JP6738631B2 - 医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Description

本開示は、医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラムに関する。

従来、人体内部等の被検体の３次元構造の可視化に用いられるボリュームデータから、ポインティングデバイスにより任意の断面を切り出し、ＭＰＲ（ｍｕｌｔｉ ｐｌａｎａｒ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）断面として表示する医用画像処理装置（特許文献１参照）が知られている。また、ＭＰＲ断面として、人体の座標系に対して互いに直交する３断面を表示可能な医用画像処理装置が知られている。また、被検体の３次元領域を取得して、被検体の可視化に用いる医用画像処理装置が知られている。

特開２００９−２２４７６号公報

特許文献１では、ユーザが手動で操作することによる客観性の低下を抑制して、３次元領域を観察するのに適切な互いに直交する３断面（直交３断面）を取得することが困難である。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、客観性の低下を抑制して、３次元領域を観察するのに適切な直交３断面を容易に取得できる医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラムを提供する。

本開示の医用画像処理装置は、ボリュームデータを取得するポートと、ボリュームデータにおける任意の３次元領域を設定し、３次元領域において相互に直交する３つのベクトルを取得し、各ベクトルを法線とする３つの面を導出し、各面を断面として３次元領域に対する３つの断面画像を生成するプロセッサと、断面画像を表示するディスプレイと、を備える。プロセッサは、法線に沿う方向に面を平行移動して、平行移動した面を断面とする断面画像を再生成する。

本開示の医用画像処理方法は、医用画像処理装置における医用画像処理方法であって、ボリュームデータを取得し、ボリュームデータにおける任意の３次元領域を設定し、３次元領域において相互に直交する３つのベクトルを取得し、各ベクトルを法線とする３つの面を導出し、各面を断面として３次元領域に対する３つの断面画像を生成し、生成された断面画像をディスプレイに表示し、法線に沿う方向に面を平行移動して、平行移動した面を断面とする断面画像を再生成し、再生成された断面画像をディスプレイに表示する。

本開示の医用画像処理プログラムは、上記医用画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本開示によれば、客観性の低下を抑制して、直交３断面を容易に取得できる。

実施の形態における医用画像処理装置の構成例を示すブロック図 バウンディングボックスを用いた直交３断面の設定方法を説明するための模式図 （Ａ）〜（Ｃ）ＭＰＲ断面を順次移動させてＭＰＲ画像を動的に表示する動作を説明するための模式図 ＭＰＲ断面からなる直交３断面の設定手順を示すフローチャート ＭＰＲ画像が表示されたディスプレイの画面を示す模式図 比較例としてアキシャル断面を示す模式図 （Ａ），（Ｂ）動画再生中のＭＰＲ画像を示す模式図 （Ａ），（Ｂ）図７に続く動画再生中のＭＰＲ画像を示す模式図 ＭＰＲ断面の位置を示す基準線を他のＭＰＲ画像に示した模式図

以下、本開示の実施形態について、図面を用いて説明する。

（本開示の一形態を得るに至った経緯）
３次元の医用画像は、被検体に対する直交３断面を参照することで観察されることが多い。また、３次元の医用画像は、３次元領域（関心領域）に対する直交３断面を参照することで観察されることが多い。また、３次元領域は被検体を含むことがある。ユーザは、アキシャル面、コロナル面又はサジタル面を用いた観察に慣れているが、３次元領域の形状、及び向きによっては、アキシャル面、コロナル面又はサジタル面の観察による診断等が困難な場合がある。この場合、ユーザは、任意のＭＰＲ画像を手動で指定して取得し、観察し、診断等を行う。

しかし、直交３断面に映し出された被検体及び３次元領域に対し、ユーザが手動で被検体及び３次元領域に対する所望の方向を指定することは容易でない。つまり、被検体及び３次元領域における所望の直交３断面を得ることは困難である。また、ユーザが手動で設定したＭＰＲ断面は、一定でなく再現性に乏しい。そのため、ＭＰＲ断面から組織等の大きさを計測すると、計測の度に計測値にばらつきが生じ易く、計測値の客観性が低下し易い。

以下、客観性の低下を抑制して、３次元領域の直交３断面を容易に取得できる医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラムについて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における医用画像処理装置１００の構成例を示すブロック図である。医用画像処理装置１００は、ポート１１０、ユーザインターフェース（ＵＩ：Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０、ディスプレイ１３０、プロセッサ１４０、及びメモリ１５０を備える。

医用画像処理装置１００には、ＣＴ装置２００が接続される。医用画像処理装置１００は、ＣＴ装置２００からボリュームデータを取得し、取得されたボリュームデータに対して処理を行う。医用画像処理装置１００は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）とＰＣに搭載されたソフトウェアにより構成されてもよい。

ＣＴ装置２００は、生体へＸ線を照射し、体内の組織によるＸ線の吸収の違いを利用して、画像（ＣＴ画像）を撮像する。生体としては人体等が挙げられる。生体は、被写体の一例である。

