(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同時期に同一の被写体の同一の管腔構造の臓器を含む部位を撮像して得られた、第１の画像と第２の画像をそれぞれ取得する画像取得部と、
前記第１の画像から前記臓器の臓器領域を抽出する臓器領域抽出部と、
前記抽出された臓器領域を表示画面に表示させる表示制御部と、
前記第１の画像に含まれる空気領域の入力と、該空気領域が前記臓器の欠損部分または超過部分であることを示す過不足情報の入力を受け付け、受け付けた前記空気領域と該空気領域に対応する前記過不足情報とを修正情報として取得する修正情報取得部と、
前記第１の画像と前記第２の画像の対応する位置を互いに対応付ける位置合わせ情報を算出する位置合わせ部を備え、
前記臓器領域抽出部は、前記修正情報に基づいて、前記第１の画像から抽出された前記臓器領域に、前記欠損部分を追加する修正または前記超過部分を削除する修正を実施し、前記位置合わせ情報に基づいて、前記修正された臓器領域と対応する位置に位置する前記第２の画像中の空気領域を前記第２の画像中の前記臓器領域として抽出することを特徴とする診断支援装置。
【請求項２】
前記位置合わせ部は、前記第１の画像と前記第２の画像を非剛体レジストレーション手法により位置合わせし、
前記臓器領域抽出部は、前記第２の画像から複数の空気領域を取得し、前記位置合わせ情報に基づいて位置合わせされた前記第１および第２の画像において、前記修正された前記臓器領域と所定割合以上重複する領域を有する第２の画像の空気領域を前記第２の画像の前記臓器領域として抽出することを特徴とする請求項１記載の診断支援装置。
【請求項３】
前記位置合わせ部は、前記修正された臓器領域を表すグラフ構造であって、複数のノードと該ノード間をつなぐエッジで規定された第１のグラフ構造を作成し、前記第２の画像に含まれる複数の空気領域を取得し、前記第２の画像の前記複数の空気領域をそれぞれ表す複数のグラフ構造であって、複数のノードと該ノード間をつなぐエッジで規定された複数の第２のグラフ構造を作成し、
前記臓器領域抽出部は、前記複数の第２のグラフ構造のうち、前記第２のグラフ構造を構成する複数のノードのうち所定の割合以上のノードが、前記第１のグラフ構造に含まれるノードと対応する位置に位置する前記第２のグラフ構造を特定し、特定されたグラフ構造に対応する空気領域を前記第２の画像中の前記臓器領域として抽出することを特徴とする請求項１記載の診断支援装置。
【請求項４】
前記表示制御部は、前記第１の画像の空気領域を取得し、抽出された前記臓器領域と、前記第１の画像の空気領域を互いに識別可能に前記第１の画像を表示画面に表示させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の診断支援装置。
【請求項５】
前記修正情報取得部が、前記第１の画像中に含まれる空気領域中の位置の指定を受け付け、該指定された位置を含む連続した空気領域を前記空気領域として取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の診断支援装置。
【請求項６】
前記管腔構造の臓器が腸であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の診断支援装置。
【請求項７】
診断支援装置の作動方法であって、
同時期に同一の被写体の同一の管腔構造の臓器を含む部位を撮像して得られた、第１の画像と第２の画像をそれぞれ取得する画像取得ステップと、
前記第１の画像から前記臓器の臓器領域を抽出する臓器領域抽出ステップと、
前記抽出された臓器領域を表示画面に表示させる表示制御ステップと、
前記第１の画像に含まれる空気領域の入力と、該空気領域が前記臓器の欠損部分または超過部分であることを示す過不足情報の入力を受け付け、受け付けた前記空気領域と該空気領域に対応する前記過不足情報とを修正情報として取得する修正情報取得ステップと、
前記第１の画像と前記第２の画像の対応する位置を互いに対応付ける位置合わせ情報を算出する位置合わせステップと、
前記修正情報に基づいて、前記第１の画像から抽出された前記臓器領域に、前記欠損部分を追加する修正または前記超過部分を削除する修正を実施する修正ステップと、
前記位置合わせ情報に基づいて、前記修正された臓器領域と対応する位置に位置する前記第２の画像中の空気領域を前記第２の画像中の前記臓器領域として抽出するステップとを有することを特徴とする診断支援装置の作動方法。
【請求項８】
コンピュータに、
同時期に同一の被写体の同一の管腔構造の臓器を含む部位を撮像して得られた、第１の画像と第２の画像をそれぞれ取得する画像取得ステップと、
前記第１の画像から前記臓器の臓器領域を抽出する臓器領域抽出ステップと、
前記抽出された臓器領域を表示画面に表示させる表示制御ステップと、
前記第１の画像に含まれる空気領域の入力と、該空気領域が前記臓器の欠損部分または超過部分であることを示す過不足情報の入力を受け付け、受け付けた前記空気領域と該空気領域に対応する前記過不足情報とを修正情報として取得する修正情報取得ステップと、
前記第１の画像と前記第２の画像の対応する位置を互いに対応付ける位置合わせ情報を算出する位置合わせステップと、
前記修正情報に基づいて、前記第１の画像から抽出された前記臓器領域に、前記欠損部分を追加する修正または前記超過部分を削除する修正を実施する修正ステップと、
前記位置合わせ情報に基づいて、前記修正された臓器領域と対応する位置に位置する前記第２の画像中の空気領域を前記第２の画像中の前記臓器領域として抽出するステップとを実行させることを特徴とする診断支援プログラム。
【請求項９】
同時期に同一の被写体の同一の管腔構造の臓器を含む部位を撮像して得られた、第１の画像と第２の画像をそれぞれ取得する画像取得部と、
前記第１の画像および前記第２の画像から前記臓器の臓器領域をそれぞれ抽出する臓器領域抽出部と、
