(57)【要約】  椎骨領域の画像上の形状に基づいて脊柱管狭窄の評価対象とする断面位置を特定し、特定した位置において脊柱管の狭窄を評価することが可能な画像処理装置、及び脊柱管評価方法を提供するために、画像処理装置100は、脊椎の少なくとも一部を撮影した一連の断層像群から椎骨領域を抽出し、各椎骨領域について被検体前後方向の長さを断面毎に算出する。また、算出した各椎骨領域の被検体前後方向の長さに基づいて棘突起を含む断面を特定し、特定された断面の位置を解析対象部位として脊柱管の狭窄を評価し、評価結果を表示する。これにより、隙間が多く画像上で閉空間が現れにくく、また様々な形状をなす脊柱管領域について狭窄の評価を行えるようになる。
2014065317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脊椎の少なくとも一部を撮影した一連の断層像群から椎骨領域を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された椎骨領域について被検体前後方向の長さを断面毎に算出する算出部と、
前記算出部により算出された椎骨領域の被検体前後方向の長さが所定の基準値より大きい場合に棘突起を含む断面であると特定する断面特定部と、
前記断面特定部により特定された断面の位置を解析対象部位として、脊柱管の狭窄を評価する脊柱管狭窄評価部と、
前記脊柱管狭窄評価部による評価結果を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記抽出部は、各断層像についてそれぞれ前記椎骨領域を抽出し、
前記算出部は、前記各断層像から抽出された各椎骨領域についてそれぞれ被検体前後方向の長さを算出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】
前記抽出部は、前記一連の断層像群に基づいて水平軸からの椎体の傾きに応じた断面での椎骨断面画像を生成し、生成した椎骨断面画像から前記椎骨領域を抽出し、
前記算出部は、前記椎骨断面画像から抽出された各椎骨領域についてそれぞれ被検体前後方向の長さを算出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】
前記脊柱管狭窄評価部は、
前記解析対象部位とする断面において、抽出された椎骨領域の内部に脊柱管を示す閉空間がある場合は前記閉空間の形状に基づいて脊柱管の狭窄を評価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５】
前記脊柱管狭窄評価部は、
前記解析対象部位とする断面において、前記椎骨領域の内部に脊柱管を示す閉空間がない場合は前記椎骨領域の形状に応じて脊柱管を示す閉空間を補間により求め、前記補間により求められた閉空間の形状に基づいて脊柱管の狭窄を評価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】
前記脊柱管狭窄評価部は、狭窄に関する評価指標として前記解析対象部位とする断面における脊柱管の太さの左右のばらつきを評価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】
前記表示部は、椎骨を体軸方向に連ねた脊椎画像を表示し、前記脊柱管狭窄評価部により狭窄があると判断された椎骨を前記脊椎画像において識別表示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】
前記表示部は、脊柱管の展開画像を表示し、前記脊柱管狭窄評価部により狭窄があると判断された部位を前記展開画像において識別表示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】
前記表示部は、前記評価結果をリスト表示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】
前記表示部は、前記断面特定部により特定された断面の断層像を表示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１１】
コンピュータを用いて脊柱管の狭窄を評価する脊柱管評価方法であって、
脊椎の少なくとも一部を撮影した一連の断層像群から椎骨領域を抽出する抽出ステップと、
抽出された椎骨領域について被検体前後方向の長さを断面毎に算出する算出ステップと、
算出された椎骨領域の被検体前後方向の長さが所定の基準値より大きい場合に棘突起を含む断面であると特定する特定ステップと、
前記断面を特定するステップで特定された断面の位置を解析対象部位として、脊柱管の狭窄を評価する評価ステップと、
前記評価ステップによる評価結果を表示する表示ステップと、
を含むことを特徴とする脊柱管評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び脊柱管評価方法に関し、詳細には、脊柱管の狭窄を評価する処理における解析対象位置の特定に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、X線CT(Computed Tomography)装置やMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、超音波画像診断装置等によって撮影される医用画像から異常部位を検出し、出力するコンピュータ支援診断システム(CAD;Computer Aided Diagnosis)が開発されている。例えば血管を対象とする場合には、血管の狭窄を自動検出し、狭窄率等の指標を算出する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、画像データから血管芯線や血管直交断面上の血管輪郭点等の血管の形状に関する情報を収集し、収集した情報に基づいて血管のねじれを補正して局所的な狭窄率を算出する血管狭窄率解析システムについて記載されている。【０００３】
このようなコンピュータによる画像診断の技術を利用して、脊柱管についても狭窄等の異常の自動検出を可能とすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2006-167287号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、血管についての狭窄評価手法を脊柱管に対してそのまま適用することは困難である。なぜなら、CT画像等では脊柱管領域は必ずしも閉空間として現れないからである。これは、脊椎が複数の椎骨が連なる構造をなし、また各椎骨の形状も複雑であるためである。一方、血管を評価する際は、血管直交断面はどの断面であっても閉空間をなす。そのため、血管についてはすべての断面を解析対象としてもよいが、脊椎については脊椎を撮影した画像の中からまず脊柱管の評価に適した断面を特定する必要がある。【０００６】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、椎骨領域の画像上の形状に基づいて脊柱管狭窄の評価対象とする断面位置を特定し、特定した位置において脊柱管の狭窄を評価することが可能な画像処理装置、及び脊柱管評価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】
