(57)【要約】【課題】神経線維を適切に表示することができる画像処理装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る画像処理装置は、解析部と、対応付け部と、決定部と、表示制御部とを備える。解析部は、神経線維の走行情報が各ボクセルに保持されたＤＷＩ（Diffusion  Weighted  Image）ボリュームデータを生成する。対応付け部は、対象物の状態情報が各ボクセルに保持された非ＤＷＩボリュームデータと、ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付ける。決定部は、非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持された状態情報に応じて、このボクセルに空間的位置が対応するＤＷＩボリュームデータ内のボクセルを通過する神経線維の表示態様を決定する。表示制御部は、神経線維毎に決定された表示態様に従って、ＤＷＩボリュームデータから導出される神経線維を表示部に表示する。【選択図】図１
2014046034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラクトグラフィ解析によって、神経線維の走行情報が各ボクセルに保持されたＤＷＩ（Diffusion  Weighted  Image）ボリュームデータを生成する解析部と、
前記ＤＷＩボリュームデータと同一の対象物が撮像され、前記対象物の状態情報が各ボクセルに保持された非ＤＷＩボリュームデータと、前記ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付ける対応付け部と、
前記非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持された状態情報に応じて、前記ボクセルに空間的位置が対応する前記ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルを通過する神経線維の表示態様を決定する決定部と、
前記決定部によって神経線維毎に決定された表示態様に従って、前記ＤＷＩボリュームデータから導出される神経線維を表示部に表示する表示制御部と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記決定部は、前記非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルのうち、前記ＤＷＩボリュームデータ内で１本の神経線維が通過する複数のボクセルに空間的位置が対応する複数のボクセルを特定し、特定した複数のボクセルが複数の状態情報を保持する場合には代表の状態情報を導出し、導出した代表の状態情報に応じて各神経線維の表示態様を決定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】
前記決定部は、前記状態情報である統計値に応じて、各神経線維を表示する色の濃淡を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記決定部は、前記統計値の最大値及び最小値に基づいて色の濃淡を割り当てることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記対応付け部は、ＭＲＩ（Magnetic  Resonance  Imaging）装置によって収集されたＭＲＩボリュームデータに対して所定の解析を行った解析結果である非ＤＷＩボリュームデータと、前記ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付け、
前記決定部は、前記非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持された解析結果である状態情報に応じて各神経線維の表示態様を決定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６】
前記対応付け部は、ｆ（functional）ＭＲＩ解析の解析結果である非ＤＷＩボリュームデータと、前記ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付け、
前記決定部は、前記非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持された機能野情報に応じて各神経線維の色を決定するとともに、前記解析結果の信頼度に応じて色の濃淡を決定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７】
前記対応付け部は、ＰＷＩ（Perfusion  Weighted  Image）の解析結果である非ＤＷＩボリュームデータと、前記ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付け、
前記決定部は、前記非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持されたマップの値に応じて表示態様を決定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８】
前記対応付け部は、ＭＲＳ（Magnetic  Resonance  Spectroscopy）の解析結果である非ＤＷＩボリュームデータと、前記ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付け、
