JP6580963B2 - 画像処理装置、画像処理方法およびｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置、画像処理方法およびＸ線診断装置に関する。

マンモグラフィやＸ線テレビ寝台の分野では、被写体の重なりを低減するためにトモシンセシス撮影が用いられる。トモシンセシス撮影によると、通常撮影による画像に比して被写体の重なりを低減した画像が得られるため、診断精度の向上、所望の部位のみの観察、カテーテルなどのデバイスの位置の同定、などが可能となる。例えば、マンモグラフィにおいては、腫瘤、乳腺、脂肪の重なりを低減できることにより、通常撮影による画像に比して腫瘤を明瞭に描出出来る。また、Ｘ線テレビ寝台においては、３次元的に分布する気管支や肺気腫の重なりを低減できることにより、通常撮影による画像に比して肺気腫を明瞭に描出出来る。さらに、Ｘ線テレビ寝台を用いた内視鏡的逆光性胆管膵管造影（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅ ｃｈｏｌａｎｇｉｏｐａｎｃｒｅａｔｏｇｒａｐｈｙ：ＥＲＣＰ）においては、カテーテルを胆道に挿入して進めていく際に、胆道の走行を把握しやすくなるので、カテーテルを進めやすくなる。

また、一般撮影システムはコンピュータＸ線撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ：ＣＲ）から平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＦＰＤ）への移行が進んでいる。これに伴い、長尺カセッテを用いた撮影に代えて、Ｘ線テレビ寝台を用いた長尺撮影を実施する施設が増えている。長尺撮影は整形外科を持つ病院で用いられており、主に側湾性の診断や経過観察に用いられる撮影である。全脊椎および全下肢骨の撮影は、被写体厚が異なる部位の骨を同時に観察する必要があるため、撮影条件や貼り合わせ条件の選択が難しい。特に脊椎の側面撮影は、正面撮影に比して体厚の増加に加えて、ガス、肩、骨盤が重なる椎体のコントラストが低下する。

この問題を解決するために、長尺撮影とトモシンセシスの技術を融合し、長尺撮影のような長い視野を確保したトモシンセシス（以下、長尺トモシンセシスと呼ぶ）撮影が知られている。長尺トモシンセシスでは、得られる画像（以下、長尺トモシンセシス画像と呼ぶ）が、通常の長尺撮影のような１枚の画像ではなく複数枚の断層画像の積み重ねにより構成される。具体的には、複数枚の断層画像は、天板と平行な面を持つ複数枚の断層画像である。そのため、１枚の断層画像に高さの異なる全ての椎体を描画できない。例えば、椎体を撮影した複数の断層画像において、天板から高い位置にある頚部の椎体と天板から低い位置にある殿部の椎体とは、同一の１枚の断層画像に描出できない。

特許第４８５８６１６号明細書

目的は、天板から高さの異なる断層画像に描出された骨を１枚の画像に描出することを可能とする画像処理装置、画像処理方法およびＸ線診断装置を提供することにある。

本実施形態に係る画像処理装置は、記憶部、指定部、取得部および合成部を具備する。

前記記憶部は、長尺の被検体に対するトモシンセシス撮影により得られた複数枚の断層画像と、前記トモシンセシス撮影とは前記被検体に対して異なる方向からの参照撮影により得られた参照画像と、を記憶する。

前記指定部は、前記複数枚の断層画像と前記参照画像とのうち、少なくとも前記参照画像における注目する複数の特徴位置に関する複数の２次元座標を指定するためのものである。

前記取得部は、前記指定された複数の２次元座標に基づいて、前記断層画像における前記注目する特徴位置に関するスライス番号を取得する。

前記合成部は、前記取得されたスライス番号に応じて前記複数枚の断層画像を合成した合成画像を発生する。

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置の構成図である。 図２は、本実施形態に係る、合成画像の発生に関する典型的な流れを示す図である。 図３は、本実施形態に係る、椎体をポインティングする説明をするための図である。 図４は、本実施形態に係る、ポインティング箇所を補間する説明をするための図である。 図５は、本実施形態に係る、各ｙ_ｆ座標範囲における断層画像を選択する説明をするための図である。 図６は、図５における範囲ＲＡを拡大した図である。 図７は、本実施形態に係る、各ｙ_ｆ座標範囲における断層画像を合成する説明をするための図である。

以下、図面を参照しながら実施形態に係る画像処理装置、画像処理方法およびＸ線診断装置を説明する。説明を具体的にするため、以下の説明において本実施形態に関わる画像処理装置はＸ線診断装置に組み込まれているものとする。なお画像処理装置は、Ｘ線診断装置以外のモダリティに組み込まれてもよいし、単独で用いられてもよい。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の構成図である。Ｘ線診断装置１は、トモシンセシス撮影装置２と画像処理装置３とを具備する。

トモシンセシス撮影装置２は、Ｘ線管５と、Ｘ線検出器７と、Ｘ線管移動機構９と、検出器移動機構１１と、トモシンセシス制御機構１３と、天板１５と、を具備する。

Ｘ線管５は、Ｘ線管移動機構９に設けられている。Ｘ線管５は、高電圧発生器（図示せず）から高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。

