JP5918734B2 - 医用画像処理装置およびその作動方法並びに医用画像処理プログラム - Google Patents

医用画像処理装置およびその作動方法並びに医用画像処理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、被検体を撮影した３次元画像に基づいて、その被検体の体勢情報を取得する医用画像処理装置およびその作動方法並びに医用画像処理プログラムに関するものである。
近年、ＣＴ（Computed Tomography）装置などのモダリティによって撮影された３次元画像から患者の大腸、小腸、胃などの管腔臓器を抽出し、その抽出した管腔臓器の３次元画像を画像診断に用いることが行われている。
たとえば、大腸に空気を入れた状態でＣＴ撮影を行い、その撮影によって得た３次元画像を大腸の内側からボリュームレンダリングすることによって、あたかも内視鏡で観察するような画像を作り出すことが可能であり、この画像を仮想内視鏡画像と呼んでいる。
ここで、このような大腸の仮想内視鏡画像を生成して表示する際、大腸内に残渣が存在する場合、残渣とポリープとは非常に類似したＣＴ値を示すため、残渣内に存在するポリープを発見することが困難である。
そこで、ポリープなどの発見精度を高めるために、仰臥位でＣＴ撮影を行った３次元画像に基づく仮想内視鏡画像と、腹臥位でＣＴ撮影を行った３次元画像に基づく仮想内視鏡画像との両方をディスプレイに表示させることが行われている。仰臥位と伏臥位とでは残渣の位置が重力によって変わるため、これらの２つの仮想内視鏡画像を観察することによって大腸の内壁全体を観察することができる。
そして、特許文献１および特許文献２においては、上述したように仰臥位の仮想内視鏡画像と腹臥位の仮想内視鏡画像とを表示する際、２つの仮想内視鏡画像の位置の対応付けを行い、これにより画像観察の効率を向上させることが提案されている。
特開２０１１−２０６２９７号公報 特開２０１１−０３０８３９号公報 特開２０１３−５２２３３号公報
しかしながら、上述したように仰臥位の仮想内視鏡画像と腹臥位の仮想内視鏡画像とを表示した際、仰臥位の仮想内視鏡画像と腹臥位の仮想内視鏡画像との識別は、ユーザが両方の仮想内視鏡画像を観察することによって行う必要があった。
また、ＣＴ撮影を行う際に、被検体の体勢情報を入力し、その体勢情報を３次元画像に付加して取り扱うことによって、仰臥位の仮想内視鏡画像と腹臥位の仮想内視鏡画像とを識別する方法も考えられるが、ユーザが誤った体勢情報を入力する可能性もあり、３次元画像に付加された体勢情報の信頼性は低い。
また、撮影装置によっては、上述したような体勢情報を３次元画像に対して付加させることができない場合もある。
また、特許文献３においては、カメラによって被検体を撮影し、その撮影した画像に基づいて被検体の体勢を自動的に識別することが開示されているが、この方法では、複数のカメラを設ける必要がありコストアップになる。
本発明は、上記事情に鑑み、ユーザが入力することなく、またコストアップを招くことなく、３次元画像が撮影された際の被検体の体勢情報を自動的に取得することができる医用画像処理装置およびその作動方法並びに医用画像処理プログラムを提供することを目的とするものである。
本発明の医用画像処理装置は、被検体の３次元画像から少なくとも１つの臓器領域を抽出する臓器領域抽出部と、臓器領域の被検体内における位置または臓器領域の形状に基づいて、被検体の方向情報を取得する方向情報取得部と、３次元画像から被検体が設置される設置台の領域を抽出する設置台領域抽出部と、設置台の領域と被検体の方向情報とに基づいて、設置台上における被検体の体勢情報を取得する体勢情報取得部とを備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の医用画像処理装置においては、臓器領域抽出部を、２つの臓器領域を抽出するものとし、方向情報取得部を、２つの臓器領域の位置関係に基づいて、被検体の方向情報を取得するものとできる。
また、臓器領域抽出部を、臓器領域として骨領域を抽出するものとできる。
また、臓器領域抽出部を、臓器領域として胸骨領域と椎骨領域とを抽出するものとし、方向情報取得部を、胸骨領域と椎骨領域との位置関係に基づいて被検体の前後方向情報を取得するものとできる。
