JP6489801B2 - 画像処理装置、画像診断システム、画像処理方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理装置の制御方法およびプログラムに関し、特に、種々の医用画像収集装置（モダリティ）で撮像した医用画像を処理する技術に関する。

近年、医療分野で光音響断層撮像装置（ＰＡＴ（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置）が開発されている。ＰＡＴ装置は、被検体に光パルスを照射することで被検体内の吸収物質を励起し、吸収物質の熱弾性膨張により生じる光音響信号を検出することで、被検体の光吸収に関わる性質を画像化する装置である。すなわち、照射光に対する被検体内の光エネルギー堆積量分布（光エネルギー吸収密度分布）が画像化される。また、これに基づき、照射波長に関する被検体の光吸収係数分布が画像化される。さらに、複数の波長に関する光吸収係数分布に基づいて、被検体を構成する物質の状態（例えばヘモグロビンの酸素飽和度など）を画像化することも可能である。これらの画像は、がんなどの腫瘍の内外に生じる新生血管に関する情報を可視化するものであると期待されている。以下では、これらの画像を総称して、光音響断層画像（ＰＡＴ画像）と呼ぶ。

ＰＡＴ装置は、エネルギーが小さい近赤外光パルスを照射するため、Ｘ線などと比べて被検体の深部の画像化が難しい。そこで、特許文献１では、乳房を被検体としたＰＡＴ装置の一形態として、乳房を２枚の平板（以下、保持板と呼ぶ）で保持して乳房の厚みを薄くした状態で撮像を行っている。その際に、近赤外光パルスの照射範囲（以下、撮像領域と呼ぶ）は、乳房を保持する保持板の平面上で２次元的に設定される。

特許文献２では、被検体の体表をカメラで撮像した外観画像上に、Ｘ線照射野とＸ線検出野とを視覚的に識別可能な映像として重畳表示する技術が開示されている。

特開２０１０−８８６２７号公報 特開２００７−２９３５３号公報

しかしながら、特許文献１または特許文献２の技術では、被検体の注目領域が被検体の体表ではなく体内に存在する場合には、注目領域の範囲が正確には分からないため、撮像領域を適切に設定することが困難であるという課題がある。

上記の課題に鑑み、本発明は、被検体内における注目領域が適切に撮像されるように撮像領域を設定することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
第１の形状状態における被検体の第１の医用画像を取得する第１の医用画像取得手段と、
第２の形状状態における前記被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定手段と、
前記第２の形状状態から前記第１の形状状態への前記被検体の変形情報を取得する変形情報取得手段と、
前記変形情報に基づいて、前記第１の形状状態における前記撮像領域の対応領域を算出する対応領域算出手段と、
前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像と、前記対応領域とに基づいて表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、被検体内における注目領域が適切に撮像されるように撮像領域を設定することができる。

第１実施形態に係る画像診断システムおよび画像処理装置の機能構成を示す図。 被検体のＭＲＩ画像を示す模式図。 第１実施形態におけるＰＡＴ装置による撮像の様子を示す模式図。 ＰＡＴ装置に搭載されたカメラで撮像された外観画像を示す模式図。 第１実施形態に係る画像処理装置の処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態における撮像領域を示す模式図。 第１実施形態における表示画像の例を示す模式図。 第２実施形態に係る画像診断システムおよび画像処理装置の機能構成を示す図。 第２実施形態に係る画像処理装置の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態における表示画像の例を示す模式図。 第３実施形態に係る画像診断システムおよび画像処理装置の機能構成を示す図。 第３実施形態に係る第２医用画像撮像装置による撮像の様子を示す模式図。 第３実施形態に係る画像処理装置の処理手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係る、カメラによって被検者の正面側から撮像された乳房の外観画像を示す模式図。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳説する。ただし、本発明の範囲は図示例に限定されるものではない。

（第１実施形態）
本実施形態に係る画像処理装置は、乳房を被検体として、２枚の平板（保持板）で乳房を保持する際の変形推定結果に基づいて、光音響断層画像（ＰＡＴ画像）の撮像領域を変形前のＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）画像中における対応領域に変換・表示することで、撮像領域の確認・調整を可能とするものである。なお、本実施形態における撮像領域とは、ＰＡＴ画像を撮像する際の目安となる候補領域のことを表すものとする。実際にＰＡＴ画像を撮像する範囲（近赤外光パルスの照射範囲）については、撮像領域を参考にして別途設定してもよい。以下、本実施形態に係る画像診断システムおよび当該画像診断システムに含まれる画像処理装置について説明する。

＜画像診断システム１の構成＞
図１は、本実施形態に係る画像診断システム１の構成を示す。画像診断システム１は、画像処理装置１００と、第１医用画像撮像装置１８０と、第２医用画像撮像装置１８２と、表示部１８４と、操作部１８６と、データサーバ１９０とを有している。

第１医用画像撮像装置１８０は、ＭＲＩ装置であり、第１の形状状態（乳房が平板により保持されていない非保持状態）の一例である伏臥位の被検者の乳房を撮像してＭＲＩ画像（第１の画像）を取得する。ここで、図２は、第１医用画像撮像装置１８０によって撮像された乳房の３次元ＭＲＩ画像を、被検者の頭尾方向（頭側から足側への方向）に垂直な断面（アキシャル断面）でスライスした場合の２次元画像を示す模式図である。本実施形態では、ＭＲＩ画像２００中の一点を原点とし、被検者の右手から左手への方向を表す軸をＸ軸、被検者の正面から背面への方向を表す軸をＹ軸、被検者の足から頭への方向を表す軸をＺ軸として定義した座標系を、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩとする。

第２医用画像撮像装置１８２は、光音響断層撮像装置（ＰＡＴ装置）であり、後述する画像処理装置１００の撮像領域設定部１０８により設定される撮像領域の範囲内に近赤外光パルスを照射することによって、被検者の第２の形状状態（乳房が平板により保持されている保持状態）における乳房を撮像してＰＡＴ画像（第２の画像）を取得する。ここで、図３は、第２医用画像撮像装置１８２による撮像の様子を示す模式図である。図３に示すように、被検者３００は、第２医用画像撮像装置１８２の上面のベッドで伏臥位の体位をとる。そして、被検体である片側の乳房３０１を第２医用画像撮像装置１８２上面の開口部３０２に挿入する。このとき、照射光が乳房の内部まで届くように、乳房は透明な２枚の保持板（足側の保持板３０３および頭側の保持板３０４）により圧迫した状態で保持され、その厚みが薄くなった状態で撮像される。なお、本実施形態では、保持板３０３および保持板３０４はいずれも平板であり、乳房と接触する面（以下、保持面と呼ぶ）が平面であるものとする。照射光である近赤外光パルスは、保持板３０３、３０４の平面に直交する方向から不図示の光源により照射される。そして、近赤外光パルスの照射に応じて体内で発生した光音響信号は、保持板３０３、３０４の平面に直交するように配置された不図示の超音波探触子により受信される。本実施形態では、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴを以下のように定義する。すなわち、保持板３０３、３０４に平行な平面をＸＹ平面とし、被検者の右手から左手への方向を表す軸をＸ軸、被検者の正面から背面への方向を表す軸をＹ軸と定義する。また、保持板３０３、３０４の法線方向をＺ軸とし、被検者の足から頭に向かう方向をＺ軸の正方向と定義する。そして、保持板３０３の内側の平面上における右手側の下端位置を原点とする。