Ｘ線検出器７は、Ｘ線管５から発生されたＸ線を検出する向きに検出器移動機構１１に設けられている。Ｘ線検出器７は、Ｘ線管５から発生され長尺の被検体Ｐを透過したＸ線と被検体Ｐを透過しないＸ線とをそれぞれ検出する。Ｘ線検出器７は、例えば平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下、ＦＰＤと呼ぶ）により実現される。ＦＰＤは、２次元状に配列された複数の素子を有する。各素子は、Ｘ線管５から発生されたＸ線を検出し、検出されたＸ線を電気信号に変換する。各素子において発生された電気信号は、アナログディジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ、図示せず）に出力される。Ａ／Ｄ変換器は、電気信号をディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器は、ディジタルデータを後述する画像発生回路２１に出力する。

Ｘ線管移動機構９は、Ｘ線管５を移動させる。具体的には、Ｘ線管移動機構９は、Ｘ線管５を天板１５の長手方向に沿って移動可能に支持する。なお、「天板の長手方向」は、「被検体Ｐの長尺方向」と読み替えてもよい。

検出器移動機構１１は、Ｘ線検出器７を移動させる。具体的には、検出器移動機構１１は、Ｘ線検出器７を天板１５の長手方向に沿って移動可能に支持する。

トモシンセシス制御機構１３は、Ｘ線管５とＸ線検出器７とを被検体Ｐを挟んで同期させながら移動させてトモシンセシス撮影を実行させるよう、Ｘ線管移動機構９と検出器移動機構１１とを同期制御する。具体的には、トモシンセシス制御機構１３は、Ｘ線管５とＸ線検出器７とが図１に示すように被検体Ｐを挟んで互いに対向した状態を維持しながら移動するように、Ｘ線管移動機構９と検出器移動機構１１とを同期制御する。以下、長尺の被検体Ｐを対象としたトモシンセシス撮影を長尺トモシンセシス撮影と呼ぶ。また、長尺トモシンセシス撮影を実現する他の方法として、被検体Ｐを挟んで互いに対向配置されたＸ線管５及びＸ線検出器７が、被検体Ｐを挟んで図１における左右に交差し、一方が天板１５の長手方向に沿って左から右に移動するのに対して他方は右から左に反対方向に移動するようにＸ線管移動機構９と検出器移動機構１１とを同期制御する方法もある。この場合、移動にともなってＸ線が検出器に入射されるようにＸ線絞りまたはＸ線管が制御される。また、トモシンセシス制御機構１３は、Ｘ線管移動機構９および検出器移動機構１１を同期制御して、長尺撮影を実行することも可能である。トモシンセシス制御機構１３は、長尺撮影および長尺トモシンセシス撮影を、被検体Ｐの正面方向からのみではなく、被検体Ｐの側面方向など被検体Ｐに対して異なる方向から行うことも可能である。以下、被検体Ｐに対して異なる方向からの撮影を参照撮影と呼ぶ。参照撮影の被検体に対する方向は、例えば、トモシンセシス撮影の被検体に対する方向から略９０度異なる方向である。この場合、側面を向いた被検体Ｐを天板１５上に載置すればよい。「略９０度」の範囲は、四捨五入で丸めるような近い範囲（８５〜９４度の範囲）に限らず、２つの方向が大きく異なる範囲であればよい。例えば７０〜１１０度の範囲としてもよい。参照撮影は、通常撮影及びトモシンセシス撮影のいずれでもよい。

天板１５は、被検体Ｐを載置する。なお、被検体を立位にした撮影の場合、天板１５は立位の被検体Ｐを支える。

また、画像処理装置３は、画像発生回路２１と、画像処理回路２３と、再構成回路２５と、取得回路２７と、合成回路２９と、入力Ｉ／Ｆ回路３１と、記憶回路３３と、ディスプレイ３５と、通信Ｉ／Ｆ回路３７と、システム制御回路３９と、を具備する。

画像発生回路２１は、例えばメモリと、専用又は汎用のプロセッサとによって実現される。画像発生回路２１は、Ｘ線検出器７から出力されたディジタルデータに前処理を施して、Ｘ線画像を発生する。前処理とは、Ｘ線検出器７における素子間の感度不均一の補正、及び脱落（欠損）に関する補正等である。画像発生回路２１は、発生したＸ線画像を画像処理回路２３に出力する。なお画像発生回路２１は、発生したＸ線画像を一旦記憶回路３３に出力してもよい。

画像処理回路２３は、例えばメモリと、専用又は汎用のプロセッサとによって実現される。画像処理回路２３は、画像発生回路２１により発生されたＸ線画像に画像処理を施す。画像処理回路２３は例えば、画像発生回路２１により発生されたＸ線画像に対して、散乱線補正処理等の補正処理を施す。

