(57)【要約】  境界線抽出部１５は一列に連なった複数の椎体が投影されるＸ線画像から、隣接する椎体の境界線Ｂを抽出する。椎体領域設定部１７は隣接する境界線Ｂに挟まれた領域を椎体領域Ｌとして設定し、椎体領域Ｌの各々には領域番号が付与される。椎体領域の設定ミスがある場合、境界線の修正を行う際に設定情報消去部２１は椎体領域Ｌと領域番号との情報を消去する。設定情報を消去することにより境界線Ｂを任意の位置へ移動修正できる。椎体領域設定部１７は修正後の境界線Ｂの位置に基づいて、椎体領域Ｌを再度設定する。このような構成により、誤った位置に抽出されている境界線Ｂのみを移動修正して椎体領域の再設定を行うことによって、椎体領域Ｌの各々は正確な位置に設定される。従って、椎体領域を設定するために操作者が受ける作業負担を大幅に軽減できる。
2016067399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体について複数連なっている骨組織が投影されたＸ線画像を生成する画像生成手段と、
前記Ｘ線画像において、隣接する前記骨組織間の境界線を抽出する境界線抽出手段と、
隣接する前記境界線に挟まれる領域を骨領域として設定する骨領域設定手段と、
前記境界線の位置を修正する修正指示を入力する修正指示手段と、
前記修正指示手段に入力される前記修正指示に基づいて、前記骨領域および前記境界線の相互の位置関係であって形態学的に定まる制約を解除する設定情報消去手段と、
前記制約が前記設定情報消去手段によって解除された状態で、前記境界線を前記Ｘ線画像上の任意の位置へ移動修正させる境界線修正手段と、
前記境界線修正手段が前記境界線を移動修正させた状態で、前記境界線修正手段が修正した前記境界線の位置に基づいて前記骨領域を再度設定する再設定指示を前記骨領域設定手段に対して入力する再設定指示手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記設定情報消去手段は前記修正指示手段に入力される前記修正指示に基づいて、前記骨領域設定手段が設定した前記骨領域の情報を消去する画像処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像処理装置において、
前記骨領域の各々に対して、骨領域の各々を区別する領域番号を付与する領域番号付与手段を備え、
前記設定情報消去手段は前記修正指示手段に入力される前記修正指示に基づいて、前記境界線と、前記骨領域および前記領域番号との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約を解除する画像処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記骨組織は椎体である画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像を例とする医用画像に対して画像処理を行う画像処理装置に関し、特に椎体領域の各々について、目的の椎体を正確に区画表示するように画像を処理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場では、骨粗鬆症などの診断を行うためのデータとして、骨密度の測定を行う場合がある。骨密度を測定する際にはＸ線撮影装置を用いて、一例としてＤＸＡ（Ｄｕａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｘ−Ｒａｙ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｍｅｔｒｙ）法などによるＸ線撮影を行う。すなわち臥位体勢の被検体に対してＸ線を照射し、椎体などの骨組織を関心部位とするＸ線画像を撮影する。そして得られたＸ線画像に基づいて、骨の中に含まれるミネラル分の量などを指標として骨密度を測定する。【０００３】
精度の高い骨密度測定を行うためには、Ｘ線画像に映る個々の椎体の面積を正確に求める必要がある。そこで近年では、Ｘ線画像に対して椎体の領域を自動的に抽出・表示する画像処理（自動セグメンテーション）を行う技術について提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００４】
人体の脊柱は頸椎・胸椎・腰椎・仙椎などによって構成されており、多数の椎体が体軸方向に連なった構造を有している。また隣接する椎体の間には椎間（椎間板）が存在する。一般的に骨密度測定を行う場合、５つの腰椎のうち第１腰椎から第４腰椎までの各椎体を測定対象とする。そのため、従来例では被検体の腰椎を関心部位とするＸ線画像を撮影する。そして各腰椎を映し出すＸ線画像に対して自動セグメンテーションを行い、第１腰椎から第４腰椎までの各椎体の領域を抽出・表示する。【０００５】
ここで、従来例の画像処理装置における自動セグメンテーションの動作を説明する。まず図１０に示すように、第１腰椎Ａ１から第５腰椎Ａ５までの、椎体Ａの各々が映し出されるＸ線画像Ｐを取得する（ステップＳ１、図１０（ａ））。次に画像処理装置は、Ｘ線画像Ｐに映るＸ線像から椎体Ａの横輪郭（サイドライン）Ｓや、互いに隣接する椎体Ａ間の境界線Ｂを検出する（ステップＳ２、図１０（ｂ））。境界線Ｂの各々には被検体の頭部側から足部側へ順にＢ１〜Ｂ５の番号が付され、境界線Ｂの各々が特定される。例えば境界線Ｂ１は胸椎Ｋと第１腰椎Ａ１との境界線であり、境界線Ｂ２は第１腰椎と第２腰椎との境界線である。【０００６】
