(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列に撮像された複数の撮像ボリュームデータのうち、非変形の領域に対応する第１の特徴領域を設定する領域設定部と、
前記第１の特徴領域における前記撮像ボリュームデータ間の線形位置合わせにより、第１の領域補間データを生成する第１の領域補間データ生成部と、
前記第１の特徴領域以外の領域に対応する第２の領域における前記撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせにより、第２の領域補間データを生成する第２の領域補間データ生成部と、
前記第１の領域補間データ及び前記第２の領域補間データを三次元合成して合成補間データを生成する合成補間データ生成部と、
前記合成補間データ及び前記複数の撮像ボリュームデータを用いて、三次元画像が時系列に並ぶ三次元動画像を生成する画像生成部と、
を備えることを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項２】
前記第１の領域補間データ生成部は、前記第１の特徴領域の重心位置を非線形位置合わせにより移動させ、前記第１の特徴領域自体を線形位置合わせにより移動させて、前記第１の領域補間データを生成することを特徴とする請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記複数の撮像ボリュームデータから、前記領域設定部、前記第１の領域補間データ生成部及び前記第２の領域補間データ生成部による処理の対象となる対象範囲を決定する対象範囲決定部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記対象範囲決定部は、前記対象範囲として空間領域を決定することを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記対象範囲決定部は、前記処理対象として時間帯を決定することを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
前記対象範囲決定部は、前記撮像ボリュームデータ間の変化量が閾値より大きい領域を前記空間領域として決定することを特徴とする請求項４記載の医用画像処理装置。
【請求項７】
前記対象範囲決定部は、前記撮像ボリュームデータ間の変化量が閾値より大きい時間帯を前記時間帯として決定することを特徴とする請求項５記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
前記対象範囲決定部は、前記複数の撮像ボリュームデータ内の特定の組織の画素値の変化に基づいて前記時間帯を決定することを特徴とする請求項５記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記対象範囲決定部は、前記複数の撮像ボリュームデータと別の時系列の画像データ内の特定の組織の画素値の変化に基づいて前記時間帯を決定することを特徴とする請求項５記載の医用画像処理装置。
【請求項１０】
前記対象範囲決定部は、時系列の非画像データの値の変化に基づいて前記時間帯を決定することを特徴とする請求項５記載の医用画像処理装置。
【請求項１１】
操作者により入力操作される操作部を備え、
前記対象範囲決定部は、前記操作部に対する前記操作者の入力操作に応じて、前記対象範囲として空間領域を決定することを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【請求項１２】
操作者により入力操作される操作部を備え、
前記対象範囲決定部は、前記操作部に対する前記操作者の入力操作に応じて、前記処理対象として時間帯を決定することを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医用画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用画像診断装置は、通常、被検体内部の医用画像を撮影する医用画像撮影装置やその医用画像を処理する医用画像処理装置などを備えている。例えば、医用画像撮影装置としては、Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮像装置）やＭＲＩ（磁気共鳴診断装置）などが挙げられる。このような医用画像撮像装置は、撮像により被検体内部の情報としてボリュームデータを取得する。
【０００３】
医用画像処理装置では、前述のボリュームデータを可視化する可視化技術として、例えば、ボリュームレンダリングを用いることがある。このボリュームレンダリングでは、例えば、視点から各画素に至る光線を追跡して対象物を描画するレイキャスティング法によりボリュームデータから三次元画像を生成する（３Ｄレンダリング）。さらに、その三次元画像を時系列に並べて三次元動画像を生成することもある（４Ｄレンダリング）。
【０００４】
ここで、大動脈弁狭窄症の治療方針決定、例えば、弁形成や弁置換などの決定のための画像診断では、大動脈弁を大動脈起始部方向から見た三次元動画像で観察することが最適である。具体的には、弁が動いている最中の弁口面積の変化をその弁周囲の石灰化部分による影響を考慮しながら観察を行う。
【０００５】
ところが、弁の動き自体が速いため、時系列に撮像された医用画像（例えば、ＣＴ画像）を単純に順次表示する動画再生では、フレーム数が足りず、弁の動きを十分に観察することができない。そこで、時系列のボリュームデータからさらに細かい時系列のボリュームデータを補間処理により生成し、弁の動きを滑らかに再生する高時間分解能４Ｄレンダリングが注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０５号公報
【特許文献２】特開２００７−１８１６７４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、前述の高時間分解能４Ｄレンダリングでは、非線形位置合わせに基づく補間処理により弁の動きが滑らかに再生される一方、弁に付着した石灰化部分は非線形位置合わせによって変形する。このため、弁口面積の変化に対する石灰化部分の影響を正確に診断することができなくなってしまう。