前記抽出された前記第１の画像の臓器領域を表示画面に表示させる表示制御部と、
前記第１の画像に含まれる空気領域の入力と、該空気領域が前記臓器の欠損部分または超過部分であることを示す過不足情報の入力を受け付け、受け付けた前記空気領域と該空気領域に対応する前記過不足情報とを修正情報として取得する修正情報取得部と、
前記第１の画像と前記第２の画像の対応する位置を互いに対応付ける位置合わせ情報を算出する位置合わせ部を備え、
前記臓器領域抽出部は、前記修正情報に基づいて、前記第１の画像から抽出された前記臓器領域に、前記欠損部分を追加する修正または前記超過部分を削除する修正を実施し、前記位置合わせ情報に基づいて、前記第２の画像から抽出された前記臓器領域に、前記欠損部分に対応する前記第２の画像の空気領域を追加する修正、または、前記超過部分に対応する前記第２の画像の空気領域を削除する修正を実施することにより、前記第２の画像中の前記臓器領域を抽出することを特徴とする診断支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療分野での利用に適した発明で、３次元画像データに基づく画像診断を支援する装置および方法並びにコンピュータプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチスライスＣＴ（ＭＤＣＴ：Multi Detector Computer Tomography）等のモダリティの進歩により、質の高い３次元画像データが取得できるようになり、これらの画像データを用いた画像診断では、高精細な断面画像が用いられるだけでなく、被検体の仮想的・疑似的な３次元画像も用いられるようになってきる。さらに、特許文献１に示すように画像認識技術を用いた３次元画像からの臓器領域の抽出も行われており、より構造が識別された３次元画像から仮想的・疑似的な３次元画像を生成することが可能になり、生成された画像は、手術前のプランニング、シミュレーションや手術中のナビゲーションのためにも利用されている。
【０００３】
ここで、大腸ＣＴ検査において、大腸の内容物の除去が不完全な場合、大腸の内容物がＣＴ画像中の残渣となる。もし残渣のＣＴ値と大腸壁（または大腸のポリープ部分）のＣＴ値が同じ程度であれば、断面画像上においても、大腸壁と残渣との判別は困難なものとなる。この大腸ＣＴ検査における問題を解消するための１つの手法として、仰臥位と伏臥位の２つの体位で撮影を行う仰伏臥二体位撮影が実施される場合がある。仰伏臥二体位撮影では、たとえば特許文献２、３に示すように、体位変換により残渣が移動することを利用し、仰伏臥の２体位で撮影した画像の対応する位置を読影することにより、一方の画像では残渣で観察できない大腸部分を他方の画像で観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２３８４３１号明細書
【特許文献２】特開２０１２−１８７１６１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６４２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、軟らかい組織からなる大腸などでは、撮像時に大腸の一部が径方向に薄くつぶれた形状に変形していることがあり、このような場合に特許文献１に示すような臓器の自動抽出手法を用いると、例えば、つぶれた形状部分の一方（例えば直腸側）に接続される大腸部分のみが大腸として誤って抽出され、抽出された大腸においてつぶれた形状部分の他方（例えば小腸側）に接続される大腸部分が欠損した状態となってしまう場合があった。また、逆の例として、大腸との接続部分の形状によっては大腸と小腸などの隣接臓器との境界が十分区別できず、小腸の一部が大腸の一部分として誤って抽出される場合があった。
【０００６】
仰臥画像と伏臥画像のように、同一患者を同一の管腔形状の臓器を同時期に撮像した複数の３次元画像から臓器を自動抽出する場合には、複数の３次元画像の全てに対して上記のような臓器の変形を原因とする誤抽出が生じる可能性が高い。このため、実際の医療現場では、一旦複数の３次元画像に対して臓器抽出を行った後、放射線医や技師らのユーザが抽出結果をディスプレイの画面で視認確認し、もしユーザが臓器の誤抽出があると判断した場合には、ユーザは誤抽出が生じた全ての３次元画像に対して、画面を見ながら臓器の欠損部分や超過部分を手動で入力し、抽出された大腸を修正していた。
【０００７】
本発明は、改良された診断支援装置および方法並びにプログラムを提供することにより、医師らが同一患者を同一の管腔構造の臓器を同時期に撮像した複数の３次元画像から臓器領域を抽出する際に、ユーザによる複数の３次元画像に対する臓器領域の手動修正の負担を低減し、容易且つ正確に複数の３次元画像から臓器領域を抽出するようにすることを目的とする。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の診断支援装置は、同時期に同一の被写体の同一の管腔構造の臓器を含む部位を撮像して得られた、第１の画像と第２の画像をそれぞれ取得する画像取得部と、第１の画像から臓器の臓器領域を抽出する臓器領域抽出部と、抽出された臓器領域を表示画面に表示させる表示制御部と、第１の画像に含まれる空気領域の入力と、空気領域が臓器の欠損部分または超過部分であることを示す過不足情報の入力を受け付け、受け付けた空気領域と空気領域に対応する過不足情報とを修正情報として取得する修正情報取得部と、第１の画像と第２の画像の対応する位置を互いに対応付ける位置合わせ情報を算出する位置合わせ部を備え、臓器領域抽出部は、修正情報に基づいて、第１の画像から抽出された臓器領域に、欠損部分を追加する修正または超過部分を削除する修正を実施し、位置合わせ情報に基づいて、少なくとも修正情報に対応する空気領域と対応する位置に位置する第２の画像中の空気領域を第２の画像中の臓器領域の一部として抽出することを特徴とする。