ＣＴ画像は、時系列に複数撮像されてもよい。ＣＴ装置２００は、生体内部の任意の箇所の情報を含むボリュームデータを生成する。生体内部の任意の箇所は、各種臓器（例えば心臓、腎臓）を含んでもよい。ＣＴ画像が撮像されることにより、ＣＴ画像における各画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）が得られる。ＣＴ装置２００は、ＣＴ画像としてのボリュームデータを医用画像処理装置１００へ、有線回線又は無線回線を介して送信する。

具体的に、ＣＴ装置２００は、ガントリ（図示せず）及びコンソール（図示せず）を備える。ガントリは、Ｘ線発生器やＸ線検出器を含み、コンソールにより指示された所定のタイミングで撮像することで、人体を透過したＸ線を検出し、Ｘ線検出データを得る。コンソールは、医用画像処理装置１００に接続される。コンソールは、ガントリからＸ線検出データを複数取得し、Ｘ線検出データに基づいてボリュームデータを生成する。コンソールは、生成されたボリュームデータを、医用画像処理装置１００へ送信する。

ＣＴ装置２００は、連続的に撮像することで３次元のボリュームデータを複数取得し、動画を生成することも可能である。複数の３次元画像による動画のデータは、４Ｄ（４次元）データとも称される。

医用画像処理装置１００内のポート１１０は、通信ポートや外部装置接続ポートを含み、ＣＴ画像から得られたボリュームデータを取得する。取得されたボリュームデータは、直ぐにプロセッサ１４０に送られて各種処理されてもよいし、メモリ１５０において保管された後、必要時にプロセッサ１４０へ送られて各種処理されてもよい。

ＵＩ１２０は、タッチパネル、ポインティングデバイス、キーボード、又はマイクロホンを含んでもよい。ＵＩ１２０は、医用画像処理装置１００のユーザから、任意の入力操作を受け付ける。ユーザは、医師、放射線技師、又はその他医療従事者（Ｐａｒａｍｅｄｉｃ Ｓｔａｆｆ）を含んでもよい。

ＵＩ１２０は、ボリュームデータにおける関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の指定や輝度条件の設定等の操作を受け付ける。関心領域は、病変や組織（例えば、血管、臓器、骨）の領域を含んでもよい。

ディスプレイ１３０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を含んでもよく、各種情報を表示する。各種情報は、ボリュームデータから得られる３次元画像を含む。３次元画像は、ボリュームレンダリング画像、サーフェスレンダリング画像、及びＭＰＲ（Ｍｕｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像を含んでもよい。

メモリ１５０は、各種ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の一次記憶装置を含む。メモリ１５０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）の二次記憶装置を含んでもよい。メモリ１５０は、各種情報やプログラムを記憶する。各種情報は、ポート１１０により取得されたボリュームデータ、プロセッサ１４０により生成された画像、プロセッサ１４０により設定された設定情報、を含んでもよい。

プロセッサ１４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んでもよい。

プロセッサ１４０は、メモリ１５０に記憶された医用画像処理プログラムを実行することにより、各種処理や制御を行う。また、プロセッサ１４０は、医用画像処理装置１００の各部を統括する。

プロセッサ１４０は、ボリュームデータにおいて、セグメンテーション処理を行ってよい。この場合、ＵＩ１２０がユーザからの指示を受け付け、指示の情報がプロセッサ１４０に送られる。プロセッサ１４０は、指示の情報に基づいて、公知の方法により、ボリュームデータから、セグメンテーション処理を行い、関心領域を抽出（ｓｅｇｍｅｎｔ）してもよい。また、ユーザからの詳細な指示により、手動で関心領域を設定（ｓｅｔ）しても良い。また、観察対象が予め定められている場合、プロセッサ１４０は、ユーザ指示なしでボリュームデータから、セグメンテーション処理を行い、観察対象を含む関心領域を抽出してもよい。

プロセッサ１４０は、ポート１１０により取得されたボリュームデータに基づいて、３次元画像を生成する。プロセッサ１４０は、ポート１１０により取得されたボリュームデータから、指定された領域に基づいて、３次元画像を生成してもよい。３次元画像は、ボリュームレンダリング画像である場合、レイサム（ＲａｙＳｕｍ）画像、ＭＩＰ(Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ)画像、又はレイキャスト（Ｒａｙｃａｓｔ）画像を含んでもよい。

次に、医用画像処理装置１００による動作について説明する。

医用画像処理装置１００は、観察対象の組織等（例えば、骨、肝臓、腎臓、心臓）の直交３断面をディスプレイ１３０に表示する。この際、医用画像処理装置１００は、観察対象の組織等を含む３次元領域Ｒに対し、３次元領域Ｒを包囲する、バウンディングボックスＢｘを設定する。本実施形態では主に、観察対象の組織等が腎臓である場合を示す。バウンディングボックスＢｘの大きさは、３次元領域Ｒを包含すれば任意である。