また第２医用画像撮像装置１８２には、さらに乳房の外観画像（第３の画像）を撮像するためのカメラ３０５が搭載されている。カメラ３０５は、保持板３０３を通して足側から乳房の外観を撮像可能な位置に設置されたカメラである。そして、Ｃ＿ＣＡＭは、カメラ３０５の焦点位置を原点とするカメラ座標系である。ここで、カメラ３０５は、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおいて校正済みであるものとする。そして、カメラ校正により求められた、カメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭからＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴへの座標変換行列Ｔ＿ＣｔｏＰおよびカメラ内部パラメータは、既知の情報として画像処理装置１００が保持しているものとする。

ここで、図４は、カメラ３０５によって撮像された乳房の外観画像４００を示す模式図である。本実施形態では、外観画像４００の右下端を外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧの原点とし、Ｚ＝０平面上に外観画像４００が位置するものとする。なお、カメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭから外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧへの変換には、一般的な手法を用いることができるため、説明を省略する。

表示部１８４は、撮像領域を設定するための撮像領域設定画面と、関心領域を設定するための関心領域設定画面とを表示し、また、画像処理装置１００が生成する表示画像を表示する。操作部１８６は、マウスやキーボード、物理的なスイッチ等であり操作者からの操作の入力を受け付ける。

データサーバ１９０は、第１医用画像撮像装置１８０により取得されたＭＲＩ画像２００を保持しており、当該ＭＲＩ画像２００は、後述する画像処理装置１００の医用画像取得部１０２を介して画像処理装置１００へ入力される。

＜画像処理装置１００の機能ブロック構成＞
画像処理装置１００は、データサーバ１９０、第２医用画像撮像装置１８２、表示部１８４、操作部１８６と接続されている。画像処理装置１００は、医用画像取得部１０２と、外観画像取得部１０４と、変形情報取得部１０６と、撮像領域設定部１０８と、対応領域算出部１１０と、調整判定部１１１と、表示画像生成部１１２と、終了判定部１１３と、関心領域設定部１１４と、変換領域算出部１１６とを備えており、不図示のＣＰＵによりプログラムを読み出して実行することにより各機能ブロックの動作が制御される。

医用画像取得部１０２は、画像処理装置１００へ入力されるＭＲＩ画像２００を取得し、当該ＭＲＩ画像２００を変形情報取得部１０６および表示画像生成部１１２へ出力する。

外観画像取得部１０４は、画像処理装置１００へ入力される外観画像４００を取得し、当該外観画像４００を変形情報取得部１０６、撮像領域設定部１０８および表示部１８４へ出力する。

変形情報取得部１０６は、外観画像４００に対してＭＲＩ画像２００を変形位置合わせすることにより変形情報を算出して取得し、当該変形情報を対応領域算出部１１０へ出力する。

撮像領域設定部１０８は、表示部１８４に表示されている撮像領域設定画面上でＰＡＴ画像の撮像のための撮像領域を設定し、当該撮像領域の情報を対応領域算出部１１０、表示画像生成部１１２、および第２医用画像撮像装置１８２へ出力する。

対応領域算出部１１０は、撮像領域設定部１０８により設定された撮像領域に対応するＭＲＩ画像２００中の領域である対応領域を、変形情報取得部１０６により取得された変形情報に基づいて算出し、当該対応領域の情報を表示画像生成部１１２および関心領域設定部１１４へ出力する。

調整判定部１１１は、操作者による操作部１８６の操作に基づいて、対応領域算出部１１０により取得された対応領域の調整による関心領域の設定を行うか否かの判定を行う。例えば、不図示のモニタ上に配置された設定ボタンを操作者が不図示のマウス等でクリックするなどして、対応領域の調整による関心領域の設定を行うか否かを入力することにより設定の要否を判定する。

表示画像生成部１１２は、外観画像４００に撮像領域を重畳して、撮像領域設定画面に表示するための画像を生成する。また、ＭＲＩ画像２００と、対応領域または関心領域とに基づいて、関心領域設定画面に表示するための画像を生成する。そして、各画像を表示部１８４へ出力する。

終了判定部１１３は、操作部１８６の操作に基づいて、撮像領域の設定処理を終了するか否かを判定する。

関心領域設定部１１４は、表示部１８４の関心領域設定画面上で対応領域を調整することによって関心領域を設定し、当該関心領域を表示画像生成部１１２および変換領域算出部１１６へ出力する。

変換領域算出部１１６は、撮像状態の被検体における関心領域の対応領域（以下、変換領域と呼ぶ）を算出し、当該変換領域の情報を撮像領域設定部１０８へ出力する。

なお、上記機能ブロックの構成はあくまでも一例であり、複数の機能ブロックが１つの機能ブロックを構成するようにしてもよいし、何れかの機能ブロックが更に複数の機能ブロック分かれて構成されてもよい。

＜画像処理装置１００が実施する処理＞
次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態に係る画像処理装置１００が実施する処理の手順について説明する。

ステップＳ５０００において、医用画像取得部１０２は、データサーバ１９０から画像処理装置１００へと入力される、伏臥位の乳房のＭＲＩ画像２００を取得する。なお、本実施形態では、ＭＲＩ画像２００中における乳頭位置が予め指定されているものとする。

ステップＳ５０１０において、外観画像取得部１０４は、第２医用画像撮像装置１８２から画像処理装置１００へと入力される、被検者の乳房の外観画像４００を取得する。

ステップＳ５０２０において、変形情報取得部１０６は、ＭＲＩ画像を撮像状態の乳房の形状に変形させるための変形情報を取得する。本実施形態では、外観画像４００にＭＲＩ画像２００を変形位置合わせすることによって、保持前の状態から保持後の状態への変形を表す変形関数Ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）および、保持後の状態から保持前の状態への逆の変形を表す変形関数Ｆ−１（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。そして、それらの変形関数を変形情報として用いるものとする。当該位置合わせには、例えば非特許文献１（後述する。）に開示されている、ＭＲＩ画像に対して平板圧迫による物理変形シミュレーションを施して得られる変形後の乳房形状を、Ｘ線マンモグラフィ画像から抽出した乳房の２次元形状に基づいて評価する技術を用いることができる。非特許文献１は、Ｃ．Ｔａｎｎｅｒ，ｅｔ ａｌ．"Ｂｒｅａｓｔ Ｓｈａｐｅｓ ｏｎ Ｒｅａｌ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ｍａｍｍｏｇｒａｍｓ，"Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ ２０１０（ＩＷＤＭ ２０１０），ＬＮＣＳ ６１３６，ｐｐ．５４０−５４７，２０１０．である。

なお、本実施形態では、ＰＡＴ画像座標系Ｃ＿ＰＡＴとＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩとにおける被検者の姿勢が略一致しているものと仮定する。すなわち、２枚の保持板３０３、３０４により、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおけるＺ軸方向に沿って乳房が圧縮されるものとする。また、２枚の保持板間の距離（保持後の乳房の厚み）ｄの計測値が、第２医用画像撮像装置１８２から画像処理装置１００に入力されており、物理変形シミュレーションの際にその情報を用いるものとする。そして、保持前と保持後における乳頭位置が同一となるように、変形関数Ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）およびＦ−１（ｘ，ｙ，ｚ）を算出するものとする。

なお、変形関数の算出方法は、外観画像４００にＭＲＩ画像２００を変形位置合わせする場合に限らず、他の何れの方法であってもよい。例えば、カメラ３０５で外観画像４００を撮像する代わりに、不図示の距離センサで乳房の外形形状を取得し、それに対してＭＲＩ画像２００を変形位置合わせしてもよい。あるいは、第２医用画像撮像装置１８２に備えられた不図示の超音波画像取得部で乳房内部の超音波画像を撮像しておき、それに対してＭＲＩ画像２００を変形位置合わせしてもよい。