【０００８】
本来、石灰化部分は骨と同じカルシウム成分であり、弁の動きによって変形することはないため、補間処理後の石灰化部分は正確な形状でなくなっている。このため、診断者は石灰化部分、すなわち非変形の特徴部分及びその周囲への影響を正確に診断することができない。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、三次元動画像において非変形の特徴部分及びその周囲への影響の正確な診断を可能にすることができる医用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】
【００１０】
実施形態に係る医用画像処理装置は、時系列に撮像された複数の撮像ボリュームデータのうち、非変形の領域に対応する第１の特徴領域を設定する領域設定部と、第１の特徴領域における撮像ボリュームデータ間の線形位置合わせにより、第１の領域補間データを生成する第１の領域補間データ生成部と、第１の特徴領域以外の領域に対応する第２の領域における撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせにより、第２の領域補間データを生成する第２の領域補間データ生成部と、第１の領域補間データ及び第２の領域補間データを三次元合成して合成補間データを生成する合成補間データ生成部と、合成補間データ及び複数の撮像ボリュームデータを用いて、三次元画像が時系列に並ぶ三次元動画像を生成する画像生成部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の一形態に係る医用画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す医用画像処理装置が備える画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す画像処理部が行う画像処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３に示す画像処理における非特徴領域補間データの生成を説明するための説明図である。
【図５】図３に示す画像処理における特徴領域補間データの生成を説明するための説明図である。
【図６】対象範囲の決定方法を説明するための説明図である。
【図７】対象範囲の決定に用いる情報を設定するための設定画像の一例を示す図である。
【図８】第１の実施例における画像処理及び表示処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】図８に示す画像処理及び表示処理を説明するための説明図である。
【図１０】第２の実施例における画像処理及び表示処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示す画像処理及び表示処理を説明するための説明図である。
【図１２】第３の実施例における画像処理及び表示処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】図１２に示す画像処理及び表示処理を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る医用画像処理装置１は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（中央処理装置）などの制御部２と、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）やＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などのメモリ３と、医用画像などの各種画像を表示する表示部４と、操作者からの入力操作を受け付ける操作部５と、各種プログラムや各種データ（例えば、撮像ボリュームデータ群Ｄ１）などを記憶する記憶部６と、外部装置との通信を行う通信部７と、医用画像を処理する画像処理部８とを備えている。これらの各部は、例えば、バスライン９により電気的に接続されている。
【００１４】
制御部２は、メモリ３又は記憶部６に記憶された各種プログラムや各種データなどに基づいて各部を制御する。特に、制御部２は、各種プログラムや各種データに基づいて、データ計算又は加工などを行う一連のデータ処理や医用画像を表示する表示処理などを実行する。
【００１５】
メモリ３は、制御部２が実行する起動プログラムなどを記憶するメモリであって、制御部２のワークエリアとしても機能する。なお、起動プログラムは、医用画像処理装置１の起動時に制御部２により読み出されて実行される。
【００１６】
表示部４は、二次元画像や三次元画像、三次元動画像（四次元画像）などの各種画像をカラー表示する表示装置である。この表示部４としては、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ブラウン管）ディスプレイなどを用いることが可能である。
【００１７】
操作部５は、操作者により入力操作される入力部であって、画像表示の開始や画像の切り替え、各種設定などの様々な入力操作を受け付ける入力部である。この操作部５としては、例えば、マウスやキーボードなどの入力デバイスを用いることが可能である。
【００１８】
記憶部６は、各種プログラムや各種データなどを記憶する記憶装置であって、例えば、有線又は無線のネットワークを介して送信された撮像ボリュームデータ群Ｄ１を記憶する。この記憶部６としては、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。
【００１９】