再構成回路２５は、例えばメモリと、専用又は汎用のプロセッサとによって実現される。再構成回路２５は、トモシンセシス撮影において、Ｘ線管５の複数の位置に応じて画像発生回路２１により発生された複数のＸ線画像に基づいて、ボリュームデータを再構成する。なお、再構成回路２５は、画像処理回路２３により画像補正処理された複数のＸ線画像に基づいて、ボリュームデータを再構成してもよい。なお、トモシンセシス撮影においてボリュームデータとは、平行した複数枚の断層画像を示す。具体的には、複数枚の断層画像は、天板１５と平行な断面を表す複数枚の断層画像である。

取得回路２７は、入力Ｉ／Ｆ回路３１を介して指定された複数の２次元座標に基づいて、断層画像における注目する特徴位置に関するスライス番号を取得する。ここで複数の特徴位置とは例えば、骨、具体的には椎体や椎骨である。ここでスライス番号とは、複数枚ある断層画像についてスライス方向に従ってそれぞれ付した番号である。また、取得回路２７は、入力Ｉ／Ｆ回路３１を介して指定された複数の２次元座標に基づいて、断層画像における注目する特徴位置に関する３次元座標を取得してもよい。なお、取得回路２７は、合成画像に対して、入力Ｉ／Ｆ回路３１を介して入力された複数の２次元座標に基づいて、注目する骨の湾曲や屈曲を計測する計測回路を含んでもよい。この計測回路は、合成画像について入力された複数の２次元座標を補間して得られた曲線に基づき、骨の湾曲や屈曲を計測可能である。また、計測結果は、例えば、記憶回路３３を介してディスプレイ３５に表示されてもよい。

合成回路２９は、取得回路２７により取得されたスライス番号に応じて複数枚の断層画像を合成した合成画像を発生する。合成回路２９は、取得回路２７により取得された３次元座標に応じて複数枚の断層画像を合成した合成画像を発生する。

入力Ｉ／Ｆ回路３１は、撮影技師が所望するＸ線条件、Ｘ線撮影位置、Ｘ線撮影の開始及び終了などの入力を受け付ける。入力Ｉ／Ｆ回路３１は、撮影技師などからの各種指示、命令、情報、選択、設定などをシステム制御回路３９に入力する。入力Ｉ／Ｆ回路（指定部）３１は、例えば、複数枚の断層画像と参照画像とのうち、少なくとも参照画像における注目する複数の特徴位置に関する複数の２次元座標に関する指定を受け付ける。入力Ｉ／Ｆ回路３１は、２次元座標に関して点または線での指定を受け付ける。

記憶回路３３は、入力Ｉ／Ｆ回路３１から供給される撮影技師の指示や、種々のデータを記憶するメモリ等である。また、記憶回路３３は、画像発生回路２１で発生されたＸ線画像、画像処理回路２３で画像処理されたＸ線画像等を記憶してもよい。記憶回路３３は、具体的には例えば、長尺の被検体Ｐに対するトモシンセシス撮影により得られた複数枚の断層画像と、参照撮影により得られた参照画像と、を記憶する。記憶回路３３は、記憶したＸ線画像を適宜、画像処理回路２３、ディスプレイ３５、通信Ｉ／Ｆ回路３７などへ出力する。

ディスプレイ３５は、種々の情報をモニタに表示する。例えば、ディスプレイ３５は、画像発生回路２１により発生されたＸ線画像や画像処理回路２３により画像処理されたＸ線画像を表示する。ディスプレイ３５は、断層画像、参照画像および合成画像を表示する。また、ディスプレイ３５は、記憶回路３３に記憶されている任意の画像データ、撮影技師等の指示及び種々のデータを読み込み表示してもよい。

通信Ｉ／Ｆ回路３７は、ネットワークを介して図示していないＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）や他のコンピュータに接続される。

システム制御回路３９は、例えばメモリと、専用又は汎用のプロセッサとによって実現される。システム制御回路３９は、Ｘ線診断装置１の中枢として機能する。システム制御回路３９は、Ｘ線診断装置１に含まれる各構成要素を統括的に制御し、本実施形態に係る各種動作を実現する。

次に本実施形態に係る、合成画像の発生に関する動作例を説明する。図２は、システム制御回路３９の制御のもとに行われる、合成画像の発生に関する典型的な流れを示す図である。

図２に示すように、システム制御回路３９はトモシンセシス制御機構１３に、被検体Ｐに対して正面から長尺トモシンセシス撮影を実行させる（ステップＴ１１）。ステップＴ１１における長尺トモシンセシス撮影により、画像発生回路２１は、被検体Ｐの正面に対する、Ｘ線管５の複数の位置に関する複数のＸ線画像を発生する。再構成回路２５は、画像発生回路２１により発生された複数のＸ線画像に基づいて、ボリュームデータを再構成することにより、複数の断層画像を発生する。なお、再構成回路２５は、画像処理回路２３により画像補正処理された複数のＸ線画像に基づいて、ボリュームデータを再構成してもよい。

