JP5984250B2 - 医用画像処理装置及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像を生成する医用画像処理装置及びＸ線ＣＴ装置の技術に関する。

Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置は、Ｘ線を利用して被検体をスキャンし、収集されたデータをコンピュータにより処理することで、被検体の内部を画像化する装置である。

具体的には、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に対してＸ線を異なる方向から複数回曝射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器にて検出して複数の検出データを収集する。収集された検出データはデータ収集部によりＡ／Ｄ変換された後、コンソール装置に送信される。コンソール装置は、当該検出データに前処理等を施し投影データを作成する。そして、コンソール装置は、投影データに基づく再構成処理を行い、断層画像データ、或いは複数の断層画像データに基づくボリュームデータを作成する。ボリュームデータは、被検体の三次元領域に対応するＣＴ値の三次元分布を表すデータセットである。

また、Ｘ線ＣＴ装置には、単位時間に高精細（高解像度）且つ広範囲に画像の撮影を可能とするマルチスライスＸ線ＣＴ装置が含まれる。このマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、シングルスライスＸ線ＣＴ装置で用いられている検出器として、検出素子が体軸方向にｍ列、体軸方向と直交する方向にｎ列、つまりｍ行ｎ列に配列された構造の２次元検出器を用いる。

このようなマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、検出器が大きくなるほど（構成する検出素子の数が増えるほど）、一度の撮影でより広い領域の投影データを取得することが可能である。即ち、このような検出器を備えたマルチスライスＸ線ＣＴ装置を用いて経時的に撮影を行うことで、所定部位のボリュームデータを、高いフレームレートで生成することができる（以降では、「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｖｏｌｕｍｅスキャン」と呼ぶ場合がある）。これにより、単位時間内における所定部位の動きを、三次元画像により評価することが可能となる。

また、Ｘ線ＣＴ装置により取得された投影データを基に、ボリュームデータを再構成し、そのボリュームデータから医用画像を生成する医用画像処理装置がある。

特開２０１０−２０１１５７号公報

一方で、関節等のように、複数の部位により構成される可動部位を観察対象として、その動きを評価する場合、観察対象の各部位が、操作者によりあらかじめ決められた位置関係となる場合に、フレームレートを高くすることで細かい動きを観察可能に表示してほしいという要望がある。具体的には、例えば、患者が腕の関節を曲げたときに、患者の反応（例えば、患者の「痛い」という反応）があった場合に、その反応の前後における骨の状態を詳細に観察可能とすることが望まれている。

また、関節等の観察対象の動きの速さは常に一定ではなく、一連の動作を同じフレームレートで表示させた場合には、観察対象が速く動くタイミングでは、観察対象の細かい動きが観察しづらい場合がある。そのため、観察対象が速く動く場合に、フレームレートを高くすることで細かい動きを観察可能に表示してほしいという要望もある。また、このとき、より細かい動きを観察可能にするために、例えば、観察対象をより高い解像度で表示するといった対応も望まれている。なお、フレームレートや解像度は、再構成条件により決定される。また、フレームレートを高くする、または、解像度を高くすると、再構成に係る処理負荷が高くなり処理時間が増大する。そのため、再構成条件は、医用画像の生成に係る時間や要求される画質に応じて、あらかじめ決定される。

このように、「あらかじめ決められた位置関係」のような絶対位置に基づく位置関係や、「観察対象の動きの速さ」のような各タイミング間における観察対象の相対的な位置関係に応じて、観察対象の細かい動きを観察可能に、再構成条件を変更して表示させたいという場合がある。なお、表示される画像のフレームレートは、取得されたボリュームデータのフレームレート（即ち、ボリュームレート）に基づき決定される。なお、以降では、ボリュームデータを「画像データ」と呼ぶ場合がある。

この発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置により経時的に取得された投影データを基に、観察対象の位置関係に応じて再構成条件を変更して画像データを生成可能とすることを目的とする。

この実施形態の第１の態様は、記憶部と、再構成処理部と、抽出部と、外観撮影部と、解析部とを備えた医用画像処理装置である。記憶部は、生体の可動部位をＸ線でスキャンして得られた投影データが記憶する。再構成処理部は、第１のフレームレートで投影データに再構成処理を施して、可動部位の第１の画像データを生成する。抽出部は、第１の画像データから可動部位の表層を抽出する。外観撮影部は、可動部位を撮影して外観画像を取得する。解析部は、一つの外観画像の指定を受けて、当該外観画像と生成された第１の画像データのそれぞれから抽出された表層とを比較し、当該外観画像と形状が実質的に一致する表層が抽出された第１の画像データのスキャンタイミングを特定し、このスキャンタイミングを含む時間幅を設定する。再構成処理部は、投影データのうち時間幅に対応する範囲の投影データに対して第１のフレームレートと異なる第２のフレームレートで再構成処理を施すことで第２の画像データを生成する。
また、実施形態の第２の態様は、記憶部と、タイミング指定部と、再構成処理部と、抽出部と、解析部とを備えた医用画像処理装置である。記憶部は、少なくとも２つの部位により構成される生体の可動部位を、所定の時間内でＸ線によりスキャンして得られた投影データが記憶する。タイミング指定部は、投影データが取得された時間内における基準のタイミングを指定する。再構成処理部は、第１のフレームレートで投影データに再構成処理を施して、可動部位の第１の画像データを生成する。抽出部は、第１の画像データから可動部位を構成する各部位を抽出する。解析部は、基準のタイミングと他のタイミングとの間で、それぞれのタイミングにおける第１の画像データから抽出された可動部位を構成する各部位の位置関係を比較して、位置関係の変化量が所定量以内となるか否かを判断する。また、再構成処理部は、投影データのうち、変化量が所定量以内であると判断された時間幅に対応する投影データに対して第１のフレームレートとは異なる第２のフレームレートで再構成処理を施すことで第２の画像データを生成する。
また、実施形態の第３の態様は、Ｘ線撮影部と、再構成処理部と、抽出部と、外観撮影部と、解析部とを備えたＸ線ＣＴ装置である。Ｘ線撮影部は、生体の可動部位をＸ線でスキャンして投影データを取得する。再構成処理部は、第１のフレームレートで投影データに再構成処理を施して、可動部位の第１の画像データを生成する。抽出部は、第１の画像データから可動部位の表層を抽出する。外観撮影部は、可動部位を撮影して外観画像を取得する。解析部は、一つの外観画像の指定を受けて、当該外観画像と生成された第１の画像データのそれぞれから抽出された表層とを比較し、当該外観画像と形状が実質的に一致する表層が抽出された第１の画像データのスキャンタイミングを特定し、このスキャンタイミングを含む時間幅を設定する。再構成処理部は、投影データのうち時間幅に対応する範囲の投影データに対して第１のフレームレートと異なる第２のフレームレートで再構成処理を施すことで第２の画像データを生成する。
また、実施形態の第４の態様は、Ｘ線撮影部と、タイミング指定部と、再構成処理部と、抽出部と、解析部とを備えたＸ線ＣＴ装置である。Ｘ線撮影部は、少なくとも２つの部位により構成される生体の可動部位を、所定の時間内でＸ線によりスキャンして投影データを取得する。タイミング指定部は、投影データが取得された時間内における基準のタイミングを指定する。再構成処理部は、第１のフレームレートで投影データに再構成処理を施して、可動部位の第１の画像データを生成する。抽出部は、第１の画像データから可動部位を構成する各部位を抽出する。解析部は、基準のタイミングと他のタイミングとの間で、それぞれのタイミングにおける第１の画像データから抽出された可動部位を構成する各部位の位置関係を比較して、位置関係の変化量が所定量以内となるか否かを判断する。再構成処理部は、投影データのうち、変化量が所定量以内であると判断された時間幅に対応する投影データに対して第１のフレームレートとは異なる第２のフレームレートで再構成処理を施すことで第２の画像データを生成する。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図である。 画像処理ユニットの詳細な構成を示したブロック図である。 被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。 被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。 被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。 被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。 第１の実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作を示したフローチャートである。 第２及び第３の実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作を示したフローチャートである。 第１の実施形態における、位置関係の解析に係る動作を示したフローチャートである。 第２の実施形態における、位置関係の解析に係る動作を示したフローチャートである。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。 骨の位置関係の解析について説明するための図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る医用画像処理装置は、Ｘ線ＣＴ装置で取得された投影データに対して再構成を施してボリュームデータを生成し、そのボリュームデータから医用画像を生成する。以降では、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成について、Ｘ線ＣＴ装置の構成とあわせて、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら説明する。図１Ａに示すように、本実施形態に係る医用画像処理装置は、Ｘ線撮影部５００（即ち、Ｘ線ＣＴ装置）及び外部機器５１と連動して動作し、投影データ記憶部１３と、再構成処理部１４と、画像データ記憶部１０と、画像処理ユニット２０と、表示制御部３０と、Ｕ／Ｉ４０とを含んで構成されている。また、Ｕ／Ｉ４０は、表示部４０１と、操作部４０２とを含んで構成されたユーザーインタフェースである。

（Ｘ線撮影部５００）
Ｘ線撮影部５００は、ガントリ１と、高電圧装置７と、Ｘ線コントローラ８と、ガントリ／寝台コントローラ９とを含んで構成される。ガントリ１は、回転リング２と、Ｘ線源（Ｘ線発生部）３と、Ｘ線フィルタ４と、Ｘ線検出器５と、データ収集部１１と、前処理部１２と、スキャン制御部５０１とを含んで構成される。Ｘ線検出器５は、アレイタイプのＸ線検出器である。即ち、Ｘ線検出器５には、チャンネル方向にｍ行、及びスライス方向にｎ列のマトリックス状に検出素子が配列されている。

Ｘ線源３とＸ線検出器５は、回転リング２上に設置され、スライド式寝台６の上に横になった被検体（図示せず）を挟んで対向配置されている。Ｘ線検出器５を構成する各検出素子に各チャンネルが対応付けられている。Ｘ線源３はＸ線フィルタ４を介して被検体に対峙される。Ｘ線コントローラ８からトリガ信号が供給されると、高電圧装置７はＸ線源３を駆動する。高電圧装置７は、トリガ信号を受信するタイミングでＸ線源３に高電圧を印加する。これにより、Ｘ線がＸ線源３で発生され、ガントリ／寝台コントローラ９は、ガントリ１の回転リング２の回転と、スライド式寝台６のスライドを同期的に制御する。