【０００９】
本発明の診断支援方法は、診断支援装置に実行させる臓器抽出方法であって、同時期に同一の被写体の同一の管腔構造の臓器を含む部位を撮像して得られた、第１の画像と第２の画像をそれぞれ取得する画像取得ステップと、第１の画像から臓器の臓器領域を抽出する臓器抽出ステップと、抽出された臓器領域を表示画面に表示させる表示制御ステップと、第１の画像に含まれる空気領域の入力と、空気領域が臓器の欠損部分または超過部分であることを示す過不足情報の入力を受け付け、受け付けた空気領域と空気領域に対応する過不足情報とを修正情報として取得する修正情報取得ステップと、第１の画像と第２の画像の対応する位置を互いに対応付ける位置合わせ情報を算出する位置合わせステップと、修正情報に基づいて、第１の画像から抽出された臓器領域に、欠損部分を追加する修正または超過部分を削除する修正を実施するステップと、位置合わせ情報に基づいて、少なくとも修正情報に対応する空気領域と対応する位置に位置する第２の画像中の空気領域を第２の画像中の臓器領域の一部として抽出するステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の診断支援プログラムは、上記方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１１】
上記「同時期」とは、同一の診断のための複数の検査を実施する検査期間を意味する。例えば、同時期は、代表的には同日が考えられるが、数日間であってもよく、１、２週間であってもよい。
【００１２】
本発明に係る診断支援装置において、臓器領域抽出部は、位置合わせ情報に基づいて、修正された臓器領域と対応する位置に位置する第２の画像中の空気領域を第２の画像中の臓器領域として抽出することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る診断支援装置において、位置合わせ部を第１の画像と第２の画像の対応する位置を位置合わせできる任意の手法を用いてよい。例えば、位置合わせ部は、第１の画像と第２の画像を非剛体レジストレーション手法により位置合わせし、臓器領域抽出部は、第２の画像から複数の空気領域を取得し、位置合わせ情報に基づいて位置合わせされた第１および第２の画像において、修正された臓器領域と所定割合以上重複する領域を有する第２の画像の空気領域を第２の画像の臓器領域として抽出してもよい。
【００１４】
また、本発明に係る診断支援装置において、臓器領域抽出部は、修正された臓器領域を表すグラフ構造であって、複数のノードとノード間をつなぐエッジで規定された第１のグラフ構造を作成し、第２の画像に含まれる複数の空気領域を取得し、第２の画像の複数の空気領域をそれぞれ表す複数のグラフ構造であって、複数のノードとノード間をつなぐエッジで規定された複数の第２のグラフ構造を作成し、複数の第２のグラフ構造のうち、第２のグラフ構造を構成する複数のノードのうち所定の割合以上のノードが、第１のグラフ構造に含まれるノードと対応する位置に位置する第２のグラフ構造を特定し、特定されたグラフ構造に対応する空気領域を第２の画像中の臓器領域として抽出してもよい。
【００１５】
また、本発明に係る診断支援装置において、表示制御部は、第１の画像の空気領域を取得し、抽出された臓器領域と、第１の画像の空気領域を互いに識別可能に第１の画像を表示画面に表示させることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る診断支援装置において、修正情報取得部が、第１の画像中に含まれる空気領域中の位置の指定を受け付け、指定された位置を含む連続した空気領域を空気領域として取得することが好ましい。
【００１７】
また、本発明における臓器を、管腔構造の種々の臓器とすることができるが、例えば本発明における臓器を腸とすることが好ましく、例えば大腸、小腸、十二指腸、直腸などが好ましく、大腸とすることが最も好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の診断支援装置およびプログラムによれば、同時期に同一の被写体の同一の管腔構造の臓器を含む部位を撮像して得られた、第１の画像と第２の画像をそれぞれ取得し、第１の画像から臓器の臓器領域を抽出し、抽出された臓器領域を表示画面に表示させ、第１の画像に含まれる空気領域の入力と、空気領域が臓器の欠損部分または超過部分であることを示す過不足情報の入力を受け付け、受け付けた空気領域と空気領域に対応する過不足情報とを修正情報として取得し、第１の画像と第２の画像の対応する位置を互いに対応付ける位置合わせ情報を算出する位置合わせし、修正情報に基づいて、第１の画像から抽出された臓器領域に、欠損部分を追加する修正または超過部分を削除する修正を実施し、位置合わせ情報に基づいて、少なくとも修正情報に対応する空気領域と対応する位置に位置する第２の画像中の空気領域を第２の画像中の臓器領域の一部として抽出するため、第２の画像については、第１の画像に生じた対応箇所の誤抽出が生じることがなく、ユーザは第１の画像にのみ臓器の手動修正を施すだけで、第２の画像に対する臓器領域の同一箇所を手動修正する必要が無く、容易且つ正確に複数の３次元画像から臓器を抽出することができる。
【００１９】
また、位置合わせ情報に基づいて、修正された臓器領域と対応する位置に位置する第２の画像中の空気領域を第２の画像の臓器領域として抽出した場合には、ユーザは誤抽出の可能性がある領域の修正が反映された第１の画像の臓器領域に対応する第２の画像の臓器領域を抽出することができ、第２の画像における臓器変形に起因する誤抽出の発生を低減して、容易且つ正確に第２の画像から臓器を抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る診断支援装置の概略構成を示す図
【図２】本発明の一実施形態に係る診断支援処理の流れを示すフローチャート
【図３Ａ】抽出された大腸が表示された画面の一例を示す図