ステップＳ５０３０において、変形情報取得部１０６は、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩとＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴとの間の剛体変換を求める。すなわち、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩからＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴへの座標変換行列Ｔ＿ＭｔｏＰを導出する。なお、Ｔ＿ＭｔｏＰを含め、以降で説明する座標変換行列は全て座標系の並進と回転を表す４×４行列であるものとする。本実施形態では、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴとＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩとにおける被検者の姿勢が略一致していると仮定しており、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩからＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴへの座標変換を並進のみで記述できるものとする。この仮定の下で、ステップＳ５０００で取得したＭＲＩ画像２００中における乳頭位置が、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける被検者の乳頭位置と一致するように、Ｔ＿ＭｔｏＰの並進成分を算出する。

ここで、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける乳頭位置は、例えば、第２医用画像撮像装置１８２の開口部３０２の下方から乳房を計測可能な位置に設置された不図示の距離計測装置を用いて取得することができる。すなわち、距離計測装置で乳房の距離画像を撮像し、その画像中の乳頭位置を不図示のマウスやキーボードなどを用いてユーザが手動で指定することによって、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける乳頭位置を取得することができる。その際に、距離計測装置はＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおいて校正済みであるものとする。なお、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける乳頭位置は、距離計測装置に限らず、例えばデジタイザやステレオカメラ等の、３次元位置を計測可能な他の装置や手段を用いて取得することができる。

ステップＳ５０４０において、撮像領域設定部１０８は、第２医用画像撮像装置１８２の撮像領域の初期設定を行う。例えば、第２医用画像撮像装置１８２によってＰＡＴ画像を撮像可能な範囲の全体を含む長方形を撮像領域の初期値として外観画像４００上に設定する。本実施形態では、図６に示すように、撮像領域６０３を外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧにおいて設定するものとする。そして、外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧにおける撮像領域の初期値に基づいて、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域を求める。例えば、設定された撮像領域の４頂点を、まずカメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭにおける４点に変換した上で、それら４点とカメラ座標系における原点とを結ぶ４直線と保持板３０３との４つの交点を求め、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける４点に変換する。そして、それらの４点に外接する矩形を、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域とする。

ステップＳ５０５０において、対応領域算出部１１０は、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域に対応するＭＲＩ画像２００中における対応領域を算出する。具体的には、まず、ステップＳ５０３０で算出した剛体変換（座標変換行列Ｔ＿ＭｔｏＰ）の逆変換（Ｔ＿ＭｔｏＰの逆行列）を用いて、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域を、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける領域に剛体変換する。次に、ステップＳ５０２０で取得した変形関数Ｆ−１（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて当該領域に変形処理を施して、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける対応領域を算出する。

なお、ステップＳ５０２０で算出した変形情報の誤差を考慮して、算出した対応領域を狭めに調整してもよい。例えば、所定の値をマージンとして差し引くことができる。また、ステップＳ５０２０で算出した変形情報の中に変形情報を算出する際の誤差に関する情報（例えば位置合わせの残差）も含まれるものとし、その誤差に関する情報に基づいて、差し引くマージンを定めてもよい。例えば、３次元の撮像領域の各面をマージンの分だけ狭く設定し直した上で、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける対応領域を算出することができる。そうすることにより、腫瘍等の注目領域が対応領域に含まれているか否かをより厳しく判定することができるため、腫瘍等の注目領域の一部が撮像領域から外れることを防止することができる。

ステップＳ５０６０において、表示画像生成部１１２は、外観画像４００上に撮像領域（図６の撮像領域６０３）を重畳した表示画像を生成し、当該表示画像を表示部１８４へ出力する。ここで、撮像領域６０３は、図６に示すように枠線で表示してもよいし、領域の内部を所定の色やテクスチャを用いて所定の透過度で塗りつぶしてもよい。さらに、不図示のマウスやキーボードなどを用いて、枠線の種類、塗りつぶしの色やテクスチャ、透過度などをユーザが調整できるようにしてもよい。

さらに、表示画像生成部１１２は、ＭＲＩ画像２００と、対応領域（または後述のステップＳ５０８０で設定される関心領域）とに基づいて、表示部１８４の撮像領域設定画面に表示するための画像を生成する。例えば、図７（Ａ）に示すように、対応領域７０２（または関心領域）の内部における、ＭＲＩ画像のボリュームレンダリング画像（ＭＲＩ＿ＶＲ画像）７００を生成する。すなわち表示画像生成部１１２は、対応領域内における第１の画像（ＭＲＩ画像２００）のボリュームレンダリング画像を生成する。この場合には、腫瘍７０１等の注目領域が対応領域７０２（または関心領域）の内部に含まれているかどうかを確認することができる。逆に、図７（Ｂ）に示すように、対応領域７０２（または関心領域）の外部における、ＭＲＩ＿ＶＲ画像７００を生成してもよい。すなわち、表示画像生成部１１２は、対応領域外における第１の画像（ＭＲＩ画像２００）のボリュームレンダリング画像を生成してもよい。この場合には、腫瘍７０１等の注目領域の一部が対応領域７０２（または関心領域）から外れていないかどうかを確認することができる。または、図７（Ｃ）に示すように、ＭＲＩ画像全体のＭＲＩ＿ＶＲ画像７００と、対応領域７０２（または関心領域）を表す図形とを重畳した画像を生成してもよい。

ステップＳ５０７０において、調整判定部１１１は、操作部１８６を介したユーザ操作に基づいて、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける対応領域の調整による関心領域の設定を行うか否かの判定を行う。例えば、不図示のモニタ上に配置された設定ボタンを操作者が不図示のマウスでクリックするなどして、対応領域の調整による関心領域の設定を行うか否かの判定情報を入力する。または、ステップＳ５０６０で生成した表示画像上に不図示のマウスカーソルが移動した場合に、対応領域の調整による関心領域の設定を行うと判定してもよい。対応領域の調整による関心領域の設定を行うと判定した場合には、ステップＳ５０８０へと処理を進める。一方、対応領域の調整による関心領域の設定を行わないと判定した場合には、ステップＳ５１００へと処理を進める。

ステップＳ５０８０において、関心領域設定部１１４は、操作部１８６を介したユーザ操作に基づいて、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける対応領域の調整を行う。そして、調整された領域を新たに関心領域として設定する。例えば、ステップＳ５０６０で生成した表示画像を表示部１８４に表示し、表示された画像上で、対応領域を表す図形の頂点や線や面を不図示のマウスを使って移動させることによって、対応領域を調整（拡大や縮小）することができる。または、対応領域の全体を不図示のマウスを使って移動させることによって調整することもできる。さらに、不図示のキーボードを用いて、対応領域全体の移動量や拡大率等を入力することによって調整してもよい。

ステップＳ５０９０において、変換領域算出部１１６は、ステップＳ５０８０で設定した関心領域に対応する撮像状態の被検体上の領域（変換領域）を算出する。具体的には、まず、ステップＳ５０２０で取得した変形関数Ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける関心領域に変形処理を施して、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける、保持後の形状状態の領域に変換する。そして、ステップＳ５０３０で算出した座標変換行列Ｔ＿ＭｔｏＰを用いて、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける領域（変換領域）に剛体変換する。

なお、関心領域の設定を変更する度に変換領域を算出するのではなく、関心領域の設定が完了した後に変換領域を算出してもよい。完了の判定は、例えば、不図示のモニタ上に配置された完了ボタンを操作者が不図示のマウスでクリックするなどして入力すればよい。

ステップＳ５１００において、撮像領域設定部１０８は、ステップＳ５０９０で算出した変換領域に基づいて、第２医用画像撮像装置１８２によるＰＡＴ画像撮像領域を算出する。具体的には、ステップＳ５０９０で算出した変換領域に外接する直方体を算出し、当該直方体を改めて３次元の撮像領域とする。なお、直方体の各線分は、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴの各軸と平行であるものとし、ＸＹ平面に平行な２つの面はＺ＝０上およびＺ＝ｄ上に位置するものとする。