スキャン制御部５０１は、全システムの制御中心を構成し、あらかじめ指定された投影データの取得条件（以降では、「スキャン条件」と呼ぶ場合がある）に基づき、Ｘ線コントローラ８、ガントリ／寝台コントローラ９、スライド式寝台６を制御する。即ち、スキャン制御部５０１は、Ｘ線源３からＸ線を照射している間、被検体の周囲の所定の経路に沿って回転リング２を回転させる。なお、投影データの解像度や分解能は、あらかじめ決められたスキャン条件に基づき決定される。換言すると、要求される解像度や分解能に応じて、スキャン条件があらかじめ決定され、スキャン制御部５０１は、このスキャン条件に基づき各部の動作を制御することになる。このスキャン条件に応じて生成される投影データの分解能（即ち、フレームレート）や解像度により、後述する再構成処理部１４により、再構成される画像データのフレームレートや解像度の最大が決まる。

Ｘ線検出器５を構成する検出素子は、被検体がＸ線源３と検出素子の間に介在する場合、及び、介在しない場合の双方において、Ｘ線源３が発生するＸ線の強度を測定することができる。したがって、各検出素子は、少なくとも１つのＸ線強度を測定し、この強度に対応するアナログ出力信号を出力する。各検出素子からの出力信号は、データ収集部１１により、時分割で列ごとに区別して読出される（つまり、遂次収集される）。

データ収集部１１は、積分アンプと、Ａ／Ｄ変換器とを含んで構成されている。データ収集部１１に含まれる各検出素子からの電気信号は、共通の積分アンプを経由して時分割された後、Ａ／Ｄ変換器によりディジタルデータに変換される。データ収集部１１は、ディジタルデータに変換された検出素子からの信号を前処理部１２に出力する。

前処理部１２は、データ収集部１１から送られてくるディジタルデータに対して感度補正等の処理を施して投影データとする。前処理部１２は、この投影データを、その生成元であるディジタルデータの読出し元である列と対応付けて投影データ記憶部１３に記憶させる。投影データ記憶部１３は、取得された投影データを記憶するための記憶部である。

（外部機器５１）
外部機器５１は、外観撮影部５１１と、タイミング指定部５１２とのうちの少なくともいずれかにより構成されている。外観撮影部５１１は、被検体の外観を撮影するカメラ等で構成されている。また、タイミング指定部５１２は、Ｘ線撮影部５００による撮影が行われた一連の時間幅の中から所望のタイミングの指定を受けて、このタイミングを示す情報を投影データに付帯する。

本実施形態では、外部機器５１として外観撮影部５１１を用いる。なお、タイミング指定部５１２の詳細については、以降の実施形態で説明する。外観撮影部５１１は、Ｘ線撮影部５００と同じ部位の外観を再影可能な、あらかじめ決められた位置に配置されており、この位置から被検体の外観を撮影することで、被検体の外観を示す画像を取得する。以降では、この画像を外観画像と呼ぶ。なお、外観撮影部５１１による外観画像の取得は、Ｘ線撮影部５００による撮影と同時に行ってもよいし、Ｘ線撮影部５００による撮影とは別に行ってもよい。

外観撮影部５１１は、取得された外観画像を、表示制御部３０を介して表示部４０１に表示させる。表示制御部３０については後述する。これにより操作者は、表示部４０１に表示された外観画像を確認し、操作部４０２を介して所望のタイミングに対応する外観画像を指定することが可能となる。

外観撮影部５１１は、操作部４０２を介して、操作者により指定された、所定のタイミングに対応する外観画像を示す情報を受ける。外観撮影部５１１は、この情報に対応する外観画像を位置解析部２１２に出力する。位置解析部２１２については後述する。なお、このとき外観撮影部５１１は、外観画像とあわせて、被検体に対する自身の位置を示す位置情報を位置解析部２１２に通知してもよい。これにより、位置解析部２１２は、外観画像の撮影位置を認識することが可能となる。以降では、外観撮影部５１１は、外観画像の出力とあわせて、この位置情報を位置解析部２１２に通知するものとして説明する。

（再構成処理部１４）
再構成処理部１４は、投影データ記憶部１３に記憶された投影データを読み出す。再構成処理部１４は、例えばＦｅｌｄｋａｍｐ法と呼ばれる再構成アルゴリズムを利用して、読出した投影データを逆投影して画像データ（断層画像データやボリュームデータ）を生成する。断層画像データの再構成には、たとえば、２次元フーリエ変換法、コンボリューション・バックプロジェクション法等、任意の方法を採用することができる。ボリュームデータは、再構成された複数の断層画像データを補間処理することにより作成される。ボリュームデータの再構成には、たとえば、コーンビーム再構成法、マルチスライス再構成法、拡大再構成法等、任意の方法を採用することができる。上述のように多列のＸ線検出器を用いたボリュームスキャンにより、広範囲のボリュームデータを再構成することができる。また、ＣＴ透視を行う場合には、検出データの収集レートを短くしているため、再構成処理部１４による再構成時間が短縮される。従って、スキャンに対応したリアルタイムの画像データを作成することができる。以降では、ボリュームデータを「画像データ」と呼ぶ。

このようにして、再構成処理部１４は、あらかじめ決められた再構成条件に基づき、読み出された投影データに対して再構成処理を施して、この再構成条件に基づくタイミングごとに（即ち、所定のボリュームレートで）、画像データ（即ち、ボリュームデータ）を生成する。なお、画像データの再構成を行うタイミングは、投影データを取得するタイミング（即ち、投影データの取得に係る分解能）に同期している。厳密には、投影データから画像データを生成するための、投影データを取得したタイミングと、そのタイミングに対応する投影データに基づく画像データが再構成されたタイミングとはタイムラグが存在する。しなしながら、この再構成に係る処理は、被検体の動き（例えば、腕や足を動かす動作）に比べて高速であり、本実施形態に係る医用画像処理装置では、このタイムラグは無視できるレベルである。なお、このタイムラグを考慮する場合には、再構成された画像データに基づく処理（例えば、後述する位置解析部２１２の処理）の実行タイミングを、このタイムラグに基づき調整すればよい。

なお、本実施形態に係る再構成処理部１４は、まず解析用の画像データを生成して画像処理ユニット２０に出力し、その後、画像処理ユニット２０から解析結果を受けて、表示用の画像データを生成する。画像処理ユニット２０の詳細については後述する。以下に、この再構成処理部１４の具体的な動作について説明する。なお、再構成される画像データのボリュームレートや解像度の最大は、投影データの分解能（即ち、フレームレート）や解像度となる。そのため、本実施形態に係る医用画像処理装置では、解析用及び表示用の画像データのボリュームレートや解像度を実現可能な条件で、投影データを取得しておく必要がある。

本実施形態に係る再構成処理部１４は、まず、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき、読み出された投影データに対して再構成処理を施して、この再構成条件に基づくタイミングごとに画像データを生成する。なお、本実施形態では、この再構成条件は、投影データ中から被検体の表層（即ち、皮膚）を抽出可能に構成されている。具体的には、この再構成条件は、再構成の対象とするＣＴ値の範囲を、表層を抽出できるレベルに調整されている。これにより、この画像データは、表層を抽出可能に再構成される。なお、このときの再構成条件に基づき生成された画像データが「第１の画像データ」に相当する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。画像データ記憶部１０は、画像データを記憶するための記憶部である。このような、画像データから被検体の表層を抽出することで、抽出された表層を基に、被検体の外形を認識することが可能となる。なお、第１の画像データは、後述する画像処理ユニット２０による解析処理が実行可能な再構成条件であればよい。即ち、この条件を満たしていれば、例えば、第１の画像データのボリュームレートは、表示用の画像データを生成する際のボリュームレートより低くてもよい。また、第１の画像データの解像度は、表示用の画像データの解像度より低くてもよい。このように動作させることで、解析時の処理負荷を軽減することが可能となる。

また、再構成処理部１４は、位置解析部２１２から、複数タイミングが含まれる時間幅の通知を受ける。この時間幅は、前述した再構成条件に基づき第１の画像データが生成された一連の時間幅の中の一部に相当する。再構成処理部１４は、この通知された時間幅と、他の時間幅とで再構成条件を変えて再構成処理を施し、表示用の画像データを再構成する。これらの再構成条件は、再構成処理部１４にあらかじめ記憶させておいてもよいし、操作者が操作部４０２を介して指定できるようにしてもよい。また、これらの再構成条件は、例えば、指定された時間幅について、他の時間幅よりもボリュームレートが高くなるように決定しておくとよい。また、これらの再構成条件は、ボリュームレートに限らず、例えば、指定された時間幅について、他の時間幅よりも解像度が高くなるように決定しておいてもよい。なお、指定された時間幅に対する再構成条件に基づき生成された画像データが「第２の画像データ」に相当する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された表示用の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。このように、一部の時間幅について再構成条件を変更して画像データを生成させることで、例えば、経時的に動作する被検体を観察する場合に、一連の動作中の一部（例えば、着目したい一部の動作）について、他の部分よりも高いボリュームレートで画像データを生成することが可能となる。即ち、このようにして経時的に生成された画像データに基づき、この一部について、他の部分よりも高いフレームレートで医用画像を生成し表示させることが可能となる。

なお、他の時間幅について、解析用に生成された第１の画像データを表示用にも用いるように動作させてもよい。例えば、解析用に抽出されたオブジェクトにより観察対象が特定可能であり、ボリュームレートも同じ場合には、改めて表示用に画像データを生成させる必要は無い。このような場合には、再構成処理部１４は、指定された時間幅についてのみ、表示用に画像データを再構成すればよい。換言すると、再構成処理部１４は、表示用の画像データとして、第２の画像データのみを改めて再構成すればよい。また、再構成処理部１４は、指定された時間幅についてのみ表示用の画像データを再構成する（換言すると、指定された時間幅についてのみ表示対象とする）ように動作させてもよい。これらの動作は、運用にあわせて適宜変更すればよい。なお、再構成処理部１４は、解析用の画像データと表示用の画像データとで異なる識別情報を各画像データに付帯させることで、これらを識別可能に画像データ記憶部１０に記憶させてもよい。