前記決定部は、前記非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持されたＣＳＩ（Chemical  Shift  Imaging）の値に応じて表示態様を決定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９】
前記対応付け部は、Ｔ２強調画像である非ＤＷＩボリュームデータと、前記ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付け、
前記決定部は、前記非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持されたＴ２値に応じて表示態様を決定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１０】
ＤＷＩ（Diffusion  Weighted  Image）ボリュームデータから導出される神経線維を、神経線維毎に異なる表示態様で表示部に表示するとともに、
各表示態様とｆＭＲＩ解析の解析結果である機能野情報との対応を示す対応情報を、前記表示部に併せて表示する表示制御部と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラクトグラフィ（Tractgraphy）解析と呼ばれる技術がある。トラクトグラフィ解析は、ＭＲＩ（Magnetic  Resonance  Imaging）装置によって収集された拡散強調画像データ（以下、ＤＷＩ（Diffusion  Weighted  Image）ボリュームデータ）から、脳組織内に存在する水分子について拡散の等方性や異方性を解析し、神経線維の走行を推測する技術である。
【０００３】
トラクトグラフィ解析は、脳腫瘍摘出手術前の評価などに用いられる。例えば、悪性脳腫瘍摘出手術においては、摘出率を１００％に近付けることで生存率が向上する一方で、摘出操作によって言語や運動などの重要な機能を担う神経線維を損傷するおそれがある。このため、重要な機能を担う神経線維と脳腫瘍との位置関係を手術前に明らかにしたいというニーズがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Hangyi  Jiang,  et  al.  “DtiStudio:  Resource  program  for  diffusion  tensor  computation  and  fiber  bundle  tracking”,  COMPUTER  METHODS  AND  PROGRAMS  IN  BIOMEDICINE  8I  (2006)  106-116
【非特許文献２】Susumu  Mori,  et  al.  “Fiber  tracking:  principles  and  strategies  -  a  technical  review”,  NMR  IN  BIOMEDICINE  2002;15;468-480
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、神経線維を適切に表示することができる画像処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る画像処理装置は、解析部と、対応付け部と、決定部と、表示制御部とを備える。前記解析部は、トラクトグラフィ解析によって、神経線維の走行情報が各ボクセルに保持されたＤＷＩボリュームデータを生成する。前記対応付け部は、前記ＤＷＩボリュームデータと同一の対象物が撮像され、前記対象物の状態情報が各ボクセルに保持された非ＤＷＩボリュームデータと、前記ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付ける。前記決定部は、前記非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持された状態情報に応じて、前記ボクセルに空間的位置が対応する前記ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルを通過する神経線維の表示態様を決定する。前記表示制御部は、前記決定部によって神経線維毎に決定された表示態様に従って、前記ＤＷＩボリュームデータから導出される神経線維を表示部に表示する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態における処理の流れを示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態におけるファイバー表示を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る画像処理装置１０の構成を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態におけるｆＭＲＩ解析結果を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における表示態様定義テーブルを示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における表示態様の決定を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態におけるファイバー表示を説明するための図である。
