JP6237353B2 - 画像処理装置、画像撮影システム及び画像処理プログラム - Google Patents

画像処理装置、画像撮影システム及び画像処理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、医用動画像の処理に関する。
胸部Ｘ線動画像の撮影においては、例えば、Ｘ線管によりＸ線が発生させられ、発生させられたＸ線が人体を透過させられ、人体を透過させられたＸ線が平面Ｘ線検出器（ＦＰＤ）により検出される。胸部Ｘ線動画像は、例えば、医師による診断を支援するために撮影される。
特許文献１には、胸部Ｘ線動画像を処理する技術が記載されている。特許文献１に記載された技術においては、一のフレーム画像と他のフレーム画像との差分画像が生成される場合に、一のフレーム画像及び他のフレーム画像において同じ位置にある画素の間で差分値が求められる。
特開２０１２−２３９７９６号公報
肺野は動くため、一のフレーム画像及び他のフレーム画像において同じ位置にある画素の間で差分値が求められた場合は、同じものが描写されている画素の間で差分値が求められたとはいえず、差分画像が適切に生成されているとはいえない。
この問題は、差分画像の生成以外の処理が行われる場合、Ｘ線撮影以外により医用動画像が撮影される場合等にも生じる。
本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明の目的は、肺野の動きが医用動画像の処理に与える影響を抑制し、肺野の動きにかかわらず医用動画像が適切に処理されるようにすることである。
肺を撮影することにより得られる医用動画像が取得される。肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを使用して医用動画像が処理される。
医用動画像が処理される場合には、肺野の動きを使用して処理ブロックが設定され、処理ブロックを使用して医用動画像が処理される。処理ブロックが設定される場合には、肺野の動きが大きくなるほど処理ブロックが大きくされる。
又は、医用動画像が処理される場合には、肺野の動きを使用して処理ブロックが設定され、処理ブロックを使用して医用動画像が処理される。処理ブロックが設定される場合には、肺野の動きの方向に処理ブロックの方向が適合させられる。
又は、医用動画像が処理される場合には、肺野の動きを使用して処理ブロックが設定され、処理ブロックを使用して医用動画像が処理される。医用動画像は、第１のフレーム画像及び第２のフレーム画像を有する。処理ブロックが設定される場合には、第１のフレーム画像を構成する画素の各々に処理ブロックが設定される。処理ブロックを使用して医用動画像が処理される場合には、処理ブロックに含まれる画素の各々に対応する画素が第２のフレーム画像を構成する画素の中から特定され、処理ブロックに含まれる画素と処理ブロックに含まれる画素の各々に対応する画素との間で画素値差が求められ、画素値差の代表値を処理ブロックが設定された画素についての差分値とすることにより、第１のフレーム画像と第２のフレーム画像との差分画像とが作成される。
又は、医用動画像が処理される場合には、肺野の動きを使用して医用動画像が変形され、変形された医用動画像が処理される。
又は、医用動画像が第１のフレーム画像及び第２のフレーム画像を有する。医用動画像が処理される場合には、肺野の動きを使用して探索範囲が第２のフレーム画像に設定され、探索範囲において第１のフレーム画像を構成する画素に対応する画素が探索され、画素の探索の結果を使用して医用動画像が処理される。
又は、医用動画像は、フレーム画像を有する。上記の肺野動きモデルを含む２個以上の肺野動きモデルの各々は、肺野の動きを模擬する。医用動画像が処理される場合には、フレーム画像が撮影された時点における呼吸位相が特定され、２個以上の肺野動きモデルの各々に対応する呼吸位相を特定可能な情報を参照して特定された呼吸位相に対応する肺野動きモデルが２個以上の肺野動きモデルの中から選択され、肺野の動きを使用してフレーム画像を処理することにより医用動画像が処理される。
又は、上記の肺野動きモデルを含む２個以上の肺野動きモデルの各々は、肺野の動きを模擬する。医用動画像が処理される場合には、医用動画像の属性が特定され、２個以上の肺野動きモデルの各々の属性を特定可能な情報を参照して特定された属性に対応する肺野動きモデルが２個以上の肺野動きモデルの中から選択され、肺野動きモデルを使用して医用動画像が処理される。
又は、医用動画像が処理される場合には、肺野動きモデルの位置及び大きさが医用動画像に適合するように調整され、調整された肺野動きモデルに模擬されている肺野の動きを使用して医用動画像が処理される。
肺野の動きが医用動画像の処理に与える影響が抑制され、肺野の動きにかかわらず医用動画像が適切に処理される。
これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
画像撮影システムのブロック図である。 コンピューターのブロック図である。 肺野動きモデルを示す模式図である。 肺野動きモデルを示す模式図である。 肺野動きモデルを示す模式図である。 肺野動きモデルを示す模式図である。 呼吸曲線及び肺野動きモデルを示す模式図である。 第１実施形態の処理部のブロック図である。 第１実施形態の処理の例を示す模式図である。 肺野動きモデルを示す模式図である。 フレーム画像を示す模式図である。 第２実施形態の処理部のブロック図である。 第２実施形態の処理の例を示す模式図である。 フレーム画像の変形の例を示す模式図である。 第３実施形態の処理部のブロック図である。 第３実施形態の処理の例を示す模式図である。 肺野動きモデルを示す模式図である。 フレーム画像を示す模式図である。