【０００７】
前述した目的を達成するために第1の発明は、脊椎の少なくとも一部を撮影した一連の断層像群から椎骨領域を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出された椎骨領域について被検体前後方向の長さを断面毎に算出する算出部と、前記算出部により算出された椎骨領域の被検体前後方向の長さが所定の基準値より大きい場合に棘突起を含む断面であると特定する断面特定部と、前記断面特定部により特定された断面の位置を解析対象部位として、脊柱管の狭窄を評価する脊柱管狭窄評価部と、前記脊柱管狭窄評価部による評価結果を表示する表示部と、を備えることを特徴とする画像処理装置である。【０００８】
第2の発明は、コンピュータを用いて脊柱管の狭窄を評価する脊柱管評価方法であって、脊椎の少なくとも一部を撮影した一連の断層像群から椎骨領域を抽出する抽出ステップと、抽出された椎骨領域について被検体前後方向の長さを断面毎に算出する算出ステップと、算出された椎骨領域の被検体前後方向の長さが所定の基準値より大きい場合に棘突起を含む断面であると特定する特定ステップと、前記断面を特定するステップで特定された断面の位置を解析対象部位として、脊柱管の狭窄を評価する評価ステップと、前記評価ステップによる評価結果を表示する表示ステップと、を含むことを特徴とする脊柱管評価方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の画像処理装置及び脊柱管評価方法により、椎骨領域の画像上の形状に基づいて、特に棘突起を含む画像を脊柱管の解析対象と特定し、特定した位置において脊柱管の狭窄を評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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が実行する脊柱管狭窄評価処理の流れを説明するフローチャート
【図３】スライス毎に椎骨領域を抽出する場合の椎骨領域抽出処理の流れを説明するフローチャート
【図４】図3の椎骨領域抽出処理における各段階での抽出領域を説明する図
【図５】抽出された椎骨領域の典型的な画像パターン
【図６】図5に示す各画像パターンにおける椎骨領域の被検体前後方向の長さについて説明する図
【図７】椎骨領域の被検体前後方向の長さの算出方法について説明する図
【図８】各断面の椎骨領域の被検体前後方向の長さをスライス方向に並べたグラフ
【図９】脊柱管解析処理の流れを説明するフローチャート
【図１０】解析処理における椎体分離処理について説明する図
【図１１】閉空間を含む椎骨画像についての脊柱管の評価指標の算出例
【図１２】閉空間が存在しない椎骨画像についての脊柱管の評価指標の算出例
【図１３】閉空間を含む椎骨画像についての脊柱管の評価指標の別の算出例
【図１４】評価結果表示画面80の例
【図１５】評価結果表示画面80aの例
【図１６】評価結果表示画面80bの例
【図１７】椎体の傾きに応じた断面で椎骨領域を抽出する場合の椎骨領域抽出処理の流れを説明するフローチャート
【図１８】図17の椎骨領域抽出処理におけるステップS401、S402について説明する図
【図１９】図17の椎骨領域抽出処理におけるステップS403、S404について説明する図
【図２０】閉空間のない椎骨画像に対して追加線を描画して閉空間を生成した例を示す図
【図２１】閉空間のない椎骨画像に対して閉空間として内接楕円を設定した例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて、本発明に係る画像処理装置及び脊柱管狭窄評価方法の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
［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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、CPU101は、後述する脊柱管狭窄評価処理(図2参照)において、被検体の脊椎の少なくとも一部を撮影した一連の断層像群から脊柱管狭窄の評価対象とする位置を特定する処理を行う。そして特定した位置の画像に基づいて脊柱管の狭窄を評価するための各種指標を求め、評価結果や狭窄部位を示す画像を表示画面に表示する。狭窄の評価対象とする断面位置の特定や、狭窄の評価指標の演算等の各処理についての詳細は後述する。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、図2〜図16を参照して、第1の実施の形態における画像処理装置100の動作について説明する。
【００２８】
画像処理装置100のCPU101は、主メモリ102から図2の脊柱管狭窄評価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。
【００２９】
なお、脊柱管狭窄評価処理の実行開始に際して、演算対象とする一連の断層像群のデータ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】
図2の脊柱管狭窄評価処理において、まず画像処理装置100のCPU101は、脊椎の少なくとも一部を含む一連の断層像群を入力画像データとして読み込む(ステップS101)。読み込む画像はCT画像が好適である。
【００３１】
ここで、脊椎の構造とCT画像に表れる特徴について説明する。
【００３２】
脊椎は複数の椎骨が連結したものである。つまり脊椎は、頭側から頸椎7個、胸椎12個、腰椎5個が連結し、その下に仙椎、尾骨がある。各椎骨は、椎体、椎孔、及び棘突起等からなる。椎体は、椎骨の前方(腹側)に位置する円柱状の部分である。椎孔は、被検体の前方(腹側)から見て、椎体の背後に位置する空間である。いくつもの椎骨が連結し、椎孔が連なると管になる。この管を脊柱管という。脊柱管の中を脊髄や馬尾神経が通っている。椎弓は椎骨の後方(背側)に位置するアーチ状の部分である。椎体は単純な形状をしているが、椎弓の形状は複雑である。椎弓には上下の他の椎骨との関節面があり、椎体を中心とした左右の上関節突起、下関節突起、横突起と、一つの背側に伸びる棘突起がある。隣接する椎体同士の間には弾性に富んだ椎間板が存在する。このように脊椎には数多くの隙間がある。よってCT画像上は閉空間領域が少ないものとなる。