【図８】図８は、第１の実施形態におけるファイバー表示の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態に係る画像処理装置を説明する。実施形態に係る画像処理装置は、ＤＷＩボリュームデータから導出される神経線維（以下、ファイバー）を表示部に表示する場合に、他の非ＤＷＩボリュームデータに保持された情報に応じてファイバーの表示態様をファイバー毎に決定し、決定した表示態様に従って各ファイバーを表示する。表示態様とは、例えば、表示の色や色の濃淡、線種などである。また、非ＤＷＩボリュームデータとは、例えば、ＭＲＩ装置によって収集されたボリュームデータや、その解析結果などである。なお、画像処理装置は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る画像処理装置１０は、ｆ（functional）ＭＲＩ解析の解析結果に保持された機能野情報（以下、タスク情報）に応じて、各ファイバーの表示態様を決定する。
【００１０】
ここで、ｆＭＲＩ解析は、言語野や運動野などの機能野の脳表上の位置を被検体毎に特定する技術である。具体的には、ｆＭＲＩ解析は、スピーチやタッピングなどのタスクを被検体に与えながらＭＲＩ装置による脳の撮像を行い、タスク実行時のＭＲＩボリュームデータと非実行時のＭＲＩボリュームデータとの間で血流の信号値の差を検定し、一定以上の有意差があるボクセルを機能野とみなして、脳の活性化領域をタスク毎に特定する。また、ｆＭＲＩ解析とトラクトグラフィ解析とを連携し、ｆＭＲＩ解析の解析結果として得られた活性化領域を、ファイバートラッキングの開始点として指定することもできる。この場合、画像処理装置は、活性化領域を通過するファイバーを表示することができる。
【００１１】
もっとも、このように表示されたファイバーからは、どのタスクに対応するファイバーであるかを識別することはできない。また、ｆＭＲＩ解析における活性化領域の特定は、統計処理による解析結果である。すなわち、特定した活性化領域には、活性化した可能性が高い領域も低い領域も含まれるが、このように表示されたファイバーからは、統計的な確からしさを識別することもできない。
【００１２】
この点について更に詳細に説明する。機能野は、脳の表面にある。このため、ｆＭＲＩ解析の解析結果においても、脳の表面近くに活性化領域が特定される場合が多い。一方、脳腫瘍摘出手術前に術者が知りたいことは、脳の表面の機能野だけでなく、機能野に向かって、あるいは、機能野から体に向かって、ファイバーが脳の中をどのような経路で走行しているかという情報である。
【００１３】
上述したように、ｆＭＲＩ解析の解析結果として得られた活性化領域をファイバートラッキングの開始点として指定することができれば、機能野を通過するファイバーを表示することができる。しかしながら、ｆＭＲＩ解析の解析結果は、どのようなタスクを被検体に実行させたかを示すタスク情報とセットになっていなければ意味をなさない。例えば、何らかの機能を担っていると推定される領域がみつかったということしか判明しない。スピーチに関係しているのか、手指のタッピングに関係しているのか、あるいは、視覚なのか、はたまた、いくつかの組み合わせなのか、不明である。仮に、ｆＭＲＩ解析の解析結果として得られた活性化領域をファイバートラッキングの開始点として指定したとしても、タスク情報がセットになっていなければ、ユーザーが経験でファイバーが担っている機能を類推しなければならない。
【００１４】
また、ｆＭＲＩ解析の解析結果が意味していることをトラクトグラフィ解析の解析結果に正確に反映することは難しい。あたかも、活性化領域として表示された領域は絶対に機能野で、それ以外の領域は絶対に機能野でないという誤解を招きかねない表示しかできないからである。ｆＭＲＩ解析は、統計処理による解析であるので、最終結果(活性化領域)は、ある有意差以上の領域を示しているだけである。例えば、有意差０．０５ならば「９５％の確率で活性化していたと言える」領域が示される。有意差を０．０６に変更すると、活性化領域は拡大する。あるいは、新しく活性化領域が登場する。このため、ｆＭＲＩ解析の解析条件をわずかに変更しただけで、表示されるファイバーが異なる、という事態が起こり得る。腫腫瘍摘出手術では、一旦患者の神経線維を損傷すると、重い永久合併症（生涯、言葉を話せなくなったり、体の一部が動かなくなったり）を残す危険性がある。このため、手術前に患者の神経線維の走行方向を調べたいニーズがある。しかし、上述のような事態が起こると、わずかな解析結果の違いで、本来は存在したはずのファイバーを見落とす、あるいは、本当には存在しないファイバーを保護しようとして摘出できたはずの脳腫瘍を残存させる、といったことが起こり得る。
【００１５】
このようなことから、第１の実施形態に係る画像処理装置１０は、ｆＭＲＩ解析の解析結果に保持されたタスク情報に応じて各ファイバーの色を決定するとともに、解析結果の統計的な信頼度に応じて色の濃淡を決定する。
【００１６】
図１は、第１の実施形態における処理の流れを示す図である。ここでは、第１の実施形態における処理の流れを簡単に説明するにとどめ、各処理の詳細は後述する。なお、第１の実施形態においては、例えば、放射線科において、ＭＲＩ装置によるＤＷＩボリュームデータ及びｆＭＲＩボリュームデータの収集と、ＭＲＩ装置によるｆＭＲＩ解析とが行われ（図１において点線の枠内）、外科において、画像処理装置１０による処理が行われる状況を想定する。もっとも、実施形態はこれに限られるものではなく、各ボリュームデータの収集や各種解析、その他の処理が、どの科のどの装置で実行されるかについては、任意に変更することが可能である。