ここで、撮像ボリュームデータ群Ｄ１は、時系列に撮像された複数のボリュームデータにより構成されている。ボリュームデータは、Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮像装置）やＭＲＩ（磁気共鳴診断装置）などの医用画像撮像装置により取得され、通信部７を介して記憶部６に保存されたり、あるいは、一旦、画像サーバなどの医用画像保管装置に保存されてから、必要に応じて通信部７を介して記憶部６に保存されたりする。
【００２０】
通信部７は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）やインターネットなどの無線又は有線のネットワークを介して外部装置との通信を行う装置である。この通信部７としては、ＬＡＮカードやモデムなどを用いることが可能である。なお、外部装置としては、前述のＸ線ＣＴ装置やＭＲＩなどの医用画像撮像装置、あるいは、画像サーバなどの医用画像保管装置などが挙げられる。
【００２１】
画像処理部８は、撮像ボリュームデータ群Ｄ１に対して画像処理を行う装置である。この画像処理部８は、例えば、撮像ボリュームデータ群Ｄ１において撮像ボリュームデータ間に新たなボリュームデータを補間し、ボリュームレンダリングによる時系列高時間分解能レンダリング画像、すなわち三次元画像が時系列に並ぶ三次元動画像を生成する。
【００２２】
ここで、ボリュームレンダリングは、ボリュームデータを可視化する可視化技術であり、例えば、レイキャスティング法を用いてボリュームデータから三次元画像を生成する。詳しくは、ボリュームデータに対して所定の視線方向（投影光線の投影方向）を決め、予め定めた視点から光線追跡処理を行い、視線上のボクセル値（輝度値など）の積分値や重み付け累積加算値を投影面上の画像ピクセルに出力して臓器などを立体的に抽出し、三次元画像を生成する。
【００２３】
次に、前述の画像処理部８について詳しく説明する。
【００２４】
図２に示すように、画像処理部８は、撮像ボリュームデータ群Ｄ１に対して撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせを行う非線形位置合わせ部８ａと、撮像ボリュームデータ群Ｄ１に対して非変形の特徴領域を設定する領域設定部８ｂと、その特徴領域以外の非特徴領域補間データを生成する非特徴領域補間データ生成部８ｃと、特徴領域補間データを生成する特徴領域補間データ生成部８ｄと、非特徴領域補間データ及び特徴領域補間データを三次元合成して合成補間データを生成する合成補間データ生成部８ｅと、合成補間データを用いてボリュームデータの補間を行って三次元動画像を生成する画像生成部８ｆとを備えている。
【００２５】
非線形位置合わせ部８ａは、撮像ボリュームデータ群Ｄ１に対して撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせ、すなわち各ボクセルの移動量の算出を行う（図３中のステップＳ１）。これにより、その算出結果である非線形移動量情報が得られる。
【００２６】
領域設定部８ｂは、非変形の特徴領域を設定し、その非変形の特徴領域とそれ以外の非特徴領域との区別を行う。この領域設定部８ｂは、撮像ボリュームデータ群Ｄ１、すなわち全撮像ボリュームデータ内の石灰化領域の抽出を行う（図３中のステップＳ２）。この抽出では、例えば、石灰化領域のＣＴ値は１０００ＨＵ程度であるため、ＣＴ値が９００ＨＵ以上である領域を石灰化領域として抽出する。これにより、石灰化領域と非石灰化領域（軟組織）とが区分される。
【００２７】
ここで、石灰化領域は骨と同じカルシウム成分であり、弁（動きのある病変部の一例）などの周囲の動きによって移動することはあるが変形することはない。したがって、石灰化領域はその形状が変化しない非変形の特徴領域であり、非石灰化領域は非特徴領域である。なお、特徴領域は石灰化領域に限られるものではなく、例えば、石灰化以外で硬化した組織（物質）であっても良く、非変形の領域であれば良い。
【００２８】
非特徴領域補間データ生成部８ｃは、非石灰化領域における撮像ボリュームデータ間の補間データ、すなわち非特徴領域補間データの作成を行う（図３中のステップＳ３）。この非特徴領域補間データの作成では、前述のステップＳ１で得られた非線形移動量情報に基づいて、時系列に並ぶ撮像ボリュームデータ群Ｄ１から非特徴領域補間データを作成する。
【００２９】
詳しくは、図４に示すように、非石灰化領域Ｒ１の重心位置Ｊ１を非線形移動量情報に基づいて移動させ、非石灰化領域Ｒ１の補間ボリュームデータとして非特徴領域補間データを生成する。
【００３０】
特徴領域補間データ生成部８ｄは、石灰化領域における撮像ボリュームデータ間の補間データ、すなわち特徴領域補間データの作成を行う（図３中のステップＳ４）。この特徴領域補間データの作成では、前述のステップＳ１で得られた非線形移動量情報に加え、計算により求めた線形移動量情報に基づいて、時系列に並ぶ撮像ボリュームデータ群Ｄ１から特徴領域補間データを作成する。
【００３１】
詳しくは、図５に示すように、石灰化領域Ｒ２の重心位置Ｊ２を非線形移動量情報に基づいて移動させ、さらに、石灰化領域Ｒ２自体を線形位置合わせにより移動、すなわち石灰化領域Ｒ２の線形回転量（線形移動量情報）に基づいて石灰化領域Ｒ２を三次元回転させて、石灰化領域Ｒ２の補間ボリュームデータとして特徴領域補間データを生成する。このとき、石灰化領域Ｒ２の重心位置Ｊ２は非線形位置合わせにより処理されるが、その石灰化領域Ｒ２自体は線形回転量による線形位置合わせにより処理されるので、石灰化領域Ｒ２の形状が変形することは無くなる。
【００３２】
ここで、石灰化領域Ｒ２の重心位置Ｊ２は、その石灰化領域Ｒ２以外の非石灰化領域Ｒ１、例えば弁の移動に用いるのと同じ非線形移動量情報に基づいて移動することになるため、石灰化領域Ｒ２とその石灰化部分が付着している弁との位置ずれが生じることはほとんどない。ただし、位置合わせ精度を向上させるため、石灰化領域Ｒ２の重心位置Ｊ２の一点ではなく、石灰化領域Ｒ２の全体の非線形移動量を考慮して石灰化領域Ｒ２の移動量や線形回転量を計算しても良い。具体的には、石灰化領域Ｒ２内において重心位置Ｊ２の周辺の他の複数点を非線形移動量情報に基づいて移動させるようにする。
【００３３】