ここで、ステップＳ５０２０で算出した変形情報の誤差を考慮して、撮像領域を大きめに調整してもよい。例えば、所定の値をマージンとして付加することができる。また、ステップＳ５０１０で算出する変形情報の中に変形情報を算出する際の誤差に関する情報（例えば位置合わせの残差）も含まれるものとし、その誤差に関する情報に基づいて、付加するマージンを定めてもよい。例えば、３次元の撮像領域の各面のうち、ＸＹ平面に平行な２つの面を除く４つの面を、マージンの分だけ大きめに設定し直す。これにより、腫瘍７０１等の注目領域の一部が撮像領域から外れることを防止することができる。

なお、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域を、さらに外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧにおける撮像領域に変換し、外観画像４００と併せて表示部１８４の撮像領域設定画面に表示してもよい。その場合、まず、カメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭからＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴへの座標変換行列Ｔ＿ＣｔｏＰの逆行列を用いて、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域をカメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭにおける撮像領域に変換する。そして、カメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭから外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧに変換して、外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧにおける撮像領域を算出すればよい。

ステップＳ５１１０において、終了判定部１１３は、操作部１８６の操作に基づいて、撮像領域の設定処理を終了するか否かを判定する。例えば、不図示のモニタ上に配置された終了ボタンを操作者が不図示のマウスでクリックした場合に、終了すると判定する。終了すると判定した場合には、画像処理装置１００の処理を終了させる。一方、終了しないと判定した場合には、ステップＳ５１２０へと処理を進め、撮像領域の設定を実行する。

ステップＳ５１２０において、撮像領域設定部１０８は、操作部１８６の操作に基づいて、第２医用画像撮像装置１８２によるＰＡＴ画像の撮像領域を調整する。具体的には、外観画像４００を表示部１８４に表示し、表示された当該画像上で、不図示のマウスやキーボードなどを用いて、設定された撮像領域６０３（２次元の矩形領域）の範囲をユーザが手動で調整する。本実施形態では、被検体（乳房など）の体表上に腫瘍等の注目領域を示すマークがペンなどで描画されているものとし、表示された画像上でユーザが視認した情報に基づき、例えば当該マークの全体が含まれるようにユーザが撮像領域６０３の範囲を調整する。すなわち、撮像領域設定部１０８は、操作部１８６を介したユーザ操作に基づいて第３の画像（外観画像４００）上で撮像領域６０３の入力を受け付けることにより撮像領域を再設定する。

さらに、外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧにおける撮像領域６０３に基づいて、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域を、ステップＳ５０４０と同様の処理によって求める。例えば、撮像領域６０３の４頂点を、カメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭにおける４点に変換した上で、それら４点とカメラ座標系における原点とを結ぶ４直線と保持板３０３との４つの交点を求め、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける４点に変換する。そして、それらの４点に外接する矩形を、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域として設定する。ここで、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおけるＺ＝０の２次元平面上の撮像領域（矩形領域）をＺ＝０からＺ＝ｄ（保持後の平板間の距離）まで押し出すことで形成される直方体の領域を、３次元の撮像領域として設定する。その後、ステップＳ５０５０に戻り、以降の処理が繰り返される。すなわち、ステップＳ５０５０において、対応領域算出部１１０は、撮像領域の再設定に応じて対応領域を再算出し、ステップＳ５０６０において、表示画像生成部１１２は、対応領域の再算出に応じて、表示画像を再生成する。

以上のようにして、画像処理装置１００の一連の処理が実施される。その後、設定された撮像領域に基づいて第２医用画像撮像装置１８２によるＰＡＴ画像の撮像が実施される。

以上説明したように、本実施形態に係る画像処理装置１００は、第１の形状状態（非保持状態）における被検体（例えば、乳房）の第１の画像（ＭＲＩ画像２００）を取得する第１の画像取得部（医用画像取得部１０２）と、第２の形状状態（保持板３０３、３０４により被検体が保持された保持状態）における被検体の撮像領域（撮像領域６０３）を設定する撮像領域設定部１０８と、第２の形状状態（保持状態）から第１の形状状態（非保持状態）への被検体の変形情報（変形関数）を取得する変形情報取得部１０６と、変形情報（変形関数）に基づいて、第１の形状状態（非保持状態）における撮像領域（撮像領域６０３）の対応領域（対応領域７０２）を算出する対応領域算出部１１０と、第１の画像（ＭＲＩ画像２００）と対応領域（対応領域７０２）とに基づいて表示画像（ＭＲＩ＿ＶＲ画像、ＭＩＰ画像）を生成する表示画像生成部１１２とを備えている。

これにより、ＰＡＴ画像の撮像領域を設定する際に、被検体を撮像したＭＲＩ画像中に当該撮像領域に対応する対応領域を表示することが可能となり、ＭＲＩ等の参照画像中のうち何れの範囲が撮像されるのかを可視化することができる。そのため、ユーザが表示を確認しながら撮像領域を調整することができる。

このように、本実施形態によれば、被検体内における腫瘍等の注目領域が適切に撮像されるようにＰＡＴ画像の撮像領域を設定することができる。

また、本実施形態に係る画像処理装置１００は、対応領域（対応領域７０２）を調整することにより（対応領域が拡大縮小等された）関心領域を設定する関心領域設定部１１４と、設定された関心領域を変形情報に基づいて変形させて、関心領域に対応する、第２の形状状態（保持状態）における変換領域を算出する変換領域算出部１１６とを備えており、撮像領域設定部１０８は、算出された変換領域に基づいて被検体の撮像領域を設定する。

これにより、ＭＲＩ等の参照画像中の対応領域の範囲を調整して、よりユーザに関心のある関心領域の設定を行った上で、当該関心領域が含まれるように（被検体内における腫瘍等の注目領域が適切に撮像されるように）撮像領域を設定することができる。

なお、本実施形態では、人体の乳房を被検体とする場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らず、任意の被検体であってもよい。

＜変形例１＞
本実施形態では、変形情報を算出する際の誤差に関する情報に基づいて、対応領域または撮像領域を再設定する場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、予め所定のマージンを既知の情報として画像処理装置１００が保持しているものとし、その所定のマージンに基づいて算出した領域を再設定するようにしてもよい。その際に、対応領域を狭めに再設定する際の所定のマージンと、撮像領域を広めに再設定する際の所定のマージンとは、夫々異なる値であってもよい。

さらに、ＰＡＴ画像の再構成方法も考慮して所定の値を設定してもよい。例えば、撮像領域よりも広範囲を再構成することができる再構成方法を用いる場合には、所定の値を小さめの値に設定してもよい。

＜変形例２＞
本実施形態では、変形情報を算出する際の誤差に関する情報に基づいて、対応領域や撮像領域を再設定する場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、対応領域や撮像領域とは異なる別の領域を新たに設定して、対応領域や撮像領域とは異なる態様で表示してもよい。その場合、３次元のＭＲＩ画像のボリュームレンダリング画像を、新たに設定した領域に基づいて表示してもよい。または、新たに設定した領域と３次元の撮像領域との両方に基づいて表示してもよく、その際には、新たに設定した領域と３次元の撮像領域との間の領域を、異なる態様のボリュームレンダリング画像で表示してもよい。