【００１７】
まず、図示しないＭＲＩ装置によって被検体が撮像され、ＤＷＩボリュームデータ、及び、ｆＭＲＩ解析のためのボリュームデータ（以下、ｆＭＲＩボリュームデータ）が収集される。第１の実施形態において、ｆＭＲＩボリュームデータは、例えば、スピーチのタスクを被検体に与えながら収集したｆＭＲＩボリュームデータ（スピーチ）、及び、タッピングのタスクを被検体に与えながら収集したｆＭＲＩボリュームデータ（タッピング）である。
【００１８】
なお、第１の実施形態において、ＤＷＩボリュームデータを収集する撮像シーケンスとｆＭＲＩボリュームデータを収集する撮像シーケンスとは異なるため、ＤＷＩボリュームデータ及びｆＭＲＩボリュームデータは別々に撮像され、別々に収集される。もっとも、まず、プラン画像（位置決め画像、Locatorなどとも呼ばれる）が収集され、続いて、プラン画像上でＤＷＩボリュームデータの撮像範囲が指定されて収集され、また、同じプラン画像上でｆＭＲＩボリュームデータの撮像範囲が指定されて収集されるので、これらのボリュームデータ間相互の空間的位置関係は既知である。なお、撮像の順序は任意である。
【００１９】
次に、図１に示すように、ｆＭＲＩボリュームデータに対するｆＭＲＩ解析が行われ、タスク毎の解析結果が生成される。第１の実施形態においては、このタスク毎の解析結果（以下、ｆＭＲＩ解析結果）が非ＤＷＩボリュームデータに相当する。
【００２０】
続いて、図１に示すように、画像処理装置１０は、ＤＷＩボリュームデータに対するトラクトグラフィ解析によって、ファイバーの走行情報が各ボクセルに保持されたＤＷＩボリュームデータを生成する。そして、画像処理装置１０は、トラクトグラフィ解析後のＤＷＩボリュームデータと、ｆＭＲＩ解析結果（スピーチ）と、ｆＭＲＩ解析結果（タッピング）との空間的位置を対応付ける。
【００２１】
次に、画像処理装置１０は、ｆＭＲＩ解析結果内のボクセルに保持されたタスク情報や統計値に応じて、このボクセルに空間的位置が対応するＤＷＩボリュームデータ内のボクセルを通過するファイバーの表示態様を決定する。具体的には、画像処理装置１０は、ｆＭＲＩ解析結果内のボクセルに保持されたタスク情報に応じて各ファイバーの色を決定するとともに、解析結果の信頼度、すなわち統計値に応じて、色の濃淡を決定する。
【００２２】
例えば、図１において、活性化領域ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は、タスク情報『スピーチ』に対応するボクセルである。また、活性化領域ｂ１、ｂ２、ｂ３は、タスク情報『タッピング』に対応するボクセルである。このため、画像処理装置１０は、活性化領域ａ１、ａ２、ａ３、ａ４を通過するファイバーに『青』色（図１において濃い黒の線）を割り当て、活性化領域ｂ１、ｂ２、ｂ３を通過するファイバーに『赤』色（図１において薄いグレーの線）を割り当てる。また、画像処理装置１０は、各ボクセルに保持された統計値に応じて、信頼度が高い活性化領域を通過するファイバーには、『濃い青』や『濃い赤』を割り当て、信頼度が低い活性化領域を通過するファイバーには、『薄い青』や『薄い赤』を割り当てる。なお、図１において、色の濃淡は、実線と点線との違いで示す。また、色の割り当てや色の濃淡の割り当ては任意であるが、例えば、信頼度が高い方を濃い色にするなど、直感的にわかりやすい割り当てを選択することが望ましい。
【００２３】
その後、画像処理装置１０は、ファイバー毎に決定された表示態様に従って、ＤＷＩボリュームデータから導出されるファイバーを表示部に表示する。図２は、第１の実施形態におけるファイバー表示を示す図である。図２に示すように、画像処理装置１０は、ＤＷＩボリュームデータから導出されるファイバーを、ファイバー毎に異なる表示態様で表示部に表示するとともに、各ファイバーとタスク情報との対応を示す対応情報を、表示部に併せて表示する。
【００２４】
図２においては、実線と点線とで色の違いを示す。例えば、画像処理装置１０は、タスク情報『スピーチ』に対応するボクセルを通過するファイバーには『青』色（図２において点線）を割り当て、タスク情報『タッピング』に対応するボクセルを通過するファイバーには『赤』色（図２において実線）を割り当てる。また、画像処理装置１０は、信頼度が高い活性化領域を通過するファイバーには、『濃い青』や『濃い赤』を割り当て（図２において濃い黒の実線又は点線）、信頼度が低い活性化領域を通過するファイバーには、『薄い青』や『薄い赤』を割り当てる（図２において薄いグレーの実線又は点線）。また、画像処理装置１０は、図２に示すように、『青』色（図２において点線）と『スピーチ』とが対応すること、及び、『赤』色（図２において実線）と『タッピング』とが対応することを併せて表示する。なお、例えば、『スピーチ』という文字を青色で表示し、『タッピング』という文字を赤色で表示してもよい。また、カラーバーを併せて表示して、信頼度の高低と色の濃淡との対応を示してもよい。
【００２５】
図３は、第１の実施形態に係る画像処理装置１０の構成を示す図である。なお、以下に説明するＤＷＩボリュームデータ記憶部１１、非ＤＷＩボリュームデータ記憶部１２、及び表示態様定義記憶部１３は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュメモリ（flash  memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどで実現される。また、以下に説明する解析部１４、対応付け部１５、決定部１６、及び表示制御部１７は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）などの集積回路、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）などの電子回路で実現される。