図２は、バウンディングボックスＢｘを用いた直交３断面の設定方法を説明するための模式図である。

図２には、ボリュームレンダリングにより生成されたボリュームレンダリング画像の３次元領域Ｒが示されている。バウンディングボックスＢｘは、３次元領域Ｒを包囲するように設定される。プロセッサ１４０は、バウンディングボックスＢｘの各辺の方向を示す、３つの固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を取得する。

始めに、バウンディングボックスＢｘの生成について説明する。バウンディングボックスＢｘの生成では、例えば以下のような手法によって、固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を算出する。

プロセッサ１４０は、バウンディングボックスＢｘを作成する際、３次元領域Ｒを構成する全ボクセルの座標について、主成分分析（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ）を行う。

まず、プロセッサ１４０は、３次元領域Ｒを構成する全ボクセルの座標Ｐｉ（ｉ：０〜Ｎ−１）について、（式１）に従い、重心ｍを算出する。
ｍ ＝ １／Ｎ ＊ ΣＰｉ ……（式１）
尚、アスタリスク「＊」は、乗算符号を示す。「Ｎ」は、３次元領域Ｒを構成する全ボクセルの数を示す。

プロセッサ１４０は、（式２）に従い、共分散行列Ｃを算出する。
Ｃ ＝ １／Ｎ ＊ Σ（Ｐｉ−ｍ）（Ｐｉ−ｍ）^Ｔ ……（式２）

続いて、プロセッサ１４０は、（Ｃ−λｊＩ）Ｖｊ＝０（Ｉ：単位行列）を計算し、固有値λ１，λ２，λ３及び固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を取得する。尚、｜λ１｜＞｜λ２｜＞｜λ３｜とすると、Ｖ１がバウンディングボックスＢｘの主軸となる。

プロセッサ１４０は、固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３に基づいて、バウンディングボックスＢｘを構成する直方体の向きを決定する。

具体的には、（Ｐｉ・Ｖ１）を最大とする座標Ｐｉを含んで固有ベクトルＶ１を法線とする面は、バウンディングボックスＢｘを構成する面の１つとなる。尚、「・」は、内積演算であることを示す。（Ｐｉ・Ｖ１）を最小とする座標Ｐｉを含んで固有ベクトルＶ１を法線とする面は、バウンディングボックスＢｘを構成する面の１つとなる。

また、（Ｐｉ・Ｖ２）を最大とする座標Ｐｉを含んで固有ベクトルＶ２を法線とする面は、バウンディングボックスＢｘを構成する面の１つとなる。（Ｐｉ・Ｖ２）を最小とする座標Ｐｉを含んで固有ベクトルＶ２を法線とする面は、バウンディングボックスＢｘを構成する面の１つとなる。

また、（Ｐｉ・Ｖ３）を最大とする座標Ｐｉを含んで固有ベクトルＶ３を法線とする面は、バウンディングボックスＢｘを構成する面の１つとなる。（Ｐｉ・Ｖ３）を最小とする座標Ｐｉを含んで固有ベクトルＶ３を法線とする面は、バウンディングボックスＢｘを構成する面の１つとなる。

これにより、医用画像処理装置１００は、バウンディングボックスＢｘを構成する直方体の６つの面を取得できる。

尚、医用画像処理装置１００は、上記のバウンディングの各面を取得する際、参考非特許文献１に記載されたポリゴンの集合のバウンディングボックスＢｘを導出するアルゴリズムを、ボリュームデータに適用してもよい。その他、既知のアルゴリズムを用いてもよい。
（参考非特許文献１：Ｅｒｉｃ Ｌｅｎｇｙｅｌ，“Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ｆｏｒ ３Ｄ Ｇａｍｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ＆ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ”，ＣＯＵＲＳＥ ＴＥＣＨＯＮＯＬＯＧＹ，２０１１年）

プロセッサ１４０は、固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３をそれぞれ法線とする３つのＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３を生成する。ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３は、直交３断面の一例である。ＭＰＲ断面は、Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３は、バウンディングボックスＢｘにおける断面である。また、プロセッサ１４０は、ＭＰＲ断面Ｓｃ１の画像Ｍ１、ＭＰＲ断面Ｓｃ２の画像Ｍ２、及びＭＰＲ断面Ｓｃ３の画像Ｍ３を生成する。

ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３は、固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３に並行な各軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の方向に平行移動自在である。図２には、ＭＰＲ断面Ｓｃ３を軸ＡＸ３の方向に移動するために、バウンディングボックスにおけるＭＰＲ断面Ｓｃ３の位置を表す画像として、枠画像Ｆｌ３−１，Ｆｌ３−２，Ｆｌ３−３が示されている。図２では、枠画像Ｆｌ３−１，Ｆｌ３−２，Ｆｌ３−３は、３次元領域Ｒに接する程度の大きさで示されている。

ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３の平行移動は、プロセッサ１４０により、一定時間間隔で段階的又は連続的に行われてもよい。また、ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３の平行移動は、ユーザがＵＩ１２０を介して指示することにより、一定時間間隔で段階的又は連続的に行われてもよい。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、ＭＰＲ断面を平行移動させてＭＰＲ画像を表示する動作を説明するための模式図である。

図３（Ａ）は、図２と同様、バウンディングボックスＢｘが設定された、３次元領域Ｒを示す。ここでは、図２と同様、ＭＰＲ断面Ｓｃ３が軸ＡＸ３の方向に移動する様子が示されている。また、ＭＰＲ断面Ｓｃ３の移動が、枠画像Ｆｌ３−１，Ｆｌ３−２，Ｆｌ３−３の変化で表現される。

図３（Ａ）では、実線で描かれた枠画像Ｆｌ３−２が、現在ＭＰＲ画像が表示されているＭＰＲ断面Ｓｃ３の枠を示してもよい。点線で描かれた枠画像Ｆｌ３−１，Ｆｌ３−３が、その（現在の）前後のＭＰＲ断面Ｓｃ３の枠を示してもよい。

図３（Ｂ）には、ＭＰＲ画像Ｍ１が表示される。ＭＰＲ画像Ｍ１は、軸ＡＸ１を法線とする断面画像である。ＭＰＲ画像Ｍ１には、３次元領域Ｒで示される組織等の断面画像を示す組織等画像ＲＳ１が含まれて表示される。組織等画像ＲＳ１は、軸ＡＸ１の方向に投影した軸ＡＸ３の方向に沿ったバウンディングボックスＢｘ内に配置可能な範囲を表す枠画像Ｂｘ−１で囲まれる。

ＭＰＲ断面Ｓｃ３は、軸ＡＸ３の方向で枠画像Ｂｘ−１の内側において、軸ＡＸ３の方向に段階的又は連続的に平行移動自在である。図３（Ｂ）では、ＭＰＲ断面Ｓｃ３は、図３（Ａ）の枠画像Ｆｌ３−１，Ｆｌ３−２，Ｆｌ３−３，……，Ｆｌ３−Ｎを投影した線画像として表される。

枠画像Ｆｌ３−１，Ｆｌ３−２，Ｆｌ３−３，……，Ｆｌ３−Ｎが矢印Ｙａの方向（順方向及び逆方向の指定可）に順次選択されると、図３（Ｃ）に示すように、選択された枠画像に対応するＭＰＲ画像Ｍ３がディスプレイ１３０に表示される。ＭＰＲ画像Ｍ３には、３次元領域Ｒの組織等画像ＲＳ３が表示される。

図４は、ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３からなる直交３断面の設定手順を示すフローチャートである。

プロセッサ１４０は、ＣＴ装置２００から送信されたボリュームデータを取得する（Ｓ１）。

プロセッサ１４０は、既知のセグメンテーション処理によって、ボリュームデータに含まれる観察対象の領域を抽出し、３次元領域Ｒを設定する（Ｓ２）。この場合、例えば、ユーザがＵＩ１２０を介して大まかに３次元領域を指定して抽出した後、プロセッサ１４０が正確に３次元領域Ｒを抽出してもよい。

プロセッサ１４０は、３つの軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の方向を決定する（Ｓ３）。
３つの軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の方向は、３次元領域Ｒを包囲するバウンディングボックスＢｘの各辺に沿う。バウンディングボックスＢｘの各辺の方向は、前述した固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３で示される。また、３つの軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３は、Ｓ２で抽出された３次元領域Ｒの重心Ｇを通るように設定される。

プロセッサ１４０は、３つの軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３を、それぞれのＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３の法線とする（Ｓ４）。

プロセッサ１４０は、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の中心を設定する（Ｓ５）。ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の中心は、Ｓ２で抽出された３次元領域Ｒの重心Ｇを通る、各固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３に平行な直線上に設定されてもよい。

プロセッサ１４０は、ディスプレイ１３０の画面ＧＭに表示される、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の基準方向（例えばディスプレイ１３０の横方向（水平方向））に対する回転角度を設定する。これによって、プロセッサ１４０は、ディスプレイの基準方向に対するＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の表示方向を定める（Ｓ６）。この表示方向の設定は、３次元空間における回転を表すピッチ、ロール、ヨーのうち、ロールを設定することとも言える。

具体的には、プロセッサ１４０は、ＭＰＲ画像Ｍ１の下方向を固有ベクトルＶ２に沿う方向にすることによって、表示方向を定めてもよい。プロセッサ１４０は、ＭＰＲ画像Ｍ２の下方向を固有ベクトルＶ３に沿う方向にすることによって、表示方向を定めてもよい。プロセッサ１４０は、ＭＰＲ画像Ｍ３の下方向を固有ベクトルＶ１に沿う方向にすることによって、表示方向を定めてもよい。また、さらにプロセッサ１４０は、ＭＰＲ画像Ｍ１の下方向を固有ベクトルＶ２に沿う方向にし、右方向を固有ベクトルＶ３に沿う方向にすることによって、表示方向を定めてもよい。

ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、図５に示すように、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を表示する（Ｓ７）。この後、プロセッサ１４０は本動作を終了する。

尚、プロセッサ１４０は、ボリュームデータが不連続であり、つまりボリュームデータが複数の組織等を含む場合、複数の組織等の中から１つの組織等を選択し、３次元領域Ｒを連続領域としてもよい。プロセッサ１４０は、選択された連続領域に対して、３つの軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の方向を決定してもよい。

図５は、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が表示されたディスプレイ１３０の画面ＧＭを示す模式図である。

図５では、ディスプレイ１３０の画面ＧＭは、４分割される。画面ＧＭの右上には、３次元領域Ｒを含むボリュームレンダリング画像Ｂｒが表示される。画面ＧＭの左上、左下、右下には、ボリュームレンダリング画像Ｂｒが各ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３で切断されたＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が表示される。

ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、ボリュームレンダリング画像Ｂｒが表示される画面ＧＭに、３次元領域Ｒを包囲するバウンディングボックスＢｘの枠画像として、組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の位置、大きさ及び方向をそれぞれ表す枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３を表示してもよい。また、ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、ボリュームレンダリング画像Ｂｒに対し、３つの軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３を表示してもよい。

尚、枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３の少なくとも１つの表示が省略されてもよい。また、軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の少なくとも１つの表示が省略されてもよい。

尚、組織等画像ＲＳ１は、ＭＰＲ断面Ｓｃ１に含まれる組織等の存在する領域を示す。組織等画像ＲＳ２は、ＭＰＲ断面Ｓｃ２に含まれる組織等の存在する領域を示す。組織等画像ＲＳ３は、ＭＰＲ断面Ｓｃ３に含まれる組織等の存在する領域を示す。

ディスプレイ１３０の画面ＧＭにおけるＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のレイアウト（配置）は、例えば固定である。プロセッサ１４０は、固有値λ１，λ２，λ３の大きさ（｜λ１｜＞｜λ２｜＞｜λ３｜）の順に従い、固有値に対応するＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を配置してもよい。

この場合、主軸である軸ＡＸ１に対応するＭＰＲ画像Ｍ１は、アキシャル画像に近い断面画像となり、他のＭＰＲ画像Ｍ２，Ｍ３よりも優先度が高い。そのため、ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、ＭＰＲ画像Ｍ１を、常に同じ画面位置（例えば左上）に表示してもよい。これにより、ユーザは、画像診断を行う上で迅速かつ高精度に操作し易くなる。

尚、主軸以外の軸ＡＸ２，ＡＸ３に対応するＭＰＲ画像Ｍ２，Ｍ３についても、同じレイアウトとして同じ位置に表示してもよい。これにより、ユーザは、優先度に関わらず、画像診断を行う上で迅速かつ高精度に操作し易くなる。ＭＰＲ画像Ｍ２はサジタル画像に近い直感を与え、ＭＰＲ画像Ｍ３はコロナル画像に近い直観を与える。

また、ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に、３次元領域Ｒの各組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３をそれぞれ包囲するバウンディングボックスＢｘの枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３を表示してもよい。

尚、図５では、ディスプレイ１３０は、ボリュームレンダリング画像Ｂｒに対して、枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３により、組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の位置、大きさ、方向の全てを表示している。この代わりに、ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、位置のみ、大きさのみ、又は方向のみを表示してもよい。

例えば、ディスプレイ１３０は、組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の位置のみ表示する場合、３つの軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の交点を表示してもよい。また、ディスプレイ１３０は、組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の方向のみ表示する場合、３つの軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３を示す矢印等を、画面ＧＭ（例えば画面ＧＭの左下隅）に配置してもよい。また、ディスプレイ１３０は、組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の大きさのみ表示する場合、画面ＧＭにスケール（定規）を表示してもよい。

ディスプレイ１３０は、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３にそれぞれ含まれる、組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３を、それぞれ３次元領域Ｒの形状を把握し易いような、３次元領域Ｒの長軸断面と２つの短軸断面として表示する。よって、ユーザは、腎臓等の３次元領域Ｒを認識し易くなる。

図５に示すように、ボリュームレンダリング画像Ｂｒ及びＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３がディスプレイ１３０の画面ＧＭに表示された状態で、プロセッサ１４０が、自動で又は手動で（ユーザがＵＩ１２０を介して）、ボリュームレンダリング画像Ｂｒが表示された画面ＧＭにおいて、バウンディングボックスＢｘの枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３の１つを対応する軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の方向の１つに移動させるとする。プロセッサ１４０は、この枠画像の移動に応じて、この軸に対応するＭＰＲ画像を変更する。この場合、例えば後述する図７（Ａ），（Ｂ）及び図８（Ａ），（Ｂ）と同様に順にＭＰＲ画像が静止画又は動画で変更される。