【００３３】
CPU101は、読み込んだ一連の断層像群から椎骨領域を抽出する(ステップS102)。椎骨領域の抽出処理について、図3〜図5を参照しながら説明する。第1の実施の形態では、体軸に直交する断面での画像、すなわちステップS101で取得した各断層像をそのまま抽出元の画像として椎骨領域を抽出する。
【００３４】
図3のフローチャートに示すように、椎骨領域抽出処理において、まずCPU101は、各断層像から体領域を抽出する(ステップS201)。体領域の抽出とは、被検体領域と周囲のエリアとを分離し、被検体領域のみを抽出する処理である。CPU101は、各断層像に対して閾値処理を行い、二値化画像を作成する。閾値処理に用いる閾値は、予め設定された値を使用してもよいし、断層像の画素値のヒストグラムに基づいて求められるものとしてもよい。
【００３５】
次にCPU101は、作成された二値化画像の不連続な領域にそれぞれラベル番号を付与するラベリング処理を行い、ラベル付けされた領域のうち最大面積の領域を計算対象領域として抽出する。その後、必要に応じてノイズ除去処理や穴埋め処理(抽出すべき画素であるのに抽出されなかった画素を再抽出する処理)等を施し、体領域として抽出する。
【００３６】
次に、CPU101は、抽出した体領域から椎骨領域を抽出する(ステップS202)。椎骨領域抽出処理において、CPU101は、まず腹壁筋層が明確に分離されるような最適な閾値により閾値処理を行って二値化画像を作成する。腹壁筋層のCT値は通常「-50」から「100」の範囲である。上述したように、閾値は予め設定した値を利用してもよいし、断層像のCT値のヒストグラムに基づいて算出した値を利用してもよい。背骨は体領域の重心点より背側にあるという特徴があるので、CPU101は腹壁筋層を示す二値化画像から背骨周辺の筋領域を抽出する。図4(a)は腹壁筋層を抽出した段階の2値化画像21を示す図であり、図4(b)は背骨周辺の筋領域のみを抽出した段階の2値化画像22を示す図である。
【００３７】
CPU101は抽出した背骨周辺の筋領域から椎骨領域を抽出する。ここでの閾値は、骨が明確に分離されるような最適な値とする。なお、骨のCT値は通常「500」から「1000」の範囲である。上述の閾値処理と同様に、閾値は予め設定した値を利用してもよいし、断層像のCT値のヒストグラムに基づいて算出した値を利用してもよい。図4(c)は断層像から抽出された椎骨領域を示す画像23である。
【００３８】
ある断層像についての椎骨領域抽出が終了すると、CPU101は、全スライスについて椎骨領域の抽出処理を実施したか否かを判定し(ステップS203)、全スライスについて実施していなければ(ステップS203;No)ステップS201へ戻る。全スライスについて椎骨領域の抽出処理が終了すると(ステップS203;Yes)、図2のステップS103へ進む。
【００３９】
ここで、図5を参照して断層像から抽出される椎骨領域の形状の典型的なパターンについて説明する。
【００４０】
図5の各画像51、52、53はステップS102の椎骨抽出処理において抽出された椎骨領域の二値化画像であり、骨領域の画素値を例えば「1」、その他の領域の画素値を「0」としている。各画像51、52、53において、斜線で示す部分が骨領域を示す。
なお、以下の説明では椎骨領域を示す二値化画像を椎骨画像(図5の画像51、52、53)と呼ぶ。
【００４１】
図5に示すように、CT画像では椎骨領域は様々な形状を取りうる。これは椎骨が複雑な形状であることや、人体の脊椎がS字をなし、各椎骨が傾いて連結していることに起因する。
【００４２】
図5(a)の椎骨画像51では、画像上部に椎体、画像下部に椎弓(横突起及び棘突起)、画像中央に脊柱管を示す閉空間が見られる。
【００４３】
図5(b)の椎骨画像52は、画像上部に椎体、画像下部に棘突起と見られる部分が存在するが、画像中央は閉空間ではなく開空間となっている。
【００４４】
図5(c)の椎骨画像53は、画像上部に椎体、左右に椎弓の横突起と見られる部分が存在するが、画像下部に棘突起を示す部分が存在しないものとなっている。また、画像中央部に脊柱管を示す領域が見られるが、これも開空間となっていて脊柱管の範囲をはっきりと定めることはできない。
【００４５】
また、図示しないが、椎骨と椎骨の間にある椎間板は、CT画像には映りにくく、その位置がちょうど断面位置となる場合は、椎体等も画像内に明確に表れないこともある。
【００４６】
このように、脊椎を撮影した一連の断層像群の中には脊柱管狭窄の評価に適した画像とそうでない画像とが混在している。そこで本発明では、これらの断層像群の中から脊柱管狭窄の評価を行うのに適切な断面位置を特定する。
【００４７】
そのため、まずCPU101は各断層像から抽出した椎骨領域の被検体前後方向の長さを算出する(図2のステップS103)。
【００４８】
椎骨領域の被検体前後方向の長さとは、椎骨領域の重心を通る直線上の腹側の端点と背側の端点とを結ぶ距離である。CT断層像は通常、腹側が上、背側が下となっているため、画像の上下方向が被検体の腹側と背側を結ぶ方向、すなわち被検体前後方向と一致する。ただし、椎骨に傾きが生じている場合や椎骨領域抽出の元の画像に任意断面の画像を用いる場合は、画像の上下方向と被検体前後方向とが必ずしも一致しない。この場合は椎骨領域の重心及び傾きを求め、慣性主軸を決定し、慣性主軸上にある椎骨領域の端点間の距離を求めればよい。
【００４９】
図6は、図5に示す各椎骨画像51、52、53における椎骨領域の被検体前後方向の長さの算出方法を説明する図である。図6の各図は、椎骨領域の慣性主軸62と画像の上下方向とが一致しているものとする。
【００５０】
図6(a)に示すように、椎骨画像51では両方向矢印63aの長さが椎骨領域の被検体前後方向の長さとなる。つまり、椎骨領域の重心61を通る直線上の腹側の端点と背側の端点との間の距離を椎骨領域の被検体前後方向の長さとする。この長さ63aには、画像上部の椎体と画像下部の棘突起と画像中央部の閉空間(脊柱管)の長さが含まれることとなる。
【００５１】
図6(b)に示すように、椎骨画像52では両方向矢印63bの長さが椎骨領域の被検体前後方向の長さとなる。図6(a)と同様に、椎骨領域の重心61を通る直線上の腹側の端点と背側の端点との間の距離を椎骨領域の被検体前後方向の長さとする。この長さ63bには、画像上部の椎体と画像下部の棘突起と画像中央部の骨以外の空間(脊柱管)の長さが含まれることとなる。