【００２６】
ＤＷＩボリュームデータ記憶部１１は、ＤＷＩボリュームデータを記憶する。例えば、画像処理装置１０は、図示しないＭＲＩ装置によって収集されたＤＷＩボリュームデータを、図示しないネットワークを介して取得し、ＤＷＩボリュームデータ記憶部１１に格納する。なお、画像処理装置１０は、例えば、オペレータによる記憶媒体を介した入力によってＤＷＩボリュームデータを取得してもよい。
【００２７】
非ＤＷＩボリュームデータ記憶部１２は、非ＤＷＩボリュームデータを記憶する。非ＤＷＩボリュームデータは、ＤＷＩボリュームデータと同一の対象物が撮像され、対象物の状態情報が各ボクセルに保持されたボリュームデータであり、第１の実施形態において、タスク毎のｆＭＲＩ解析結果である。すなわち、ｆＭＲＩ解析結果は、活性化領域である可能性を示す状態情報が各ボクセルに保持されたボリュームデータである。例えば、画像処理装置１０は、図示しないＭＲＩ装置によって生成されたタスク毎のｆＭＲＩ解析結果を、図示しないネットワークを介して取得し、非ＤＷＩボリュームデータ記憶部１２に格納する。なお、画像処理装置１０は、例えば、オペレータによる記憶媒体を介した入力によってタスク毎のｆＭＲＩ解析結果を取得してもよい。
【００２８】
図４は、第１の実施形態におけるｆＭＲＩ解析結果を示す図である。例えば、非ＤＷＩボリュームデータ記憶部１２は、図４に示すように、タスクの種類と解析結果とを対応付けて記憶し、また、解析結果として、領域ＩＤとボクセルＩＤとｐ値とを対応付けて記憶する。
【００２９】
図４に示す『タスク』は、ＭＲＩ装置によってｆＭＲＩボリュームデータが収集された際に、被検体に実行させたタスクの種類を示すタスク情報である。医用画像データは、ＤＩＣＯＭ（Digital  Imaging  and  Communications  in  Medicine）規格に則り、画像データ自体に付帯情報が付帯された構造で取り扱われることが一般的である。付帯情報には、例えば、検査日時、モダリティＩＤ、患者ＩＤや、撮像時の各種条件を含めることができる。例えば、医用画像データのヘッダの特定番地にタスクの種類を格納するルールを予め設けたとする。この場合、ＭＲＩ装置は、ｆＭＲＩボリュームデータを収集した際に、オペレータによって入力されたタスクの種類を、収集したｆＭＲＩボリュームデータの付帯情報としてヘッダの特定番地に格納する。その後、ｆＭＲＩ解析を実行するＭＲＩ装置は、ヘッダの特定番地からタスクの種類を読み取り、領域ＩＤ、ボクセルＩＤ、ｐ値を含む解析結果に、読み取ったタスクの種類を対応付けて、ｆＭＲＩ解析結果を生成すればよい。
【００３０】
図４に示す『領域ＩＤ』は、活性化領域を識別する番号である。ｆＭＲＩ解析を実行するＭＲＩ装置は、例えば、活性化領域が２０個の場合に、領域ＩＤとして『０』から『１９』を割り当てる。また、ｆＭＲＩ解析を実行するＭＲＩ装置は、相互に繋がっていない活性化領域には別の領域ＩＤを割り当てるよう、ラベリング処理を行う。図４に示す『ボクセルＩＤ』は、各活性化領域に属するボクセルを識別する番号である。例えば、ＭＲＩ装置によって、ｆＭＲＩボリュームデータとして１２８×１２８の画像が２０スライス撮像された場合、ボクセルは、１２８×１２８×２０個である。この場合、ＭＲＩ装置は、例えば、画像スライスの左上を『０』番とし、順に『１２８×１２８×２０−１』番まで番号を割り当てる。
【００３１】
図４に示す『ｐ値』は、解析結果の信頼度の高さを示す情報である。例えば、有意差『０．０５』で活性化領域と判定されたボクセルのｐ値は、『０．０５（９５％の確率で活性化領域）』である。低い値のボクセルほど活性化領域である可能性が高い。なお、第１の実施形態においては、解析結果の信頼度の高さを示す情報としてｐ値を利用する例を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。解析結果の信頼度の高さを示す情報として、検定処理で直接求まるｔ値を利用してもよいし、ｐ値及びｔ値の両方を利用してもよい。ファイバーを表示する際に、活性化領域である可能性の高低に応じて表示態様を変えられるように、ｐ値若しくはｔ値、あるいはその両方を利用すればよい。
【００３２】
表示態様定義記憶部１３は、ファイバーを表示する際の表示態様の定義を記憶する。図５は、第１の実施形態における表示態様定義テーブルを示す図である。後述するように、第１の実施形態において、画像処理装置１０は、タスク情報及び統計値（ｐ値）に応じて、ファイバーの色や、色の濃淡を決定する。このため、例えば、表示態様定義記憶部１３は、統計値（ｐ値）とＲＧＢとを対応付けて定義した表示態様定義テーブルを、タスク毎に記憶する。なお、表示態様定義記憶部１３によって記憶されるタスク毎の表示態様定義テーブルは、例えば、オペレータによって予め準備され、表示態様定義記憶部１３に予め格納される。
【００３３】
