(57)【要約】【課題】非造影の３次元医用画像から精度よく残渣領域を除去すること。【解決手段】大腸抽出部１４は、３次元Ｘ線ＣＴ画像の大腸領域における空気領域および空気領域の芯線を抽出する。残渣領域抽出部１５は、芯線に垂直な複数の断面を用いて生成した複数の断面画像から分離した複数の下部断面それぞれにおいて、空気領域の外周に対応する輪郭を細線化して水平線分を抽出し、水平線分が複数の下部断面にて連続して抽出された場合、各水平線分を残渣上辺として抽出する。また、残渣領域抽出部１５は、残渣上辺が抽出された断面画像を構成する各画素のＣＴ値の勾配を当該残渣上辺から重力方向に向かって算出し、ＣＴ値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する。残渣領域除去部１６は、残渣上辺および残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として３次元Ｘ線ＣＴ画像から除去する。【選択図】図１
2011135936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内腔を有する臓器を撮影した３次元医用画像から、当該臓器の空気領域および当該空気領域の芯線を抽出する臓器抽出手段と、
前記３次元医用画像を切断した複数の断面画像それぞれにおいて前記臓器抽出手段により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭から当該３次元医用画像の撮影時における重力方向と略垂直となる水平線分を残渣上辺として抽出する残渣上辺抽出手段と、
前記残渣上辺抽出手段により前記残渣上辺が抽出された断面画像を構成する各画素の画素値の勾配を当該残渣上辺から前記重力方向により定まる断面画像の下部方向に向かって算出し、当該算出した画素値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する残渣下辺抽出手段と、
前記残渣上辺抽出手段により抽出された前記残渣上辺および前記残渣下辺抽出手段により抽出された前記残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として前記３次元医用画像から除去する残渣領域除去手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記臓器抽出手段により抽出された前記芯線に垂直な複数の断面を用いて、前記３次元医用画像を切断した複数の断面画像を生成する断面画像生成手段と、
前記臓器抽出手段により抽出された前記芯線上の点を通り、かつ、前記３次元医用画像の撮影時における重力方向に垂直な直線により、前記断面画像生成手段により生成された前記複数の断面画像それぞれから下部断面を分離する下部断面分離手段と、
をさらに備え、
前記残渣上辺抽出手段は、前記下部断面分離手段により前記複数の断面画像それぞれから分離された複数の下部断面それぞれにおいて前記水平線分を抽出し、前記水平線分が複数の下部断面にて連続して抽出された場合、当該複数の下部断面それぞれにて抽出された各水平線分を残渣上辺として抽出し、
前記残渣下辺抽出手段は、前記画素値の勾配を前記残渣上辺から前記重力方向に向かって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】
前記下部断面分離手段により前記複数の断面画像それぞれから分離された複数の下部断面それぞれにおいて前記臓器抽出手段により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭の細線化処理を、当該輪郭上に設定した点列により線分群を生成することで実行する下部断面細線化手段と、
前記下部断面細線化手段の細線化処理により生成された線分群のうち前記重力方向と略垂直となる線分群を構成する点列を水平点列として抽出する処理を、前記複数の下部断面それぞれにおいて実行する水平点列抽出手段と、
をさらに備え、
前記残渣上辺抽出手段は、前記水平点列抽出手段により抽出された前記水平点列で定まる線分群を前記水平線分として、前記残渣上辺を抽出することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記臓器抽出手段により抽出された前記芯線上の点を通り、かつ、前記３次元医用画像の撮影時における重力方向に垂直な直線により、前記断面画像生成手段により生成された前記複数の断面画像それぞれから上部断面を分離する上部断面分離手段と、
前記上部断面分離手段により前記複数の断面画像それぞれから分離された複数の上部断面それぞれにおいて前記臓器抽出手段により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭の形状に基づいて、前記臓器の内腔半径を推定する半径推定手段と、
をさらに備え、
前記残渣下辺抽出手段は、前記画素値の勾配、または前記半径推定手段により推定された前記内腔半径を用いて前記残渣下辺を抽出することを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記半径推定手段は、前記上部断面分離手段により前記複数の断面画像それぞれから分離された複数の上部断面それぞれにおいて前記臓器抽出手段により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭の細線化処理を当該輪郭に設定した点列を用いて線分群を生成することで実行し、当該生成した線分群を構成する各線分の線分ベクトルを用いて、前記臓器の内腔半径を推定することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記残渣下辺抽出手段により抽出された前記残渣下辺にて前記重力方向と同一方向に突出している部分を補正する残渣下辺補正手段をさらに備え、
前記残渣領域除去手段は、前記残渣下辺補正手段により補正処理がおこなわれた残渣下辺を用いて、前記残渣領域を除去することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記残渣下辺抽出手段により抽出された前記残渣下辺の細線化処理を、当該残渣下辺に設定した点列により線分群を生成することで実行する残渣下辺細線化手段をさらに備え、
前記残渣下辺補正手段は、前記残渣下辺細線化手段により生成された前記線分群を構成する各線分の線分ベクトルを用いて、前記重力方向と同一方向に突出している突出部分を検出することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記残渣領域除去手段により前記残渣領域が除去された３次元医用画像から表示用画像を所定の画像処理により生成する表示用画像生成手段と、
前記表示用画像手段により生成された前記表示用画像を所定の表示部にて表示させる際に、当該表示用画像において前記残渣領域に対応する箇所をさらに表示するように制御する表示制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記残渣領域除去手段により前記残渣領域が除去された３次元医用画像を用いて、前記臓器抽出手段により抽出された前記芯線を補正する芯線補正手段をさらに備え、
前記表示用画像生成手段は、前記芯線補正手段により補正された芯線を用いて、前記表示用画像を生成することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記残渣下辺補正手段は、さらに、前記残渣下辺細線化手段により生成された前記線分群を構成する各線分の線分ベクトルを用いて、前記重力方向と反対方向に突出している部分を検出し、
前記表示制御手段は、前記表示用画像において前記補正手段により検出された前記重力方向と反対方向に突出している部分に対応する箇所をさらに表示するように制御することを特徴とする請求項８または９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
内腔を有する臓器を撮影した３次元医用画像を生成する３次元医用画像生成手段と、
前記３次元医用画像生成手段により生成された前記３次元医用画像から、当該臓器の空気領域および当該空気領域の芯線を抽出する臓器抽出手段と、
前記３次元医用画像を切断した複数の断面画像それぞれにおいて前記臓器抽出手段により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭から当該３次元医用画像の撮影時における重力方向と略垂直となる水平線分を残渣上辺として抽出する残渣上辺抽出手段と、
前記残渣上辺抽出手段により前記残渣上辺が抽出された断面画像を構成する各画素の画素値の勾配を当該残渣上辺から前記重力方向により定まる断面画像の下部方向に向かって算出し、当該算出した画素値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する残渣下辺抽出手段と、
前記残渣上辺抽出手段により抽出された前記残渣上辺および前記残渣下辺抽出手段により抽出された前記残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として前記３次元医用画像から除去する残渣領域除去手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像診断装置。
