影画像I中に、陰影領域Ｒが存在し得る存在範囲Ｅを、任意の点Ｐｓと陰影領域Ｒのありうる大きさＬとを用いて決定する範囲決定手段１２０と、任意の点Ｐｓと存在範囲Ｅの外側の点に基づいて二次元造影画像Iから陰影領域Ｒを抽出する対象領域抽出手段１３０とを備えている。
設定手段１１０は、上述のように設定された所定の点の位置情報を取得することにより、その位置を任意の点Ｐｓとして自動的に設定するものであってもよいし、画像表示装置等に表示された二次元造影画像Ｉに対して、この画像処理装置に備えられた受付手段６０（例えば、マウスやキーボード等）を用いた操作者の入力により受け付けられた位置に基づいて、該位置を任意の点Ｐｓとして設定するものであってもよい。
ここで、任意の点Ｐｓは、陰影領域Ｒ内に設定された１以上の点からなるものであって、各点は、陰影領域Ｒのおおまかな中心に設定されたものであってもよいし、陰影領域Ｒの中心から外れた位置に設定されたものであってもよい。
第二の陰影領域検出手段２０は、二次元造影画像I中に、陰影領域Ｒが存在し得る存在範囲Ｅ、すなわち、陰影領域Ｒの全体を含むと想われる範囲を、任意の点Ｐｓと陰影領域Ｒのありうる大きさＬとを用いて決定するものであって、具体的には、任意の点Ｐｓの位置（任意の点Ｐｓが２以上の点である場合にはそれらの点の中心位置）にその範囲のおおまかな中心が位置する、陰影領域Ｒのありうる大きさＬ以上の大きさの範囲を存在範囲Ｅとして決定する。
このように、存在範囲Ｅを、任意の点Ｐｓの位置にその範囲のおおまかな中心が位置するように決定するとき、その任意の点Ｐｓが陰影領域Ｒの中心から外れた位置に設定されたものであっても、その存在範囲Ｅが陰影領域Ｒの全体を含むものとなるように、陰影領域Ｒのありうる大きさＬ以上の大きさの範囲、例えば陰影領域Ｒのありうる大きさＬを１．５倍した大きさの範囲を存在範囲Ｅとして決定する。
ここで、陰影領域Ｒのありうる大きさＬは、陰影領域の大きさのうち物理的にあり得ると思われる最大の大きさであって、陰影領域Ｒが示す病変の物理的にありうると想われる最大の大きさを、二次元造影画像Iにおける１画素が示す大きさで除算して得られた、その最大の大きさの二次元造影画像I上での大きさ（画素数）を陰影領域Ｒのありうる大きさＬとして用いてもよいし、陰影領域を含む多数の医用画像の各々における陰影領域の大きさのうち最も大きい大きさを陰影領域Ｒのありうる大きさＬとして用いてもよい。また、他のいかなる方法により任意に決定した大きさであってもよい。
たとえば、図４に示すように、肝臓腫瘍を示す陰影領域Ｒを含む二次元造影画像I上において、この二次元造影画像I中の陰影領域Ｒが示す肝臓腫瘍の物理的にありうる最大の幅が例えば、３０ｍｍであったとすると、この二次元造影画像Iにおける１画素が示す大きさが垂直方向０．５ｍｍ×水平方向０．５ｍｍであるとき、その最大の幅の二次元造影画像Iでの大きさ６０画素（３０ｍｍ÷０．５ｍｍ／画素）を陰影領域Ｒのありうる大きさの幅Ｗとし、その幅Ｗを１．５倍してなる長さ９０画素を一辺の長さとする正方形の存在範囲Ｅを、陰影領域内に設定された任意の点Ｐｓをその範囲の中心とするように決定することができる。
なお、存在範囲Ｅは、その周縁形状として矩形、円形、楕円形等、種々の形状を採用することができる。
対象領域抽出手段１３０は、任意の点Ｐｓと存在範囲Ｅの外側の点Ｐｔに基づいて二次元造影画像Iから陰影領域Ｒを抽出するものであり、例えば、二次元造影画像I内に存在範囲Ｅを含む判別領域Ｄを設定し、任意の点Ｐｓが陰影領域Ｒを示す画素であり、存在範囲Ｅの外側に設定した１以上の点Ｐｔが背景領域を示す画素であることに基づいて、その判別領域Ｄを、Yuri Y. Boykov, Marie-Pierre Jolly, “Interactive Graph Cuts for Optimal Boundary and Region Segmentation of Objects in N-D images”, Proceedings of “International Conference on Computer Vision”, Vancouver, Canada, July 2001 vol.I, p.105-112.に記載されているGraph Cut領域分割方法を用いて、陰影領域Ｒと背景領域とに分割し、陰影領域Ｒを抽出する。