ステップＴ１１の後、システム制御回路３９はトモシンセシス制御機構１３に、被検体Ｐに対して側面から長尺撮影を実行させる（ステップＴ１２）。ステップＴ１２における長尺撮影により、画像発生回路２１は、被検体Ｐの側面に対する、Ｘ線管５の複数の位置に関する複数のＸ線画像を発生する。画像処理回路２３は、画像発生回路２１により発生された複数のＸ線画像を合成することにより、長尺の参照画像を発生する。なお、ステップＴ１２では、長尺撮影に代えて、長尺トモシンセシス撮影を実行してもよい。また、ステップＴ１２は、ステップＴ１１より先に実行してもよい。

ステップＴ１２の後、入力Ｉ／Ｆ回路３１は、撮影技師からの指定を受け付ける（ステップＴ１３）。図３は、本実施形態に係る、椎体をポインティングする説明をするための図であり、説明に用いない種々の骨の記載を省略している。図３において、画面Ｇ内の左の画像ｇ１が正面から撮影した断層画像、画面Ｇ内の右の画像ｇ２が側面から撮影した参照画像である。複数の四角形は脊椎における複数の椎体を表し、複数の黒丸はポインティングした複数箇所を表す。断層画像において、被検体の短尺方向をｘ_ｆ軸、被検体の長尺方向をｙ_ｆ軸、被検体の深さ方向（スライス方向）をｚ_ｆ軸と定義する。これら３つの方向は、互いに直交する。被検体の短尺方向は、被検体の両肩（両側面）を貫く方向に相当する。被検体の長尺方向は、被検体の頭部及び足部を結ぶ方向に相当する。被検体の深さ方向は、被検体の正面及び背面を貫く方向に相当する。参照画像は、被検体の側面から撮影した画像である。参照画像において、被検体の深さ方向をｘ_ｓ軸、被検体の長尺方向をｙ_ｓ軸、被検体の短尺方向をｚ_ｓ軸と定義する。ここで、断層画像におけるｘ_ｆ軸は参照画像におけるｚ_ｓ軸に対応する。また、断層画像におけるｚ_ｆ軸は参照画像におけるｘ_ｓ軸に対応する。

ステップＴ１３において、入力Ｉ／Ｆ回路３１は、参照画像における複数の椎体上の複数箇所をポインティングする操作者の操作に応じて、当該複数箇所を示す複数の２次元座標を指定する。側面のポインティングは、ｘ_ｓ−ｙ_ｓ平面（２次元座標）に対して行われる。なおポインティングは、椎体に限らず、他の骨に対して行ってもよい。他の骨としては、例えば大腿骨等のように、正面から見て略直線形状を有し、側面から見て曲線形状を有する骨が好ましい。但し、他の骨は、略直線形状を持たず、正面及び側面のいずれから見ても曲線状であってもよい。また入力Ｉ／Ｆ回路３１は、参照画像において指定された複数の２次元座標のうち少なくともひとつに対応する２次元座標に関する指定を断層画像において受け付ける。正面のポインティングは、ｘ_ｆ−ｙ_ｆ平面（２次元座標）に対して行われる。例えば、正面から撮影した画像（断層画像）における１点目のポインティングおよび側面から撮影した画像（参照画像）の１点目のポインティングは、合成画像を発生させる基準点を得るため、できるだけ３次元座標をあわせる必要がある。具体的には例えば、正面から撮影した画像における１点目のポインティングおよび側面から撮影した画像における１点目のポインティングは、同一の椎体に対して実行される必要がある。このとき、正面の断層画像に対する１点目のポインティングにより第１基準点ｒ１が得られ、側面の参照画像における１点目のポインティングにより第２基準点ｒ２が得られたとする。なお、上記基準点ｒ１，ｒ２は、断層画像及び参照画像において、被検体の高さ（ｙ座標）を揃えて表示させる場合にも用いられる。この場合、断層画像及び参照画像を、被検体の高さ（ｙ座標）を揃えた状態でスクロールさせてもよい。例えば、ディスプレイ３５は、参照画像と断層画像とにおいて対応して指定された２次元座標に基づいて断層画像と参照画像とを位置整合して表示し、Ｉ／Ｆ回路３１を介して断層画像と参照画像とのうち一方を移動させる指示が入力された場合に他方を連動して移動させ表示させることができる。

また、複数の椎体の配列のうち、曲率の大きな箇所においてはポインティングの数を多くすると、後述する補間の精度が高まる。なお、ポインティングは点ではなく線でなされてもよい。線によるポインティングとは例えば、タブレット端末型等の入力Ｉ／Ｆ回路３１を介して線を描画するように椎体の位置を指定する指定法である。さらに、ポインティングは、点又は線により実行される場合に限らず、例えば、背骨又は大腿骨のように注目する骨が決まっているときなどには、標準モデル又はデータベースを用いた画像認識等により実行されてもよい。

