JP6350522B2 - 画像処理装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、人体または動物の身体が撮影された動態画像の画像処理技術に関する。

医療現場では、Ｘ線等を用いて内臓や骨格等に含まれる患部を撮影することにより、各種検査や診断が行われている。そして、近年では、デジタル技術の適用により、Ｘ線等を用いて患部の動きを捉えた動態画像（複数のフレーム画像から構成される画像群）を比較的容易に取得することが可能となっている。

そこでは、ＦＰＤ（flat panel detector）等の半導体イメージセンサを利用し、診断対象領域を含む被写体領域に対し動態画像を撮影できるため、従来のＸ線撮影による静止画撮影及び診断では実施できなかった診断対象領域などの動き解析に起因する病理解析や診断を実施する試みがなされている。とりわけ、Ｘ線胸部における動態解析では、肺野内の各位置に対する肺野内濃度変化に関する動態機能定量的解析により、診断／治療を支援（Ｘ線動態画像用ＣＡＤ）する検討も実施されている。

上記の定量的解析方法として、胸部における動態画像のフレーム画像に基づいて、時間的変化を解析することで、診断に有効な解析情報を生成する技術が提案されている。

例えば、特許文献１が開示する技術では、複数のＸ線画像を時系列的に連続して取得し、複数のＸ線画像の各々に対して、所望の位置にラインを設定することで、設定されたラインに沿って並ぶ画素列を取得し、これらを時系列順に並べることにより新たな画像を生成する技術が開示されている。

また、特許文献２が開示する技術では、動態画像から横隔膜の位置を計測して移動量を求め、また、最大吸気時の動態画像及び最大呼気時の動態画像を特定しピクセル差分値を用いて、分割した胸部エリア毎に相対的な換気情報を求め、ＣＴ画像間で線形補間を行い、コロナル像、サジタル像、及びレイサム画像を作成し、レイサム画像から横隔膜の位置を計測し、更に、ＣＴ画像と呼吸レベルが一致する動態画像のフレームと、ＣＴ画像から作成されたレイサム画像との間で位置合わせを行い、換気情報をコロナル像及び動態画像に重ね合わせる技術が開示されている。加えて、左右横隔膜や肺尖部の位置を計測し、移動量を求め、移動量から動きをグラフ表示する方法が開示されている。

特開２００４−３１２４３４号公報 国際公開第２００６／１３７２９４号

しかしながら、上記特許文献１の方法で表現する診断画像は、固定されたラインにおける時間方向の変化を１枚の断面画像として表しているが、時間方向の対象領域の形状の動きそのもの（すなわち、フレーム画像上における２次元空間の時間変化）を表現することはできない。

一方、上記特許文献２の技術においても、左右横隔膜及び肺尖部の所定の位置を計測し、該位置における移動量（変位量）を求め、移動量から該位置における動きをグラフ表示する方法が開示されているが、対象領域の動きそのものを１次元的に表現できても、対象領域の２次元的形状の動きそのものを表現することはできない。

すなわち、上記特許文献１及び２の技術では、フレーム画像上における２次元空間の時間変化を捉えることはできないため、対象領域の形状の動きそのものを捉えることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ユーザが所望する対象領域の形状の動きそのものを捉えることが可能な画像処理技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明である画像処理装置は、人体または動物の身体内部における対象領域の物理的状態が時間変化する状態を時間方向に順次に撮影された複数のフレーム画像から構成される動態画像を取得する動態画像取得手段と、前記複数のフレーム画像のうち、複数のフレーム画像に対し、前記対象領域の境界線を抽出して前記複数の対象領域境界線を得る境界線抽出処理を行う境界線抽出手段と、前記複数の対象領域境界線に対応する画素を用いて、前記複数の対象領域境界線のうち、基準境界線以外の対象領域境界線のいずれか１つまたはそれ以上について、前記基準境界線を変位基準とした変位量を算出する変位量算出処理を行い、前記変位量は要除去成分であり、前記変位量算出処理後に前記変位量を用いて前記基準境界線以外の所定数の前記対象領域境界線を補正する補正処理を行うことにより、前記要除去成分が取り除かれた所定数の変位補正済境界線を得る変位補正手段と、前記所定数の変位補正済境界線に基づく表示用の変位補正済境界線情報を表示する表示手段とを備え、前記要除去成分は、前記対象領域における上下動、並進、及び、回転による変形成分のうち、少なくとも一つの成分を含む。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の画像処理装置であって、前記複数のフレーム画像を少なくとも含む選択対象フレーム画像に対し、前記基準境界線を抽出するための基準フレーム画像と前記基準境界線を除く前記対象領域境界線を抽出するための参照フレーム画像とを選択する処理を含むフレーム選択処理を行うフレーム選択手段、を更に備え、前記変位量算出処理は、前記基準フレーム画像の前記対象領域境界線を前記基準境界線として、前記参照フレーム画像の前記対象領域境界線との対応する画素間における変位量を算出する処理、を含む。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載の画像処理装置であって、前記選択対象フレーム画像は、前記複数のフレーム画像より時間的に過去に撮影されたフレーム画像を含み、前記フレーム選択処理は、同一の前記身体に対して、前記複数のフレーム画像より時間的に過去に撮影されたフレーム画像を前記基準フレーム画像として選択する処理を含む。

また、請求項４の発明は、請求項２に記載の画像処理装置であって、前記複数のフレーム画像が撮影された撮影時刻に同期した前記身体における前記対象領域の周期的な変化となる対象領域周期を検出し、前記複数のフレーム画像を該対象領域周期単位に分類する周期分類手段、を更に備え、前記基準フレーム画像と前記参照フレーム画像とは、前記対象領域周期が同一周期内にあるときのフレーム画像であり、前記対象領域の物理的状態が時間変化する状態を示す値が物理状態値として規定され、前記フレーム選択処理は、（ｂ１）前記物理状態値が予め設定された第１の設定値に相当するときのフレーム画像、（ｂ２）前記物理状態値が最大値に相当するときのフレーム画像、及び、（ｂ３）前記物理状態値が最小値に相当するときのフレーム画像のうち、何れか１つのフレーム画像を前記基準フレーム画像として選択する第１の選択処理と、（ｃ１）前記物理状態値が予め設定された第２の設定値に相当するときのフレーム画像、（ｃ２）前記基準フレーム画像に対し時間的に近接するフレーム画像、（ｃ３）前記基準フレーム画像が前記（ｂ２）のフレーム画像であるとき、前記物理状態値の最小値に相当するときのフレーム画像、及び、（ｃ４）前記基準フレーム画像が前記（ｂ３）のフレーム画像であるとき、前記物理状態値の最大値に相当するときのフレーム画像、のうち、何れか１つのフレーム画像を前記参照フレーム画像として選択する第２の選択処理と、を含む。

また、請求項５の発明は、請求項２に記載の画像処理装置であって、前記補正処理に用いられる前記変位量は、前記基準境界線と前記対象領域境界線のうち１つとの対応する画素間における変位量であり、前記変位量を用いて前記対象領域境界線の１つ以外の前記対象領域境界線を補正する。

また、請求項６の発明は、請求項２に記載の画像処理装置であって、前記補正処理に用いられる前記変位量は、補正対象の対象領域境界線に対し時間的に直近の対象領域境界線からの変位量である。

また、請求項７の発明は、請求項２に記載の画像処理装置であって、前記補正処理に用いられる前記変位量は、時間的に隣接する２つ境界線間の変位量の和によって得られる、前記基準境界線〜補正対象の対象領域境界線間の変位量である。

また、請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のうち、いずれか１項記載の画像処理装置であって、前記所定数の変位補正済境界線毎に分離した所定数の分離画像を生成する画像生成手段、を更に備え、前記表示手段は、前記変位補正済境界線情報として、前記所定数の分離画像を逐次表示することを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のうち、いずれか１項記載の画像処理装置であって、前記所定数の変位補正済境界線が重畳表示されるよう１枚の静止画像を生成する画像生成手段、を更に備え、前記表示手段は、前記変位補正済境界線情報として、前記静止画像を表示することを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のうち、いずれか１項記載の画像処理装置であって、前記対象領域は、横隔膜領域及び心臓領域の何れか少なくとも一方の領域を含むことを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、画像処理装置に含まれるコンピュータによって実行されることにより、前記コンピュータを、請求項１ないし請求項１０のうち、いずれか１項記載の画像処理装置として機能させるプログラムである。

請求項１ないし請求項１０に記載の画像処理装置によれば、複数の対象領域境界線に対応する画素を用いて、複数の対象領域境界線のうち、基準境界線以外の対象領域境界線のいずれか１つまたはそれ以上について、基準境界線を変位基準とした変位量を算出する変位量算出処理を行い、該変位量は要除去成分である。そして、変位量算出処理後に該変位量を用いて基準境界線以外の所定数の対象領域境界線を補正する補正処理を行うことにより、該要除去成分が取り除かれた所定数の変位補正済境界線を得、所定数の変位補正済境界線に基づく表示用の変位補正済境界線情報を表示する。すなわち、対象領域境界線から、該変位量に相当する変形が取り除かれた変位補正済境界線が表示されることにより、ユーザが対象領域境界線の形状そのものの変化を捉えることにより、対象領域の形状の動きそのものを把握することが可能になる。また、対象領域境界線の形状そのものを捉えることができるため、部分的な形状の異常を発見することができ、癒着等の部分的異常を容易に診断することが可能となる。更に、ユーザが所望する診断内容が変位補正済境界線情報に集約されるため、必要最低限の診断時間ですみ、診断効率が向上する。このため、動態診断を適切かつ効率的に行うことが可能となる。

さらに、請求項１に記載の画像処理装置によれば、要除去成分は、前記対象領域における上下動、並進、及び、回転による変形成分のうち、少なくとも一つの成分を含む。これにより、対象領域境界線から、上下動、並進、回転による変形が取り除かれた変位補正済境界線が表示され得る。

請求項２に記載の画像処理装置によれば、複数のフレーム画像を少なくとも含む選択対象フレーム画像に対し、基準境界線を抽出するための基準フレーム画像と基準境界線を除く対象領域境界線を抽出するための参照フレーム画像とを選択する処理を含むフレーム選択処理を行うフレーム選択手段を更に備え、変位量算出処理は、基準フレーム画像の対象領域境界線を基準境界線として、参照フレーム画像の対象領域境界線との対応する画素間における変位量を算出する処理を含む。これにより、ユーザの診断用途に応じたフレーム画像を選択することが可能となり、延いては、診断用途に応じた変位補正済境界線情報を表示することが可能となる。また、必要なフレーム画像のみを選択することで、動態画像に含まれるフレーム画像全てについて変位補正済境界線を得る場合と比較して、変位量算出処理及び補正処理に要する計算時間を最小限にすることが可能となる。

請求項３に記載の画像処理装置によれば、選択対象フレーム画像は、複数のフレーム画像より時間的に過去に撮影されたフレーム画像を含み、フレーム選択処理は、同一の身体に対して、複数のフレーム画像より時間的に過去に撮影されたフレーム画像を基準フレーム画像として選択する処理を含む。すなわち、現在変位補正済境界線を指示する現在変位補正済境界線情報を得る場合において、基準フレーム画像を過去に撮影された共通の（同一の）フレーム画像を用いて実施することができる。これにより、動態診断から一身体の横隔膜境界線ＬＩにおける過去と現在との形状そのものの比較及びその変化の比較を精度良く行うことが可能となる。このため、経過観察を正確に行うことが可能となる。

請求項４に記載の画像処理装置によれば、基準フレーム画像と参照フレーム画像とは、対象領域周期が同一周期内にあるときのフレーム画像であり、フレーム選択処理は、（ｂ１）〜（ｂ３）のうち、何れか１つのフレーム画像を基準フレーム画像として選択する第１の選択処理と、（ｃ１）〜（ｃ４）のうち、何れか１つのフレーム画像を参照フレーム画像として選択する第２の選択処理とを含む。これにより、ユーザが所望する同一周期内のフレーム画像間において、対象領域境界線の形状そのものの変化を精度良く診断することが可能となる。

また、請求項５に記載の画像処理装置によれば、基準境界線と対象領域境界線のうち１つとの対応する画素間における変位量を用いて対象領域境界線の１つ以外の対象領域境界線を精度良く補正することができる。

請求項６に記載の画像処理装置によれば、補正処理に用いられる変位量は、補正対象の対象領域境界線に対し時間的に直近の対象領域境界線からの変位量である。すなわち、変位量の算出毎に参照フレーム画像が変更されるとともに、基準フレーム画像の変更をも行うことができる。このように、参照フレーム画像の変更に伴い基準フレーム画像を変更することが可能となる。

したがって、直近の選択対象フレーム画像間の横隔膜境界線間の変位量を常に用いた補正処理を行うことにより、補正精度の高い変位補正済境界線を得ることができる。その結果、診断用途に見合った変位補正済境界線情報を表示することが可能となるため、動態診断をより適切かつ効率的に行うことが可能となる。

請求項７に記載の画像処理装置によれば、補正処理に用いられる変位量は、時間的に隣接する２つ境界線間の変位量の和によって得られる、基準境界線〜補正対象の対象領域境界線間の変位量である。このように、変位量算出処理が、基準境界線，横隔膜境界線間の一の変位量を細分化して算出することにより、基準フレーム画像及び参照フレーム画像間を細分化することなく算出された変位量と比較して、高精度に算出することが可能となる。

請求項８に記載の画像処理装置によれば、所定数の変位補正済境界線毎に分離した所定数の分離画像を生成し、変位補正済境界線情報として、該所定数の分離画像を逐次表示する。これにより、対象領域境界線の形状そのものの変化を動態画像にて捉えることが可能となる。

請求項９に記載の画像処理装置によれば、所定数の変位補正済境界線が重畳表示されるよう１枚の静止画像を生成し、変位補正済境界線情報として、該静止画像を表示する。例えば、診断対象とする所定数の変位補正済境界線の形状を変位補正済境界線情報とする場合、それらを識別可能に重畳表示することが可能となる。これにより、対象領域境界線の形状そのものの変化を１枚の静止画像にて捉えることが可能となる。

請求項１０に記載の画像処理装置によれば、対象領域は、横隔膜領域及び心臓領域の何れか少なくとも一方の領域を含む。これにより、動態診断により肺気腫や横隔膜弛患症等の病気を適切に診断することが可能となる。また、これらの病気において軽度な症状であれば、異常がわからない場合があるが、変位補正済境界線情報による診断を行えば、ユーザの主観に依存することがないため、誤診を防ぐことが可能となる。

請求項１１に記載の画像処理装置によれば、請求項１から請求項１０に記載の発明と同じ効果を得ることができる。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