（画像処理ユニット２０）
画像処理ユニット２０は、構造抽出部２１と、画像処理部２２と、画像記憶部２３とを含んで構成されている。

（構造抽出部２１）
構造抽出部２１は、オブジェクト抽出部２１１と、位置解析部２１２とを含んで構成されている。構造抽出部２１は、まず、解析用に再構成された第１の画像データをタイミングごとに読み出す。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データそれぞれをオブジェクト抽出部２１１に出力し、オブジェクトの抽出を指示する。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき、被検体の表層を検出し、検出された表層により形成される領域のオブジェクトを抽出する。このオブジェクトが、被検体の外形の形状を示している。以降では、このオブジェクトを外形オブジェクトと呼ぶ場合がある。ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照する。図２Ａ及び図２Ｂは、被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。図２Ａ及び図２Ｂは、上腕と下腕との間の関節部分を示しており、それぞれが異なるタイミングに対応している。図２ＡにおけるＭ１１〜Ｍ１３は、骨の部分を示しており、Ｍ２１ａは、外形オブジェクトを示している。また、図２ＢにおけるＭ１１〜Ｍ１３は、骨の部分を示しており、図２ＡにおけるＭ１１〜Ｍ１３に対応している。また、図２ＢにおけるＭ２１ｂは、図２Ａとは異なるタイミングにおける外形オブジェクトを示しており、関節の動きにより、外形オブジェクトＭ２１ａとは異なる形状を示している。なお、以降では、外形オブジェクトＭ２１ａ及びＭ２１ｂについて、特にタイミングを特定しない場合には、単に「外形オブジェクトＭ２１」と記載する。なお、オブジェクト抽出部２１１が、「抽出部」に相当する。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）外形オブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、外形オブジェクトを示す情報をタイミングごとに受ける。また、位置解析部２１２は、外観撮影部５１１から、所定のタイミングに対応する外観画像と撮影位置を示す情報とを受ける。

位置解析部２１２は、外観撮影部５１１から受けた撮影位置を示す情報を基に、被検体に対する外観撮影部５１１の位置を特定する。位置解析部２１２は、タイミングごとの外形オブジェクトそれぞれについて、特定された位置から見た形状を示す情報（以降では、「形状情報」と呼ぶ）を、このタイミングごとに抽出する。この形状を抽出する方法の具体的な一例として、位置解析部２１２は、特定された位置を視点として各外形オブジェクトを投影し、その射影を、形状情報として抽出すればよい。なお、この処理は、後述する画像処理部２２に実行させる構成としてもよい。ここで、図２Ｃを参照する。図２Ｃは、タイミングごとの外形オブジェクトＭ２１（例えば、Ｍ２１ａ及びＭ２１ｂ）の形状情報を、線により模式的に示した図である。図２ＣにおけるＰ２１は、外形オブジェクトＭ２１の形状情報を示している。Ｐ２１１は、形状情報Ｐ２１において、上腕に対応する部分（以降では、「上腕部分」と呼ぶ）を示している。なお、本来はタイミングごとにＰ２１１に相当する部分が抽出されるが、図２Ｃの例では、説明をわかりやすくするために、上腕部分Ｐ２１１の位置及び向きが変わっていないものとして、各タイミングについて共通で示している。また、Ｐ２１２ａ〜Ｐ２１２ｄは、下腕に対応する部分（以降では、「下腕部分」と呼ぶ）を示しており、それぞれが異なるタイミングに対応している。

位置解析部２１２は、タイミングごとに抽出された形状情報と外観画像との間で形状を比較し、その差（例えば、双方の間で重複しない部分のピクセル数）を変化量として算出する。また、別の方法として、位置解析部２１２は、例えば、上腕に対応する部分と下腕に対応する部分のそれぞれから軸を抽出し、この軸の位置関係（例えば、角度や距離）を基に変化量を求めてもよい。

タイミングごとに変化量を算出したら、位置解析部２１２は、算出された変化量が、あらかじめ決められた量（以降では、「所定量」と呼ぶ）以内か否かを判断する。この所定量は、例えば、観察対象の一連の動きのうち、外観画像を基点として着目したい可動範囲に基づき、あらかじめ決定しておけばよい。これにより、位置解析部２１２は、一連の外形オブジェクトＭ２１（換言すると、一連の第１の画像データ）が取得された時間幅（以降では、「一連の時間幅」と呼ぶ場合がある）の中から、変化量が所定量以内のタイミングにより形成される時間幅Ｔ２１を特定する。ここで、図２Ｄを参照する。図２Ｄは、位置解析部２１２により特定された時間幅について説明するための図である。

図２ＤにおけるＰ２１２ｅ、Ｐ２１２ｆ、Ｐ２１２ｇは、タイミングごとに抽出された形状情報と外観画像との間の変化量が所定の範囲に含まれる場合の、下腕部分Ｐ２１２をそれぞれ示している。即ち、下腕部分Ｐ２１２ｆに対応するタイミングから下腕部分Ｐ２１２ｇに対応するタイミングまでで形成される時間幅Ｔ２１において、タイミングごとに抽出された形状情報と外観画像との間の変化量が所定の範囲に含まれることを示している。位置解析部２１２は、この時間幅Ｔ２１を特定する。なお、図２ＤにおけるＴ１１及びＴ１２は、一連の時間幅のうちの時間幅Ｔ２１以外の時間幅を示している。なお、以降の説明では、位置解析部２１２は、図２Ｄに示した時間幅Ｔ２１を特定したものとして説明する。

位置解析部２１２は、特定された時間幅Ｔ２１を再構成処理部１４に通知する。再構成処理部１４は、通知された時間幅Ｔ２１と、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２とで再構成条件を変えて再構成処理を施し、表示用の画像データを再構成条件に基づくタイミングごとに再構成する。このとき再構成処理部１４は、例えば、タイミングごとに抽出された形状情報と外観画像との間の変化量が所定の範囲に含まれる時間幅Ｔ２１について、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２よりもボリュームレートが高くなるように再構成処理を施す。これにより、時間幅Ｔ２１について、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２よりも高いフレームレートで医用画像を生成し表示させることが可能となる。また、再構成処理部１４は、ボリュームレートに限らず、例えば、時間幅Ｔ２１について、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２よりも高い解像度で再構成処理を施してもよい。このように、再構成処理部１４は、時間幅Ｔ２１と他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２とを区別して、それぞれについて異なる再構成条件で表示用の画像データを再構成することが可能となる。

再構成処理部１４は、再構成された表示用の一連の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。なお、位置解析部２１２が、「解析部」に相当する。

このように一連のタイミングについて外形オブジェクトＭ２１の形状解析が終了し、表示用に再構成された一連の画像データが画像データ記憶部１０に記憶されると、構造抽出部２１は、これらを読み出して画像処理部２２に転送する。なお、時間幅Ｔ１１及びＴ１２については、解析用に生成された第１の画像データを表示用にも用いるように動作させてもよい。この場合には、位置解析部２１２は、特定された時間幅Ｔ２１に対応する第２の画像データのみを画像データ記憶部１０から読み出す。そして、位置解析部２１２は、既に、解析用に読み出されている一連の第１の画像データのうち、時間幅Ｔ２１に対応する部分を、読み出された第２の画像データで置き換え、これらの一連の画像データを画像処理部２２に転送すればよい。

（画像処理部２２）
画像処理部２２は、所定のタイミングごとに再構成された一連の画像データを構造抽出部２１から受ける。画像処理部２２は、あらかじめ決められた画像処理条件に基づき、タイミングごとの画像データそれぞれに対して画像処理を施すことで医用画像をそれぞれ生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像と、生成元の画像データに対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。画像記憶部２３は、医用画像を記憶するための記憶部である。

（表示制御部３０）
一連のタイミングについて医用画像が生成されると、表示制御部３０は、画像記憶部２３に記憶された一連の医用画像を読み出す。表示制御部３０は、読み出された各医用画像に付帯されたタイミングを示す情報を参照し、これらの一連の医用画像を時系列に沿って並べて動画を生成する。表示制御部３０は、生成された動画を表示部４０１に表示させる。

次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作について説明する。図３は、本実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作を示したフローチャートである。

（ステップＳ１０）
Ｘ線コントローラ８からトリガ信号が供給されると、高電圧装置７はＸ線源３を駆動する。高電圧装置７は、トリガ信号を受信するタイミングでＸ線源３に高電圧を印加する。これにより、Ｘ線がＸ線源３で発生され、ガントリ／寝台コントローラ９は、ガントリ１の回転リング２の回転と、スライド式寝台６のスライドを同期的に制御する。

Ｘ線検出器５を構成する検出素子は、被検体がＸ線源３と検出素子の間に介在する場合、及び、介在しない場合の双方において、Ｘ線源３が発生するＸ線の強度を測定することができる。したがって、各検出素子は、少なくとも１つのＸ線強度を測定し、この強度に対応するアナログ出力信号を出力する。各検出素子からの出力信号は、データ収集部１１により、時分割で列ごとに区別して読出される（つまり、遂次収集される）。

データ収集部１１は、積分アンプと、Ａ／Ｄ変換器とを含んで構成されている。データ収集部１１に含まれる各検出素子からの電気信号は、共通の積分アンプを経由して時分割された後、Ａ／Ｄ変換器によりディジタルデータに変換される。データ収集部１１は、ディジタルデータに変換された検出素子からの信号を前処理部１２に出力する。

前処理部１２は、データ収集部１１から送られてくるディジタルデータに対して感度補正等の処理を施して投影データとする。前処理部１２は、この投影データを、その生成元であるディジタルデータの読出し元である列と対応付けて投影データ記憶部１３に記憶させる。

また、外観撮影部５１１は、あらかじめ決められた位置から被検体の外観を撮影することで、被検体の外観を示す外観画像を取得する。外観撮影部５１１は、取得された外観画像を、表示制御部３０を介して表示部４０１に表示させる。表示制御部３０については後述する。これにより操作者は、表示部４０１に表示された外観画像を確認し、操作部４０２を介して所望のタイミングに対応する外観画像を指定することが可能となる。

（ステップＳ１１）
再構成処理部１４は、まず、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき、読み出された投影データに対して再構成処理を施して、この再構成条件に基づくタイミングごとに第１の画像データを生成する。なお、本実施形態では、この再構成条件は、投影データ中から被検体の表層（即ち、皮膚）を抽出可能に構成されている。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された第１の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

（ステップＳ２０１）
オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき、被検体の表層を検出し、検出された表層により形成される領域のオブジェクトを抽出する。このオブジェクトが、被検体の外形の形状を示している。以降では、このオブジェクトを外形オブジェクトと呼ぶ場合がある。ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照する。図２Ａ及び図２Ｂは、被検体の表層に基づく形状の解析について説明するための図である。図２Ａ及び図２Ｂは、上腕と下腕との間の関節部分を示しており、それぞれが異なるタイミングに対応している。図２ＡにおけるＭ１１〜Ｍ１３は、骨の部分を示しており、Ｍ２１ａは、外形オブジェクトを示している。また、図２ＢにおけるＭ１１〜Ｍ１３は、骨の部分を示しており、図２ＡにおけるＭ１１〜Ｍ１３に対応している。また、図２ＢにおけるＭ２１ｂは、図２Ａとは異なるタイミングにおける外形オブジェクトを示しており、関節の動きにより、外形オブジェクトＭ２１ａとは異なる形状を示している。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）外形オブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