また、臓器領域抽出部を、被検体の中心軸に対して前後方向または左右方向にずれた位置に存在する臓器領域を抽出するものとし、方向情報取得部を、被検体の体表と臓器領域との位置関係に基づいて被検体の方向情報を取得するものとできる。
また、臓器領域抽出部を、臓器領域として胸骨領域または椎骨領域とを抽出するものとし、方向情報取得部を、被検体の体表と胸骨領域または椎骨領域との位置関係に基づいて被検体の前後方向情報を取得するものとできる。
また、臓器領域抽出部を、臓器領域として心臓領域、肝臓領域または脾臓領域を抽出するものとし、方向情報取得部を、被検体の体表と心臓領域、肝臓領域または脾臓領域との位置関係に基づいて被検体の左右方向情報を取得するものとできる。
また、臓器領域抽出部を、臓器領域として椎骨領域とを抽出するものとし、方向情報取得部を、椎骨領域の形状に基づいて被検体の方向情報を取得するものとできる。 また、臓器領域抽出部を、臓器領域として右肺領域と左肺領域とを抽出するものとし、方向情報取得部を、右肺領域と左肺領域との位置関係に基づいて被検体の左右方向情報を取得するものとできる。
また、体勢情報取得部を、被検体の体勢情報として、仰臥位、腹臥位および側臥位のいずれか１つを取得するものとできる。
また、体勢情報取得部を、設置台の領域に基づいて設置台の方向情報を取得し、その設置台の方向情報に基づいて被検体の体勢情報を取得するものとできる。
本発明の医用画像処理装置の作動方法は、臓器領域抽出部と、方向情報取得部と、設置台領域抽出部と、体勢情報取得部とを備えた医用画像処理装置の作動方法であって、臓器領域抽出部が、被検体の３次元画像から少なくとも１つの臓器領域を抽出し、方向情報取得部が、臓器領域の被検体内における位置または臓器領域の形状に基づいて、被検体の方向情報を取得し、設置台領域抽出部が、３次元画像から被検体が設置される設置台の領域を抽出し、体勢情報取得部が、設置台の領域と被検体の方向情報とに基づいて、設置台上における被検体の体勢情報を取得することを特徴とする。
本発明の医用画像処理プログラムは、コンピュータを、被検体の３次元画像から少なくとも１つの臓器領域を抽出する臓器領域抽出部と、臓器領域の被検体内における位置または臓器領域の形状に基づいて、被検体の方向情報を取得する方向情報取得部と、３次元画像から被検体が設置される設置台の領域を抽出する設置台領域抽出部と、設置台の領域と被検体の方向情報とに基づいて、設置台上における被検体の体勢情報を取得する体勢情報取得部として機能させることを特徴とする。
本発明の医用画像処理装置およびその作動方法並びに医用画像処理プログラムによれば、被検体の３次元画像から少なくとも１つの臓器領域を抽出し、その臓器領域の被検体内における位置または臓器領域の形状に基づいて被検体の方向情報を取得し、一方、３次元画像から被検体が設置される設置台の領域を抽出し、その設置台の領域と被検体の方向情報とに基づいて、設置台上における被検体の体勢情報を取得するようにしたので、ユーザが入力することなく、またコストアップを招くことなく、３次元画像が撮影された際の被検体の体勢情報を自動的に取得することができる。
本発明の医用画像処理装置およびその作動方法並びに医用画像処理プログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図 ＣＴ装置によって撮影される３次元画像を説明するための図 胸骨領域と椎骨領域の一例を示す図 胸骨領域と椎骨領域に基づいて、前後方向ベクトルを取得する方法を説明するための図 設置台の平面ベクトルを示す図 被検体の方向情報と設置台の方向情報とに基づいて、体勢情報を取得する方法を説明するための図 被検体の方向情報と設置台の方向情報とに基づいて、体勢情報を取得する方法を説明するための図 図１に示す医用画像診断支援システムの作用を説明するためのフローチャート 被検体の方向情報と設置台の方向情報とに基づいて、体勢情報を取得する方法のその他の例を説明するための図 前後方向ベクトルを取得する方法のその他の例を説明するための図 前後方向ベクトルを取得する方法のその他の例を説明するための図 被検体の体表と心臓領域とに基づいて、被検体の左右方向ベクトルを取得する方法を説明するための図 椎骨領域の形状に基づいて、被検体の前後方向ベクトルまたは左右方向ベクトルを取得する方法を説明するための図