【請求項１２】
内腔を有する臓器を撮影した３次元医用画像から、当該臓器の空気領域および当該空気領域の芯線を抽出する臓器抽出手順と、
前記３次元医用画像を切断した複数の断面画像それぞれにおいて前記臓器抽出手順により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭から当該３次元医用画像の撮影時における重力方向と略垂直となる水平線分を残渣上辺として抽出する残渣上辺抽出手順と、
前記残渣上辺抽出手順により前記残渣上辺が抽出された断面画像を構成する各画素の画素値の勾配を当該残渣上辺から前記重力方向により定まる断面画像の下部方向に向かって算出し、当該算出した画素値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する残渣下辺抽出手順と、
前記残渣上辺抽出手順により抽出された前記残渣上辺および前記残渣下辺抽出手順により抽出された前記残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として前記３次元医用画像から除去する残渣領域除去手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像処理装置、医用画像診断装置および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリーニング検査を含む大腸がん検診における画像診断方法、特に、大腸ポリープを検出する大腸がんの診断方法として、ＣＴＣ（CT Colonography）が利用されている。ＣＴＣでは、Ｘ線ＣＴ（ＣＴ；Computed Tomography）装置によって収集された大腸の３次元Ｘ線ＣＴ画像から様々な画像が生成され、生成された画像が医師などの読影者が参照するモニタに表示される。
【０００３】
ここで、ＣＴＣにおいて３次元Ｘ線ＣＴ画像から生成される画像としては、仮想内視鏡画像、展開画像、仮想内視鏡画像とＭＰＲ（Multi Planer Reconstruction）画像との合成画像などがある。
【０００４】
仮想内視鏡画像は、３次元Ｘ線ＣＴ画像に含まれる大腸内腔領域内に設定した視点位置（例えば、大腸内腔領域の芯線上の点）から透視投影法を行なうことで生成される画像であり、かかる画像は、内視鏡により大腸の内壁を観察した内視鏡画像に類似した画像となる。なお、近年では、魚眼投影法（Fisheye Projection）により仮想内視鏡画像を生成して表示することも、ＣＴＣでは行なわれている。また、展開画像は、３次元Ｘ線ＣＴ画像に含まれる大腸内腔領域の芯線上に設定した各点から内壁を径方向に３６０度観察した各画像を２次元平面に投影した画像のことであり、かかる画像は、大腸を仮想的に切り開いた画像となる。したがって、仮想内視鏡画像や展開画像を参照することで、読影者は、大腸内壁における大腸ポリープの有無や大腸ポリープの大きさなどを観察することができる。なお、展開画像は、他に、バネモデルを用いて物理的に大腸を切り開く演算処理法によっても生成することができる。
【０００５】
また、合成画像では、３次元Ｘ線ＣＴ画像を所定の断面で切断したＭＰＲ画像が、大腸内壁を観察可能な仮想内視鏡画像と合成される。したがって、合成画像を参照することで、医師は、大腸内壁における大腸ポリープを観察するとともに、大腸内壁にて確認された大腸ポリープが、大腸の組織内にどの程度広がっているのか（浸潤度合い）を観察することができる。なお、かかる画像は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置、超音波診断装置などの医用画像診断装置によって収集された大腸の３次元医用画像からも同様に生成および表示することが可能である。
【０００６】
ここで、ＣＴＣを行なう場合、患者は、大腸内の排泄物除去を行なうために、検査前（例えば、検査前日など）の前処置として下剤または経口腸管洗浄液を服用する。そして、患者の大腸内には、大腸を拡張するために、検査直前の処置として炭酸ガスが注入される。かかる処置ののち、ＣＴＣでは、Ｘ線ＣＴ装置により大腸の３次元Ｘ線ＣＴ画像が生成され、生成された３次元Ｘ線ＣＴ画像から上述した各種画像が生成される。
【０００７】
しかし、排泄物除去後の大腸内腔内には、水や脂肪を主成分とする液体（残渣）が残存する領域（残渣領域）がある。かかる残渣領域が存在すると、残渣領域のために大腸内壁の観察ができない領域が生じてしまい、医師は、患者の大腸内壁に形成されたポリープを見落としてしまう場合がある。このため、ＣＴＣでは、残渣を除去する必要がある。ここで、残渣は、例えば、吸引により除去することは可能であるが、残渣吸引は、患者にとって負担が大きい。そこで、近年、ＣＴＣでは、前処置として、下剤または経口腸管洗浄液とともにバリウム（登録商標）やガストログラフィン（登録商標）などの造影剤を患者に服用させることで残渣領域の造影を行ない、３次元医用画像内の高輝度領域を残渣領域として標識する方法（fetal tagging）が行なわれている。
【０００８】
そして、標識された領域は、電子クレンジング（Electric Cleansing）というデジタル画像処理により３次元医用画像から除去される。そして、ＣＴＣでは、電子クレンジング処理済みの３次元医用画像から、上述した各種画像が生成される。図２３は、電子クレンジングを説明するための図である。
【０００９】
例えば、３次元Ｘ線ＣＴ画像にて標識された残渣領域（ＣＴ値の高い領域）は、図２３の（Ａ）に示すように、電子クレンジングにより除去される。かかる処理が行なわれることにより、例えば、ＣＴＣにより生成および表示される仮想内視鏡画像は、図２３の（Ｂ）に示すように、残渣領域により隠れていた大腸内壁が描出された画像となる。
【００１０】
しかし、患者は、上述した残渣領域の除去を行なうために造影剤を服用することが必要となる。しかし、侵襲性がある造影剤の服用は、患者にとって負担となるため、近年、非造影の３次元医用画像から残渣領域を除去することが可能となる方法の開発が進められている。
【００１１】
非造影の３次元Ｘ線ＣＴ画像から残渣領域を除去する方法としては、残渣が液体であり、大腸内腔内の空気領域と残渣領域との境界面が重力により略水平となることに着目した方法がある（例えば、特許文献１を参照）。かかる方法では、３次元Ｘ線ＣＴ画像におけるＣＴ値およびＣＴ値の勾配に基づいて空気領域と液体領域との境界面が抽出され、水平となっている境界面が残渣領域の上辺として識別される。そして、かかる方法では、抽出された空気領域と液体領域とが大腸の内腔領域と識別される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４１４６４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、上記した従来の技術は、水のＣＴ値に基づいて抽出された液体領域の「水平な境界面以外の外周」を、液体領域と大腸内壁の組織領域との境界面（残渣領域の下辺）として識別している。しかし、大腸は、腹腔の周辺を取り巻くように湾曲しているため、例えば、非造影の３次元Ｘ線ＣＴ画像にて残渣領域と同等のＣＴ値を有する領域が隣接している場合、上記した従来の技術では、かかる隣接領域が残渣領域とともに液体領域（残渣領域）として抽出される場合がある。しかし、上記した従来の技術は、液体領域として抽出された領域が、確実に一つの残渣領域に由来している領域であるのか否かについて考慮していないので、残渣領域の下辺を精度よく識別することができない場合がある。
【００１４】
すなわち、上記した従来の技術は、残渣領域の下辺の識別精度を保証するものではないため、非造影の３次元医用画像から必ずしも精度よく残渣領域を除去できない場合があるという課題があった。
【００１５】
また、上記した従来の技術を３次元ＭＲＩ画像や３次元超音波画像に適用した場合でも、同様の課題が生じる。
【００１６】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、非造影の３次元医用画像から精度よく残渣領域を除去することが可能となる画像処理装置、医用画像診断装置および画像処理プログラム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】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、画像処理装置であって、内腔を有する臓器を撮影した３次元医用画像から、当該臓器の空気領域および当該空気領域の芯線を抽出する臓器抽出手段と、前記３次元医用画像を切断した複数の断面画像それぞれにおいて前記臓器抽出手段により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭から当該３次元医用画像の撮影時における重力方向と略垂直となる水平線分を残渣上辺として抽出する残渣上辺抽出手段と、前記残渣上辺抽出手段により前記残渣上辺が抽出された断面画像を構成する各画素の画素値の勾配を当該残渣上辺から前記重力方向により定まる断面画像の下部方向に向かって算出し、当該算出した画素値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する残渣下辺抽出手段と、前記残渣上辺抽出手段により抽出された前記残渣上辺および前記残