上記の領域分割方法では、まず、図５に示すように、判別領域Ｄ中の各画素を表すノードＮｉｊと、各画素が取り得るラベル（本実施の形態では、陰影領域Ｒまたは背景領域）を表すノードＳ、Ｔと、隣接する画素のノード同士をつなぐリンクであるｎ−ｌｉｎｋと、各画素を表すノードＮｉｊと陰影領域を表すノードＳまたは病変の背景領域を表すノードＴとをつなぐリンクであるｔ−ｌｉｎｋとから構成されるグラフを作成する。ここで、ｎ−ｌｉｎｋは、隣接する画素が同一領域の画素である確からしさをリンクの太さで表すものであり、その確からしさはそれらの隣接する画素間の距離および画素値の差に基づいて求める。
また、各画素を表すノードＮｉｊと陰影領域Ｒを表すノードＳをつなぐｔ−ｌｉｎｋは、各画素が陰影領域Ｒに含まれる画素である確からしさを表すものであり、各画素を表すノードと背景領域Ｒを表すノードＴをつなぐｔ−ｌｉｎｋは、各画素が背景領域Ｒに含まれる画素である確からしさを表すものである。それらの確からしさは、その画素が陰影領域Ｒ又は背景領域のいずれかを示す画素であるかの情報がすでに与えられている場合には、その与えられた情報に従って設定でき、そのような情報が与えられてない場合には、陰影領域Ｒまたは背景領域を示す画素であることが既知である１以上の画素における画素値の統計的な特徴に基づいて算出することができる。
ここで、任意の点Ｐｓは陰影領域内に設定された画素であるので、図６に示すように、その点Ｐｓを示すノードＮ３３と陰影領域を表すノードＳとをつなぐｔ−ｌｉｎｋを太く設定する。また、存在範囲Ｅの外側に設定した点Ｐｔは背景領域を示す画素であるので、その各点Ｐｔを示すノードＮ１１、Ｎ１２、…、Ｎ１５、Ｎ２１、Ｎ２５、Ｎ３１、、と背景領域を表すノードＴとをつなぐｔ−ｌｉｎｋを太く設定する。
そして、判別領域Ｄと背景領域は互いに排他的な領域であるので、たとえば図７に点線で示すように、全てのｔ−ｌｉｎｋおよびｎ−ｌｉｎｋのうち適当なリンクを切断してノードＳをノードＴから切り離すことにより、判別領域Ｄを陰影領域Ｒと背景領域に分割する。ここで、切断する全てのｔ−ｌｉｎｋおよびｎ−ｌｉｎｋにおける確からしさの合計が最も小さくなるような切断を行うことにより、最適な領域分割をすることができる。以上のように領域分割して抽出した陰影領域Ｒの一例を図７に示す。この図では、陰影領域Ｒの輪郭を実線で表示している。
以下、図８に示すフローチャートを参照して、本発明の第二の陰影領域抽出方法について説明する。まず、設定手段１１０において、他の時点における二次元造影画像I中の陰影領域内に任意の点Ｐｓが設定される（ステップＳＴ１０）。その後、範囲決定手段１２０により、他の時点における二次元造影画像I中に、陰影領域Ｒが存在し得る存在範囲Ｅが、ステップＳＴ１０において設定された任意の点Ｐｓと陰影領域Ｒのありうる大きさＬとに基づいて決定される（ステップＳＴ１１）。そして、対象領域抽出手段１３０により、ステップＳＴ１１において設定された任意の点ＰｓとステップＳＴ１１において決定された存在範囲Ｅの外側の点Ｄに基づいて二次元造影画像Iから陰影領域が抽出される（ステップＳＴ１２）。
上記実施の形態によれば、二次元造影画像から第二の陰影領域を抽出するとき、陰影領域内に任意の点を設定し、画像中に、陰影領域が存在し得る存在範囲を、設定された任意の点と陰影領域のありうる大きさとを用いて決定し、設定された任意の点と決定された存在範囲の外側の点に基づいて画像から陰影領域を抽出することにより、画像中の陰影領域を示す特定の画素と背景領域を示す特定の画素とをそれぞれ手動で与える操作を必要とする従来の陰影領域抽出方法に比べ、決定した存在範囲の外側の点を、背景領域を示す画素として用いることにより、背景領域を示す特定の画素を手動で与える操作を自動化でき、手動の入力の煩雑さを軽減できるとともに、利便性を向上させることができる。
なお、上記実施の形態においては、本発明の画像処理装置を二次元造影画像から陰影領域を抽出するものに適用した場合について説明したが、三次元造影画像から陰影領域を抽出するものに適用することもできる。例えば、設定手段１１０において、三次元造影画像中の陰影領域内に、３次元座標系での任意の点Ｐｓを設定し、範囲決定手段１２０において、その画像中に、陰影領域が存在し得る３次元の存在範囲Ｅを、任意の点Ｐｓと陰影領域のありえる大きさＬを用いて決定し、対象領域抽出手段１３０において、任意の点Ｐｓと存在範囲Ｅの外側の点Ｐｔに基づいて、上述した領域分割方法などを用いて画像から３次元の陰影領域を抽出する。ここで、存在範囲Ｅは、その周縁形状として六面体、球体等、種々の形状を採用することができる。