境界線Ｂが特定された後、画像処理装置はサイドラインＳおよび境界線に基づいて、椎体領域の抽出および設定を行う（ステップＳ３）。すなわちサイドラインＳ、境界線Ｂ１、および境界線Ｂ２に囲まれる領域を抽出し、抽出された領域を囲む範囲を椎体領域Ｌ１、すなわち第１腰椎Ａ１を囲む椎体領域として設定する（図１０（ｃ））。椎体領域Ｌ１は一例として矩形の領域であり、上辺と下辺のそれぞれは境界線Ｂ１および境界線Ｂ２に一致する。【０００７】
さらに画像処理装置はサイドラインＳ、境界線Ｂ２、および境界線Ｂ３に囲まれる領域を抽出し、第２腰椎Ａ２を囲む領域として椎体領域Ｌ２を設定する。そして同様に、第３椎体Ａ３を囲む領域として椎体領域Ｌ３が設定され、第４椎体Ａ４を囲む領域として椎体領域Ｌ４が設定される。設定された椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の各々は、番号（Ｌ１〜Ｌ４）が付された状態でＸ線画像Ｐに重畳表示される。椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の各々は、第１椎体Ａ１から第４椎体Ａ４のうち、番号が対応する椎体Ａを個々に区画する領域である。操作者はＸ線画像Ｐに自動表示される椎体領域Ｌ１〜Ｌ４を参照することにより、第１腰椎から第４腰椎までの各々の椎体の位置を迅速に確認できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００４−５０９７２２公報
【特許文献２】特再公表ＷＯ２０１２／１１８１０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような構成を有する従来の画像処理装置では、自動セグメンテーションによって表示される椎体領域を修正する場合に操作手順が煩雑となるという問題が懸念される。【００１０】
従来の画像処理装置において、自動セグメンテーションによって設定される椎体領域に誤りがある場合がある。このような椎体領域の誤設定が起こる原因としてはまず、Ｘ線画像の撮影範囲の設定ミスにより、Ｘ線画像Ｐに実際に映る椎体の位置が想定される椎体の位置からずれることが考えられる。この場合、例えば図１０（ｄ）に示すように、椎体領域Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれが区画する椎体は、想定される第１腰椎Ａ１〜第４腰椎Ａ４ではなく、実際には第２腰椎Ａ２から第５腰椎Ａ５となる。その結果、操作者は実際には椎体領域Ｌ１で囲まれている第２椎体Ａ２を、第１椎体Ａ１と誤認することとなる。【００１１】
椎体領域の誤設定が発生する他の原因としては、椎体Ａのくびれなどを椎体Ａ同士の境界線Ｂとして誤検出する場合が考えられる。すなわち図１０（ｅ）に示すように、第２椎体Ａ２に形成されているくびれを境界線Ｂ３として誤って検出した場合、椎体領域Ｌ２および椎体領域Ｌ３が第２椎体Ａ２について設定される。そのため椎体領域Ｌ４が囲む椎体は第４椎体Ａ４ではなく、実際は第３椎体Ａ３となる。【００１２】
椎体領域の誤設定が発生した場合、椎体領域の番号（Ｌ１〜Ｌ４）と腰椎の番号（Ａ１〜Ａ４）が正しく対応するように、マウスなどを用いて境界線Ｂの位置を修正する必要がある。しかし従来の画像処理装置では境界線Ｂの位置を修正する場合、修正する境界線Ｂが別の境界線Ｂを越えて移動することができないように構成されている。すなわち境界線Ｂを、Ｘ線画像Ｐ上における任意の位置へ移動修正させることができない。【００１３】
従来の画像処理装置において、境界線Ｂの移動可能範囲が制限されるように構成されている理由としては次のようなものが考えられる。椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の各々は、椎体Ａの各々を区画する領域である。そして例えば椎体領域Ｌ１は境界線Ｂ１および境界線Ｂ２に挟まれる領域として定義づけられる。すなわち設定された椎体領域Ｌ１〜Ｌ４と、特定された境界線Ｂ１〜Ｂ５の各々とは相互の位置関係が形態学的な制約によって関連づけられている。具体例として、境界線Ｂ１またはＢ２の移動に従って、椎体領域Ｌ１の範囲が変化するという制約がかけられている。【００１４】
移動修正させる境界線Ｂの位置が別の境界線Ｂを越えた場合、椎体領域と境界線とが関連づけられているので、異なる椎体領域同士の範囲が重複することとなる。この場合、椎体領域は椎体Ａの各々を個別に区画する領域であるという前提に矛盾する。従って、従来の装置では境界線Ｂが別の境界線Ｂを越えて移動することや、境界線Ｂが別の境界線Ｂと交差する位置へ移動することができないように予め構成されていると考えられる。【００１５】
ここで、移動修正させる境界線Ｂとして境界線Ｂ４を選択した場合を例として、従来の問題点を具体的に説明する。この場合、境界線Ｂ４の移動可能範囲は、符号Ｆで示される境界線Ｂ３から境界線Ｂ５までの範囲内に限られる（図１１（ａ）、（ｂ））。すなわち少なくとも椎体領域Ｌ３の範囲と椎体領域Ｌ４の範囲とが重複し、椎体領域Ｌ１〜Ｌ４が順に並ぶ位置関係が崩れるので、境界線Ｂ３より上方または境界線Ｂ５より下方へ境界線Ｂ４を移動させることができない（図１１（ｃ））。【００１６】