第１実施形態に係る放射線動態画像撮影システム１００の全体構成を示す図である。 呼吸運動と横隔膜の位置との関係について説明する図である。 第１実施形態に係る画像処理装置３の機能構成を示すブロック図である。 放射線動態画像撮影によって撮影した動態画像を例示する図である。 呼吸振動値の波形データを時系列で示した呼吸位相と撮影タイミングとを合わせて示した模式図である。 呼気位相時における横隔膜境界線を例示した模式図である。 座標を付して呼気位相時における横隔膜境界線を例示した模式図である。 横隔膜境界線を含む肺野領域の輪郭抽出を例示する模式図である。 横隔膜境界線を含む肺野領域の輪郭抽出を例示する模式図である。 横隔膜境界線間の変位量について説明する模式図である。 横隔膜境界線間の変位量について説明する模式図である。 呼気位相時における変位補正済境界線を例示する模式図である。 変位量算出処理について説明する模式図である。 変位量算出処理について説明する模式図である。 補正処理について説明する模式図である。 補正処理について説明する模式図である。 補正処理について説明する模式図である。 健常者における変位補正済境界線情報を例示する図である。 非健常者における変位補正済境界線情報を例示する図である。 第１実施形態において実現される画像処理装置３の基本動作を説明するフローチャートである。 第２実施形態における補正処理について説明する模式図である。 第３実施形態における補正処理について説明する模式図である。 第４実施形態に係る画像処理装置３Ａの機能構成を示すブロック図である。 呼吸周期の算出方法を例示する図である。 第４実施形態において実現される画像処理装置３Ａの基本動作を説明するフローチャートである。 第５実施形態に係る画像処理装置３Ｂの機能構成を示すブロック図である。 第５実施形態におけるフレーム選択処理について説明する図である。 第５実施形態において実現される画像処理装置３Ｂの基本動作を説明するフローチャートである。 第６実施形態における心臓境界線について説明する模式図である。 心臓壁の動きを時系列で示した心拍位相の模式図である。 変位補正済境界線情報の表示方法の一例について説明する図である。

＜１．第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る放射線動態画像撮影システムについて以下説明する。

＜１−１．放射線動態画像撮影システムの全体構成＞
第１実施形態に係る放射線動態画像撮影システムは、人体または動物の身体を被写体として、被写体の対象領域の物理的状態が周期的に時間変化する状況に対して放射線画像の撮影を行う。

図１は、第１実施形態に係る放射線動態画像撮影システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、放射線動態画像撮影システム１００は、撮影装置１と、撮影制御装置２（撮影用コンソール）と、画像処理装置３（診断用コンソール）とを備える。撮影装置１と、撮影制御装置２とが通信ケーブル等により接続され、撮影制御装置２と、画像処理装置３とがＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークＮＴを介して接続されて構成されている。放射線動態画像撮影システム１００を構成する各装置は、ＤＩＣＯＭ（Digital Image and Communications in Medicine）規格に準じており、各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭ規格に則って行われる。

＜１−１−１．撮影装置１の構成＞
撮影装置１は、例えば、Ｘ線撮影装置等によって構成され、呼吸に伴う被写体Ｍの胸部の動態を撮影する装置である。動態撮影は、被写体Ｍの胸部に対し、Ｘ線等の放射線を繰り返して照射しつつ、時間順次に複数の画像を取得することにより行う。この連続撮影により得られた一連の画像を動態画像と呼ぶ。また、動態画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。

図１に示すように、撮影装置１は、照射部（放射線源）１１と、放射線照射制御装置１２と、撮像部（放射線検出部）１３と、読取制御装置１４とを備えて構成されている。

照射部１１は、放射線照射制御装置１２の制御に従って、被写体Ｍに対し放射線（Ｘ線）を照射する。図示例は人体用のシステムであり、被写体Ｍは検査対象者に相当する。以下では被写体Ｍを「被検者」とも呼ぶ。

放射線照射制御装置１２は、撮影制御装置２に接続されており、撮影制御装置２から入力された放射線照射条件に基づいて照射部１１を制御して放射線撮影を行う。

撮像部１３は、ＦＰＤ等の半導体イメージセンサにより構成され、照射部１１から照射されて被検者Ｍを透過した放射線を電気信号（画像情報）に変換する。

読取制御装置１４は、撮影制御装置２に接続されている。読取制御装置１４は、撮影制御装置２から入力された画像読取条件に基づいて撮像部１３の各画素のスイッチング部を制御して、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチングしていき、撮像部１３に蓄積された電気信号を読み取ることにより、画像データを取得する。そして、読取制御装置１４は、取得した画像データ（フレーム画像）を撮影制御装置２に出力する。画像読取条件は、例えば、フレームレート、フレーム間隔、画素サイズ、画像サイズ（マトリックスサイズ）等である。フレームレートは、１秒あたりに取得するフレーム画像数であり、パルスレートと一致している。フレーム間隔は、連続撮影において、１回のフレーム画像の取得動作開始から次のフレーム画像の取得動作開始までの時間であり、パルス間隔と一致している。

ここで、放射線照射制御装置１２と読取制御装置１４とは互いに接続され、互いに同期信号をやりとりして放射線照射動作と画像の読み取りの動作を同調させるようになっている。

＜１−１−２．撮影制御装置２の構成＞
撮影制御装置２は、放射線照射条件や画像読取条件を撮影装置１に出力して撮影装置１による放射線撮影及び放射線画像の読み取り動作を制御するとともに、撮影装置１により取得された動態画像を撮影技師によるポジショニングの確認や診断に適した画像であるか否かの確認用に表示する。

図１に示すように、撮影制御装置２は、制御部２１と、記憶部２２と、操作部２３と、表示部２４と、通信部２５とを備えて構成され、各部はバス２６により接続されている。

制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。制御部２１のＣＰＵは、操作部２３の操作に応じて、記憶部２２に記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って後述する撮影制御処理を始めとする各種処理を実行し、撮影制御装置２各部の動作や、撮影装置１の動作を集中制御する。

記憶部２２は、不揮発性の半導体メモリやハードディスク等により構成される。記憶部２２は、制御部２１で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメータ、或いは処理結果等のデータを記憶する。

操作部２３は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスとを備えて構成され、キーボードに対するキー操作、マウス操作、あるいは、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部２１に出力する。

表示部２４は、カラーＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニタにより構成され、制御部２１から入力される表示信号の指示に従って、操作部２３からの入力指示やデータ等を表示する。

通信部２５は、ＬＡＮアダプタやモデムやＴＡ（Terminal Adapter）等を備え、通信ネットワークＮＴに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。

＜１−１−３．画像処理装置３の構成＞
画像処理装置３は、撮像装置１から送信された動態画像を、撮影制御装置２を介して取得し、医師等が読影診断するための画像を表示する。

図１に示すように、画像処理装置３は、制御部３１と、記憶部３２と、操作部３３と、表示部３４と、通信部３５と、解析部３６とを備えて構成され、各部はバス３７により接続されている。

制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により構成される。制御部３１のＣＰＵは、操作部３３の操作に応じて、記憶部３２に記憶されているシステムプログラムや、各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って各種処理を実行し、画像処理装置３各部の動作を集中制御する（詳細は後述する）。

記憶部３２は、不揮発性の半導体メモリやハードディスク等により構成される。記憶部３２は、制御部３１で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメータ、或いは処理結果等のデータを記憶する。例えば、記憶部３２は、後述する画像処理を実行するための画像処理プログラムを記憶している。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部３１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。

操作部３３は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作、あるいは、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部３１に出力する。

表示部３４は、カラーＬＣＤ等のモニタにより構成され、制御部３１から入力される表示信号の指示に従って、操作部３３からの入力指示、データ、及び、後述する表示用画像を表示する。

通信部３５は、ＬＡＮアダプタやモデムやＴＡ等を備え、通信ネットワークＮＴに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。

＜１−２．呼吸運動と横隔膜の位置との関係及び動態診断における問題点＞
この実施形態における画像処理装置３の詳細を説明する前提として、呼吸運動と横隔膜の位置との関係と、それに伴う動態診断における問題点とを説明しておく。

図２は、呼吸運動と横隔膜の位置との一般的な関係について説明する図である。図２（ａ）は人体内部の側面における息を吸うとき（吸気時）を示した模式図であり、図２（ｂ）は人体内部の側面における息を吐くとき（呼気時）を示した模式図であり、図２（ｃ）は人体内部の前面において呼気及び吸気の両方の状況を合わせて示した模式図である。

図２（ｃ）で示されるように、呼吸は、胸郭５３と横隔膜５０とに囲まれて密閉された左右の胸腔５２がふくらむと空気が吸い込まれ、縮むと空気が吐き出されて呼吸が行なわれる。すなわち、図２（ａ）で示されるように、吸気時では、横隔膜５０−１が矢印ＡＲ１１のように下がり肋骨が矢印ＡＲ１２のように上がることで、胸腔５２が拡がり、気管５１を通して矢印ＡＲ１３のように肺に空気が吸い込まれる。一方、図２（ｂ）で示されるように、呼気時では、横隔膜５０−２が矢印ＡＲ２１のように上がり肋骨が矢印ＡＲ２２のように下がることで、胸腔５２が狭くなり、気管５１を通して矢印ＡＲ２３のように肺から空気が押し出される。このように横隔膜５０が動くことで、呼吸運動の約６０％を分担している。

上述した図２の例では、健常者における呼吸運動と横隔膜５０の位置との関係を説明したが、例えば、肺気腫などの病気を患った非健常者に対しては、肺胞が壊れることで気管支が細くなり、息を吐いても空気が肺から出られなくなり、肺が過剰に膨張して、息を吐いた状態でも肺が横隔膜５０を押し下げたままになる。つまり、横隔膜５０は動かなくなり、呼吸運動がうまくできなくなる。

また、横隔膜弛緩症など横隔膜の病気を患った非健常者においては、片方、あるいは両方の横隔膜５０が動かない状態で、縦隔や肺の腫瘍、大動脈瘤、外傷、縦隔の手術などによって、横隔膜５０を動かす横隔神経が障害されて横隔膜まひがおこる。

このような病気を患った非健常者に対して動態診断をするにあたり、胸部Ｘ線動態画像により検査を実施すると、横隔膜５０が、押し下がったまま、あるいは、上にあがったままで呼吸をしても動かない状態となる。

上記の病気が重度であれば、熟練していない医者等のユーザであっても容易に診断することが可能であるが、軽度の病気の場合は、ユーザの主観に依存するところが多く、あいまいな点が残りやすく、誤診につながりやすい。

また、上記の誤診を防ぐためには、ユーザは詳細に観察したり健常者の呼吸による動きとの違いを観察したりすることで、動態診断を行う必要があり、多大な観察時間が費やされ、診断効率が非常に悪くなる。

更に、横隔膜は立体形状をしており、実際に撮影したＸ線動態画像から横隔膜の形状を把握し、横隔膜の動きを捉えることが難しい。また、左右肺野の形状や動きの変化により診断を行う必要がある。しかしながら、動態診断による診断経験が浅いユーザにとっては、正常呼吸による動作であっても、位置変動や形状変動など複数の動きを起こす動態画像から、左右肺野における異常な形状変化を把握し判断することは困難である。

このような背景の下、ユーザの主観に依存することなく、診断に有効な解析情報が表示されることが望まれている。

そこで、本発明では、対象領域の境界線から、フレーム画像間の不要な変形が取り除かれた境界線情報を表示することにより、対象領域の形状そのものの動きを捉えることが可能となる。

以下では、第１実施形態における画像処理装置３の詳細について説明する。

＜１−３．画像処理装置３の具体的構成＞
本発明の第１実施形態における放射線動態画像撮影システム１００の画像処理装置３は、フレーム画像間の上下動、並進、回転による変形が取り除かれた境界線情報を表示することにより、動態診断を適切かつ効率的に行うことが可能となる。

以下では、画像処理装置３で実現される機能的な構成について説明する。

＜１−３−１．画像処理装置３の機能構成＞
図３は、放射線動態画像撮影システム１００における画像処理装置３において、ＣＰＵ等が各種プログラムに従って動作することにより制御部３１で実現される機能構成を他の構成とともに示す図である。なお、この実施形態の画像処理装置３は、主として心臓および両肺を含む胸部が撮影された動態画像を使用する。

制御部３１では、主に、動態画像取得部１１０と、フレーム選択部１２０と、境界線抽出部１３０と、変位補正部１４０と、画像生成部１５０と、から構成される。

以下では、図３で示されたような制御部３１の機能的な構成が、あらかじめインストールされたプログラムの実行によって、実現されるものとして説明するが、専用のハードウエア構成で実現されても良い。

以降、動態画像取得部１１０、フレーム選択部１２０、境界線抽出部１３０、変位補正部１４０、及び、画像生成部１５０が行う各処理についての具体的内容を、図３を参照しながら順次説明する。

＜１−３−１−１．動態画像取得部１１０＞
動態画像取得部１１０では、撮像装置１の読取制御装置１４によって撮影された被検者Ｍの身体内部における対象領域の物理的状態が時間変化する状態を時間方向に順次に撮影された複数のフレーム画像から構成される動態画像を取得する。本実施形態における対象領域とは、横隔膜領域を想定する。すなわち、図３で示されるように、撮像装置１と画像処理装置３との間に、撮影制御装置２が介在し、撮影制御装置２の記憶部２２に記憶された検出データ（複数のフレーム画像ＭＩ）が通信部２５を介して、画像処理装置３の通信部３５に出力される。

図４は、呼吸に伴う被検者Ｍの胸部の動態に対し、放射線動態画像撮影によって撮影した動態画像を例示する図である。図４で示されるように、動態画像取得部１１０により取得されたフレーム画像Ｍ１〜Ｍ１０（ＭＩ）は、呼吸サイクルの１周期を一定の撮影タイミングで連続撮影されたものである。具体的には、時刻 ｔ＝ｔ1, ｔ2, ｔ3, …, ｔ10 の撮影タイミングにおいて撮影された画像が、フレーム画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍ１０にそれぞれ対応している。

＜１−３−１−２．フレーム選択部１２０＞
フレーム選択部１２０では、少なくとも２以上である第１の数の（複数の）フレーム画像ＭＩを少なくとも含む選択対象フレーム画像ＴＩに対し、後述の基準境界線ＢＬを抽出するための基準フレーム画像ＢＦと、基準境界線ＢＬを除く横隔膜境界線ＬＩ（詳細は後述する）を抽出するための参照フレーム画像ＲＦとを選択する処理を含むフレーム選択処理を行う。

図５は、後述する物理状態値（呼吸振動値）の波形データを時系列で示した呼吸位相ＰＨと撮影タイミングＴＭとを合わせて示した模式図であり、フレーム選択処理について説明する図である。図５で示されるように、例えば、選択対象フレーム画像ＴＩをＴ１〜Ｔ５とした場合、フレーム選択処理が、このフレーム画像Ｔ１〜Ｔ５（ＴＩ）の内から、基準フレーム画像ＢＦ及び参照フレーム画像ＲＦを選択する。

＜１−３−１−３．境界線抽出部１３０＞
境界線抽出部１３０では、上記選択対象フレーム画像ＴＩに対し、対象領域の境界線を抽出して第１の数（複数の）の対象領域境界線を得る境界線抽出処理を行う。本実施形態における対象領域は横隔膜領域であるため、対象領域境界線を横隔膜境界線として以下説明する。

境界線抽出部１３０は、フレーム選択部１２０が選択した、基準フレーム画像ＢＦ、及び、参照フレーム画像ＲＦに対して、境界線抽出処理を行う。すなわち、基準フレーム画像ＢＦに対する横隔膜境界線ＬＩは基準境界線ＢＬに相当し、参照フレーム画像ＲＦに対する横隔膜境界線ＬＩは参照境界線ＲＬに相当することになる。そして、境界線抽出部１３０は、基準境界線ＢＬ、及び参照境界線ＲＬを変位補正部１４０に出力する（図３参照）。