（１）第１実施形態
（１．１）画像撮影システム
第１実施形態は、画像撮影システムに関する。
図１のブロック図は、第１実施形態の画像撮影システムを示す。
図１に示される画像撮影システム１０００は、撮影装置１０１０、画像処理装置１０１１等を備える。
撮影装置１０１０は、Ｘ線撮影により医用動画像を生成する。撮影装置１０１０は、Ｘ線管によりＸ線を発生し、発生したＸ線に人体を透過させ、人体を透過したＸ線を平面Ｘ線検出器（ＦＰＤ）により検出する。これにより、撮影装置１０１０は、人の体内の構造物を撮影し、人の体内の構造物を描写したフレーム画像を生成する。撮影装置１０１０は、２回以上の撮影を行い、２個以上のフレーム画像を有する医用動画像を生成する。医用動画像は、２次元動画像であり、デジタルデーターである。撮影装置１０１０がＸ線撮影以外により医用動画像を生成してもよい。例えば、撮影装置１０１０が超音波撮影、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、コンピューター断層撮影（ＣＴ）等により医用動画像を生成してもよい。撮影装置１０１０が人以外の動物の体内の構造物を撮影してもよい。医用動画像が３次元動画像であってもよい。
画像処理装置１０１１は、撮影装置１０１０により撮影された医用動画像を取得し、取得した医用動画像を処理する。処理される医用動画像は、胸部Ｘ線動画像であり、人の肺を撮影することにより得られる。処理される医用動画像が人以外の動物の肺を撮影することにより得られてもよい。
（１．２）画像処理装置
画像処理装置１０１１は、取得部１０２０、保持部１０２１、処理部１０２２等を備える。
取得部１０２０は、通信を行い、撮影装置１０１０から直接的に又は撮影装置１０１０から画像サーバー等の撮影装置１０１０以外の装置を経由して医用動画像を取得する。医用動画像が記録された光ディスク等の記録媒体を読み取ることにより医用動画像が取得されてもよい。
保持部１０２１は、２個以上の肺野動きモデル１０３０、属性情報１０３１、呼吸位相情報１０３２等を保持する。１個の肺野動きモデルのみが保持される場合もある。属性情報１０３１及び呼吸位相情報１０３２の両方又は片方が保持されない場合もある。
２個以上の肺野動きモデル１０３０の各々は、肺野の動きを模擬する。２個以上の肺野動きモデル１０３０の各々は、瞬間的な肺野の動きを模擬する場合もあるし、時間が経過する間の肺野の動きを模擬する場合もある。肺野動きモデルは、フレーム画像における位置と肺野の動きとの関係を示す。肺野の動きは、肺野の動きの大きさ及び方向の両方を意味する。肺野の動きが肺野の動きの大きさ及び方向の片方のみを意味する場合もある。
属性情報１０３１は、２個以上の肺野動きモデル１０３０の各々の属性を特定可能な情報である。
呼吸位相情報１０３２は、２個以上の肺野動きモデル１０３０の各々に対応する呼吸位相を特定可能な情報である。
処理部１０２２は、２個以上の肺野動きモデル１０３０に模擬された肺野の動きを使用して一のフレーム画像と他のフレーム画像との差分画像を生成する。肺野動きモデルは、一のフレーム画像と他のフレーム画像との間における描写されている位置のずれの影響を抑制するために使用される。これにより、肺野の動きが差分画像の生成に与える影響が抑制され、肺野の動きにかかわらず差分画像が適切に生成される。差分画像の生成以外の処理に肺野の動きが使用されてよい。他のフレーム画像は、典型的には一のフレーム画像の次に撮影されたものである。ただし、他のフレーム画像が一のフレーム画像の次に撮影されたものでなくてもよい。
（１．３）コンピューター
図２は、コンピューターのブロック図である。
図２に示されるコンピューター１０４０は、ＣＰＵ１０５０、メモリー１０５１、ハードディスクドライブ１０５２等を備え、画像処理装置１０１１となる。ハードディスクドライブ１０５２が他の種類の補助記憶装置に置き換えられてもよい。ハードディスクドライブ１０５２には、画像処理プログラム１０６０がインストールされる。画像処理装置１０１１の機能は、ＣＰＵ１０５０が画像処理プログラム１０６０をメモリー１０５１にロードして実行することにより実現される。画像処理装置１０１１の機能の全部又は一部がソフトウェアを伴わないハードウェアにより実現されてもよい。画像処理装置１０１１の機能の全部又は一部が２台以上のコンピューターにより実現されてもよい。画像処理プログラム１０６０は、コンピューター１０４０の出荷前にハードディスクドライブ１０５２にプリインストールされてもよいし、コンピューター１０４０の出荷後にハードディスクドライブ１０５２にインストールされてもよい。画像処理プログラム１０６０のインストールは、画像処理プログラム１０６０が記録された光ディスク等の記録媒体１０７０を読み取ることにより行われてもよし、ネットワーク１０７１を経由してダウンロードすることにより行われてもよい。
（１．４）肺野動きモデル
２個以上の肺野動きモデル１０３０は、空間的な位置による肺野の動きの違いを表現してもよいし、呼吸位相による肺野の動きの違いを表現してもよいし、属性による肺野の動きの違いを表現してもよい。属性は、肺野の動きに影響する任意の情報である。属性には、撮影時の体位、生理学的な特徴点、撮影された人の年齢、撮影された人の性別、撮影された人の体型、撮影された人が罹患している疾病の種類、撮影された人が罹患している疾病の重症度等がある。体位には、立位、臥位等がある。体型は、体脂肪率、胸囲、腹囲、体厚等により特定される。