【図３Ｂ】修正された大腸が表示された画面の一例を示す図
【図４Ａ】第１実施形態に係る第２画像中の臓器領域の抽出処理を示す図（その１）
【図４Ｂ】第１実施形態に係る第２画像中の臓器領域の抽出処理を示す図（その２）
【図４Ｃ】第１実施形態に係る第２画像中の臓器領域の抽出処理を示す図（その３）
【図５Ａ】第２実施形態に係る第２画像中の臓器領域の抽出処理を示す図（その１）
【図５Ｂ】第２実施形態に係る第２画像中の臓器領域の抽出処理を示す図（その２）
【００２１】
以下、本発明の診断支援装置および診断支援プログラムの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、対応する要素は共通の符号により示される。
【００２２】
以下に示す各実施形態において、診断支援装置は、コンピュータに、各実施形態の診断支援プログラムをインストールしたものである。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションやパソコンでもよいし、もしくは、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。診断支援プログラムは、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録メディアに格納されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用するコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
【００２３】
図１は、ワークステーションに診断支援プログラムをインストールすることにより実現された診断支援装置の概略構成を示す図である。同図が示すように、診断支援装置１は、不図示のＣＰＵ、不図示のメモリを含む標準的なワークステーションの構成であり、記憶部４を備えている。また、診断支援装置１には、ディスプレイ３と、マウス等の入力装置２が接続されている。
【００２４】
記憶部４には、ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等の断層撮影装置が出力するスライスデータを再構成して得たボリュームデータ（同一患者の腹部を同日に撮影して得た仰臥位画像と腹臥位画像である第１画像Ｖ１、第２画像Ｖ２を少なくとも含む）が記憶され、本実施形態の診断支援処理の過程で得られた各画像データ（例えば第１画像Ｖ１、第２画像Ｖ２の解析により空気領域のみを抽出したボリュームデータ、表示画面に表示されるボリュームレンダリング画像のデータ）などが適宜記憶される。
【００２５】
また、メモリには、診断支援プログラムが記憶されている。診断支援プログラムは、ＣＰＵに実行させる処理として、画像取得処理、臓器抽出処理、表示制御処理、修正情報取得処理、位置合わせ処理、画像生成処理を規定している。そして、ＣＰＵがプログラムに従いこれらの処理を実行することで、汎用のワークステーションは、同時期に同一の被写体の同一の管腔構造の臓器（大腸と直腸）を含む部位を撮像して得られた、第１の画像（第１画像Ｖ１）と第２の画像（第２画像Ｖ２）をそれぞれ取得する画像取得部１１と、第１の画像から臓器の臓器領域を抽出する臓器領域抽出部１２と、抽出された臓器領域を表示画面に表示させる表示制御部１６と、第１画像Ｖ１に含まれる空気領域の入力と、空気領域が臓器の欠損部分または超過部分であることを示す過不足情報の入力を受け付け、受け付けた空気領域と空気領域に対応する過不足情報とを修正情報として取得する修正情報取得部１３と、第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２の対応する位置を互いに対応付ける位置合わせ情報を算出する位置合わせ部１４と第１画像Ｖ１や第２画像Ｖ２などのボリュームデータから適宜ボリュームリンダリング画像などの再構成画像を生成する画像生成部１５として機能することになる。
【００２６】
図２のフローチャートに従って、本実施形態の診断支援装置１の処理の流れを説明する。なお、本実施形態の診断支援装置１は、診断の対象となる管腔構造の生体組織（大腸、小腸、十二指腸、直腸等）の種類に応じて、複数の診断支援機能を提供する。ここでは、一例として、大腸と直腸を抽出対象の臓器領域として診断支援機能が選択されたときの処理の流れを例示する。なお、以下、大腸領域と直腸領域からなる領域を臓器領域と記載する。
【００２７】
はじめに、選択メニューから大腸の診断支援機能が呼び出され、診断の対象となる第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２のデータファイルが選択されると、画像取得部１１は記憶部４から選択された第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２をメモリにロードする（Ｓ０１）。
【００２８】
次に、臓器領域抽出部１２は、第１画像Ｖ１について閾値判定を行い、ＣＴ値−８００以下の領域を空気領域として取得する（Ｓ０２）。すると、第１画像Ｖ１から空気を内包する臓器（肺、胃、十二指腸、小腸、大腸、直腸等）の領域が空気領域（図３ＡのＡ１乃至Ａ８参照）として取得される。なお、臓器領域抽出部１２は、空気領域を抽出可能な任意の手法を用いてよい。
【００２９】
次に、臓器領域抽出部１２は、第１画像Ｖ１から自動抽出された臓器領域を取得する（Ｓ０３）。自動抽出された臓器領域は、臓器領域を抽出可能な任意の自動抽出手法が適用されたものであってよいが、ここでは、特許文献３に記載された抽出方法が適用されたこととする。ここでは、図３Ａは、第１画像Ｖ１に臓器領域の自動抽出を行った抽出結果（誤抽出有り）の例を示す図である。図３Ａに示す例では、第１画像Ｖ１から、空気領域Ａ５、Ａ８に対応する領域が臓器領域Ｐａ、Ｐｂとして自動抽出されている。一方、空気領域Ａ４に対応する領域は大腸領域の一部であるにも関わらず、臓器領域として認識されていない。これは、大腸の一部（空気領域Ａ４とＡ５の接続部分に対応する部分）が径方向につぶれた形状に変形して一時的に閉塞した状態になっているため、自動抽出ではその閉塞した変形部分が大腸領域の終端であると誤って判断され、変形部分より小腸側に接続された大腸部分に相当する空気領域Ａ４が大腸領域の一部として認識されず、臓器領域の欠損部分となっている。なお、大腸領域と小腸領域の接続部分が径方向に開口している場合には、逆に小腸などの一部が誤って臓器領域として検出されて臓器領域の超過部分となる場合もある。