（ステップＳ２０２）
外観撮影部５１１は、所望のタイミングで、操作部４０２を介して、操作者により指定された、所定のタイミングに対応する外観画像を示す情報を受ける（ステップＳ２０２、Ｙ）。外観撮影部５１１は、この情報に対応する外観画像を位置解析部２１２に出力する。なお、本実施形態に係る医用画像処理装置は、外観画像を示す情報の指定を受けるまでは（ステップＳ２０２、Ｎ）、撮影終了が指示されない限り（ステップＳ４０、Ｎ）、上述した一連の動作を継続する。

（ステップＳ２０３）
位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、外形オブジェクトを示す情報をタイミングごとに受ける。また、位置解析部２１２は、外観撮影部５１１から、所定のタイミングに対応する外観画像と撮影位置を示す情報とを受ける。

位置解析部２１２は、外観撮影部５１１から受けた撮影位置を示す情報を基に、被検体に対する外観撮影部５１１の位置を特定する。位置解析部２１２は、タイミングごとの外形オブジェクトそれぞれについて、特定された位置から見た形状を示す情報（以降では、「形状情報」と呼ぶ）を、このタイミングごとに抽出する。この形状を抽出する方法の具体的な一例として、位置解析部２１２は、特定された位置を視点として各外形オブジェクトを投影し、その射影を、形状情報として抽出すればよい。なお、この処理は、後述する画像処理部２２に実行させる構成としてもよい。ここで、図２Ｃを参照する。図２Ｃは、タイミングごとの外形オブジェクトＭ２１（例えば、Ｍ２１ａ及びＭ２１ｂ）の形状情報を、線により模式的に示した図である。図２ＣにおけるＰ２１は、外形オブジェクトＭ２１の形状情報を示している。Ｐ２１１は、形状情報Ｐ２１において、上腕に対応する部分（以降では、「上腕部分」と呼ぶ）を示している。なお、本来はタイミングごとにＰ２１１に相当する部分が抽出されるが、図２Ｃの例では、説明をわかりやすくするために、上腕部分Ｐ２１１の位置及び向きが変わっていないものとして、各タイミングについて共通で示している。また、Ｐ２１２ａ〜Ｐ２１２ｄは、下腕に対応する部分（以降では、「下腕部分」と呼ぶ）を示しており、それぞれが異なるタイミングに対応している。

位置解析部２１２は、タイミングごとに抽出された形状情報と外観画像との間で形状を比較し、その差（例えば、オブジェクト間で重複しない部分のピクセル数）を変化量として算出する。また、別の方法として、位置解析部２１２は、例えば、上腕に対応する部分と下腕に対応する部分のそれぞれから軸を抽出し、この軸の位置関係（例えば、角度や距離）を基に変化量を求めてもよい。

（ステップＳ２０４）
タイミングごとに変化量を算出したら、位置解析部２１２は、算出された変化量が、あらかじめ決められた量（以降では、「所定量」と呼ぶ）以内か否かを判断する。これにより、位置解析部２１２は、一連の外形オブジェクトＭ２１（換言すると、一連の第１の画像データ）が取得された時間幅（以降では、「一連の時間幅」と呼ぶ場合がある）の中から、変化量が所定量以内のタイミングにより形成される時間幅Ｔ２１を特定する。ここで、図２Ｄを参照する。図２Ｄは、位置解析部２１２により特定された時間幅について説明するための図である。

図２Ｄにおける平面Ｐ２１２ｅ、Ｐ２１２ｆ、Ｐ２１２ｇは、タイミングごとに抽出された形状情報と外観画像との間の変化量が所定の範囲に含まれる場合の、下腕部分Ｐ２１２をそれぞれ示している。即ち、下腕部分Ｐ２１２ｆに対応するタイミングから下腕部分Ｐ２１２ｇに対応するタイミングまでで形成される時間幅Ｔ２１において、タイミングごとに抽出された形状情報と外観画像との間の変化量が所定の範囲に含まれることを示している。位置解析部２１２は、この時間幅Ｔ２１を特定する。なお、図２ＤにおけるＴ１１及びＴ１２は、一連の時間幅のうちの時間幅Ｔ２１以外の時間幅を示している。位置解析部２１２は、特定された時間幅Ｔ２１を再構成処理部１４に通知する。

（ステップＳ４０）
なお、Ｘ線撮影部５００及び本実施形態に係る医用画像処理装置は、操作者により撮影の終了が指示されない限り、上述した一連の処理を実行する（ステップＳ４０、Ｎ）。操作者により撮影の終了が指示されると（ステップＳ４０、Ｙ）、次の処理に遷移する。

（ステップＳ４１）
再構成処理部１４は、位置解析部２１２から、複数タイミングが含まれる時間幅（換言すると、時間幅）の通知を受ける。この時間幅は、前述した再構成条件に基づき第１の画像データが生成された一連の時間幅中の一部に相当する。再構成処理部１４は、この通知された時間幅と、他の時間幅とで再構成条件を変えて再構成処理を施し、表示用の画像データを再構成する。これらの再構成条件は、再構成処理部１４にあらかじめ記憶させておいてもよいし、操作者が操作部４０２を介して指定できるようにしてもよい。また、これらの再構成条件は、例えば、指定された時間幅について、他の時間幅よりもボリュームレートが高くなるように決定しておくとよい。なお、指定された時間幅に対する再構成条件に基づき生成された画像データが「第２の画像データ」に相当する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された表示用の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

（ステップＳ４２）
このように一連のタイミングについて外形オブジェクトＭ２１の形状解析が終了し、表示用に再構成された一連の画像データが画像データ記憶部１０に記憶されると、構造抽出部２１は、これらを読み出して画像処理部２２に転送する。なお、時間幅Ｔ１１及びＴ１２については、解析用に生成された第１の画像データを表示用にも用いるように動作させてもよい。この場合には、位置解析部２１２は、特定された時間幅Ｔ２１に対応する第２の画像データのみを画像データ記憶部１０から読み出す。そして、位置解析部２１２は、既に、解析用に読み出されている一連の第１の画像データのうち、時間幅Ｔ２１に対応する部分を、読み出された第２の画像データで置き換え、これらの一連の画像データを画像処理部２２に転送すればよい。

画像処理部２２は、所定のタイミングごとに再構成された一連の画像データを構造抽出部２１から受ける。画像処理部２２は、あらかじめ決められた画像処理条件に基づき、タイミングごとの画像データそれぞれに対して画像処理を施すことで医用画像をそれぞれ生成する。画像処理部２２は、生成された医用画像と、生成元の画像データに対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。

（表示制御部３０）
一連のタイミングについて医用画像が生成されると、表示制御部３０は、画像記憶部２３に記憶された一連の医用画像を読み出す。表示制御部３０は、読み出された各医用画像に付帯されたタイミングを示す情報を参照し、これらの一連の医用画像を時系列に沿って並べて動画を生成する。表示制御部３０は、生成された動画を表示部４０１に表示させる。

なお、上記では、一連の撮影（即ち、Ｘ線撮影部５００による投影データの取得）が終了した後に、表示用の画像データを生成していたが、位置解析部２１２による解析が完了すれば表示用の画像データの生成を開始することが可能である。そのため、一連の撮影と、表示用の画像データの生成と、それに伴う医用画像の生成及び表示に係る処理を平行して動作させてもよい。

なお、上記では、Ｘ線撮影部５００による撮影（即ち、投影データの取得）と同期して医用画像処理装置による画像データの再構成が動作する例について説明したが、Ｘ線撮影部５００及び医用画像処理装置は、非同期に（即ち、別のタイミングで）動作してもよい。その場合には、Ｘ線撮影部５００により、ステップＳ１０に係る動作をあらかじめ実行して投影データを取得しておく。その後、医用画像処理装置によりステップＳ１１、Ｓ２０１〜Ｓ２０４、Ｓ４１、及びＳ４２で示された一連の動作を実行させればよい。

以上のように、本実施形態に係る医用画像処理装置は、関節などのような可動部位を構成する少なくとも２つ以上の部位の位置関係の変化を、被検体の外形の形状変化により解析する。そのうえで、医用画像処理装置は、あらかじめ指定された外観画像に対して、この外形の形状の変化量が所定の範囲に含まれる時間幅を特定し、この時間幅と、他の時間幅とで再構成条件を変えて再構成処理を施し、表示用の画像データを再構成する。これにより、本実施形態に係る医用画像処理装置は、２つ以上の部位の位置関係が所定の範囲に含まれる時間幅について、他の時間幅よりも高いフレームレートで医用画像を表示させることが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る医用画像処理装置について説明する。第１の実施形態に係る医用画像処理装置では、外部機器５１として外観撮影部５１１を用いて外観画像を取得し、所定のタイミングに対応する外観画像を基準として、再構成条件を変更する時間幅Ｔ２１を特定していた。本実施形態に係る医用画像処理装置では、外部機器５１としてタイミング指定部５１２を用いて、Ｘ線撮影部５００による撮影が行われた一連のタイミング中から所望のタイミングの指定を受けて、このタイミングを基準として再構成条件を変更する時間幅Ｔ２１を特定する。以下に、本実施形態に係る医用画像処理装置について、第１の実施形態とは異なる部分に着目して説明する。

タイミング指定部５１２は、Ｘ線撮影部５００による撮影が行われた一連のタイミング中から所望のタイミングの指定を受けて、このタイミングを示す情報を投影データに付帯する。具体的な一例として、タイミング指定部５１２は、例えば、被検体の声を検知するマイクから、被検体の反応（例えば、被検体による発声）が検知されたときに、これを示す通知を受ける。このマイクから通知を受けると、タイミング指定部５１２は、その通知を受けたタイミングを示す識別情報（以降では、「通知フラグ」と呼ぶ）を、Ｘ線撮影部５００により取得された投影データに付帯する。また、マイクに限らず、例えば、カメラや心拍計などのような被検体の反応を監視する機器から、被検体から所定の反応が検知された場合に、これを示す通知を受けて動作してもよい。また、タイミング指定部５１２は、このタイミングの指定を、操作部４０２を介して操作者から受けてもよい。例えば、Ｘ線撮影部５００による撮影中に、操作者は、所望のタイミングで操作部４０２を介してタイミング指定部５１２に指示を出す。タイミング指定部５１２は、操作部４０２から操作者による指示を受けて、この指示を受けたタイミングを示す通知フラグを投影データに付帯すればよい。また、スキャン制御部５０１が、Ｘ線撮影部５００による撮影とあわせて、タイミング指定部５１２を制御する構成としてもよい。

