(57)【要約】      （修正有）【課題】患者にとって負担が少ない手順で、ノイズの少ない経時差分画像を得ることが可能な画像処理装置及び経時差分画像生成方法を提供する。【解決手段】経過観察の初期日程において、初期ＣＴ画像Ｇのデータを用いて臓器の位置が実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を生成する。また、実レントゲン画像と仮想レントゲン画像との濃度分布が一致するように規格化係数を算出する。後日、経過観察を行う際は、最新の実レントゲン画像Ａｎを取得し、臓器の位置が最新の実レントゲン画像Ａｎと一致する仮想レントゲン画像ａｎを初期ＣＴ画像Ｇのデータを用いて生成する。更に、上述の規格化係数を適用して濃度値が補正された規格化仮想レントゲン画像Ｂｎを得る。実レントゲン画像Ａｎと規格化仮想レントゲン画像Ｂｎとの差分をとり、経時差分画像として出力する。【選択図】図７
2014064606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
経過観察の初期に撮影された初期ＣＴ画像を記憶する記憶手段と、
実際のＸ線撮影により得た実レントゲン画像を取得する実レントゲン画像取得手段と、
観察目的とする臓器の位置及びサイズが前記実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を得られるように、前記記憶手段に記憶されている初期ＣＴ画像を補正し、補正した初期ＣＴ画像を用いて仮想レントゲン画像を生成する仮想レントゲン画像生成手段と、
前記仮想レントゲン画像の濃度分布と、前記実レントゲン画像の濃度分布とが一致するように、濃度値の規格化係数を算出する規格化係数算出手段と、
前記仮想レントゲン画像の濃度分布を前記規格化係数により規格化した規格化仮想レントゲンを生成する規格化仮想レントゲン画像生成手段と、
前記規格化仮想レントゲン画像と最新の実レントゲン画像との差分をとることにより経時差分画像を生成し、出力する経時差分画像出力手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記規格化係数算出手段は、経過観察の初期の日程において得られた初期実レントゲン画像と前記初期ＣＴ画像に基づいて生成される初期仮想レントゲン画像とを用いて、初期の日程における規格化係数を算出し、
前記仮想レントゲン画像生成手段は、最新の実レントゲン画像と画像のサイズ及び位置が一致するように前記初期ＣＴ画像を用いて最新の仮想レントゲン画像を生成し、前記規格化仮想レントゲン画像生成手段は、前記最新の仮想レントゲン画像に対して、前記初期の日程における規格化係数を適用することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記仮想レントゲン画像生成手段は、最新の実レントゲン画像と画像のサイズ及び位置が一致するように前記初期ＣＴ画像を用いて最新の仮想レントゲン画像を生成し、
前記規格化係数算出手段は、最新の実レントゲン画像と前記最新の仮想レントゲン画像とを用いて、最新の規格化係数を算出し、
前記規格化仮想レントゲン画像生成手段は、前記最新の仮想レントゲン画像に対して、前記最新の規格化係数を適用することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記規格化係数算出手段は、前記仮想レントゲン画像及び前記実レントゲン画像における所定の広さを有する画素範囲内の画素値の平均値に基づいて、前記規格化係数を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
経過観察の初期の日程において、
Ｘ線ＣＴ装置により撮影された初期ＣＴ画像を取得して記憶するとともに、実際のＸ線撮影により初期実レントゲン画像を取得するステップと、
観察目的とする臓器の位置及びサイズが前記初期実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を得られるように、前記初期ＣＴ画像を補正し、補正した初期ＣＴ画像を用いて初期仮想レントゲン画像を生成するステップと、
前記初期仮想レントゲン画像の濃度分布と、前記初期実レントゲン画像の濃度分布とが一致するように、濃度値の規格化係数を算出し、保持するステップと、を含む処理を行い、
前記初期の日程より後の日程において、
実際のＸ線撮影により経過観察用の実レントゲン画像を取得するステップと、
観察目的とする臓器の位置及びサイズが前記経過観察用の実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を得られるように、記憶されている前記初期ＣＴ画像を補正し、補正した初期ＣＴ画像を用いて経過観察用仮想レントゲン画像を生成するステップと、
前記経過観察用仮想レントゲン画像の濃度分布を前記初期の日程で算出した規格化係数により規格化し、規格化仮想レントゲンを得るステップと、
前記規格化仮想レントゲン画像と前記経過観察用実レントゲン画像とを差分し、経時差分画像を生成し、出力するステップと、
を含む処理を行うことを特徴とする経時差分画像生成方法。
【請求項６】
経過観察の初期の日程において、
Ｘ線ＣＴ装置により撮影された初期ＣＴ画像を取得して記憶し、
前記初期の日程より後の日程において、
実際のＸ線撮影により経過観察用の実レントゲン画像を取得するステップと、
観察目的とする臓器の位置及びサイズが前記経過観察用の実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を得られるように、前記初期ＣＴ画像を補正し、補正した初期ＣＴ画像を用いて経過観察用仮想レントゲン画像を生成するステップと、