以下、本発明の医用画像処理装置およびその作動方法並びに医用画像処理プログラムの一実施形態を用いた医用画像診断支援システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の医用画像診断支援システムの概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の医用画像診断支援システムは、図１に示すように、仮想内視鏡画像表示制御装置１と、３次元画像保管サーバ２と、ディスプレイ３と、入力装置４とを備えている。
仮想内視鏡画像表示制御装置１は、コンピュータに対し、本発明の医用画像処理プログラムの一実施形態を含む仮想内視鏡画像表示プログラムをインストールしたものである。
仮想内視鏡画像表示制御装置１は、一つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）および半導体メモリや、一つまたは複数のハードディスクやＳＳＤ(Solid State Drive)等のストレージデバイスを備えている。ストレージデバイスには、上述した仮想内視鏡画像表示プログラムがインストールされており、この仮想内視鏡画像表示プログラムが中央処理装置によって実行されることによって、図１に示すような３次元画像取得部１０、臓器領域抽出部１１、方向情報取得部１２、設置台領域抽出部１３、体勢情報取得部１４、残渣領域除去処理部１５、仮想内視鏡画像生成部１６および表示制御部１７が動作する。なお、仮想内視鏡画像表示プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録されたものを用いるようにしてもよいし、インターネットを介してＳａａＳ（Software as a Service）によって提供されるものを用いるようにしてもよい。
３次元画像取得部１０は、手術前または検査前などに予め撮影された被検体の３次元画像５を取得するものである。３次元画像５としては、たとえばＣＴ装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などから出力されたスライスデータから再構成されたボリュームデータや、ＭＳ（Multi Slice）ＣＴ装置やコーンビームＣＴ装置から出力されたボリュームデータなどがある。
３次元画像５は、たとえば、図２に示すように、設置台６上に被検体７を設置した状態で、ＣＴ装置の放射線照射装置８を通過させることによって撮影されたものである。したがって、３次元画像５には、被検体７の画像だけでなく、設置台６の画像も含まれることになる。設置台６は、図２に示すように、被検体７が設置される平面を有する直方体から構成されるものである。そして、設置台６は支持台９によって矢印Ａ方向に移動可能に指示されており、被検体７とともに放射線照射装置８を通過する。したがって、３次元画像５内には設置台６の画像が含まれる。なお、設置台６は、３次元画像５上に画像として現れるような材料、すなわち放射線を吸収する材料から形成されているものとする。
また、図２においては、被検体７である人が仰向けの状態、すなわち仰臥位の状態で設置されているが、これに限らず、伏臥位や側臥位の状態で被検体７を設置するようにしてもよい。すなわち、３次元画像取得部１０によって取得される３次元画像５は、仰臥位、伏臥位および側臥位のいずれかの状態で撮影されたものである。
３次元画像５は、３次元画像保管サーバ２に被検体の識別情報とともに予め保管されており、３次元画像取得部１０は、入力装置４において入力された被検体の識別情報に対応する３次元画像５を３次元画像保管サーバ２から読み出すものである。なお、３次元画像取得部１０において多数のスライスデータを取得してボリュームデータを生成するようにしてもよい。
また、３次元画像保管サーバ２は、いわゆる単体のサーバ装置でも良いし、いわゆるクラウドに接続されるサーバ装置に３次元画像を保管するような形態としてもよい。
臓器領域抽出部１１は、３次元画像取得部１０によって取得された３次元画像５が入力され、その入力された３次元画像５に基づいて、少なくとも１つの臓器領域を抽出するものである。臓器領域とは、心臓領域や肝臓領域などの内臓領域に限らず、骨領域や脳領域なども含まれるものとする。
本実施形態の臓器領域抽出部１１は、具体的には、３次元画像５から、図３に示すような胸骨領域ＢＲ１と椎骨領域ＢＲ２とを抽出するものである。なお、図３は、被検体７の胸部のアキシャル断面図である。胸骨領域ＢＲ１と椎骨領域ＢＲ２の抽出方法については、たとえば特許第４５４５８０７号に記載の方法を用いることができる。