なお、本発明の画像処理装置において、陰影領域のありうる大きさとは、同種の陰影領域の大きさのうち物理的にあり得ると思われる最大の大きさを意味するものであり、本発明の画像処理装置を用いて画像から２種類以上の陰影領域を抽出する場合、陰影領域の種類毎にその陰影領域のありうる大きさを取得して作成されたリスト等を参照して、各抽出の対象となっている陰影領域の種類に応じて、陰影領域が存在し得る存在範囲を適切に決定することができる。
なお、上述した陰影領域は、肝臓、脾臓、腎臓などの臓器を示す臓器領域、脳腫瘍、胸部結節、肝臓腫瘍、肝臓嚢胞、腎嚢胞などの病変を示す領域であってもよい。
ここで、図２に示すフローチャートの説明に戻り、表示手段５０は、第一の陰影領域検出手段１０により検出された第一の陰影領域と、第二の陰影領域検出手段２０により検出された第二の陰影領域とを表示する（ステップＳＴ６）。
具体的には、図９に示すように表示手段５０のディスプレイ上に、造影剤を投与する前に撮影された三次元造影画像を構成する所定の二次元造影画像を表示する。
例えば、所定の時点（後期相）の二次元造影画像、第一の他の時点（平衡相）により取得された二次元造影画像および第二の他の時点（早期相）により取得された二次元造影画像を同時に表示してもよい。
また、画像処理装置は、表示手段５０に対し、他の時点により取得された二次元造影画像において、第二の陰影領域が検出されなかった場合には、所定の時点により取得された二次元造影画像に対応する（位置合せ手段３０による位置合せ結果に対応する）他の時点により取得された二次元造影画像を表示するように制御してもよい。
なお、ユーザが、受付手段６０により指示することにより、表示手段５０に表示された病変リストを選択することで、病変リストに対応する二次元造影画像を表示切替することが可能である。
また、表示手段５０は、上述した陰影領域の中心や輪郭を算出した情報を用いて、表示された陰影領域に対して、例えば、図１０（Ａ）に示すように病変位置の中心をマークして表示してもよい。
また、表示手段５０は、上述した陰影領域の中心や輪郭を算出した情報を用いて、表示された陰影領域に対して、例えば、図１０（Ｂ）に示すように病変の輪郭を表示してもよい。
また、表示手段５０は、上述した陰影領域の中心や輪郭を算出した情報を用いて、表示された陰影領域に対して、例えば、図１０（Ｃ）に示すように病変の輪郭外に中心に向かった矢印を表示してもよい。
なお、上述したようにＣＴ装置により撮影された画像を例に説明したが、ＰＥＴ装置やＭＲＩ装置により撮影された画像を用いて説明してもよい。
本発明の画像処理装置の一実施の形態を示すブロック図 本発明の画像処理方法の一実施の形態を示すフローチャート 本発明の第二の陰影領域検出手段の構成を示すブロック図 本発明の第二の陰影領域検出手段により検出する第二の陰影領域の一例を示す図 本発明の第二の陰影領域検出手段により検出する第二の陰影領域一方法を説明するための図 本発明の第二の陰影領域検出手段により検出する第二の陰影領域一方法を説明するための図 本発明の第二の陰影領域検出手段により検出した第二の陰影領域の一例を示す図 本発明の第二の陰影領域検出手段による一実施の形態を示すフローチャート 本発明の表示手段に表示される表示例 本発明の表示手段に表示される二次元造影画像の表示例
符号の説明
１ 画像処理装置
５ 画像サーバ
１０ 第一の陰影領域検出手段
２０ 第二の陰影領域検出手段
３０ 位置合せ手段
４０ データベース
５０ 表示手段
６０ 受付手段
１１０ 設定手段
１２０ 範囲設定手段
１３０ 対象領域抽出手段
Ｐｓ 任意の点
Ｐｓ’ 所定の点
Ｐt 外側の点
Ｅ 存在範囲（一方の対象領域）
Ｒ 肝臓領域（一方の対象領域）
Ｒ’ 肝臓領域（他方の対象領域）
Ｌ 肝臓領域（一方の対象領域）のありうる大きさ
Ｉ 二次元造影画像（画像）
Ｄ 判別領域

Claims (10)

  1. それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された該三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する第一の陰影領域検出手段と、
    前記検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する第二の陰影領域検出手段と、
    前記第一の陰影領域検出手段により検出された第一の陰影領域と、前記第二の陰影領域検出手段により検出された第二の陰影領域とを表示する表示手段と、
    腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を示すデータを記憶するデータベースと、