＜変形例３＞
本実施形態では、３次元の対応領域に基づいて３次元のＭＲＩ画像のボリュームレンダリング画像を表示する場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、ＭＲＩ画像のアキシャル断面（ＸＹ平面）と、アキシャル断面で３次元の対応領域を切り取った図形とを表示してもよい。また、アキシャル断面のうち対応領域の内部または外部のみを表示してもよい。その際に、腫瘍７０１を含むアキシャル断面を選択して表示してもよいし、Ｚ＝０とＺ＝ｄ（保持後の平板間の距離）との間のアキシャル断面を順次表示して、腫瘍７０１の全体が含まれているかどうかを確認できるようにしてもよい。また、ＭＲＩ画像のアキシャル断面に限らず、サジタル断面（ＹＺ平面）やコロナル断面（ＸＺ平面）上で対応領域の確認ができるようにしてもよい。さらに、変形ＭＲＩ画像のアキシャル断面、サジタル断面、コロナル断面に限らず、曲断面を含む任意の断面で対応領域を確認できるようにしてもよい。また、本変形例における断面画像は、断面から所定の範囲内における画素値の最大値を断面上に投影した最大値投影画像（ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）画像）であってもよい。すなわち、表示画像生成部１１２は、対応領域外または対応領域内における第１の画像（ＭＲＩ画像）のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像を生成してもよい。

＜変形例４＞
本実施形態では、第１医用画像撮像装置１８０としてＭＲＩ装置を用いる場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）／ＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ＣＴ）装置、３次元超音波装置などを用いることができる。また、その他の何れのモダリティであってもよい。その場合、第１の画像には、Ｘ線ＣＴ画像、断層画像、超音波画像など、様々な画像が含まれる。これらのモダリティを用いる場合には、平板圧迫変形の推定のみならず、撮像体位が異なることによる変形（例えば仰臥位から伏臥位への重力変形）の推定も行って、変形関数Ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を求めておけばよい。なお、仰臥位から伏臥位への重力変形の推定には、例えば非特許文献２（後述する。）に開示されている、重力変形シミュレーションに基づく手法を用いることができる。非特許文献２は、 Ｙ．Ｈｕ，ｅｔ ａｌ．"Ａ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｍｏｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ，"Ｐｒｏｃ．ＭＩＣＣＡＩ ２００８，Ｐａｒｔ Ｉ，ＬＮＣＳ ５２４１，ｐｐ．７３７−７４４，２００８．である。

また、第１医用画像撮像装置１８０と第２医用画像撮像装置１８２は同一の撮像装置であってもよく、ＰＡＴ装置で過去に同じ被検体を撮像した画像を第１の画像としてもよい。また、本実施形態では、第２医用画像撮像装置１８２としてＰＡＴ装置を用いる場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、Ｘ線マンモグラフィ装置や超音波診断装置であってもよく、それ以外の何れのモダリティであってもよい。

＜変形例５＞
本実施形態では、第２医用画像撮像装置１８２によるＰＡＴ画像の撮像領域６０３の初期設定および調整を外観画像４００上で行う場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域を表す４頂点の座標値を不図示のキーボードなどを用いて直接入力してもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では、ＭＲＩ画像中で設定した関心領域に基づいてＰＡＴ画像の撮像領域を自動で設定する場合について説明する。以下、本実施形態に係る画像処理装置について、第１実施形態との相違部分を中心に説明する。

＜画像診断システム８の構成＞
図８は、本実施形態に係る画像診断システム８の構成を示す。なお、図１と同じ機能を有する処理部については同じ番号、記号を付けており、その説明を省略する。

画像診断システム８は、画像処理装置８００と、第１医用画像撮像装置１８０と、第２医用画像撮像装置１８２と、表示部８８４と、操作部１８６と、データサーバ１９０とを有している。

＜画像処理装置８００の機能ブロック構成＞
画像処理装置８００は、データサーバ１９０、第２医用画像撮像装置１８２、表示部８８４、操作部１８６と接続されている。画像処理装置１００は、医用画像取得部１０２と、外観画像取得部１０４と、変形情報取得部１０６と、撮像領域設定部１０８と、表示画像生成部８１２と、終了判定部８１３と、関心領域設定部８１４と、変換領域算出部１１６とを備えている。ここで、画像処理装置８００には、第１実施形態で説明した画像処理装置１００の構成における対応領域算出部１１０が含まれていない。

表示画像生成部８１２は、データサーバ１９０から医用画像取得部１０２により取得されたＭＲＩ画像２００と、関心領域設定部８１４により設定された関心領域とに基づいて表示画像を生成して、表示部８８４の関心領域設定画面に表示する。

終了判定部８１３は、関心領域設定部８１４による関心領域の設定処理を終了するか否かの判定を行う。

関心領域設定部８１４は、表示部８８４の関心領域設定画面上で関心領域を設定し、当該関心領域の情報を表示画像生成部８１２および変換領域算出部１１６へ出力する。

表示部８８４は、関心領域を設定するための関心領域設定画面を表示し、また画像処理装置８００が生成する表示画像を表示する。

なお、上記機能ブロックの構成はあくまでも一例であり、複数の機能ブロックが１つの機能ブロックを構成するようにしてもよいし、何れかの機能ブロックが更に複数の機能ブロック分かれて構成されてもよい。

＜画像処理装置８００が実施する処理＞
次に、図９のフローチャートを参照して、本実施形態に係る画像処理装置８００が実施する処理の手順について説明する。

本実施形態では、図５を参照して説明した第１実施形態に係る画像処理装置１００が実施する処理のうち、ステップＳ５０４０、ステップＳ５０５０、ステップＳ５０７０、ステップＳ５０８０、およびステップＳ５１１０の処理は実施されない。そして、ステップＳ５０６０およびステップＳ５１００の処理の代わりに、後述のステップＳ９０６０、およびステップＳ９１００の処理が行われる点が異なっている。さらに、ステップＳ９０６０の処理の前にステップＳ９０５５が存在し、ステップＳ９０６０の処理の後にステップＳ９０６５およびステップＳ９０６７が存在する点が異なっている。ステップＳ９０００−Ｓ９０３０、Ｓ９０９０の各処理は、それぞれステップＳ５０００−Ｓ５０３０、Ｓ５０９０の各処理と同様である。以下、主に差異点について説明していく。

まず、ステップＳ９０５５において、関心領域設定部８１４は、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける関心領域の初期設定を行う。例えば、ＭＲＩ画像２００の全体を含む直方体を関心領域の初期値として設定する。

ステップＳ９０６０において、表示画像生成部８１２は、図１０に示すように、ＭＲＩ画像のボリュームレンダリング画像（ＭＲＩ＿ＶＲ画像）１０００および関心領域１００２に基づいて表示画像を生成し、表示部８８４の関心領域設定画面に表示する。例えば、図１０（Ａ）に示すように、関心領域の内部をボリュームレンダリング表示すればよい。この場合には、腫瘍１００１等の注目領域が関心領域の内部に含まれているかどうかを確認することができる。逆に、図１０（Ｂ）に示すように、関心領域の外部をボリュームレンダリング表示してもよい。この場合には、腫瘍１００１等の関心領域の一部が対応領域から外れていないかどうかを確認することができる。または、図１０（Ｃ）に示すように、ＭＲＩ画像全体のボリュームレンダリング画像と関心領域を表す図形とを重ねて表示してもよい。

ステップＳ９０６５において、終了判定部８１３は、操作部１８６を介したユーザ操作に基づいて、関心領域の設定処理を終了するか否かを判定する。例えば、不図示のモニタ上に配置された終了ボタンを操作者が不図示のマウスでクリックした場合に、終了すると判定する。終了すると判定した場合には、ステップＳ９０９０へと処理を進める。一方、終了しないと判定した場合には、ステップＳ９０６７へと処理進める。