【００５２】
図6(c)に示す椎骨画像53では、両方向矢印63cの長さが椎骨領域の被検体前後方向の長さとなる。椎骨画像53には棘突起の領域が存在しない。したがって椎骨領域の重心61を通る直線上の腹側の端点と背側の端点との間の距離には、画像上部にある椎骨領域の長さのみが含まれることとなる。
【００５３】
なお、椎骨領域の被検体前後方向の長さの算出方法は、上述のように、腹側及び背側の各端点の座標値から2点間距離を求める方法に限定されず、別の算出方法を用いてもよい。例えば、ランレングスを求めてもよい。ランレングスとは、一般には同一の画素値が連続する部分の長さ(画素数)という意味であるが、本明細書では「ある領域(椎骨領域)の長さ(画素数)」の意味として使用する。以下の説明では、一般的な意味のランレングスと区別するために「穴埋めランレングス」と呼ぶ。穴埋めランレングスとは、例えば、図5(a)や図5(b)に示すように椎骨領域内に骨領域以外の部分が含まれている場合に、この骨領域以外の部分を骨の画素値に変換(穴埋め)し、ひとまとまりの領域としてカウントされた長さである。
【００５４】
具体的には、図6(a)に示すような内部に閉空間のある椎骨領域では、重心を通り腹側と背側とを結ぶ直線(慣性主軸62)上の画素値は「1」、「0」、「1」となる部分を含む。つまり、骨領域の内部に骨以外の領域65が存在する。この場合、図7(a)に示すように、CPU101は椎骨領域の腹側の端点と背側の端点までの画素に穴埋め処理(画素値「0」を「1」に変換)しながら画素数をカウントする。このカウント値を穴埋めランレングスRLとする。
【００５５】
図6(b)に示すような中央に開空間がある椎骨領域についても同様に、CPU101は椎骨領域の腹側の端点と背側の端点までの画素に穴埋め処理(画素値「0」を「1」に変換)しながら画素数をカウントし、穴埋めランレングスを求める。
【００５６】
図6(c)に示すような棘突起のない椎骨領域では、慣性主軸62上の画素値は端から「1」、「0」となる。つまり画素値「0」の領域が画素値「1」の領域に挟まれていない。この場合は、画素値「1」の領域のみ画素数をカウントし、このカウント値を椎骨領域のランレングスとする。
【００５７】
また、図7(b)に示すように、慣性主軸上の骨領域について、一般的な意味でのランレングスRL1、RL2(画素値「1」が連続する長さ)をそれぞれ求め、これらの和(RL1＋RL2)を椎骨領域の被検体前後方向の長さとしてもよい。
【００５８】
このようにして、CPU101はすべての断面(断層像)について椎骨領域の被検体前後方向の長さを、上述の2点間距離、穴埋めランレングス、或いはランレングスの和等を用いて求める。そして、求めた椎骨領域の被検体前後方向の長さに基づいて棘突起を含む断面を特定する(図2のステップS104)。
【００５９】
図2のステップS104の断面特定処理について、図8を参照して説明する。
【００６０】
図8のグラフの縦軸はスライス位置、横軸はステップS104で算出した椎骨領域の被検体前後方向の長さである。椎骨領域の被検体前後方向の長さは、上述の2点間距離、穴埋めランレングス、及びランレングスの和のうちいずれの値としてもよい。また、図8に示す破線90は、棘突起の有無を判定するための基準曲線である。
【００６１】
ステップS103で算出した椎骨領域の被検体前後方向の長さについて、スライス位置での変化をみると、図8に示すように、局所的に突出するスライス位置が存在する。これは棘突起を含むスライス位置では椎骨領域の被検体前後方向の長さが突出して大きくなり、その他のスライス位置では小さくなることを意味する。この特徴を利用して、CPU101は、椎骨領域の被検体前後方向の長さが所定の基準値より大きくなるスライス位置を、棘突起を含む断面として特定する。
【００６２】
なお、棘突起を含む断面か否かを判定するための基準値は、例えば、椎骨領域の被検体前後方向の長さの全スライスでの平均値とする。または、ローリングボール法や高次スプライン補間等を用いて椎体の標準的な長さを示す曲線(図8の破線90)を求め、求めた曲線を基準値(基準曲線)としてもよい。ローリングボール法とは、グラフに沿って所定径のボールを仮想的に転がし、その際にボールの外面が描く軌跡に基づいて曲線を決定する方法である。
【００６３】
また、椎体の大きさは部位(頚部、胸部、腰部等)によって異なるため、椎骨領域の被検体前後方向の長さの最大値の半値を基準値としてもよい。この場合は、基準値を上述の平均値より低く設定することとなり、断面の特定漏れを防ぐことができる。
【００６４】
ステップS104の処理により棘突起を含む断面が特定されると、次にCPU101は特定した断面の断層像を基に脊柱管を解析し、狭窄を評価する(図2のステップS105)。
【００６５】
図2のステップS105の脊椎管解析処理について図9を参照して説明する。
図9に示す脊柱管解析処理では、解析対象部位とする断面における脊柱管の形状の左右のばらつきを評価指標として求める。
【００６６】
脊柱管の断面形状の左右のばらつきを評価する場合、例えば、椎骨領域の重心から左右同距離となる各位置における椎体と椎弓との間の距離を、すなわち脊柱管の太さを求め、左右でどの程度異なるかを評価する。
【００６７】
そのためCPU101は、まず解析対象とする断面(ステップS104で特定した棘突起を含む断面)のうち椎骨領域に閉空間を含む断面については、椎体を椎弓から分離する処理を行う(ステップS301)。
【００６８】
例えば、図10(a)に示す椎骨画像51のように、内部に閉空間が存在する椎骨領域については、CPU101はステップS301の椎体分離処理を実行する。図5(b)に示す椎骨画像52は椎体領域が既に分離されているためステップS301の分離処理は行わなくてよい。
【００６９】
ステップS301の椎体分離処理では、CPU101は、椎骨領域の重心61を探索開始点として画像上下方向(縦方向)に椎骨領域を走査して、脊柱管領域を特定する。脊柱管領域は椎骨領域内部の骨以外の領域(閉空間)である。そしてCPU101は、脊柱管領域の上端より上部側の骨領域(椎体)に分離線67を設定する。
【００７０】
具体的には、例えば図10(a)に示すような形状の椎骨領域を含む椎骨画像51については、図10(b)に示すように椎骨領域の重心61の周囲の画素値「0」の空間を脊柱管領域40とする。そして、脊柱管領域40の上側の骨領域(椎体)の形状に近い楕円を求める。つまり脊柱管領域40の上端点41とその上部の椎体領域の腹側(上側)の端点42とを結ぶ距離を短径a1、上端点41よりも上側の椎骨領域の横方向の最長幅を長径b1として楕円を設定する。楕円を示す線であって骨領域にかかる部分を分離線67とする。