図６及び図７は、呼気位相ＰＨ２（図５参照）時における横隔膜境界線を例示した模式図である。図７は、図６のエリアＲ１における呼気位相ＰＨ２時における横隔膜境界線を、直交座標系にて示した模式図である。

図６及び図７で示されるように、基準フレーム画像ＢＦ、及び、参照フレーム画像ＲＦに相当する、前述した図５における選択対象フレーム画像Ｔ１〜Ｔ５（ＴＩ）に対して、横隔膜境界線Ｌ１〜Ｌ５（ＬＩ）を各々抽出する。

以下では、横隔膜境界線の抽出方法を具体的に説明するが、抽出方法はここに記載する方法だけではなく、動態画像から抽出可能な方法であればどのような方法をとっても良い。

＜１−３−１−３−１．第１の境界線抽出処理＞
第１の境界線抽出処理は、選択対象フレーム画像ＴＩに基づいて肺野部の輪郭抽出を行って横隔膜境界線ＬＩを抽出する処理である。図８は、横隔膜境界線ＬＩを含む肺野部の輪郭抽出を例示する模式図である。肺野部の抽出は、図８で示すように、左右ごとに抽出しても（図８（ａ）参照）、心臓や脊椎の領域を含んだ輪郭（図８（ｂ）参照）として抽出してもよい。本抽出方法としては、従来技術（例えば、“Image feature analysis and computer-aided diagnosis: Accurate determination of ribcage boundary in chest radiographs”, Xin-Wei Xu and Kunio Doi, Medical Physics, Volume 22(5), May 1995, pp.617-626.等参照）等を採用することができる。

＜１−３−１−３−２．第２の境界線抽出処理＞
第２の境界線抽出処理は、モデルベースによる抽出により横隔膜境界線ＬＩを抽出する処理である。すなわち、横隔膜の候補位置をモデルベースの手法の１つであるテンプレートマッチングで大まかに抽出（粗抽出）し、抽出された候補領域に対し、詳細に解析（精密抽出）することで、精度良く抽出する。この際の粗抽出に対し、横隔膜の動きに関する医学的知識を用いることで、横隔膜の動き量に応じたテンプレートの重み付けを実施することができ、粗抽出の精度を向上することができるため、横隔膜境界線ＬＩの抽出精度の向上を図ることが可能となる。本抽出方法としては、例えば、本出願人による出願である「特願２０１２−１３８３６４号（出願日：平成２４年６月２０日）」を採用することができる。

＜１−３−１−３−３．第３の境界線抽出処理＞
第３の境界線抽出処理は、プロファイル解析による抽出により横隔膜境界線ＬＩを抽出する処理である。図９は、プロファイル解析を説明する図である。そして、図９（ａ）は選択対象フレーム画像ＴＩのプロファイル領域Ｒ２を示す図であり、図９（ｂ）は横軸の選択対象フレーム画像ＴＩのプロファイル領域Ｒ２（図９（ａ）参照）の縦方向の座標に対して、縦軸が濃淡値を示すグラフである。図９で示されるように、縦方向にプロファイルＲ２を作成し、作成したプロファイルＲ２における濃淡値のピークの変化点を横隔膜の境界線として抽出することが可能となる。

＜１−３−１−３−４．第４の境界線抽出処理＞
第４の境界線抽出処理は、ユーザ指定による抽出により横隔膜境界線ＬＩを抽出する処理である。具体的に、ユーザ指定とは、単純にユーザが横隔膜境界線ＬＩの抽出対象のラインを引くようにしても良いし、上記の第１〜第３の境界線抽出処理により抽出した横隔膜境界線ＬＩを補正する方法として使用しても良い。なお、前者の単純にユーザがライン指定する場合においては、対象とする選択対象フレーム画像ＴＩのうち、１枚だけをユーザ指定し、残余のフレーム画像は、時間方向に対応点探索法などを採用することにより追跡することが好ましい。

＜１−３−１−４．変位補正部１４０＞
図１０は、境界線抽出部１３０が抽出した選択対象フレーム画像ＴＩにおける横隔膜境界線ＬＩ間の変位量について説明する模式図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は境界線抽出部１３０が抽出したフレーム画像Ｔ１，Ｔ２における横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ示し、図１０（ｃ）は横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ２を重畳的に表示したものである。

また、図１１は、境界線抽出部１３０が抽出した選択対象フレーム画像ＴＩにおける横隔膜境界線ＬＩ間の変位量について２つの例を示した模式図である。図１１（ａ）は上下動による変形を例示し、図１１（ｂ）は、並進や回転による変形を例示した図である。

すなわち、図１１で示されるような境界線抽出部１３０が抽出した選択対象フレーム画像ＴＩ間の横隔膜境界線ＬＩの形状の変化には、
（ｉ）横隔膜境界線ＬＩの形状そのものが変化する動き、すなわち、「形状変形」、
（ｉｉ）図１１（ａ）及び図１１（ｂ）で示されるような横隔膜の呼吸運動を伴う動き、すなわち、「上下動、並進、回転による変形」、
の２種類の変化が含まれている。このうち、（ｉ）の形状変形のみを得るためには、横隔膜境界線ＬＩに対して、（ｉｉ）の上下動、並進、回転による変形（図１１参照）を取り除く必要がある。

そこで、変位補正部１４０では、次の２つの処理が行われる。１つめの処理としては、第１の数（複数）の横隔膜境界線ＬＩに対応する画素を用いて、第１の数の横隔膜境界線ＬＩのうち、基準境界線ＢＬ以外の横隔膜境界線ＬＩのいずれか１つまたはそれ以上について基準境界線ＢＬを変位基準とした変位量Ｄを算出する変位量算出処理が行われる。ここで、該変位量Ｄは要除去成分を指し、要除去成分とは、横隔膜領域における上下動、並進、及び、回転による変形成分のうち、少なくとも一つの成分を含む。

次に、２つめの処理としては、変位量算出処理後に該変位量Ｄを用いて第１の数以下である第２の数（基準境界線ＢＬを除く所定数）の横隔膜境界線ＬＩを補正する補正処理が行われる。これらの２つの処理が行われることにより、該要除去成分が取り除かれた第２の数（所定数）の変位補正済境界線ＬＩｃを得る（図３参照）。

すなわち、変位補正部１４０は、境界線抽出部１３０が抽出した基準境界線ＢＬ、及び、参照境界線ＲＬを受けて、変位量算出処理及び補正処理を行う。ここで、変位量算出処理は、基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの対応する画素間における変位量を算出する。そして、補正処理が、該変位量を用いて補正対象の横隔膜境界線ＬＩに対して補正処理が行われることで、変位補正済境界線ＬＩｃを得る。ここで、補正対象の横隔膜境界線ＬＩとは参照境界線ＲＬに相当する。

図１２は、呼気位相ＰＨ２（図５参照）時における変位補正済境界線ＬＩｃを例示する模式図である。図１２で示される変位補正済境界線Ｌ１ｃ〜Ｌ５ｃ（ＬＩｃ）は、変位補正部１４０が、図６及び図７で示される横隔膜境界線Ｌ１〜Ｌ５（ＬＩ）（すなわち、補正対象の横隔膜境界線ＬＩ）に対して、要除去成分を取り除いた境界線に相当する。ここで、図１２の例では、基準境界線ＢＬを横隔膜境界線Ｌ１としているため、フレーム選択部１２０では、基準フレーム画像ＢＦをフレーム画像Ｔ１として選択し、参照フレーム画像ＲＦ（補正対象のフレーム画像）をフレーム画像Ｔ１〜Ｔ５として選択している。すなわち、変位補正部１４０は、基準境界線ＢＬを横隔膜境界線Ｌ１とし、参照境界線ＲＬを横隔膜境界線Ｌ１〜Ｌ５として補正処理することで、変位補正済境界線Ｌ１ｃ〜Ｌ５ｃ（ＬＩｃ）を得ている。

以下では、変位量算出処理について４つの方法を具体的に説明してから、補正処理について２つの方法を具体的に説明する。なお、本実施形態では、これらに限定されることなく、適切に変位量算出処理及び補正処理が行えれば他の方法であってもよい。

＜１−３−１−４−１．第１の変位量算出処理＞
第１の変位量算出処理では、上記（ｉｉ）の変形が上下動にのみ起因する場合に有効となる。すなわち、横隔膜境界線ＬＩ間の変位量は、上下方向のみであるという前提の下、実施する。

図１３は、第１の変位量算出処理について説明する模式図である。図１３で示されるように、基準境界線ＢＬを横隔膜境界線Ｌ１とし、参照境界線ＲＬを横隔膜境界線Ｌ２とし、横隔膜境界線Ｌ１の画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４に対応する横隔膜境界線Ｌ２の各画素が、各々画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４である場合を想定する。なお、ここでは、説明の便宜上、基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの各々に対して、対応する４画素のみを代表して示しているが、実際は、基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの対応する画素が適宜指定される。

このとき、横隔膜境界線Ｌ１に対する横隔膜境界線Ｌ２の変位量、すなわち、対応する画素の変位量は、Ｙ軸方向のみのとなる。すなわち、第１の変位量算出処理により算出される、「画素Ｐ１１とＰ２１との変位量ｄ１」、「画素Ｐ１２とＰ２２との変位量ｄ２」、「画素Ｐ１３とＰ２３との変位量ｄ３」、及び、「画素Ｐ１４とＰ２４との変位量ｄ４」は、それぞれＹ成分のみの値となる。

そして、例えば、変位量ｄ１〜ｄ４のそのままの値を基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの変位量Ｄ１２とするほか、変位量ｄ１〜ｄ４の平均値、最小値あるいは最大値を基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの変位量Ｄ１２としてもよい。この変位量Ｄ１２は基準境界線ＢＬ，参照境界線ＲＬ間の上下動変形成分となる。

＜１−３−１−４−２．第２の変位量算出処理＞
第２の変位量算出処理では、上記（ｉｉ）の変形が上下動にのみならず、並進、回転にも起因する場合に有効となる。すなわち、横隔膜境界線ＬＩ間の変位量は、上下動、並進、回転の何れも含むという前提の下、実施する。

図１４は、第２の変位量算出処理について説明する模式図である。なお、図１４に付された符号の意味は、図１３と共通している。図１４において、図１３と異なる点は、対応する画素の指定方法が異なる点である。すなわち、第２の変位量算出処理では、端点間を合わせるように変位量Ｄ１２を算出する。具体的に、横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ２の端点間、すなわち、画素Ｐ１０とＰ２０、及び、画素Ｐ１４とＰ２４を合わせるように、回転や平行移動を行い、端点の間に存在する座標点に対し変位量ｄ１〜ｄ４を算出する。

そして、例えば、図１４で示す変位量ｄ１〜ｄ４によって算出可能な平行移動量や回転角度のそのままの値を基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの変位量Ｄ１２とするほか、平行移動量や回転角度の平均値（最小値あるいは最大値）またはその組合せ等に求められる量を、基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの変位量Ｄ１２としてもよい。この変位量Ｄ１２は基準境界線ＢＬ，参照境界線ＲＬ間の上下動、並進及び回転による変形成分となる。

なお、図１４で示す画素同士の変位量ｄ１〜ｄ４は、最も近くなる点間距離に相当する。ここで、回転や平行移動を行うときには、アフィン変換等を採用することが可能である。また、最小二乗法などを採用することにより最も近くなる点間距離を求めてもよい。

＜１−３−１−４−３．第３の変位量算出処理＞
第３の変位量算出処理では、上記（ｉｉ）の変形が上下動にのみならず、並進、回転にも起因する場合に有効となる。すなわち、横隔膜境界線ＬＩ間の変位量は、上下動、並進、回転の何れも含むという前提の下、実施する。

第３の変位量算出処理では、形状のフィッティングにより変位量Ｄを算出する。具体的なフィッティング計算の方法としては、例えば、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）アルゴリズムなどを採用することで実施することができる。ＩＣＰアルゴリズムを用いれば、基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとのうち、１つの境界線を平行移動したり、回転させたりすることで対応画素間の距離が最小になるように、収束演算を実施することができる。なお、ここでは、ＩＣＰアルゴリズムを例に挙げたが、収束計算を行うことで対応画素間の距離が最小になるようフィッティングを行う方法であれば他の方法であってもよい。すなわち、ＩＣＰアルゴリズムのような収束演算によるフィッティングを行う利点としては、より詳細に形状の合わせ込みが可能であることから、正確な変位量Ｄを計算することが可能である。

このように、フィッティング処理により対応画素間の距離が最小となるように、基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの変位量Ｄを求める。この変位量Ｄは基準境界線ＢＬ，参照境界線ＲＬ間の上下動、並進及び回転による変形成分となる。

＜１−３−１−４−４．第４の変位量算出処理＞
第４の変位量算出処理では、上記（ｉｉ）の変形が上下動にのみならず、並進、回転にも起因する場合に有効となる。すなわち、横隔膜境界線ＬＩ間の変位量は、上下動、並進、回転の何れも含むという前提の下、実施する。

第４の変位量算出処理では、基準境界線ＢＬに対する参照境界線ＲＬの対応する各画素を追跡し、「追跡結果」を変位量Ｄとして算出する。具体的な追跡計算方法としては、下記のような方法を採用することが可能である。

例えば、ＰＯＣ（位相限定相関）を採用することができる。ＰＯＣアルゴリズムでは、元になる登録画像（基準境界線ＢＬ）と照合すべき入力画像（参照境界線ＲＬ）の相関（類似性）を算出する。具体的には、デジタル信号化された画像をフーリエ変換で数学的に処理すると、振幅（濃淡データ）と位相（像の輪郭データ）とに分解されるが、この２つの情報のうち形状情報が含まれない振幅情報は使わずに、位相情報のみを用いて相関を瞬時に画像処理することができる。したがって、効果としては、高周波成分をカットできるため、血流そのものの影響による誤対応点検出を防止することができる。

また、ＲＩＰＯＣ（回転不変位相限定相関）を採用することもできる。ＲＩＰＯＣアルゴリズムでは、基準となる画像（基準境界線ＢＬ）に対し、比較対象となる他の画像（参照境界線ＲＬ）がどの程度回転しているかを検出する、回転量推定処理を考える。具体的に、画像が回転した場合、当然画像の周波数成分も変化する。位相成分の変化は非常に複雑であるが、振幅成分については画像の回転に合わせて回転し、更にその変化は回転中心の位置に依存しない。そこで、ＲＩＰＯＣでは、この振幅成分の特性に着目し、振幅成分を極座標変換し、Ｘ方向が角度theta、Ｙ方向が半径rとなる様な極座標画像を作成する。そして、極座標画像間でマッチングを行うと、Ｘ方向のズレが角度ズレに相当するため、マッチング結果から回転量を推定でき、その推定した回転量を用いて原画像を補正し、その後位置推定を行うことが可能となる。例えば、特許第3574301号に記載されているような方法を採用することができる。

このように、ＰＯＣやＲＩＰＯＣを採用して、基準境界線ＢＬの各画素に対する対応点探索により得られた追跡結果を、基準境界線ＢＬと参照境界線ＲＬとの変位量Ｄとすることができる。この変位量Ｄは基準境界線ＢＬ，参照境界線ＲＬ間の上下動、並進及び回転による変形成分となる。