ステップＳ９０６７において、関心領域設定部８１４は、操作部１８６を介したユーザ操作に基づいて、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける関心領域の範囲の調整を行う。例えば、ステップＳ９０６０で生成した表示画像を表示部８８４の関心領域設定画面に表示し、表示された画像上で、関心領域を表す図形の頂点や線や面を不図示のマウスを使って移動させることによって、関心領域の範囲を調整する。または、関心領域の全体を不図示のマウスを使って移動させることによって調整することもできる。さらに、不図示のキーボードを用いて、関心領域全体の移動量や拡大率等を入力することによって調整してもよい。このように、関心領域設定部８１４は、ユーザ操作に基づいて第１の画像（ＭＲＩ画像２００）上で関心領域１００２の入力を受け付けることにより関心領域１００２を再設定する。ステップＳ９０６７の処理の後、ステップＳ９０６０に戻り、表示画像生成部８１２は、表示画像を再生成する。

ステップＳ９１００において、撮像領域設定部１０８は、ステップＳ５０９０と同様の処理であるステップＳ９０９０で算出した変換領域に基づいて、第２医用画像撮像装置１８２によるＰＡＴ画像のための撮像領域を設定する。ここで、ステップＳ９０６７により関心領域の再設定がなされている場合、ステップＳ９０９０において、変換領域算出部１１６は、関心領域１００２の再設定に応じて変換領域を再算出している。その場合、ステップＳ９１００において、撮像領域設定部１０８は、変換領域の再算出に応じて、撮像領域を再設定することになる。具体的な処理の中身は、ステップＳ５１００と同様であるため、説明を省略する。

なお、ステップＳ９０２０において、変形情報取得部１０６は、変形情報に加えて、第１の形状状態から第２の形状状態への被検体の変形を推定する際の誤差に関する情報をさらに取得してもよい。その場合、ステップＳ９０９０において、変換領域算出部１１６は、変形情報と、誤差に関する情報とに基づいて変換領域を算出してもよい。

以上のようにして、画像処理装置８００の一連の処理が実施される。その後、設定された撮像領域に基づいて第２医用画像撮像装置１８２によるＰＡＴ画像の撮像が実施される。

以上説明したように、本実施形態に係る画像処理装置８００は、第１の形状状態（非保持状態）における被検体（例えば、乳房）の第１の画像（ＭＲＩ画像２００）を取得する第１の画像取得部（医用画像取得部１０２）と、第１の画像（ＭＲＩ画像２００）上に被検体の関心領域（関心領域１００２）を設定する関心領域設定部８１４と、第１の形状状態（非保持状態）から第２の形状状態（保持板３０３、３０４により被検体が保持された保持状態）への被検体の変形情報（変形関数）を取得する変形情報取得部１０６と、変形情報（変形関数）に基づいて、第１の形状状態（非保持状態）における関心領域（関心領域１００２）に対応する第２の形状状態における変換領域を算出する変換領域算出部１１６と、変換領域に基づいて、第２の形状状態（保持状態）における被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定部１０８と、を備える。

これにより、ＰＡＴ画像の撮像時とは異なる形状状態の被検体を撮像した参照画像（ＭＲＩ画像）中で関心領域を設定し、当該関心領域に基づいてＰＡＴ画像の撮像領域を自動で設定することができる。また、ユーザが表示を確認しながら関心領域を調整することができるので、撮像領域を適切に設定することができる。

このように、本実施形態によれば、被検体内における腫瘍等の注目領域が適切に撮像されるようにＰＡＴ画像等の撮像領域を設定することができる。

なお、本実施形態では、直方体の関心領域を設定する場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らず、例えば円柱や楕円体など任意の形状の領域であってもよい。また、関心領域は、腫瘍等の注目領域の輪郭を手動または自動で抽出した領域であってもよい。さらに、抽出した領域を包含する直方体等の領域を手動または自動で設定し、当該領域を関心領域としてもよい。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例をとることができる。

（第３実施形態）
第１および第２実施形態では、第２医用画像撮像装置１８２として、２枚の平板で被検体を保持する方式のＰＡＴ装置を用いる場合を例として説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らず、何れの保持方式であってもよい。本実施形態では、被検体を２つの保持部材で挟みこむのではなく、１つの保持部材を体に押し付けることで、被検体が薄くなるように圧迫して保持する方式のＰＡＴ装置を用いる場合について説明する。特に、保持部材として伸縮性の保持膜を用いる場合について説明する。以下、本実施形態に係る画像処理装置について、第１実施形態との相違部分を中心に説明する。

＜画像診断システム１１の構成＞
図１１は、本実施形態に係る画像診断システム１１の構成を示す。なお、図１と同じ機能を有する処理部については同じ番号、記号を付けており、その説明を省略する。

画像診断システム１１は、画像処理装置１１００と、第１医用画像撮像装置１８０と、第２医用画像撮像装置１１８２と、表示部１８４と、操作部１８６と、データサーバ１９０とを有している。

第２医用画像撮像装置１１８２は光音響断層撮像装置（ＰＡＴ装置）であり、後述する画像処理装置１１００の撮像領域設定部１０８により設定される撮像領域の範囲内に近赤外光パルスを照射することによって、被検者の第２の形状状態（乳房が保持膜により圧迫された状態）における乳房を撮像してＰＡＴ画像（第２の画像）を取得する。ここで、図１２は第２医用画像撮像装置１１８２による撮像の様子を示す模式図である。被検者は第２医用画像撮像装置１１８２の上面１２０２のベッドで伏臥位の体位をとる。そして、被検体である片側の乳房１２０１を第２医用画像撮像装置１１８２の上面１２０２の開口部１２０３に挿入する。このとき、乳頭から大胸筋に向かう方向の照射光が乳房の内部まで届くように、乳房は透明な保持膜１２０４により乳頭から大胸筋に向かう方向に圧迫した状態で保持され、その厚みが薄くなった状態で撮像される。ここで、保持膜１２０４は一定の張力を有しており、乳房１２０１を挿入する以前は平面状の形状となっている。そして、挿入した乳房１２０１からの圧力を受けることによって、保持膜１２０４は変形して撓んだ状態となる。すなわち、本実施形態では、乳房と接触する面（保持面）は曲面となる。

第２医用画像撮像装置１１８２は、照射部１２０８と超音波探触子１２０５からなる撮像ユニット１２０９を備えている。撮像ユニット１２０９は、該撮像ユニットの上部（撮像ユニット１２０９からみて上面１２０２に直交する方向）が撮像されるように、可動ステージ１２０７に装着されている。照射部１２０８は、照射光である近赤外光パルスを被検体に向けて照射する。そして、超音波探触子１２０５は、近赤外光パルスの照射に応じて被検体内で発生した光音響信号を受信する。すなわち、第２医用画像撮像装置１１８２は、可動ステージ１２０７によって撮像ユニット１２０９を撮像領域の範囲内で移動（スキャン）させながら、撮像領域の範囲内の乳房の撮像を行う。本実施形態では、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴを以下のように定義する。すなわち、上面１２０２に平行な平面をＸＺ平面とし、被検者の右手から左手への方向を表す軸をＸ軸、被検者の足から頭に向かう方向を表す軸をＺ軸と定義する。また、上面１２０２の法線方向をＹ軸とし、被検者の正面から背面に向かう方向をＹ軸の正方向と定義する。そして、上面１２０２における右手側の下端位置を原点とする。

また第２医用画像撮像装置１１８２には、さらに乳房の外観画像（第３の画像）を撮像するための不図示のカメラが搭載されている。このカメラは、保持膜１２０４を通して被検者の正面側から乳房の外観を撮像可能な位置に設置されている。そして、Ｃ＿ＣＡＭは、カメラの焦点位置を原点とするカメラ座標系である。ここで、カメラは、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおいて校正済みであるものとする。図１４は、カメラによって被検者の正面側から撮像された乳房の外観画像１４００を示す模式図である。本実施形態では、Ｙ＝０のＸＺ平面上に外観画像１４００が位置するものとする。