従って、図１０（ｄ）に示すように椎体領域Ｌ１〜Ｌ４が実際には第２腰椎Ａ２〜第５腰椎Ａ５を示している場合、椎体領域Ｌ１〜Ｌ４が重複しないように境界線Ｂを移動修正させる必要がある。この場合、各椎体領域の位置を修正するためにはまず境界線Ｂ１を選択して正しい位置へ移動修正させ（図１２（ａ））、さらに順次境界線Ｂ２，…，Ｂ５をそれぞれ順番に選択して移動修正させる（図１２（ｂ）〜（ｄ））。境界線Ｂ１〜Ｂ５の全てを順に選択して順次移動させる必要があるので、操作手順が煩雑となる。その結果、操作者の作業負担が大きくなるとともに、画像処理に要する時間が長くなる。【００１７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、椎体領域の位置および範囲を、より簡便な操作で目的の椎体を正確に区画表示するように設定できる画像処理装置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】
【００１８】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち本発明に係る画像処理装置は、
被検体について複数連なっている骨組織が投影されたＸ線画像を生成する画像生成手段と、前記Ｘ線画像において、隣接する前記骨組織間の境界線を抽出する境界線抽出手段と、隣接する前記境界線に挟まれる領域を骨領域として設定する骨領域設定手段と、前記境界線の位置を修正する修正指示を入力する修正指示手段と、前記修正指示手段に入力される前記修正指示に基づいて、前記骨領域および前記境界線の相互の位置関係であって形態学的に定まる制約を解除する設定情報消去手段と、前記制約が前記設定情報消去手段によって解除された状態で、前記境界線を前記Ｘ線画像上の任意の位置へ移動修正させる境界線修正手段と、前記境界線修正手段が前記境界線を移動修正させた状態で、前記境界線修正手段が修正した前記境界線の位置に基づいて前記骨領域を再度設定する再設定指示を前記骨領域設定手段に対して入力する再設定指示手段とを備えることを特徴とするものである。【００１９】
本発明に係る画像処理装置によれば、境界線を任意の位置へ移動修正する境界線修正手段を備えている。境界線抽出手段は隣接する骨組織の境界線をＸ線画像から抽出し、骨領域設定手段は隣接する境界線に挟まれる領域を骨領域として設定する。すなわち骨領域の各々は、被検体の骨組織を区画する領域である。【００２０】
設定情報消去手段は修正指示手段に入力される修正指示に基づいて、骨領域および境界線の相互の位置関係であって形態学的に定まる制約を解除する。境界線修正手段は、骨領域と境界線との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約が解除された状態で境界線を移動修正する。境界線を移動修正する際に、骨領域と境界線との制約が解除されているので、境界線を移動させても骨領域の位置および範囲は変化しない。すなわち境界線の移動修正によって、骨組織を区画する骨領域の各々が重複することがないので、境界線修正手段は境界線を任意の位置へ移動修正できる。【００２１】
再設定指示手段は境界線修正手段が境界線を移動修正させた状態で、骨領域設定手段に対して再設定指示を入力する。骨領域設定手段は再設定指示に従い、境界線修正手段が修正した境界線の位置に基づいて骨領域を再度設定する。そのため移動修正する必要のある境界線のみを選択して目的となる任意の位置へ移動させた状態で、再設定指示を入力することによって骨領域の位置および範囲を修正できる。従って、骨領域を修正する際に移動を要する境界線の数を低減できるので、骨領域の修正において操作者が受ける作業負担を軽減できる。また画像処理に要する時間を短縮できる。【００２２】
また、本発明に係る画像処理装置は、前記設定情報消去手段は前記修正指示手段に入力される前記修正指示に基づいて、前記骨領域設定手段が設定した前記骨領域の情報を消去することが好ましい。【００２３】
本発明に係る画像処理装置によれば、設定情報消去手段は修正指示手段に入力される修正指示に基づいて、骨領域設定手段が設定した骨領域の情報を消去する。骨領域の情報を消去することにより、骨領域と境界線との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約は確実に解除される。またこの場合、境界線の位置を修正する際に、制約が解除された状態で残っている骨領域の情報が妨げとなることを回避できる。従って、より迅速かつ確実に境界線の位置を修正し、骨領域を再度設定することが可能となる。【００２４】
また、本発明に係る画像処理装置は、前記骨領域の各々に対して、骨領域の各々を区別する領域番号を付与する領域番号付与手段を備え、前記設定情報消去手段は前記修正指示手段に入力される前記修正指示に基づいて、前記境界線と、前記骨領域および前記領域番号との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約を解除することが好ましい。【００２５】
本発明に係る画像処理装置によれば、骨領域の各々に対して、骨領域の各々を区別する領域番号を付与する領域番号付与手段を備えている。領域番号を参照することにより操作者は目的とする骨領域を容易に他の骨領域と区別し、目的とする骨領域によって区画されている骨組織を判別することができる。【００２６】
設定情報消去手段は修正指示手段に入力される修正指示に基づいて、境界線と、骨領域および領域番号との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約を解除する。境界線修正手段は境界線と、骨領域および領域番号との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約が解除されることにより、Ｘ線画像上の任意の位置へ境界線を移動修正できるので、骨領域の修正において操作者が受ける作業負担を軽減できる。【００２７】