解析部１４は、トラクトグラフィ解析によって、ファイバーの走行情報が各ボクセルに保持されたＤＷＩボリュームデータを生成する。具体的には、解析部１４は、ＤＷＩボリュームデータ記憶部１１からＤＷＩボリュームデータを読み出し、読み出したＤＷＩボリュームデータに対してトラクトグラフィ解析を行う。解析部１４は、トラクトグラフィ解析によって、ＤＷＩボリュームデータのボクセル毎に、ファイバーが存在するか否か、また、ファイバーがどの方向を向いているかを示す値を計算し、計算した値をファイバーの走行情報として各ボクセルに保持させる。なお、解析部１４は、公知の技術を適用することでトラクトグラフィ解析を行うことができる。
【００３４】
対応付け部１５は、トラクトグラフィ解析後のＤＷＩボリュームデータと、タスク毎のｆＭＲＩ解析結果との空間的位置を対応付ける。具体的には、対応付け部１５は、解析部１４によってトラクトグラフィ解析されたＤＷＩボリュームデータと、非ＤＷＩボリュームデータ記憶部１２から読み出したタスク毎のｆＭＲＩ解析結果との空間的位置を対応付ける。
【００３５】
ここで、ＤＷＩボリュームデータとｆＭＲＩボリュームデータとは、撮像範囲が一致するとは限らない。また、ピクセルサイズやスライス厚、スライス間のギャップなどが異なる場合もある。このため、ＤＷＩボリュームデータのボクセルＩＤと、ｆＭＲＩ解析結果のボクセルＩＤとでは、異なる空間的位置を示す場合がある。このため、対応付け部１５は、同じ空間的位置を示すように、両者のボクセルＩＤを対応付ける。なお、対応付け部１５は、公知の技術を適用することで対応付けを行うことができる。以下、２つの手法を説明する。
【００３６】
手法１は、付帯情報であるヘッダの情報を用いる手法である。一般に、医用画像データのヘッダには、撮像された画像スライス毎に、その左上の位置が、装置座標系のどの場所であったかを示す情報が格納される。対応付け部１５は、この情報を用いることで、ＤＷＩボリュームデータのボクセルＩＤと、ｆＭＲＩ解析結果のボクセルＩＤとの間で、空間的位置を対応付けることができる。手法２は、画像処理を用いる手法である。一方の画像を基準にし、他方の画像を変換して基準の画像に位置合わせする処理は、医用画像では広く行われており、用途や目的に応じて様々なアルゴリズムが提案されている。対応付け部１５は、この画像処理の結果、ｆＭＲＩ解析結果のボクセルＩＤを、ＤＷＩボリュームデータのボクセルＩＤに変換する（タスク、領域ＩＤ、及びｐ値は、変換しなくてよい）。なお、対応付け部１５は、ＤＷＩボリュームデータとｆＭＲＩ解析結果とのピクセルサイズが一致しない場合、例えば、ｆＭＲＩ解析結果の１ボクセル分のボクセルＩＤを、ＤＷＩボリュームデータの４ボクセル分のボクセルＩＤそれぞれに割り当てることで補間してもよい。
【００３７】
決定部１６は、非ＤＷＩボリュームデータ内のボクセルに保持された状態情報に応じて、このボクセルに空間的位置が対応するＤＷＩボリュームデータ内のボクセルを通過するファイバーの表示態様を決定する。第１の実施形態において、非ＤＷＩボリュームデータは、タスク毎のｆＭＲＩ解析結果であり、状態情報は、タスク情報、及び、活性化領域である可能性を示す統計値である。
【００３８】
まず、決定部１６は、公知の技術を適用することで、ｆＭＲＩ解析結果として得られた活性化領域をファイバートラッキングの開始点として指定し、ファイバートラッキングを行う。ファイバートラッキングは、開始点からトラッキングを開始し、例えば、ＦＡ（Fractional  Anisotropy）値が所定閾値以下になった場合や、所定角度以上にファイバーが折れ曲がった場合に、トラッキングを終了する技術である。例えば、決定部１６は、ＲＯＩ（Region  On  Interest）すなわちファイバートラッキングの開始点として、ｆＭＲＩ解析結果の各領域ＩＤに属するボクセルそれぞれを用いる。この結果、決定部１６は、ｆＭＲＩ解析結果によって活性化領域とみなされた場所に走り込む、又は、走り出すファイバーをトラッキングすることができる。
【００３９】
なお、決定部１６は、ｆＭＲＩ解析結果の各領域ＩＤを独立に扱う。すなわち、ｆＭＲＩ解析結果には、明らかなノイズや明らかに除外してもよい領域がしばしば含まれる。前者の例としては、例えば、明らかに脳の外にあるボクセルが活性化領域と判定された場合がある。また、後者の例としては、例えば、被検体が撮像中に実行していたタスク以外のことをしてしまった場合に出現する機能活性化領域がある。例えば、スピーチのタスクを行っているときでも、言語機能以外が働くのを止めるのは難しい。このため、視覚機能や聴覚機能が働いてしまうことがしばしばある。こうした場合に、目的とする機能野に関するファイバーだけを表示し、それ以外は非表示にできるよう、決定部１６は、各領域ＩＤを独立に扱う。
【００４０】
さて、脳腫瘍手術前に確認したいファイバーの走行は、１つの機能だけとは限らない。例えば、言語繊維及び運動繊維の両方を確認したい場合がある。この場合、それぞれの機能野の場所を特定するためのｆＭＲＩボリュームデータ撮像及びｆＭＲＩ解析が行われ、２つの解析結果が得られる。どちらの解析結果も、上述した方法でファイバートラッキングの開始点として用いることができるが、決定部１６は、ファイバートラッキングの結果を閲覧するユーザーが両者を区別できるように、ファイバーの表示態様を変更する。
【００４１】
具体的には、決定部１６は、表示態様定義記憶部１３を参照し、タスクによって異なる表示態様定義テーブルを参照し、各ファイバーの表示態様を決定する。例えば、決定部１６は、ファイバートラッキングの開始点としてｆＭＲＩ解析結果の各領域ＩＤに属するボクセルそれぞれを用いるが、各ボクセルに対応付けられたタスク情報に応じて、各ファイバーの色を決定する。例えば、決定部１６は、ｆＭＲＩ解析結果として、あるファイバーの開始点となったボクセルに対応付けて『スピーチ』が格納されている場合には、『スピーチ』タスク用の表示態様定義テーブルを参照する。一方、ｆＭＲＩ解析結果として、あるファイバーの開始点となったボクセルに対応付けて『タッピング』が格納されている場合には、決定部１６は、『タッピング』タスク用の表示態様定義テーブルを参照する。