なお、上述した第１〜第４の変位量算出処理は基準境界線ＢＬ，参照境界線ＲＬ間の変位量Ｄ（Ｄ１２）を求める場合を例に挙げて説明したが、参照境界線ＲＬが複数存在する場合は、参照境界線ＲＬ，ＲＬ間の変位量Ｄを求めることも勿論、可能である。

上述した第１〜第４の変位量算出処理は、基準境界線ＢＬ，参照境界線ＲＬ間の変位量Ｄは勿論、参照境界線ＲＬ，ＲＬ間の変位量Ｄを求める場合を含め、基準境界線ＢＬに近づけ一致させるように変位量Ｄを求めている。なお、第１及び第２の変位量算出処理に関しては、対応する画素間同士を差し引くことで変位量Ｄとしても良い。したがって、上述した第１〜第４の変位量算出手処理はいずれも基準境界線ＢＬを変位基準として変位量Ｄを求める処理となる。

＜１−３−１−４−５．第１の補正処理＞
続いて、変位量算出処理を実施した後に行われる補正処理について説明する。

第１の補正処理では、基準境界線ＢＬを横隔膜境界線Ｌ１とし参照境界線ＲＬを横隔膜境界線Ｌ２として算出された変位量Ｄ１２を用いて、横隔膜境界線ＬＩを補正する処理である。

図１５は、第１の補正処理について説明する模式図である。なお、図１５では、説明の便宜上、変位量Ｄは上下動のみの場合を想定し、変位量Ｄ１２の対応する画素間として、画素Ｐ１とＰ２を代表して示している。

図１５で示されるように、まず、基準境界線ＢＬが横隔膜境界線Ｌ１であり、補正対象の横隔膜境界線ＬＩである参照境界線ＲＬが横隔膜境界線Ｌ２である場合、上記の第１の変位量算出処理により横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ２間の変位量Ｄ１２が算出される。そして、このＤ１２を用いて、横隔膜境界線Ｌ２，Ｌ３を各々補正する。具体的に、横隔膜境界線Ｌ２を補正し変位補正済境界線Ｌ２ｃを得る場合、すなわち、横隔膜境界線Ｌ２上の画素Ｐ２が、第１の補正処理後に変位補正済境界線Ｌ２ｃ上の画素Ｐ２ｃになる。

また、変位量Ｄ１２を用いて横隔膜境界線Ｌ３を補正する（補正対象の横隔膜境界線ＬＩが横隔膜境界線Ｌ３である）場合も、横隔膜境界線Ｌ３上の画素Ｐ３が、第１の補正処理後に変位補正済境界線Ｌ３ｃ上の画素Ｐ３ｃになる。

なお、以上説明した第１の補正処理を行うと、前述の図１２で示される変位補正済境界線Ｌ２ｃ〜Ｌ５ｃ（ＬＩｃ）が得られる。

また、上述した例では、第１の変位量算出処理により得られた横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ２間の変位量Ｄ１２を用いた第１の補正処理を示したが、第２〜第４の変位量算出処理により得られた横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ２間の変位量Ｄ１２を用いて第１の補正処理を行うことができるのは勿論である。

＜１−３−１−４−６．第２の補正処理＞
第２の補正処理では、基準境界線ＢＬを横隔膜境界線Ｌ１とし、参照境界線ＲＬを横隔膜境界線ＬＩ（ここで、引数Ｉは２以上の整数）として算出された変位量Ｄ１Ｉを用いて、横隔膜境界線ＬＩを補正する処理である。

図１６は、第２の補正処理について説明する模式図である。なお、図１６では、説明の便宜上、変位量Ｄは上下動のみの場合を想定し、変位量Ｄ１２の対応する画素間として、画素Ｐ１とＰ２を代表して示し、変位量Ｄ１３の対応する画素間として、画素Ｐ１とＰ３を代表して示している。

図１６で示されるように、まず、基準境界線ＢＬが横隔膜境界線Ｌ１であり、補正対象の参照境界線ＲＬが横隔膜境界線Ｌ２である場合、上記の第１の変位量算出処理により横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ２間の変位量Ｄ１２が算出される。そして、この変位量Ｄ１２を用いて、横隔膜境界線Ｌ２を補正する。具体的には、先述と同様、横隔膜境界線Ｌ２上の画素Ｐ２が、第２の補正処理後に変位補正済境界線Ｌ２ｃ上の画素Ｐ２ｃになる。

また、基準境界線ＢＬ，横隔膜境界線Ｌ３間の変位量Ｄ１３を用いて横隔膜境界線Ｌ３を補正するとき（補正対象の横隔膜境界線ＬＩが横隔膜境界線Ｌ３である場合）は、横隔膜境界線Ｌ３上の画素Ｐ３が、第２の補正処理後に変位補正済境界線Ｌ３ｃ上の画素Ｐ３ｃになる。

図１７は、第２の補正処理の前後を示す模式図であり、図１７（ａ）は処理前の横隔膜境界線（補正対象の横隔膜境界線ＬＩ）はＬ２，Ｌ３を示し、図１７（ｂ）は基準境界線ＢＬ（横隔膜境界線Ｌ１）と補正処理後の変位補正済境界線Ｌ２ｃ，Ｌ３ｃを示す。

以上説明した第２の補正処理を行うと、図１７（ｂ）で示されるように、変位補正済境界線Ｌ２ｃ，Ｌ３ｃは、変位基準となる基準境界線ＢＬ（横隔膜境界線Ｌ１）に近づき一致するような補正結果が得られる。

上述した第１及び第２の補正処理を包括した補正処理は以下のようになる。すなわち、対象領域境界線に対応する画素を用いて、複数の対象領域境界線（横隔膜境界線Ｌ１〜Ｌ３）のうち、基準境界線ＢＬ（Ｌ１）以外の対象領域境界線のいずれか１つまたはそれ以上について、基準境界線ＢＬを変位基準とした変位量ΔＤ（Ｄ１２あるいはＤ１２，Ｄ１３）を算出する変位量算出処理を行い、変位量ΔＤは要除去成分であり、変位量算出処理後に変位量ΔＤを用いて基準境界線ＢＬ以外の２本（所定数）の対象領域境界線Ｌ２，Ｌ３を補正する補正処理となる。

そして、第１の補正処理において、補正処理に用いられる変位量ΔＤは、基準境界線と対象領域境界線のうち１つ（横隔膜曲線Ｌ２）との対応する画素間における変位量Ｄ１２となる。この変位量Ｄ１２を用いて対象領域境界線の１つ以外の対象領域境界線（横隔膜曲線Ｌ２）を補正する処理が第１の補正処理となる。

一方、第２の補正処理において、補正処理に用いられる変位量ΔＤは、基準境界線ＢＬ（Ｌ１）と対象領域境界線のうち１つ以上（横隔膜曲線Ｌ２，Ｌ３）との対応する画素間における変位量Ｄ１２，Ｄ１３となる。この変位量Ｄ１２，Ｄ１３を用いて基準境界線ＢＬ以外の２本（所定数）の対象領域境界線（横隔膜曲線Ｌ２，Ｌ３）を補正する処理が第２の補正処理となる。

＜１−３−１−５．画像生成部１５０及び表示部３４＞
画像生成部１５０では、第１の数以下である第２の数の変位補正済境界線ＬＩｃに基づいて表示用の変位補正済境界線情報ＬＧを生成する（図３参照）。変位補正済境界線情報ＬＧとしては、第２の数の変位補正済境界線ＬＩｃ毎に分離した第２の数の分離画像を生成しても良いし、第２の数の変位補正済境界線ＬＩｃが重畳表示されるよう１枚の静止画像を生成しても良い。

また、変位補正済境界線情報ＬＧに基準境界線ＢＬを指示する情報を含ませることが望ましい。

そして、表示部３４が、画像生成部１５０で生成された変位補正済境界線情報ＬＧを表示する（図３参照）。すなわち、分離画像が生成された場合は、表示部３４は、変位補正済境界線情報ＬＧとして、第２の数の分離画像を逐次表示する。また、静止画像が生成された場合は、表示部３４は、変位補正済境界線情報ＬＧとして、１枚の静止画像を表示することになる。

図１８及び図１９は、変位補正済境界線情報ＬＧを例示する模式図であり、図１８は健常者における変位補正済境界線情報ＬＧを示し、図１９は非健常者における変位補正済境界線情報ＬＧを示す図である。また、図１８（ａ）及び図１９（ａ）は、第２の数が「４」である変位補正済境界線Ｌ２ｃ〜Ｌ５ｃ（ＬＩｃ）に基づいて、画像生成部１５０が、変位補正済境界線ＬＩｃが重畳表示されるよう境界線毎に色を変えて１枚の静止画像（表示用の変位補正済境界線情報ＬＧ）を生成し、表示部３４に表示した場合である。なお、図１８（ａ）及び図１９（ａ）の例のように、基準境界線ＢＬを指示する情報を変位補正済境界線情報ＬＧ内に含ませて、基準境界線ＢＬである横隔膜境界線Ｌ１を同時に重畳表示しても良い。

一方、図１８（ｂ）及び図１９（ｂ）は、画像生成部１５０が当該変位補正済境界線Ｌ２ｃ〜Ｌ５ｃに基づいて算出された平均の変位補正済境界線ＬＡｃを表示用の変位補正済境界線情報ＬＧとして生成し、表示部３４に表示した場合である。

図１８（ａ）及び図１９（ａ）で示されるように、変位補正済境界線Ｌ２ｃ〜Ｌ５ｃでは、上記の（ｉｉ）の上下動、並進、回転による変形が取り除かれ、上記（ｉ）の形状変形のみが表現されている。すなわち、図７で示される横隔膜境界線Ｌ１〜Ｌ５のように、肺野全体としての変化ではなく、形状の部分的異常に対して表現することが可能となった。

また、図１８（ａ）では、横隔膜の左側Ｌと右側Ｒとの形状（すなわち、左肺野と右肺野との形状）が左右対称となっているが、図１９（ａ）では、横隔膜の右側Ｒにおける変位補正済境界線Ｌ２ｃ〜Ｌ５ｃがほぼ同じ位置であり、横隔膜の左側Ｌと右側Ｒとの形状が左右非対称となっている。このように、変位補正済境界線ＬＩｃを表示することで、正常な被検者Ｍの場合は、図１８（ａ）で示されるように左右対称の規則正しい放射状に表示されるが、病気を患った被検者Ｍの場合は、一部に異常があることを示唆する変形した形状が表示される。このため、ユーザの主観で診断することなく、客観的に診断を行うことが可能となる。

更に、図１８（ｂ）及び図１９（ｂ）で示されるように、平均値による１ラインを出力表示することも可能である。これにより、平均の変位補正済境界線ＬＡｃをユーザが診ることで変位補正済境界線Ｌ２ｃ〜Ｌ５ｃの形状を総合的に診断することが可能となる。

上述した変位補正済境界線情報ＬＧの例では、変位補正済境界線ＬＩｃが重畳表示されるよう１枚の静止画像を生成することを説明したが、変位補正済境界線ＬＩｃ毎に分離した分離画像を生成しても良い。すなわち、図１８及び図１９の例の場合、変位補正済境界線Ｌ２ｃ〜Ｌ５ｃ毎に分離した４枚の分離画像を生成することで、逐次動態画像として表示するようにしても良い。また、指定した変位補正済境界線ＬＩｃ間だけを表示しても良い。

また、画像生成部１５０は変位補正済境界線ＬＩｃに基づいて、変位補正済境界線ＬＩｃ間のバラツキ度（例えば、分散・距離差総和、平均、距離差最大等）を算出し、変位補正済境界線情報ＬＧとして表示部３４にて表示しても良い。例えば、変位補正済境界線情報ＬＧを、当該バラツキ度が１番高い２つの変位補正済境界線ＬＩｃとして表示してもよいし、変位補正済境界線ＬＩｃが閾値以上のバラツキのあるものだけを表示してもよい。

＜１−４．画像処理装置３の基本動作＞
図２０は、本実施形態に係る画像処理装置３において実現される基本動作を説明するフローチャートである。なお、既に各部の個別機能の説明は行ったため（図３参照）、ここでは全体の流れのみ説明する。

図２０に示すように、まず、ステップＳ１において、制御部３１の動態画像取得部１１０が、撮像装置１の読取制御装置１４によって撮影された動態画像（複数のフレーム画像ＭＩ）を、撮影制御装置２を介して取得する。

ステップＳ２では、フレーム選択部１２０が、選択対象フレーム画像ＴＩに対し、基準境界線ＢＬを抽出するための基準フレーム画像ＢＦと基準境界線ＢＬを除く所定数の横隔膜境界線ＬＩを抽出する用の参照フレーム画像ＲＦとを選択する処理を含むフレーム選択処理を行う（図３参照）。なお、図７の例では、基準フレーム画像ＢＦとしてフレーム画像Ｔ１が選択され、参照フレーム画像ＲＦとしてフレーム画像Ｔ２〜Ｔ５が選択される。

ステップＳ３では、境界線抽出部１３０が、ステップＳ２で選択された基準フレーム画像ＢＦ及び参照フレーム画像ＲＦ（補正対象の横隔膜境界線ＬＩ）に対し、横隔膜の境界線を抽出して横隔膜境界線ＬＩ（すなわち、基準境界線ＢＬ及び参照境界線ＲＬ）を得る境界線抽出処理を行う（図６，図７参照）。なお、図７の例では、基準境界線ＢＬとして横隔膜境界線Ｌ１が抽出され、補正対象の横隔膜境界線ＬＩである参照境界線ＲＬとして横隔膜境界線Ｌ２〜Ｌ５が抽出される。

ステップＳ４では、変位補正部１４０が、ステップＳ３で抽出された基準境界線ＢＬ及び、参照境界線ＲＬに対応する画素を用いて、参照境界線ＲＬの基準境界線ＢＬを変位基準とした変位量Ｄを算出する変位量算出処理（第１〜第４の変位量算出処理の何れか）を行った後、該変位量Ｄを用いて補正対象の横隔膜境界線ＬＩを補正する補正処理を行う。これにより、要除去成分（上下動、並進、回転等の変形成分）が取り除かれた変位補正済境界線ＬＩｃを得る（図１２，図１７（ｂ）参照）。

ステップＳ５では、変位補正部１４０における処理を更に行う場合には、変位補正部１４０が、参照境界線ＲＬ（補正対象の横隔膜境界線ＬＩ）を変更する際、フレーム選択部１２０に参照フレーム画像ＲＦ（補正対象のフレーム画像）を変更するよう指令し、ステップＳ２〜Ｓ４の処理が再度繰り返される。一方、変位補正部１４０における処理を終わらせる場合には、ステップＳ６に進む。

すなわち、ステップＳ２において、図１５で示されるように、参照フレーム画像ＲＦ（補正対象のフレーム画像）がフレーム画像Ｔ２，Ｔ３であり、フレーム画像Ｔ２，Ｔ３を一括して選択している場合（すなわち、参照境界線ＲＬが横隔膜境界線Ｌ２，Ｌ３である場合）は、ステップＳ６に進むことができる。しかしながら、参照フレーム画像ＲＦを、フレーム画像Ｔ２、Ｔ３を一括して選択せず、個々に選択する場合（すなわち、参照境界線ＲＬが横隔膜境界線Ｌ２、Ｌ３を一括して処理しない場合）は、参照フレーム画像ＲＦを変更する度にステップＳ２に移り、ステップＳ２〜Ｓ４の処理が行われる。