渣下辺抽出手段により抽出された前記残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として前記３次元医用画像から除去する残渣領域除去手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１記載の本発明は、医用画像診断装置であって、内腔を有する臓器を撮影した３次元医用画像を生成する３次元医用画像生成手段と、前記３次元医用画像生成手段により生成された前記３次元医用画像から、当該臓器の空気領域および当該空気領域の芯線を抽出する臓器抽出手段と、前記３次元医用画像を切断した複数の断面画像それぞれにおいて前記臓器抽出手段により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭から当該３次元医用画像の撮影時における重力方向と略垂直となる水平線分を残渣上辺として抽出する残渣上辺抽出手段と、前記残渣上辺抽出手段により前記残渣上辺が抽出された断面画像を構成する各画素の画素値の勾配を当該残渣上辺から前記重力方向により定まる断面画像の下部方向に向かって算出し、当該算出した画素値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する残渣下辺抽出手段と、前記残渣上辺抽出手段により抽出された前記残渣上辺および前記残渣下辺抽出手段により抽出された前記残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として前記３次元医用画像から除去する残渣領域除去手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２記載の本発明は、画像処理プログラムであって、内腔を有する臓器を撮影した３次元医用画像から、当該臓器の空気領域および当該空気領域の芯線を抽出する臓器抽出手順と、前記３次元医用画像を切断した複数の断面画像それぞれにおいて前記臓器抽出手順により抽出された前記空気領域の外周に対応する輪郭から当該３次元医用画像の撮影時における重力方向と略垂直となる水平線分を残渣上辺として抽出する残渣上辺抽出手順と、前記残渣上辺抽出手順により前記残渣上辺が抽出された断面画像を構成する各画素の画素値の勾配を当該残渣上辺から前記重力方向により定まる断面画像の下部方向に向かって算出し、当該算出した画素値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する残渣下辺抽出手順と、前記残渣上辺抽出手順により抽出された前記残渣上辺および前記残渣下辺抽出手順により抽出された前記残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として前記３次元医用画像から除去する残渣領域除去手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１、１１または１２の発明によれば、非造影の３次元医用画像から精度よく残渣領域を除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施例１に係る画像処理装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、大腸抽出部を説明するための図である。
【図３】図３は、断面画像生成部を説明するための図である。
【図４】図４は、下部断面分離部を説明するための図である。
【図５】図５は、下部断面細線化部を説明するための図である。
【図６】図６は、水平点列抽出部および残渣上辺抽出部を説明するための図である。
【図７】図７は、勾配算出部および残渣下辺抽出部を説明するための図である。
【図８】図８は、残渣下辺抽出部を説明するための図である。
【図９】図９は、残渣領域設定部を説明するための図である。
【図１０】図１０は、実施例１に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１１は、表示制御部による表示制御処理の変形例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、実施例２に係る画像処理装置の構成を説明するための図である。
【図１３】図１３は、内腔半径設定部を説明するための図である。
【図１４】図１４は、実施例２に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１５は、実施例３に係る画像処理装置の構成を説明するための図である。
【図１６】図１６は、残渣下辺細線化部および残渣下辺補正部を説明するための図である。
【図１７】図１７は、実施例３に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１８】図１８は、残渣下辺補正部の突出部位検出機能を用いた変形例を説明するための図である。
【図１９】図１９は、実施例４に係る画像処理装置の構成を説明するための図である。
【図２０】図２０は、芯線補正部を説明するための図である。
【図２１】図２１は、実施例４に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図２２】図２２は、実施例１に係る画像処理装置の変形例を説明するための図である。
【図２３】図２３は、電子クレンジングを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像処理装置、医用画像診断装置および画像処理プログラムの実施例を詳細に説明する。なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
まず、実施例１に係る画像処理装置の構成について説明する。図１は、実施例１に係る画像処理装置の構成を示す図である。図１に示すように、実施例１に係る画像処理装置１０は、医用画像データベース３０と接続されており、医用画像データベース３０は、医用画像診断装置２０と接続されている。なお、医用画像データベース３０は、実際には、複数の医用画像診断装置２０と接続されている。
【００２４】
図１に示す医用画像診断装置２０は、３次元医用画像を生成することが可能な医用画像診断装置である。具体的には、医用画像診断装置２０は、３次元Ｘ線ＣＴ画像を生成可能なＸ線ＣＴ装置、３次元ＭＲＩ画像を生成可能なＭＲＩ装置、３次元超音波画像を生成可能な超音波診断装置などである。
【００２５】
図１に示す医用画像データベース３０は、医用画像診断装置２０によって生成された各種３次元医用画像のデータを格納するデータベースである。具体的には、医用画像データベース３０は、各種医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）のデータベースや、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベースなどである。なお、医用画像データベース３０は、３次元医用画像とともに、当該３次元医用画像データの撮影日時や、撮影時における患者の体位方向や、３次元医用画像データの撮影時における重力方向などの付帯情報も同時に格納する。
【００２６】
ここで、実施例１に係る画像処理装置１０は、操作者である医師などの読影者から指定された３次元医用画像を医用画像データベース３０から取得し、取得した３次元医用画像を画像処理したうえで、医師に提示する装置である。具体的には、実施例１に係る画像処理装置１０の操作者から指定される３次元医用画像は、患者の大腸を非造影の状態で撮影した３次元医用画像である。
【００２７】
なお、撮影対象となる患者は、大腸内の排泄物除去を行なうために、検査前（例えば、検査前日など）の前処置として下剤または経口腸管洗浄液を服用する。そして、患者の大腸内には、大腸を拡張するために、検査直前の処置として炭酸ガスが注入される。そして、医用画像診断装置２０は、当該患者の内腔を有する大腸を撮影した非造影の３次元医用画像を生成し、医用画像データベース３０に格納する。
【００２８】
そして、実施例１に係る画像処理装置１０は、医用画像データベース３０から取得した大腸の非造影３次元医用画像から精度よく残渣領域を除去することが可能となるように構成された装置である。
【００２９】
なお、以下では、実施例１に係る画像処理装置１０が、医用画像診断装置２０であるＸ線ＣＴ装置が生成した大腸の非造影３次元医用画像から残渣領域を除去する場合について説明する。ただし、実施例１に係る画像処理装置１０は、医用画像診断装置２０であるＭＲＩ装置が生成した大腸の非造影３次元ＭＲＩ画像や、医用画像診断装置２０である超音波診断装置が生成した大腸の非造影３次元超音波画像から残渣領域を除去することも可能である。
【００３０】
以下、実施例１に係る画像処理装置１０が行なう画像処理について、図１とともに、図２〜９を用いて詳細に説明する。なお、図２は、大腸抽出部を説明するための図であり、図３は、断面画像生成部を説明するための図であり、図４は、下部断面分離部を説明するための図であり、図５は、下部断面細線化部を説明するための図である。また、図６は、水平点列抽出部および残渣上辺抽出部を説明するための図であり、図７は、勾配算出部および残渣下辺抽出部を説明するための図であり、図８は、残渣下辺抽出部を説明するための図であり、図９は、残渣領域設定部を説明するための図である。
【００３１】