前記経過観察用仮想レントゲン画像の平均的濃度分布と、前記経過観察用の実レントゲン画像の平均的濃度分布とが一致するように、濃度値の規格化係数を算出し、保持するステップと、
前記経過観察用仮想レントゲン画像の濃度分布を前記規格化係数により規格化し、規格化仮想レントゲンを得るステップと、
前記規格化仮想レントゲン画像と前記経過観察用実レントゲン画像とを差分し、経時差分画像を生成し、出力するステップと、
を含む処理を行うことを特徴とする経時差分画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び経時差分画像生成方法に関し、詳細には、医用画像の経時差分に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、肺がんをはじめとする進行性の疾患を対象とした検診は、胸部Ｘ線撮影（レントゲン撮影）により定期的に行われてきた。また、集団検診における有病正診率の改善を目的として、コンピュータを用いて医用画像に含まれる偽陽性の部位を検出し、出力するコンピュータ支援診断システム（ＣＡＤ；ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）が提案されている。ＣＡＤでは、異なる日時で撮影した医用画像間で差分をとり、両画像の違いを強調表示した経時差分画像を生成する経時差分法のアルゴリズムも開発されている。
【０００３】
しかしながら、異なる日時でのレントゲン撮影では、毎回被検者の姿勢が異なっていたり、撮影角度が異なっていることがある。この場合はレントゲン画像上での臓器の配置が異なってしまう。光源の角度が異なる場合には、その都度、画像上の臓器の位置関係が変わり、極端な場合には、骨の配置が入れ替わってしまうこともある。また、レントゲン画像は、被検体の内部構造が２次元平面に投影された２次元のデータしか持たず、臓器等の配置に関する情報量が少ない。そのため、経時差分を行う際に、コンピュータを用いて差分するレントゲン画像間で位置合わせ処理を行っても、修正しきれず、差分結果はノイズが多いものであった。
【０００４】
一方、Ｘ線ＣＴ装置を用いた検査では、被検体内部の情報を３次元的に得ることができる。そのため、上述のＣＡＤにおいても、偽陽性の検出率が向上している。こうした背景から、病変部の経過観察を行う場合に、ＣＴ検査を繰り返し行うことが増えている。しかし、ＣＴ検査はレントゲン撮影と比較して被曝量が依然として多く、患者にとって負担が大きいという問題があった。
【０００５】
ところで、Ｘ線透過画像（レントゲン画像）とＣＴ画像との間で、位置合わせを行う手法が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される医用画像処理装置は、ＣＴ画像からＸ線透過画像と同一撮影方向の仮想Ｘ線画像を生成し、更にアフィン変換を用いて、Ｘ線透過画像と生成した仮想Ｘ線画像との位置合わせを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３９７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｘ線透過画像と生成した仮想Ｘ線画像との位置合わせに関し、特許文献１には上述したようにアフィン変換による変形の例が開示されているだけである。アフィン変換は、位置合わせを行う２つの画像についてそれぞれ複数の対応点を設定し、設定された対応点がそれぞれ一致するように、一方の画像を変形させるものである。したがって、上述したように骨等の臓器の配置が入れ替わってしまうような場合には、修正することができない。また、同一対象であっても、撮影機器が異なったり、撮影条件、画像生成の条件が異なれば、得られる画像の濃度に違いが生じてしまう。このため、特許文献１に記載されるような位置合わせを行って、２画像間の差分をとったとしても依然として差分画像にノイズが多く発生してしまうこととなる。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、患者にとって負担が少ない手順で、かつ、ノイズの少ない経時差分画像を得ることが可能な画像処理装置及び経時差分画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、経過観察の初期に撮影された初期ＣＴ画像を記憶する記憶手段と、実際のＸ線撮影により得た実レントゲン画像を取得する実レントゲン画像取得手段と、観察目的とする臓器の位置及びサイズが前記実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を得られるように、前記記憶手段に記憶されている初期ＣＴ画像を補正し、補正した初期ＣＴ画像を用いて仮想レントゲン画像を生成する仮想レントゲン画像生成手段と、前記仮想レントゲン画像の濃度分布と、前記実レントゲン画像の濃度分布とが一致するように、濃度値の規格化係数を算出する規格化係数算出手段と、前記仮想レントゲン画像の濃度分布を前記規格化係数により規格化した規格化仮想レントゲンを生成する規格化仮想レントゲン画像生成手段と、前記規格化仮想レントゲン画像と最新の実レントゲン画像との差分をとることにより経時差分画像を生成し、出力する経時差分画像出力手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置である。
【００１０】