また、本発明に係る画像処理装置は、前記骨組織は椎体であることが好ましい。【００２８】
本発明に係る画像処理装置によれば、骨領域設定手段は椎体の各々を区画する骨領域を設定する。椎体は一列に複数連なった構成を有しており、骨密度測定に適した骨組織である。そのため本発明に係る画像処理装置を用いることにより、椎体の各々は迅速かつ正確に骨領域によって区画される。従って、骨密度測定に適する画像処理を迅速に取得できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る画像処理装置によれば、境界線を任意の位置へ移動修正する境界線修正手段を備えている。境界線抽出手段は隣接する骨組織の境界線をＸ線画像から抽出し、骨領域設定手段は隣接する境界線に挟まれる領域を骨領域として設定する。すなわち骨領域の各々は、被検体の骨組織を区画する領域である。【００３０】
設定情報消去手段は修正指示手段に入力される修正指示に基づいて、骨領域および境界線の相互の位置関係であって形態学的に定まる制約を解除する。境界線修正手段は、骨領域と境界線との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約が解除された状態で境界線を移動修正する。境界線を移動修正する際に、骨領域と境界線との制約が解除されているので、境界線を移動させても骨領域の位置および範囲は変化しない。すなわち境界線の移動修正によって、骨組織を区画する骨領域の各々が重複することがないので、境界線修正手段は境界線を任意の位置へ移動修正できる。【００３１】
再設定指示手段は境界線修正手段が境界線を移動修正させた状態で、骨領域設定手段に対して再設定指示を入力する。骨領域設定手段は再設定指示に従い、境界線修正手段が修正した境界線の位置に基づいて骨領域を再度設定する。そのため移動修正する必要のある境界線のみを選択して目的となる任意の位置へ移動させた状態で、再設定指示を入力することによって骨領域の位置および範囲を修正できる。従って、骨領域を修正する際に移動を要する境界線の数を低減できるので、骨領域の修正において操作者が受ける作業負担を軽減できる。また画像処理に要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例に係る画像処理装置を備えるＸ線撮影装置の構成を説明する概略図である。
【図２】実施例に係る画像処理装置を備えるＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図３】実施例に係る画像処理装置の動作の工程を説明するフローチャートである。
【図４】実施例に係るステップＳ１およびステップＳ２の工程を説明する図である。（ａ）はステップＳ１において生成されるＸ線画像を示す図であり、（ｂ）はステップＳ２において抽出されるサイドラインを示す図であり、（ｃ）はステップＳ２において抽出される境界線を示す図である。
【図５】実施例に係るステップＳ３の工程を説明する図である。
【図６】実施例に係るステップＳ４の工程を説明する図である。
【図７】実施例において発生する椎体領域の設定ミスの一例を説明する図である。（ａ）は境界線の抽出ミスが発生した状態を説明する図であり、（ｂ）は抽出ミスが発生した境界線に基づいて設定される椎体領域を示す図であり、（ｃ）は設定ミスが発生した椎体領域に対して付与される領域番号を示す図である。
【図８】実施例に係るステップＳ５からステップＳ８までの工程を説明する図である。  （ａ）はステップＳ５において境界線の選択、および設定情報の消去が実行される図であり、（ｂ）はステップＳ６において境界線の位置を修正する工程を示す図であり、（ｃ）は修正後の境界線の位置に基づいて再設定される椎体領域を示す図であり、（ｄ）は再設定された椎体領域に対して再度付与される領域番号を示す図である。
【図９】変形例に係るステップＳ５からステップＳ８までの工程を説明する図である。  （ａ）はステップＳ５において境界線の選択、および境界線と設定情報との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約の解除が実行される図であり、（ｂ）はステップＳ６において境界線の位置を修正する工程を示す図であり、（ｃ）は修正後の境界線の位置に基づいて再設定される椎体領域と、再度付与される領域番号とを示す図である。
【図１０】従来例に係る画像処理装置の動作と、従来例における問題点とを説明する図である。（ａ）は従来例において生成されるＸ線画像を示す図であり、（ｂ）は従来例のＸ線画像から抽出される境界線を示す図であり、（ｃ）は従来例において設定される椎体領域を示す図であり、（ｄ）および（ｅ）は従来例において発生する椎体領域の設定ミスの一例を示す図である。
【図１１】従来例に係る画像処理装置の問題点を説明する図である。（ａ）は境界線の移動可能範囲を示す図であり、（ｂ）は境界線を移動修正できる場合を説明する図であり、（ｃ）は境界線を移動修正できない場合を説明する図である。