【００３０】
続いて、画像生成部１５は、第１画像Ｖ１から抽出された空気領域（図３ＡのＡ１乃至Ａ８参照）と第１画像Ｖ１から臓器領域として抽出した領域（図３ＡのＰａ、Ｐｂ参照）を示すボリュームレンダリング画像Ｉ１を生成し（Ｓ０４）、表示制御部１６は、生成したボリュームレンダリング画像Ｉ１をディスプレイ３の画面に表示するよう指示する（Ｓ０５）。また、ボリュームレンダリング画像Ｉ１において、臓器領域として抽出した領域Ｐａ、Ｐｂと、第１画像Ｖ１から抽出された空気領域（図３ＡのＡ１、Ａ２、Ａ４、Ａ６等参照）を、互いに識別可能に表示する。空気領域と臓器領域の識別表示方法として公知のあらゆる手法を適用可能である。ここでは、臓器領域Ｐａ、Ｐｂと、臓器領域以外の空気領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ６、Ａ７（図３Ａでは、Ａ３、Ａ７は不図示）は異なる色に着色されて識別表示されているため、大腸の外観形状の知識を有する医師らのユーザは、表示画面を視認することにより、大腸領域の欠損部分と超過部分を、直感的に観察して判別することができる。
【００３１】
そして、修正情報取得部１３は、図３Ａのように、臓器領域として抽出した領域Ｐａ、Ｐｂと空気領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ６、Ａ７を示すボリュームレンダリング画像Ｉ１を画面に表示した状態で、ユーザからの修正情報の入力を受け付ける。そして、修正を指示する入力が検出された場合には（Ｓ０６、Ｙ）、その指示に基づき修正情報を取得する（Ｓ０７）。
【００３２】
例えば、表示されたボリュームレンダリング画像Ｉ１を参照しながら、ユーザが臓器領域に含まれると判断した空気領域Ａ４中の任意の位置をマウスにより入力すると、修正情報取得部１３は、領域拡張法により入力された位置を含む空気領域Ａ４を受け付ける。なお、空気領域の指定方法として、周知の任意の方法を適用可能である。
【００３３】
次に、表示画面には、取得した空気領域Ａ４を臓器領域に追加するか、または臓器領域から除外するかについて選択を促すダイアログボックスが表示される。指定した空気領域Ａ４を大腸に追加する指示が選択されると、修正情報取得部１３は、空気領域Ａ４と空気領域Ａ４が大腸の欠損部分であることを示す情報である過不足情報を修正情報として取得して記憶部４に記憶する。一方、もし指定した空気領域Ａ４を大腸から削除する指示が選択された場合には、修正情報取得部１３は、空気領域Ａ４と空気領域Ａ４が大腸の超過部分であることを示す情報である過不足情報を修正情報として取得して記憶部４に記憶する。なお、複数の空気領域が指定された場合、修正情報取得部１３は、取得された複数の空気領域について、対応する過不足情報をそれぞれ取得して、各取得された空気領域ごとに修正情報を記憶する。
【００３４】
次に臓器領域抽出部１２は、修正情報を取得し、修正情報の空気領域Ａ４が大腸の欠損部分であれば、第１画像Ｖ１の臓器領域として抽出した領域に欠損部分を追加し、修正情報の空気領域が大腸の超過部分であれば、臓器領域として抽出した領域から超過部分を除去して修正された臓器領域Ｐを取得する（Ｓ０８）。例えば、図３Ａの例では、空気領域Ａ４が臓器領域の欠損部分であるという修正情報が取得されたため、臓器領域抽出部１２は、自動抽出された臓器領域Ｐａ、Ｐｂに、修正情報により得られた空気領域Ａ４を臓器領域Ｐｃとして追加、臓器領域ＰをＰａ、Ｐｂ、Ｐｃからなる領域として更新して記憶する。また、画像生成部１５によって、空気領域Ａ４を臓器領域Ｐａ、Ｐｂと同じ色に着色したボリュームレンダリング画像Ｉ１が生成されて、図３Ｂに示すように表示制御部１６によって生成された修正された臓器領域を示すボリュームレンダリング画像Ｉ１が表示される。
【００３５】
次に、位置合わせ部１４は、非剛体レジストレーション手法を用いて、第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２の対応する位置の位置合わせをする（Ｓ０９）。位置合わせ部１４は、第１画像Ｖ１の各画素にそれぞれの変形量を設定し、各変形量を徐々に変化させながら、第１画像Ｖ１の各画素を各変形量に基づいて変形した画像と第２画像Ｖ２との類似度を表す所定の関数を最大化（最小化）することにより、第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２が互いに位置合わせされる第１画像Ｖ１の各画素の変形量をそれぞれ規定する位置合わせ情報Ｆ（変形情報）を取得する。
【００３６】
なお、非剛体レジストレーション手法とは、一方の画像の各画素を各変形量に基づいて移動させて、２つの画像の類似度を判定する所定の関数を最大化（最小化）することにより、２つの画像を互いに一致させるための上記一方の画像の各画素の変形量を算出する方法である。本実施形態に、２つの画像を互いに位置合わせする非剛体レジストレーション手法であれば、例えば、Rueckert D Sonoda LI，Hayesc，Ｅt al.、「Nonrigid Registration Using Free-Form Deformations：application to breast MR Images」、IEEE transactions on Medical Imaging、1999年、vol.18，No.8，pp.712-721等種々の周知の手法を適用することができる。