【００７１】
なお、椎体分離処理は、楕円近似による方法に限定されず、他の方法を用いてもよい。
例えば、高次曲線近似により脊柱管領域の上端点41と椎体(椎骨領域の上部)の縁部の曲線とを結ぶ滑らかな曲線を求め、これを分離線67としてもよい。
【００７２】
次にCPU101は、評価開始点P及び探索範囲を設定する(ステップS302)。評価開始点Pは、例えば、脊柱管領域40の中央最下端点とする。CPU101は棘突起の最下端点から画像上(縦)方向に椎骨領域を走査し、画素値が0となる点、すなわち脊柱管領域の中央最下端点を評価開始点Pとして設定する。また探索範囲は、例えば図11の直線Le及び直線Reで示すように、脊柱管領域が閉空間である場合は閉空間の幅とすればよい。
【００７３】
また図12に示すように、脊柱管領域が開空間である場合は、椎体側の骨領域(上側)と棘突起側の骨領域(下側)との間の距離が所定値より大きい範囲を探索範囲とすればよい。
【００７４】
評価開始点P及び探索範囲が設定されると、CPU101は解析処理を実行する(ステップS303)。ステップS303の解析処理において、まずCPU101は、評価開始点Pを基点として左右同距離の各位置における脊柱管の太さを測定し、比較する。脊柱管の太さは、例えば図11及び図12の矢印に示すように、脊柱管の下端部から椎体の下端部(図11では分離線67)までの画像上下方向の距離である。CPU101は求めた距離を評価開始点Pから左右同距離の位置同士で比較する。
【００７５】
図11及び図12の例では、評価開始点Pから左右同距離に配置された各矢印(実線の矢印同士、一点鎖線の矢印同士、破線の矢印同士、・・・)のように、左右同距離の位置同士で脊柱管の太さ(矢印の長さ)を比較する。評価開始点Pから左右同距離の位置における脊柱管の太さが左右で所定の割合以上異なる場合は、椎弓や椎体の一部が脊柱管を圧迫していること等が推測される。
【００７６】
その後CPU101は、評価指標として脊柱管の太さが左右でどの程度異なっているかを示す比率を求める。或いは、評価開始点Pから引いた中央線を境界として脊柱管の右側領域と左側領域の面積を求め、面積比を評価指標として算出するようにしてもよい。
【００７７】
また脊柱管領域が閉空間で示される椎骨画像51では、図13に示すように、分離線67を設定せずに閉空間の内部において上下方向の距離を求め、評価開始点Pから左右同距離の位置同士で比較するようにしてもよい。
【００７８】
このようにしてステップS303で評価指標の算出が終了すると、CPU101はすべての評価対象断面について解析を実施したか否かを判定し(ステップS304)、まだ解析を実施していない評価対象断面がある場合は(ステップS304;No)、ステップS301〜ステップS303の処理を繰り返し実行する。
【００７９】
すべての評価対象断面について解析を実施した場合は(ステップS304;Yes)、図2のステップS106へ進む。
【００８０】
図2のステップS106において、CPU101はステップS105(図9の脊柱管解析処理)の評価結果を表示する(ステップS106)。図14〜図16は、評価結果の表示例を示す図である。
【００８１】
図14に示す評価結果表示画面80には、操作入力エリア81、評価対象画像表示エリア82、脊椎画像表示エリア83、評価結果リスト表示エリア84等が設けられる。
【００８２】
操作入力エリア81は、画像解析に係る各種操作を入力するためのボタンやキー、入力欄等が設けられる。例えば、処理対象とする画像を指定するための送りボタン、二値化処理で用いる閾値を入力する入力欄、表示する画像のサイズやCT値範囲を調整するボタン、その他の各種パラメータを調整するためのボタン等が設けられる。
【００８３】
評価対象画像表示エリア82には、操作入力エリア81において指定された断層像や、処理対象とする画像等が表示される。
【００８４】
脊椎画像表示エリア83には、脊椎の少なくとも一部を示す脊椎画像が表示される。例えば、縦軸を被検体の体軸方向、横軸を被検体前後方向とするサジタル画像や、脊椎に沿った面を断面とするCPR(Curved Planar Reconstruction)画像としてもよい。図14の例では、縦方向を被検体の体軸方向、横方向を被検体前後方向とする脊椎のサジタル画像が表示されている。
【００８５】
また、脊椎画像の各椎骨のうち狭窄等の異常が検出された椎骨83a、83bを色やマーク等で強調させて表示するようにしてもよい。
【００８６】
評価結果リスト表示エリア84には、ある断面における脊柱管狭窄の評価結果を数値で示す評価結果リストが表示される。例えば、評価対象画像表示エリア82に表示されている断面に対する評価結果リストを表示する。図14に示す例では、評価結果リストには評価開始点Pから左右同距離の各点における脊柱管の太さの左右比のうち、値が大きいものが順に示されている。具体的には、評価開始点Pから左右に1cm離れた位置で脊柱管の太さに「3.33％」のばらつきが生じ、評価開始点Pから左右2cm離れた位置で脊柱管の太さに「2.29％」のばらつきが生じていることが記載されている。
【００８７】
脊椎画像表示エリア83に表示されている脊椎画像に対してマウス等により任意の椎骨が指示されると、CPU101は、その椎骨を含む画像(断層像)を評価対象画像表示エリア82に表示するようにしてもよい。また、その断層像における脊柱管狭窄の評価結果を評価結果リスト表示エリア84に表示するようにしてもよい。
【００８８】
なお、図14の評価結果リストの内容は一例であり、脊柱管解析処理(図9)で解析した各種評価指標やその評価結果に応じた内容が表示される。
【００８９】
また、図15に示す評価結果表示画面80aのように、脊柱管領域の展開画像を表示するようにしてもよい。
【００９０】
図15に示す評価結果表示画面80aでは、操作入力エリア81、評価対象画像表示エリア82、脊椎画像表示エリア83、展開画像表示エリア85等が設けられる。図14の評価結果表示画面80とは脊椎画像表示エリア83のレイアウト位置が異なるが、操作入力エリア81、評価対象画像表示エリア82、及び脊椎画像表示エリア83の表示内容は図14の評価結果表示画面80と同様である。
【００９１】
図15の評価結果表示画面80aにおいて、展開画像表示エリア85には脊椎(脊柱管)の展開画像が表示される。展開画像とは、脊柱管を長軸方向に仮想的に切り開き、管の内部の各点の画素値を平面上の対応する各点に投影した画像である。展開画像を表示することにより、脊柱管の内部の石灰化の様子等が視認できるようになる。また、狭窄等の異常がある部位については、脊椎画像表示エリア83の脊椎画像の対応する椎骨83bや展開画像表示エリア85の展開画像の対応する部位85aを強調表示するようにしてもよい。