２個以上の肺野動きモデル１０３０の各々がフレーム画像における位置と肺野の動きとの関係を示す場合は、空間的な位置による肺野の動きの違いが２個以上の肺野動きモデル１０３０の各々に表現され、呼吸位相による肺野の動きの違いが一の肺野モデルが示す肺野の動きと他の肺野動きモデルが示す肺野の動きとの違いとして表現され、属性による肺野の動きの違いが一の肺野動きモデルが示す肺野の動きと他の肺野動きモデルが示す肺野の動きとの違いとして表現される。
（１．５）鉛直方向（重力方向）の位置による肺野の動きの違い
図３の模式図及び図４の模式図の各々は、肺野動きモデルを示す。
図３に示される肺野動きモデル１０８０及び図４に示される肺野動きモデル１０９０の各々は、フレーム画像における位置と肺野の動きとの関係を示す。肺野動きモデル１０８０及び１０９０の各々においては、フレーム画像における位置が矢印の位置で表され、肺野の動きの方向が矢印の方向で表され、肺野の動きの大きさが矢印の長さで表される。この点は、他の模式図に示される肺野動きモデルにおいても同様である。肺野動きモデル１０８０は、体位が立位である場合のものである。肺野動きモデル１０９０は、体位が臥位である場合のものである。
鉛直方向の位置により肺野の動きが異なるとみなされる場合がある。例えば、鉛直方向下方に進むにつれて肺野の動きが大きくなるとみなされる場合がある。
撮影時の体位が立位である場合は、フレーム画像の上下方向が鉛直方向と平行をなす方向を示しフレーム画像の左右方向が鉛直方向と垂直をなす方向を示すため、鉛直方向下方に進むにつれて肺野の動きが大きくなるとみなされるときは、フレーム画像においては下方に進むにつれて肺野の動きが大きくなるとみなされる。このため、撮影時の体位が立位である場合は、下方に進むにつれて肺野の動きが大きくなる肺野動きモデル１０８０を作成できる。
撮影時の体位が臥位である場合は、フレーム画像の上下方向及び左右方向が鉛直方向と垂直をなす方向を示すため、鉛直方向下方に進むにつれて肺野の動きが大きくなるとみなされるときは、フレーム画像においては肺野の動きが均一であるとみなされる。このため、撮影時の体位が臥位である場合は、肺野の動きが均一である肺野動きモデル１０９０を作成できる。
鉛直方向の位置による肺野の動きの違いは、肺野動きモデル１０８０及び１０９０の各々に表現される。体位による肺野の動きの違いは、肺野動きモデル１０８０が示す肺野の動きと肺野動きモデル１０９０が示す肺野の動きとの違いとして表現される。
撮影時の体位が立位及び臥位以外である場合も肺野動きモデルを作成できる。例えば、撮影時の体位が側臥位である場合も肺野動きモデルを作成できる。肺野動きモデルを増やすことにより、対応可能な撮影条件を増やすことができる。
（１．６）生理学的な特徴点からの距離による肺野の動きの違い
図５の模式図及び図６の模式図の各々は、肺野動きモデルを示す。
図５に示される肺野動きモデル１１００及び図６に示される野動きモデル１１１０の各々は、フレーム画像における位置と肺野の動きとの関係を示す。肺野動きモデル１１００は、生理学的な特徴点が肺門である場合のものである。野動きモデル１１１０は、生理学的な特徴点が肺尖部である場合のものである。
生理学的な特徴点からの距離により肺野の動きが異なるとみなされる場合がある。例えば、生理学的な特徴点から遠ざかるほど肺野の動きが大きくなるとみなされる場合がある。このため、生理学的な特徴点が肺門である場合は、肺門から遠ざかるにつれて肺野の動きが大きくなる肺野動きモデル１１００を作成でき、生理学的な特徴点が肺尖部である場合は、肺尖部から遠ざかるにつれて肺野の動きが大きくなる肺野動きモデル１１１０を作成できる。肺門から遠ざかるにつれて肺野の動きが大きくなることは、肺野の構造により理解される。肺野内の血管は、肺門から離れるにつれて細くなる。肺野の動きによる肺野内の血管の動きは、血管が細くなるにつれて大きくなる。このため、血管の動きに着目した場合、肺野の動きは、肺門から遠ざかるにつれて大きくなるといえる。
生理学的な特徴点からの距離による肺野の動きの違いは、肺野動きモデル１１００及び１１１０の各々に表現される。生理学的な特徴点による肺野の動きの違いは、肺野動きモデル１１００が示す肺野の動きと肺野動きモデル１１１０が示す肺野の動きとの違いとして表現される。
（１．７）空間的な位置を特定する情報
鉛直方向の位置及び生理学的な特徴点からの距離のいずれも、空間的な位置を特定する情報である。鉛直方向の位置及び生理学的な特徴点からの距離以外の空間的な位置を特定する情報が使用されてもよい。
（１．８）呼吸位相による肺野の動きの違い
図７の模式図は、呼吸曲線及び肺野動きモデルを示す。
図７に示される呼吸曲線１１２０は、時間を横軸にとり肺内空気量を縦軸にとって時間による肺内空気量の変化を表現したグラフである。図７に示される肺野動きモデル１１３０，１１４０及び１１５０の各々は、フレーム画像における位置と肺野の動きとの関係を示す。肺野動きモデル１１３０は、呼吸位相が安静呼気位に近い場合のものである。肺野動きモデル１１４０は、呼吸位相が呼気期であって安静呼吸位に相対的に近い場合のものである。肺野動きモデル１１５０は、呼吸位相が呼気期であって安静呼気位から相対的に遠い場合のものである。