第２の発明は、経過観察の初期の日程において、Ｘ線ＣＴ装置により撮影された初期ＣＴ画像を取得して記憶するとともに、実際のＸ線撮影により初期実レントゲン画像を取得するステップと、観察目的とする臓器の位置及びサイズが前記初期実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を得られるように、前記初期ＣＴ画像を補正し、補正した初期ＣＴ画像を用いて初期仮想レントゲン画像を生成するステップと、前記初期仮想レントゲン画像の濃度分布と、前記初期実レントゲン画像の濃度分布とが一致するように、濃度値の規格化係数を算出し、保持するステップと、を含む処理を行い、前記初期の日程より後の日程において、実際のＸ線撮影により経過観察用の実レントゲン画像を取得するステップと、観察目的とする臓器の位置及びサイズが前記経過観察用の実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を得られるように、記憶されている前記初期ＣＴ画像を補正し、補正した初期ＣＴ画像を用いて経過観察用仮想レントゲン画像を生成するステップと、前記経過観察用仮想レントゲン画像の濃度分布を前記初期の日程で算出した規格化係数により規格化し、規格化仮想レントゲンを得るステップと、前記規格化仮想レントゲン画像と前記経過観察用実レントゲン画像とを差分し、経時差分画像を生成し、出力するステップと、を含む処理を行うことを特徴とする経時差分画像生成方法である。
【００１１】
第３の発明は、経過観察の初期の日程において、Ｘ線ＣＴ装置により撮影された初期ＣＴ画像を取得して記憶し、前記初期の日程より後の日程において、実際のＸ線撮影により経過観察用の実レントゲン画像を取得するステップと、観察目的とする臓器の位置及びサイズが前記経過観察用の実レントゲン画像と一致する仮想レントゲン画像を得られるように、前記初期ＣＴ画像を補正し、補正した初期ＣＴ画像を用いて経過観察用仮想レントゲン画像を生成するステップと、前記経過観察用仮想レントゲン画像の平均的濃度分布と、前記経過観察用の実レントゲン画像の平均的濃度分布とが一致するように、濃度値の規格化係数を算出し、保持するステップと、前記経過観察用仮想レントゲン画像の濃度分布を前記規格化係数により規格化し、規格化仮想レントゲンを得るステップと、前記規格化仮想レントゲン画像と前記経過観察用実レントゲン画像とを差分し、経時差分画像を生成し、出力するステップと、を含む処理を行うことを特徴とする経時差分画像生成方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像処理装置及び経時差分画像生成方法により、患者にとって負担が少ない手順で、かつ、ノイズの少ない経時差分画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像処理装置１００の全体構成を示す図
【図２】本発明に係る画像処理装置１００が実行する規格化係数算出処理の流れを説明するフローチャート
【図３】規格化係数算出処理の概要を示す図
【図４】仮想光源について説明する図
【図５】規格化係数を算出する際に設定される画素範囲について説明する図
【図６】本発明に係る画像処理装置１００が実行する経時差分画像生成処理の流れを説明するフローチャート
【図７】経過観察の際に行われる経時差分画像生成処理の概要を示す図
【図８】第２の実施の形態において、初期日程で行われる処理を説明するフローチャート
【図９】第２の実施の形態において、経過観察の際に行われる経時差分画像生成処理を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の画像処理装置１００を適用した画像処理システム１の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、画像処理システム１は、表示装置１０７、入力装置１０９を有する画像処理装置１００と、画像処理装置１００にネットワーク１１０を介して接続される画像データベース１１１と、医用画像撮影装置１１２とを備える。
【００１７】
画像処理装置１００は、画像生成、画像解析等の処理を行うコンピュータである。例えば、病院等に設置される医用画像処理装置を含む。
画像処理装置１００は、図１に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、主メモリ１０２、記憶装置１０３、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）１０４、表示メモリ１０５、マウス１０８等の外部機器とのインタフェース（Ｉ／Ｆ）１０６を備え、各部はバス１１３を介して接続されている。
【００１８】
ＣＰＵ１０１は、主メモリ１０２または記憶装置１０３等に格納されるプログラムを主メモリ１０２のＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１１３を介して接続された各部を駆動制御し、画像処理装置１００が行う各種処理を実現する。
【００１９】
また、ＣＰＵ１０１は、経過観察の初期日程において、後述する規格化係数算出処理（図２、図３参照）を実行する。すなわち、経過観察の初期のある起点日に撮影された初期ＣＴ画像Ｇと実際のレントゲン画像（実レントゲン画像Ａ１）とを取得し（起点日は必ずしも同日でなくてもよく、近い日時であればよい）、初期ＣＴ画像Ｇのデータを用いて、臓器の位置及びサイズが実レントゲン画像Ａ１と一致するような仮想レントゲン画像ａ１を生成する。また、ＣＰＵ１０１は、実レントゲン画像Ａ１と仮想レントゲン画像ａ１との濃度分布が一致するように規格化係数を算出して、主メモリ１０２または記憶装置１０３に記憶しておく。後日、経過観察を行う際は、ＣＰＵ１０１は、経時差分画像生成処理（図６参照）を実行する。差分画像生成処理において、ＣＰＵ１０１は、経過観察用に撮影された最新の実レントゲン画像（経過観察用実レントゲン画像）Ａｎを取得し、初期において撮影されたＣＴ画像Ｇのデータを用いて、臓器の位置及びサイズが経過観察用実レントゲン画像Ａｎと一致するような経過観察用仮想レントゲン画像ａｎを生成する。更に、上述の規格化係数算出処理により算出された規格化係数を経過観察用仮想レントゲン画像ａｎに適用して濃度値を補正し、規格化仮想レントゲン画像Ｂｎを得る。そして、経過観察用実レントゲン画像Ａｎと規格化仮想レントゲン画像Ｂｎとの差分をとり、差分結果を強調する等の処理を施して、経時差分画像を得て出力する。