【００９２】
また、図16に示す評価結果表示画面80bのように、被検体の全体画像87を表示し、脊椎画像表示エリア83に表示している範囲88を全体画像87上に示すようにしてもよい。全体画像87はCT撮影時に得られるスキャノグラム画像や標準的な人体イラスト等としてもよい。
【００９３】
また、評価結果リスト表示エリア84には、評価結果のリストとともに、狭窄等の異常がある旨を示すアラート表示86を更に表示するようにしてもよい。
【００９４】
脊柱管狭窄の評価結果を表示すると、CPU101は次シリーズの断層像があるか否かを判定し(図2のステップS107)、次シリーズの断層像がある場合は(ステップS107;Yes)、ステップS101に戻り、次シリーズの断層像についてステップS101〜ステップS106の処理を繰り返し実行する。
【００９５】
次シリーズの断層像がない場合は(ステップS107;No)、脊柱管狭窄評価処理を終了する。
【００９６】
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、脊椎の少なくとも一部を撮影した一連の断層像群から椎骨領域を抽出し、椎骨領域について被検体前後方向の長さを断面毎に算出し、算出した椎骨領域の被検体前後方向の長さに基づいて棘突起部を含む断面を特定し、特定された断面位置を解析対象部位として脊柱管の狭窄を評価し、評価結果を表示する。
【００９７】
これにより、画像上で様々な形状をなす脊柱管領域について、評価に不適当な断面を処理対象から除いて演算を実行することができるため、コンピュータ等の画像処理装置100を用いて脊柱管狭窄の評価を行えるようになる。
【００９８】
また、隙間が多く画像上で閉空間が現れにくく、また様々な形状をなす脊柱管領域について狭窄の評価を行うことが可能となる。
【００９９】
また、解析対象部位とする断面において、抽出された椎骨領域の内部に脊柱管を示す閉空間がある場合は閉空間の形状に基づいて脊柱管の狭窄を評価する。または、椎体の脊柱管側の縁部と推定される位置に分離線を設定し、脊柱管の中央から左右同距離における分離線と椎弓との間の距離を比較する。これにより、解析対象部位とする断面における脊柱管の太さの左右のばらつきを評価することが可能となる。
【０１００】
評価結果表示画面では、脊椎を体軸方向に示す脊椎画像を表示し、狭窄があると判断された椎骨を識別表示する。また、脊柱管の展開画像を表示し、狭窄があると判断された部位を展開画像においても識別表示するようにしてもよい。また、評価結果をリスト表示したり、狭窄等の異常が検出された場合にアラート表示したりするようにしてもよい。
【０１０１】
これにより、CT画像等の断層像群に基づいてコンピュータを用いて脊柱管の狭窄を自動で評価し、評価結果を提示することが可能となる。特に、評価対象とする断面を棘突起が含まれる断面に特定しているため、評価対象として不適当な画像を省いて効率よく評価結果を得ることができる。
【０１０２】
［第2の実施の形態］
次に、図17〜図19を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【０１０３】
第1の実施の形態では、体軸に直交する各断層像から椎骨領域を抽出し、抽出した椎骨領域の被検体前後方向の長さに基づいて脊柱管の狭窄を評価する断面位置を特定した。しかし、脊椎はS字をなすため、各椎骨はそれぞれある程度の傾きをもって連なっている。
そのため、体軸に直交する各断層像から椎骨領域を抽出した場合は、椎体の傾き方によっては脊柱管の狭窄を評価しにくい角度となることがある。
【０１０４】
そこで第2の実施の形態では、各椎体に直交する椎骨断面画像を生成し、生成した椎骨断面画像から椎骨領域を抽出する。そのため、抽出した椎骨領域の示す形状に基づいて脊柱管の狭窄を評価しやすくする。
【０１０５】
以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【０１０６】
第2の実施の形態では、特に第1の実施の形態における脊柱管狭窄評価処理(図2参照)の手順のうち、ステップS102の椎骨領域の抽出処理に係る別の例について説明する。
【０１０７】
処理対象とする脊椎の断層像群の取得、抽出した椎骨領域の被検体前後方向の長さの算出、棘突起を含む断面の特定、狭窄の評価、及び評価結果の表示等、椎骨領域の抽出処理以外の各処理は第1の実施の形態と同様である。以下の説明では、第1の実施の形態と重複する説明を省略し、異なる部分(椎骨領域の抽出処理)について説明する。
【０１０８】
図17のフローチャートに示すように、第2の実施の形態の画像処理装置100のCPU101は、まず被検体の脊椎を撮影した一連の断層像群に基づいて脊椎画像31を生成する(ステップS401)。脊椎画像31とは脊椎に沿った断面の画像である。例えば、図18(a)に示すようなCPR画像の脊椎画像31を生成する。或いは、処理を高速化するためにサジタル画像としてもよい。
【０１０９】
図18(a)は、ステップS401で生成される脊椎画像31の一例を示す図である。
横軸がY方向(被検体前後方向)、縦軸が体軸方向であり、画像左側が腹側、右側が背側である。図18(a)に示すように、脊椎画像31には複数の椎骨12が連なって表示される。椎骨12は腹側に椎体13、背側に椎弓15及び棘突起16を有し、椎体13と椎弓15との間に椎孔14が存在する。また、椎骨と椎骨との間には椎間板17が存在する。椎孔14及び椎間板17は骨以外の領域である。
【０１１０】
CPU101は、ステップS401で作成した脊椎画像31から椎体領域を抽出する(ステップS402)。すなわち、CPU101はステップS401で生成した脊椎画像31を閾値処理により二値化する。二値化に用いる閾値は、骨領域と骨以外の部分とを分離するCT値とする。生成する二値化画像は、例えば骨領域を「1」、その他の領域を「0」とする。そして、CPU101は作成した二値化画像の骨領域のうち腹側の骨領域を抽出する。
【０１１１】
腹側の骨領域のみを抽出するため、まずCPU101は体軸方向に骨領域を走査する。
そして走査した画素が骨領域以外の画素値「0」である場合には、骨領域(画素値「1」)に変換する。これにより不連続に存在する骨領域を連結させる。すると、所定長さ以上の骨領域が画像内に2つ生成される。CPU101は、それらの連結領域のうち腹側のものを椎体領域として一括抽出する。
【０１１２】
次に、CPU101は抽出した椎体領域を連結前の状態に戻し、ラベリング処理により各椎体をそれぞれ個別に認識する。ラベリング処理の結果を図18(b)に示す。各椎骨に対して「1」、「2」、「3」、「4」、「5」、「6」といったラベル番号が付与される。