呼吸位相によって肺野の動きは異なる。自然呼吸が行われ呼吸位相が安静呼気位又は安静吸気位に近い場合は肺野の動きが相対的に小さくなる。努力呼吸が行われ呼吸位相が最大呼気位の直後の吸気期である場合又は最大呼気位の直後の吸気期である場合は肺野の動きが大きくなる。このため、呼吸位相ごとに肺野動きモデルを作成できる。呼吸位相ごとに作成される肺野動きモデルの各々は、図７に示されように鉛直方向の位置による肺野の動きの違いを表現してもよいし、図７に示されるのとは異なり生理学的な特徴点からの距離による肺野の動きの違いを表現してもよい。
（１．９）処理
図８のブロック図は、第１実施形態の処理部を示す。図９の模式図は、第１実施形態の処理部による処理の例を示す。図９に示される処理の例は、医用動画像が４個のフレーム画像を有し、保持部が４個の肺野動きモデルを有し、鉛直方向の位置による肺野の動きの違いを表現する肺野動きモデルが呼吸位相ごとに準備された場合のものである。医用動画像が有するフレーム画像の数、保持部が有する肺野モデルの数及び準備される肺野動きモデルが図９に示されるものとは異なってもよい。
図８に示される処理部１０２２は、選択部１１６０、調整部１１６１、設定部１１６２、処理実行部１１６３等を備える。
選択部１１６０は、フレーム画像１１７０，１１７１，１１７２及び１１７３から順次に選択されるフレーム画像１１８０が撮影された時点における呼吸位相を特定し、呼吸位相情報１０３２を参照して特定された呼吸位相に対応する肺野動きモデル１２００を肺野動きモデル１１９０，１１９１，１１９２及び１１９３の中から選択する。呼吸位相は、フレーム画像１１８０を解析することにより特定される。例えば、フレーム画像１１８０において横隔膜が描写されている位置、フレーム画像１１８０において肺野が描写されている領域の面積等から呼吸位相が特定される。撮影中に換気量が測定される場合は、換気量から呼吸位相が特定されてもよい。呼吸位相が操作者の入力により特定されてもよい。１個の肺野動きモデルしか保持されていない場合は、当該１個の肺野動きモデルに対応する呼吸位相のフレーム画像のみが処理される。
調整部１１６１は、肺野動きモデル１２００の位置及び大きさをフレーム画像１１８０に適合するように調整する。フレーム画像１１７０，１１７１，１１７２及び１１７３の各々について位置及び大きさを調整することにより、肺野動きモデル１１９０，１１９１，１１９２及び１１９３の各々の位置及び大きさが医用動画像１２１０に適合するように調整される。肺野動きモデル１２００の位置及び大きさを調整することにより、フレーム画像１１８０を構成する画素の各々と肺野動きモデル１２００に模擬されている肺野の動きとが対応づけられる。肺野動きモデル１２００の位置及び大きさを調整することなく対応づけが可能である場合は、肺野動きモデル１２００の位置及び大きさの調整が省略されてもよい。
設定部１１６２は、フレーム画像１１８０に処理ブロック１２２０を設定する。処理ブロック１２２０は、フレーム画像１１８０を構成する画素の各々に設定され、画素に対応づけられた肺野の動きを使用して設定される。望ましくは、肺野の動きの方向に処理ブロック１２２０の方向が適合させられ、肺野の動きが大きくなるほど処理ブロック１２２０が肺野の動きの方向に大きくされ、その結果として肺野の動きが大きくなるほど処理ブロック１２２０が大きくされる。肺野の動きの大きさのみに応じて処理ブロック１２２０が設定されてもよい。例えば、肺野の動きが大きくなるほど処理ブロック１２２０が大きくされるが処理ブロック１２２０の方向が一定とされてもよい。肺野の動きの方向のみに応じて処理ブロック１２２０が設定されてもよい。例えば、処理ブロック１２２０の方向が肺野の動きの方向に適合させられるが処理ブロック１２２０の大きさが一定とされてもよい。
処理ブロック１２２０の方向が肺野の動きの方向に適合させられる場合は、処理ブロック１２２０の方向と肺野の動きの方向とがなす角が、０°又は１８０°から基準以内である角度にされ、望ましくは０°又は１８０°にされる。
処理ブロック１２２０は長方形状であり、処理ブロック１２２０の方向は長辺方向である。処理ブロック１２２０が長方形状でなくてもよい。例えば、処理ブロック１２２０が楕円形状であってもよい。処理ブロック１２２０が楕円形状である場合は、処理ブロック１２２０の方向は長軸方向である。より一般的には、処理ブロック１２２０の方向は、処理ブロック１２２０の長手方向である。処理ブロック１２２０が円形状、正方形状等であってもよい。
図１０の模式図は、肺野動きモデルを示す。図１１の模式図は、フレーム画像を示す。
図１０に示される肺野動きモデル１２３０は、肺尖部からの距離による肺野の動きの違いを表現する。図１１に示されるフレーム画像１２４０には、肺野動きモデル１２３０に模擬されている肺野の動きを使用して処理ブロック１２５０が設定されている。
肺野動きモデル１２３０が肺尖部からの距離による肺野の動きの違いを表現する場合でも、望ましくは、処理ブロック１２５０の方向が肺野の動きの方向に適合させられ、肺野の動きが大きくなるほど処理ブロック１２５０が肺野の動きの方向に大きくされ、その結果として肺野の動きが大きくなるほど処理ブロック１２５０が大きくされる。
処理実行部１１６３は、フレーム画像１１８０を一のフレーム画像とし、フレーム画像１１８０の次に撮影されたフレーム画像を他のフレーム画像とし、一のフレーム画像と他のフレーム画像との差分画像を生成する。差分画像の生成においては、一のフレーム画像を構成する画素の各々に対応する画素が他のフレーム画像を構成する画素の中から特定され、一のフレーム画像を構成する画素の各々と対応する画素との間で差分値が求められ、差分値が差分画像を構成する画素の画素値とされる。差分値が求められる場合は、処理ブロックに含まれる画素の各々に対応する画素が他のフレーム画像を構成する画素の中から特定され、処理ブロックに含まれる画素の各々と対応する画素との間で画素値差が求められ、画素値差の平均値が処理ブロック１２２０が設定された画素についての差分値とされる。平均値が他の種類の代表値に置き換えられてもよい。例えば、平均値が中間値に置き換えられてもよい。２個以上の画素を含む処理ブロック１２２０を使用し画素値差の代表値を差分値とすることにより、同じ位置にある画素が対応する画素であるとされた場合でも、肺野の動きが差分値に与える影響が抑制される。