各処理の詳細については後述する。
【００２０】
主メモリ１０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。ＲＯＭは、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。また、ＲＡＭは、ＲＯＭ、記憶装置１０３等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、ＣＰＵ１０１が各種処理を行う為に使用するワークメモリ領域を備える。
【００２１】
記憶装置１０３は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）や他の記録媒体へのデータの読み書きを行う記憶装置であり、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳに相当する制御プログラムや、アプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、ＣＰＵ１０１により必要に応じて読み出されて主メモリ１０２のＲＡＭに移され、各種の手段として実行される。
【００２２】
通信Ｉ／Ｆ１０４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、画像処理装置１００とネットワーク１１０との通信を媒介する。また通信Ｉ／Ｆ１０４は、ネットワーク１１０を介して、画像データベース１１１や、他のコンピュータ、或いは、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等の医用画像撮影装置１１２との通信制御を行う。
Ｉ／Ｆ１０６は、周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器とのデータの送受信を行う。例えば、マウス１０８やスタイラスペン等のポインティングデバイスをＩ／Ｆ１０６を介して接続させるようにしてもよい。
【００２３】
表示メモリ１０５は、ＣＰＵ１０１から入力される表示データを一時的に蓄積するバッファである。蓄積された表示データは所定のタイミングで表示装置１０７に出力される。
【００２４】
表示装置１０７は、液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、表示メモリ１０５を介してＣＰＵ１０１に接続される。表示装置１０７はＣＰＵ１０１の制御により表示メモリ１０５に蓄積された表示データを表示する。
【００２５】
入力装置１０９は、例えば、キーボード等の入力装置であり、操作者によって入力される各種の指示や情報をＣＰＵ１０１に出力する。操作者は、表示装置１０７、入力装置１０９、及びマウス１０８等の外部機器を使用して対話的に画像処理装置１００を操作する。
【００２６】
ネットワーク１１０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、イントラネット、インターネット等の各種通信網を含み、画像データベース１１１やサーバ、他の情報機器等と画像処理装置１００との通信接続を媒介する。
【００２７】
画像データベース１１１は、医用画像撮影装置１１２によって撮影された画像データを蓄積して記憶するものである。図１に示す画像処理システム１では、画像データベース１１１はネットワーク１１０を介して画像処理装置１００に接続される構成であるが、画像処理装置１００内の例えば記憶装置１０３に画像データベース１１１を設けるようにしてもよい。
【００２８】
次に、図２〜図７を参照して、画像処理装置１００の動作について説明する。
本実施の形態では、まず、経過観察を開始する起点日にＣＴ撮影及びレントゲン撮影を行い、これらの画像を使用して図２に示す規格化係数算出処理を行う。ＣＴ撮影及びレントゲン撮影の実施日は必ずしも同日とする必要はなく、近い日時であればよい。また、本実施の形態では、肺がんの経過観察を例とし、撮影対象とする部位は胸部とするが、本発明に係る規格化係数算出及び経時差分画像生成処理はその他の部位の検査にも適用できる。
【００２９】
まず、起点日に実行する規格化係数算出処理について、図２〜図５を参照して説明する。
画像処理装置１００のＣＰＵ１０１は、主メモリ１０２から図２の規格化係数算出処理に関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。なお、規格化係数算出処理の実行開始に際して、処理対象とする画像データ（ＣＴ画像や実レントゲン画像）は画像データベース１１１等からネットワーク１１０及び通信Ｉ／Ｆ１０４を介して取り込まれ、画像処理装置１００の記憶装置１０３に記憶されているものとする。
【００３０】
画像処理装置１００のＣＰＵ１０１は、起点日に撮影されたＣＴ画像（以下、初期ＣＴ画像Ｇという）と、実レントゲン画像（以下、初期実レントゲン画像Ａ１という）を記憶装置１０３から取得する（ステップＳ１０１、ステップＳ２０１；図３（ａ））。
【００３１】
次に、画像処理装置１００のＣＰＵ１０１は、初期ＣＴ画像Ｇから主要臓器を抽出する（ステップＳ１０２）。例えば、肺がんの検査を目的とする場合は、骨と肺野を抽出する。臓器の抽出処理は、従来行われている公知の方法を用いればよい。
【００３２】
次に、ＣＰＵ１０１は、観察対象とする臓器の位置、サイズ、及び投影方向が初期実レントゲン画像Ａ１と一致するように、投影面２０及び仮想光源を決定し、初期ＣＴ画像Ｇのデータを用いて初期仮想レントゲン画像ａ１を生成する。
【００３３】