再構成処理部１４は、投影データ記憶部１３に記憶された投影データを読み出す。

再構成処理部１４は、まず、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき、読み出された投影データに対して再構成処理を施して、この再構成条件に基づくタイミングごとに画像データを生成する。なお、本実施形態では、この再構成条件は、投影データ中から被検体の表層（即ち、皮膚）を抽出可能に構成されている。これにより、この画像データは、表層を抽出可能に再構成される。また、再構成処理部１４は、投影データに付帯された通知フラグが示すタイミングを含むタイミングについて画像データを再構成する場合には、その画像データに対して、他の画像データと識別するための識別情報（即ち、通知フラグ）を付帯する。なお、このときの再構成条件に基づき生成された画像データが「第１の画像データ」に相当する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

なお、本実施形態に係る再構成処理部１４の、表示用の画像データの再構成に係る処理は、第１の実施形態に係る再構成処理部１４の動作と同様である。即ち、再構成処理部１４は、位置解析部２１２から、複数タイミングが含まれる時間幅Ｔ２１の通知を受ける。再構成処理部１４は、通知された時間幅Ｔ２１と、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２とで再構成条件を変えて再構成処理を施し、表示用の画像データを再構成して、これを画像データ記憶部１０に記憶させる。

また、本実施形態に係る医用画像処理装置は、投影データ中に通知フラグが付帯されていない場合には、解析に係る処理を実行しないように動作させてもよい。この場合には、再構成処理部１４は、あらかじめ決められた表示用の再構成条件に基づき、表示用の画像データのみを再構成すればよい。

構造抽出部２１は、まず、解析用に再構成された第１の画像データをタイミングごとに読み出す。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データそれぞれをオブジェクト抽出部２１１に出力し、オブジェクトの抽出を指示する。この構造抽出部２１の動作は、第１の実施形態と同様である。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から受ける。オブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき、被検体の表層を検出し、検出された表層により形成される領域の外形オブジェクトＭ２１を抽出する。また、オブジェクト抽出部２１１は、第１の画像データに通知フラグが付帯されている場合には、その画像データから抽出された外形オブジェクトＭ２１を示す情報に、この通知フラグを関連付ける。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された外形オブジェクトＭ２１を示す情報を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、外形オブジェクトＭ２１を示す情報をタイミングごとに受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、時系列に沿った外形の形状の変化を解析する。以下に、その具体的な方法の一例について説明する。

まず、位置解析部２１２は、タイミングごとの外形オブジェクトＭ２１の中から、通知フラグが付帯された外形オブジェクトＭ２１を基準となるオブジェクトを特定する。なお、以降では、この基準となる外形オブジェクトを「基準オブジェクト」と呼ぶ場合がある。

基準オブジェクトを特定したら、位置解析部２１２は、この基準オブジェクトと、タイミングごとの外形オブジェクトとの間で比較を行い、オブジェクト間の変化量をタイミングごとに算出する。具体的には、位置解析部２１２は、双方のオブジェクトの形状を比較し、その差（例えば、オブジェクト間で重複しない部分のピクセル数）を変化量として算出する。また、別の方法として、位置解析部２１２は、例えば、上腕と下腕のそれぞれから軸を抽出し、この軸の位置関係（例えば、角度や距離）を基に変化量を求めてもよい。

タイミングごとに変化量を算出したら、位置解析部２１２は、その変化量が、あらかじめ決められた量（以降では、「所定量」と呼ぶ）以内か否かを判断し、変化量が所定量以内のタイミングにより形成される時間幅を特定する。この所定量は、例えば、観察対象の一連の動きのうち、基準オブジェクトを基点として着目したい着目したい可動範囲に基づき、あらかじめ決定しておけばよい。このようにして、位置解析部２１２は、基準オブジェクトと他の外形オブジェクトとの形状を比較することで、被検体を形成する各部位の位置関係を解析し、これらの部位の位置関係が所定の条件を満たす時間幅を特定する。なお、この時間幅が、第１の実施形態における時間幅Ｔ２１（図２Ｄ参照）に相当し、その他が時間幅Ｔ１１及びＴ１２に相当する。以降では、位置解析部２１２は、この時間幅Ｔ２１を特定したものとして説明する。位置解析部２１２は、特定された時間幅Ｔ２１を再構成処理部１４に通知する。

なお、以降の処理は、第１の実施形態と同様である。即ち、再構成処理部１４は、通知された時間幅Ｔ２１と、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２とで再構成条件を変えて再構成処理を施して、表示用の画像データを再構成条件に基づくタイミングごとに再構成する。再構成処理部１４は、再構成された表示用の一連の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。画像処理部２２は、これらの画像データに対して画像処理を施して医用画像を生成し、これを対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。表示制御部３０は、これらの医用画像を画像記憶部２３から読み出し、時系列に沿って並べて動画として表示部４０１に表示させる。

次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら、本実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作について説明する。図４Ａは、本実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作を示したフローチャートである。また、図４Ｂは、本実施形態における、位置関係の解析に係る動作を示したフローチャートである。なお、図４Ｂに示すフローチャートは、図４ＡにおけるステップＳ３０の処理に相当する。

（ステップＳ１０）
Ｘ線コントローラ８からトリガ信号が供給されると、高電圧装置７はＸ線源３を駆動する。高電圧装置７は、トリガ信号を受信するタイミングでＸ線源３に高電圧を印加する。これにより、Ｘ線がＸ線源３で発生され、ガントリ／寝台コントローラ９は、ガントリ１の回転リング２の回転と、スライド式寝台６のスライドを同期的に制御する。

Ｘ線検出器５を構成する検出素子は、被検体がＸ線源３と検出素子の間に介在する場合、及び、介在しない場合の双方において、Ｘ線源３が発生するＸ線の強度を測定することができる。したがって、各検出素子は、少なくとも１つのＸ線強度を測定し、この強度に対応するアナログ出力信号を出力する。各検出素子からの出力信号は、データ収集部１１により、時分割で列ごとに区別して読出される（つまり、遂次収集される）。

データ収集部１１は、積分アンプと、Ａ／Ｄ変換器とを含んで構成されている。データ収集部１１に含まれる各検出素子からの電気信号は、共通の積分アンプを経由して時分割された後、Ａ／Ｄ変換器によりディジタルデータに変換される。データ収集部１１は、ディジタルデータに変換された検出素子からの信号を前処理部１２に出力する。

前処理部１２は、データ収集部１１から送られてくるディジタルデータに対して感度補正等の処理を施して投影データとする。前処理部１２は、この投影データを、その生成元であるディジタルデータの読出し元である列と対応付けて投影データ記憶部１３に記憶させる。

（ステップＳ１１）
また、タイミング指定部５１２は、Ｘ線撮影部５００による撮影が行われた一連のタイミング中から所望のタイミングの指定を受けて、このタイミングを示す情報を投影データに付帯する（ステップＳ１１、Ｙ）。具体的な一例として、タイミング指定部５１２は、例えば、被検体の声を検知するマイクから、被検体の反応（例えば、被検体による発声）が検知されたときに、これを示す通知を受ける。このマイクから通知を受けると、タイミング指定部５１２は、その通知を受けたタイミングを示す通知フラグを、Ｘ線撮影部５００により取得された投影データに付帯する。また、マイクに限らず、例えば、カメラや心拍計などのような被検体の反応を監視する機器から、被検体から所定の反応が検知された場合に、これを示す通知を受けて動作してもよい。また、タイミング指定部５１２は、このタイミングの指定を、操作部４０２を介して操作者から受けてもよい。例えば、Ｘ線撮影部５００による撮影中に、操作者は、所望のタイミングで操作部４０２を介してタイミング指定部５１２に指示を出す。タイミング指定部５１２は、操作部４０２から操作者による指示を受けて、この指示を受けたタイミングを示す通知フラグを投影データに付帯すればよい。なお、本実施形態に係る医用画像処理装置は、上記した所望のタイミングの指定を受けるまでは（ステップＳ１１、Ｎ）、撮影終了が指示されない限り（ステップＳ４０、Ｎ）、上述した一連の動作を継続する。

（ステップＳ２１）
再構成処理部１４は、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき、読み出された投影データに対して再構成処理を施して、この再構成条件に基づくタイミングごとに画像データを生成する。なお、本実施形態では、この再構成条件は、投影データ中から被検体の表層（即ち、皮膚）を抽出可能に構成されている。これにより、この画像データは、表層を抽出可能に再構成される。また、再構成処理部１４は、投影データに付帯された通知フラグが示すタイミングを含むタイミングについて画像データを再構成する場合には、その画像データに対して、他の画像データと識別するための識別情報（即ち、通知フラグ）を付帯する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

（ステップＳ３０１）
ここで、図４Ｂを参照する。構造抽出部２１は、まず、解析用に再構成された第１の画像データをタイミングごとに読み出す。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データそれぞれをオブジェクト抽出部２１１に出力し、オブジェクトの抽出を指示する。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から受ける。オブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき、被検体の表層を検出し、検出された表層により形成される領域の外形オブジェクトＭ２１を抽出する。また、オブジェクト抽出部２１１は、第１の画像データに通知フラグが付帯されている場合には、その画像データから抽出された外形オブジェクトＭ２１を示す情報に、この通知フラグを関連付ける。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された外形オブジェクトＭ２１を示す情報を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

（ステップＳ３０２）
位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、外形オブジェクトＭ２１を示す情報をタイミングごとに受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、時系列に沿った外形の形状の変化を解析する。以下に、その具体的な方法の一例について説明する。

まず、位置解析部２１２は、タイミングごとの外形オブジェクトＭ２１の中から、通知フラグが付帯された外形オブジェクトＭ２１を基準となるオブジェクトを特定する。なお、以降では、この基準となる外形オブジェクトを「基準オブジェクト」と呼ぶ場合がある。

基準オブジェクトを特定したら、位置解析部２１２は、この基準オブジェクトと、タイミングごとの外形オブジェクトとの間で比較を行い、オブジェクト間の変化量をタイミングごとに算出する。具体的には、位置解析部２１２は、双方のオブジェクトの形状を比較し、その差（例えば、オブジェクト間で重複しない部分のピクセル数）を変化量として算出する。また、別の方法として、位置解析部２１２は、例えば、上腕と下腕のそれぞれから軸を抽出し、この軸の位置関係（例えば、角度や距離）を基に変化量を求めてもよい。