【００３７】
続いて、臓器領域抽出部１２が、第２画像Ｖ２から臓器領域Ｑを抽出する方法を説明する。図４Ａ乃至４Ｃは第２画像Ｖ２からの大腸抽出方法を説明するための図である。図４ＡのＫ１は、第１画像Ｖ１から抽出した臓器領域Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃと、第１画像Ｖ１の臓器領域Ｐ以外の空気領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ６、Ａ７を示しており、図４ＡのＫ２は、第２画像Ｖ２の空気領域Ｂ１乃至Ｂ８を示している。
【００３８】
まず、臓器領域抽出部１２は、第１画像Ｖ１からの空気領域抽出と同手法によって抽出し、第２画像Ｖ２から抽出された肺、胃、大腸、小腸、直腸等に対応する８個の空気領域Ｂ１乃至Ｂ８を取得して、各空気領域にそれぞれラベルを付す。
【００３９】
また、臓器領域抽出部１２は、第１画像Ｖ１から臓器領域Ｐのみを抽出したマスク画像（図４ＡのＫ１の斜線で示す臓器領域Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃを表す画像）を取得する。そして、臓器領域抽出部１２は、図４ＢのＫ１に示すように、先述のマスク画像中の臓器領域Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ）に含まれる画素を、位置合わせ情報Ｆに基づいて、対応する第１画像Ｖ１の画素の変形量に応じて変形し、変形された臓器領域ＰＡ、ＰＢ、ＰＣを取得する。
【００４０】
続いて、臓器領域抽出部１２は、第２画像Ｖ２の各空気領域Ｂ１乃至Ｂ８について、空気領域とマスク画像の臓器領域とが重複する重複領域の割合をそれぞれ算出する。そして、複数の空気領域Ｂ１乃至Ｂ８のうち空気領域に対する重複領域の割合が所定値以上（たとえば５割以上）となるものを第２画像Ｖ２の臓器領域Ｑとして決定する。図４ＢのＫ２に、変形したマスク画像と第２画像Ｖ２とを対応する位置に位置合わせして重ね合わせた図を示す。図４Ｂでは、第２画像Ｖ２中の空気領域Ｂ４、Ｂ５、Ｂ８が、マスク画像における変形した臓器領域ＰＡ、ＰＢ、ＰＣに対応する斜線領域と重複する割合が大きいことがわかる。このため、図４Ｃに示すように空気領域Ｂ４、Ｂ５、Ｂ８が、第２画像Ｖ２の臓器領域Ｑｃ、Ｑａ、Ｑｂとしてそれぞれ抽出され、臓器領域Ｑｃ、Ｑａ、Ｑｂからなる第２画像の臓器領域Ｑが抽出される。
【００４１】
本実施形態のように、同時期（ここでは同日）に撮影された同一被写体の仰臥位画像（第１画像Ｖ１）と腹臥位画像（第２画像Ｖ２）のように、同一の被写体に同時期に同一の管腔構造の臓器を撮像した複数の画像では、全ての画像において同じ臓器部分に共通する臓器変形が生じている可能性が高い。このため、１つの画像で臓器変形に起因する誤抽出が生じた場合に、他の画像でも同一箇所の臓器変形に起因する誤抽出が生じる可能性が極めて高いものとなる。また、複数の画像のモダリティが共通である場合や、複数の画像に同じ臓器抽出手法を適用した場合には、この問題がさらに顕著となる。
【００４２】
上記実施形態に示すように、第１画像Ｖ１の修正情報に基づいて、少なくとも修正情報に対応する第１画像Ｖ１の空気領域と同じ位置に位置する第２画像Ｖ２の空気領域を臓器領域の一部として抽出することにより、第１画像の誤抽出の原因（対応する箇所の臓器変形）による第２画像Ｖ２の臓器領域の誤抽出を好適に回避することができる。また、第１画像Ｖ１における修正された臓器領域Ｐに対応する位置に位置する第２画像Ｖ２の空気領域を臓器領域Ｑとして抽出した場合には、誤抽出の可能性がある領域が適切に修正された第１画像Ｖ１の臓器領域Ｐに対応する第２画像Ｖ２の臓器領域Ｑを抽出することができ、第２画像Ｖ２に対する臓器変形に起因する誤抽出の発生を低減して、容易且つ正確に第２の画像から臓器を抽出することができる。
【００４３】
また、同様の効果を得るために、第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２の両方に臓器領域の自動抽出処理を行って、第１画像Ｖ１に対する臓器領域の修正情報を取得し、第２画像Ｖ２の抽出結果に対して、第１画像Ｖ１の修正情報に対応する空気領域に対応する第２画像Ｖ２の空気領域を追加または削除する修正を実施する方法も考えられる。ただし、処理の簡易化の観点から、上記の実施形態のように、臓器領域抽出部１２が、位置合わせ情報Ｆに基づいて、修正された臓器領域Ｐと対応する位置に位置する第２画像Ｖ２の空気領域を臓器領域Ｑとして抽出することが好ましい。
【００４４】
また、上記の実施形態に示すように、位置合わせ部１４が、第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２を非剛体レジストレーション手法により位置合わせし、臓器領域抽出部１２が、第２画像Ｖ２から複数の空気領域Ｂ１乃至Ｂ８を取得し、位置合わせ情報Ｆに基づいて位置合わせされた第１画像Ｖ１および第２画像Ｖ２において、修正された臓器領域Ｐと所定割合以上重複する第２画像Ｖ２の空気領域Ｂ４、Ｂ５、Ｂ８を第２画像の臓器領域Ｑとして抽出した場合には、容易且つ正確に第２画像Ｖ２の臓器領域を抽出することができる。なお、上記実施形態に限定されず、位置合わせ情報に基づいて位置合わせされた第１画像Ｖ１および第２画像Ｖ２において、修正された臓器領域と所定割合以上重複する領域を有する第２の画像の空気領域を取得するあらゆる手法を適用することができる。
【００４５】