すなわち、ＣＰＵ１０１は、まず、初期実レントゲン画像Ａ１と同一の投影方向及びサイズとなるように、投影面２０に対する光線方向や縮尺等を求め、仮想光源位置を決定する（ステップＳ１０３）。
図４は、仮想光源ｐ１、ｐ２の位置と、ＣＴ画像に基づいて投影面２０上に投影される画像（仮想レントゲン画像）について説明する図である。
図４に示すように、初期ＣＴ画像Ｇと投影面２０とが同じ位置関係にある場合であっても、仮想光源ｐ１（ｐ２）の位置が異なれば、異なる仮想レントゲン画像ａｎが得られる。したがって、図２のステップＳ１０３の処理では、ＣＰＵ１０１は、初期実レントゲン画像Ａ１と投影角度やサイズ（縮尺）が一致するように、仮想光源の位置を決定する。
【００３４】
図２の説明に戻る。
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０３で決定した仮想光源位置から投影面２０に対して初期ＣＴ画像Ｇを投影する処理を行い、投影後の画像における対象臓器の位置やサイズが初期実レントゲン画像Ａ１における対象臓器の位置やサイズに一致するように、初期ＣＴ画像Ｇの各断層像上で臓器位置を補正する（ステップＳ１０４；図３（ｂ））。これは、例えば、ＣＴ撮影時とレントゲン撮影時の姿勢や呼吸等により生じた臓器位置の不一致を補正するものである。すなわち、画像全体を変形するものではなく、ステップＳ１０２で抽出した各臓器を個別に移動したり、位置を入れ替えたり、必要に応じて縮小または拡大したりするものである。
【００３５】
初期ＣＴ画像Ｇからは臓器の３次元的な位置データが得られているため、このように臓器の位置を自在に修正することができる。初期実レントゲン画像Ａ１に合わせて臓器位置が補正されたＣＴ画像をｇ１とする。
【００３６】
その後、ＣＰＵ１０１は、各臓器に適切な吸収係数を割り当て、初期仮想レントゲン画像ａ１を生成する（ステップＳ１０５；図３（ｃ））。ここで使用する吸収係数は、各臓器に割り当てられる一般的な吸収係数を使用すればよい。
なお、原則的に、仮想レントゲン画像の画素サイズと実レントゲン画像の画素サイズとは、同じサイズになるようにする。仮想光線の位置や縮尺によって一致しない場合は一致するように補間する。この画素サイズの補間はステップＳ１０３〜ステップＳ１０４のいずれかのステップで行われるものとしてもよいし、後述する差分画像生成処理における画像の差分の際（図６のステップＳ３０６等）に行うようにしてもよい。
【００３７】
次に、ＣＰＵ１０１は、仮想レントゲン画像ａ１と実レントゲン画像Ａ１との差分を求め、差分値が所定値より小さければ（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、臓器位置が一致したとみなして、次の処理へ進む。仮想レントゲン画像ａ１と実レントゲン画像Ａ１との差分が所定値以上であれば（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、臓器位置が一致していないものとみなし、仮想光線の位置や縮尺、臓器位置の移動等に関する各種パラメータを変更してステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の処理を繰り返し実行する。
このようにして、初期ＣＴ画像Ｇと初期実レントゲン画像Ａ１に基づいて、初期仮想レントゲン画像ａ１を得る。
【００３８】
仮想レントゲン画像ａ１と実レントゲン画像Ａ１との差分が小さく、両画像ａ１、Ａ１の臓器位置が一致したとみなされると、次に、ＣＰＵ１０１は、実レントゲン画像Ａ１の濃度分布と仮想レントゲン画像ａ１の濃度分布とが同じになるように規格化係数を算出し（ステップＳ１０７；図３（ｄ））、規格化係数を主メモリ１０２または記憶装置１０３に記憶する。
【００３９】
ここで、規格化係数とは、仮想レントゲン画像と、実レントゲン画像との濃度値を一致させるために用いる係数である。
例えば、入力画像Ｘ（仮想レントゲン画像ａ１）に対して、規格化後画像Ｙ（実レントゲン画像Ａ１）を得る場合に用いる関数を、以下の式（１）と仮定した場合は、規格化係数としてａ及びｂを用いる。
【００４０】
Ｙ＝ａＸ＋ｂ      ・・・（１）
【００４１】
また、規格化係数は、仮想レントゲン画像及び実レントゲン画像の２画像間の対応する１画素毎に求めるようにしてもよいし、所定の広さを有する画素範囲毎に求めるようにしてもよい。
１画素毎に規格化係数を求める場合には、仮想レントゲン画像ａ１の各画素がそれぞれ実レントゲン画像Ａ１の対応する画素と同じ濃度値を持つようになる。したがって、後述する経時差分画像生成処理において、最新のレントゲン画像を初期に得た基準（初期実レントゲン画像の濃度値）と比較したい場合等に好適である。
【００４２】
また、所定の広さを有する画素範囲毎に規格化係数を求める場合には、ＣＰＵ１０１は、例えば図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、仮想レントゲン画像ａ１及び実レントゲン画像Ａ１を複数の画素範囲に分割し、各画素範囲における画素値の平均値を求め、２画像間の対応する画素範囲同士で画素値の平均値が一致するように規格化係数を算出する。また、画素範囲は図５（ｃ）に示すように、画像全体としてもよい。
【００４３】
所定の広さの画素範囲毎に規格化係数を求める場合は、２画像Ａ１、ａ１間で濃淡の度合いを合わせることができる。例えば、画像に病変部が含まれる場合はそのまま反映させずに、所定の広さの画素範囲で平均化することができる。そのため、画素範囲の広さは、想定される病変部の大きさより大きく設定されることが望ましい。
また、この画素範囲の広さは、操作者が自在に設定できるようにすることが望ましい。その場合、例えば、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような画素範囲を示す枠を表示画面に図示し、操作者が選択できるようにしてもよい。