具体的には、胸骨領域については、図３に示すように、各断面画像上にほぼ同じ太さで内腔（海綿体）のある長方形の領域として表れるので、パターン認識をすることにより検出することができる。なお、胸骨領域の検出は、少なくとも１つの断層画像について行えばよい。
椎骨領域については、図３に示すように、断層画像上に典型的なパターンで表れるため、断層画像から脊髄領域を安定的に検出することが可能である。具体的には、たとえば各断層画像中の各画素を中心として所定の大きさの領域を多数設定し、機械学習手法により生成された判別器を用いて各領域が脊髄領域であるか否かを判別しながら脊髄領域を検出する。なお、椎骨領域の検出についても、少なくとも１つの断層画像について行えばよい。
また、胸骨領域と椎骨領域の抽出方法については、特許第４５４５８０７号に記載の方法に限らず、その他の公知な方法を用いるようにしてもよい。
方向情報取得部１２は、臓器領域抽出部１１において抽出された臓器領域の被検体７内における位置に基づいて、被検体７の方向情報を取得するものである。具体的には、本実施形態の方向情報取得部１２は、臓器領域抽出部１１において抽出された胸骨領域ＢＲ１と椎骨領域ＢＲ２との位置関係に基づいて、被検体７の前後方向情報を取得するものである。胸骨領域は被検体７の前面側の左右方向の略中心に位置し、椎骨領域は被検体７の後面側の左右方向の略中心に位置することから、図４に示すように、胸骨領域ＢＲ１の特徴点と椎骨領域ＢＲ２の特徴点とを結ぶ直線から被検体７の前後方向ベクトルＶａを取得することができる。なお、胸骨領域ＢＲ１と椎骨領域ＢＲ２とは同じ断層画像から抽出されたものとする。また、胸骨領域ＢＲ１および椎骨領域ＢＲ２の特徴点としては、たとえば中心点や重心点などを求めるようにすればよいが、これに限らず、その他の構造的に特徴的な点を特徴点としてもよい。
設置台領域抽出部１３は、３次元画像５から被検体７が設置される設置台６の領域を抽出するものである。本実施形態における設置台領域抽出部１３は、３次元画像５から被検体領域を抽出した後、その抽出した被検体領域を３次元画像５から除くことによって非被検体領域を抽出する。そして、その非被検体領域の各画素値から所定範囲の閾値の画素値を抽出し、さらにその抽出した画素値に対してモフォロジー処理を施すことによって、設置台６の領域を抽出する。なお、本実施形態においては、設置台６の領域の抽出は、全ての断層画像について行う。
また、３次元画像から被検体領域を抽出する方法としては、たとえば特開２０１１−１６０８８２号に記載の方法を用いることができるが、その他の公知な方法を用いるようにしてもよい。また、設置台６の領域を抽出する方法は、上記の方法に限らず、その他の方法を用いるようにしてもよい。
体勢情報取得部１４は、設置台領域抽出部１３によって抽出された設置台６の領域と、方向情報取得部１２によって取得された被検体７の前後方向ベクトルＶａとに基づいて、設置台６上における被検体７の体勢情報を取得するものである。
本実施形態の体勢情報取得部１４は、設置台６の領域から設置台６の平面ベクトルを算出する。具体的には、設置台６の領域を構成する画素（ボクセル）の座標値をサンプルデータとして主成分分析を行い、これにより得られる上位２成分のベクトルを取得する。そして、この２成分のベクトルで構成される平面を設置台６の平面とする。なお、図５は、上述した主成分分析によって取得される２成分のベクトルＶ１，Ｖ２を示すものである。図５に示すように、上述した主成分分析によって、設置台６の平面の長辺に平行なベクトルＶ１と、設置台６の平面の短辺に平行なベクトルＶ２とが求められることになる。
そして、体勢情報取得部１４は、図６に示すように、設置台６の平面６ａの短辺に平行な直線で平面６ａと交わるとともに、平面６ａに対して垂直な射影面６ｂを設定し、この射影面６ｂ上に、上述した被検体７の前後方向ベクトルＶａを射影する。なお、ここでは説明を分かり易くするために、前後方向ベクトルＶａの始点を平面６ａ上に垂直に移動させた図を用いて説明する。