図１に示すように、実施例１に係る画像処理装置１０は、入力部１１と、表示部１２と、３次元医用画像データ記憶部１３と、大腸抽出部１４と、残渣領域抽出部１５と、残渣領域除去部１６と、画像生成部１７と、表示制御部１８とを有する。
【００３２】
入力部１１は、マウスやキーボードやマイクなどを有し、操作者が画像処理装置１０を操作するための各種情報を入力するために用いられる。具体的には、入力部１１は、操作者から、画像処理を行なう３次元医用画像の指定を受け付けて、医用画像データベース３０に通知する。例えば、入力部１１は、操作者から、画像処理を行なう３次元医用画像として、大腸の非造影３次元Ｘ線ＣＴの指定を受け付けて、医用画像データベース３０に通知する。これにより、医用画像データベース３０は、操作者から指定された３次元Ｘ線ＣＴ画像を上述した付帯情報とともに画像処理装置１０に転送する。
【００３３】
表示部１２は、モニタなどを有し、入力部１１を介して操作者から各種設定情報を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、後述する表示制御部１８の制御の元、各種画像を表示する。
【００３４】
３次元医用画像データ記憶部１３は、入力部１１を介して操作者が指定することにより医用画像データベース３０から取得した３次元医用画像を上述した付帯情報とともに記憶する。本実施例１では、３次元医用画像データ記憶部１３は、下剤または経口腸管洗浄液により排泄物が除去されたのち大腸内に炭酸ガスの注入が行なわれた患者の大腸を撮影した非造影３次元Ｘ線画像を付帯情報とともに記憶する。
【００３５】
なお、本実施例１では、画像処理装置１０が医用画像データベース３０から３次元医用画像を取得する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、画像処理装置１０が医用画像データベース３０から同一患者の大腸領域が撮影された複数の２次元医用画像を取得して、取得した複数の２次元医用画像から３次元医用画像を再構成して後段の処理に用いる場合であってもよい。かかる場合、例えば、医用画像診断装置２０であるＸ線ＣＴ装置は、大腸の非造影２次元Ｘ線ＣＴ画像を複数のスライス断面にて生成して医用画像データベース３０に格納する。そして、画像処理装置１０は、複数の非造影２次元Ｘ線ＣＴ画像を一括して医用画像データベース３０から取得して、取得した複数の非造影２次元Ｘ線ＣＴ画像から非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像を再構成して、３次元医用画像データ記憶部１３に格納する。
【００３６】
大腸抽出部１４は、３次元医用画像データ記憶部１３に格納された非造影３次元医用画像から、画像処理対象となる大腸領域を抽出する。具体的には、大腸抽出部１４は、非造影３次元医用画像における大腸領域を特定する機能と、非造影３次元医用画像における空気領域（内腔領域）および当該空気領域の芯線を抽出する機能とを有する。具体的には、大腸抽出部１４は、図１に示すように、肛門検出部１４ａと、盲腸検出部１４ｂと、空気領域抽出部１４ｃと、芯線抽出部１４ｄとを有する。
【００３７】
肛門検出部１４ａは、３次元医用画像の画素値と、付帯情報に含まれる患者の撮影時における体位方法とから、解剖学的に大腸末端の起点となる肛門を検出する。例えば、肛門検出部１４ａは、３次元Ｘ線ＣＴ画像を構成する各画素のＣＴ値を用いて、肛門の組織形状と一致する複数の候補領域を特定する。そして、肛門検出部１４ａは、特定した複数の候補領域の３次元Ｘ線ＣＴ画像における位置と、付帯情報に含まれる患者の撮影時における体位方法とから、解剖学的に合致した位置にある候補領域を肛門として検出する。
【００３８】
盲腸検出部１４ｂは、肛門検出部１４ａが検出した肛門から連続している組織領域を大腸領域として定義し、さらに、画素値（ＣＴ値）に基づく組織形状から盲腸を検出することによって、大腸の終点を定義する。すなわち、盲腸検出部１４ｂは、検出した盲腸を小腸との分岐点をとして、非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像に含まれる大腸領域を特定する。
【００３９】
空気領域抽出部１４ｃは、肛門検出部１４ａおよび盲腸検出部１４ｂの処理により特定された大腸領域における空気領域を抽出する。具体的には、空気領域抽出部１４ｃは、空気に相当するＣＴ値から設定された閾値を用いた処理により、大腸領域における空気領域を非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像から抽出する。
【００４０】
芯線抽出部１４ｄは、空気領域抽出部１４ｃにより抽出された大腸領域における空気領域の形状から、肛門と盲腸付近をつなぐ大腸芯線を抽出する。
【００４１】
かかる大腸抽出部１４の処理により、大腸の非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像から、図２に示すように、肛門から盲腸に至る大腸の空気領域および大腸芯線が抽出される。
【００４２】
なお、大腸抽出部１４は、空気領域抽出部１４ｃによる「３次元Ｘ線ＣＴ画像全体の空気領域」の抽出処理および芯線抽出部１４ｄによる「３次元Ｘ線ＣＴ画像全体の空気領域における芯線」の抽出処理を行なったのち、肛門検出部１４ａおよび盲腸検出部１４ｂによる大腸領域の特定処理を行なうことで、肛門から盲腸に至る大腸の空気領域および大腸の空気領域の芯線を抽出する場合であってもよい。
【００４３】
図１に戻って、残渣領域抽出部１５は、排泄物除去後の大腸内腔内に残存する水や脂肪を主成分とする残渣の領域を非造影３次元医用画像（本実施例１では非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像）から抽出する機能を有し、断面画像生成部１５ａと、下部断面分離部１５ｂと、下部断面細線化部１５ｃと、水平点列抽出部１５ｄと、残渣上辺抽出部１５ｅと、勾配算出部１５ｆと、残渣下辺抽出部１５ｇと、残渣領域設定部１５ｈとを有する。まず、断面画像生成部１５ａと、下部断面分離部１５ｂと、下部断面細線化部１５ｃと、水平点列抽出部１５ｄと、残渣上辺抽出部１５ｅとの処理により、非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像を切断した複数の断面画像それぞれにおいて冠動脈の空気領域の外周に対応する輪郭のうち、当該非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像の撮影時における重力方向と略垂直となる水平線分が残渣上辺として抽出される。以下、具体的な残渣上辺の抽出処理について説明する。
【００４４】
断面画像生成部１５ａは、図３に示すように、芯線抽出部１４ｄにより抽出された大腸芯線に垂直な複数の断面を用いて非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像を切断した複数の断面画像を生成する。例えば、断面画像生成部１５ａは、非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像からＭＰＲ画像を生成する。ここで、断面画像を生成するために用いられる大腸芯線に垂直な断面の間隔（断面間隔）は、残渣領域の抽出処理の精度に依存することから、操作者により入力部１１を介して手動にて設定される場合であってもよいし、自動的に調整して設定される場合であってもよい。なお、断面間隔を自動的に調整して設定する方法については、残渣上辺抽出部１５ｅを説明した後に説明する。
【００４５】
図１に戻って、下部断面分離部１５ｂは、芯線抽出部１４ｄにより抽出された大腸芯線上の点を通り、かつ、「非造影３次元Ｘ線ＣＴ画像の撮影時における重力方向」に垂直な直線により、断面画像生成部１５ａにより生成された複数の断面画像それぞれから下部断面を分離する。すなわち、下部断面分離部１５ｂは、図４に示すように、大腸芯線を通り、かつ、付帯情報に含まれていた重力方向に対して垂直方向にある直線を設定し、設定した直線より下半分に位置する断面画像の部分を下部断面として分離する。
【００４６】
図１に戻って、下部断面細線化部１５ｃおよび水平点列抽出部１５ｄは、残渣上辺抽出部１５ｅが行なう残渣上辺抽出のための情報を提供する。まず、下部断面細線化部１５ｃは、下部断面分離部１５ｂにより複数の断面画像それぞれから分離された複数の下部断面それぞれにおいて空気領域抽出部１４ｃにより抽出された空気領域の外周に対応する輪郭の細線化処理を、当該輪郭上に設定したサンプリング点の点列により線分群を生成することで実行する。すなわち、下部断面細線化部１５ｃは、図５に示すように、下部断面に含まれている空気領域の輪郭に所定の間隔でサンプリング点を設定し、設定した複数のサンプリング点（点列）の間を結んだ線分群を生成することで、当該輪郭を細線化する。
【００４７】