肺野が描写された領域についてのみ差分画像が生成されてもよい。肺野が描写された領域についてのみ差分画像が生成される場合は、肺野が描写された領域をフレーム画像から抽出する処理が行われる。
（２）第２実施形態
第２実施形態は、第１実施形態の処理部を置き換える処理部に関する。
図１２のブロック図は、第２実施形態の処理部を示す。図１３の模式図は、第２実施形態の処理部による処理の例を示す。図１４は、フレーム画像の変形の例を示す模式図である。図１３に示される処理の例は、鉛直方向の位置による肺野の動きの違いを表現する肺野動きモデルが属性ごとに準備された場合のものである。準備される肺野動きモデルが図１３に示されるものとは異なってもよい。
図１２に示される処理部２０００は、選択部２０１０、調整部２０１１、変形部２０１２及び処理実行部２０１３を備える。
選択部２０１０は、医用動画像の属性を特定し、属性情報１０３１を参照して特定された属性に対応する肺野動きモデル２０４０を２個以上の肺野動きモデル１０３０の中から選択する。属性は、画像処理装置１０１１による解析により特定されてもよいし、医用動画像に付加されたメタデーターから特定されてもよいし、操作者の入力により特定されてもよい。解析には、血流解析、呼吸解析等がある。１個の肺野動きモデルのみしか保持されていない場合は、当該１個の肺野動きモデルに対応する属性を有する医用動画像が撮影され処理される。
調整部２０１１は、２個以上のフレーム画像から順次に選択されるフレーム画像２０３０に適合するように肺野動きモデル２０４０の位置及び大きさを調整する。２個以上のフレーム画像の各々について位置及び大きさを調整することにより、肺野動きモデル２０４０の位置及び大きさが医用動画像に適合するように調整される。肺野動きモデル２０４０の位置及び大きさを調整することにより、フレーム画像２０３０を構成する画素の各々と肺野動きモデル２０４０に模擬されている肺野の動きとが対応づけられる。
変形部２０１２は、フレーム画像２０３０に変形量２０５０を設定し設定された変形量２０５０を制約条件としてフレーム画像２０３０を基準となるフレーム画像２０２０に合わせて変形することにより医用動画像を変形する。これにより、一のフレーム画像を構成する画素と他のフレーム画像を構成する画素とが対応づけられる。フレーム画像２０３０がその前に撮影されたフレーム画像に合わせて変形されてもよい。
変形量２０５０は、フレーム画像２０３０を構成する画素の各々に設定され、画素に対応づけられた肺野の動きを使用して設定される。変形の方向は、肺野の動きの方向に適合させられる。望ましくは、肺野の動きが大きくなるほど変形量２０５０が大きくされる。
変形においては、図１４に示されるように、フレーム画像２０３０が格子状に分割され、ローカルマッチングによりローカルなシフト量が求められる。シフト量は、設定された変形量２０５０を制約条件として決められる。変形量２０５０が大きくなるほど大きな変形が許容される。変形のアルゴリズムが変更されてもよく、変形における肺野動きモデル２０４０の使用の態様が変更されてもよい。
処理実行部２０１３は、フレーム画像２０３０を一のフレーム画像とし、フレーム画像２０３０の次に撮影されたフレーム画像を他のフレーム画像とし、変形された一のフレーム画像と変形された他のフレーム画像との差分画像を生成する。差分画像の生成においては、一のフレーム画像を構成する画素の各々に対応する画素が他のフレーム画像を構成する画素の中から特定され、一のフレーム画像を構成する画素の各々と対応する画素との間で画素値差である差分値が求められ、差分値が差分画像を構成する画素の画素値とされる。同じ位置にある画素が対応する画素であるとされてもよい。フレーム画像が変形されているため、同じ位置にある画素が対応する画素された場合でも、肺野の動きの影響は既に抑制されているからである。第１実施形態と同様に、処理ブロックを使用した差分画像の生成が行われてもよい。
（３）第３実施形態
第３実施形態は、第１実施形態の処理部を置き換える処理部に関する。
図１５のブロック図は、第３実施形態の処理部を示す。図１６の模式図は、第３実施形態の処理部による処理の例を示す。図１６に示される処理の例は、鉛直方向の位置による肺野の動きの違いを表現する肺野動きモデルが属性ごとに準備された場合のものである。
図１５に示される処理部３０００は、選択部３０１０、調整部３０１１、探索部３０１２及び処理実行部３０１３を備える。
選択部３０１０は、第２実施形態と同様に、医用動画像の属性を特定し、属性情報１０３１を参照して特定された属性に対応する肺野動きモデル３０３０を２個以上の肺野動きモデル１０３０の中から選択する。
調整部３０１１は、２個以上のフレーム画像から順次に選択されるフレーム画像３０２０に適合するように肺野動きモデル３０３０の位置及び大きさを調整する。２個以上のフレーム画像の各々について肺野動きモデル３０３０の位置及び大きさを調整することにより、肺野動きモデル３０３０の位置及び大きさが医用動画像に適合するように調整される。位置及び大きさを調整することにより、フレーム画像３０２０を構成する画素の各々と肺野動きモデル３０３０に模擬されている肺野の動きとが対応づけられる。