＜画像処理装置１１００の機能ブロック構成＞
画像処理装置１１００は、データサーバ１９０、第２医用画像撮像装置１１８２、表示部１８４、操作部１８６と接続されている。画像処理装置１１００は、医用画像取得部１０２と、外観画像取得部１０４と、変形情報取得部１１０６と、撮像領域設定部１０８と、対応領域算出部１１０と、調整判定部１１１と、表示画像生成部１１２と、終了判定部１１３と、関心領域設定部１１４と、変換領域算出部１１６とを備えている。

変形情報取得部１１０６は、ＭＲＩ画像２００を保持膜１２０４により圧迫された状態の乳房に変形位置合わせすることにより変形情報を算出して取得し、当該変形情報を対応領域算出部１１０へ出力する。

＜画像処理装置１１００が実施する処理＞
次に、図１３のフローチャートを参照して、本実施形態に係る画像処理装置１１００が実施する処理の手順について説明する。本実施形態では、図５を参照して説明した第１実施形態に係る画像処理装置１００が実施する処理と比較して、ステップＳ１３０２０、ステップＳ１３０４０、ステップＳ１３１００、およびステップＳ１３１２０の処理が、対応するステップＳ５０２０、ステップＳ５０４０、ステップＳ５１００、およびステップＳ５１２０の処理と異なっている。

ステップＳ１３０２０において、変形情報取得部１１０６は、ＭＲＩ画像を保持膜１２０４により圧迫された状態の乳房の形状に変形させるための変形情報を取得する。本実施形態に係る画像処理装置１１００が実施する処理は、ＰＡＴ画像座標系Ｃ＿ＰＡＴとＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩとにおける被検者の姿勢が略一致しているものと仮定する。すなわち、保持膜１２０４により、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおけるＹ軸方向に概ね沿って乳房が圧縮されるものとする。また、物理変形シミュレーションの際に、乳房１２０１の外形形状およびＭＲＩ画像２００における大胸筋の形状を入力するものとする。

ここで、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける乳房１２０１の外形形状は、例えば、第２医用画像撮像装置１１８２における乳房を計測可能な位置に設置された１つ以上の距離計測装置１２０６を用いて取得することができる（図１２の例では距離計測装置１２０６Ａ、１２０６Ｂ）。すなわち、距離計測装置１２０６で乳房の距離画像を撮像し、その画像中の乳房領域を不図示のマウスやキーボードなどを用いてユーザが手動で指定することによって、乳房１２０１の外形形状を取得することができる。その際に、距離計測装置１２０６はＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおいて校正済みであるものとする。ここで、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける乳頭位置も、距離計測装置１２０６を用いて取得することができる。なお、乳房１２０１の外形形状の代わりに、距離計測装置１２０６を用いて保持膜１２０４の形状を取得して用いてもよい。

また、ＭＲＩ画像座標系Ｃ＿ＭＲＩにおける大胸筋の形状は、ＭＲＩ画像２００に対して、公知の画像解析手法を適用したり、不図示のマウスやキーボードなどを用いてユーザが手動で指定したりすることによって、取得することができる。

ステップＳ１３０４０において、撮像領域設定部１０８は、第２医用画像撮像装置１８２の撮像領域の初期設定を行う。本実施形態では、図１４に示すように、撮像領域１４０３を外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧにおいて設定するものとする。そして、外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧにおける撮像領域の初期値に基づいて、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域を求める。例えば、設定された撮像領域の４頂点を、まずカメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭにおける４点に変換した上で、それら４点とカメラ座標系における原点とを結ぶ４直線と上面１２０２との４つの交点を求め、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける４点に変換する。そして、それらの４点に外接する矩形を、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域とする。

ステップＳ１３１００において、撮像領域設定部１０８は、ステップＳ１１０９０で算出した変換領域に基づいて、第２医用画像撮像装置１１８２によるＰＡＴ画像撮像領域を算出する。具体的には、ステップＳ１１０９０で算出した変換領域に外接する直方体を算出し、当該直方体を改めて３次元の撮像領域とする。なお、直方体の各線分は、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴの各軸と平行であるものとする。

ステップＳ１３１２０において、撮像領域設定部１０８は、操作部１８６の操作に基づいて、第２医用画像撮像装置１１８２によるＰＡＴ画像の撮像領域を調整する。具体的には、外観画像１４００を表示部１８４に表示し、表示された当該画像上で、不図示のマウスやキーボードなどを用いて、設定された撮像領域１４０３（２次元の矩形領域）の範囲をユーザが手動で調整する。さらに、外観画像座標系Ｃ＿ＩＭＧにおける撮像領域に基づいて、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域を、ステップＳ１３０４０と同様の処理によって求める。例えば、撮像領域の４頂点を、カメラ座標系Ｃ＿ＣＡＭにおける４点に変換した上で、それら４点とカメラ座標系における原点とを結ぶ４直線と上面１２０２との４つの交点を求め、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける４点に変換する。そして、それらの４点に外接する矩形を、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおける撮像領域として設定する。ここで、ＰＡＴ装置座標系Ｃ＿ＰＡＴにおけるＹ＝０の２次元平面上の撮像領域（矩形領域）をＹ＝０からＹ＝ｄ（上面１２０２から保持膜１２０４の最深部までの距離）まで押し出すことで形成される直方体の領域を、３次元の撮像領域として設定する。

以上説明したように、本実施形態に係る画像処理装置１１００は、第１の形状状態（非保持状態）における被検体（例えば、乳房）の第１の画像（ＭＲＩ画像２００）を取得する第１の画像取得部（医用画像取得部１０２）と、第２の形状状態（保持膜１２０４により被検体が保持された保持状態）における被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定部１０８と、第２の形状状態（保持状態）から第１の形状状態（非保持状態）への被検体の変形情報（変形関数）を取得する変形情報取得部１１０６と、変形情報（変形関数）に基づいて、第１の形状状態（非保持状態）における撮像領域の対応領域を算出する対応領域算出部１１０と、第１の画像（ＭＲＩ画像２００）と対応領域とに基づいて表示画像（ＭＲＩ＿ＶＲ画像、ＭＩＰ画像）を生成する表示画像生成部１１２とを備えている。

これにより、ＰＡＴ画像の撮像領域を設定する際に、被検体を撮像したＭＲＩ画像中に当該撮像領域に対応する対応領域を表示することが可能となり、ＭＲＩ等の参照画像中のうち何れの範囲が撮像されるのかを可視化することができる。そのため、ユーザが表示を確認しながら撮像領域を調整することができる。また、本実施形態によれば、両側から乳房を圧迫する構成に比べて、被検者の負担を軽減することができる。

＜第３実施形態の変形例１＞
本実施形態では、１枚の保持膜により被検体が薄くなるように圧迫して保持する場合を例として説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、保持部材としてアーチ状や盥状の形状の容器（保持容器とする）を当てることで、乳房が薄くなるように保持する構成であってもよい。保持容器の形状が既知である場合には、保持容器の形状に合わせて、ＭＲＩ画像中の被検体の形状が一致するようにＭＲＩ画像の変形を推定すればよい。また、保持容器の形状が未知の場合や、保持容器と被検体の間にマッチング剤やマッチング液が存在する場合には、距離計測装置で取得した乳房側面の外形形状に合わせてＭＲＩ画像の変形を推定してもよい。また、平面状の保持板を乳頭方向から押し当てて保持する保持形態であってもよい。この場合には、距離計測装置で取得した乳房側面の外形形状と平面の形状を組み合わせて、乳房の外形形状とすればよい。