また、上記の実施形態のように、表示制御部１６が、第１画像Ｖ１の空気領域Ａ１乃至Ａ８を取得し、自動抽出された臓器領域Ｑａ、Ｑｂと、第１画像Ｖ１の自動抽出された臓器領域Ｑａ、Ｑｂ以外の空気領域（図４ＡにおけるＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ６、Ａ７参照）を互いに識別可能に第１画像Ｖ１を表示画面に表示させた場合には、診断を行う医師は、第１画像Ｖ１の臓器の抽出結果と空気領域を表示画面において効率よく把握できる。また、続いてそれらの画像上で特に修正を要すると思われる空気領域を自由に指定し、指定した空気領域を、臓器領域に追加または臓器領域から削除する修正を容易に行うことができる。なお、自動抽出された臓器領域と臓器領域以外の空気領域を識別可能にするものであれば、任意の識別表示手法を適用可能であり、サーフィスレンダリング法などボリュームデータに基づく任意の再構成手法により構成された画像を表示画面に表示してよい。
【００４６】
さらに、修正情報取得部１３が、第１画像中に含まれる空気領域中の位置の指定を受け付け、指定された位置を含む連続した空気領域を空気領域として取得しているため、ユーザは所望の空気領域中の位置を指定するだけで、第１画像Ｖ１の臓器領域の欠損部分または超過部分である空気領域を容易に指定できる。なお、手動設定で空気領域を指定する方法として、公知のあらゆる手法を用いることができる。
【００４７】
なお、上記実施形態に限定されず、診断支援装置において、位置合わせ部１４を第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２の対応する位置を位置合わせできる任意の手法を用いてよく、第１画像Ｖ１の臓器領域Ｐに対応する位置に位置する第２画像Ｖ２の臓器領域Ｑを抽出する公知のあらゆる手法を適用してよい。
【００４８】
一例として、第２の実施形態として、異なる位置合わせ手法を用いて、第１画像Ｖ１の臓器領域Ｐと対応する位置に位置する第２画像Ｖ２の臓器領域Ｑを抽出する例を、説明する。図５Ａは、第１画像Ｖ１の臓器領域Ｐをグラフ化する処理と第２画像Ｖ２の空気領域Ｂ１乃至Ｂ８をグラフ化する処理を説明する図であり、図５Ｂは、第２画像Ｖ２から臓器領域を抽出する処理を説明する図である。
【００４９】
第２の実施形態においては、図２に示すＳ０９に示す位置合わせ部１４による位置合わせ処理とＳ１０に示す第２画像Ｖ２からの臓器抽出処理のみが第１の実施形態と異なり、それ以外の処理については、各部の機能や処理は共通する。このため、第２の実施形態については、第１の実施形態との相違する部分を中心に説明し、重複説明を避けるために第１の実施形態との共通処理について説明を省略する。
【００５０】
第２の実施形態においては、まず、診断支援装置１によって、図２に示すＳ０１乃至Ｓ０８と同様の処理が実施される。続いて、第１の実施形態の位置合わせ処理（図２のＳ０９）に相当する処理として、位置合わせ部１４は、公知の手法により第１画像Ｖ１の座標系と第２画像Ｖ２の座標系の相対的な拡大縮小および移動等を行い、対応する部位を示す座標同士を互いに対応付けた位置合わせ情報を取得する。
【００５１】
続いて、臓器領域抽出部１２は、第１の実施形態に係る第２画像Ｖ２からの臓器領域抽出処理（Ｓ１０）に相当する処理として、以下の処理を行う。まず、臓器領域抽出部１２は、修正された臓器領域Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ）を表すグラフ構造であって、複数のノードとノード間をつなぐエッジで規定された第１のグラフ構造（図５ＡにおけるＧｐａ、Ｇｐｂ、Ｇｐｃ）を作成する。ここでは、臓器領域Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃに対し細線化処理を施して、臓器領域の芯線に相当する線分を抽出し、その線分の端点をノードとして定義するとともに、線分を所定の間隔で分割するノードを定義し、分割された線分を複数のエッジとして定義して、各線分を表す第１のグラフ構造Ｇｐａ、Ｇｐｂ、Ｇｐｃを作成する。
【００５２】
また、臓器領域抽出部１２は、第２画像Ｖ２に含まれる複数の空気領域（図５ＡにおけるＢ１乃至Ｂ８）を取得し、第２画像Ｖ２の複数の空気領域をそれぞれ表す複数のグラフ構造であって、複数のノードとノード間をつなぐエッジで規定された複数の第２のグラフ構造（図５ＢにおけるＧｂ１乃至Ｇｂ８）を作成する。ここでは、空気領域（図５ＡにおけるＢ１乃至Ｂ８）に対し細線化処理を施して、空気領域の芯線に相当する線分を抽出し、その線分の端点をノードとして定義するとともに、線分を所定の間隔で分割するノードを定義し、分割された線分を複数のエッジとして定義して、各線分を表す第２のグラフ構造Ｇｂ１乃至Ｇｂ８を作成する。なお、臓器領域抽出部１２は、第２のグラフ構造の作成過程において、作成された第２のグラフ構造（Ｇｂ１乃至Ｇｂ８）にそれぞれ対応する領域（細線化される前の領域）を対応付けて記憶部４に記憶しておく。
【００５３】
次いで、臓器領域抽出部１２は、第２のグラフ構造（図５ＡにおけるＧｂ１乃至Ｇｂ８）のそれぞれに対して、位置合わせ情報に基づいて、各第２のグラフ構造を構成するノードであって、第１のグラフ構造に含まれるノードと対応する位置に位置するノードが、第２のグラフ構造の全てのノードのうち何割かを算出する。そして算出された割合が、所定の割合以上である第２のグラフ構造を特定し、特定されたグラフ構造に対応する空気領域を第２画像Ｖ２中の臓器領域として抽出する。
【００５４】
図５Ａの例では、第１のグラフ構造Ｇｐｃに含まれるノードに対応する位置に位置するノードを所定割合以上有する第２のグラフ構造Ｇｂ４が特定され、同様に、第１のグラフ構造Ｇｐａ、Ｇｐｂに含まれるノードに対応する位置に位置するノードを所定の割合以上（たとえば５割以上）有する第２のグラフ構造Ｇｂ５、Ｇｂ８がそれぞれ特定されて、特定された第２のグラフ構造Ｇｂ４、Ｇｂ５、Ｇｂ８が臓器領域に対応するグラフ構造であると判別される。そして、図５Ｂに示すように、臓器領域抽出部１２は、臓器領域に対応する第２のグラフ構造Ｇｂ４、Ｇｂ５、Ｇｂ８に対応する空気領域Ｂ４、Ｂ５、Ｂ８を臓器領域Ｑ（Ｑｃ、Ｑａ、Ｑｂ）として抽出する。
【００５５】