【図１２】従来例に係る画像処理装置の問題点を説明する図である。（ａ）〜（ｄ）の各々は境界線を順に移動修正させる工程を示す図である。（ａ）は境界線Ｂ１を移動修正させる工程を示す図であり、（ｂ）は境界線Ｂ２を移動修正させる工程を示す図であり、（ｃ）は境界線Ｂ３を移動修正させる工程を示す図であり、（ｄ）は境界線Ｂ５を移動修正させる工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係る画像処理装置を備えるＸ線撮影装置の構成を説明する概略図である。図２は、実施例に係る画像処理装置を備えるＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。なお実施例ではＸ線画像の撮影対象となる骨組織として、腰椎の椎体を用いるものとする
【００３４】
＜全体構成の説明＞
実施例に係る画像処理装置を備えるＸ線撮影装置１について説明する。Ｘ線撮影装置１は図１に示すように、水平姿勢をとる被検体Ｍを載置させる天板３と、被検体Ｍに対してＸ線５ａを照射するＸ線管５と、被検体Ｍに照射されて透過したＸ線を検出してＸ線検出信号を出力するＦＰＤ７と、ＦＰＤ７が出力するＸ線検出信号に基づいて各種処理を行う画像処理装置９とを備えている。画像処理装置９は、実施例に係る画像処理装置に相当する。
【００３５】
Ｘ線管５とＦＰＤ７は、天板３を挟んで対向配置されている。ＦＰＤ７はＸ線を検出する検出面を備えており、検出面にはＸ線検出素子が二次元的に配列されている。コリメータ１１はＸ線管５の下方に設けられており、Ｘ線管５から照射されるＸ線を角錐となっているコーン状に制限する。
【００３６】
画像処理装置９は、図２に示すように、画像生成部１３と、境界線抽出部１５と、椎体領域設定部１７と、領域番号設定部１９と、設定情報消去部２１と、再設定指示部２３と、主制御部２５とを備えている。画像生成部１３はＦＰＤ７の後段に設けられており、ＦＰＤ７から出力されるＸ線検出信号に基づいて、被検体ＭのＸ線画像を生成する。画像処理部９は本発明における画像処理装置に相当する。画像生成部１３は、本発明における画像生成手段に相当する。
【００３７】
境界線抽出部１５は画像生成部１３の後段に設けられており、対象となるＸ線画像に映る椎体のＸ線像に基づいて、椎体の横輪郭（サイドライン）と、隣接する椎体間の境界線とを抽出する。椎体領域設定部１７は境界線抽出部１５の後段に設けられており、境界線抽出部１５が抽出するサイドラインおよび境界線に基づいて、椎体の各々について椎体領域を設定する。境界線抽出部１５は本発明における境界線抽出手段に相当する。椎体領域設定部１７は本発明における骨領域設定手段に相当する。
【００３８】
領域番号設定部１９は椎体領域設定部１７の後段に設けられており、各椎体について設定された椎体領域に対して、それぞれ椎体領域を区別する領域番号を割り振る。設定情報消去部２１は椎体領域設定部１７および領域番号設定部１９の各々の前段に設けられている。設定情報消去部２１は、既に設定されている椎体領域の情報と、既に割り振られている領域番号の情報とを消去する。
【００３９】
再設定指示部２３は椎体領域設定部１７の前段に設けられており、修正後の境界線の位置に基づいて椎体領域を再度設定する内容の指示を椎体領域設定部１７に送信する。主制御部２５は中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、画像処理装置９に設けられている画像生成部１３などの構成の各々を統括制御する。設定情報消去部２１は本発明における設定情報消去手段に相当する。再設定指示部２３は本発明における再設定指示手段に相当する。
【００４０】
画像処理装置はさらに入力部２７と、記憶部２９とを備えている。入力部２７は操作者の指示を入力するものであり、その例としてマウス、ジョイスティック、トラックボール、またはタッチパネルなどが挙げられる。特に椎体の境界線の位置を修正する場合、操作者は入力部２７を操作して境界線を修正する指示を入力し、位置を修正すべき境界線を選択・移動させる。入力部２７は本発明における修正指示手段および境界線修正手段に相当する。
【００４１】
記憶部２９は、画像生成部１３が生成するＸ線画像や、Ｘ線画像に対して設定された椎体領域などの情報を記憶する。またＸ線撮影装置１はモニタ３１をさらに備えている。モニタ３１はＸ線画像を表示するとともに、Ｘ線画像に設定される椎体領域などをＸ線画像に重畳表示する。
【００４２】
＜動作の説明＞
次に、実施例に係るＸ線撮影装置１を用いて、骨密度測定に用いるＸ線画像に対して自動セグメンテーションを行うための動作について説明する。図３は実施例に係るＸ線撮影装置１の動作の工程を説明するフローチャートである。実施例では骨密度測定の対象となる骨組織として、腰椎の椎体を用いる場合を例にとって説明する。また実施例に係る自動セグメンテーションでは、第１腰椎から第４腰椎までの領域を自動抽出するものとする。自動抽出する領域の数、および抽出対象となる骨組織は診断の条件に応じて適宜変更してよい。
【００４３】
ステップＳ１（Ｘ線画像の生成）
まず、骨密度測定に用いるＸ線画像を撮影する。操作者は被検体Ｍの体軸方向がｘ方向（天板３の長手方向）に一致するように、被検体Ｍを天板３に載置させる。そしてコリメータ１１から照射される可視光の照射野などを確認してＸ線画像のおおよその撮影位置（撮像系の位置）を決定し、Ｘ線管５およびＦＰＤ７の各々からなる撮像系を適切な位置へ移動させる。実施例において、骨密度測定は腰椎の椎体のＸ線像に基づいて行われるので、撮影位置は被検体Ｍの腰部付近に相当する。
【００４４】