探索部３０１２は、フレーム画像３０２０を一のフレーム画像とし、フレーム画像３０２０の次に撮影されたフレーム画像３０５０を他のフレーム画像とし、フレーム画像３０２０を構成する画素の各々に対応する画素をフレーム画像３０５０を構成する画素の中から探索する。
探索においては、フレーム画像３０２０を構成する画素３０４０の各々についてフレーム画像３０５０に探索範囲３０６０が設定される。探索範囲３０６０は、画素３０４０に対応づけられた肺野の動きを使用して設定される。望ましくは、肺野の動きの方向に探索範囲３０６０の方向が適合させられ、肺野の動きが大きくなるほど探索範囲３０６０が肺野の動きの方向に大きくされ、その結果として肺野の動きが大きくなるほど探索範囲３０６０が大きくされる。肺野の動きの大きさのみに応じて探索範囲３０６０が設定されてもよい。例えば、肺野の動きが大きくなるほど探索範囲３０６０が大きくされるが探索範囲３０６０の方向が一定とされてもよい。肺野の動きの方向のみに応じて探索範囲３０６０が設定されてもよい。例えば、模擬されている肺野の動きの方向に探索範囲３０６０の方向が適合させられるが探索範囲３０６０の大きさが一定とされてもよい。
探索範囲３０６０の方向が肺野の動きの方向に適合させられる場合は、探索範囲３０６０の方向と肺野の動きの方向とがなす角が、０°又は１８０°から基準以内である角度にされ、望ましくは０°又は１８０°にされる。
探索範囲３０６０は長方形状であり、探索範囲３０６０の方向は長辺方向である。探索範囲３０６０が長方形状でなくてもよい。例えば、探索範囲３０６０が楕円形状であってもよい。探索範囲３０６０が楕円形状である場合は、探索範囲３０６０の方向は長軸方向である。より一般的には、探索範囲３０６０の方向は、探索範囲３０６０の長手方向である。探索範囲３０６０が円形状、正方形状等であってもよい。
図１７の模式図は、肺野動きモデルを示す。図１８の模式図は、フレーム画像を示す。図１７に示される肺野動きモデル３０７０は、鉛直方向の位置による肺野の動きの違いを表現し、呼吸位相が呼気期である場合のものである。
図１８に示されるフレーム画像３０８０には、肺野動きモデル３０７０を使用して探索範囲３０９０が設定される。呼吸位相が呼気期である場合は、探索範囲３０９０の方向が肺野の動きの方向である上方に適合させられる。望ましくは、探索範囲３０９０は、肺野の動きの方向である上方に進むにつれて幅広にされる。
探索においては、特徴量が求められ、特徴量の類似度が高い画素が探索範囲において探索される。特徴量は、どのようなものであってもよい。探索のアルゴリズムが変更されてもよく、探索における肺野動きモデルの使用の態様が変更されてもよい。
処理実行部３０１３は、フレーム画像３０２０を一のフレーム画像とし、フレーム画像３０５０を他のフレーム画像とし、一のフレーム画像と他のフレーム画像との差分画像を生成する。差分画像の生成においては、一のフレーム画像を構成する画素の各々と対応する画素との間で画素値差である差分値が求められ、差分値が差分画像を構成する画素の画素値とされる。対応する画素は、探索部３０１２の探索により既に特定されている。第１実施形態と同様に、処理ブロックを使用した差分画像の生成が行われてもよい。
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。
１０００ 画像撮影システム
１０８０，１０９０，１１００，１１１０，１１３０，１１４０，１１５０，１１９０，１１９１，１１９２，１１９３、１２００，１２３０，２０４０，３０３０，３０７０ 肺野動きモデル
１１７０，１１７１，１１７２，１１７３，１１８０、１２４０，２０２０，２０３０，３０２０，３０５０，３０８０ フレーム画像
１２２０，１２５０ 処理ブロック
３０６０，３０９０ 探索範囲

Claims (21)

  1. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する取得部と、
    肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを保持する保持部と、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、
    前記肺野の動きを使用して処理ブロックを設定する設定部と、
    前記処理ブロックを使用して前記医用動画像を処理する処理実行部と、
    を備え、
    前記設定部は、
    前記肺野の動きが大きくなるほど前記処理ブロックを大きくする
    画像処理装置。
  2. 前記設定部は、
    前記肺野の動きが大きくなるほど前記肺野の動きの方向に前記処理ブロックを大きくする
    請求項１の画像処理装置。
  3. 前記設定部は、
    前記肺野の動きの方向に前記処理ブロックの方向を適合させる
    請求項１又は２の画像処理装置。
  4. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する取得部と、
    肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを保持する保持部と、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、
    前記肺野の動きを使用して処理ブロックを設定する設定部と、
    前記処理ブロックを使用して前記医用動画像を処理する処理実行部と、