【００４４】
ステップＳ１０７の処理によって規格化係数を算出すると、ＣＰＵ１０１は、算出した規格化係数を主メモリ１０２または記憶装置１０３に記憶し、図２に示す規格化係数算出処理を終了する。
【００４５】
上述の規格化係数算出処理で算出された規格化係数は、後日、経時差分画像を演算する際に利用される。
【００４６】
次に、図６〜図７を参照して、上述の初期の日程より後の日程における経過観察を行う際の処理（経時差分画像生成処理）について説明する。
【００４７】
画像処理装置１００のＣＰＵ１０１は、起点日より後の日であって、経過観察用の実レントゲン画像Ａｎ（ｎ＝２、３、４、・・・）が撮影された後に、主メモリ１０２から図６の経時差分画像生成処理に関するプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。
【００４８】
経時差分画像生成処理において、画像処理装置１００のＣＰＵ１０１は、まず、最新（ｎ番目）の経過観察用の実レントゲン画像Ａｎを取得する（ステップＳ３０１、図７の実レントゲン画像Ａｎ）。
【００４９】
そして、画像処理装置１００のＣＰＵ１０１は、観察対象とする臓器の位置、サイズ、及び投影方向が経過観察用実レントゲン画像Ａｎと一致するように、投影面２０及び仮想光源を決定し、初期ＣＴ画像Ｇのデータを用いて経過観察用仮想レントゲン画像ａｎを生成する。
【００５０】
すなわち、ＣＰＵ１０１は、初期ＣＴ画像Ｇを記憶装置１０３から取得し、まず、実レントゲン画像Ａｎに合わせて光線方向や縮尺、仮想光源位置を求める（ステップＳ３０２）。この仮想光源位置の決定の考え方や方法については、上述の規格化係数算出処理のステップＳ１０３や図４の説明と同様である。
【００５１】
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ３０２で求めた仮想光源位置から投影面２０に初期ＣＴ画像Ｇを投影する処理を行い、投影後の画像における対象臓器の位置やサイズが経過観察用実レントゲン画像Ａｎにおける対象臓器の位置やサイズに一致するように、初期ＣＴ画像Ｇの各断層像上で臓器位置を補正する。また、ＣＰＵ１０１は、各臓器に適切な吸収係数を割り当て、経過観察用仮想レントゲン画像ａｎを得る（ステップＳ３０３；図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
ステップＳ３０３における臓器位置の補正の考え方や方法については、上述の規格化係数算出処理のステップＳ１０４と同様である。図７において、実レントゲン画像Ａｎに合わせて臓器位置が補正されたＣＴ画像をｇｎとする。また、仮想レントゲン画像ａｎを得る際に臓器に割りあてる吸収係数等は上述の規格化係数算出処理のステップＳ１０５と同様である。
なお、図２のステップＳ１０２においてＣＴ画像Ｇから主要臓器の抽出処理がすでに行われているため、図６のステップＳ３０３における臓器位置の補正や吸収係数の割り当てを行う際は、この臓器抽出データを利用して行えばよい。
【００５２】
次に、ＣＰＵ１０１は、仮想レントゲン画像ａｎと実レントゲン画像Ａｎとの差分を求め、差分値が所定値より小さければ（ステップＳ３０４；Ｙｅｓ）、臓器位置が一致したとみなして、次の処理へ進む。仮想レントゲン画像ａｎと実レントゲン画像Ａｎとの差分が所定値以上であれば（ステップＳ３０４；Ｎｏ）、臓器位置が一致していないものとみなし、仮想光線の位置や縮尺、臓器位置の移動等に関する各種パラメータを変更してステップＳ３０２〜ステップＳ３０３の処理を繰り返し実行する。
【００５３】
仮想レントゲン画像ａｎと実レントゲン画像Ａｎとの差分が小さく、臓器位置が一致したとみなされると、次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ３０３で求めた仮想レントゲン画像ａｎを、規格化係数算出処理で算出された規格化係数で補正し、規格化仮想レントゲン画像Ｂｎを得る（ステップＳ３０５；図７（ｄ）、（ｅ））。
【００５４】
図７（ｅ）に示すように、この段階で、規格化後の仮想レントゲン画像（規格化仮想レントゲン画像）Ｂｎは、臓器のサイズや位置に関しては、経過観察用の実レントゲン画像Ａｎと一致することとなる。また、濃度値に関しては、規格化係数３０（３０ａ、３０ｂ）を求めたときの実レントゲン画像（すなわち、起点日の実レントゲン画像Ａ１）の濃度分布と類似した濃度値となる。
【００５５】
ＣＰＵ１０１は、経過観察用の実レントゲン画像Ａｎから規格化仮想レントゲン画像Ｂｎを減算し（ステップＳ３０６）、減算結果を定数倍して経時差分画像５０を生成し、記憶装置１０３に記憶すると共に、表示装置１０７に表示する（ステップＳ３０７；図７（ｆ））。減算結果を定数倍する理由は、差分を強調し、病変部の変化を見やすくするためである。
【００５６】
図７（ｆ）に示すように、経時差分画像５０は、起点日から経過観察日の間で変化した部位５１が強調表示されているようになる。臓器位置は、比較対象とする実レントゲン画像Ａｎと一致させているため異なる日程でのレントゲン撮影における被検者の姿勢の違いや投影角度、縮尺、視点位置等の差が、ＣＴ画像のデータを用いて補正され、更に、濃度分布に関しても、規格化係数を用いて調整されるため、病変部以外の部位での差分は小さくなる。そのため、経時差分画像のノイズを抑えることができる。
【００５７】
また、上述の濃度値の規格化は、仮想レントゲン画像ａｎを生成した後に行われるものとして説明したが、規格化のタイミングはこれに限定されない。例えば、視点や臓器の位置を修正するタイミングで行うものとしてもよいし、実レントゲン画像と仮想レントゲン画像とを差分するタイミングで行うものとしてもよい。
【００５８】