【０１１３】
CPU101はラベリングされた各椎体について以下の椎体指標を求める(ステップS403)。求める椎体指標は、椎体の高さ、幅、面積、重心、傾き等である。
【０１１４】
図19(a)は椎体指標について説明する図である。
【０１１５】
図19(a)は、図18(b)に示す複数の椎体のうち、一つの椎体13を拡大した図である。横軸はY方向、縦軸は体軸方向、図に垂直な方向がX方向である。図中破線で示す直線YpはY軸に平行な線である。
【０１１６】
椎体13の高さ及び幅は、椎体周囲を探索することにより算出できる。
椎体13の面積は、算出した高さと幅とを乗算することにより求めることができる。
椎体13の重心Qは、算出した面積から算出することができる。
椎体13の傾きθは、例えば、椎体13の下辺(直線R-R’)と平行線Ypとの間の角度である。
【０１１７】
椎体指標を求めると、次にCPU101は、椎体指標に基づいて椎体の傾きに応じた椎骨断面画像を生成する(ステップS404)。椎骨断面画像を作成する方法の一例としては、例えば、椎体13の重心Qを通り、Y軸からの傾きが上述の椎体指標で求めた傾きθになるような断面D1を決定し、断面D1に関する画素値データを元の断層像群から取得して断面画像を作成する。この椎骨断面画像は、各椎体について少なくとも一つ作成すればよいが、複数作成してもよい。
【０１１８】
椎骨断面画像を複数作成する場合は、上述の断面D1に平行な第2断面D2や第3断面D3を設定する。断面D1と断面D2、D3との距離dは椎体13の高さの半値より短い距離とする。また全ての椎体の高さの平均と対象とする椎体13の高さとの差を係数とし、距離dを決定するようにしてもよい。または、全ての椎体の面積の平均と対象とする椎体13の面積との差を係数とし、距離dを決定してもよい。
【０１１９】
このように、他の椎体の椎体指標を考慮して椎骨断面画像の断面位置を決定すれば、各椎体で類似する椎骨断面画像を生成することができる。これにより、対象とする椎体について適切な評価用画像(脊柱管の狭窄を評価するための画像)が得られない場合であっても、他の椎骨断面画像の情報を参考にして脊柱管の形状を推定したり、補間したりしやすくなる。
【０１２０】
CPU101は作成した椎骨断面画像から椎骨領域を示す二値化画像を生成する。二値化に用いる閾値は、ステップS302と同様に、骨領域と骨以外の部分とを分離するCT値とする。また、生成する二値化画像は、例えば骨領域を「1」、その他の領域を「0」とする。
【０１２１】
例としては、図19(b)の断面D1から図5(a)の椎骨画像51が作成され、図19の断面D2から図5(b)の椎骨画像52が作成され、図19の断面D3から図5(c)の椎骨画像53が作成される。
【０１２２】
以上の処理によって、椎体の傾きに応じた椎骨断面画像が作成されると、CPU101は、作成された椎骨断面画像に基づいて図2のステップS103〜S107の処理を実行する。すなわち、CPU101は、図17の椎骨領域抽出処理により作成された椎骨断面画像に基づいて、椎骨領域の被検体前後方向の長さを算出し、算出した長さに基づいて棘突起を含む椎骨断面画像を特定し、特定した椎骨断面画像に基づいて脊柱管狭窄に関する各種指標を算出して評価し、評価結果を表示する。
【０１２３】
これにより、各椎体の傾きを考慮して脊柱管の狭窄を評価しやすい画像を作成することができるため、精度の良い評価結果を得ることができる。また、別の椎体の情報(椎体指標)も参考にして適切な断面で椎骨断面画像を作成すれば、各椎骨で類似する椎骨断面画像を生成することができる。これにより、後のステップにおける脊柱管の評価処理がより単純になる。また、別の椎体の椎骨断面画像の情報を参考にして処理対象の画像の脊柱管の形状を補間したり、推定したりしやすくなる。
【０１２４】
［第3の実施の形態］
第3の実施の形態では、脊柱管の評価ステップ(図2のステップS106)における別の評価例について説明する。
【０１２５】
第1及び第2の形態では、棘突起を含む画像を特定し、主に閉空間となる脊柱管を評価対象とした。しかしながら、画像上には脊柱管を示す閉空間がはっきりと表れなくても、他の椎体の画像等から脊柱管の位置を推定できれば、評価対象に含めることもできる。
【０１２６】
そこで第3の実施の形態では、例えば図5(b)、(c)に示すように閉空間を含まない椎骨画像52、53に対して脊柱管を示す閉空間を補間により描画し、補間画像に基づいて脊柱管の太さの左右のばらつきや狭窄の度合い等を解析する。
【０１２７】
なお、閉空間の補間処理は、第1の実施の形態で用いた体軸方向に直交する断層像及び第2の実施の形態で用いた椎骨断面画像のいずれに対しても適用可能である。
【０１２８】
画像処理装置100のCPU101は、図5に示すような椎骨画像51、52、53を得ると、椎骨領域の形状の特徴を求める。特徴としては、閉空間の有無、横の閉じの有無、縦の閉じの有無を求める。
【０１２９】
CPU101は、椎骨画像51、52、53を縦方向及び横方向に走査し、骨領域の内部に骨以外の領域がある場合に閉空間があるとする。具体的には、横方向に走査した結果、画素値「1(骨)」、「0(その他)」、「1(骨)」という順序の画素列がある場合は横の閉じありとカウントする。同様に、縦方向に走査した結果、画素値「1(骨)」、「0(その他)」、「1(骨)」という順序の画素列がある場合は縦の閉じありとカウントする。
【０１３０】
図5(a)の椎骨画像51には閉空間があり、図5(b)の椎骨画像52には縦の閉じが有り、図5(c)の椎骨画像53には横の閉じが有ると判定される。
【０１３１】
次にCPU101は、縦または横に閉じがある椎骨画像52、53に対して閉空間を作成するための補間処理を実行する。補間処理の方法の一例としては、ある距離値以内に存在する2つの骨領域同士を接続する方法等がある。
【０１３２】
図20(a)は、図5(b)に示すような縦に閉じがある椎骨画像52に対する補間画像52aである。図20(a)に示すように、CPU101は、画像上部の椎体と画像下部の棘突起との間に追加線68a、68bを描画する。
【０１３３】
図20(b)は、図5(c)に示すような横に閉じがある椎骨画像53に対する補間画像53aである。図20(b)に示すように、CPU101は、骨領域の下部の接近した部分に追加線68cを描画する。
【０１３４】
このように閉空間のない椎骨画像52、53に対して補間により閉空間を作成することにより、第1の実施の形態では評価対象外であった図5(b)、図5(c)のような棘突起を含まない画像についても脊柱管の評価を行うことが可能となる。
【０１３５】