合成補間データ生成部８ｅは、非石灰化領域Ｒ１の補間データである非特徴領域補間データと石灰化領域Ｒ２の補間データである特徴領域補間データを三次元合成し、合成補間データを生成する（図３中のステップＳ５）。これにより、高時間分解能４Ｄレンダリングを実現するための補正ボリュームデータとして、合成補間データが生成される。
【００３４】
画像生成部８ｆは、合成補間データ生成部８ｅにより生成された合成補間データを用いて撮像ボリュームデータ間に新たなボリュームデータを補間し、三次元画像が時系列に並ぶ三次元動画像を生成する（図３中のステップＳ６）。これにより、高時間分解能４Ｄレンダリングが実現される。
【００３５】
ここで、通常、大動脈弁本体と石灰化領域とを区別せずに一律に非線形位置合わせに基づく補正処理を実施すると、三次元動画像上では石灰化部分の変形が引き起こされてしまう。ところが、実際には、大動脈弁本体は時間の変化に応じて変形するが、石灰化部分は時間の変化に応じて変形しない。そこで、大動脈弁本体と石灰化領域とを別々の補間処理により高時間分解能化し、それらを合成することにより正確な高時間分解能動画再生を行うことによって、弁口面積の変化に対する石灰化部分の影響を正確に診断することを可能にすることができる。
【００３６】
図２に戻り、画像処理部８は、さらに、補間処理の対象とする対象範囲を決定する対象範囲決定部８ｇと、対象範囲を決定するための変化量閾値を設定する変化量閾値設定部８ｈと、対象範囲を決定するための対象領域を設定する対象領域設定部８ｉと、対象範囲を決定するための対象時間を設定する対象時間設定部８ｊとを備えている。
【００３７】
対象範囲決定部８ｇは、撮像ボリュームデータ群Ｄ１から補間処理の対象とする対象範囲を決定する。この対象範囲決定部８ｇは、各種の決定方法（例えば、いくつかの決定方法の組み合わせ）に基づいて対象範囲の決定を行う。このとき、対象範囲の決定に用いる情報は、変化量閾値設定部８ｈ、対象領域設定部８ｉ及び対象時間設定部８ｊのいずれかから取得される。
【００３８】
ここで、対象範囲の決定方法には、図６に示すように、ＶＯＩ（Ｖｏｌｕｍｅ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：興味領域）の決定とＴＯＩ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：興味時間）の決定があり、それらの決定方法の各々に自動決定と手動決定とが存在する。
【００３９】
ＶＯＩの自動決定では、「１．変化の大きい領域の特定を行う」。例えば、撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせの結果、移動量が予め指定された閾値より大きいボクセル群の領域を特定して処理対象とする。
【００４０】
また、ＶＯＩの手動決定では、「２．ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：関心領域）の描画を行う」。例えば、三次元画像に３ＤのＲＯＩを描いて対象領域を指定して処理対象とする。
【００４１】
さらに、ＶＯＩの手動決定では、「３．オブジェクトの指定を行う」。例えば、予め作成しておいた区分オブジェクト（Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｏｂｊｅｃｔ）から処理対象を指定する。
【００４２】
また、ＴＯＩの自動決定では、「４．変化の大きい時間帯の特定を行う」。例えば、撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせの結果、ボリュームデータ（例えば、ＶＯＩ）内の平均移動量が予め指定された閾値より大きい時間帯のボリュームデータ群を処理対象とする。
【００４３】
さらに、ＴＯＩの自動決定では、「５．画像内特定箇所の画素値変化に基づく興味時間帯の決定を行う」。例えば、ボリュームデータ内の特定箇所の画素値の変化量から興味時間帯を特定し、その特定した時間帯のボリュームデータ群を処理対象とする。
【００４４】
加えて、ＴＯＩの自動決定では、「６．非画像情報に基づく興味時間帯の決定を行う」。例えば、心電波形などの非画像情報の値（例えば、波形値など）の特徴から興味時間帯を特定し、その特定した時間帯のボリュームデータ群を処理対象とする。
【００４５】
また、ＴＯＩの手動決定では、「７．開始及び終了時間の指定を行う」。例えば、Ｔｉｍｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｃｕｒｖｅなどの上で、開始時間及び終了時間を示すバーなどのＵＩ（ユーザインタフェース）により興味時間帯を指定して処理対象とする。
【００４６】
これらの決定方法は組み合わされて用いられる。ただし、このとき、各決定手法の処理順を最適化することで、無駄な計算処理を減らし、トータルの処理時間を短縮することができる。例えば、ＶＯＩの手動決定とＴＯＩの自動決定を組み合わせる場合には、ＶＯＩの手動決定を先に行った方が良く、逆に、ＶＯＩの自動決定とＴＯＩの手動決定を組み合わせる場合には、ＴＯＩの手動決定を先に行った方が良い。
【００４７】
このような対象範囲の決定に用いる情報を設定する手段としては、例えば、各決定方法に対応する設定画像が表示部４に表示され、操作者は操作部５を入力操作してその設定画像に対して各種入力を行う。この各種入力に応じて、変化量閾値設定部８ｈ、対象領域設定部８ｉ及び対象時間設定部８ｊは各種データの設定を行う。この各種データに基づき、対象範囲決定部８ｇは、撮像ボリュームデータ群Ｄ１から補間処理の対象範囲を決定する。
【００４８】
ここで、前述の設定画像の一例としては、図７に示すような設定画像Ｇ１が挙げられる。この設定画像Ｇ１には、オブジェクト（例えば、大動脈弁本体とその周辺など）を示す三次元画像Ｇ１ａが含まれており、さらに、変化量閾値を入力する入力スペース（入力欄）１１、空間上の範囲を指定するためのＲＯＩ描画ボタン１２、オブジェクトを選択するためのオブジェクト選択ボタン１３、時間上の範囲を指定するための開始バー１４や終了バー１５などが設けられている。