以上説明したように、第１の実施の形態の画像処理装置１００は、経過観察の初期の段階で撮影された初期ＣＴ画像Ｇ及び初期実レントゲン画像Ａ１を取得し、初期ＣＴ画像Ｇのデータを使用して、観察目的とする臓器の位置及びサイズが上述の実レントゲン画像Ａ１と一致するような仮想レントゲン画像ａ１を生成する。そして、仮想レントゲン画像ａ１の濃度分布が実レントゲン画像Ａ１の濃度分布と一致するように、濃度値の規格化係数を算出し、記憶装置１０３に保持しておく。その後、経過観察を行う際は、ＣＴ撮影を行わず、レントゲン撮影のみを行う。画像処理装置１００は、経過観察用実レントゲン画像Ａｎを取得すると、初期ＣＴ画像Ｇのデータを使用して、経過観察用実レントゲン画像Ａｎと臓器位置やサイズが合うように経過観察用仮想レントゲン画像ａｎを生成する。そして、経過観察用仮想レントゲン画像ａｎに対し、上述の規格化係数を適用して濃度値を補正し、規格化仮想レントゲン画像Ｂｎを得る。その後、画像処理装置１００は、規格化仮想レントゲン画像Ｂｎと経過観察用実レントゲン画像Ａｎとの差分を求め、差分を強調するように処理し、経時差分画像を出力する。
これにより、３次元のデータを持つＣＴ画像を用いて臓器位置等を自在に位置合わせできるようになり、かつ、仮想レントゲン画像と実レントゲン画像との濃度差も規格化係数によって補正されるため、経時差分画像のノイズを少なくすることができる。また、初期ＣＴ画像Ｇを、経過観察の後の日程でも利用できるため、ＣＴ検査の回数を減らすことができ、患者の負担を軽減できる。
【００５９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、規格化係数は、初期に得られた仮想レントゲン画像ａ１と実レントゲン画像Ａ１との濃度値が一致するように生成され、この初期に算出された規格化係数を用いて最新の仮想レントゲン画像ａｎの濃度値が規格化され、最新の実レントゲン画像Ａｎと比較されるものであった。
第２の実施の形態では、最新の実レントゲン画像Ａｎと臓器の位置やサイズが合うように初期ＣＴ画像Ｇのデータを用いて最新の仮想レントゲン画像ａｎを生成し、この最新の仮想レントゲン画像ａｎの濃度分布が最新の実レントゲン画像Ａｎの濃度分布と合うように規格化係数を算出し、最新の仮想レントゲン画像ａｎを規格化する。
【００６０】
以下、図８〜図９を参照して、第２の実施の形態に係る画像処理装置１００の動作を説明する。
図８は、第２の実施の形態の画像処理装置１００が経過観察の初期日程で実行する処理の流れを説明するフローチャートであり、図９は、初期日程より後に実行する処理の流れを説明するフローチャートである。なお、第２の実施の形態の画像処理装置１００のハードウエア構成は、第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明を省略し、同一の各部は同一の符号を付して説明する。また、処理の各段階で取り扱う各画像等に関しても、同一の意味の画像には、同一の符号を付して説明する。
【００６１】
第２の実施の形態の画像処理装置１００は、経過観察の初期日程において、少なくとも初期ＣＴ画像Ｇを取得する（ステップＳ４０１）。また、初期ＣＴ画像Ｇから、主要臓器を抽出する処理を行って（ステップＳ４０２）、その結果を記憶装置１０３に記憶しておく。
【００６２】
後日、経過観察を行う際は、画像処理装置１００は、図９に示す経時差分画像生成処理を実行する。
図９に示すように、まず、ＣＰＵ１０１は、経過観察用の最新のレントゲン画像（経過観察用実レントゲン画像Ａｎ（ｎ＝２、３、４、・・・））を取得する（ステップＳ５０１）。
【００６３】
次に、ＣＰＵ１０１は、観察対象とする臓器の位置、サイズ、及び投影方向が最新の経過観察用実レントゲン画像Ａｎと一致するように、投影面２０及び仮想光源を決定し、初期ＣＴ画像Ｇのデータを用いて経過観察用仮想レントゲン画像ａｎを生成する。
【００６４】
すなわち、ＣＰＵ１０１は、初期ＣＴ画像Ｇを記憶装置１０３から取得し、まず、実レントゲン画像Ａｎに合わせて光線方向や縮尺、仮想光源位置を求める（ステップＳ５０２）。この仮想光源位置の決定の考え方や方法については、第１の実施の形態の図２のステップＳ１０３や図４の説明と同様である。
【００６５】
次に、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ５０２で求めた仮想光源位置から投影面２０に対して初期ＣＴ画像Ｇを投影する処理を行い、投影後の画像における対象臓器の位置やサイズが経過観察用実レントゲン画像Ａｎにおける対象臓器の位置やサイズに一致するように、初期ＣＴ画像Ｇの各断層像上で臓器位置を補正する。また、ＣＰＵ１０１は、各臓器に適切な吸収係数を割り当て、経過観察用仮想レントゲン画像ａｎを得る（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３における臓器位置の補正の考え方や方法については、第１の実施の形態と同様である。
【００６６】
次に、ＣＰＵ１０１は、経過観察用仮想レントゲン画像ａｎと経過観察用実レントゲン画像Ａｎとの差分を求め、差分値が所定値より小さければ（ステップＳ５０４；Ｙｅｓ）、臓器位置が一致したとみなして、次の処理へ進む。仮想レントゲン画像ａｎと実レントゲン画像Ａｎとの差分が所定値以上であれば（ステップＳ５０４；Ｎｏ）、臓器位置が一致していないものとみなし、パラメータを変更してステップＳ５０２〜ステップＳ５０３の臓器位置の補正処理を繰り返し実行する。
このようにして、初期ＣＴ画像Ｇのデータを用いて、経過観察用実レントゲン画像Ａｎと臓器の位置が位置合わせされた経過観察用仮想レントゲン画像ａｎを得る。
【００６７】