    前記腫瘍の種類の入力を受け付ける受付手段と、
    前記データベースに記憶されたデータと、前記受付手段により受け付けられた腫瘍の種類とに基づいて、入力された腫瘍の種類において造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を前記所定の時点で取得された三次元造影画像として決定する画像決定手段と、
    を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記第二の陰影領域検出手段は、前記所定の点の位置情報に基づいて、前記他の時点における前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像内における前記所定の点に対応する対応点を設定する設定手段と、
    前記他の時点における前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像内に、前記第二の陰影領域が存在し得る存在範囲を、前記対応点と前記第二の陰影領域のありうる大きさとを用いて決定する範囲決定手段と、
    前記設定された対応点と前記決定された存在範囲の外側の点に基づいて、グラフカット領域分割法により前記他の時点における前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第二の陰影領域を抽出する陰影領域抽出手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
  3. 前記所定の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第一の陰影領域を含む特定領域を検出する特定領域検出手段と、
    前記他の時点における前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から、前記検出された特定領域と略同一の形状である対応領域を検出する対応領域検出手段とを更に備え、
    前記第二の陰影領域検出手段が、前記対応領域検出手段により検出された対応領域を含む前記他の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第二の陰影領域を検出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
  4. 前記第一の陰影領域は、肝臓領域における腫瘍領域であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像処理装置。
  5. 前記第二の陰影領域は、肝臓領域における腫瘍領域であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像処理装置。
  6. それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された該三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出し、
    前記検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出し、
    前記検出された第一の陰影領域と、前記検出された第二の陰影領域とを表示し、
    かつ、
    腫瘍の種類の入力を受け付け、
    腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を示すデータを記憶するデータベースに記憶されたデータと、前記受け付けられた腫瘍の種類とに基づいて、入力された腫瘍の種類において造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元画像を前記所定の時点で取得された三次元造影画像として決定する
    ことを特徴とする画像処理方法。
  7. コンピュータに、
    それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された該三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する機能と、
    前記検出された第一の陰影領域内における所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する機能と、
    前記検出された第一の陰影領域と、前記検出された第二の陰影領域とを表示する機能と、