ステップＴ１３の後、システム制御回路３９は取得回路２７に、ステップＴ１３でポインティングされた複数箇所の点を補間させる（ステップＴ１４）。図４は、本実施形態に係る、ポインティング箇所を補間する説明をするための図であり、全ての骨の記載を省略している。ステップＴ１４〜Ｔ１５において、取得回路２７は、ステップＴ１２において指定された複数の２次元座標に基づいて、断層画像における注目する特徴位置に関するスライス番号を取得する。取得回路２７は、ステップＴ１２において指定された複数の２次元座標に基づいて、断層画像における注目する特徴位置に関する３次元座標を取得してもよい。具体的には、取得回路２７は、ステップＴ１３でポインティングされた参照画像上の複数箇所の点に、例えばスプライン関数を適用することにより補間を行う。これにより、参照画像内の注目する骨に沿った第２曲線Ｌ２が得られる。この第２曲線Ｌ２は、一端が第２基準点ｒ２に接続されている。同様に、取得回路２７は、ポインティングされた断層画像上の複数箇所の点に、補間を行う。これにより、断層画像内の注目する骨に沿った第１曲線Ｌ１が得られる。この第１曲線Ｌ１は、一端が第１基準点ｒ１に接続されている。ここで、第１基準点ｒ１及び第２基準点ｒ２は、注目する骨における略同一の位置を表し、互いに対応する２次元座標を有する。例えば、断層画像の第１基準点ｒ１の座標（ｘ_ｆ１，ｙ_ｆ１）は、参照画像の第２基準点Ｌ２の座標（ｘ_ｓ１，ｙ_ｓ１）に相当する。なお、補間に用いる補間法として例えば、線形補間やラグランジュ補間等を用いてもよい。

ステップＴ１４の後、システム制御回路３９は取得回路２７に、各ｙ_ｆ座標範囲における３次元座標及び断層画像を取得させる（ステップＴ１５）。図５は、本実施形態に係る、各ｙ_ｆ座標範囲における断層画像を選択する説明をするための図であり、図６は、図５における範囲ＲＡを拡大した図である。ステップＴ１５において、取得回路２７は、参照画像における注目する骨に関する２次元座標（ｘ_ｓ，ｙ_ｓ）に基づいて、複数の断層画像における（スライス方向のｚ座標を含む）３次元座標を取得する。具体的には、取得回路２７は、側面の補間関数に基づいて、正面の断層画像において椎体が明瞭に描出されるスライス番号をｙ_ｆ座標範囲毎に選択する。ここで、スライス番号は、断層画像の識別番号である。例えば、スライス番号Ｓ２０は、被検体の上方から２０番目の断層画像を示している。また、スライス番号（ｚ座標）は、ステップＴ１３において得られた第１基準点ｒ１（正面の１点目）および第２基準点ｒ２（側面の１点目Ｐ１）に基づいて決定される。例えば、取得回路２７は、基準点および各座標に、ピクセルサイズ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］およびスライス厚［ｍｍ］を適用することにより、正面の断層画像において椎体が明瞭に描出されるスライス番号を算出することができる。ここで、「スライス厚」は、互いに隣接する断層画像の間隔（スライス間隔）を意味する。

例えば、正面の断層画像の第１基準点ｒ１は、２次元座標（ｘ_ｆ１，ｙ_ｆ１）をもつとする。側面の参照画像の第１基準点ｒ２は、２次元座標（ｘ_ｓ１，ｙ_ｓ１）をもつとする。また、基準点すなわち第１基準点ｒ１および第２基準点ｒ２のポインティングにおいて、スライスＳ２０を選択したとする。スライスＳ２０は、スライス番号Ｓ２０の断層画像である。

側面の参照画像において、図６に示すように、１点目にポインティングした点Ｐ１のｘ座標ｘ_ｓ１を基準とし（ｙ座標はｙ_ｓ１）、点Ｐ１のｙ座標ｙ_ｓ１から所定値だけ離れた点Ｐ２のｙ座標ｙ_ｓ２におけるｘ座標ｘ_ｓ２のずれ量を算出する。なお、点Ｐ２は、所定値だけ離れた点に限らず、２点目にポインティングした点としてもよい。すなわち、各ｙ_ｆ座標範囲の中心のｙ座標は、所定間隔毎の値に定めてもよく、ポインティング毎の値に定めてもよい。いずれにしても、このときｘ座標のずれ量Δｘ２は、ピクセルサイズＰＳ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］を用いて、次の式（１）に示すように算出される。

Δｘ２＝（ｘ_ｓ２−ｘ_ｓ１）×ＰＳ ［ｍｍ］ ・・・（１）
ここで、例えばピクセルサイズＰＳ＝０．４１［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］とし、基準点ｘ_ｓ１＝０および例えばｘ_ｓ２＝４４［ｐｉｘｅｌ］を式（１）に適用すると、Δｘ２＝１８．０４［ｍｍ］が算出される。
算出された側面の参照画像におけるｘ座標のずれ量Δｘ２を正面の断層画像におけるｚ座標ｚ_ｆ２に変換する。正面の断層画像のｚ座標ｚ_ｆ２は、スライス厚毎の離散的な値であり、例えばスライス番号である。従って、（ｘ_ｓ２，ｙ_ｓ２）におけるスライス番号（ｚ座標ｚ_ｆ２）は、基準点におけるスライス番号Ｓ２０およびスライス厚ＳＴ［ｍｍ］を用いて、次の式（２）に示すように算出される。