次いで、体勢情報取得部１４は、射影面６ｂに射影された前後方向ベクトルＶａと平面６ａとが成す角θを取得し、この角θの大きさに基づいて、被検体７の体勢情報を取得する。具体的には、図７に示すように、前後方向ベクトルＶａと平面６ａとが平行であって前後方向ベクトルの終点が右方向を向いている場合の角θを０°として設定した場合において、角θが４５°より大きく１３５°より小さい場合には、体勢情報として仰臥位を取得し、角θが１３５°以上２２５°以下である場合には、体勢情報として左側臥位を取得し、角θが２２５°より大きく３１５度より小さい場合には、体勢情報として腹臥位を取得し、角θが３１５°以上３６０°以下または０°より大きく４５度以下である場合には、体勢情報として右側臥位を取得する。なお、上記説明は、図７に示す射影面６ｂに対して、紙面手前方向が被検体７の頭部側であり、紙面奥行方向が被検体７の脚側である場合における体勢情報の説明であるが、射影面６ｂに対して頭部側と脚側が逆である場合には、右側臥位と左側臥位の識別結果が逆になることになる。
残渣領域除去処理部１５は、３次元画像５に含まれる大腸領域内に存在する残渣を造影したタギング領域を検出し、そのタギング領域を３次元画像５から除去する、いわゆるデジタルクレンジング処理を施すものである。残渣領域除去処理部１５は、たとえば閾値判定などを用いてタギング領域を検出するものである。
仮想内視鏡画像生成部１６は、残渣領域除去処理部１５によってデジタルクレンジング処理の施された３次元画像５から大腸領域を抽出し、その大腸領域の画素を用いて大腸の内壁を表す仮想内視鏡画像を生成するものである。
具体的には、仮想内視鏡画像生成部１６は、予め設定された視点と視線方向とに基づく視線ベクトルを中心として放射線状に伸ばした複数の光線方向上の画素データを、所定の投影面に投影した中心投影による画像を仮想内視鏡画像として生成するものである。なお、中心投影の具体的な方法としては、たとえば公知のボリュームレンダリング手法等を用いることができる。
また、仮想内視鏡画像の視点については、たとえばディスプレイ３上に表示された大腸の３次元画像上において、ユーザが入力装置４を用いて任意の点を指定することによって設定するようにしてもよいし、大腸の画素データに基づいて抽出された大腸の中心線上の所定の点を自動または手動で指定することによって設定するようにしてもよい。また、視線方向についてもユーザが任意の方向を手動で設定するようにしてもよいし、大腸の中心線の進行方向を視線方向としてもよい。なお、大腸領域の抽出方法や、仮想内視鏡画像の生成方法については、既に公知であるので詳細な説明は省略する。
表示制御部１７は、仮想内視鏡画像生成部１６において生成された仮想内視鏡画像とともに、体勢情報取得部１４によって取得された体勢情報をディスプレイ３に表示させるものである。また、表示制御部１７は、仮想内視鏡画像に限らず、大腸領域の３次元画像や、被検体７の断層画像などもディスプレイ３に表示させるものである。
また、表示制御部１７は、互いに異なる２以上の体勢で撮影された３次元画像５に基づいて生成された仮想内視鏡画像と、各仮想内視鏡画像に対応する被検体７の体勢情報とを同時にディスプレイに表示させるようにしてもよい。たとえば、仰臥位の仮想内視鏡画像および仰臥位の体勢情報と、腹臥位の仮想内視鏡画像および腹臥位の体勢情報とを同時にディスプレイに表示させるようにしてもよい。
入力装置４は、マウスやキーボードなどを備えたものであり、ユーザによる操作入力を受け付けるものである。具体的には、たとえば、上述したような仮想内視鏡画像を生成する際に用いられる視点や視線方向などの入力を受け付けるものである。
次に、本実施形態の医用画像診断支援システムの作用について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、入力装置４を用いてユーザによって被検体の識別情報が入力され、仮想内視鏡画像表示制御装置１の３次元画像取得部１０は、その入力された被検体の識別情報に対応する３次元画像５を３次元画像保管サーバ２から読み出して取得する（Ｓ１０）。
３次元画像取得部１０によって取得された３次元画像５は、臓器領域抽出部１１に入力され、臓器領域抽出部１１は、入力された３次元画像５に基づいて、上述した胸骨領域ＢＲ１および椎骨領域ＢＲ２を抽出する（Ｓ１２）。
次に、胸骨領域ＢＲ１および椎骨領域ＢＲ２が、方向情報取得部１２に入力され、方向情報取得部１２は、胸骨領域ＢＲ１の中心点と椎骨領域ＢＲ２の中心点とを結ぶ被検体７の前後方向ベクトルＶａを取得する（Ｓ１４）。
一方、３次元画像取得部１０によって取得された３次元画像５は、設置台領域抽出部１３にも入力され、設置台領域抽出部１３は、入力された３次元画像５に基づいて、上述したように設置台６の領域を抽出する（Ｓ１６）。