    腫瘍の種類の入力を受け付ける機能と、
    腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を示すデータを記憶するデータベースに記憶されたデータと、前記受け付けられた腫瘍の種類とに基づいて、入力された腫瘍の種類において造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元画像を前記所定の時点で取得された三次元造影画像として決定する機能と
    を実行させるプログラム。
  8. それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された該三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する第一の陰影領域検出手段と、
    前記検出された第一の陰影領域上に所定の点を受け付ける受付手段と、
    前記受け付けられた所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する第二の陰影領域検出手段と、
    前記第一の陰影領域検出手段により検出された第一の陰影領域と、前記第二の陰影領域検出手段により検出された第二の陰影領域とを表示する表示手段と、
    腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を示すデータを記憶するデータベースと、
    前記腫瘍の種類の入力を受け付ける受付手段と、
    前記データベースに記憶されたデータと、前記受付手段により受け付けられた腫瘍の種類とに基づいて、入力された腫瘍の種類において造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を前記所定の時点で取得された三次元造影画像として決定する画像決定手段と、
    を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  9. それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された該三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出し、
    前記検出された第一の陰影領域上に所定の点を受け付けし、
    前記受け付けられた所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出し、
    前記検出された第一の陰影領域と、前記検出された第二の陰影領域とを表示するし、
    かつ、
    腫瘍の種類の入力を受け付け、
    腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を示すデータを記憶するデータベースに記憶されたデータと、前記受け付けられた腫瘍の種類とに基づいて、入力された腫瘍の種類において造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元画像を前記所定の時点で取得された三次元造影画像として決定する
    ことを特徴とする画像処理方法。
  10. コンピュータに、
    それぞれ異なる時点で取得された被写体を表す複数の三次元造影画像のうち、所定の時点で取得された該三次元造影画像を構成する二次元造影画像から第一の陰影領域を検出する機能と、
    前記検出された第一の陰影領域上に所定の点を受け付ける機能と、
    前記受け付けられた所定の点の位置情報を用いて、他の時点で取得された前記三次元造影画像を構成する二次元造影画像から前記第一の陰影領域に対応する第二の陰影領域を検出する機能と、
    前記検出された第一の陰影領域と、前記検出された第二の陰影領域とを表示する機能と、
    腫瘍の種類の入力を受け付ける機能と、
    腫瘍の種類に応じて、造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元造影画像を示すデータを記憶するデータベースに記憶されたデータと、前記受け付けられた腫瘍の種類とに基づいて、入力された腫瘍の種類において造影効果が最も高く反映される時点で取得された三次元画像を前記所定の時点で取得された三次元造影画像として決定する機能と
    を実行させるプログラム。
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