図９に示すように、ディスプレイ１３０は、ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３の位置を示す基準線を、他のＭＰＲ画像に表示してもよい。

尚、１つの軸の方向に沿うＭＰＲ断面の移動に応じたＭＰＲ画像の変更は、他の軸の方向に沿う他のＭＰＲ断面の移動に応じた他のＭＰＲ画像の変更に対して独立しており、影響しない。ただし、プロセッサ１４０は、他のＭＰＲ断面に表示されている、平行移動するＭＰＲ画像の位置を示す基準線を、移動に応じて変更してよい。

また、プロセッサ１４０は、ユーザによるＵＩ１２０を介した画面ＧＭ上の任意の領域（例えば３次元領域Ｒ以外の領域）のドラッグ操作に応じて、軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３を回転させてもよい。ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３の回転に応じて、ボリュームレンダリング画像Ｂｒ及びＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を回転し、表示してもよい。尚、プロセッサ１４０は、１つのＭＰＲ画像が軸の回転により変化すると、これに追従するように、残り２つのＭＰＲ画像も変更する。

また、ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、軸ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３が回転される際に、バウンディングボックスＢｘやその他の基準線を表示してもよい。これにより、ユーザが回転対象の組織等を確認し易くなる。

また、プロセッサ１４０は、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３が収まるように、ディスプレイ１３０による表示に係るＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の拡大率を調整してもよい。特に、プロセッサ１４０は、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の同一の拡大率を与えたうえで、枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３のすべてが収まるように、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に共通の拡大率を調整できる。

また、プロセッサ１４０は、ユーザによるＵＩ１２０を介したＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の拡大率を変更する操作を受け付けたときに、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のすべてを連動して拡大してもよい。

図６は、比較例としてアキシャル断面ＡＳ１を示す模式図である。アキシャル断面ＡＳ１には、例えば腎臓である３次元領域Ｒの組織等画像ＲＳ４が含まれる。ユーザは、アキシャル断面ＡＳ１に含まれる組織等画像ＲＳ４を見た場合、例えば、腎臓である３次元領域Ｒが斜めになっているとの印象を受け、腎臓の実際の大きさや長さを把握し難い。

また、図４のＳ７において、ユーザがＵＩ１２０を介して動画表示を指示した場合、又は一定時間経過等のイベントがあった場合、プロセッサ１４０は、３次元領域Ｒに対して選択されたＭＰＲ画像の動画を表示してもよい。

図７（Ａ），（Ｂ）及び図８（Ａ），（Ｂ）は、動画再生中のＭＰＲ画像を示す模式図である。図７（Ａ），（Ｂ）及び図８（Ａ），（Ｂ）では、３次元領域Ｒの組織等画像ＲＳ２が表示されたＭＰＲ画像Ｍ３を軸ＡＸ３に沿った方向に平行移動させて動画を表示する場合を示す。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、図８（Ｂ）と順次表示されるＭＰＲ画像Ｍ３は、動画再生中の画面の一部を示している。動画として再生されるＭＰＲ画像Ｍ３には、腎臓である３次元領域Ｒの組織等画像ＲＳ３が徐々に変化するように連続的に表示される。

図７（Ａ），図７（Ｂ）及び図８（Ａ），図８（Ｂ）のように組織等画像が動画表示されることで、ユーザは、特に注目したいＭＰＲ画像を速やかに把握できる。従って、ユーザによる画像診断の効率化が期待される。

このように、医用画像処理装置１００は、３次元領域Ｒの形状に対応して３つの直交するＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３を設定する。従って、医用画像処理装置１００は、組織等に即した直交３断面を迅速に表示できる。例えば、組織等のくびれ部分を確認したいという要求に好適に応えることができる。

また、直交３断面のうちの１つの断面の軸を回転させると、他の２つの断面の軸を回転でき、３つのＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を容易に修正できる。よって、医用画像処理装置１００は、直交３断面の回転時のユーザ操作の煩雑性を低減できる。

このように、本実施形態の医用画像処理装置１００では、ポート１１０は、骨、肝臓、腎臓といった組織等を含むボリュームデータを取得する。プロセッサ１４０は、ボリュームデータにおける任意の３次元領域Ｒを設定する。プロセッサ１４０は、３次元領域Ｒにおいて相互に直交する３つの固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を取得する。プロセッサ１４０は、各固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を法線とする３つのＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３を導出する。プロセッサ１４０は、各ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３に、それぞれボリュームデータに対する３つのＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を生成する。ディスプレイ１３０は、画面ＧＭにＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を表示する。プロセッサ１４０は、上記の法線に沿う方向にＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３を平行移動して、平行移動した面を断面とするＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を再生成する。

尚、組織等は、被検体の一例である。固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３は、ベクトルの一例である。３つのＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３は、３つの面の一例である。ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、断面画像の一例である。