【００４９】
この設定画像Ｇ１では、操作者が操作部５のキーボードなどを入力操作して入力スペース１１に数値を入力すると、変化量閾値設定部８ｈはその数値を対象範囲の決定に用いる変化量閾値として設定する。なお、変化量とは、ボリュームデータ間の組織（物質）の移動量である。
【００５０】
また、操作者が操作部５のマウスなどを入力操作してＲＯＩ描画ボタン１２をクリックすると、ＲＯＩ描画が許可される。その後、操作者は操作部５のマウスなどを入力操作して三次元画像Ｇ１ａにＲＯＩ１２ａを描画する。これに応じて、対象領域設定部８ｉはそのＲＯＩ１２ａを処理対象の空間領域として設定する。
【００５１】
また、操作者が操作部５のマウスなどを入力操作してオブジェクト選択ボタン１３をクリックすると、大動脈弁や左房室弁、右房室弁などのオブジェクト名が並ぶサブフレームが表示される。操作者はそのサブフレーム中のオブジェクト名から所望のオブジェクト名をクリックして、処理対象とするオブジェクトを選択する。これに応じて、対象領域設定部８ｉは、選択されたオブジェクトを処理対象の空間領域として設定する。
【００５２】
また、操作者は操作部５のマウスなどを入力操作して開始バー１４や終了バー１５をスライド移動させ、時間範囲を示す開始時間と終了時間を指定する。これに応じて、対象時間設定部８ｊは、指定された開始時間と終了時間に基づいて処理対象の時間帯を設定する。
【００５３】
ここで、通常、高時間分解能４Ｄレンダリング技術では、多量のボリュームデータを補間計算により生成し、その多量のボリュームデータをレンダリング処理する。このため、膨大な計算処理時間がかかってしまい、これは無駄な計算処理によって引き起こされている。すなわち、実際に高時間分解能で観察（あるいは解析）したい範囲は、全ボリュームデータの中でごく限られた対象領域や時間帯のみであり、その他の領域に対するボリュームデータ補間及びレンダリング処理は無駄に計算時間及びメモリ使用量を増加させる原因となっている。
【００５４】
例えば、診断において、高時間分解能で観察あるいは解析したい範囲は、動き（変化）の大きい箇所や時間帯、また、観察あるいは解析対象となる病変部を中心としたＶＯＩ内、あるいは、非画像情報（例えば、心電波形など）や画像内の特定箇所の画素値の変化に基づくＴＯＩ内などである。
【００５５】
そこで、前述のように特定の興味範囲（ＶＯＩやＴＯＩなど）のみに高時間分解能処理を適用することによって、計算処理時間及びメモリ使用量を減らし、診断者が待ち時間なく快適に興味範囲を観察あるいは解析することを可能にする。また、観察対象である興味範囲のみを高時間分解能で表示することによって、診断者が興味範囲に集中して観察することができるようになる。
【００５６】
なお、前述の画像処理部８の各部は、電気回路などのハードウエアで構成されていても良く、あるいは、これらの機能を実行するプログラムなどのソフトウエアで構成されていても良い。また、それらの両方の組合せにより構成されていても良い。
【００５７】
次に、前述の医用画像処理装置１が行う画像処理及び表示処理について第１ないし第３の実施例で説明する。なお、処理に用いる各種データは必要に応じて記憶部６に一時的あるいは長期的に保存される。
【００５８】
（第１の実施例）
対象範囲の決定方法として前述の第１の決定方法と第４の決定方法（図６参照）を組み合わせた第１の実施例について図８及び図９を参照して説明する。なお、図９では、一例として、撮像ボリュームデータはＰｈａｓｅ（フェーズ）１からＰｈａｓｅ４まで存在している。
【００５９】
図８に示すように、変化量閾値の決定が行われる（ステップＳ１１）。このステップＳ１１では、操作部５に対する操作者の入力操作に応じて、変化量閾値が変化量閾値設定部８ｈにより設定される。例えば、操作者が操作部５を操作し、設定画像Ｇ１（図７参照）中の入力スペース１１に数値を入力すると、その数値が変化量閾値として設定される。
【００６０】
前述のステップＳ１１が完了すると、撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせが行われる（ステップＳ１２）。このステップＳ１２では、図９に示すように、撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせ、すなわち各ボクセルの移動量の算出が行われ、その結果である非線形移動量情報が取得される。
【００６１】
前述のステップＳ１２が完了すると、対象範囲の決定が行われる（ステップＳ１３）。このステップＳ１３では、撮像ボリュームデータ群Ｄ１から処理の対象となる対象範囲が対象範囲決定部８ｇにより決定される。具体的には、図９に示すように、前述のステップＳ１２で取得された非線形移動量情報に基づいて、前述のステップＳ１１に応じて設定された変化量閾値より移動量が大きいボクセル群の領域をＶＯＩ２１として、同じく移動量が大きい時間帯をＴＯＩ２２として特定し、それらのＶＯＩ２１及びＴＯＩ２２を処理対象の対象範囲と決定する。なお、図９では、ＴＯＩ２２はＰｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ３の間である。
【００６２】
前述のステップＳ１３が完了すると、対象範囲内の撮像ボリュームデータ間の補間データ作成及び時系列の三次元画像の生成が行われる（ステップＳ１４）。このステップＳ１４では、図９に示すように、対象範囲内の撮像ボリュームデータに対し、前述の補間処理（図３参照）が行われる。ただし、図３に示すステップＳ１の処理は前述のステップＳ１２で実行されているため省略される。これにより、対象範囲内の補間ボリュームデータ、すなわち特徴領域補間データ及び非特徴領域補間データが生成され、それらのデータが三次元合成されて、三次元画像が時系列に並ぶ三次元動画像が生成される（図３参照）。
【００６３】