ステップＳ６では、画像生成部１５０が、ステップ４で得られた変位補正済境界線ＬＩｃに基づいて変位補正済境界線情報ＬＧを生成する（図１８及び図１９参照）。

なお、変位補正済境界線情報ＬＧには少なくとも変位補正済境界線ＬＩｃを指示する情報を含み、基準境界線ＢＬを併せて指示する情報を含ませることが望ましい。

最後に、ステップＳ７において、画像生成部１５０が、ステップＳ６にて生成した変位補正済境界線情報ＬＧを表示部３４または記憶部３２にて出力し（図３参照）、本動作フローが終了される。

以上のように第１実施形態に係る画像処理装置３では、第１の数（複数）の横隔膜境界線ＬＩ（複数の対象領域境界線）に対応する画素を用いて、第１の数の横隔膜境界線ＬＩ（複数の参照境界線ＲＬ）のうち、基準境界線ＢＬ以外の横隔膜境界線ＬＩのいずれか１つまたはそれ以上について、基準境界線ＢＬを変位基準とした変位量Ｄを算出する変位量算出処理を行う。変位量Ｄは要除去成分である。そして、変位量算出処理後に変位量Ｄを用いて基準境界線ＢＬ以外の所定数（第２の数）の横隔膜境界線ＬＩを補正する補正処理を行うことにより、要除去成分が取り除かれた第２の数（所定数）の変位補正済境界線ＬＩｃを得、第２の数（所定数）の変位補正済境界線ＬＩｃに基づく表示用の変位補正済境界線情報ＬＧを表示部３４上に表示する。すなわち、横隔膜境界線ＬＩから、該変位量Ｄに相当する変形が取り除かれた変位補正済境界線ＬＩｃが表示されることにより、ユーザが横隔膜境界線ＬＩの形状そのものの変化を捉えることにより、横隔膜の形状の動きそのものを把握することが可能になる。また、横隔膜境界線ＬＩの形状そのものを捉えることができるため、部分的な形状の異常を発見することができ、癒着等の部分的異常を容易に診断することが可能となる。更に、ユーザが所望する診断内容が変位補正済境界線情報ＬＧに集約されるため、必要最低限の診断時間ですみ、診断効率が向上する。このため、動態診断を適切かつ効率的に行うことが可能となる。

また、要除去成分は、対象領域における上下動、並進、及び、回転による変形成分のうち、少なくとも一つの成分を含むことにより、横隔膜境界線ＬＩから、上下動、並進、回転による変形が取り除かれた変位補正済境界線ＬＩｃが表示され得る。

また、複数のフレーム画像ＭＩを少なくとも含む選択対象フレーム画像ＴＩに対し、基準境界線ＢＬを抽出するための基準フレーム画像ＢＦと基準境界線ＢＬを除く横隔膜境界線ＬＩを抽出するための参照フレーム画像ＲＦとを選択する処理を含むフレーム選択処理を行うフレーム選択部１２０を更に備え、変位量算出処理は、基準フレーム画像ＢＦの横隔膜境界線ＬＩを基準境界線ＢＬとして、参照フレーム画像ＲＦの横隔膜境界線ＲＬとの対応する画素間における変位量Ｄを算出する処理を含む。これにより、ユーザの診断用途に応じたフレーム画像を選択することが可能となり、延いては、診断用途に応じた変位補正済境界線情報ＬＧを表示することが可能となる。また、必要なフレーム画像のみを選択することで、動態画像に含まれるフレーム画像ＭＩ全てについて変位補正済境界線ＬＩｃを得る場合と比較して、境界線抽出処理、変位量算出処理及び補正処理に要する計算時間を最小限にすることが可能となる。

また、第２の数（所定数）の変位補正済境界線ＬＩｃ毎に分離した第２の数（所定数）の分離画像を生成し、変位補正済境界線情報ＬＧとして、該第２の数（所定数）の分離画像を逐次表示する。これにより、横隔膜境界線ＬＩの形状そのものの変化を動態画像にて捉えることが可能となる。

また、第２の数（所定数）の変位補正済境界線ＬＩｃが重畳表示されるよう１枚の静止画像を生成し、変位補正済境界線情報ＬＧとして、該静止画像を表示する。例えば、診断対象とする第２の数（所定数）の変位補正済境界線ＬＩｃの形状を変位補正済境界線情報ＬＧとする場合、それらを識別可能に重畳表示することが可能となる。これにより、横隔膜境界線ＬＩの形状そのものの変化を１枚の静止画像にて捉えることが可能となる。

更に、対象領域は、横隔膜領域であることにより、動態診断により肺気腫や横隔膜弛患症等の病気を適切に診断することが可能となる。また、これらの病気において軽度な症状であれば、異常がわからない場合があるが、変位補正済境界線情報ＬＧによる診断を行えば、ユーザの主観に依存することがないため、誤診を防ぐことが可能となる。

＜２．第２実施形態＞
本発明の第２実施形態における画像処理装置は、第１実施形態の画像処理装置３のうち、変位補正部が以下で説明する点で異なる。なお、残余の構成は画像処理装置３と同様である。

＜２−１．変位補正部＞
第２実施形態における変位補正部の補正処理を以下では第３の補正処理と称する。第３の補正処理に用いられる変位量Ｄは、補正対象の横隔膜境界線ＬＩに対し時間的に直近の横隔膜境界線ＬＩからの変位量である。

図２１は、第３の補正処理について説明する模式図である。なお、図２１では、横隔膜境界線Ｌ１〜Ｌ４に対して、説明の便宜上、変位量Ｄは上下動のみの場合を想定し、変位量Ｄ１２の対応する画素間として、画素Ｐ１とＰ２を代表して示し、変位量Ｄ２３の対応する画素間として、画素Ｐ２とＰ３を代表して示し、変位量Ｄ３４の対応する画素間として、画素Ｐ３とＰ４を代表して示している。

図２１で示されるように、まず、基準境界線ＢＬが横隔膜境界線Ｌ１であり、補正対象の横隔膜境界線ＬＩすなわち参照境界線ＲＬが横隔膜境界線Ｌ２である場合、第２の補正処理と同様に、横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ２間の変位量Ｄ１２を用いて、横隔膜境界線Ｌ２を補正する。具体的には、先述と同様、横隔膜境界線Ｌ２上の画素Ｐ２が、第３の補正処理後に変位補正済境界線Ｌ２ｃ上の画素Ｐ２ｃになる。

次に、補正対象の横隔膜境界線ＬＩが横隔膜境界線Ｌ３のときは、変位量を求める比較対象が横隔膜境界線Ｌ２に変えて、変位量Ｄ２３を用いて横隔膜境界線Ｌ３を補正する。この場合、横隔膜境界線Ｌ３上の画素Ｐ３が、第３の補正処理後に変位補正済境界線Ｌ３ｃ上の画素Ｐ３ｃになる。

更に、補正対象の横隔膜境界線ＬＩが横隔膜境界線Ｌ４のとき、変位量を求める比較対象を横隔膜境界線Ｌ３に変更して、横隔膜境界線Ｌ３，Ｌ４間の変位量Ｄ３４を用いて横隔膜境界線Ｌ４を補正する。このとき、横隔膜境界線Ｌ４上の画素Ｐ４が、第３の補正処理後に変位補正済境界線Ｌ４ｃ上の画素Ｐ４ｃになる。

以上のように第２実施形態に係る画像処理装置では、補正処理に用いられる変位量Ｄは、補正対象の横隔膜境界線ＬＩに対し時間的に直近の横隔膜境界線ＬＩからの変位量Ｄである。

したがって、直近の選択対象フレーム画像ＴＩ間の横隔膜境界線ＬＩ間の変位量Ｄを常に用いた第３の補正処理を行うことにより、補正精度の高い変位補正済境界線Ｌ２ｃ〜Ｌ４ｃを得ることができる。その結果、診断用途に見合った変位補正済境界線情報ＬＧを表示することが可能となるため、動態診断をより適切かつ効率的に行うことが可能となる。

＜３．第３実施形態＞
本発明の第３実施形態における画像処理装置は、第１実施形態の画像処理装置３のうち、変位補正部が以下で説明する点で異なる。なお、残余の構成は画像処理装置３と同様である。

＜３−１．変位補正部＞
第３実施形態における変位補正部の補正処理を以下では第４の補正処理と称する。第４の補正処理に用いられる変位量Ｄは、基準境界線ＢＬ〜補正対象の横隔膜境界線ＬＩ間に少なくとも１つの横隔膜境界線ＬＩが存在する場合、時間的に隣接する２つ境界線ＬＩ間の変位量Ｄの和によって得られる、基準境界線ＢＬ〜補正対象の横隔膜境界線ＬＩ間の変位量Ｄとなる。

図２２は、第４の補正処理について説明する模式図である。なお、図２２では、横隔膜境界線Ｌ１〜Ｌ３に対して、説明の便宜上、変位量Ｄ１２の対応する画素間として、画素Ｐ１とＰ２を代表して示し、変位量Ｄ２３の対応する画素間として、画素Ｐ２とＰ３を代表して示し、変位量Ｄ１３の対応する画素間として、画素Ｐ１とＰ３を代表して示している。

図２２で示されるように、補正対象の横隔膜境界線ＬＩが横隔膜境界線Ｌ３であり、変位量Ｄ１３を用いて補正する場合を考える。第４の補正処理では、変位量算出処理が変位量Ｄ１３を変位量Ｄ１２と変位量Ｄ２３とに細分化して算出した後両者の変位量Ｄを合算した変位量（Ｄ１２＋Ｄ２３）を横隔膜境界線Ｌ１，Ｌ３間の変位量として用いる。このため、まず、変位量算出処理によって、横隔膜境界線Ｌ１と横隔膜境界線Ｌ２との間の変位量Ｄ１２を算出すると共に、横隔膜境界線Ｌ２と横隔膜境界線Ｌ３との間の変位量Ｄ２３を算出する。このように、変位量算出処理は（Ｄ１２＋Ｄ２３）を算出する。

すなわち、変位量Ｄ１３を算出する際、第１及び第２実施形態と同様に、横隔膜境界線Ｌ１、横隔膜境界線Ｌ３間において、直接求めた変位量Ｄ１３と比較して、本実施形態で算出された変位量（Ｄ１２＋Ｄ２３）は、横隔膜境界線Ｌ２を介する変位量が含まれるため、横隔膜境界線Ｌ１〜Ｌ３がどのような経路で変位したかが反映され、精度が高い。

このようにして、第４の補正処理は、高精度に算出された変位量（Ｄ１２＋Ｄ２３）を用いて横隔膜境界線Ｌ３を補正するため、変位補正済境界線Ｌ３ｃもまたより正確に算出される。すなわち、横隔膜境界線Ｌ３上の画素Ｐ３が、第４の補正処理後に変位補正済境界線Ｌ３ｃ上の画素Ｐ３ｃになる。

＜３−２．基本動作について＞
第３実施形態に係る画像処理装置の基本動作は、図２０におけるステップＳ２〜Ｓ４が異なる。すなわち、第１実施形態のステップＳ２では、フレーム選択部１２０が、基準フレーム画像ＢＦと参照フレーム画像ＲＦとにおけるフレーム選択処理を行ったが、第３実施形態のステップＳ２では、これに加え、基準フレーム画像ＢＦの撮影タイミングと参照フレーム画像ＲＦの撮影タイミングとの間に存在するフレーム画像（以下、「中間フレーム画像」と称する）をも選択する点で異なる。すなわち、図２２の変位量Ｄ１３を算出する例では、基準フレーム画像ＢＦはフレーム画像Ｔ１が選択され、参照フレーム画像ＲＦはフレーム画像Ｔ３が選択されるとともに、これらの撮影タイミングの間に存在する中間フレーム画像としてフレーム画像Ｔ２をも選択されることになる。

そして、第３実施形態のステップＳ３では、境界線抽出処理が、基準フレーム画像ＢＦ、参照フレーム画像ＲＦに加え、中間フレーム画像に対しても実施される。

また、第３実施形態のステップＳ４では、中間フレーム画像における横隔膜境界線を用いて、基準境界線ＢＬに対する参照境界線ＲＬの変位量Ｄを算出する変位量算出処理を行った後、該変位量Ｄを用いて補正対象の横隔膜境界線ＬＩを補正する補正処理を行う（図２２参照）。

以上のように第３実施形態に係る画像処理装置では、補正処理に用いられる変位量Ｄは、時間的に隣接する２つ境界線ＬＩ間の変位量Ｄの和によって得られる、基準境界線ＢＬ〜補正対象の横隔膜境界線ＬＩ間の変位量Ｄとなる。このように、変位量算出処理が、基準境界線ＢＬ，横隔膜境界線ＬＩ間の一の変位量Ｄを細分化して算出することにより、基準フレーム画像ＢＦ及び参照フレーム画像ＲＦ間を細分化することなく算出された変位量Ｄと比較して、高精度に算出することが可能となる。

＜４．第４実施形態＞
図２３は、本発明の第４実施形態として構成された画像処理装置３Ａで用いられる制御部３１Ａの機能構成を示す図である。この制御部３１Ａは、第１実施形態の画像処理装置３における制御部３１（図３参照）の代替として使用される。第１実施形態と異なる点は、制御部３１Ａが周期分類部１１５を更に備え、これに伴いフレーム選択部１２０Ａに変更される点である。なお、残余の構成は画像処理装置３と同様である。

＜４−１．周期分類部１１５＞
周期分類部１１５では、動態画像取得部１１０にて取得された複数のフレーム画像ＭＩが撮影された撮影時刻に同期した被検者Ｍ（身体）における横隔膜の周期的な変化となる、いわゆる呼吸周期（対象領域周期）を検出し、該複数のフレーム画像ＭＩを該呼吸周期単位（対象領域周期単位）に分類する。そして、周期分類部１１５は、該呼吸周期単位に分類後の複数のフレーム画像ＭＩ’をフレーム選択部１２０に出力する（図２３参照）。

周期分類部１１５は、被検者Ｍの呼吸周期を検出するに際し、呼吸情報を取得する呼吸情報取得処理を行い、該呼吸情報に基づいて呼吸周期ＰＣ、吸気位相ＰＨ１、呼気位相ＰＨ２を検出する。以下では、呼吸情報取得処理及び呼吸周期等の検出について各々分説する。

＜４−１−１．呼吸情報取得処理＞
横隔膜領域の物理的状態が時間変化する状態を示す値として規定される物理状態値を、呼吸振動値と称するとき、呼吸情報取得処理は、動態画像取得部１１０にて取得した動態画像を構成する複数のフレーム画像ＭＩに基づいて呼吸振動値を算出し、該呼吸振動値を呼吸情報とする処理である（図２３参照）。