ｚ_ｆ２＝２０＋Δｘ２／ＳＴ ・・・（２）
ここで、例えばスライス厚ＳＴ＝１０．０［ｍｍ］とし、Δｘ２＝１８．０４［ｍｍ］を適用すると、ｚ_ｆ２＝２０＋１．８０４＝２１．８０４が算出される。算出結果の四捨五入により、ｚ_ｆ２＝２２として、ｙ_ｆ２座標範囲の断層画像における椎骨の３次元座標（ｘ_ｆ２，ｙ_ｆ２，Ｓ２２）を取得する。このスライス番号Ｓ２２により、ｙ_ｆ２座標範囲における断層画像は、基準点のスライスＳ２０から２番だけ下のスライスＳ２２と選択される。

ステップＴ１６では、以下同様にして、各ｙ_ｆ座標範囲（ｙ_ｆ３，・・・，ｙ_ｆ７）における３次元座標及び断層画像を取得する。例えば、図６に示す点Ｐ３の場合、前述した式（１）及び式（２）を、第２基準点ｒ２と今回の点Ｐ３とに基づく以下の式（１ａ）及び式（２ａ）のようにすればよい。

Δｘ３＝（ｘ_ｓ３−ｘ_ｓ１）×ＰＳ ［ｍｍ］ ・・・（１ａ）
ｚ_ｆ３＝２０＋Δｘ３／ＳＴ ・・・（２ａ）
あるいは、式（１ａ）及び式（２ａ）に代えて、前回の点Ｐ２と今回の点Ｐ３とに基づく以下の式（１ｂ）及び式（２ｂ）を用いてもよい。

Δｘ３＝（ｘ_ｓ３−ｘ_ｓ２）×ＰＳ ［ｍｍ］ ・・・（１ｂ）
ｚ_ｆ３＝２２＋Δｘ３／ＳＴ ・・・（２ｂ）
いずれにしても、ステップＴ１６では、前述同様に、各ｙ_ｆ座標範囲（ｙ_ｆ３，・・・，ｙ_ｆ７）における３次元座標及び断層画像を取得する。

なお、ステップＴ１６において各ｙ_ｆ座標範囲における断層画像を合成させる際、上記のようにして選択された断層画像をそのまま合成すると断層画像の継ぎ目が目立つ場合がある。断層画像の継ぎ目を目立たなくするため、例えば各ｙ_ｆ座標範囲において断層画像を加重平均することにより合成画像を平滑化するとよい。例えば、上述したスライスＳ２２が選択されたｙ_ｆ２座標範囲において、スライスＳ２２を中心とする５枚の断層画像で加重平均をとるとよい。具体的には、ｙ_ｆ１座標範囲における断層画像は、（０．５×Ｓ２０＋１×Ｓ２１＋２×Ｓ２２＋１×Ｓ２３＋０．５×Ｓ２４）／５と加重平均できる。また加重平均法の他に、例えばＸ線コンピュータ断層撮影等における画像処理に用いられる最小値投影法（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：ＭｉｎＩＰ）等を断層画像の平滑化に用いてもよい。

ステップＴ１５の後、システム制御回路３９は合成回路２９に、各ｙ_ｆ座標範囲における断層画像を合成させる（ステップＴ１６）。図７は、本実施形態に係る、各ｙ_ｆ座標範囲における断層画像を合成する説明をするための図である。ステップＴ１６において、合成回路２９は、ステップＴ１４において取得された３次元座標に応じて、スライス番号の異なる複数の断層画像を合成する。具体的には、合成回路２９は、ステップＴ１５で選択された各ｙ_ｆ座標範囲における断層画像を合成することで、１枚の合成画像を発生する。なお、各ｙ_ｆ座標範囲ｙ_ｆ１，…，ｙ_ｆ７間のｙ_ｆ座標範囲ｙ_ｆ１１，…，ｙ_ｆ１８におけるスライスのスライス番号は、例えば両側のスライス番号の平均値を切り捨て又は四捨五入により選択される。例えば、ｙ_ｆ座標範囲ｙ_ｆ１２におけるスライスのスライス番号は、当該ｙ_ｆ座標範囲ｙ_ｆ１２の両側のｙ_ｆ座標範囲ｙ_ｆ１，ｙ_ｆ２のスライス番号Ｓ２０，Ｓ２２の平均値Ｓ２１として選択される。これにより、ｙ_ｆ座標範囲ｙ_ｆ１１，…，ｙ_ｆ１８は、ステップＴ１５におけるスライス番号の選択に比べ、スライス番号を高速に選択することができる。但し、これに限らず、ｙ_ｆ座標範囲ｙ_ｆ１１，…，ｙ_ｆ１８は、ステップＴ１５と同様にして、スライス番号を選択してもよい。あるいは、ステップＴ１５におけるスライス番号の選択処理と、ステップＴ１６におけるスライス番号の選択処理とは、ステップＴ１４の補間処理により得られた曲線の曲率に応じて切り替えてもよい。この場合、例えば、曲率が基準値より大きい範囲は、ステップＴ１５におけるスライス番号の選択処理を実行し、曲率が基準値以下の範囲は、ステップＴ１６におけるスライス番号の選択処理を実行してもよい。