（ステップＳ３１）
タイミングごとに変化量を算出したら、位置解析部２１２は、その変化量が、あらかじめ決められた量（以降では、「所定量」と呼ぶ）以内か否かを判断し、変化量が所定量以内のタイミングにより形成される時間幅を特定する。このようにして、位置解析部２１２は、基準オブジェクトと他の外形オブジェクトとの形状を比較することで、被検体を形成する各部位の位置関係を解析し、これらの部位の位置関係が所定の条件を満たす時間幅を特定する。なお、この時間幅が、第１の実施形態における時間幅Ｔ２１（図２Ｄ参照）に相当し、その他が時間幅Ｔ１１及びＴ１２に相当する。以降では、位置解析部２１２は、この時間幅Ｔ２１を特定したものとして説明する。位置解析部２１２は、特定された時間幅Ｔ２１を再構成処理部１４に通知する。

（ステップＳ４０）
なお、Ｘ線撮影部５００及び本実施形態に係る医用画像処理装置は、操作者により撮影の終了が指示されない限り、上述した一連の処理を実行する（ステップＳ４０、Ｎ）。操作者により撮影の終了が指示されると（ステップＳ４０、Ｙ）、次の処理に遷移する。

（ステップＳ４１、Ｓ４２）
なお、以降の処理は、第１の実施形態と同様である。即ち、再構成処理部１４は、通知された時間幅Ｔ２１と、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２とで再構成条件を変えて再構成処理を施して、表示用の画像データを再構成条件に基づくタイミングごとに再構成する。再構成処理部１４は、再構成された表示用の一連の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。画像処理部２２は、これらの画像データに対して画像処理を施して医用画像を生成し、これを対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。表示制御部３０は、これらの医用画像を画像記憶部２３から読み出し、時系列に沿って並べて動画として表示部４０１に表示させる。

以上のように、本実施形態に係る医用画像処理装置は、関節などのような可動部位を構成する少なくとも２つ以上の部位の位置関係の変化を、被検体の外形の形状変化により解析する。また、この医用画像処理装置は、外部機器５１としてタイミング指定部５１２を用いて、Ｘ線撮影部５００による撮影が行われた一連の時間幅の中から所望のタイミングの指定を受けて、このタイミングに対応する外形の形状を基準とする。そのうえで、医用画像処理装置は、この基準に対する、他のタイミングにおける外形の形状の変化量が所定の範囲に含まれる時間幅を特定し、この時間幅と、他の時間幅とで再構成条件を変えて再構成処理を施して、表示用の画像データを再構成する。これにより、本実施形態に係る医用画像処理装置は、２つ以上の部位の位置関係が所定の範囲に含まれる時間幅について、他の時間幅よりも高いフレームレートで医用画像を表示させることが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る医用画像処理装置について説明する。第２の実施形態に係る医用画像処理装置では、被検体の外形、即ち、外形オブジェクトＭ２１の形状変化に基づき再構成条件を変更する時間幅を特定していた。本実施形態に係る医用画像処理装置では、骨のオブジェクトの位置関係に基づき再構成条件を変更する時間幅を特定する。以下に、本実施形態に係る医用画像処理装置について、第２の実施形態とは異なる部分に着目して説明する。

本実施形態に係る再構成処理部１４は、まず、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき、読み出された投影データに対して再構成処理を施して、この再構成条件に基づくタイミングごとに画像データを生成する。なお、本実施形態では、この再構成条件は、投影データ中から被検体中の骨を抽出可能に構成されている。即ち、この画像データは、骨を抽出可能に再構成される。なお、この骨には軟骨も含まれる。また、再構成処理部１４は、投影データに付帯された通知フラグが示すタイミングを含むタイミングについて画像データを再構成する場合には、その画像データに対して、他の画像データと識別するための通知フラグを付帯する。なお、このときの再構成条件に基づき生成された画像データが「第１の画像データ」に相当する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

なお、本実施形態に係る再構成処理部１４の、表示用の画像データの再構成に係る処理は、第２の実施形態に係る再構成処理部１４の動作と同様である。即ち、再構成処理部１４は、位置解析部２１２から、複数タイミングが含まれる時間幅Ｔ２１の通知を受ける。再構成処理部１４は、通知された時間幅Ｔ２１と、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２とで再構成条件を変えて再構成処理を施し、表示用の画像データを再構成して、これを画像データ記憶部１０に記憶させる。

構造抽出部２１は、まず、解析用に再構成された第１の画像データをタイミングごとに読み出す。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データそれぞれをオブジェクト抽出部２１１に出力し、オブジェクトの抽出を指示する。この構造抽出部２１の動作は、第２の実施形態と同様である。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき骨の部分をオブジェクトとして抽出する。ここで、図５Ａを参照する。図５Ａは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、腕部を形成する骨のオブジェクトが抽出された場合の一例を示している。図５Ａに示すように、オブジェクト抽出部２１１は、第１の画像データから、腕部を形成する骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３を抽出する。このように、オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて、骨のオブジェクトを抽出する。また、オブジェクト抽出部２１１は、第１の画像データに通知フラグが付帯されている場合には、その画像データから抽出された骨のオブジェクトを示す情報に、この通知フラグを関連付ける。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）骨のオブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、骨のオブジェクトを示す情報をタイミングごとに受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、各タイミングにおける骨の位置関係を解析する。以下に、その具体的な方法の一例について説明する。

位置解析部２１２は、まず、骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３の中から、位置関係の解析に用いる、少なくとも２以上のオブジェクト（即ち、解析対象のオブジェクト）を特定する。具体的には、例えば、位置解析部２１２は、あらかじめ知られている生体を構成する各部の生体情報（例えば、上腕及び下腕を構成する骨の位置関係を示す情報）を記憶しておき、この生体情報に基づきオブジェクトを特定する。また、別の方法として、位置解析部２１２は、観察対象とするオブジェクトの形状を示す情報をあらかじめ記憶しておき、この形状に一致するオブジェクトを、解析対象のオブジェクトとして特定する。以降では、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１及びＭ１３を特定したものとして説明する。

解析対象のオブジェクトＭ１１及びＭ１３を特定すると、位置解析部２１２は、これらそれぞれから、少なくとも３点の形状的に特長のある部分（以降では、「形状特徴」と呼ぶ）を抽出する。例えば、図５Ａに示すように、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１から、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３を抽出する。また、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１３から、形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３を抽出する。

次に、位置解析部２１２は、抽出された３点の形状特徴を示す部分（即ち、点）により、各オブジェクトの位置及び向きを模擬的に把握するための平面を形成し、形状特徴の抽出元であるオブジェクトと関連付ける。ここで、図５Ｂを参照する。図５Ｂは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、オブジェクトＭ１１及びＭ１３のそれぞれから形成された形状特徴に基づき形成された平面を示している。図５Ｂに示すように、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３により平面Ｐ１１を形成し、これをオブジェクトＭ１１と関連付ける。同様にして、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３により平面Ｐ１３を形成し、これをオブジェクトＭ１３と関連付ける。

関節を動かした場合には、関節を構成する複数の骨それぞれの位置及び向きや、それらの相対的な位置関係（以降では、これを総じて単に「位置関係」と呼ぶ）は変化するが、各骨の形状及び大きさは変化しない。即ち、タイミングごとに抽出されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３は、複数タイミング間で位置関係は変化するが、各オブジェクトの形状及び大きさは変化しない。これは、各オブジェクトの形状特徴に基づき抽出された平面Ｐ１１及びＰ１３についても同様である。本実施形態に係る位置解析部２１２は、この特性を利用して、平面Ｐ１１及びＰ１３それぞれの位置及び向きに基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を認識する。なお、このように、各オブジェクトから平面を形成することで、そのオブジェクトの位置及び向きを把握するために複雑な形状解析を行う必要が無くなる。そのため、位置解析部２１２がオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を認識するための処理負荷を軽減することが可能となる。

ここで、図５Ｃを参照する。図５Ｃは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、図５Ａ及び図５Ｂで示されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を平面Ｐ１１及びＰ１３で表した一例である。位置解析部２１２は、例えば、平面Ｐ１１及びＰ１３の成す角度に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の相対的な位置関係を特定する。また、位置解析部２１２は、角度に替えて、平面Ｐ１１及びＰ１３の間の距離に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の相対的な位置関係を特定してもよい。なお、以降では、位置解析部２１２は、平面Ｐ１１及びＰ１３に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定するものとして説明する。

このようにして、位置解析部２１２は、タイミングごとに抽出された平面Ｐ１１及びＰ１３を基に、それらの各タイミングにおけるオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定する。ここで、図５Ｄを参照する。図５Ｄは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、複数タイミングにおける平面Ｐ１１及びＰ１３の位置関係を表した一例である。なお、図５Ｄの例では、説明をわかりやすくするために、平面Ｐ１１（即ち、オブジェクトＭ１１）の位置及び向きが変わっていないものとして、タイミングごとの平面Ｐ１３の位置及び向きの変化を示している。図５Ｄにおける、Ｐ１３ａ〜Ｐ１３ｄは、異なるタイミングそれぞれに対応する平面Ｐ１３を示している。

なお、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定可能であれば、上記で示した平面Ｐ１１及びＰ１３に基づく方法に限定はされない。例えば、オブジェクトＭ１１及びＭ１３それぞれの外形を基に、各オブジェクトの位置及び向きを特定し、双方の相対的な位置関係を特定してもよい。その場合は、位置解析部２１２は、３次元的な位置関係を特定する。また、２次元的な位置関係を特定すればよい場合には、少なくとも２点の形状特徴に基づく線を、オブジェクトＭ１１及びＭ１３それぞれについて抽出し、抽出された２つの線に基づき位置関係を特定してもよい。例えば、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、線Ｐ１１１は、形状特徴Ｍ１１１及びＭ１１３に基づき抽出される。また、線Ｐ１３１は、形状特徴Ｍ１３２及びＭ１３３に基づき抽出される。位置解析部２１２は、このようにして抽出された線Ｐ１１１及びＰ１１３により、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の２次元的な位置関係を特定することができる。また、Ｍｕｔｕａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎを使ってオブジェクトを構成するボクセルの画素値情報を基に、オブジェクト自体の位置合わせを行って、位置や方向を特定してもよい。例えば、画素値情報（濃淡を示す情報）の分布に基づきオ、ブジェクトの位置や向きを特定することができる。