図２３で示されるように、まず、呼吸情報取得処理では、動態画像取得部１１０によって取得された複数のフレーム画像ＭＩを用いて呼吸振動値を算出する。具体的に、呼吸振動値とは、呼吸による肺野領域サイズの変化を測るための指標であり、例えば、「肺野領域の特徴点間の距離（肺尖部から横隔膜までの距離等）」「肺野部の面積値（肺野領域サイズ）」「横隔膜の絶対位置」「肺野領域の画素濃度値」等が挙げられる。以下では、呼吸振動値が「肺野部の面積値」と「肺野領域の特徴点間の距離」との場合を例にして説明する。

呼吸振動値を「肺野部の面積値」とする場合、肺野部の輪郭抽出を行い、輪郭に囲まれた領域の画素数を肺野部の面積として定義することが可能である。

図２４（ａ）及び図２４（ｂ）は、肺野部の輪郭抽出を例示する模式図である。肺野部の抽出は、図８にて説明した抽出方法を用いて、図８と同様に、左右ごとに抽出しても（図２４（ａ）参照）、心臓や脊椎の領域を含んだ輪郭（図２４（ｂ）参照）として抽出してもよい。

このように、呼吸情報取得処理は、取得された複数のフレーム画像ＭＩを用いて、肺野部の輪郭ＯＬの抽出を実施し、抽出された領域内のピクセル数を肺野部の面積値を検出することで呼吸振動値を取得する（図２４（ａ）及び図２４（ｂ）参照）。

呼吸振動値を「肺野領域の特徴点間の距離」とする場合は、複数のフレーム画像ＭＩを用いて、肺野領域の特徴点間の距離を算出する。すなわち、肺野部の抽出を上記方法と同様に実施し、抽出された領域から、特徴点２点を求め、その２点間の距離を求めることで呼吸振動値として検出する。そして、該特徴点間の距離（呼吸振動値）の変化を呼吸位相ＰＨとする。

図２４（ｃ）及び図２４（ｄ）は、図２４（ａ）の肺野部の輪郭ＯＬを採用した場合における肺野領域の特徴点の位置を例示した図である。肺領域の上端ＬＴから下端ＬＢまでの長さ（肺野長）の変化を算出する場合、図２４（ｃ）では、肺尖部を肺領域の上端ＬＴとし、肺尖部から体軸方向におろした直線と横隔膜との交点を肺領域の下端ＬＢとして抽出した例であり、図２４（ｄ）では、肺尖部を肺領域の上端ＬＴとし、肋横角を肺領域の下端ＬＢとして抽出した例である。

このように、呼吸情報取得処理では、取得された複数のフレーム画像ＭＩを用いて、肺野領域の輪郭ＯＬの抽出を実施し、抽出された領域から特徴点間距離を検出することで呼吸振動値を取得する（図２４（ｃ）及び図２４（ｄ）参照）。

そして、上述の図５で示されるように、呼吸情報取得処理において取得された呼吸振動値の波形データを時系列で示した呼吸位相ＰＨ、すなわち、肺野領域の面積値や特徴点間距離等といった呼吸振動値を算出し、撮影タイミングＴＭ毎に時間方向にモニタリングした結果が得られる。

なお、本実施形態では、撮影画像を用いて呼吸情報を得たが、外部機器による計測結果を用いてもよい。この場合、周期分類部１１５には、外部機器より呼吸周期に関する情報が入力される。外部機器により計測する方法としては、例えば、特許第3793102号に記載されているような装置を用いることができる。また、レーザー光とＣＣＤカメラで構成されたセンサによるモニタリングにより実施する手法（例えば、"FG視覚センサを用いた就寝者の呼吸モニタリングに関する検討",青木 広宙,中島 真人,電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2001年.情報・システムソサイエティ大会講演論文集, 320-321, 2001-08-29.等参照）等を採用することもできる。すなわち、レーザー照射や呼吸モニタベルト等を用いて被写体Ｍの胸部の動きを検出する方法や、気速計によって呼吸の気流を検出することによっても、呼吸情報を得ることができ、これらの方法を適用することも可能である。

＜４−１−２．呼吸周期ＰＣ、吸気位相ＰＨ１及び呼気位相ＰＨ２の検出方法＞
続いて、呼吸情報取得処理で各々検出された呼吸振動値の変化を呼吸位相ＰＨとし、呼吸周期ＰＣ、吸気位相ＰＨ１、及び呼気位相ＰＨ２を検出する。具体的に、吸気位相ＰＨ１及び呼気位相ＰＨ２は、呼吸周期ＰＣ内における呼吸振動値の最大値Ｂ１と最小値Ｂ２とを算出することで検出される（図５参照）。

図５で示されるように、呼吸周期（呼吸サイクル）ＰＣの１周期は、吸気と呼気とから構成され、１回の呼気と１回の吸気からなる。吸気では、横隔膜が下がって息が吸い込まれるに連れて胸郭中の肺野の領域が大きくなる。息を最大限に吸い込んだとき（吸気と呼気の変換点）が最大吸気位相ＩＭである。呼気では、横隔膜が上がって息が吐き出されるに連れて肺野の領域が小さくなるが、息を最大限に排出したとき（呼気と吸気の変換点）が最大呼気位相ＥＭとなる。なお、図５の例では、呼吸周期ＰＣを、最大値Ｂ１間としたが、最小値ＰＢ２間としてもよい。

以下では、呼吸周期ＰＣ、吸気位相ＰＨ１及び呼気位相ＰＨ２の検出方法について説明する。

第１の方法は、動態画像の全体時間において、呼吸振動値が極大値及び極小値となる時刻を順次に算出することで、呼吸周期ＰＣを決定し、呼吸周期ＰＣ内における呼吸振動値の最大値Ｂ１と最小値Ｂ２とを決定する方法である。具体的には、全体時間における呼吸振動値にスムージングをかけ、高周波ノイズ成分を低減させた状態で、呼吸振動値の極大値（最大吸気位相ＩＭ）及び極小値（最大呼気位相ＥＭ）を算出する。これにより、呼吸振動値に含まれるノイズ成分を極大値や極小値として誤検出することを防ぐことが可能となる。

第２の方法は、呼吸周期ＰＣが先に検出され、呼吸周期ＰＣ毎に呼吸振動値が最大値、最小値となる時刻を検出する方法である。第１の方法と異なる点は、全体時間ではなく、呼吸周期ＰＣ単位で呼吸振動値の最大値（すなわち、最大吸気位相ＩＭ）及び最小値（最大呼気位相ＥＭ）を算出する点である。また、第２の方法においても、第１の方法と同様に、呼吸振動値にスムージングをかけ、高周波ノイズ成分を低減させた状態で、最大値及び最小値を抽出させても良い。

このように、周期分類部１１５では、呼吸振動値の変化を呼吸位相ＰＨとし、呼吸周期ＰＣ内における呼吸振動値の最大値Ｂ１と最小値Ｂ２とを検出し、吸気位相ＰＨ１及び呼気位相ＰＨ２の検出を行う（図５参照）。

＜４−２．フレーム選択部１２０Ａ＞
周期分類部１１５が、呼吸周期ＰＣ、呼吸振動値の最大値Ｂ１と最小値Ｂ２、吸気位相ＰＨ１、及び、呼気位相ＰＨ２を検出するため、フレーム選択部１２０Ａが以下のような処理を行うことが可能となる。

基準フレーム画像ＢＦと参照フレーム画像ＲＦとは、上記の呼吸周期ＰＣが同一周期内にあるときのフレーム画像であるとき、フレーム選択部１２０Ａにおける上記（ａ１）のフレーム選択処理は、以下の第１の選択処理と第２の選択処理と行う。

すなわち、第１の選択処理とは、基準フレーム画像ＢＦとして、（ｂ１）呼吸振動値が予め設定された第１の設定値に相当するときのフレーム画像、（ｂ２）呼吸振動値が最大値Ｂ１に相当するときのフレーム画像、及び、（ｂ３）呼吸振動値が最小値Ｂ２に相当するときのフレーム画像のうち、何れか１つのフレーム画像を選択する処理をいう。

また、第２の選択処理とは、参照フレーム画像ＲＦとして、（ｃ１）呼吸振動値が予め設定された第２の設定値に相当するときのフレーム画像、（ｃ２）基準フレーム画像ＢＦに対し時間的に近接するフレーム画像、（ｃ３）基準フレーム画像ＢＦが（ｂ２）のフレーム画像であるとき、呼吸振動値の最小値Ｂ２に相当するときのフレーム画像、及び、（ｃ４）基準フレーム画像ＢＦが（ｂ３）のフレーム画像であるとき、呼吸振動値の最大値Ｂ１に相当するときのフレーム画像、のうち、何れか１つのフレーム画像を選択する処理をいう。

ここでいう（ｂ１）の第１の設定値と（ｃ１）の第２の設定値とは、それぞれユーザが任意に指定する呼吸振動値であり、第１の選択処理では、指定された第１の設定値に相当するときのフレーム画像を基準フレーム画像ＢＦとして選択処理が行われ、第２の選択処理では、指定された第２の設定値に相当するときのフレーム画像を参照フレーム画像ＲＦとして選択処理が行われる。また、上記第１及び第２の選択処理の前提として、基準フレーム画像ＢＦと参照フレーム画像ＲＦとは、吸気位相ＰＨ１内または呼気位相ＰＨ２内に限定するという条件を課すことも可能である。更に、上記第１及び第２の選択処理以外に、ユーザが呼吸周期ＰＣ内のフレーム画像に対して、任意に基準フレーム画像ＢＦと参照フレーム画像ＲＦとを指定することも可能である。

以上のように、フレーム選択部１２０Ａにおける第１及び第２の選択処理にて選択された基準フレーム画像ＢＦと参照フレーム画像ＲＦとを用いて、第１〜第４の何れかの境界線抽出処理が実施され、第１〜第４の何れかの変位量算出処理が実施される（図２３参照）。

＜４−３．画像処理装置３Ａの基本動作＞
続いて、図２５は、第４実施形態に係る画像処理装置３Ａの動作フローを例示した図である。なお、図２５のうち、ステップＳＡ１，ＳＡ４〜ＳＡ８は図２０のステップＳ１，Ｓ３〜Ｓ７と同様であるため、その説明は省略する。

この第４実施形態では、第１実施形態では存在しなかった周期分類部１１５が付加され、フレーム選択手段１２０がフレーム選択手段１２０Ａに置換されたことで、下記の工程のみが変更される。

すなわち、第１実施形態と同様の工程として、ステップＳＡ１を経て、図２５で示されるように、ステップＳＡ２にて、周期分類部１１５において、ステップＳＡ１にて取得された複数のフレーム画像ＭＩが撮影された撮影時刻に同期した被検者Ｍ（身体）の呼吸周期ＰＣを検出し、該複数のフレーム画像ＭＩを該呼吸周期ＰＣ単位に分類することで、複数のフレーム画像ＭＩ’を得る。このとき、周期分類部１１５は、呼吸周期ＰＣのほか、呼吸振動値の最大値Ｂ１や最小値Ｂ２、吸気位相ＰＨ１、呼気位相ＰＨ２をも同時に検出する。

また、ステップＳＡ３では、ステップＳＡ２にて検出された呼吸周期ＰＣ等を考慮して、フレーム選択部１２０Ａにおける上記（ａ１）のフレーム選択処理が、第１の選択処理と第２の選択処理とを行うことで、基準フレーム画像ＢＦと参照フレーム画像ＲＦとが選択される。そして、残余の工程は第１実施形態と同様となる。

以上のように第４実施形態に係る画像処理装置３Ａでは、基準フレーム画像ＢＦと参照フレーム画像ＲＦとは、呼吸周期ＰＣが同一周期内にあるときのフレーム画像であり、（ａ１）のフレーム選択処理は、（ｂ１）〜（ｂ３）のうち、何れか１つのフレーム画像を基準フレーム画像ＢＦとして選択する第１の選択処理と、（ｃ１）〜（ｃ４）のうち、何れか１つのフレーム画像を参照フレーム画像ＲＦとして選択する第２の選択処理とを含む。これにより、ユーザが所望する同一周期内のフレーム画像間において、横隔膜境界線ＬＩの形状そのものの変化を精度良く診断することが可能となる。

＜５．第５実施形態＞
被検者Ｍの過去に撮影された動態画像を用いて経過観察を行う場合においては、複数のＸ線動態画像を並べて比較して診断する必要が有り、比較効率が悪くなる。

そこで、第５実施形態では、被検者Ｍの過去と現在との動態画像を用いて、変位補正済境界線情報を得ることを目的とする。なお、本実施形態では、用語の頭に「現在」及び「過去」と表記するが、ここで「現在」と表記する意味は、「過去」と表記するものと比較して時間的に新しいという概念で用いるものとする。

図２６は、本発明の第５実施形態として構成された画像処理装置３Ｂで用いられる制御部３１Ｂの機能構成を示す図である。この制御部３１Ｂは、第１実施形態の画像処理装置３における制御部３１（図３参照）の代替として使用される。第１実施形態と異なる点は、過去に撮影された動態画像を用い周期分類部１１５Ｂを更に備えることにより、動態画像取得部１１０Ｂ、フレーム選択部１２０Ｂ、境界線抽出部１３０Ｂ、変位補正部１４０Ｂ、画像生成部１５０Ｂに変更され点である。

また、図２６に示すように、情報蓄積装置５が、例えばパーソナル・コンピュータまたはワークステーションを用いたデータベースサーバからなり、過去画像記憶部（データベース）５１を備えて構成され、制御部３１Ｂとはバス３６（図１参照）を介してデータの送受信を行う。過去画像記憶部５１には、診断に用いられる被検者Ｍの過去に撮影された動態画像が予め記憶されている。なお、残余の構成は画像処理装置３と同様である。

＜５−１．動態画像取得部１１０Ｂ＞
動態画像取得部１１０Ｂは、上記の動態画像取得部１１０に相当する現在動態画像（複数の現在フレーム画像ＮＭＩ）を取得する現在動態画像取得部３１０に加え、現在フレーム画像ＮＭＩと同一の被検者Ｍに対する過去動態画像（複数の過去フレーム画像ＰＭＩ）を取得する過去動態画像取得部２１０を含んで構成される（図２６参照）。

過去動態画像取得部２１０は、例えば、図２６で示されるように、過去画像記憶部５１から過去動態画像を取得する。また、現在フレーム画像ＮＭＩと過去フレーム画像ＰＭＩとの撮影範囲は同一であることが好ましいが、少なくとも横隔膜領域は必ず含まれているものとする。

このように、第５実施形態における選択対象フレーム画像ＴＩは、同一の被検者Ｍ（身体）に対して、撮影時期を隔てて撮影された、現在フレーム画像ＮＭＩと過去フレーム画像ＰＭＩとの２種類のフレーム画像を含んで構成されることになる。

＜５−２．周期分類部１１５Ｂ＞
周期分類部１１５Ｂは、過去周期分類部２１５と現在周期分類部３１５とを含んで構成される（図２６参照）。ここで、周期分類部１１５Ｂに含まれる過去周期分類部２１５及び現在周期分類部３１５は、上述の周期分類部１１５と同様の機能を有する。

すなわち、現在周期分類部３１５では、動態画像取得部３１０にて取得された複数の現在フレーム画像ＮＭＩが撮影された撮影時刻に同期した被検者Ｍにおける現在呼吸周期を検出し、該複数の現在フレーム画像ＮＭＩを現在呼吸周期単位に分類する。そして、現在周期分類部３１５は、該現在呼吸周期単位に分類後の複数の現在フレーム画像ＮＭＩ’をフレーム選択部１２０Ｂに出力する（図２６参照）。