＜第３実施形態の変形例２＞
本実施形態では、撮像領域１４０３が２次元の矩形領域である場合を例として説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、撮像領域１４０３は、可動ステージ１２０７によって撮像ユニット１２０９を移動（スキャン）させる方式に応じて、円や楕円で囲まれた領域としてもよい。あるいは、任意の閉曲線で囲まれた領域としてもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００：画像処理装置、１０２：医用画像取得部、１０４：外観画像取得部、１０６：変形情報取得部、１０８：撮像領域設定部、１１０：対応領域算出部、１１１：調整判定部、１１２：表示画像生成部、１１３：終了判定部、１１４：関心領域設定部、１１６：変換領域算出部

Claims (29)

1. 第１の形状状態における被検体の第１の医用画像を取得する第１の医用画像取得手段と、
   第２の形状状態における前記被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定手段と、
   前記第２の形状状態から前記第１の形状状態への前記被検体の変形情報を取得する変形情報取得手段と、
   前記変形情報に基づいて、前記第１の形状状態における前記撮像領域の対応領域を算出する対応領域算出手段と、
   前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像と、前記対応領域とに基づいて表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記表示画像生成手段は、前記対応領域内における前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像を前記表示画像として生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記表示画像生成手段は、前記対応領域外における前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像を前記表示画像として生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 第１の形状状態における被検体の第１の医用画像を取得する第１の医用画像取得手段と、
   第２の形状状態における前記被検体の撮像領域を設定する撮像領域設定手段と、
   前記第２の形状状態から前記第１の形状状態への前記被検体の変形情報を取得する変形情報取得手段と、
   前記変形情報に基づいて、前記第１の形状状態における前記撮像領域の対応領域を算出する対応領域算出手段と、
   前記第１の医用画像と、前記対応領域とに基づいて表示画像を生成する表示画像生成手段と、
   前記対応領域を調整することにより、調整後の前記対応領域を関心領域として設定する関心領域設定手段と、
   前記変形情報に基づいて変形させた前記関心領域に対応する、前記第２の形状状態における変換領域を算出する変換領域算出手段と、
   を有し、
   前記撮像領域設定手段は、前記変換領域に基づいて前記被検体の前記撮像領域を設定する
   ことを特徴とする画像処理装置。
5. 前記表示画像生成手段は、前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像と、前記対応領域とに基づいて前記表示画像を生成する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記撮像領域設定手段は、ユーザ操作に基づいて前記撮像領域の入力を受け付けることにより前記撮像領域を設定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記対応領域算出手段は、前記撮像領域の再設定に応じて前記対応領域を再算出することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記表示画像生成手段は、前記第１の医用画像と、再算出された前記対応領域とに基づいて、前記表示画像を再生成することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記変形情報取得手段は、前記第２の形状状態から前記第１の形状状態への前記被検体の変形を推定する際の誤差に関する情報をさらに取得し、
   前記対応領域算出手段は、前記変形情報と、前記誤差に関する情報とに基づいて前記対応領域を算出することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像処理装置。
10. 前記対応領域算出手段は、所定の値のマージンが差し引かれた、または、付加された前記対応領域を算出することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記第１の医用画像は、前記被検体のＭＲＩ画像であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記第２の形状状態における前記被検体の外観画像を取得する外観画像取得手段をさらに備え、
    前記表示画像生成手段は、前記外観画像に前記撮像領域を重畳した表示画像をさらに生成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
13. 前記撮像領域設定手段は、前記撮像領域を医用画像撮像装置に出力し、当該医用画像撮像装置に当該撮像領域を撮像させる
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理装置。
14. 互いに異なる前記第１の形状状態および前記第２の形状状態は、それぞれ保持手段による保持状態または非保持状態である
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
15. 請求項１乃至１４の何れか１項に記載の画像処理装置と、
    前記被検体を撮像することにより前記第１の医用画像を生成し、前記画像処理装置に出力する第１医用画像撮像装置と、
    前記第１医用画像撮像装置とは異なる、前記被検体を撮像する第２医用画像撮像装置と、
    を有する画像診断システムであって、
    前記画像処理装置は、前記撮像領域を前記第２医用画像撮像装置に出力し、
    前記第２医用画像撮像装置は、前記撮像領域を撮像する
    を備えることを特徴とする画像診断システム。
16. 前記第１医用画像撮像装置は、ＭＲＩ装置であり、
    前記第２医用画像撮像装置は、ＰＡＴ装置であり、
    前記第２医用画像撮像装置は、前記撮像領域に近赤外光パルスを照射することにより、前記撮像領域を撮像する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の画像診断システム。
17. 請求項１２に記載の画像処理装置と、
    前記被検体を撮像することにより前記第１の医用画像を生成し、前記画像処理装置に出力する第１医用画像撮像装置と、
    前記第１医用画像撮像装置とは異なる、前記被検体を撮像することにより前記外観画像を生成し、前記画像処理装置に出力する撮像装置と、
    を備えることを特徴とする画像診断システム。
18. 第１の形状状態における被検体の第１の医用画像を取得し、
    第２の形状状態における前記被検体の撮像領域を設定し、
    前記第２の形状状態から前記第１の形状状態への前記被検体の変形情報を取得し、
    前記変形情報に基づいて、前記第１の形状状態における前記撮像領域の対応領域を算出し、
    前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像と、前記対応領域とに基づいて表示画像を生成する
    ことを特徴とする画像処理方法。
19. 前記対応領域内における前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像を前記表示画像として生成する
    ことを特徴とする請求項１８に記載の画像処理方法。
20. 前記対応領域外における前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像を前記表示画像として生成する
    ことを特徴とする請求項１８に記載の画像処理方法。
21. 第１の形状状態における被検体の第１の医用画像を取得し、
    第２の形状状態における前記被検体の撮像領域を設定し、
    前記第２の形状状態から前記第１の形状状態への前記被検体の変形情報を取得し、
    前記変形情報に基づいて、前記第１の形状状態における前記撮像領域の対応領域を算出し、
    前記第１の医用画像と、前記対応領域とに基づいて表示画像を生成し、
    前記対応領域を調整することにより、調整後の前記対応領域を関心領域として設定し、
    前記変形情報に基づいて変形させた前記関心領域に対応する、前記第２の形状状態における変換領域を算出し、
    前記変換領域に基づいて前記被検体の前記撮像領域を設定する
    ことを特徴とする画像処理方法。
22. 前記第１の医用画像のボリュームレンダリング画像または最大値投影画像と、前記対応領域とに基づいて前記表示画像を生成する
    ことを特徴とする請求項２１に記載の画像処理方法。
23. ユーザ操作に基づいて前記撮像領域の入力を受け付けることにより前記撮像領域を設定することを特徴とする請求項１８乃至２２の何れか１項に記載の画像処理方法。
24. 所定の値のマージンが差し引かれた、または、付加された前記対応領域を算出することを特徴とする請求項１８乃至２３の何れか１項に記載の画像処理方法。
25. 前記第１の医用画像は、前記被検体のＭＲＩ画像であることを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか１項に記載の画像処理方法。
26. 前記第２の形状状態における前記被検体の外観画像を取得する外観画像取得手段をさらに備え、
    前記外観画像に前記撮像領域を重畳した表示画像をさらに生成することを特徴とする請求項１８乃至２５のいずれか１項に記載の画像処理方法。
27. 前記撮像領域を医用画像撮像装置に出力し、当該医用画像撮像装置に当該撮像領域を撮像させる
    ことを特徴とする請求項１８乃至２６のいずれか１項に記載の画像処理方法。
28. 互いに異なる前記第１の形状状態および前記第２の形状状態は、それぞれ保持手段による保持状態または非保持状態である
    ことを特徴とする請求項１８乃至２７のいずれか１項に記載の画像処理方法。
29. 請求項１８乃至２８のいずれか１項に記載の画像処理方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。