撮像系の各々を移動させた後、操作者は入力部２７などを操作してＸ線画像の生成を指示する。Ｘ線管５は指示内容に基づいて被検体ＭへＸ線５ｂを照射する。照射されたＸ線５ｂは被検体Ｍを透過し、ＦＰＤ７によって検出される。ＦＰＤ７は検出したＸ線に基づいてＸ線検出信号を出力する。画像生成部１３はＸ線検出信号に基づいて、図４（ａ）に示すように、ｘ方向に伸びる椎体Ａの各々や、骨盤Ｔなどが映し出されるＸ線画像Ｐを生成する。
【００４５】
なおＸ線画像Ｐに映る椎体Ａのうち、関心部位である５つの腰椎の椎体について、第１腰椎Ａ１〜第５腰椎Ａ５と符号を付して区別する。また、第１腰椎Ａ１より頭側に位置する椎体Ａ（胸椎）を符号ＡＫで示し、第５腰椎Ａ５より足側に位置する椎体Ａ（仙椎）を符号ＡＳで示す。生成されたＸ線画像Ｐは境界線抽出部１５に送信されるとともに、モニタ３１に表示される。
【００４６】
ステップＳ２（境界線の抽出）
境界線抽出部１５はＸ線画像Ｐに対して、隣接する椎体Ａの境界線を抽出する画像処理を行う。椎体Ａの境界線を抽出する前処理として、境界線抽出部１５は椎体Ｋの輪郭をなす横輪郭（サイドライン）を抽出する画像処理を行う。サイドラインを抽出する処理方法は公知の方法であれば特に限定することはない。サイドラインの抽出処理方法の例としては、二値化処理した上で、モルフォロジー演算における収縮処理などを用いて細線化処理した画像に基づいてサイドラインを抽出する方法などが挙げられる。
【００４７】
サイドラインの抽出処理により、ｘ方向に伸びる椎体ＡのサイドラインＳＬが２本抽出される（図４（ｂ））。境界線抽出部１５は、左右のサイドラインＳＬにおける中点の軌跡をセンターラインＣＬとして抽出することもできる。抽出されたセンターラインＣＬは、椎体Ａの各々が頸椎・骨盤間に延びる方向（実施例ではｘ方向）を表す。
【００４８】
サイドラインの抽出処理が終了した後、図４（ｃ）に示すように、境界線抽出部１５は隣接する椎体Ａの境界線Ｂを抽出する。互いに隣接する椎体Ａの間には椎間Ｃが存在する。実施例において抽出される椎体Ａの境界線Ｂは、椎体Ａの各々が連なって伸びる方向（ｘ方向）における椎間Ｃの中心線と一致するものとする。境界線Ｂを抽出する方法はこれに限ることはなく、公知の方法を用いてもよい。例えば椎体のサイドラインＳＬのくびれ位置や、隣接する椎体Ａ同士の間の輝度の明暗などに基づいて境界線Ｂの位置を検出してもよい。境界線Ｂが抽出されたＸ線画像Ｐは、椎体領域設定部１７へ送信される。
【００４９】
ステップＳ３（椎体領域の設定）
椎体領域設定部１７はＸ線画像Ｐから抽出された境界線Ｂに基づいて、椎体領域の設定を行う。椎体領域設定部１７は椎体領域の設定を行う前処理として、複数の境界線Ｂのうち被検体Ｍの頭側に位置する５本の境界線Ｂ１〜Ｂ５を特定する。また椎体領域設定部１７は適当な条件に基づいて、ｘ方向に伸びる２本のラインＥを検出する。ラインＥを検出する条件の一例としては、Ｘ線画像Ｐの左右両端から所定の距離Ｖ離れた位置にあるラインとして検出される（図５参照）。また、センターラインＣＬからｙ方向（天板３の短手方向）へ所定の距離だけ離れた位置にあるラインとして検出してもよい。
【００５０】
椎体領域設定部１７は隣接する２本の境界線Ｂに挟まれる領域を椎体領域としてそれぞれ設定することにより、Ｘ線画像Ｐにおいて椎体領域Ｌ１〜Ｌ４を設定する。具体的には図５に示すように、椎体領域設定部１７はラインＥ、境界線Ｂ１および境界線Ｂ２によって囲まれる領域を椎体領域Ｌ１として設定する。またラインＥ、境界線Ｂ２および境界線Ｂ３によって囲まれる領域を椎体領域Ｌ２として設定する。以下同様に椎体領域Ｌ３およびＬ４を設定する。椎体領域Ｌ１〜Ｌ４が設定されたＸ線画像Ｐは、領域番号設定部１９へ送信される。
【００５１】
ステップＳ４（領域番号の付与）
領域番号設定部１９は送信された情報に基づいて、椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の各々に領域番号の設定を行う。すなわち椎体領域Ｌ１に対して領域番号Ｌ１を付与し、以下椎体領域Ｌ２〜Ｌ４の各々に対して、領域番号Ｌ２〜Ｌ４を振り分ける。そして領域番号設定部１９はモニタ３１に表示されるＸ線画像Ｐに対して、設定された椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の範囲を示すラインマーカ（一点鎖線）と、付与された領域番号を示すマーカＮとを重畳表示させる（図６参照）。
【００５２】
操作者はモニタ３１に重畳表示される椎体領域Ｌ１〜Ｌ４を視認し、設定された椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の各々が、第１腰椎Ａ１から第４腰椎Ａ４のうち、対応する椎体Ａを正確に包含しているか否かを確認する。図６に示すように椎体領域の各々が対応する椎体Ａを正確に包含している場合、操作者は画像処理に係る一連の操作を終了させ、椎体領域Ｌおよび領域番号Ｎが設定されたＸ線画像Ｐを用いて骨密度の測定を行う。
【００５３】
一方、Ｘ線画像Ｐの撮影位置の設定ミスや、自動セグメンテーション処理のミスなどにより、設定された椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の各々が対応する椎体を正確に包含していない場合がある。このような椎体領域Ｌの設定ミスが発生する場合の一例としては、図７（ａ）に示すように、境界線抽出部１５が胸椎ＡＫと第１腰椎Ａ１との境界線Ｂ（符号Ｂ０で示す点線）を抽出できなかった場合が挙げられる。この場合、椎体領域設定部１７は最も被検体Ｍの頭部側に位置する境界線である、第１腰椎Ａ１と第２腰椎Ａ２との境界線Ｂを境界線Ｂ１として特定し、以下被検体Ｍの頭部側から順に境界線Ｂ２〜Ｂ５を特定する。