一方、過去周期分類部２１５では、動態画像取得部２１０にて取得された複数の過去フレーム画像ＰＭＩが撮影された撮影時刻に同期した被検者Ｍにおける過去呼吸周期を検出し、該複数の過去フレーム画像ＰＭＩを過去呼吸周期単位に分類する。そして、周期分類部２１５は、該過去呼吸周期単位に分類後の複数の過去フレーム画像ＰＭＩ’をフレーム選択部１２０Ｂに出力する（図２６参照）。

図２７は、周期分類部１１５Ｂが検出した呼吸振動値の波形データを時系列で示す模式図である。また、図２７（ａ）は過去周期分類部２１５が検出した過去呼吸位相ＰＰＨと過去撮影タイミングＰＴＭとを合わせて示す図であり、図２７（ｂ）は現在周期分類部３１５が検出した現在呼吸位相ＮＰＨと現在撮影タイミングＮＴＭとを合わせて示す図である。

図２７（ａ）で示されるように、過去周期分類部２１５では、過去呼吸周期ＰＰＣ、過去呼吸振動値の過去最大値ＰＢ１や過去最小値ＰＢ２、過去吸気位相ＰＰＨ１、過去呼気位相ＰＰＨ２を検出する。また、図２７（ｂ）で示されるように、現在周期分類部３１５では、現在呼吸周期ＮＰＣ、現在呼吸振動値の現在最大値ＮＢ１や現在最小値ＮＢ２、現在吸気位相ＮＰＨ１、現在呼気位相ＮＰＨ２を検出する。

なお、図２７の例では、過去呼吸周期ＰＰＣ（現在呼吸周期ＮＰＣ）を、過去最大値ＰＢ１（現在最大値ＮＢ１）間としたが、過去最小値ＰＢ２（現在最小値ＮＢ２）間としてもよい。

＜５−３．フレーム選択部１２０Ｂ＞
周期分類部１１５Ｂが、過去呼吸周期ＰＰＣ等、及び、現在呼吸周期ＮＰＣ等を検出したため、フレーム選択部１２０Ｂでは、以下のような処理を行うことが可能となる。

すなわち、フレーム選択部１２０Ｂにおけるフレーム選択処理は、フレーム画像ＴＩ（現在フレーム画像ＮＭＩと過去フレーム画像ＰＭＩとの２種類のフレーム画像）のうち、過去フレーム画像ＰＭＩ（時間的に過去に撮影されたフレーム画像）を基準フレーム画像ＢＦとして選択する処理を含む。

例えば、図２７の例において、フレーム選択部１２０Ｂにおけるフレーム選択処理は、選択対象フレーム画像ＴＩを、過去フレーム画像ＰＴ１〜ＰＴ５及び現在フレーム画像ＮＴ１〜Ｔ５とした場合、１０枚となる。そして、フレーム選択処理が、この５枚の過去フレーム画像ＰＴ１〜ＰＴ５内から、基準フレーム画像ＢＦを選択する。そして、参照フレーム画像ＲＦとして現在フレーム画像ＮＴ１〜Ｔ５を選択する。

＜５−４．境界線抽出部１３０Ｂ＞
境界線抽出部１３０Ｂでは、フレーム選択部１２０Ｂにて選択された基準フレーム画像ＢＦ、及び、参照フレーム画像ＲＦに相当する、過去フレーム画像ＰＴＩ及び現在フレーム画像ＮＴＩを対象に境界線抽出部１３０と同様の処理を行う。

例えば、図２７の例においては、基準フレーム画像ＢＦが、過去フレーム画像ＰＴ１〜ＰＴ５の何れかであるため、境界線抽出部１３０Ｂは過去フレーム画像ＰＴ１〜ＰＴ５のうち、基準フレーム画像ＢＦとして選択されたフレーム画像及び現在フレーム画像ＮＴ１〜ＮＴ５の全てに対して処理を行う。すなわち、過去フレーム画像ＰＴ１〜ＰＴ５から基準フレーム画像ＢＦが抽出され、現在フレーム画像ＮＴ１〜ＮＴ５からは現在横隔膜境界線ＮＬ１〜ＮＬ５（ＮＬＩ）が抽出される（図２６参照）。

＜５−５．変位補正部１４０Ｂ＞
変位補正部１４０Ｂでは、境界線抽出部１３０Ｂにて抽出された基準境界線ＢＬ、及び参照境界線ＲＬに相当する、過去横隔膜境界線ＰＬＩ及び現在横隔膜境界線ＮＬＩを対象に変位補正部１４０と同様の処理を行う。

例えば、図２７の例においては、基準境界線ＢＬは常に過去横隔膜境界線ＰＬ１であり、参照境界線ＲＬが現在横隔膜境界線ＮＬ１〜ＮＬ５の何れかであるため、変位補正部１４０Ｂは現在横隔膜境界線ＮＬ１〜ＮＬ５を用いて、適宜処理を行う。すなわち、現在横隔膜境界線ＮＬ１〜ＮＬ５から横隔膜境界線ＰＬ１を変位基準とした現在変位補正済境界線ＮＬ１ｃ〜ＮＬ５ｃ（ＮＬＩｃ）が得られる（図２６参照）。

＜５−６．画像生成部１５０Ｂ＞
画像生成部１５０Ｂでは、変位補正部１４０Ｂにて得られた過去変位補正済境界線ＰＬＩｃ及び現在変位補正済境界線ＮＬＩｃのそれぞれに対して、画像生成部１５０と同様の処理を行う。

例えば、図２７の例においては、現在変位補正済境界線ＮＬＩｃが現在変位補正済境界線ＮＬ１ｃ〜ＮＬ５ｃであるため、画像生成部１５０Ｂは現在変位補正済境界線ＮＬ１ｃ〜ＮＬ５ｃのそれぞれに対して処理を行う。すなわち、現在変位補正済境界線ＮＬ１ｃ〜ＮＬ５ｃから現在変位補正済境界線情報ＮＬＧが得られる（図２６のブロック図参照）。

＜５−７．画像処理装置３Ｂの基本動作＞
続いて、図２８は、第５実施形態に係る画像処理装置３Ｂの動作フローを例示した図である。この第５実施形態では、第１実施形態では存在しなかった過去動態画像取得部２１０、現在動態画像取得部３１０、現在周期分類部３１５及び過去周期分類部２１５を備え、フレーム選択部１２０がフレーム選択部１２０Ｂに置換されたことで、下記のように工程が変更される。

すなわち、ステップＳＢ１Ａでは、過去動態画像取得部２１０が、情報蓄積装置５の過去画像記憶部５１から過去動態画像（複数の過去フレーム画像ＰＭＩ）を取得する。

ステップＳＢ２Ａでは、過去周期分類部２１５が、複数の過去フレーム画像ＰＭＩを過去呼吸周期ＰＰＣ単位に分類することで、複数の過去フレーム画像ＰＭＩ’を得る。このとき、過去周期分類部２１５は、過去呼吸周期ＰＰＣのほか、過去呼吸振動値の過去最大値ＰＢ１や過去最小値ＰＢ２、過去吸気位相ＰＰＨ１、過去呼気位相ＰＰＨ２をも同時に検出する。

また、ステップＳＢ１Ａ及びＳＢ２Ａと並行して、ステップＳＢ１Ｂ及びＳＢ２Ｂが行われる。すなわち、ステップＳＢ１Ｂでは、現在動態画像取得部３１０が、撮像装置１の読取制御装置１４によって撮影された現在動態画像（複数の現在フレーム画像ＮＭＩ）を、撮影制御装置２を介して取得する。

ステップＳＢ２Ｂでは、現在周期分類部３１５が、複数の現在フレーム画像ＮＭＩを現在呼吸周期ＮＰＣ単位に分類することで、複数の現在フレーム画像ＮＭＩ’を得る。このとき、現在周期分類部３１５は、現在呼吸周期ＮＰＣのほか、現在呼吸振動値の現在最大値ＮＢ１や現在最小値ＮＢ２、現在吸気位相ＮＰＨ１、現在呼気位相ＮＰＨ２をも同時に検出する。

ステップＳＢ３では、フレーム選択部１２０Ｂにおけるフレーム選択処理が、選択対象フレーム画像ＴＩ（現在フレーム画像ＮＭＩと過去フレーム画像ＰＭＩとの２種類のフレーム画像）のうち、１枚の過去フレーム画像ＰＭＩを基準フレーム画像ＢＦとして選択する。残余のフレーム選択処理は、ステップＳ２と同様である。すなわち、図２７の例では、基準フレーム画像ＢＦとして過去フレーム画像ＰＴ１が選択され、参照フレーム画像ＲＦとして現在フレーム画像ＮＴ１〜ＮＴ５が選択される。すなわち、過去フレーム画像ＰＴ２〜ＰＴ５はここで処理対象から除外される。

ステップＳＢ４では、境界線抽出部１３０Ｂにおいて、ステップＳＢ３にて選択された基準フレーム画像ＢＦ、及び、参照フレーム画像ＲＦに相当する、過去フレーム画像ＰＴＩ及び現在フレーム画像ＮＴＩを対象に、上述のステップＳ３と同様の処理を行うことで、基準境界線ＢＬ、及び、参照境界線ＲＬ（現在横隔膜境界線ＮＬＩ）を抽出する。

ステップＳＢ５では、変位補正部１４０Ｂにおいて、ステップＳＢ４にて抽出された基準境界線ＢＬ、及び、参照境界線ＲＬに相当する、現在横隔膜境界線ＮＬＩを対象に、適宜、上述のステップＳ４と同様の処理を行うことで、各々、現在変位補正済境界線ＮＬＩｃを得る。

ステップＳＢ６では、変位補正部１４０Ｂにおける処理を更に行う場合には、変位補正部１４０Ｂが、補正対象の横隔膜境界線ＬＩ（参照境界線ＲＬ）を変更する際、フレーム選択部１２０Ｂに参照フレーム画像ＲＦを変更するよう指令し、ステップＳ３Ｂ〜Ｓ５Ｂの処理が再度繰り返される。一方、変位補正部１４０Ｂにおける処理を終わらせる場合には、ステップＳＢ７に進む。

ステップＳＢ７では、画像生成部１５０Ｂにおいて、ステップＳＢ４にて得た現在変位補正済境界線ＮＬＩｃを対象にして、上述のステップＳ６と同様の処理を行うことで、各々、現在変位補正済境界線情報ＮＬＧを得る。

なお、現在変位補正済境界線情報ＮＬＧには少なくとも現在変位補正済境界線ＮＬＩｃを指示する情報を含み、基準境界線ＢＬを併せて指示する情報を含ませることが望ましい。

最後に、ステップＳＢ８において、画像生成部１５０Ｂが、ステップＳＢ７にて生成した現在変位補正済境界線情報ＮＬＧを表示部３４または記憶部３２にて出力し（図２６参照）、本動作フローが終了される。

以上のように第５実施形態に係る画像処理装置３Ｂでは、選択対象フレーム画像ＴＩは、同一の被検者Ｍ（身体）に対して撮影時期を隔てて撮影された現在フレーム画像ＮＭＩと過去フレーム画像ＰＭＩとの２種類のフレーム画像（複数のフレーム画像より時間的に過去に撮影されたフレーム画像）を含み、フレーム選択処理は、同一の身体に対して、複数のフレーム画像より時間的に過去に撮影されたフレーム画像を基準フレーム画像として選択する処理を含む。すなわち、現在変位補正済境界線ＮＬＩｃを指示する現在変位補正済境界線情報ＮＬＧを得る場合において、基準フレーム画像ＢＦを過去に撮影された共通の（同一の）フレーム画像（図２７の例では、過去フレーム画像ＰＴ１）を用いて実施することができる。これにより、動態診断から一身体の横隔膜境界線ＬＩにおける過去と現在との形状そのものの比較及びその変化の比較を精度良く行うことが可能となる。このため、経過観察を正確に行うことが可能となる。

＜５−８．第５実施形態の第１の変形例：横隔膜境界線ＬＩの右側と左側＞
第５実施形態では、被検者Ｍの横隔膜境界線ＬＩの過去と現在との形状変化の差異を表示するために、現在変位補正済境界線情報ＮＬＧが得られたが、例えば、同一のフレーム画像内における横隔膜境界線ＬＩの右側と左側との形状変化の差異を表示することを目的として、右側変位補正済境界線情報及び左側変位補正済境界線情報を得てもよい（不図示）。

すなわち、横隔膜境界線ＬＩの右側及び左側のそれぞれの変位量算出処理を実施する際に、基準境界線ＢＬを共通の（同一の）右側横隔膜境界線（もしくは、左側横隔膜境界線）を用いて実施する。ここで留意すべきは、右側及び左側の横隔膜境界線ＬＩの形状は背骨を対称軸とした線対称の関係にあるため、右側または左側の横隔膜境界線ＬＩの何れかの形状を反転させることで、変位量算出処理を実施し、右側変位補正済境界線及び左側変位補正済境界線を得る必要がある。

＜５−９．第５実施形態の第２の変形例：吸気位相ＰＨ１と呼気位相ＰＨ２＞
第２の変形例では、横隔膜境界線ＬＩの吸気位相ＰＨ１時と呼気位相ＰＨ２時との形状変化の差異を表示することを目的として、吸気変位補正済境界線情報及び呼気変位補正済境界線情報を得てもよい（不図示）。

すなわち、横隔膜境界線ＬＩの吸気位相ＰＨ１時と呼気位相ＰＨ２時のそれぞれの変位量算出処理を実施する際に、基準境界線ＢＬを共通の（同一の）吸気横隔膜境界線（もしくは、呼気横隔膜境界線）を用いて実施し、吸気変位補正済境界線及び左側変位補正済境界線を得る。

＜６．第６実施形態＞
横隔膜領域の動きを横隔膜境界線ＬＩから直接把握することが困難であることを上述したように、心臓の動きを心臓境界線から直接把握することも困難である。すなわち、実際の心臓の動き以外の動きが伴っており、正確に心臓の動きを診断するのは困難である。

そこで、第１〜第５実施形態では、対象領域が横隔膜領域の場合であったが、第６実施形態では、対象領域が心臓領域の場合を扱う。第１実施形態と異なる点は、心臓領域の境界線を抽出する境界線抽出部１３０Ｃに変更される点である。また、第４，５実施形態にて説明したように周期分類部を備える場合は、心臓の周期的な変化に基づいて複数のフレーム画像ＭＩを分類する周期分類部１１５Ｃに変更される。なお、残余の構成は第１〜第５実施形態に係る画像処理装置と同様である。

また、本実施形態のように対象領域が心臓領域の場合は、呼吸有時の心臓の動きとして、心臓の動きに加え呼吸の動きが伴うため、上下動のみを考慮した第１の変位量算出処理により、補正処理を実施しても適切な変位補正済境界線ＬＩｃは得られない。このため、第２〜第４の変位量算出処理により変位量Ｄを算出することが好ましい。あるいは、横隔膜領域の変位量Ｄを取り除いた後、心臓領域の変位量Ｄを第１の変位量算出処理を算出する方法であってもよい。