これにより、医用画像処理装置１００は、ユーザが手動で操作することによる客観性の低下を抑制して、３つのＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３（直交３断面）を容易に取得できる。また、医用画像処理装置１００は、ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３を平行移動させてＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を表示できる。よって、ユーザの主観による操作を行うことなく、ユーザが観察したい組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３を客観的に特定でき、再現性も向上できる。

また、医用画像処理装置１００は、スクリーニング目的に用いるアキシャル断面のようなＣＴ座標系に沿った断面のみでなく、ＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３を様々な面で設定できる。よって、ユーザによる病変の見落としも低減できると期待できる。

また、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、それぞれＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に対応するＭＰＲ断面Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３における３次元領域Ｒを包含してもよい。尚、組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３は、被検体を含んだ３次元領域の画像の一例である。

これにより、ユーザは、３次元領域に含まれる組織等画像を確実に捉えることができる。

また、３次元領域Ｒは、連続領域であってもよい。

これにより、ＭＰＲ画像では３次元領域が飛び地のように離れていないので、ユーザは、３次元領域に含まれる組織等を観察し易くなる。また、それぞれの連続領域にとって適切なＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の向きが得られる。

また、プロセッサ１４０は、ディスプレイ１３０の基準方向に対するＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の表示方向を、それぞれ、３つの固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３のうち、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に対応する固有ベクトルを除いた２つの固有ベクトルのうち、少なくとも１つに基づいて設定してもよい。

これにより、ユーザは、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の向きや組織等画像ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３の向きを把握し易くなる。

また、プロセッサ１４０は、ボリュームデータに基づいてボリュームレンダリング画像Ｂｒを生成してもよい。ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、ボリュームレンダリング画像ＢｒにおけるＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の位置、大きさ、及び方向の少なくとも一つの情報を表示してもよい。

これにより、医用画像処理装置１００は、ボリュームレンダリング画像ＢｒとＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３とを視覚的に対応付けできる。

また、プロセッサ１４０は、３次元領域Ｒを包囲し３つの固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３に沿う辺を有するバウンディングボックスＢｘを生成してもよい。ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、ボリュームレンダリング画像Ｂｒに枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３を表示してもよい。枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３は、バウンディングボックスＢｘを表す画像の一例である。

これにより、医用画像処理装置１００は、ＣＴ座標系に沿わないバウンディングボックスを容易に生成して表示できる。また、医用画像処理装置１００は、枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３を用いて、ボリュームレンダリング画像ＢｒとバウンディングボックスＢｘとを視覚的に対応付けできる。

また、ディスプレイ１３０は、プロセッサ１４０の制御により、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３を表示してもよい。

これにより、医用画像処理装置１００は、枠画像Ｆｌ１，Ｆｌ２，Ｆｌ３を用いて、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３とバウンディングボックスＢｘとを視覚的に対応付けできる。

また、３つの断面画像の拡大率は、同一であってもよい。

これにより、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を並列して閲覧するときに、画像上の長さや大きさが一貫しているので、互いに見比べやすい。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、プロセッサ１４０は、セグメンテーション処理によって、３次元領域Ｒを取得したが、３次元領域ＲはユーザによるＵＩ１２０を介した操作によって作成されたものであってもよい。また、プロセッサ１４０は、一度作成された３次元領域Ｒをさらに新たなセグメンテーション処理やユーザによるＵＩ１２０を介した操作によって変更してもよい。また、プロセッサ１４０は、３次元領域Ｒが変更されたときに、固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を再計算して、ＭＰＲ画像Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を更新してもよい。

例えば、上記実施形態では、プロセッサ１４０は、主成分分析によって３次元領域Ｒから固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を導出したが、他の方法を用いてもよい。例えば、数学的に厳密な３次元領域Ｒの外接直方体を計算してもよい。

例えば、上記実施形態では、プロセッサ１４０は、バウンディングボックスを作成したが、互いに３断面が得られれば十分であるので、バウンディングボックスを作成しなくてもよい。例えば、主成分分析によって３次元領域Ｒから固有ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が導出されれば十分である。

例えば、上記実施形態では、撮像されたＣＴ画像としてのボリュームデータは、ＣＴ装置２００から医用画像処理装置１００へ送信されることを例示した。この代わりに、ボリュームデータが一旦蓄積されるように、ネットワーク上のサーバ等へ送信され、サーバ等に保管されてもよい。この場合、必要時に医用画像処理装置１００のポート１１０が、ボリュームデータを、有線回線又は無線回線を介してサーバ等から取得してもよいし、任意の記憶媒体（不図示）を介して取得してもよい。

上記実施形態では、撮像されたＣＴ画像としてのボリュームデータは、ＣＴ装置２００から医用画像処理装置１００へポート１１０を経由して送信されることを例示した。これは、実質的にＣＴ装置２００と医用画像処理装置１００とを併せて一製品として成立している場合も含まれるものとする。また、医用画像処理装置１００がＣＴ装置２００のコンソールとして扱われている場合も含む。