    を備え、
    前記設定部は、
    前記肺野の動きの方向に前記処理ブロックの方向を適合させる
    画像処理装置。
  5. 前記医用動画像が第１のフレーム画像及び第２のフレーム画像を有し、
    前記設定部は、
    前記第１のフレーム画像を構成する画素の各々に前記処理ブロックを設定し、
    前記処理実行部は、
    前記処理ブロックに含まれる画素の各々に対応する画素を前記第２のフレーム画像を構成する画素の中から特定し、前記処理ブロックに含まれる画素と前記処理ブロックに含まれる画素の各々に対応する画素との間で画素値差を求め、前記画素値差の代表値を前記処理ブロックが設定された画素についての差分値とすることにより、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像との差分画像を生成する
    請求項１から４までのいずれかの画像処理装置。
  6. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する取得部と、
    肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを保持する保持部と、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、
    前記肺野の動きを使用して処理ブロックを設定する設定部と、
    前記処理ブロックを使用して前記医用動画像を処理する処理実行部と、
    を備え、
    前記医用動画像が第１のフレーム画像及び第２のフレーム画像を有し、
    前記設定部は、
    前記第１のフレーム画像を構成する画素の各々に前記処理ブロックを設定し、
    前記処理実行部は、
    前記処理ブロックに含まれる画素の各々に対応する画素を前記第２のフレーム画像を構成する画素の中から特定し、前記処理ブロックに含まれる画素と前記処理ブロックに含まれる画素の各々に対応する画素との間で画素値差を求め、前記画素値差の代表値を前記処理ブロックが設定された画素についての差分値とすることにより、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像との差分画像を生成する
    画像処理装置。
  7. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する取得部と、
    肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを保持する保持部と、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を変形することにより変形された医用動画像を得る変形部と、
    前記変形された医用動画像を処理する処理実行部と、
    を備える
    画像処理装置。
  8. 前記変形部は、
    前記肺野の動きが大きくなるほど変形が大きくなるように前記医用動画像を変形する
    請求項７の画像処理装置。
  9. 前記医用動画像が第１のフレーム画像及び第２のフレーム画像を有し、
    前記変形部は、
    前記肺野の動きを使用して前記第１のフレーム画像を変形することにより変形された第１のフレーム画像を得、前記肺野の動きを使用して前記第２のフレーム画像を変形することにより変形された第２のフレーム画像を得、
    前記処理実行部は、
    前記変形された第１のフレーム画像と前記変形された第２のフレーム画像との差分画像を生成する
    請求項７又は８の画像処理装置。
  10. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する取得部と、
    肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを保持する保持部と、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理部と、
    を備え、
    前記医用動画像が第１のフレーム画像及び第２のフレーム画像を有し、
    前記処理部は、
    前記肺野の動きを使用して探索範囲を前記第２のフレーム画像に設定し、前記探索範囲において前記第１のフレーム画像を構成する画素に対応する画素を探索する探索部と、
    前記探索部による探索の結果を使用して前記医用動画像を処理する処理実行部と、
    を備える画像処理装置。
  11. 前記探索部は、
    前記肺野の動きが大きくなるほど前記探索範囲を大きくする
    請求項１０の画像処理装置。
  12. 前記探索部は、
    前記肺野の動きの方向に前記探索範囲の方向を適合させる
    請求項１０又は１１の画像処理装置。
  13. 前記探索部は、
    前記肺野の動きの方向に進むにつれて前記探索範囲を幅広にする
    請求項１０から１２までのいずれかの画像処理装置。
  14. 前記処理実行部は、
    前記第１のフレーム画像を構成する画素の各々に対応する画素を前記探索範囲に含まれる画素の中から特定し、前記第１のフレーム画像を構成する画素の各々と前記第１のフレーム画像を構成する画素の各々に対応する画素との間で差分値を求めることにより、前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像との差分画像を生成する
    請求項１０から１３までのいずれかの画像処理装置。