次いで、方向情報取得部１２によって取得された被検体７の前後方向ベクトルＶａと、設置台領域抽出部１３によって抽出された設置台６の領域とが体勢情報取得部１４に入力され、体勢情報取得部１４は、これらに基づいて、上述したように被検体７の体勢情報を取得する（Ｓ２０）。体勢情報取得部１４によって取得された体勢情報は、表示制御部１７に出力される。
また、３次元画像取得部１０によって取得された３次元画像５は、残渣領域除去処理部１５に入力され、残渣領域除去処理部１５は、入力された３次元画像５に対してデジタルクレンジング処理を施し、その処理後の３次元画像５を仮想内視鏡画像生成部１６に出力する（Ｓ２２）。
デジタルクレンジング処理後の３次元画像５は、仮想内視鏡画像生成部１６に入力され、仮想内視鏡画像生成部１６において、予め設定された視点および視線方向とデジタルクレンジング処理済みの３次元画像５とに基づいて仮想内視鏡画像が生成され、その仮想内視鏡画像と体勢情報取得部１４によって取得された体勢情報とが表示制御部１７に入力されてディスプレイ３に表示される（Ｓ２４）。
本実施形態の医用画像診断支援システムによれば、被検体の３次元画像５から臓器領域を抽出し、その臓器領域の被検体内における位置に基づいて被検体の方向情報を取得し、一方、３次元画像から被検体が設置される設置台の領域を抽出し、その設置台の領域と被検体の方向情報とに基づいて、設置台上における被検体の体勢情報を取得するようにしたので、ユーザが入力することなく、またコストアップを招くことなく、３次元画像が撮影された際の被検体の体勢情報を自動的に取得することができる。
また、上述したようにして取得した体勢情報と３次元画像に基づいて生成された仮想内視鏡画像とを同時に表示させることによって、仮想内視鏡画像がどのような体勢で撮影された３次元画像から生成されたものであるかを即座に把握することができ、診断効率の向上を図ることができる。
なお、上記実施形態においては、前後方向ベクトルＶａと設置台６の平面６ａとが成す角θを取得し、この角θの大きさに基づいて被検体７の体勢情報を取得するようにしたが、これに限らず、たとえば仰臥位または腹臥位のみの識別が必要である場合には、図９に示すように、胸骨領域ＢＲ１と椎骨領域ＢＲ２とに基づく前後方向ベクトルＶａに対して、設置台６の領域Ｒｂが、胸骨領域ＢＲ１側にあるか椎骨領域ＢＲ２側にあるかによって仰臥位または腹臥位の体勢情報を取得するようにしてもよい。すなわち、体勢情報取得部１４が、設置台６の領域Ｒｂが胸骨領域ＢＲ１側にある場合には、体勢情報として腹臥位を取得し、設置台６の領域Ｒｂが椎骨領域ＢＲ２側にある場合には、体勢情報として仰臥位を取得するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、胸骨領域ＢＲ１と椎骨領域ＢＲ２とに基づいて前後方向ベクトルＶａを取得するようにしたが、前後方向ベクトルＶａを取得する方法としてはその他の方法を用いるようにしてもよい。具体的には、たとえば、図１０に示すように、被検体７の３次元画像５から体表領域ＳＲを抽出し、その体表領域ＳＲの中心軸（中心点）Ｃと胸骨領域ＢＲ１の中心点とを結ぶ直線に基づいて前後方向ベクトルＶａを取得するようにしてもよい。体表領域ＳＲの抽出方法としては、たとえば特開２０１１−１６０８８２号に記載の方法を用いることができる。また、体表領域ＳＲの中心軸については、たとえば体表領域ＳＲを楕円形で近似し、その楕円形の中心を中心軸として求めたり、または、体表領域ＳＲをその他の形状で近似し、その近似形の重心を中心軸として求めたりすればよい。なお、図１０は被検体７の胸部のアキシャル断層画像である。
または、図１１に示すように、体表領域ＳＲの中心軸（中心点）Ｃと椎骨領域ＢＲ２とを結ぶ直線に基づいて前後方向ベクトルＶａを取得するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、胸骨領域や椎骨領域など骨の領域の位置に基づいて被検体７の方向情報を取得するようにしたが、骨の領域に限らず、たとえば心臓領域や肝臓領域など、被検体７の中心軸に対して左右方向にずれた位置に存在する臓器領域を抽出し、その臓器領域と上述した被検体７の体表領域ＳＲの中心軸との位置関係に基づいて、被検体７の方向情報を取得するようにしてもよい。具体的には、たとえば、図１２に示すように被検体７の３次元画像５から心臓領域ＨＲを抽出し、体表領域ＳＲの中心軸（中心点）Ｃと心臓領域ＨＲの中心点とを結ぶ直線に基づいて、被検体７の左右方向ベクトルＶｂを取得するようにしてもよい。なお、図１２は被検体７の胸部のアキシャル断層画像である。また、心臓領域ＨＲの中心点ではなく、心臓の先端を表す心尖部を抽出し、その心尖部と体表領域ＳＲの中心軸とを結ぶ直線に基づいて左右方向ベクトルＶｂを取得するようにしてもよい。