上記実施形態では、ＣＴ装置２００により画像を撮像し、生体内部の情報を含むボリュームデータを生成することを例示したが、他の装置により画像を撮像し、ボリュームデータを生成してもよい。他の装置は、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、血管造影装置（Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ装置）、又はその他のモダリティ装置を含む。また、ＰＥＴ装置は、他のモダリティ装置と組み合わせて用いられてもよい。

また、上記実施形態では、生体として人体を例示したが、動物の体でもよい。

また、本発明は、医用画像処理装置の動作を規定した医用画像処理方法として表現することも可能である。さらに、本発明は、上記実施形態の医用画像処理装置の機能を実現するプログラムを、ネットワークあるいは各種記憶媒体を介して医用画像処理装置に供給し、この医用画像処理装置内のコンピュータが読み出して実行するプログラムも適用範囲である。

本開示は、客観性の低下を抑制して、任意形状の３次元領域の直交３断面を容易に取得できる医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラム等に有用である。

１００ 医用画像処理装置
１１０ ポート
１２０ ユーザインターフェース（ＵＩ）
１３０ ディスプレイ
１４０ プロセッサ
１５０ メモリ
２００ ＣＴ装置
ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３ 軸
ＡＳ１ アキシャル断面
Ｂｒ ボリュームレンダリング画像
Ｂｘ バウンディングボックス
Ｆｌ３−１，Ｆｌ３−２，…，Ｆｌ３−Ｎ 枠線画像
ＧＭ 画面
Ｒ ３次元領域
ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４ 組織等画像
Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３ ＭＰＲ断面
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 固有ベクトル
Ｙａ 矢印

Claims (11)

1. ボリュームデータを取得するポートと、
   前記ボリュームデータにおける任意の３次元領域を設定し、前記３次元領域において相互に直交する３つのベクトルを取得し、各ベクトルを法線とする３つの面を導出し、各面を断面として前記ボリュームデータに対する３つの断面画像を生成するプロセッサと、
   前記断面画像を表示するディスプレイと、
   を備え、
   前記プロセッサは、前記法線に沿う方向に前記面を平行移動して、平行移動した面を断面とする断面画像を再生成する、医用画像処理装置。
2. 請求項１に記載の医用画像処理装置であって、
   前記断面画像は、当該断面画像に対応する面における前記３次元領域を包含する、医用画像処理装置。
3. 請求項１または２に記載の医用画像処理装置であって、
   前記３次元領域は、連続領域である、医用画像処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置であって、
   前記プロセッサは、前記法線に沿う方向に前記３つの面をそれぞれ平行移動して、平行移動した面を断面とする３つの前記断面画像を再生成する、医用画像処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の医用画像処理装置であって、
   前記プロセッサは、前記ディスプレイの基準方向に対する前記断面画像の表示方向を、それぞれ、前記３つのベクトルのうち前記断面画像に対応するベクトルを除いた２つのベクトルのうち、少なくとも１つに基づいて設定する、医用画像処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の医用画像処理装置であって、
   前記プロセッサは、前記ボリュームデータに基づいてボリュームレンダリング画像を生成し、
   前記ディスプレイは、前記プロセッサの制御により、前記ボリュームレンダリング画像における前記断面画像の位置、大きさ、及び方向の少なくとも一つの情報を表示する、医用画像処理装置。
7. 請求項６に記載の医用画像処理装置であって、
   前記プロセッサは、前記３次元領域を包囲し前記３つのベクトルに沿う辺を有するバウンディングボックスを生成し、
   前記ディスプレイは、前記プロセッサの制御により、前記ボリュームレンダリング画像に前記バウンディングボックスを表す画像を表示する、医用画像処理装置。
8. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の医用画像処理装置であって、
   前記プロセッサは、前記３次元領域を包囲し前記３つのベクトルに沿う辺を有するバウンディングボックスを生成し、
   前記ディスプレイは、前記プロセッサの制御により、前記断面画像にバウンディングボックスを表す画像を表示する、医用画像処理装置。
9. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の医用画像処理装置であって、
   前記３つの断面画像の拡大率は、同一である、医用画像処理装置。
10. 医用画像処理装置における医用画像処理方法であって、
    ボリュームデータを取得し、
    前記ボリュームデータにおける任意の３次元領域を設定し、
    前記３次元領域において相互に直交する３つのベクトルを取得し、
    各ベクトルを法線とする３つの面を導出し、
    各面を断面として前記３次元領域に対する３つの断面画像を生成し、
    生成された前記断面画像をディスプレイに表示し、
    前記法線に沿う方向に前記面を平行移動して、平行移動した面を断面とする断面画像を再生成し、
    再生成された前記断面画像を前記ディスプレイに表示する、医用画像処理方法。
11. 請求項１０に記載の医用画像処理方法をコンピュータに実行させるための医用画像処理プログラム。