前述のステップＳ１４が完了すると、４Ｄレンダリング再生（あるいは解析）が行われる（ステップＳ１５）。このステップＳ１５では、前述の三次元動画像が表示される。具体的には、図９に示すように、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ２の間、補間データが存在せず、Ｐｈａｓｅ１での三次元画像が表示され続ける。その後、Ｐｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ３の間では、補間データ（合成補間データ）が存在しており、対象範囲内では補間データに基づく三次元画像が表示され、その対象範囲以外ではＰｈａｓｅ２での三次元画像が表示される。その後、Ｐｈａｓｅ３からＰｈａｓｅ４の間では、補間データが存在せず、Ｐｈａｓｅ３での三次元画像が表示され続ける。
【００６４】
このように、時系列に並ぶ撮像ボリュームデータ群Ｄ１において非特徴領域（例えば、非石灰化領域Ｒ１）と特徴領域（例えば、石灰化領域Ｒ２）との区分が実行され、非特徴領域に対しては非線形位置合わせにより補正処理が実行され、特徴領域に対しては線形位置合わせによる補間処理が実行される。これにより、三次元動画像において特徴部分（例えば、石灰化部分）が変形することが無くなるので、特徴部分及びその周囲への影響の正確な診断を可能にすることができる。また、特定の対象範囲のみに補間処理が行われるので、処理時間及びメモリ使用量を減らすことができる。
【００６５】
（第２の実施例）
対象範囲の決定方法として前述の第２又は第３の決定方法と第４の決定方法（図６参照）を組み合わせた第２の実施例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１１でも、図９と同様に、一例として、撮像ボリュームデータはＰｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ４まで存在している。
【００６６】
図１０に示すように、撮像ボリュームデータ上のＶＯＩの指定及び変化量閾値の決定が行われる（ステップＳ２１）。このステップＳ２１では、操作部５に対する操作者の入力操作に応じて、ＶＯＩが対象領域設定部８ｉにより設定され、さらに、変化量閾値が変化量閾値設定部８ｈにより設定される。
【００６７】
例えば、操作者が操作部５を操作し、設定画像Ｇ１（図７参照）中のＲＯＩ描画ボタン１２を押下し、三次元画像Ｇ１ａにＲＯＩ１２ａを描画すると、あるいは、オブジェクト選択ボタン１３を押下してオブジェクト選択を実行すると、ＲＯＩ１２ａ又は選択されたオブジェクトが処理対象の空間領域として設定される。これにより、例えば、図１１に示すように、Ｐｈａｓｅ１の撮像ボリュームデータにＶＯＩ２１が設定される。
また、操作者が操作部５を操作し、設定画像Ｇ１中の入力スペース１１に数値を入力すると、その数値が変化量閾値として設定される。
【００６８】
前述のステップＳ２１が完了すると、撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせが行われる（ステップＳ２２）。このステップＳ２２では、前述の第１の実施例と同様、図１１に示すように、撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせ、すなわち各ボクセルの移動量の算出が行われ、その結果である非線形移動量情報が取得される。
【００６９】
前述のステップＳ２２が完了すると、他の撮像ボリュームデータ上のＶＯＩ位置の算出が行われる（ステップＳ２３）。このステップＳ２３では、前述のステップＳ２１で設定されたＶＯＩ位置に基づいて、図１１に示すように、Ｐｈａｓｅ１の以外の撮像ボリュームデータ、すなわちＰｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ４の撮像ボリュームデータ上のＶＯＩ位置も設定される。
【００７０】
前述のステップＳ２３が完了すると、対象範囲の決定が行われる（ステップＳ２４）。このステップＳ２４では、撮像ボリュームデータ群Ｄ１から処理の対象となる対象範囲が対象範囲決定部８ｇにより決定される。具体的には、図１１に示すように、前述のステップＳ２２で取得された非線形移動量情報に基づいて、前述のステップＳ２１に応じて設定された変化量閾値よりＶＯＩ２１内の移動量が大きい時間帯をＴＯＩ２２として特定し、それらのＶＯＩ２１及びＴＯＩ２２を処理対象の対象範囲と決定する。なお、図１１では、ＴＯＩ２２はＰｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ３の間である。
【００７１】
前述のステップＳ２４が完了すると、対象範囲内の撮像ボリュームデータ間の補間データ作成及び時系列の三次元画像の生成が行われる（ステップＳ２５）。このステップＳ２５では、図１１に示すように、対象範囲内の撮像ボリュームデータに対し、前述の補間処理（図３参照）が行われる。ただし、前述の第１の実施例と同様、図３に示すステップＳ１の処理は前述のステップＳ２２で実行されているため省略される。これにより、対象範囲内の補間ボリュームデータ、すなわち特徴領域補間データ及び非特徴領域補間データが生成され、それらのデータが三次元合成されて、三次元画像が時系列に並ぶ三次元動画像が生成される（図３参照）。
【００７２】
前述のステップＳ２５が完了すると、４Ｄレンダリング再生（あるいは解析）が行われる（ステップＳ２６）。このステップＳ２６では、前述の三次元動画像が表示される。具体的には、図１１に示すように、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ２の間、補間データが存在せず、Ｐｈａｓｅ１での三次元画像が表示され続ける。その後、Ｐｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ３の間では、補間データ（合成補間データ）が存在しており、対象範囲内では補間データに基づく三次元画像が表示され、その対象範囲以外ではＰｈａｓｅ２での三次元画像が表示される。その後、Ｐｈａｓｅ３からＰｈａｓｅ４の間では、補間データが存在せず、Ｐｈａｓｅ３での三次元画像が表示され続ける。
【００７３】