そして、上述したように被検体７の左右方向ベクトルＶｂを取得する場合においても、その左右方向ベクトルＶｂと設置台６の平面６ａとが成す角θに基づいて、被検体７の体勢情報を取得することができる。なお、左右方向ベクトルＶｂを取得する場合には、たとえば、角θが３１５°以上３６０°以下または０°より大きく４５度以下である場合には、体勢情報として仰臥位を取得し、角θが４５°より大きく１３５°より小さい場合には、体勢情報として右側臥位を取得し、角θが１３５°以上２２５°以下である場合には、体勢情報として腹臥位を取得し、角θが２２５°より大きく３１５度より小さい場合には、体勢情報として左側臥位を取得するようにすればよい。
また、上述したような心臓領域に限らず、たとえば肝臓領域または脾臓領域を抽出し、体表領域ＳＲの中心軸（中心点）Ｃと肝臓領域または脾臓領域の重心点とを結ぶ直線に基づいて、被検体７の左右方向ベクトルを取得するようにしてもよい。
また、臓器領域として右肺領域と左肺領域とを抽出し、右肺領域と左肺領域との位置関係に基づいて被検体７の左右方向ベクトルを取得するようにしてもよい。具体的には、右肺領域と左肺領域とについて、たとえば重心点などの特徴点をそれぞれ取得し、その特徴点を結ぶ直線に基づいて左右方向ベクトルを取得するようにしてもよい。特徴点としては、重心点に限らず、その他肺の形状に特有の特徴点を用いるようにしてもよい。なお、右肺は上葉、中葉、下葉の３領域から構成され、左肺は上葉および下葉の２領域で構成されているため、この構造上の違いから右肺領域と左肺領域との区別をすることができ、これにより左方向と右方向とを識別することができる。右肺領域および左肺領域については、公知の方法を用いて抽出することができる。
また、上記説明では、２つの臓器領域の位置関係または体表領域と１つの臓器領域の位置関係とに基づいて被検体７の方向情報を取得するようにしたが、これに限らず、１つの臓器領域の形状に基づいて前後方向ベクトルまたは左右方向ベクトルを取得するようにしてもよい。具体的には、たとえば、図１３に示すように被検体７の３次元画像５から椎骨領域ＢＲ２のみを抽出し、たとえば、椎骨領域において、前後方向についての特徴点Ｐ１と特徴点Ｐ２とを結ぶ直線に基づいて前後方向ベクトルＶａを取得したり、左右方向についての特徴点Ｐ３と特徴点Ｐ４とを結ぶ直線に基づいて左右方向ベクトルＶｂを取得するようにしてもよい。なお、特徴点Ｐ１〜特徴点Ｐ４については、たとえば予め特徴点Ｐ１〜特徴点Ｐ４に対応する点が設定された椎骨領域パターンと、実際に抽出された椎骨領域ＢＲ２とのパターンマッチングを行うことによって特定するようにすればよい。
また、上記実施形態においては、体勢情報取得部１４によって取得された被検体７の体勢情報を仮想内視鏡画像とともに表示するようにしたが、体勢情報の用途としてはこれに限らず、たとえば、被検体７の３次元画像から大腸領域や心臓領域などの内臓領域を抽出する際、被検体の体勢によってこれらの内臓領域の変形の仕方が異なる場合がある。そこで、被検体７の３次元画像から大腸領域や心臓領域などの内臓領域を抽出する際に、被検体７の体勢情報を用いて抽出処理を行うようにしてもよい。
１ 仮想内視鏡画像表示制御装置
２ ３次元画像保管サーバ
３ ディスプレイ
４ 入力装置
６ 設置台
７ 被検体
１０ ３次元画像取得部
１１ 臓器領域抽出部
１２ 方向情報取得部
１３ 設置台領域抽出部
１４ 体勢情報取得部
１５ 残渣領域除去処理部
１６ 仮想内視鏡画像生成部
１７ 表示制御部

Claims (14)

  1. 被検体の３次元画像から少なくとも１つの臓器領域を抽出する臓器領域抽出部と、
    前記臓器領域の前記被検体内における位置または前記臓器領域の形状に基づいて、前記被検体の方向情報を取得する方向情報取得部と、
    前記３次元画像から前記被検体が設置される設置台の領域を抽出する設置台領域抽出部と、