ここで、細線化処理に用いられるサンプリング点の間隔は、残渣領域抽出処理の精度に依存することから、操作者により入力部１１を介して小さい値に手動にて設定される場合であってもよいが、以下に説明するように、下部断面細線化部１５ｃが生成した各線分の線分ベクトルの方向に応じて自動的に調整する場合であってもよい。具体的には、下部断面細線化部１５ｃは、輪郭の端部からもう一方の端部に向かって初期設定された間隔にて設定したサンプリング点により、線分を順次生成する。そして、下部断面細線化部１５ｃは、線分を生成するごとに、生成した線分の線分ベクトルの方向と、前回生成した線分の線分ベクトルの方向との変化量を算出する。ここで、残渣領域の上辺は、残渣が液体であることから略水平である。したがって、下部断面細線化部１５ｃは、変化量が所定の範囲内である場合、略水平な線分が連続していると判定して、初期設定された間隔を拡げてサンプリング点を設定するように調整する。そして、下部断面細線化部１５ｃは、変化量が所定の範囲より大きくなった場合、拡げたサンプリング点の間隔を、例えば、初期設定に戻す。
【００４８】
図１に戻って、水平点列抽出部１５ｄは、下部断面細線化部１５ｃの細線化処理により生成された線分群のうち重力方向と略垂直となる線分群を構成する点列を水平点列として抽出する処理を、複数の下部断面それぞれにおいて実行する。例えば、水平点列抽出部１５ｄは、図６の（Ａ）や（Ｂ）に示すように、斜線によりハッチングされた複数のサンプリング点を水平点列として抽出する。
【００４９】
図１に戻って、残渣上辺抽出部１５ｅは、水平点列抽出部１５ｄにより抽出された水平点列で定まる線分群を水平線分とする。ここで、上述したように、残渣領域の上辺は、残渣が液体であることから、撮影時の重力方向に対して略水平であり、水平点列抽出部１５ｄが抽出した水平点列で結ばれる水平線分は、残渣上辺の候補となる。
【００５０】
そこで、残渣上辺抽出部１５ｅは、図６の（Ａ）に示すように、水平線分が複数の下部断面にて連続して（例えば、３回以上連続して）抽出された場合、当該複数の下部断面それぞれにて抽出された水平点列で定まる各水平線分を残渣上辺として抽出する。
【００５１】
一方、残渣上辺抽出部１５ｅは、図６の（Ｂ）に示すように、水平線分が複数の下部断面にて連続して抽出されなかった場合、残渣が存在しないと判定する。
【００５２】
なお、本実施例１では、残渣上辺の抽出処理を、細線化処理により抽出される水平点列を用いた水平線分の抽出処理により行なう場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、残渣上辺抽出部１５ｅが、下部断面において空気領域の外周に対応する輪郭と、重力方向から設定した水平な線分とをパターンマッチングすることで、当該輪郭と略水平となる水平線分を抽出して、残渣上辺を抽出する場合であってもよい。
【００５３】
ここで、改めて、断面間隔を自動的に調整して設定する方法について、説明する。かかる方法においては、断面画像生成部１５ａによる断面画像の生成処理が、下部断面分離部１５ｂと、下部断面細線化部１５ｃと、水平点列抽出部１５ｄと、残渣上辺抽出部１５ｅとの処理と並行して行なわれる。そして、断面画像生成部１５ａは、残渣領域の上辺候補が連続して抽出された場合、断面間隔を狭くし、残渣領域の上辺候補が連続して抽出されない場合、垂直な断面の間隔を大きくする。これにより、残渣が存在する領域のみを細かく探索して、残渣上辺を精度よく抽出することができる。
【００５４】
そして、残渣上辺が抽出されると、図１に示す勾配算出部１５ｆおよび残渣下辺抽出部１５ｇの処理により、残渣下辺が抽出される。まず、勾配算出部１５ｆは、残渣上辺抽出部１５ｅにより残渣上辺が抽出された下部断面の分離元である断面画像を構成する各画素の画素値（ＣＴ値）の勾配を当該残渣上辺から重力方向に向かって算出する。そして、残渣下辺抽出部１５ｇは、勾配算出部１５ｆが算出したＣＴ値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する。ここで、所定の値は、例えば、残渣のＣＴ値（単位：ＨＵ）が「−１０〜＋１０ＨＵ」であるのに対して、大腸ポリープのＣＴ値が「平均３５ＨＵ（最大５５ＨＵ）であることを参照して、操作者により設定される。
【００５５】
すなわち、勾配算出部１５ｆは、図７の（Ａ）に示すように、残渣上辺が抽出された各断面画像において、残渣上辺を構成する水平点列の各サンプリング点から重力方向に沿った直線上にある画素のＣＴ値を取得する。そして、勾配算出部１５ｆは、取得したＣＴ値間の勾配（「ＣＴ値の差分値」／「画素間距離」）を算出し、例えば、図７の（Ｂ）に示すように、算出した勾配を重力方向に沿って並べたヒストグラムを生成する。ここで、勾配算出部１５ｆは、図７の（Ｂ）に示すヒストグラムの生成処理を、残渣上辺が抽出された各断面画像にて、残渣上辺を構成する水平点列のサンプリング点すべてについて行なう。
【００５６】
なお、勾配算出部１５ｆは、残渣上辺を構成する水平点列をそのまま用いずに、残渣上辺として抽出された水平線分に対して改めて細かい間隔でサンプリング点を設定して、上述した勾配のヒストグラムを生成してもよい。これにより、以下の残渣下辺抽出処理の精度を向上させることができる。特に、下部断面細線化部１５ｃが略水平となっている部分にてサンプリング点の間隔を拡げるように自動調整している場合、かかる処理は必要となる。また、本実施例では、勾配算出部１５ｆが画素値の勾配を残渣上辺上のサンプリング点から重力方向に向かって算出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、勾配算出部１５ｆが画素値の勾配を算出する方向は、重力方向により定まる断面画像の下部方向に向かう方向であればよい。例えば、勾配算出部１５ｆは、残渣上辺の中心点から下部方向に向かって放射状に延ばした線分上にて画素値の勾配を算出する場合であってもよい。
【００５７】
図１に戻って、残渣下辺抽出部１５ｇは、ＣＴ値の勾配が所定の値以上となった画素を特定する。例えば、残渣下辺抽出部１５ｇは、図７の（Ｂ）にて矢印で示す画素における勾配が所定の値以上となっていることを特定する。そして、残渣下辺抽出部１５ｇは、勾配が所定の値以上となっている画素の特定処理を、残渣上辺が抽出された各断面画像において残渣上辺上のサンプリング点ごとに生成されたヒストグラムそれぞれを参照して行なう。そして、残渣下辺抽出部１５ｇは、同一の断面画像にて特定された各画素を結ぶ線分群を残渣下辺として抽出する。かかる処理により、残渣下辺抽出部１５ｇは、図８に示すように、残渣上辺が抽出された各断面画像における残渣下辺を抽出する。
【００５８】
すなわち、本実施例１では、残渣上辺から重力方向に向かってＣＴ値の勾配を算出することで、水分を主成分とする残渣に対応するＣＴ値から、大腸組織に対応するＣＴ値に変化した画素を特定する。例えば、上記した所定の値は、残渣のＣＴ値（単位：ＨＵ）が「−１０〜＋１０ＨＵ」であるのに対して、大腸ポリープのＣＴ値が「平均３５ＨＵ（最大５５ＨＵ）」であることを参照して、操作者により設定される。これにより、本実施例１では、断面画像に含まれる同一の内腔領域内にて正確に残渣下辺を抽出することができる。
【００５９】
図１に戻って、残渣領域設定部１５ｈは、残渣上辺抽出部１５ｅにより抽出された残渣上辺および残渣下辺抽出部１５ｇにより抽出された残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として設定する。例えば、残渣領域設定部１５ｈは、図９に示すように、残渣上辺および残渣下辺により囲まれる領域を３次元Ｘ線ＣＴ画像にて特定する。そして、残渣領域設定部１５ｈは、特定した領域を構成する各画素（各ボクセル）の座標に対応付けて残渣領域であることを示す情報（例えば、「１」）を設定し、特定した領域以外を構成する各画素（各ボクセル）の座標に対応付けて残渣領域でないことを示す情報（例えば、「０」）を設定する。
【００６０】
図１に戻って、残渣領域除去部１６は、残渣領域設定部１５ｈにより設定された残渣領域を３次元Ｘ線ＣＴ画像から除去する。例えば、残渣領域除去部１６は、残渣領域設定部１５ｈが「１」を対応付けた座標の画素（ボクセル）を除去することで、３次元Ｘ線ＣＴ画像から残渣領域を除去する。
【００６１】
画像生成部１７は、残渣領域除去部１６により残渣領域が除去された３次元Ｘ線ＣＴ画像から、仮想内視鏡画像や、展開画像や、仮想内視鏡画像とＭＰＲ画像との合成画像などを表示用画像として生成する。そして、表示制御部１８は、画像生成部１７により生成された表示用画像を、表示部１２のモニタにて表示するように制御する。
【００６２】
次に、図１０を用いて、実施例１に係る画像処理装置１０の処理について説明する。図１０は、実施例１に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【００６３】
図１０に示すように、実施例１に係る画像処理装置１０は、操作者から指定された処理対象となる非造影の３次元Ｘ線ＣＴ画像が３次元医用画像データ記憶部１３に格納されると（ステップＳ１０１肯定）、以下の処理を開始する。すなわち、空気領域抽出部１４ｃは、肛門検出部１４ａによる肛門検出および盲腸検出部１４ｂによる盲腸検出が行なわれることで３次元Ｘ線ＣＴ画像にて特定された大腸領域における大腸空気領域を抽出する（ステップＳ１０２）。
【００６４】
そして、芯線抽出部１４ｄは、空気領域抽出部１４ｃにより抽出された大腸空気領域の大腸芯線を抽出し（ステップＳ１０３）、断面画像生成部１５ａは、芯線抽出部１４ｄにより抽出された大腸芯線に垂直な複数の断面を用いて３次元Ｘ線ＣＴ画像を切断した複数の断面画像を生成する（ステップＳ１０４）。
【００６５】