【００４２】
更に、第１の実施形態に係る決定部１６は、解析結果の信頼度、すなわち統計値（ｐ値）に応じて色の濃淡を決定する。具体的には、決定部１６は、ＤＷＩボリュームデータ内で１本のファイバーが複数のボクセルを通過する場合、この複数のボクセルに空間的位置が対応するボクセルをｆＭＲＩ解析結果から特定し、特定した複数のボクセルが保持する複数の統計値（ｐ値）から代表の統計値（ｐ値）を導出する。そして、決定部１６は、この代表の統計値（ｐ値）に応じて色の濃淡を決定する。
【００４３】
図６は、第１の実施形態における表示態様の決定を説明するための図である。図６に示すように、まず、決定部１６は、各ファイバーについて、ファイバートラッキングの開始点から終了点までに通過する複数のボクセルのうち、ｆＭＲＩ解析結果において活性化領域に属するボクセル（図６において網掛けのボクセル）を特定する。次に、決定部１６は、特定したボクセルそれぞれについてｆＭＲＩ解析結果から統計値（ｐ値）を取得し、取得した統計値（ｐ値）のうち、最小値を導出する。例えば、決定部１６は、ファイバー１については、最小値であるｐ値として『０．０１』を導出し、ファイバー２については、最小値であるｐ値として『０．１５』を導出する。
【００４４】
小さいｐ値を持つボクセルを通過するファイバーは、本当に存在する確率が高いと考えられるので、例えば、目立つように濃い色（例えば、濃い赤）で表示することが望ましい。反対に、大きいｐ値を持つボクセルしか通過しないファイバーは、存在する確率が比較的低いと考えられるので、例えば、薄い色（例えば、薄いピンク）で表示することが望ましい。その中間のｐ値については、値に応じて濃い色から薄い色に段階的に変化させればよい。
【００４５】
このような色の濃淡は、表示態様定義テーブルに定義されているので、決定部１６は、最小値であるｐ値を導出すると、導出したｐ値を用いて表示態様定義テーブルを参照し、対応付けて記憶されているＲＧＢを、このファイバーの表示態様として決定すればよい。例えば、決定部１６は、ファイバー１については、ｐ値『０．０１』を用いて表示態様定義テーブルを参照し、ＲＧＢ＝（２５５，０，０）を表示態様として決定する。また、決定部１６は、ファイバー２については、ｐ値『０．１５』を用いて表示態様定義テーブルを参照し、ＲＧＢ＝（２５５，８５，８５）を表示態様として決定する。
【００４６】
表示制御部１７は、決定部１６によってファイバー毎に決定された表示態様に従って、各ファイバーを、液晶ディスプレイなどの表示部１８に表示する。図７は、第１の実施形態におけるファイバー表示を説明するための図である。例えば、表示制御部１７は、図７に示すように、表示制御部１７は、ファイバー１をＲＧＢ＝（２５５，０，０）で表示し、ファイバー２を、ファイバー１とは色の濃淡が異なるＲＧＢ＝（２５５，８５，８５）で表示する。なお、図７に示すように、表示制御部１７は、ｐ値とファイバーの色及び色の濃淡との対応を示すカラーバーを併せて表示する。なお、上述したように、表示制御部１７によるファイバー表示は、例えば、図２のように表示される。タスクと色との対応情報や、統計値と色の濃淡との対応情報は、両方表示してもよいし、一方のみ表示してもよい。あるいは、これらの対応情報を表示しなくてもよい。
【００４７】
なお、図８は、第１の実施形態におけるファイバー表示の他の例を説明するための図である。例えば、表示制御部１７は、ユーザーによって脳腫瘍との位置関係が容易に認識されるように、ファイバートラッキングの画像に、脳腫瘍を視認し易い画像（例えば、Ｔ２強調画像）を重畳して表示してもよい。例えば、画像処理装置１０は、ＭＲＩ装置によって収集されたＴ２強調画像を、ネットワークを介して取得すればよい。なお、図８においては、脳腫瘍ｃのみを強調して示した。
【００４８】
上述したように、第１の実施形態によれば、非ＤＷＩボリュームデータに保持された状態情報に応じて各ファイバーの表示態様を変えることができるので、ファイバーを適切に表示することができる。例えば、第１の実施形態によれば、タスクに応じて色を変えることができるので、ファイバーを閲覧するユーザーは、タスクの種類（例えば、スピーチ、タッピング）とファイバーとを関連付けて認識することができる。また、例えば、第１の実施形態によれば、統計値に応じて色の濃淡を変えることができるので、ファイバーを閲覧するユーザーは、ファイバーがどのくらいの確からしさで存在するのかを認識することができる。
【００４９】
（第１の実施形態の変形例）
上述した決定部１６による処理や、表示態様定義テーブルは、ｆＭＲＩ解析の解析方法や、解析結果としてどのようなデータが保存されるかによって、任意に変更することができる。例えば、ｆＭＲＩ解析が、画像データの信号値変化とｓｉｎカーブとの相関を調べる解析である場合、ｆＭＲＩ解析を実行するＭＲＩ装置は、相関係数（例えば、『０』〜『１』）を解析結果の状態情報として保存する。この場合、決定部１６は、例えば、相関係数が高いボクセルを通過するファイバーが濃い色で表示されるように、表示態様を決定する。
【００５０】