また、閉空間を生成することで、脊柱管の狭窄を評価するにあたり、例えば血管等のような管状臓器の狭窄評価手法を適用することが可能となる。管状臓器の狭窄評価手法の公知例としては、例えば、特許文献1等がある。特許文献1には、血管芯線や血管直交断面上の血管輪郭点等の血管の形状に関する情報を収集し、収集した情報に基づいて血管のねじれを補正して局所的な狭窄率を算出することが記載されている。
【０１３６】
なお、閉空間(脊柱管領域)の作成方法は上述のような追加線による補間に限定されるものではない。例えば、閉空間のない椎骨画像52、53の形状から周囲の骨領域に内接する楕円(内接楕円)を作成する。そして、作成した内接楕円を各椎骨画像の脊柱管と仮定して、狭窄の位置、狭窄範囲、狭窄の度合いを算出する。
【０１３７】
内接楕円について図21を参照して説明する。
図21(a)は、図5(b)の椎骨画像52に対応する内接楕円71の算出例を示し、図21(b)は、図5(c)の椎骨画像53に対応する内接楕円72の算出例を示している。
【０１３８】
CPU101は、図21(a)に示す椎骨画像52から椎体(画像上側の骨領域)の最下点P1、椎弓(画像上側の骨領域)の上側の曲線L2、左右の椎弓と椎体の距離が一番短い直線L3、L4を求める。そして、曲線L2の内、直線L3とL4に挟まれた範囲の点と点P1に接する楕円71を作成する。ただし、作成した楕円71内の骨領域と重なる部分は、閉空間(脊柱管)から除かれた領域として認識される。
【０１３９】
また、図21(b)に示す椎骨画像53については、CPU101は、椎骨画像53から椎体の最下点を通る直線L5、骨領域に囲まれるが一部に閉じがない領域(開空間)内の幅が最大となる位置に直線L6、直線L6を対称軸として直線L5と線対称となる位置に直線L7を設定する。また、開空間が最大となるような四角形を作成するために、直線L5、L7に垂直な直線L8、L9を設定する。そして、直線L5、L7、L8、L9に内接する楕円72を作成する。ただし、作成した楕円72内の骨領域と重なる部分は、閉空間(脊柱管)から除かれた領域として認識される。
【０１４０】
CPU101は、内接楕円71、72により認識された脊柱管領域(閉空間)について、上述のような公知の手法を用いて狭窄の位置、狭窄範囲、狭窄の度合いを算出する。
【０１４１】
以上説明したように、第3の実施の形態では、閉空間を含まない椎骨画像に対して脊柱管を示す閉空間を補間等により求め、椎骨画像内に閉空間を作成する。これにより、血管等の狭窄の評価に使用されるような公知の評価手法を脊柱管の狭窄に適用できるようになる。
【０１４２】
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。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】
【０１４３】
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、12  椎骨、13  椎体、14  椎孔、15  椎弓、16  棘突起、21、22  2値化画像、23  椎骨領域を示す画像、31  脊椎画像、32  椎体のラベル画像、40  脊柱管領域、41  脊柱管領域の上端点、42  椎骨領域の腹側の端点、51、52、53  椎骨画像、52a、53a  補間画像、61  重心、62  慣性主軸、63a、63b、63c  椎骨領域の被検体前後方向の長さ、65  骨以外の領域、67  分離線、68a、68b、68c  追加線、71、72  内接楕円、80、80a、80b  評価結果表示画面、81  操作入力エリア、82  評価対象画像表示エリア、83  脊椎画像表示エリア、83a、83b  異常が検出された椎骨、84  評価結果リスト表示エリア、85  展開画像表示エリア、85a  異常がある部位、86  アラート表示、87  被検体の全体画像、88  脊椎画像表示エリア83に表示している範囲、90  基準曲線
【図１】
2014065317.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月17日(2015.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図8のグラフの縦軸はスライス位置、横軸はステップS103で算出した椎骨領域の被検体前後方向の長さである。椎骨領域の被検体前後方向の長さは、上述の2点間距離、穴埋めランレングス、及びランレングスの和のうちいずれの値としてもよい。また、図8に示す破線90は、棘突起の有無を判定するための基準曲線である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
脊柱管の断面形状の左右のばらつきを評価する場合、例えば、椎骨領域の重心から左右同距離となる各位置における椎体と椎弓との間の距離、すなわち脊柱管の太さを求め、左右でどの程度異なるかを評価する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
脊椎画像表示エリア83には、脊椎の少なくとも一部を示す脊椎画像が表示される。例えば、表示される脊椎画像は、縦軸を被検体の体軸方向、横軸を被検体前後方向とするサジタル画像や、脊椎に沿った面を断面とするCPR(Curved Planar Reconstruction)画像としてもよい。図14の例では、縦方向を被検体の体軸方向、横方向を被検体前後方向とする脊椎のサジタル画像が表示されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
また、解析対象部位とする断面において、抽出された椎骨領域の内部に脊柱管を示す閉空間がある場合は閉空間の形状に基づいて脊柱管の狭窄を評価する。または、椎体の脊柱管側の縁部と推定される位置に分離線を設定し、脊柱管の中央から左右同距離の位置における分離線と椎弓との間の距離を比較する。これにより、解析対象部位とする断面における脊柱管の太さの左右のばらつきを評価することが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
例としては、図19(b)の断面D1から図5(a)の椎骨画像51が作成され、図19の断面D2から図5(b)の椎骨画像52が作成され、図19(b)の断面D3から図5(c)の椎骨画像53が作成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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【国際調査報告】
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