続いて、下部断面分離部１５ｂは、大腸芯線上の点を通り、かつ、撮影時における重力方向に垂直な直線により、複数の断面画像それぞれから下部断面を分離し（ステップＳ１０５）、下部断面細線化部１５ｃは、複数の断面画像それぞれから分離された複数の下部断面それぞれに対して細線化処理を行なう（ステップＳ１０６）。すなわち、下部断面細線化部１５ｃは、下部断面分離部１５ｂにより複数の断面画像それぞれから分離された複数の下部断面それぞれにおいて空気領域抽出部１４ｃにより抽出された空気領域の外周に対応する輪郭を、当該輪郭上に設定したサンプリング点の点列により線分群を生成することで、細線化処理を行なう。
【００６６】
そののち、水平点列抽出部１５ｄは、複数の下部断面それぞれにおいて下部断面細線化部１５ｃの細線化処理により生成された線分群のうち重力方向と略垂直となる線分群を構成する点列を水平点列として抽出し（ステップＳ１０７）、残渣上辺抽出部１５ｅは、水平点列抽出部１５ｄにより残渣上辺の候補である水平点列が複数の下部断面にて連続して抽出されたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【００６７】
ここで、水平点列が複数の下部断面にて連続して抽出された場合（ステップＳ１０８肯定）、残渣上辺抽出部１５ｅは、残渣上辺を抽出する（ステップＳ１０９）。すなわち、残渣上辺抽出部１５ｅは、水平点列が連続して抽出された複数の下部断面それぞれにて抽出された水平点列で定まる各水平線分を残渣上辺として抽出する。
【００６８】
そして、勾配算出部１５ｆは、残渣上辺から重力方向に向かうＣＴ値の勾配を算出する（ステップＳ１１０）。すなわち、勾配算出部１５ｆは、残渣上辺抽出部１５ｅにより残渣上辺が抽出された下部断面の分離元である断面画像を構成する各画素のＣＴ値の勾配を当該残渣上辺から重力方向に向かって算出する。具体的には、勾配算出部１５ｆは、残渣上辺が抽出された各断面画像において、残渣上辺である水平線分上の各サンプリング点から重力方向に沿った直線上にある画素のＣＴ値を取得する。そして、勾配算出部１５ｆは、取得したＣＴ値間の勾配（「ＣＴ値の差分値」／「画素間距離」）を算出し、算出した勾配を重力方向に沿って並べたヒストグラムを生成する。
【００６９】
続いて、残渣下辺抽出部１５ｇは、勾配算出部１５ｆが算出したＣＴ値の勾配を用いて、残渣下辺を抽出する（ステップＳ１１１）。すなわち、残渣下辺抽出部１５ｇは、ＣＴ値の勾配が所定の値以上となった画素を特定する処理を、残渣上辺が抽出された各断面画像において、サンプリング点ごとに生成されたヒストグラムそれぞれを用いて行なう。そして、残渣下辺抽出部１５ｇは、同一の断面画像にて特定された各画素を結ぶ線分群を残渣下辺として抽出する。
【００７０】
そして、残渣領域設定部１５ｈは、残渣上辺抽出部１５ｅにより抽出された残渣上辺および残渣下辺抽出部１５ｇにより抽出された残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として設定し（ステップＳ１１２）、残渣領域除去部１６は、残渣領域設定部１５ｈにより設定された残渣領域を３次元Ｘ線ＣＴ画像から除去する（ステップＳ１１３）。
【００７１】
そののち、画像生成部１７は、残渣領域除去部１６により残渣領域が除去された３次元Ｘ線ＣＴ画像から表示用画像を生成する（ステップＳ１１４）。
【００７２】
一方、水平点列が複数の下部断面にて連続して抽出されなかった場合（ステップＳ１０８否定）、画像生成部１７は、残渣領域が存在しないと判定して、空気領域抽出部１４ｃにより抽出された大腸空気領域を用いて、ステップＳ１０１にて格納された３次元Ｘ線ＣＴ画像から表示用画像を生成する（ステップＳ１１５）。
【００７３】
そして、表示制御部１８は、ステップＳ１１４またはステップＳ１１５において画像生成部１７により生成された表示用画像を表示部１２のモニタにて表示するように制御し（ステップＳ１１６）、処理を終了する。
【００７４】
上述したように、実施例１では、３次元医用画像データ記憶部１３に格納された非造影の３次元Ｘ線ＣＴ画像にて肛門検出部１４ａによる肛門検出および盲腸検出部１４ｂによる盲腸検出が行なわれることで大腸領域が特定される。そして、空気領域抽出部１４ｃは、特定された大腸領域における大腸空気領域を抽出し、芯線抽出部１４ｄは、大腸空気領域の大腸芯線を抽出し、断面画像生成部１５ａは、大腸芯線に垂直な複数の断面を用いて３次元Ｘ線ＣＴ画像を切断した複数の断面画像を生成する。そして、下部断面分離部１５ｂは、大腸芯線上の点を通り、かつ、撮影時における重力方向に垂直な直線により、複数の断面画像それぞれから下部断面を分離し、下部断面細線化部１５ｃは、複数の下部断面それぞれにおいて空気領域の外周に対応する輪郭を、当該輪郭上に設定したサンプリング点の点列により線分群を生成することで、細線化処理を行なう。
【００７５】
そして、水平点列抽出部１５ｄは、複数の下部断面それぞれにおいて細線化処理により生成された線分群のうち重力方向と略垂直となる線分群を構成する点列を水平点列として抽出し、残渣上辺抽出部１５ｅは、水平点列抽出部１５ｄにより残渣上辺の候補である水平点列が複数の下部断面にて連続して抽出された場合、水平点列が連続して抽出された複数の下部断面それぞれにて抽出された水平点列で定まる各水平線分を残渣上辺として抽出する。
【００７６】
そして、勾配算出部１５ｆは、残渣上辺抽出部１５ｅにより残渣上辺が抽出された下部断面の分離元である断面画像を構成する各画素のＣＴ値の勾配を当該残渣上辺から重力方向に向かって算出し、残渣下辺抽出部１５ｇは、勾配算出部１５ｆが算出したＣＴ値の勾配が所定の値以上となった画素により定まる線分群を残渣下辺として抽出する。そして、残渣領域設定部１５ｈは、残渣上辺抽出部１５ｅにより抽出された残渣上辺および残渣下辺抽出部１５ｇにより抽出された残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として設定し、残渣領域除去部１６は、残渣領域設定部１５ｈにより設定された残渣領域を３次元Ｘ線ＣＴ画像から除去する。
【００７７】
したがって、実施例１によれば、残渣上辺から大腸組織に向かってＣＴ値の勾配を詳細に探索することで残渣下辺を精度よく抽出することができ、非造影の３次元Ｘ線ＣＴ画像から精度よく残渣領域を除去することが可能となる。また、残渣領域の抽出処理を下部断面に限定して行なうので、非造影の３次元Ｘ線ＣＴ画像から迅速に残渣領域を除去することが可能となる。
【００７８】
なお、表示用画像を表示する場合、表示制御部１８により、図１１に示すような表示制御処理が行なわれる場合であってもよい。なお、図１１は、表示制御部による表示制御処理の変形例を説明するための図である。
【００７９】
変形例における表示制御部１８は、表示用画像を表示部１２のモニタにて表示させる際に、当該表示用画像において残渣領域に対応する箇所をさらに表示するように制御する。例えば、図１１に示すように、表示制御部１８は、仮想内視鏡画像において、残渣領域の除去処理実行箇所を示す矢印を重畳させる。これにより、モニタにて画像診断用の画像を参照する医師は、除去処理が行なわれたことにより大腸内壁が描出された箇所であること認識した上で画像診断を行なうことができる。
【実施例２】
【００８０】
実施例２では、実施例１と異なる残渣下辺の抽出処理について、図１２および１３を用いて説明する。なお、図１２は、実施例２に係る画像処理装置の構成を説明するための図であり、図１３は、内腔半径設定部を説明するための図である。
【００８１】
図１２に示すように、実施例２に係る画像処理装置１０は、図１を用いて説明した実施例１に係る画像処理装置１０と比較して、内腔半径設定部１９をさらに有する点が異なる。以下、これを中心に説明する。
【００８２】
実施例１に係る画像処理装置１０は、残渣下辺の抽出処理をＣＴ値の勾配を用いて行なうが、排泄物除去の処置が充分に行なわれていないと残渣に排泄物が濃く混在することとなる。かかる場合、残渣領域のＣＴ値が大腸組織に対応するＣＴ値に近い値となるため、残渣下辺抽出部１５ｇは、ＣＴ値の勾配を用いて残渣下辺を抽出できない場合がある。
【００８３】
そこで、実施例２では、残渣下辺抽出部１５ｇがＣＴ値の勾配から残渣下辺を抽出できなかった場合、内腔半径設定部１９を用いて以下の処理を行なう。
【００８４】
図１２に示すように、内腔半径設定部１９は、上部断面分離部１９ａと、断面半径推定部１９ｂと、半径閾値設定部１９ｃとを有する。
【００８５】
上部断面分離部１９ａは、実施例１にて説明した下部断面分離部１５ｂが下部断面を分離する際に用いた直線を用いて、断面画像から上部断面を分離する。すなわち、上部断面分離部１９ａは、図１３の（Ａ）に示すように、大腸芯線上の点を通り、かつ、重力方向に垂直な直線により、複数の断面画像それぞれから上部断面を分離する。
【００８６】
図１２に戻って、断面半径推定部１９ｂは、上部断面分離部１９ａにより複数の断面画像それぞれから分離された複数の上部断面それぞれにおいて空気領域抽出部１４ｃにより抽出された大腸領域における空気領域の外周に対応する輪郭の形状に基づいて、大腸内腔半径を推定する。
【００８７】
具体的には、断面半径推定部１９ｂは、図１３の（Ｂ）に示すように、上部断面に含まれている空気領域の輪郭の細線化処理を当該輪郭に設定した点列を用いて線分群を生成することで実行する。そして、断面半径推定部１９ｂは、生成した線分群を構成する各線分の線分ベクトルの方向の変化から、図１３の（Ｃ）に示すように、大腸内腔の中心点および大腸内腔半径を推定する。