このように、前述の第１の実施例と同様、時系列に並ぶ撮像ボリュームデータ群Ｄ１において非特徴領域（例えば、非石灰化領域Ｒ１）と特徴領域（例えば、石灰化領域Ｒ２）との区分が実行され、非特徴領域に対しては非線形位置合わせにより補正処理が実行され、特徴領域に対しては線形位置合わせによる補間処理が実行される。これにより、三次元動画像において特徴部分（例えば、石灰化部分）が変形することが無くなるので、特徴部分及びその周囲への影響の正確な診断を可能にすることができる。また、特定の対象範囲のみに補間処理が行われるので、処理時間及びメモリ使用量を減らすことができる。
【００７４】
（第３の実施例）
対象範囲の決定方法として前述の第１の決定方法と第７の決定方法（図６参照）を組み合わせた第３の実施例について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１３でも、図９及び図１１と同様に、一例として、撮像ボリュームデータはＰｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ４まで存在している。
【００７５】
図１２に示すように、変化量閾値の決定及びＴＯＩの指定が行われる（ステップＳ３１）。このステップＳ３１では、操作部５に対する操作者の入力操作に応じて変化量閾値が変化量閾値設定部８ｈにより設定され、さらに、ＴＯＩが対象時間設定部８ｊにより設定される。
【００７６】
例えば、操作者が操作部５を操作し、設定画像Ｇ１（図７参照）中の入力スペース１１に数値を入力すると、その数値が変化量閾値として設定される。また、操作者が操作部５を操作し、設定画像Ｇ１中の開始バー１４や終了バー１５をスライド移動させ、開始時間（開始点）と終了時間（終了点）を指定すると、その時間帯がＴＯＩ２２として設定される。これにより、例えば、図１３に示すように、Ｐｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ３の間の時間帯がＴＯＩ２２として設定される。
【００７７】
前述のステップＳ３１が完了すると、撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせが行われる（ステップＳ３２）。このステップＳ３２では、図１３に示すように、ＴＯＩ２２内の撮像ボリュームデータ間の非線形位置合わせ、すなわち各ボクセルの移動量の算出が行われ、その結果である非線形移動量情報が取得される。
【００７８】
前述のステップＳ３２が完了すると、対象範囲の決定が行われる（ステップＳ３３）。このステップＳ３３では、ＴＯＩ２２内の撮像ボリュームデータ群から処理の対象となる対象範囲が対象範囲決定部８ｇにより決定される。具体的には、図１３に示すように、前述のステップＳ３２で取得された非線形移動量情報に基づいて、前述のステップＳ３１に応じて設定された変化量閾値よりＴＯＩ２２内の移動量が大きいボクセル群の領域をＶＯＩ２１として特定し、それらのＶＯＩ２１及びＴＯＩ２２を処理対象の対象範囲と決定する。
【００７９】
前述のステップＳ３３が完了すると、対象範囲内の撮像ボリュームデータ間の補間データ作成及び時系列の三次元画像の生成が行われる（ステップＳ３４）。このステップＳ３４では、図１３に示すように、対象範囲内の撮像ボリュームデータに対し、前述の補間処理（図３参照）が行われる。ただし、前述の第１及び第２の実施例と同様、図３に示すステップＳ１の処理は前述のステップＳ３２で実行されているため省略される。これにより、対象範囲内の補間ボリュームデータ、すなわち特徴領域補間データ及び非特徴領域補間データが生成され、それらのデータが三次元合成されて、三次元画像が時系列に並ぶ三次元動画像が生成される（図３参照）。
【００８０】
前述のステップＳ３４が完了すると、４Ｄレンダリング再生（あるいは解析）が行われる（ステップＳ３５）。このステップＳ３５では、前述の三次元動画像が表示される。具体的には、図１３に示すように、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ２の間、補間データが存在せず、Ｐｈａｓｅ１での三次元画像が表示され続ける。その後、Ｐｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ３の間では、補間データ（合成補間データ）が存在しており、対象範囲内では補間データに基づく三次元画像が表示され、その対象範囲以外ではＰｈａｓｅ２での三次元画像が表示される。その後、Ｐｈａｓｅ３からＰｈａｓｅ４の間では、補間データが存在せず、Ｐｈａｓｅ３での三次元画像が表示され続ける。
【００８１】
このように、前述の第１及び第２の実施例と同様、時系列に並ぶ撮像ボリュームデータ群Ｄ１において非特徴領域（例えば、非石灰化領域Ｒ１）と特徴領域（例えば、石灰化領域Ｒ２）との区分が実行され、非特徴領域に対しては非線形位置合わせにより補正処理が実行され、特徴領域に対しては線形位置合わせによる補間処理が実行される。これにより、三次元動画像において特徴部分（例えば、石灰化部分）が変形することが無くなるので、特徴部分及びその周囲への影響の正確な診断を可能にすることができる。また、特定の対象範囲のみに補間処理が行われるので、処理時間及びメモリ使用量を減らすことができる。
【００８２】
前述の第１から第３の実施例のような処理が診断内容に応じて実行される。例えば、ＶＯＩを指定するような空間上の範囲限定は、大動脈弁の診断時に心筋の動きが観察不要であるため、大動脈弁領域のみを高時間分解能で再生するために実行される。また、変化量の大きい領域を特定するような空間上の範囲限定は、大動脈や肺静脈などがほとんど動かないため、心臓領域のみを高時間分解能で再生するために実行される。変化量の大きい時間帯を特定するような時間上の範囲限定は、造影時間外の観察が不要であるため、血管造影時間帯のみを高時間分解能で再生するために実行される。
【００８３】