【００５４】
従って、第２腰椎Ａ２を包含する領域が椎体領域設定部１７によって椎体領域Ｌ１として設定され、以下第３椎体Ａ３〜第５椎体Ａ５のそれぞれを包含する領域が、椎体領域Ｌ２〜Ｌ４として抽出される（図７（ｂ））。そして図７（ｃ）に示すように、実際の腰椎とは対応しない領域番号Ｎが椎体領域Ｌに振り分けられる。その結果、骨密度を解析する際に、実際は第２腰椎Ａ２である椎体のデータが第１腰椎Ａ１のデータと誤って用いられるので、正確な骨密度測定を行うことが困難となる。
【００５５】
そのため椎体領域Ｌの設定ミスが発生した場合はステップＳ５に進み、椎体領域Ｌの位置を修正する操作を行う。以下、実施例に係る画像処理装置に特徴的な、椎体領域Ｌの位置を修正する動作について説明する。なお実施例では図７（ｃ）に示すような、椎体領域Ｌ１〜Ｌ４が第２椎体Ａ２〜第５椎体Ａ５に対応して設定されている状態を修正する場合を例にとって説明する。
【００５６】
ステップＳ５（設定情報の消去）
この場合、椎体領域Ｌの各々の位置が、図７（ｃ）に示す状態から図６に示す状態となるように修正する必要がある。そこで操作者は入力部２７を操作して椎体領域を修正するモードに移行させる。修正モードに移行した後、操作者は入力部２７を操作し、位置を移動させる境界線Ｂ（実施例では境界線Ｂ５）を選択する（図８（ａ））。修正モードにおいて境界線Ｂを選択した場合、境界線Ｂの修正を指示する内容の信号が入力部２７から主制御部２５を介して設定情報消去部２１へ送信される。
【００５７】
設定情報消去部２１は送信された信号に基づいて設定情報の消去を行う。すなわち設定情報消去部２１は、既に設定されていた椎体領域Ｌの位置・範囲に関する情報、および既に椎体領域Ｌの各々に割り振られていた領域番号の情報を消去する。なお境界線Ｂの修正を指示する内容の信号が送信されて設定情報消去部２１が設定情報の消去を行うタイミングはこれに限られず、修正モードに移行した時点で設定情報を消去してもよい。
【００５８】
ステップＳ６（境界線の修正）
設定情報の消去が実行された後、操作者は入力部２７を操作し、選択された境界線Ｂ５を所定の位置へ移動修正させる。すなわち胸椎ＡＫと第１腰椎Ａ１との境界（図７（ａ）において符号Ｂ０で示す点線の位置）へ境界線Ｂ５を移動させる（図８（ｂ））。境界線Ｂ５を適切な位置へ移動させることにより、境界線の修正は完了する。
【００５９】
従来の画像処理装置では椎体領域が設定されると、椎体領域と境界線とはそれぞれ形態学的に相互の位置関係が関連づけられ、椎体領域と境界線との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約がかけられる。そして設定された椎体領域同士が重複するような位置へ境界線Ｂを移動させることができないように構成されている。そのため従来の装置では、境界線Ｂ５を境界線Ｂ４より上方へ移動できない。
【００６０】
しかし実施例に係る画像処理装置では修正モードにおいて、設定情報消去部２１が椎体領域および領域番号の情報は消去される。従って、境界線Ｂの修正を実行する状態において、境界線Ｂと椎体領域Ｌ、および境界線Ｂと領域番号Ｎとの相互の位置関係であって形態学的に定まる制約は解除されている。そのため、実施例では境界線Ｂ５をＸ線画像Ｐ上の任意の位置へ移動させることが可能となる。
【００６１】
ステップＳ７（椎体領域の再設定）
境界線の修正が完了した後、操作者は入力部２７を操作して椎体領域の再設定を行う指示を入力する。入力された指示内容は主制御部２５を介して再設定指示部２３へ送信される。再設定指示部２３は椎体領域設定部１７へ、修正後の境界線Ｂの位置に従って椎体領域Ｌの再設定を指示する内容の信号を送信する。
【００６２】
椎体領域設定部１７が椎体領域Ｌを再度設定する工程はステップＳ３と同様である。境界線修正後のＸ線画像Ｐにおいて、最も被検体の頭部側に位置する境界線Ｂは境界線Ｂ５であり、以下順に境界線Ｂ１〜Ｂ４が並んでいる（図８（ｂ））。そこで椎体領域設定部１７は修正前における境界線Ｂ５を境界線Ｂ１として新たに特定し、以下修正前における境界線Ｂ１〜Ｂ４を新たに境界線Ｂ２〜Ｂ５として特定する（図８（ｃ））。
【００６３】
境界線Ｂの再特定が完了した後、椎体領域設定部１７は再特定された境界線Ｂ１〜Ｂ５に基づいて椎体領域Ｌ１〜Ｌ４を新たに設定する。この場合、再特定された境界線Ｂ１は胸椎ＡＫと第１腰椎Ａ１との境界線であり、再特定後の境界線Ｂ２は第１腰椎Ａ１と第２腰椎Ａ２との境界線である。従って、新たに設定された椎体領域Ｌ１とは第１腰椎Ａ１を包含する領域である。同様に再設定された椎体領域Ｌ２〜Ｌ４はそれぞれ、第２腰椎Ａ２から第４腰椎Ａ４までの、対応する椎体Ａを包含している。
【００６４】
ステップＳ８（領域番号の再付与）
椎体領域Ｌの再設定が行われたＸ線画像Ｐの画像データは領域番号設定部１９へ送信される。領域番号設定部１９は送信された情報に基づいて、再設定された椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の各々に領域番号を再度付与する。そして領域番号設定部１９はモニタ３１に表示されるＸ線画像Ｐに対して、椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の範囲を示すライン（一点鎖線）と、領域番号Ｎを示すマーカとを重畳表示させる（図８（ｄ））。再付与された領域番号Ｎは対応する腰椎の椎体Ａを正確に表示する。そのため操作者は自動的に表示される領域番号Ｎおよび椎体領域Ｌを示すラインを参照し、取得されたＸ線画像を用いて適切に骨密度測定を実行できる。このように、１本の境界線を移動させることにより全ての椎体領域Ｌの位置を修正できる。