いずれにしても、合成回路２９は、選択されたスライス番号の断層画像をｙ_ｆ座標に沿って配列して合成する。合成画像は、ｙ_ｆ座標範囲毎に骨を明瞭に描出した断層画像を結合してなり、天板１５から高さの異なるスライスに描出された骨を１枚の画像に描出する。ディスプレイ３５は、この合成画像を表示する。

上述したように本実施形態によれば、取得回路２７は、長尺の被検体に対するトモシンセシス撮影とは被検体に対して異なる方向からの参照撮影により得られた参照画像における注目する骨に関する２次元座標に基づいて、トモシンセシス撮影により得られた複数枚の断層画像における注目する骨に関する３次元座標を取得することができる。合成回路２９は、取得された３次元座標に応じて複数枚の断層画像を合成した合成画像を発生することができる。

従って、天板から高さの異なる断層画像に描出された骨を１枚の画像に描出することができる。それにより、湾曲（又は屈曲）した骨でも１枚の合成画像に明瞭に描出されることから、コブ法等による側湾計測や後湾計測などを容易化でき、もって、骨の湾曲に関する診断を支援することができる。補足すると、通常の長尺撮影（１枚の画像）に比して高コントラストを示す合成画像により読影や計測を容易化できる。これに加え、通常のトモシンセシス撮影（複数枚の画像）に比して読影や計測の際に、スライスを変更するなどの煩わしい操作から医師等を解放することができる。

また、本実施形態によれば、撮影技師は２次元座標を、点または線で指定することができる。点で指定する場合、曲率の大きな骨近傍においてはポインティングの数を多くすることにより、補間の精度を高めることができる。補間の精度を高める場合、各ｙ_ｆ座標範囲の中心のｙ座標は、図６に示した所定間隔毎の値とは異なり、ポインティング毎の値とすればよい。この場合、各ｙ_ｆ座標範囲が重ならないように、隣接する２つのｙ_ｆ座標範囲のうち、少なくとも一方のｙ_ｆ座標範囲を短くすればよい。なお、線による指定とは例えば、タブレット端末型等の入力Ｉ／Ｆ回路３１を介して線を描画するように椎体の位置を指定する指定法等が想定される。

また、本実施形態によれば、ディスプレイ３５は、断層画像、参照画像および合成画像を表示することができる。ディスプレイ３５は、例えば断層画像と参照画像を並べて表示することで、医師等の医療従事者が、被検体における骨の形状を疑似３次元的に把握することができる。

また、本実施形態によれば、入力Ｉ／Ｆ回路３１は、参照画像において指定された複数の２次元座標のうち少なくともひとつに対応する２次元座標に関する指定を断層画像において受け付ける。ディスプレイ３５は、参照画像と断層画像とにおいて対応して指定された２次元座標に基づいて断層画像と参照画像とを位置整合して表示してもよく、入力Ｉ／Ｆ回路３１を介して断層画像と参照画像とのうち一方を移動させる指示が入力された場合に他方を連動して移動させ表示させてもよい。これらの場合、参照画像と断層画像とをリンクして閲覧でき、撮影技師は、注目する骨の形状が長尺であっても両画像を連動して移動させながら閲覧することができる。

また、本実施形態によれば、取得回路２７は、２次元座標に基づいて断層画像におけるスライス方向の座標を取得することができる。また取得回路２７は、入力Ｉ／Ｆ回路３１を介して指定された２次元座標に基づいて、注目する特徴位置に関するスライス番号とは異なる少なくとも１つのスライス番号を取得することができる。

さらに、合成回路２９は、取得回路２７により取得されたスライスおよび当該スライス番号とは異なる少なくとも１つのスライス番号に応じて、スライス番号の異なる複数の断層画像を合成することができる。なお合成回路２９は、３次元座標に応じて、スライス番号の異なる複数の断層画像を合成することができる。

また、本実施形態によれば、参照撮影の被検体に対する方向は、トモシンセシス撮影の被検体に対する方向から略９０度異なる方向である。このため、断層画像におけるｘ_ｆ軸が参照画像におけるｚ_ｓ軸に対応し、断層画像におけるｚ_ｆ軸が参照画像におけるｘ_ｓ軸に対応する関係にある。従って、両画像の座標軸が当該関係にない場合に比べ、断層画像の３次元座標を容易に取得することができる。例えば、両画像の座標軸が当該関係にない場合には、上記被検体に対する２つの方向間の角度に基づく三角関数の演算が必要になる。