このように限定された時間及び空間範囲、すなわち対象範囲のみを高時間分解能表示すれば良いので、補正計算のための処理時間を大幅に短縮することが可能となり、診断効率が向上する。また、４Ｄ再生中にリアルタイムにレンダリングすることが可能となり、再生中に画像表示条件をインクラクティブに変更して観察することもできる。さらに、低線量又は低時間分解能で撮像したデータに対しても、関心範囲のみを高時間分解能表示することにより、低線量又は低時間分解能でも十分な時間分解能の４Ｄ再生又は解析が可能となる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態に係る医用画像処理装置１によれば、時系列に撮像された複数の撮像ボリュームデータに対して特徴領域（例えば、石灰化領域Ｒ２）を設定する領域設定部８ｂと、それ以外の非特徴領域（例えば、非石灰化領域Ｒ１）における撮像ボリュームデータ間の非特徴領域補間データを非線形位置合わせにより生成する非特徴領域補間データ生成部８ｃと、特徴領域における撮像ボリュームデータ間の特徴領域補間データを線形位置合わせにより生成する特徴領域補間データ生成部８ｄと、非特徴領域補間データ及び特徴領域補間データを三次元合成して合成補間データを生成する合成補間データ生成部８ｅと、合成補間データ及び複数の撮像ボリュームデータを用いて、三次元画像が時系列に並ぶ三次元動画像を生成する画像生成部８ｆとを備える。このため、時系列に並ぶ撮像ボリュームデータ群Ｄ１において非変形の特徴領域と非特徴領域との区分が実行され、非特徴領域に対しては非線形位置合わせにより補正処理が実行され、特徴領域に対しては線形位置合わせによる補間処理が実行される。これにより、三次元動画像において非変形の特徴部分が変形することが無くなるので、非変形の特徴部分及びその周囲への影響の正確な診断を可能にすることができる。
【００８５】
また、特徴領域補間データ生成部８ｄは、特徴領域の重心位置を非線形位置合わせにより移動させ、特徴領域自体を線形位置合わせにより移動させて、特徴領域補間データを生成する。これにより、特徴領域の正確な移動を実現しつつ、特徴領域の形状が変形することを確実に防止することができる。
【００８６】
また、時系列に撮像された複数の撮像ボリュームデータから、領域設定部８ｂ、特徴領域補間データ生成部８ｄ及び非特徴領域補間データ生成部８ｃによる処理の対象となる対象範囲を決定する対象範囲決定部８ｇを設けることによって、その特定の対象範囲のみに補間処理が行われるので、処理時間及びメモリ使用量を減らすことができる。
【００８７】
また、対象範囲決定部８ｇは対象範囲として空間領域を決定する。これにより、空間上の範囲限定により処理時間の短縮を実現することができる。
【００８８】
また、対象範囲決定部８ｇは処理対象として時間帯を決定する。これにより、時間上の範囲限定により処理時間の短縮を実現することができる。
【００８９】
また、対象範囲決定部８ｇは、撮像ボリュームデータ間の変化量が閾値より大きい領域を空間領域として決定する。これにより、変化の大きい箇所を診断したい場合にその箇所を確実に補間処理の対象範囲とすることができる。さらに、空間領域の自動決定により診断効率を向上させることができる。
【００９０】
また、対象範囲決定部８ｇは、撮像ボリュームデータ間の変化量が閾値より大きい時間帯を前述の時間帯として決定する。これにより、変化の大きい箇所を診断したい場合にその箇所を確実に補間処理の対象範囲とすることができる。さらに、時間帯の自動決定により診断効率を向上させることができる。
【００９１】
また、対象範囲決定部８ｇは、複数の撮像ボリュームデータ内の特定の組織の画素値の変化に基づいて時間帯を決定することも可能である。これにより、例えば、造影剤による血管造影時間帯のみを診断したい場合、その時間帯を確実に補間処理の対象範囲とすることができる。
【００９２】
また、対象範囲決定部８ｇは、複数の撮像ボリュームデータと別の時系列の画像データ内の特定の組織の画素値の変化に基づいて時間帯を決定することも可能である。これにより、例えば、撮像ボリュームデータに限らず、他の様々な医用画像データからも時間帯を決定することができる。
【００９３】
また、対象範囲決定部８ｇは、時系列の非画像データの値の変化に基づいて時間帯を決定する。これにより、例えば、非画像データとして心電波形から時間帯を決定することができる。
【００９４】
また、対象範囲決定部８ｇは、操作部５に対する操作者の入力操作に応じて対象範囲として空間領域を決定する。これにより、診断者は所望の空間領域を対象範囲として設定することが可能となるので、所望の空間領域内の箇所を確実に診断することができる。
【００９５】
また、対象範囲決定部８ｇは、操作部５に対する操作者の入力操作に応じて処理対象として時間帯を決定する。これにより、診断者は所望の時間帯を対象範囲として設定することが可能となるので、所望の時間帯内の箇所を確実に診断することができる。
【００９６】
以上、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。
【符号の説明】
【００９７】
１    医用画像処理装置
５    操作部
８ｂ  領域区分部
８ｃ  非特徴領域補間データ生成部
８ｄ  特徴領域補間データ生成部
８ｅ  合成補間データ生成部
８ｆ  画像生成部
８ｇ  対象範囲決定部
Ｄ１  撮像ボリュームデータ群
Ｒ１  非石灰化領域
Ｊ１  非石灰化領域の重心位置
Ｒ２  石灰化領域
Ｊ２  石灰化領域の重心位置
【図１】
0005897308.tif 000002
【図２】
0005897308.tif 000003
【図３】
0005897308.tif 000004
【図４】
0005897308.tif 000005
【図５】
0005897308.tif 000006
【図６】
0005897308.tif 000007
【図７】
0005897308.tif 000008
【図８】
0005897308.tif 000009
【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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