  15. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する取得部と、
    肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを保持する保持部と、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理部と、
    を備え、
    前記医用動画像がフレーム画像を有し、
    前記保持部が前記肺野動きモデルを含む２個以上の肺野動きモデルを保持し、
    前記２個以上の肺野動きモデルの各々が肺野の動きを模擬し、
    前記保持部は、
    前記２個以上の肺野動きモデルの各々に対応する呼吸位相を特定可能な情報をさらに保持し、
    前記処理部は、
    前記フレーム画像が撮影された時点における呼吸位相を特定することにより特定された呼吸位相を得、前記情報を参照して前記特定された呼吸位相に対応する前記肺野動きモデルを前記２個以上の肺野動きモデルの中から選択する選択部と、
    前記肺野の動きを使用して前記フレーム画像を処理することにより前記医用動画像を処理する処理実行部と、
    を備える画像処理装置。
  16. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する取得部と、
    肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを保持する保持部と、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理部と、
    を備え、
    前記保持部が前記肺野動きモデルを含む２個以上の肺野動きモデルを保持し、
    前記２個以上の肺野動きモデルの各々が肺野の動きを模擬し、
    前記保持部は、
    前記２個以上の肺野動きモデルの各々の属性を特定可能な情報をさらに保持し、
    前記処理部は、
    前記医用動画像の属性を特定することにより特定された属性を得、前記情報を参照して前記特定された属性に対応する前記肺野動きモデルを前記２個以上の肺野動きモデルの中から選択する選択部と、
    前記肺野動きモデルを使用して前記医用動画像を処理する処理実行部と、
    を備える画像処理装置。
  17. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する取得部と、
    肺野の動きを模擬した肺野動きモデルを保持する保持部と、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、
    前記肺野動きモデルの位置及び大きさを前記医用動画像に適合するように調整することにより調整された肺野動きモデルを得る調整部と、
    前記調整された肺野動きモデルに模擬されている肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する処理実行部と、
    を備える画像処理装置。
  18. 肺を撮影し医用動画像を生成する撮影装置と、
    請求項１から１７までのいずれかの画像処理装置と、
    を備える画像撮影システム。
  19. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する第１の工程と、
    肺野動きモデルに模擬されている肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する第２の工程と、
    をコンピューターに実行させる画像処理プログラムであって、
    前記第２の工程は、
    前記肺野の動きを使用して処理ブロックを設定する第３の工程と、
    前記処理ブロックを使用して前記医用動画像を処理する第４の工程と、
    を備え、
    前記第３の工程は、前記肺野の動きが大きくなるほど前記処理ブロックを大きくする
    画像処理プログラム。
  20. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する第１の工程と、
    肺野動きモデルに模擬されている肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する第２の工程と、
    をコンピューターに実行させる画像処理プログラムであって、
    前記第２の工程は、
    前記肺野の動きを使用して前記医用動画像を変形することにより変形された医用動画像を得る第３の工程と、
    前記変形された医用動画像を処理する第４の工程と、
    を備える
    画像処理プログラム。
  21. 肺を撮影することにより得られる医用動画像を取得する第１の工程と、
    肺野動きモデルに模擬されている肺野の動きを使用して前記医用動画像を処理する第２の工程と、
    をコンピューターに実行させる画像処理プログラムであって、
    前記医用動画像が第１のフレーム画像及び第２のフレーム画像を有し、
    前記第２の工程は、
    前記肺野の動きを使用して探索範囲を前記第２のフレーム画像に設定し、前記探索範囲において前記第１のフレーム画像を構成する画素に対応する画素を探索する第３の工程と、
    前記第３の工程による探索の結果を使用して前記医用動画像を処理する第４の工程と、
    を備える
    画像処理プログラム。
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