【００８８】
図１２に戻って、半径閾値設定部１９ｃは、断面半径推定部１９ｂにより推定された大腸内腔半径を半径閾値として設定して、中心点の位置情報とともに残渣下辺抽出部１５ｇに通知する。
【００８９】
残渣下辺抽出部１５ｇは、半径閾値設定部１９ｃから通知された中心点および半径閾値を用いて残渣下辺の抽出処理を行なう。すなわち、残渣下辺抽出部１５ｇは、ＣＴ値の勾配が所定の値以上となる画素が、中心点から半径閾値を隔てた位置においても特定できなかった場合、中心点から重力方向に向かって半径閾値分隔てた位置にある画素を、残渣下辺を構成する画素として特定する。すなわち、実施例２に係る残渣下辺抽出部１５ｇは、ＣＴ値の勾配により残渣下辺が抽出されなかった場合、大腸内腔半径を用いて残渣下辺に相当する画素を特定することで、残渣下辺を抽出する。
【００９０】
かかる処理により特定された残渣下辺を用いて、実施例２においても、残渣領域設定部１５ｈ、残渣領域除去部１６、画像生成部１７および表示制御部１８の処理が順次行なわれる。
【００９１】
次に、図１４を用いて、実施例２に係る画像処理装置１０の処理について説明する。図１４は、実施例２に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、図１０を用いて説明した実施例１に係る画像処理装置１０の処理に追加される処理を中心に説明する。
【００９２】
図１４に示すように、実施例２に係る画像処理装置１０は、ステップＳ１１０において勾配算出部１５ｆが残渣上辺から重力方向に向かうＣＴ値の勾配を算出すると、残渣下辺抽出部１５ｇは、所定の値以上となったＣＴ値の勾配を検出したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
【００９３】
ここで、所定の値以上となったＣＴ値の勾配を検出した場合（ステップＳ２０１肯定）、実施例１と同様に、ステップＳ１１１において、残渣下辺抽出部１５ｇは、所定の値以上となったＣＴ値の勾配を用いて、残渣下辺を抽出する。
【００９４】
一方、所定の値以上となったＣＴ値の勾配が検出されなかった場合（ステップＳ２０１否定）、上部断面分離部１９ａは、大腸芯線上の点を通り、かつ、重力方向に垂直な直線により、複数の断面画像それぞれから上部断面を分離する（ステップＳ２０２）。そして、断面半径推定部１９ｂは、複数の上部断面それぞれに対して細線化処理を行なう（ステップＳ２０３）。すなわち、断面半径推定部１９ｂは、上部断面に含まれている空気領域の輪郭の細線化処理を当該輪郭に設定した点列を用いて線分群を生成することで実行する。
【００９５】
そして、断面半径推定部１９ｂは、上部断面に含まれている空気領域の輪郭を細線化することで生成した線分群を構成する各線分の線分ベクトルの方向の変化から、大腸内腔の中心点を推定し（ステップＳ２０４）、さらに、大腸内腔半径を推定する（ステップＳ２０５）。
【００９６】
そして、半径閾値設定部１９ｃは、断面半径推定部１９ｂにより推定された大腸内腔半径から半径閾値を設定し（ステップＳ２０６）、中心点の位置情報と半径閾値とを残渣下辺抽出部１５ｇに通知する（ステップＳ２０７）。
【００９７】
そして、残渣下辺抽出部１５ｇは、半径閾値設定部１９ｃから通知された中心点の位置情報と半径閾値とを用いて残渣下辺の抽出処理を行なう（ステップＳ２０８）。
【００９８】
そして、ステップＳ１１２において、残渣領域設定部１５ｈは、残渣上辺抽出部１５ｅが抽出した残渣上辺と、残渣下辺抽出部１５ｇがステップＳ１１１またはステップＳ２０８において抽出した残渣下辺を外周とする３次元領域を残渣領域として設定し、画像処理装置１０は、図１０に示すステップＳ１１３以降の処理を行なう。
【００９９】
上述したように、実施例２では、ＣＴ値に基づく残渣下辺の抽出ができない場合でも、大腸内腔半径により推定される残渣下辺を抽出することができ、さらに、残渣と大腸内壁との境界として不適切な箇所を残渣下辺として抽出することを防止することができ、非造影の３次元Ｘ線ＣＴ画像から残渣領域として推定される領域を確実に除去することが可能となる。
【０１００】
なお、実施例２に係る残渣下辺抽出部１５ｇは、ＣＴ値の勾配が所定の値以上となる画素を特定した際に、当該特定した画素の位置が、中心点から半径閾値より隔てた位置にある場合には、中心点から半径閾値分隔てた位置にある画素を、残渣下辺を構成する点列として修正する場合であってもよい。
【実施例３】
【０１０１】
実施例３では、抽出された残渣下辺を補正する場合について、図１５および図１６を用いて説明する。なお、図１５は、実施例３に係る画像処理装置の構成を説明するための図であり、図１６は、残渣下辺細線化部および残渣下辺補正部を説明するための図である。
【０１０２】
図１２に示すように、実施例２に係る画像処理装置１０は、図１を用いて説明した実施例１に係る画像処理装置１０と比較して、残渣領域抽出部１５が残渣下辺細線化部１５ｉおよび残渣下辺補正部１５ｊをさらに有する点が異なる。以下、これらを中心に説明する。
【０１０３】
残渣下辺補正部１５ｊは、残渣下辺抽出部１５ｇにより抽出された残渣下辺にて撮影時の重力方向と同一方向に突出している部分を補正する。かかる補正処理のために、残渣下辺細線化部１５ｉは、残渣下辺の細線化処理を、当該残渣下辺に設定した点列により線分群を生成することで実行する。
【０１０４】
そして、残渣下辺補正部１５ｊは、残渣下辺細線化部１５ｉにより生成された線分群を構成する各線分の線分ベクトルの方向の変化を用いて、撮影時の重力方向と同一方向に突出している突出部分を検出する。
【０１０５】
すなわち、残渣下辺細線化部１５ｉは、下部断面細線化部１５ｃなどと同様に、図１６の（Ａ）に示すように、残渣下辺抽出部１５ｇにより抽出された残渣下辺に所定の間隔でサンプリング点を設定し、設定した複数のサンプリング点（点列）により、残渣下辺を複数の線分として細線化する。そして、残渣下辺補正部１５ｊは、残渣下辺にて生成された線分群の線分ベクトル方向の変化から、残渣下辺において重力と同一方向に顕著に突出している部位を検出する（図１６の（Ａ）に示す破線枠を参照）。
【０１０６】
そして、残渣下辺補正部１５ｊは、検出した突出部位を、例えば、突出部位周辺の線分ベクトルから推定される曲率を用いて補正する（図１６の（Ｂ）に示す破線枠を参照）。
【０１０７】
なお、残渣領域設定部１５ｈは、残渣下辺補正部１５ｊによる補正処理が行なわれた場合は、補正処理後の残渣下辺を用いて残渣領域を設定する。また、残渣下辺補正部１５ｊは、重力方向と同一方向に突出している突出部分が検出されなかった場合、補正処理を行なわない。
【０１０８】
次に、図１７を用いて、実施例３に係る画像処理装置１０の処理について説明する。図１７は、実施例３に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、図１０を用いて説明した実施例１に係る画像処理装置１０の処理に追加される処理を中心に説明する。
【０１０９】
図１７に示すように、実施例３に係る画像処理装置１０は、ステップＳ１１１において残渣下辺抽出部１５ｇが勾配算出部１５ｆにより算出されたＣＴ値の勾配を用いて、残渣下辺を抽出すると、残渣下辺細線化部１５ｉは、残渣下辺に対して細線化処理を行なう（ステップＳ３０１）。
【０１１０】
そして、残渣下辺補正部１５ｊは、残渣下辺細線化部１５ｉの細線化処理により生成された各線分の線分ベクトルを生成し（ステップＳ３０３）、線分ベクトルの方向の変化から、重力方向と同一方向に突出している部分があるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。
【０１１１】
ここで、重力方向と同一方向に突出している部分がない場合（ステップＳ３０４否定）、実施例１と同様に、ステップＳ１１２において、残渣領域設定部１５ｈは、残渣下辺抽出部１５ｇにより抽出された残渣下辺を用いて残渣領域を設定する。
【０１１２】
一方、重力方向と同一方向に突出している部分がある場合（ステップＳ３０４肯定）、残渣下辺補正部１５ｊは、残渣下辺抽出部１５ｇにより抽出された残渣下辺を補正する（ステップＳ３０５）。
【０１１３】
そして、残渣領域設定部１５ｈは、残渣下辺補正部１５ｊにより補正された補正済み残渣下辺を用いて残渣領域を設定する（ステップＳ３０６）。
【０１１４】
そののち、残渣領域除去部１６は、残渣領域設定部１５ｈにより設定された残渣領域を３次元Ｘ線ＣＴ画像から除去する（ステップＳ１１３）。
【０１１５】
なお、実施例３に係る残渣下辺細線化部１５ｉおよび残渣下辺補正部１５ｊの補正処理は、実施例２に係る残渣下辺抽出部１５ｇにより抽出された残渣下辺に対しても実行することが可能である。
【０１１６】
上述したように、実施例３では、一旦抽出された残渣下辺にて大腸内壁にあるひだや大腸ポリープの突出方向とは逆方向に突出している箇所を残渣下辺として不適切であると判定して補正することができ、非造影の３次元Ｘ線ＣＴ画像から精度よく残渣領域を除去することが可能となる。
【０１１７】
ここで、上記した残渣下辺補正部１５ｊは、さらに、残渣下辺にて生成された各線分の線分ベクトルの方向の変化から、残渣下辺において重力方向と反対方向に顕著に突出している部位を検出する場合であってもよい。図１８は、残渣下辺補正部の突出部位検出機能を用いた変形例を説明するための図である。