一連のタイミングについて、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が特定されると、位置解析部２１２は、通知フラグが骨のオブジェクトを示す情報に対応する位置関係を基準となる位置関係として特定する。なお、以降では、この基準となる位置関係を「基準位置関係」と呼ぶ場合がある。

基準位置関係を特定したら、位置解析部２１２は、この基準位置関係と、タイミングごとのオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係との間で比較を行い、位置関係の変化量をタイミングごとに算出する。例えば、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を、平面Ｐ１１及びＰ１３の成す角度に基づき特定している場合には、基準位置関係と間の角度の差を変化量として算出すればよい。

タイミングごとに変化量を算出したら、位置解析部２１２は、その変化量が、あらかじめ決められた量（以降では、「所定量」と呼ぶ）以内か否かを判断し、変化量が所定量以内のタイミングにより形成される時間幅を特定する。この所定量は、例えば、観察対象の一連の動きのうち、基準オブジェクトを基点として着目したい着目したい可動範囲に基づき、あらかじめ決定しておけばよい。このようにして、位置解析部２１２は、基準オブジェクトと他の外形オブジェクトとの形状を比較することで、被検体を形成する各部位の位置関係を解析し、これらの部位の位置関係が所定の条件を満たす時間幅を特定する。例えば、図５Ｅは、本実施形態において位置解析部２１２により特定された時間幅について説明するための図である。

図５Ｅにおける平面Ｐ１３ｅ、Ｐ１３ｆ、Ｐ１３ｇは、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が所定の範囲に含まれる場合の、オブジェクトＭ１３に対応する平面Ｐ１３の位置をそれぞれ示している。即ち、平面Ｐ１３ｆに対応するタイミングから平面Ｐ１３ｇに対応するタイミングまでで形成される時間幅Ｔ２１において、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が所定の範囲に含まれることを示している。位置解析部２１２は、この時間幅Ｔ２１を特定する。なお、図５Ｅにおける時間幅Ｔ２１は、図２Ｄにおける時間幅Ｔ２１に対応している。また、図５Ｅにおける時間幅Ｔ１１及びＴ１２は、図２Ｄにおける時間幅Ｔ１１及びＴ１２に対応している。

なお、骨の位置関係が解析可能であれば、必ずしも図５Ａ〜図５Ｃに示すように、上腕及び下腕のように各骨の全体像が撮影されている必要は無い。例えば、図５Ｆは、上腕と下腕と間の関節部分を示しており、この例は、オブジェクトＭ１２及びＭ１３を解析対象として特定している。この場合には、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１２から、形状特徴Ｍ１２１、Ｍ１２２、及びＭ１２３を抽出する。また、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１３から、形状特徴Ｍ１３４、Ｍ１３５、及びＭ１３６を抽出する。位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１２１、Ｍ１２２、及びＭ１２３で形成された平面Ｐ１２を抽出し、これをオブジェクトＭ１２と関連付ける。同様にして、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１３４、Ｍ１３５、及びＭ１３６で形成された平面Ｐ１３’を抽出し、これをオブジェクトＭ１３と関連付ける。以降、位置解析部２１２は、平面Ｐ１２及びＰ１３’の位置関係に基づき、オブジェクトＭ１２及びＭ１３の位置関係を認識する。このように、形状特徴に基づき、各骨の位置及び向きと相対的な位置関係を認識できれば、図５Ｆのように、各部位の全体像が撮影されていない場合においても前述と同様に処理することが可能である。

位置解析部２１２は、特定された時間幅Ｔ２１を再構成処理部１４に通知する。

なお、以降の処理は、第２の実施形態と同様である。即ち、再構成処理部１４は、通知された時間幅Ｔ２１と、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２とで再構成条件を変えて再構成処理を施して、表示用の画像データを再構成条件に基づくタイミングごとに再構成する。再構成処理部１４は、再構成された表示用の一連の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。画像処理部２２は、これらの画像データに対して画像処理を施して医用画像を生成し、これを対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。表示制御部３０は、これらの医用画像を画像記憶部２３から読み出し、時系列に沿って並べて動画として表示部４０１に表示させる。

次に、図４Ａ及び図４Ｃを参照しながら、本実施形態に係る医用画像処理装置の一連の動作について説明する。図４Ｃは、本実施形態における、位置関係の解析に係る動作を示したフローチャートである。なお、図４Ｃに示すフローチャートは、図４ＡにおけるステップＳ３０の処理に相当する。また、図４ＡにおけるステップＳ２１、Ｓ３０、及びＳ３１に係る処理以外は、第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と異なるステップＳ２１、Ｓ３０（即ち、Ｓ３０３及びＳ３０４）、及びＳ３１に係る処理に着目して説明する。

（ステップＳ２１）
本実施形態に係る再構成処理部１４は、まず、解析用にあらかじめ決定された再構成条件に基づき、読み出された投影データに対して再構成処理を施して、この再構成条件に基づくタイミングごとに画像データを生成する。なお、本実施形態では、この再構成条件は、投影データ中から被検体中の骨を抽出可能に構成されている。即ち、この画像データは、骨を抽出可能に再構成される。また、再構成処理部１４は、投影データに付帯された通知フラグが示すタイミングを含むタイミングについて画像データを再構成する場合には、その画像データに対して、他の画像データと識別するための通知フラグを付帯する。なお、このときの再構成条件に基づき生成された画像データが「第１の画像データ」に相当する。再構成処理部１４は、このタイミングごとに生成された画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。

（ステップＳ３０３）
構造抽出部２１は、まず、解析用に再構成された第１の画像データをタイミングごとに読み出す。構造抽出部２１は、読み出されたタイミングごとの第１の画像データそれぞれをオブジェクト抽出部２１１に出力し、オブジェクトの抽出を指示する。この構造抽出部２１の動作は、第２の実施形態と同様である。

オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データを構造抽出部２１から受ける。本実施形態に係るオブジェクト抽出部２１１は、この第１の画像データ中のボクセルデータに基づき骨の部分をオブジェクトとして抽出する。ここで、図５Ａを参照する。図５Ａは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、腕部を形成する骨のオブジェクトが抽出された場合の一例を示している。図５Ａに示すように、オブジェクト抽出部２１１は、第１の画像データから、腕部を形成する骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３を抽出する。このように、オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて、骨のオブジェクトを抽出する。また、オブジェクト抽出部２１１は、第１の画像データに通知フラグが付帯されている場合には、その画像データから抽出された骨のオブジェクトを示す情報に、この通知フラグを関連付ける。オブジェクト抽出部２１１は、タイミングごとの第１の画像データそれぞれについて抽出された（即ち、タイミングごとに抽出された）骨のオブジェクトを示す情報（例えば、オブジェクトの形状、位置、及び大きさを示す情報）を、対応するタイミングを示す情報と関連付けて位置解析部２１２に出力する。

（ステップＳ３０４）
位置解析部２１２は、オブジェクト抽出部２１１から、骨のオブジェクトを示す情報をタイミングごとに受ける。位置解析部２１２は、この情報を基に、各タイミングにおける骨の位置関係を解析する。以下に、その具体的な方法の一例について説明する。

位置解析部２１２は、まず、骨のオブジェクトＭ１１、Ｍ１２、及びＭ１３の中から、位置関係の解析に用いる、少なくとも２以上のオブジェクト（即ち、解析対象のオブジェクト）を特定する。具体的には、例えば、位置解析部２１２は、あらかじめ知られている生体を構成する各部の生体情報（例えば、上腕及び下腕を構成する骨の位置関係を示す情報）を記憶しておき、この生体情報に基づきオブジェクトを特定する。また、別の方法として、位置解析部２１２は、観察対象とするオブジェクトの形状を示す情報をあらかじめ記憶しておき、この形状に一致するオブジェクトを、解析対象のオブジェクトとして特定する。以降では、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１及びＭ１３を特定したものとして説明する。

解析対象のオブジェクトＭ１１及びＭ１３を特定すると、位置解析部２１２は、これらそれぞれから、少なくとも３点の形状的に特長のある部分（以降では、「形状特徴」と呼ぶ）を抽出する。例えば、図５Ａに示すように、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１１から、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３を抽出する。また、位置解析部２１２は、オブジェクトＭ１３から、形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３を抽出する。

次に、位置解析部２１２は、抽出された３点の形状特徴を示す部分（即ち、点）により、各オブジェクトの位置及び向きを模擬的に把握するための平面を形成し、形状特徴の抽出元であるオブジェクトと関連付ける。ここで、図５Ｂを参照する。図５Ｂは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、オブジェクトＭ１１及びＭ１３のそれぞれから形成された形状特徴に基づき形成された平面を示している。図５Ｂに示すように、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１１１、Ｍ１１２、及びＭ１１３により平面Ｐ１１を形成し、これをオブジェクトＭ１１と関連付ける。同様にして、位置解析部２１２は、形状特徴Ｍ１３１、Ｍ１３２、及びＭ１３３により平面Ｐ１３を形成し、これをオブジェクトＭ１３と関連付ける。

ここで、図５Ｃを参照する。図５Ｃは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、図５Ａ及び図５Ｂで示されたオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を平面Ｐ１１及びＰ１３で表した一例である。位置解析部２１２は、例えば、平面Ｐ１１及びＰ１３の成す角度に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の相対的な位置関係を特定する。また、位置解析部２１２は、角度に替えて、平面Ｐ１１及びＰ１３の間の距離に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の相対的な位置関係を特定してもよい。なお、以降では、位置解析部２１２は、平面Ｐ１１及びＰ１３に基づき、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定するものとして説明する。

このようにして、位置解析部２１２は、タイミングごとに抽出された平面Ｐ１１及びＰ１３を基に、それらの各タイミングにおけるオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を特定する。ここで、図５Ｄを参照する。図５Ｄは、骨の位置関係の解析について説明するための図であり、複数タイミングにおける平面Ｐ１１及びＰ１３の位置関係を表した一例である。なお、図５Ｄの例では、説明をわかりやすくするために、平面Ｐ１１（即ち、オブジェクトＭ１１）の位置及び向きが変わっていないものとして、タイミングごとの平面Ｐ１３の位置及び向きの変化を示している。図５Ｄにおける、Ｐ１３ａ〜Ｐ１３ｄは、異なるタイミングそれぞれに対応する平面Ｐ１３を示している。

（ステップＳ３１）
一連のタイミングについて、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が特定されると、位置解析部２１２は、通知フラグが骨のオブジェクトを示す情報に対応する位置関係を基準となる位置関係として特定する。なお、以降では、この基準となる位置関係を「基準位置関係」と呼ぶ場合がある。