    前記設置台の領域と前記被検体の方向情報とに基づいて、前記設置台上における前記被検体の体勢情報を取得する体勢情報取得部とを備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
  2. 前記臓器領域抽出部が、２つの前記臓器領域を抽出するものであり、
    前記方向情報取得部が、前記２つの臓器領域の位置関係に基づいて、前記被検体の方向情報を取得するものである請求項１記載の医用画像処理装置。
  3. 前記臓器領域抽出部が、前記臓器領域として骨領域を抽出するものである請求項２記載の医用画像処理装置。
  4. 前記臓器領域抽出部が、前記臓器領域として胸骨領域と椎骨領域とを抽出するものであり、
    前記方向情報取得部が、前記胸骨領域と前記椎骨領域との位置関係に基づいて前記被検体の前後方向情報を取得するものである請求項２または３記載の医用画像処理装置。
  5. 前記臓器領域抽出部が、前記被検体の中心軸に対して前後方向または左右方向にずれた位置に存在する前記臓器領域を抽出するものであり、
    前記方向情報取得部が、前記被検体の体表と前記臓器領域との位置関係に基づいて前記被検体の方向情報を取得するものである請求項１記載の医用画像処理装置。
  6. 前記臓器領域抽出部が、前記臓器領域として骨領域を抽出するものである請求項５記載の医用画像処理装置。
  7. 前記臓器領域抽出部が、前記臓器領域として胸骨領域または椎骨領域とを抽出するものであり、
    前記方向情報取得部が、前記被検体の体表と前記胸骨領域または前記椎骨領域との位置関係に基づいて前記被検体の前後方向情報を取得するものである請求項６記載の医用画像処理装置。
  8. 前記臓器領域抽出部が、前記臓器領域として心臓領域、肝臓領域または脾臓領域を抽出するものであり、
    前記方向情報取得部が、前記被検体の体表と前記心臓領域、前記肝臓領域または前記脾臓領域との位置関係に基づいて前記被検体の左右方向情報を取得するものである請求項５記載の医用画像処理装置。
  9. 前記臓器領域抽出部が、前記臓器領域として椎骨領域とを抽出するものであり、
    前記方向情報取得部が、前記椎骨領域の形状に基づいて前記被検体の方向情報を取得するものである請求項１記載の医用画像処理装置。
  10. 前記臓器領域抽出部が、前記臓器領域として右肺領域と左肺領域とを抽出するものであり、
    前記方向情報取得部が、前記右肺領域と前記左肺領域との位置関係に基づいて前記被検体の左右方向情報を取得するものである請求項２記載の医用画像処理装置。
  11. 前記体勢情報取得部が、前記被検体の体勢情報として、仰臥位、腹臥位および側臥位のいずれか１つを取得するものである請求項１から１０いずれか１項記載の医用画像処理装置。
  12. 前記体勢情報取得部が、前記設置台の領域に基づいて前記設置台の方向情報を取得し、該設置台の方向情報と前記被検体の方向情報とに基づいて前記被検体の体勢情報を取得するものである請求項１から１１いずれか１項記載の医用画像処理装置。
  13. 臓器領域抽出部と、方向情報取得部と、設置台領域抽出部と、体勢情報取得部とを備えた医用画像処理装置の作動方法であって、
    前記臓器領域抽出部が、被検体の３次元画像から少なくとも１つの臓器領域を抽出し、
    前記方向情報取得部が、前記臓器領域の前記被検体内における位置または前記臓器領域の形状に基づいて、前記被検体の方向情報を取得し、
    前記設置台領域抽出部が、前記３次元画像から前記被検体が設置される設置台の領域を抽出し、
    前記体勢情報取得部が、前記設置台の領域と前記被検体の方向情報とに基づいて、前記設置台上における前記被検体の体勢情報を取得することを特徴とする医用画像処理装置の作動方法。
  14. コンピュータを、被検体の３次元画像から少なくとも１つの臓器領域を抽出する臓器領域抽出部と、
    前記臓器領域の前記被検体内における位置または前記臓器領域の形状に基づいて、前記被検体の方向情報を取得する方向情報取得部と、
    前記３次元画像から前記被検体が設置される設置台の領域を抽出する設置台領域抽出部と、
    前記設置台の領域と前記被検体の方向情報とに基づいて、前記設置台上における前記被検体の体勢情報を取得する体勢情報取得部として機能させることを特徴とする医用画像処理プログラム。
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