【０１１８】
すなわち、残渣下辺補正部１５ｊは、残渣下辺の細線化処理により生成された線分ベクトルを用いて、残渣下辺において重力方向と反対方向に顕著に突出している部位を検出する（図１８に示す破線枠を参照）。かかる突出部位は、図１８に示すように残渣により隠れていたひだや大腸ポリープの箇所である可能性がある。そこで、表示制御部１８は、表示用画像を表示部１２のモニタにて表示させる際に、当該表示用画像において残渣下辺補正部１５ｊにより検出された重力方向と反対方向に突出している部分に対応する箇所をさらに表示するように制御する。かかる表示制御処理により、仮想内視鏡画像を参照する読影者は、残渣領域が除去された箇所に隠れていた大腸ポリープの候補箇所を容易に認識して画像診断を行なうことが可能となる。
【実施例４】
【０１１９】
実施例４では、残渣領域を用いて大腸芯線を補正する場合について、図１９および図２０を用いて説明する。なお、図１９は、実施例４に係る画像処理装置の構成を説明するための図であり、図２０は、芯線補正部を説明するための図である。
【０１２０】
図１９に示すように、実施例４に係る画像処理装置１０は、図１を用いて説明した実施例１に係る画像処理装置１０と比較して、芯線補正部１１０をさらに有する点が異なる。以下、これを中心に説明する。
【０１２１】
芯線補正部１１０は、残渣領域除去部１６により残渣領域が除去された３次元Ｘ線ＣＴ画像を用いて、芯線抽出部１４ｄにより抽出された大腸芯線を補正する。
【０１２２】
すなわち、芯線抽出部１４ｄにより抽出された大腸芯線は、残渣領域により実際の大腸内腔領域より狭い空気領域にて抽出された大腸芯線である。そして、実際の大腸内腔領域は、残渣領域と空気領域とを合わせた領域である。したがって、芯線補正部１１０は、残渣領域の大きさに応じて大腸芯線を補正する。例えば、芯線補正部１１０は、図２０に示すように、除去された残渣領域分、大腸断面上の芯線を平行移動させる。
【０１２３】
そして、実施例４に係る画像生成部１７は、残渣除去後の３次元Ｘ線ＣＴ画像と、補正された大腸芯線とを用いて、表示用画像を生成する。なお、芯線補正部１１０による芯線の補正処理は、実施例２または実施例３に係る画像処理装置１０においても実行可能である。
【０１２４】
次に、図２１を用いて、実施例４に係る画像処理装置１０の処理について説明する。図２１は、実施例４に係る画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、図１０を用いて説明した実施例１に係る画像処理装置１０の処理に追加される処理および変更される処理を中心に説明する。
【０１２５】
図２１に示すように、実施例４に係る画像処理装置１０は、ステップＳ１１３において残渣領域除去部１６が残渣領域を３次元Ｘ線ＣＴ画像から除去すると、芯線補正部１１０は、残渣領域除去部１６により残渣領域が除去された３次元Ｘ線ＣＴ画像を用いて、芯線抽出部１４ｄにより抽出された大腸芯線を補正する（ステップＳ４０１）。
【０１２６】
そして、画像生成部１７は、ステップＳ１１４の代わりに、残渣領域除去部１６により残渣領域が除去された３次元Ｘ線ＣＴ画像と、芯線抽出部１４ｄにより補正された大腸芯線とから表示用画像を生成する（ステップＳ４０２）。かかる処理ののち、ステップＳ１１６において、表示制御部１８は、ステップＳ４０２またはステップＳ１１５において画像生成部１７により生成された表示用画像を表示部１２のモニタにて表示するように制御し、処理を終了する。
【０１２７】
上述したように、実施例３では、残渣除去後の３次元Ｘ線ＣＴ画像から大腸芯線を補正するので、内腔の中心付近に視点位置を設定した仮想内視鏡画像、展開画像および合成画像を表示することができ、読影者による画像診断をより支援することが可能となる。
【０１２８】
なお、上記した実施例１〜４では、画像処理装置１０が単体として設置される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像処理装置１０が分離して設置される場合であってもよい。例えば、実施例１に係る画像処理装置１０は、図２２に示すように分散して構成される場合であってもよい。図２２は、実施例１に係る画像処理装置の変形例を説明するための図である。
【０１２９】
図２２に示すように、本変形例においては、画像処理装置１０に、３次元医用画像データ記憶部１３と、大腸抽出部１４と、残渣領域抽出部１５と、残渣領域除去部１６と、画像生成部１７と、表示制御部１８とが設置され、読影者が使用する汎用のＰＣ（Personal Computer）などの画像出力装置４０に、入力部１１および表示部１２が設置される。そして、画像処理装置１０には、通信制御部１１１が追加され、画像出力装置４０に、通信制御部１１２が追加される。
【０１３０】
通信制御部１１２は、例えば、医用画像データベース３０に非造影の３次元医用画像のデータが格納されるごとに、かかるデータを３次元医用画像データ記憶部１３に転送するように制御する。これにより、３次元医用画像データ記憶部１３は、画像処理対象となる３次元医用画像を格納する。それ以降は、実施例１にて説明した大腸抽出部１４と、残渣領域抽出部１５と、残渣領域除去部１６と、画像生成部１７との処理が実行される。
【０１３１】
そして、操作者は、画像出力装置４０の入力部１１を用いて画像処理対象となる３次元医用画像を指定し、通信制御部１１２は、操作者が指定した３次元医用画像を、画像処理装置１０の通信制御部１１１を介して表示制御部１８に通知する。そして、表示制御部１８は、操作者の指定した３次元医用画像から生成された表示用画像を、通信制御部１１１を介して通信制御部１１２に転送し、表示部１２のモニタに表示用画像を表示させる。
【０１３２】
かかる構成とすることで、画像診断作業開始時から残渣除去を開始するのではなく、画像撮影後に自動的に解析処理が実行されるため、待ち時間が少なく、ワークフローのスループットを向上させることが可能となる。
【０１３３】
なお、上記した実施例１〜４では、画像処理装置１０が医用画像診断装置２０と独立に設置される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、医用画像診断装置２０に実施例１〜４で説明した画像処理装置１０が組み込まれる場合であってもよい。すなわち、３次元Ｘ線ＣＴ画像を生成可能なＸ線ＣＴ装置、３次元ＭＲＩ画像を生成可能なＭＲＩ装置、３次元超音波画像を生成可能な超音波診断装置などに画像処理装置１０が組み込まれる場合であってもよい。
【０１３４】
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０１３５】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行される画像処理プログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
以上のように、本発明に係る画像処理装置、医用画像診断装置および画像処理プログラムは、非造影の３次元医用画像を画像処理する場合に有用であり、特に、非造影の３次元医用画像から精度よく残渣領域を除去することに適する。
【符号の説明】
【０１３７】
１０  画像処理装置
１１  入力部
１２  表示部
１３  ３次元医用画像データ記憶部
１４  大腸抽出部
１４ａ  肛門検出部
１４ｂ  盲腸検出部
１４ｃ  空気領域抽出部
１４ｄ  芯線抽出部
１５  残渣領域抽出部
１５ａ  断面画像生成部
１５ｂ  下部断面分離部
１５ｃ  下部断面細線化部
１５ｄ  水平点列抽出部
１５ｅ  残渣上辺抽出部
１５ｆ  勾配算出部
１５ｇ  残渣下辺抽出部
１５ｈ  残渣領域設定部
１６  残渣領域除去部
１７  画像生成部
１８  表示制御部
２０  医用画像診断装置
３０  医用画像データベース
【図１】
2011135936.tif 000003
【図２】
2011135936.tif 000004
【図３】
2011135936.tif 000005
【図４】
2011135936.tif 000006
【図５】
2011135936.tif 000007
【図６】
2011135936.tif 000008
【図７】
2011135936.tif 000009
【図８】
2011135936.tif 000010
【図９】
2011135936.tif 000011
【図１０】
2011135936.tif 000012
【図１１】
2011135936.tif 000013
【図１２】
2011135936.tif 000014
【図１３】
2011135936.tif 000015
【図１４】
2011135936.tif 000016
【図１５】
2011135936.tif 000017
【図１６】
2011135936.tif 000018
【図１７】
2011135936.tif 000019
【図１８】
2011135936.tif 000020
【図１９】
2011135936.tif 000021
【図２０】
2011135936.tif 000022
【図２１】
2011135936.tif 000023
【図２２】
2011135936.tif 000024
【図２３】
2011135936.tif 000025