以下では、境界線抽出部１３０Ｃを先に説明してから、周期分類部１１５Ｃについて説明する。

＜６−１．境界線抽出部１３０Ｃ＞
境界線抽出部１３０Ｃでは、上記第１の数のフレーム画像ＴＩに対し、心臓領域の境界線を抽出して第１の数の心臓境界線（対象領域境界線）を得る境界線抽出処理を行う。

各フレーム画像から、心臓境界線（心臓の輪郭）を検出する手法としては、種々の公知の手法を採用することができ、例えば、心臓の形状を示すモデル（心臓モデル）を用いて、Ｘ線画像中の特徴点と、心臓モデルの特徴点とを合わせて行くことで、心臓の輪郭を検出する手法（例えば、“Image feature analysis and computer-aided diagnosis in digital radiography: Automated analysis of sizes of heart and lung in chest images”, Nobuyuki Nakamori et al., Medical Physics, Volume 17, Issue 3, May,1990, pp.342-350.等参照）等を採用することができる。

なお、心臓境界線ＨＬＩの抽出方法は上記の方法だけではなく、動態画像から抽出可能な方法であればどのような方法をとっても良い。

図２９は、各フレーム画像から抽出された心臓境界線を例示する模式図である。図２９（ａ）〜（ｃ）で示されるように、各フレーム画像に基づいて心臓境界線ＨＬ１〜ＨＬ３（ＨＬＩ）が抽出されていることが見て取れる。

＜６−２．周期分類部１１５Ｃ＞
周期分類部１１５Ｃでは、動態画像取得部１１０にて取得された複数のフレーム画像ＭＩが撮影された撮影時刻に同期した被検者Ｍ（身体）における心臓領域の周期的な変化となる、いわゆる心拍周期（対象領域周期）を検出し、該複数のフレーム画像ＭＩを該心拍周期単位（対象領域周期単位）に分類する。そして、周期分類部１１５Ｃは、該心拍周期単位に分類後の複数のフレーム画像ＭＩ’をフレーム選択部に出力する。

以下では、周期分類部１１５Ｃが行う被検者Ｍの心拍周期を検出する心拍周期取得処理について説明する。

＜６−２−１．心拍周期取得処理＞
心拍周期取得処理では、動態画像取得部１１０によって取得された撮影画像を用いて、心臓壁（すなわち、心臓境界線ＨＬＩに相当する）の動き量を算出することで、心拍周期を取得する処理である。詳細には、動態画像から心臓壁の変動が検出されることで、各フレーム画像が撮影されたタイミングにおける心臓の拍動の位相が検出される。そして、当該心臓の拍動の位相により心拍周期を決定する。

図２９で示されるように、動態画像で捉えられた心臓壁（心臓境界線ＨＬＩ）の変動の一例として、心臓の横幅の変動を採用する。すなわち、図２９(ａ)〜図２９(ｃ)では、心臓が拡張していく過程で、心臓の横幅がｗ１からｗ３へと大きくなっていく状態が例示されている。

そこで、各フレーム画像から、上記で説明した方法等を用いて心臓の輪郭（心臓境界線ＨＬＩ）を検出し、心臓の横幅を検出することで、心拍周期を検出することができる。

図３０は、動態画像を構成する複数のフレーム画像について、撮影された時刻と心臓の横幅（心臓壁の動き量）との関係を例示する模式図である。図３０では、横軸が時刻、縦軸が心臓の横幅を示し、丸印が検出された心臓の横幅の値を示している。

ここで、時刻ｔで捉えられた心臓の横幅をＨｗt、時刻ｔ＋１で捉えられた心臓の横幅をＨｗt+1とし、（Ｈｗt+1−Ｈｗt）≧０が成立する場合には、時刻ｔで捉えられたフレーム画像が心臓の拡張時に分類され、（Ｈｗt+1−Ｈｗt）＜０が成立する場合には、時刻ｔで捉えられたフレーム画像が心臓の収縮時に分類される。

このように、心臓の横幅、すなわち、心臓壁の変動を検出することで、心臓の拡張時および収縮時が分類できるため、心臓の拍動の位相を検出することが可能となる。

以上のように、周期分類部１１５Ｃでは、動態画像で捉えられた心臓壁の動きに基づき、心拍周期を検出することで、該複数のフレーム画像ＭＩを該心拍周期単位に分類することが可能となる。

なお、心拍周期取得処理は上記の方法だけではなく、心電計から取得された結果を用いて心拍周期を取得する方法であっても良い。例えば、心電計の位相検出部による検出動作が撮像装置１による撮像動作と同期して行われることで実現可能となる。

以上のように第６実施形態に係る画像処理装置では、対象領域は、心臓領域であることにより、動態診断により心臓に関する病気を適切に診断することが可能となる。また、軽度な症状であれば、異常がわからない場合があるが、変位補正済境界線情報ＬＧによる診断を行えば、ユーザの主観に依存することがないため、誤診を防ぐことが可能となる。

＜７．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

※ 本実施形態では、画像処理装置３，３Ａ，３Ｂ等を個別に実施されるように各実施形態に分けて記載したが、これらの個別機能は、互いに矛盾しない限り、相互に組み合わせてもよい。

※ 本実施形態における表示部３４では、図１８で示された表示方法を説明したが、これに限られず、例えば、異常と判定された被検者Ｍの変位補正済境界線情報ＬＧを、実際の動態画像上のどこのラインを表示しているのかが分かるように、動態画像に変位補正済境界線情報ＬＧを重畳して表示しても良い。また、動態画像上で表示する変位補正済境界線情報ＬＧは、異常と判定された結果だけでなく、最大呼気、最大吸気または、疾患の疑いがある周期位置の前後なども追加して表示してもよい。なお、図３１で示されるように、動画再生時は最大呼気に相当する変位補正済境界線Ｌ５ｃ及び最大吸気に相当する変位補正済境界線Ｌ１ｃは常に表示し、それ以外は非表示にして表示するようにしてもよい。

※ 第１実施形態に係る画像処理装置３は、フレーム選択部１２０を備えて構成される場合について説明したが、これに限られず、フレーム選択部１２０を備えない構成であっても良い。すなわち、フレーム選択部１２０を備えない構成では、境界線抽出部１３０が、動態画像取得部１１０にて取得した動態画像を構成する複数のフレーム画像ＭＩ全てにおいて境界線抽出処理を実施する。そして、変位補正部１４０が、ユーザが予め指定した条件（所定の規則）の下、基準境界線ＢＬ、及び、参照境界線ＲＬを順次設定することで、変位量算出処理及び補正処理を実施することになる。

※ 本実施形態では、フレーム選択部１２０におけるフレーム選択処理が、境界線抽出部１３０における境界線抽出処理の前処理として実施されたが、これに限られず、境界線抽出処理の後処理として実施される構成であっても良い。すなわち、動態画像取得部１１０にて取得した動態画像を構成する複数のフレーム画像ＭＩ全てにおいて境界線抽出処理を実施した後、フレーム選択処理が、基準フレーム画像ＢＦ（基準境界線ＢＬ）、及び、参照フレーム画像ＲＦ（参照境界線ＲＬ）を選択することになる。つまり、フレーム選択処理が実施されると同時に、基準フレーム画像ＢＦの横隔膜境界線ＬＩが基準境界線ＢＬに設定され、参照フレーム画像ＲＦの横隔膜境界線ＬＩが参照境界線ＲＬに設定されることになる。

※ 本実施形態における各画像処理装置では、対象領域が横隔膜領域または心臓領域の場合をそれぞれ扱ったが、これに限られず、対象領域が横隔膜領域及び心臓領域の場合であっても良い。すなわち、変位補正済境界線情報ＬＧを得るまでの処理は横隔膜領域及び心臓領域で各々並行して実施されることで、変位補正済境界線情報ＬＧが対象領域毎に別々に表示部３４及び記憶部３２に出力される。

※ 第５実施形態の第１変形例では、右側変位補正済境界線及び左側変位補正済境界線を得ることを目的とされたが、これに限られず、例えば、健常者の横隔膜境界線ＬＩと非健常者の横隔膜境界線ＬＩとに対して、基準境界線ＢＬを共通の（同一の）健常者横隔膜境界線を用いて実施することで、健常者変位補正済境界線及び非健常者変位補正済境界線を得ることもできる。

※ 被写体は、人体だけでなく、動物の身体であってもよい。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１ 撮影装置
２ 撮影制御装置
３，３Ａ，３Ｂ 画像処理装置
３１，３１Ａ，３１Ｂ 制御部
３２ 記憶部
３４ 表示部
１００ 放射線動態画像撮影システム
１１０，１１０Ｂ 動態画像取得部
１１５，１１５Ｂ 周期分類部
１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ フレーム選択部
１３０，１３０Ｂ 境界線抽出部
１４０，１４０Ｂ 変位補正部
１５０，１５０Ｂ 画像生成部
２１０ 過去動態画像取得部
２１５ 過去周期分類部
３１０ 現在動態画像取得部
３１５ 現在周期分類部
Ｍ 被写体（被検者）
ＭＩ フレーム画像
ＴＩ 第１の数のフレーム画像
ＢＦ 基準フレーム画像
ＲＦ 参照フレーム画像
ＢＬ 基準境界線
ＲＬ 参照境界線
ＬＩ 横隔膜境界線
ＨＬＩ 心臓境界線
ＬＩｃ 変位補正済境界線
ＬＧ 変位補正済境界線情報
ＰＣ 呼吸周期
ＰＨ 呼吸位相
ＰＨ１ 吸気位相
ＰＨ２ 呼気位相
ＥＭ 最大呼気位相
ＩＭ 最大吸気位相

Claims (11)

1. 人体または動物の身体内部における対象領域の物理的状態が時間変化する状態を時間方向に順次に撮影された複数のフレーム画像から構成される動態画像を取得する動態画像取得手段と、
   前記複数のフレーム画像のうち、複数のフレーム画像に対し、前記対象領域の境界線を抽出して前記複数の対象領域境界線を得る境界線抽出処理を行う境界線抽出手段と、
   前記複数の対象領域境界線に対応する画素を用いて、前記複数の対象領域境界線のうち、基準境界線以外の対象領域境界線のいずれか１つまたはそれ以上について、前記基準境界線を変位基準とした変位量を算出する変位量算出処理を行い、前記変位量は要除去成分であり、前記変位量算出処理後に前記変位量を用いて前記基準境界線以外の所定数の前記対象領域境界線を補正する補正処理を行うことにより、前記要除去成分が取り除かれた所定数の変位補正済境界線を得る変位補正手段と、
   前記所定数の変位補正済境界線に基づく表示用の変位補正済境界線情報を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とし、
   前記要除去成分は、
   前記対象領域における上下動、並進、及び、回転による変形成分のうち、少なくとも一つの成分を含む、
   画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置であって、
   前記複数のフレーム画像を少なくとも含む選択対象フレーム画像に対し、
   前記基準境界線を抽出するための基準フレーム画像と前記基準境界線を除く前記対象領域境界線を抽出するための参照フレーム画像とを選択する処理を含むフレーム選択処理を行うフレーム選択手段、
   を更に備え、
   前記変位量算出処理は、
   前記基準フレーム画像の前記対象領域境界線を前記基準境界線として、前記参照フレーム画像の前記対象領域境界線との対応する画素間における変位量を算出する処理、
   を含む、
   画像処理装置。
3. 請求項２に記載の画像処理装置であって、
   前記選択対象フレーム画像は、前記複数のフレーム画像より時間的に過去に撮影されたフレーム画像を含み、
   前記フレーム選択処理は、
   同一の前記身体に対して、前記複数のフレーム画像より時間的に過去に撮影されたフレーム画像を前記基準フレーム画像として選択する処理を含む、
   画像処理装置。
4. 請求項２に記載の画像処理装置であって、
   前記複数のフレーム画像が撮影された撮影時刻に同期した前記身体における前記対象領域の周期的な変化となる対象領域周期を検出し、前記複数のフレーム画像を該対象領域周期単位に分類する周期分類手段、
   を更に備え、
   前記基準フレーム画像と前記参照フレーム画像とは、前記対象領域周期が同一周期内にあるときのフレーム画像であり、
   前記対象領域の物理的状態が時間変化する状態を示す値が物理状態値として規定され、
   前記フレーム選択処理は、
   （ｂ１）前記物理状態値が予め設定された第１の設定値に相当するときのフレーム画像、
   （ｂ２）前記物理状態値が最大値に相当するときのフレーム画像、及び、
   （ｂ３）前記物理状態値が最小値に相当するときのフレーム画像
   のうち、何れか１つのフレーム画像を前記基準フレーム画像として選択する第１の選択処理と、
   （ｃ１）前記物理状態値が予め設定された第２の設定値に相当するときのフレーム画像、
   （ｃ２）前記基準フレーム画像に対し時間的に近接するフレーム画像、
   （ｃ３）前記基準フレーム画像が前記（ｂ２）のフレーム画像であるとき、前記物理状態値の最小値に相当するときのフレーム画像、及び、
   （ｃ４）前記基準フレーム画像が前記（ｂ３）のフレーム画像であるとき、前記物理状態値の最大値に相当するときのフレーム画像、
   のうち、何れか１つのフレーム画像を前記参照フレーム画像として選択する第２の選択処理と、
   を含む、
   画像処理装置。
5. 請求項２に記載の画像処理装置であって、
   前記補正処理に用いられる前記変位量は、前記基準境界線と前記対象領域境界線のうち１つとの対応する画素間における変位量であり、前記変位量を用いて前記対象領域境界線の１つ以外の前記対象領域境界線を補正する、
   画像処理装置。
6. 請求項２に記載の画像処理装置であって、
   前記補正処理に用いられる前記変位量は、補正対象の対象領域境界線に対し時間的に直近の対象領域境界線からの変位量である、
   画像処理装置。
7. 請求項２に記載の画像処理装置であって、
   前記補正処理に用いられる前記変位量は、時間的に隣接する２つ境界線間の変位量の和によって得られる、前記基準境界線〜補正対象の対象領域境界線間の変位量である、
   画像処理装置。
8. 請求項１ないし請求項７のうち、いずれか１項記載の画像処理装置であって、
   前記所定数の変位補正済境界線毎に分離した所定数の分離画像を生成する画像生成手段、
   を更に備え、
   前記表示手段は、
   前記変位補正済境界線情報として、前記所定数の分離画像を逐次表示することを特徴とする、
   画像処理装置。
9. 請求項１ないし請求項８のうち、いずれか１項記載の画像処理装置であって、
   前記複数の変位補正済境界線が重畳表示されるよう１枚の静止画像を生成する画像生成手段、
   を更に備え、
   前記表示手段は、
   前記変位補正済境界線情報として、前記静止画像を表示することを特徴とする、
   画像処理装置。
10. 請求項１ないし請求項９のうち、いずれか１項記載の画像処理装置であって、
    前記対象領域は、
    横隔膜領域及び心臓領域の何れか少なくとも一方の領域を含むことを特徴とする、
    画像処理装置。
11. 画像処理装置に含まれるコンピュータによって実行されることにより、前記コンピュータを、請求項１ないし請求項１０のうち、いずれか１項記載の画像処理装置として機能させるプログラム。

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