第２の実施形態のように、第１画像Ｖ１の臓器領域Ｐａ乃至Ｐｃを表す第１のグラフ構造Ｇｐａ乃至Ｇｐｃのノードと対応する位置に位置するノードを所定割合以上含む第２画像Ｖ２の空気領域を表す第２のグラフ構造Ｇｂ４、Ｇｂ５、Ｇｂ８を特定して、特定された第２のグラフ構造Ｇｂ４、Ｇｂ５、Ｇｂ８に対応する空気領域Ｂ４、Ｂ５、Ｂ８を臓器領域Ｑ（Ｑｃ、Ｑａ、Ｑｂ）として抽出した場合にも、第１画像の臓器領域Ｐと対応する位置に位置する第２画像Ｖ２の空気領域を好適に抽出でき、正確かつ容易に第２画像Ｖ２の臓器領域を抽出することができる。また、本実施形態において、第１のグラフ構造のノードと対応する位置に位置するノードを所定割合以上含む第２のグラフ構造を特定するあらゆる方法を適用してよい。
【００５６】
なお、上記各実施形態のＳ０９に示す、第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２との位置合わせ処理は、第２画像Ｖ２から臓器を抽出する処理（Ｓ１０）を実施する前であれば、任意のタイミングで行ってよい。
【００５７】
また、同一の時期に同一患者に同一の管腔形状の臓器を撮像した３次元画像が３つ以上ある場合であっても、そのうちの１つの３次元画像（第１画像Ｖ１）に対してＳ０１乃至Ｓ０８に示す修正情報を取得するまでの一連の処理を実施し、その他の３次元画像（第２画像Ｖ２）に対して、Ｓ０９、Ｓ１０の処理をそれぞれ行うことで、第１画像Ｖ１以外の３次元画像について、本願発明による効果を得ることができる。
【００５８】
また、同一の時期に同一患者に同一の管腔形状の臓器を撮像した３次元画像を複数取得した場合、先述したように、複数の３次元画像は同じ位置で同様な臓器変形が生じている可能性が高い。このため、そのうちの１つの３次元画像において臓器の自動抽出が成功した場合には、他の３次元画像についても同じ方法による自動抽出が成功する可能性が高い。このため、例えば、上記Ｓ０１乃至Ｓ０８に示すように、１つの画像について臓器の自動抽出処理を実施して、臓器の修正情報の有無を取得し、修正情報がある場合には、上記各実施形態のＳ０８乃至Ｓ１０の処理同様に、１つの３次元画像（第１画像）における臓器領域Ｐに対応する他の３次元画像（第２画像）の空気領域を他の３次元画像の臓器領域Ｑとして抽出し、修正情報がない場合には、１つの３次元画像に適用した臓器の自動抽出方法を、他の３次元画像に適用して他の３次元画像の臓器領域を抽出するようにしてもよい。このように、修正情報の有無に基づいて複数の臓器抽出方法を適切に切り換えて用いた場合には、修正情報の有無によって第１画像の臓器領域の抽出の成否についてのユーザの判断を利用して適切な臓器抽出方法によって他の３次元画像から正確かつ容易に臓器領域を抽出することができる。
【００５９】
上記各実施形態において、第１画像Ｖ１または第２画像Ｖ２から空気領域を抽出する処理を、診断支援装置１とは異なる外部の装置において実施し、診断支援装置１が、第１画像Ｖ１または第２画像Ｖ２からの空気領域の抽出結果を取得する構成としてもよい。また、第１画像Ｖ１、第２画像Ｖ１から空気領域を抽出するために、公知のあらゆる空気領域抽出方法が適用可能である。また、第２画像Ｖ２から空気領域を抽出する処理を実施する場合、第２画像Ｖ２から空気領域を抽出する処理を、第２画像Ｖ２から臓器を抽出する処理（Ｓ１０）を実施する前であれば、任意のタイミングで行うことができる。また、Ｓ０２に示す空気領域抽出処理は、Ｓ０３に示す臓器抽出処理と順番を入れ替えて実施してもよい。さらに、Ｓ０９に示す第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２との位置合わせ処理は、Ｓ１０に示す第２画像Ｖ２からの臓器領域抽出処理に先立って行われるものであれば、任意のタイミングを行ってよい。
【００６０】
また、臓器領域の自動抽出のために、公知のＣＡＤ（Computer-aided Diagnosis）システムで採用されている種々の自動抽出方法を用いることができる。
【００６１】
また、第１画像Ｖ１と第２画像Ｖ２は、同一のモダリティで撮像されたものであってもよく、異なるモダリティで撮像されたものであってもよい。
【００６２】
また、上記各実施形態の説明では、入力装置としてマウスを例示したが、他の入力装置を採用してもよいことは言うまでもない。例えば、ディスプレイ３に代えて、タッチパネルを採用し、パネル上で操作入力を行えるようにしてもよい。
【００６３】
このように、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、大腸以外の管腔構造の生体組織の診断支援に用いてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  診断支援装置
２  入力装置
３  ディスプレイ
４  記憶部
１１  画像取得部
１２  臓器領域抽出部
１３  修正情報取得部
１４  位置合わせ部
１５  画像生成部
１６  表示制御部
Ｖ１  第１の画像（第１画像）
Ｖ２  第２の画像（第２画像）
Ａ１−Ａ８  第１画像の空気領域
Ｂ１−Ｂ８  第２画像の空気領域
Ｇｐａ−Ｇｐｃ        第１のグラフ構造
Ｇｂ１−Ｇｂ８        第２のグラフ構造
【図１】
0005923067.tif 000002
【図２】
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【図４Ａ】
0005923067.tif 000004
【図４Ｂ】
0005923067.tif 000005
【図４Ｃ】
0005923067.tif 000006
【図５Ａ】
0005923067.tif 000007
【図５Ｂ】
0005923067.tif 000008
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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