経過観察用仮想レントゲン画像ａｎと経過観察用実レントゲン画像Ａｎとの差分が小さく、両画像ａｎ、Ａｎの臓器位置が一致したとみなされると、次に、ＣＰＵ１０１は、経過観察用実レントゲン画像Ａｎの平均的な濃度分布と経過観察用仮想レントゲン画像ａｎの平均的な濃度分布とが同じになるように、規格化係数を算出し（ステップＳ５０５）、規格化係数を主メモリ１０２または記憶装置１０３に記憶する。
【００６８】
平均的な濃度分布を一致させる理由は、もし画素毎の濃度分布を一致させるようにして規格化係数を算出する場合には、実レントゲン画像に病変部が含まれている場合に、その病変部の濃度値が仮想レントゲン画像にそのまま反映されてしまうからである。したがって、画像全体、或いは所定の広さを有する画素範囲毎に濃度値の平均を規格化する。すなわち、図５に示すように、ＣＰＵ１０１は、経過観察用実レントゲン画像Ａｎと経過観察用仮想レントゲン画像ａｎについて、それぞれ所定の広さを有する画素範囲毎に分割し（図５（ａ）、図５（ｂ））、分割された画素範囲毎に画素値の平均値を求め、対応する画素範囲における濃度値の平均値に基づいて規格化係数を求める。画素範囲の広さは、想定される病変部の大きさより広い範囲とすることが望ましい。また、骨領域、肺領域、軟部組織、空気というように、臓器毎に規格化係数を求めるようにしてもよい。
【００６９】
ステップＳ５０５の処理によって規格化係数を算出すると、ＣＰＵ１０１は、その規格化係数で経過観察用仮想レントゲン画像ａｎを補正し、規格化仮想レントゲン画像Ｂｎを得る（ステップＳ５０６）。
【００７０】
この段階で、規格化後の仮想レントゲン画像（規格化仮想レントゲン画像）Ｂｎは、臓器のサイズ、位置、及び濃度分布に関して、経過観察用の実レントゲン画像Ａｎとほぼ一致することとなる。
【００７１】
ＣＰＵ１０１は、経過観察用の実レントゲン画像Ａｎから規格化仮想レントゲン画像Ｂｎを減算し（ステップＳ５０７）、減算結果を定数倍した経時差分画像を生成して記憶装置１０３に記憶すると共に、表示装置１０７に表示する（ステップＳ５０８）。
【００７２】
以上のように、第２の実施の形態では、臓器の位置やサイズが最新の実レントゲン画像Ａｎに合うように位置合わせされた仮想レントゲン画像ａｎが生成され、更にその濃度分布が最新の実レントゲン画像Ａｎの濃度分布と合うように規格化係数を算出し、この規格化係数に基づいて最新の仮想レントゲン画像ａｎを規格化する。
これにより、規格化仮想レントゲン画像Ｂｎの濃度分布は、最新の実レントゲン画像Ａｎの濃度分布に近くなるため、経時差分画像のノイズを減らすことができる。また、規格化係数は画素範囲毎の平均的な濃度分布に基づいて求められるため、実レントゲン画像Ａｎと規格化仮想レントゲン画像Ｂｎとで差分をとった場合に、病変部まで差分されることを防ぐことができる。
【００７３】
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像処理装置の好適な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。例えば、濃度値の規格化は、臓器位置の補正後に行われるものとしたが、経時差分画像生成処理（図６、図９）のどの段階で行われてもよい。つまり、例えば、図６のステップＳ３０３や図９のステップＳ５０３の初期ＣＴ画像Ｇにおける臓器位置の補正の際に、濃度値を規格化するようにしてもよい。或いは、図６のステップＳ３０６や図９のステップＳ５０７のように、実レントゲン画像と仮想レントゲン画像の減算時に濃度値を規格化するようにしてもよい。
【００７４】
また、規格化係数を算出するタイミングは、第１の実施の形態では、初期の段階とし、第２の実施の形態では、最新の実レントゲン画像を得た後、経過観察を行う際としたが、例えば、最新の実レントゲン画像Ａｎを得た際に算出した規格化係数を記憶しておき、次回以降の経過観察の際（実レントゲン画像Ａｎ＋１を得たとき）に利用してもよい。また、数回おきに規格化係数を算出して更新保持しておき、近いタイミングで算出された規格化係数を用いて最新の仮想レントゲン画像Ａｎの濃度を規格化するようにしてもよい。
【００７５】
その他、当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又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。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・・・画像処理システム
１００・・・・・画像処理装置
１０１・・・・・ＣＰＵ
１０２・・・・・主メモリ
１０３・・・・・記憶装置
１０４・・・・・通信Ｉ／Ｆ
１０５・・・・・表示メモリ
１０６・・・・・Ｉ／Ｆ
１０７・・・・・表示装置
１０８・・・・・マウス
１０９・・・・・入力装置
１１０・・・・・ネットワーク
１１１・・・・・画像データベース
１１２・・・・・医用画像撮影装置
１１３・・・・・バス
２０・・・・・・投影面
ｐ１、ｐ２・・・仮想光源
Ｇ・・・・・・・初期ＣＴ画像
Ａ１・・・・・・初期実レントゲン画像
Ａｎ・・・・・・経過観察用実レントゲン画像
ａ１・・・・・・初期仮想レントゲン画像
ａｎ・・・・・・経過観察用仮想レントゲン画像
Ｂｎ・・・・・・規格化仮想レントゲン画像
３０ａ、３０ｂ・・・・・・規格化係数ａ、ｂを濃淡で表した画像
５０・・・・・・経時差分画像
５１・・・・・・病変部
【図１】
2014064606.tif 000003
【図２】
2014064606.tif 000004
【図３】
2014064606.tif 000005
【図４】
2014064606.tif 000006
【図５】
2014064606.tif 000007
【図６】
2014064606.tif 000008
【図７】
2014064606.tif 000009
【図８】
2014064606.tif 000010
【図９】
2014064606.tif 000011