第１の実施形態と異なる点は、昇順・降順の関係、及び、レンジである。すなわち、第１の実施形態において、ｐ値を用いた場合には、値が小さいほど濃い色を割り当てたが、相関係数を用いる場合には、値が大きいほど濃い色を割り当てるという意味で、昇順・降順の関係が異なる。また、ｐ値と相関係数とでは、レンジも異なる。このような解析方法の違いに対応できるように、解析方法毎に表示態様定義テーブルを準備してもよいが、例えば、以下のように対応することも可能である。
【００５１】
まず、ｆＭＲＩ解析の解析結果を保存する際に、必ず、「大きい値＝信頼度が高い」の関係を満たすような値を保存する手法によれば、昇順・降順の点を解決することができる。例えば、ｆＭＲＩ解析を実行するＭＲＩ装置は、ｐ値を保存する際に「１−ｐ」を計算して保存すれば、このような関係を満たすことになる。
【００５２】
また、表示態様定義テーブルを用いるのではなく、統計値の最大値及び最小値に基づいて色の濃淡を自動的に割り当てる手法によれば、レンジの点を解決することができる。例えば、決定部１６は、統計値の最大値及び最小値に基づいて色の濃淡を割り当てる。例えば、決定部１６は、相関係数の最大値が『１』で、最小値『０』の場合、相関係数『１』のときＲＧＢ＝（２５５，０，０）ならば、例えば、相関係数『０．８』のＲＧＢを計算し、ＲＧＢ＝（２５５，２０４，２０４）と割り当てる。なお、Ｇ及びＢは、「最小値『０』＋２５５×０．８／（最大値『１』−最小値『０』）＝２０４」と計算される。
【００５３】
（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態を説明する。第１の実施形態においては、非ＤＷＩボリュームデータとしてｆＭＲＩ解析結果を想定し、決定部１６が、タスク情報に応じて各ファイバーの色を決定するとともに統計値（ｐ値）に応じて色の濃淡を決定する例を説明した。しかしながら、実施形態はこれに限られるものではない。なお、以下の説明において、特に言及する場合を除き、画像処理装置１０は、第１の実施形態と同様の処理を行う。
【００５４】
まず、非ＤＷＩボリュームデータとして、ｆＭＲＩ解析結果ではなく、ＰＷＩ（Perfusion  Weighted  Image：灌流強調画像）の解析結果であるＰＷＩボリュームデータを用いてもよい。この場合、第１の実施形態において説明した対応付け部１５は、ＰＷＩボリュームデータである非ＤＷＩボリュームデータと、ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付ける。また、決定部１６は、マップの値に応じて色の濃淡を決定する。なお、この場合、決定部１６は、マップの値と所定閾値とを比較し、所定閾値を上回るマップの値を持つボクセルを開始点として、ファイバートラッキングを行えばよい。例えば、マップの値が癌の悪性度に関連する場合、癌の悪性度が高いところをファイバーが通過しているか否かを表示することが可能になる。なお、決定部１６は、マップの種類に応じて各ファイバーの色を決定してもよい。なお、マップの種類とは、例えば、ＣＢＦ（Cerebral  Blood  Flow）、ＣＢＶ（Cerebral  Blood  Volume）、ＭＴＴ（Mean  Transit  Time）などである。
【００５５】
また、非ＤＷＩボリュームデータとして、ｆＭＲＩ解析結果ではなく、ＭＲＳ（Magnetic  Resonance  Spectroscopy）の解析結果であるＣＳＩ（Chemical  Shift  Imaging）ボリュームデータを用いてもよい。この場合、第１の実施形態において説明した対応付け部１５は、ＣＳＩボリュームデータである非ＤＷＩボリュームデータと、ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付ける。また、決定部１６は、ＣＳＩの値に応じて色の濃淡を決定する。なお、決定部１６は、ＣＳＩの値と所定閾値とを比較し、所定閾値を上回るＣＳＩの値を持つボクセルを開始点として、ファイバートラッキングを行えばよい。例えば、ＣＳＩの値が癌の悪性度に関連する場合、癌の悪性度が高いところをファイバーが通過しているか否かを表示することが可能になる。なお、決定部１６は、代謝物の種類に応じて各ファイバーの色を決定してもよい。
【００５６】
また、非ＤＷＩボリュームデータとして、ｆＭＲＩ解析結果ではなく、Ｔ２強調画像を用いてもよい。この場合、第１の実施形態において説明した対応付け部１５は、Ｔ２強調画像である非ＤＷＩボリュームデータと、ＤＷＩボリュームデータとの空間的位置を対応付ける。また、決定部１６は、Ｔ２強調画像内のボクセルに保持されたＴ２値に応じて各ファイバーを表示する色の濃淡を決定する。なお、決定部１６は、Ｔ２値と所定閾値とを比較し、所定閾値を上回るＴ２値を持つボクセルを開始点として、ファイバートラッキングを行えばよい。
【００５７】
なお、非ＤＷＩボリュームデータとして、Ｔ２強調以外のその他の解剖画像を用いてもよい。
【００５８】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の画像処理装置によれば、ファイバーを適切に表示することができる。
【００５９】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０  画像処理装置
１１  ＤＷＩボリュームデータ記憶部
１２  非ＤＷＩボリュームデータ記憶部
１３  表示態様定義記憶部
１４  解析部
１５  対応付け部
１６  決定部
１７  表示制御部
１８  表示部
【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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