基準位置関係を特定したら、位置解析部２１２は、この基準位置関係と、タイミングごとのオブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係との間で比較を行い、位置関係の変化量をタイミングごとに算出する。例えば、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係を、平面Ｐ１１及びＰ１３の成す角度に基づき特定している場合には、基準位置関係と間の角度の差を変化量として算出すればよい。

タイミングごとに変化量を算出したら、位置解析部２１２は、その変化量が、あらかじめ決められた量（以降では、「所定量」と呼ぶ）以内か否かを判断し、変化量が所定量以内のタイミングにより形成される時間幅を特定する。この所定量は、例えば、観察対象の一連の動きのうち、基準オブジェクトを基点として着目したい着目したい可動範囲に基づき、あらかじめ決定しておけばよい。このようにして、位置解析部２１２は、基準オブジェクトと他の外形オブジェクトとの形状を比較することで、被検体を形成する各部位の位置関係を解析し、これらの部位の位置関係が所定の条件を満たす時間幅を特定する。例えば、図５Ｅは、本実施形態において位置解析部２１２により特定された時間幅について説明するための図である。

図５Ｅにおける平面Ｐ１３ｅ、Ｐ１３ｆ、Ｐ１３ｇは、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が所定の範囲に含まれる場合の、オブジェクトＭ１３に対応する平面Ｐ１３の位置をそれぞれ示している。即ち、平面Ｐ１３ｆに対応するタイミングから平面Ｐ１３ｇに対応するタイミングまでで形成される時間幅Ｔ２１において、オブジェクトＭ１１及びＭ１３の位置関係が所定の範囲に含まれることを示している。位置解析部２１２は、この時間幅Ｔ２１を特定する。なお、図５Ｅにおける時間幅Ｔ２１は、図２Ｄにおける時間幅Ｔ２１に対応している。また、図５Ｅにおける時間幅Ｔ１１及びＴ１２は、図２Ｄにおける時間幅Ｔ１１及びＴ１２に対応している。

位置解析部２１２は、特定された時間幅Ｔ２１を再構成処理部１４に通知する。

なお、以降の処理は、第２の実施形態と同様である。即ち、再構成処理部１４は、通知された時間幅Ｔ２１と、他の時間幅Ｔ１１及びＴ１２とで再構成条件を変えて再構成処理を施して、表示用の画像データを再構成条件に基づくタイミングごとに再構成する。再構成処理部１４は、再構成された表示用の一連の画像データを画像データ記憶部１０に記憶させる。画像処理部２２は、これらの画像データに対して画像処理を施して医用画像を生成し、これを対応するタイミングを示す情報と関連付けて画像記憶部２３に記憶させる。表示制御部３０は、これらの医用画像を画像記憶部２３から読み出し、時系列に沿って並べて動画として表示部４０１に表示させる。

以上のように、本実施形態に係る医用画像処理装置は、関節などのような可動部位を構成する少なくとも２つ以上の部位の位置関係の変化を、それらの部位に対応する骨のオブジェクトにより解析する。また、第２の実施形態と同様に、本実施形態に係る医用画像処理装置は、外部機器５１としてタイミング指定部５１２を用いて、Ｘ線撮影部５００による撮影が行われた一連のタイミング中から所望のタイミングの指定を受けて、このタイミングに対応する骨の位置関係を基準とする。そのうえで、医用画像処理装置は、この基準に対する、他のタイミングにおける骨の位置関係の変化量が所定の範囲に含まれる時間幅を特定し、この時間幅と、他の時間幅とで再構成条件を変えて再構成処理を施して、表示用の画像データを再構成する。これにより、本実施形態に係る医用画像処理装置は、第２の実施形態と同様に、２つ以上の部位の位置関係が所定の範囲に含まれる時間幅について、他の時間幅よりも高いフレームレートで医用画像を表示させることが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載されたその均等の範囲に含まれる。

１ ガントリ
２ 回転リング
３ Ｘ線源
４ Ｘ線フィルタ
５ Ｘ線検出器
６ スライド式寝台
７ 高電圧装置
８ Ｘ線コントローラ
９ ガントリ／寝台コントローラ
１０ 画像データ記憶部
１１ データ収集部
１２ 前処理部
１３ 投影データ記憶部
１４ 再構成処理部
２０ 画像処理ユニット
２１ 構造抽出部
２１１ オブジェクト抽出部
２１２ 位置解析部
２２ 画像処理部
２３ 画像記憶部
３０ 表示制御部
４０ Ｕ／Ｉ
４０１ 表示部
４０２ 操作部
５００ Ｘ線撮影部
５０１ スキャン制御部
５１ 外部機器
５１１ 外観撮影部
５１２ タイミング指定部

Claims (15)

1. 生体の可動部位をＸ線でスキャンして得られた投影データが記憶された記憶部と、
   第１のフレームレートで前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の第１の画像データを生成する再構成処理部と、
   前記第１の画像データから前記可動部位の表層を抽出する抽出部と、
   前記可動部位を撮影して外観画像を取得する外観撮影部と、
   一つの前記外観画像の指定を受けて、当該外観画像と生成された前記第１の画像データのそれぞれから抽出された前記表層とを比較し、当該外観画像と形状が実質的に一致する前記表層が抽出された前記第１の画像データのスキャンタイミングを特定し、このスキャンタイミングを含む時間幅を設定する解析部と、
   を備え、
   前記再構成処理部は、前記投影データのうち前記時間幅に対応する範囲の投影データに対して前記第１のフレームレートと異なる第２のフレームレートで再構成処理を施すことで第２の画像データを生成することを特徴とする医用画像処理装置。
2. 前記再構成処理部は、前記第２の画像データとして、前記部位の骨を再構成することを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 少なくとも２つ以上の部位により構成される生体の可動部位を、所定の時間内でＸ線によりスキャンして得られた投影データが記憶された記憶部と、
   前記投影データが取得された時間内における基準のタイミングを指定するタイミング指定部と、
   第１のフレームレートで前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の第１の画像データを生成する再構成処理部と、
   前記第１の画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、
   前記基準のタイミングと他のタイミングとの間で、それぞれのタイミングにおける前記第１の画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位の位置関係を比較して、前記位置関係の変化量が所定量以内となるか否かを判断する解析部と、
   を備え、
   前記再構成処理部は、前記投影データのうち、前記変化量が前記所定量以内であると判断された時間幅に対応する投影データに対して前記第１のフレームレートとは異なる第２のフレームレートで再構成処理を施すことで第２の画像データを生成することを特徴とする医用画像処理装置。
4. 前記タイミング指定部は、外部に接続された機器からの指示を受けて、前記基準のタイミングを指定することを特徴とする請求項３に記載の医用画像処理装置。
5. 前記部位は骨であって、
   前記抽出部は、前記骨をそれぞれ抽出し、
   前記解析部は、抽出された前記骨の位置関係を、前記可動部位を構成する各部位の位置関係とすることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の医用画像処理装置。
6. 前記解析部は、抽出された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記骨それぞれについて、３点以上の形状特徴で形成される面を形成し、形成された２つの前記面の位置関係を、前記可動部位を構成する各部位の位置関係とすることを特徴とする請求項５に記載の医用画像処理装置。
7. 前記解析部は、形成された２つの前記面の成す角度を基に前記変化量を算出し、算出された当該変化量が前記所定量以内となるか否かを判断することを特徴とする請求項６に記載の医用画像処理装置。
8. 前記解析部は、形成された２つの前記面の間の距離を基に前記変化量を算出し、算出された当該変化量が前記所定量以内となるか否かを判断することを特徴とする請求項６に記載の医用画像処理装置。
9. 前記解析部は、抽出された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記骨それぞれについて、２点の形状特徴を結んで線を形成し、形成された２つの前記線の位置関係を、前記可動部位を構成する各部位の位置関係とすることを特徴とする請求項５に記載の医用画像処理装置。
10. 前記解析部は、抽出された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記骨それぞれの外形に基づき、前記可動部位を構成する各部位の位置関係とすることを特徴とする請求項５に記載の医用画像処理装置。
11. 前記解析部は、抽出された前記可動部位を構成する各部位に対応する前記骨それぞれの濃淡を示す情報に基づき、前記可動部位を構成する各部位の位置関係とすることを特徴とする請求項５に記載の医用画像処理装置。
12. 前記抽出部は、前記部位それぞれの表層に基づき、前記可動部位を構成する各部位を抽出することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の医用画像処理装置。
13. 前記抽出部は、再構成された前記組織それぞれの表層に基づき、前記可動部位を構成する各部位を含む領域を抽出し、
    前記解析部は、あらかじめ決められた形状に対する、抽出された前記領域それぞれの形状の変化量が所定の範囲に含まれるか否かを判断することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の医用画像処理装置。
14. 生体の可動部位をＸ線でスキャンして投影データを取得するＸ線撮影部と、
    第１のフレームレートで前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の第１の画像データを生成する再構成処理部と、
    前記第１の画像データから前記可動部位の表層を抽出する抽出部と、
    前記可動部位を撮影して外観画像を取得する外観撮影部と、
    一つの前記外観画像の指定を受けて、当該外観画像と生成された前記第１の画像データのそれぞれから抽出された前記表層とを比較し、当該外観画像と形状が実質的に一致する前記表層が抽出された前記第１の画像データのスキャンタイミングを特定し、このスキャンタイミングを含む時間幅を設定する解析部と、
    を備え、
    前記再構成処理部は、前記投影データのうち前記時間幅に対応する範囲の投影データに対して前記第１のフレームレートと異なる第２のフレームレートで再構成処理を施すことで第２の画像データを生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
15. 少なくとも２つ以上の部位により構成される生体の可動部位を、所定の時間内でＸ線によりスキャンして投影データを取得するＸ線撮影部と、
    前記投影データが取得された時間内における基準のタイミングを指定するタイミング指定部と、
    第１のフレームレートで前記投影データに再構成処理を施して、前記可動部位の第１の画像データを生成する再構成処理部と、
    前記第１の画像データから前記可動部位を構成する各部位を抽出する抽出部と、
    前記基準のタイミングと他のタイミングとの間で、それぞれのタイミングにおける前記第１の画像データから抽出された前記可動部位を構成する各部位の位置関係を比較して、前記位置関係の変化量が所定量以内となるか否かを判断する解析部と、
    を備え、
    前記再構成処理部は、前記投影データのうち、前記変化量が前記所定量以内であると判断された時間幅に対応する投影データに対して前記第１のフレームレートとは異なる第２のフレームレートで再構成処理を施すことで第２の画像データを生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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