また、本実施形態によれば、参照撮影がトモシンセシス撮影でもよいし、通常撮影でもよい。このため、参照撮影が一方に限定される場合に比べ、既存の参照画像を流用し易いことから、参照画像を用意するための参照撮影による被ばくを回避することができる。既存の参照画像を流用する場合、例えば、参照画像の倍率等を調整すればよい。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU（central processing unit）、GPU (Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

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

１…Ｘ線診断装置、２…トモシンセシス撮影装置、３…画像処理装置、５…Ｘ線管、７…Ｘ線検出器、９…Ｘ線管移動機構、１１…検出器移動機構、１３…トモシンセシス制御機構、１５…天板、２１…画像発生回路、２３…画像処理回路、２５…再構成回路、２７…取得回路、２９…合成回路、３１…入力Ｉ／Ｆ回路、３３…記憶回路、３５…ディスプレイ、３７…通信Ｉ／Ｆ回路、３９…システム制御回路

Claims (11)

1. 長尺の被検体に対するトモシンセシス撮影により得られた複数枚の断層画像と、前記トモシンセシス撮影とは前記被検体に対して異なる方向からの参照撮影により得られた参照画像と、を記憶する記憶部と、
   前記複数枚の断層画像と前記参照画像とのうち、少なくとも前記参照画像における注目する複数の特徴位置に関する複数の２次元座標を指定するための指定部と、
   前記指定された複数の２次元座標に基づいて、前記断層画像における前記注目する特徴位置に関するスライス番号を取得する取得部と、
   前記取得されたスライス番号に応じて前記複数枚の断層画像を合成した合成画像を発生する合成部と、
   を具備する画像処理装置。
2. 前記指定部は、前記２次元座標を点または線で指定するためのものである、請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記断層画像、前記参照画像および前記合成画像を表示する表示部、をさらに備える請求項１記載の画像処理装置。
4. 前記取得部は、前記２次元座標に基づいて、前記断層画像におけるスライス方向の座標を取得する、請求項１記載の画像処理装置。
5. 前記指定部は、前記参照画像において指定された複数の２次元座標のうち少なくともひとつに対応する２次元座標に関する指定を前記断層画像において受け付け、
   前記表示部は、前記参照画像と前記断層画像とにおいて対応して指定された２次元座標に基づいて前記断層画像と前記参照画像とを位置整合して表示し、前記指定部を介して前記断層画像と前記参照画像とのうち一方を移動させる指示が指定された場合に他方を連動して移動させ表示させる、請求項３記載の画像処理装置。
6. 前記取得部は、前記指定された２次元座標に基づいて、前記スライス番号とは異なる少なくとも１つのスライス番号を取得し、
   前記合成部は、前記取得されたスライス番号および前記異なる少なくとも１つのスライス番号に応じて、スライス番号の異なる複数の前記断層画像を合成する、請求項４記載の画像処理装置。
7. 前記参照撮影の前記被検体に対する方向は、前記トモシンセシス撮影の前記被検体に対する方向から略９０度異なる方向である、請求項１記載の画像処理装置。
8. 前記参照撮影は、トモシンセシス撮影である、請求項１記載の画像処理装置。
9. 前記参照撮影は、通常撮影である、請求項１記載の画像処理装置。
10. 長尺の被検体に対するトモシンセシス撮影により得られた複数枚の断層画像と、前記トモシンセシス撮影とは前記被検体に対して異なる方向からの撮影により得られた参照画像と、を記憶し、
    前記複数枚の断層画像と前記参照画像とのうち、少なくとも前記参照画像における注目する複数の特徴位置に関する複数の２次元座標を指定し、
    前記指定された複数の２次元座標に基づいて、前記断層画像における前記注目する特徴位置に関するスライス番号を取得し、
    前記取得されたスライス番号に応じて前記複数枚の断層画像を合成した合成画像を発生する、
    ことを具備する画像処理方法。
11. Ｘ線を発生するＸ線管と、
    前記Ｘ線管から発生され長尺の被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
    前記Ｘ線管を移動させるＸ線管移動機構と、
    前記Ｘ線検出器を移動させる検出器移動機構と、
    前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器とを前記被検体を挟んで同期移動させてトモシンセシス撮影を実行させるよう、前記Ｘ線管移動機構と前記検出器移動機構とを同期制御するトモシンセシス制御機構とを有するトモシンセシス撮影装置と、
    前記トモシンセシス撮影装置により、前記被検体に対してトモシンセシス撮影を行うことにより複数枚の断層画像を発生し、前記トモシンセシス撮影とは前記被検体に対して異なる方向からの参照撮影により参照画像を発生する画像発生部と、
    前記複数枚の断層画像と前記参照画像とのうち、少なくとも前記参照画像における注目する複数の特徴位置に関する複数の２次元座標を指定するための指定部と、
    前記指定された複数の２次元座標に基づいて、前記断層画像における前記注目する特徴位置に関するスライス番号を取得する取得部と、
    前記取得されたスライス番号に応じて前記複数枚の断層画像を合成した合成画像を発生する合成部と、
    を具備するＸ線診断装置。

Images