【００６５】
ステップＳ５〜Ｓ８までの具体的な操作の例としては以下の通りである。すなわち操作者は入力部２７を構成するマウスを操作してモニタ３１に表示されるＸ線画像Ｐの上でカーソルＨを動かし、カーソルＨを境界線Ｂ５に合わせてクリックする。クリック操作により修正すべき境界線Ｂ５が選択され、境界線Ｂ５が選択されることによって設定情報消去部２１は設定情報を消去する（ステップＳ５）。操作者はドラッグ操作を行っている状態で境界線Ｂ５を境界線Ｂ０の位置へ移動させる（ステップＳ６）。境界線Ｂ５を適切な位置へ移動させた後にドロップ操作を行うことにより、再設定指示部２１から椎体領域設定部１７へ信号が送信され、椎体領域Ｌの再設定および領域番号の再付与が実行される（ステップＳ７、Ｓ８）。
【００６６】
椎体領域Ｌの設定ミスについて、他の例としては図１０（ｅ）に示すように、椎体Ａに形成される軽微なくびれなどに基づいて、誤った位置に境界線Ｂを抽出する場合が挙げられる。図１０（ｅ）のような椎体領域の設定ミスが発生した場合、従来の画像処理装置ではまず境界線Ｂ５を符号Ｇで示す位置へ移動させ、次に境界線Ｂ４を符号Ｂ５で示す位置へ移動させ、さらに境界線Ｂ３を符号Ｂ４で示す位置へ移動させる必要がある。一方実施例に係る画像処理装置９では、誤った位置に抽出された境界線Ｂ３を選択し、境界線Ｂ３を符号Ｇで示す位置へ移動させた状態で椎体領域の再設定を行うことによって、全ての椎体領域Ｌの位置が修正される。このように、実施例では椎体領域の修正に要する作業工程を短縮できる。
【００６７】
＜実施例の構成による効果＞
このように実施例に係る画像処理装置では境界線を移動修正させる場合、領域番号Ｎおよび椎体領域Ｌの情報は設定情報消去部２１によって消去される。そして境界線を移動修正した状態で、再設定指示部２１は椎体領域を再度設定する内容の指示を行う。椎体領域設定部１７は再設定指示部２１の指示により、修正後の境界線Ｂの位置に基づいて椎体領域Ｌおよび領域番号Ｎを再度設定する。
【００６８】
従来例に係る画像処理装置では椎体領域が設定された場合、椎体領域と境界線とは形態学的に相互の位置関係が関連づけられる。例えば境界線Ｂ１と境界線Ｂ２とに挟まれる領域として椎体領域Ｌ１は定義づけられるので、境界線Ｂ１またはＢ２の移動に従って、椎体領域Ｌ１の範囲は変化する。このような椎体領域と境界線との位置関係であって形態学的に定まる制約により、境界線の移動可能範囲が制限されるように構成されている（図１１参照）。
【００６９】
従って、従来の装置では図７（ｃ）または図１０（ｄ）に示すように椎体領域の位置がそれぞれずれている場合、Ｂ１からＢ５までの全ての境界線をそれぞれ順に移動させる必要がある（図１２参照）。その結果、移動修正させる必要のある境界線の数が多くなるので、操作者の作業負担が大きくなる。また、画像処理に要する時間が長くなる。
【００７０】
一方、実施例に係る画像処理装置では境界線の位置を移動修正させる際に、既に設定された椎体領域と、既に椎体領域に付与された領域番号との情報を消去する。この場合、椎体領域の消去により、関連づけられていた椎体領域と境界線との位置関係であって形態学的に定まる制約が解除されるので、境界線を任意の位置へ移動させることができる。また椎体領域などの情報が消去されるので、境界線の位置を修正する際に、制約が解除された状態で残っている骨領域の情報が妨げとなることを回避できる。
【００７１】
そして椎体領域を再度設定する再設定指示により、修正後の境界線の位置に基づいて、正しい位置に椎体領域の各々が設定される。すなわち誤った位置に抽出されている境界線のみを選択して正しい位置へ移動修正させ、再設定指示を行うことによって椎体領域の修正を実行できるので、位置の修正を必要とする境界線の数を低減できる。その結果、実施例に係る画像処理装置を用いることにより、椎体領域の修正における作業負担を大幅に軽減できる。
【００７２】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００７３】
（１）上述した実施例では、境界線Ｂの修正を実行する前処理として、椎体領域Ｌおよび領域番号の情報を消去する処理を行ったが、これに限られない。すなわち境界線Ｂ１〜Ｂ５の各々と椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の各々との相互の位置関係であって形態学的に定まる制約を解除する処理であれば、境界線Ｂの修正を実行する前処理は椎体領域Ｌおよび領域番号の情報を消去する処理に限られない。
【００７４】
変形例として、図９（ａ）に示すように、設定情報消去部２１はステップＳ５において、椎体領域Ｌおよび領域番号Ｎを示すマーカを維持した状態で、境界線Ｂと椎体領域Ｌとの間に関連づけられた相互の位置関係を解除する。そしてステップＳ６において操作者は入力部２７を操作して境界線Ｂ５を移動修正させる（図９（ｂ））。境界線Ｂと椎体領域Ｌとの相互の位置関係であって形態学的に定まる制約が解除されているので、境界線Ｂ５が移動しても、椎体領域Ｌの範囲と、椎体領域Ｌに関連づけられている領域番号Ｎとは変化しない。
【００７５】
境界線の修正を完了した後、ステップＳ７およびＳ８において、操作者は修正後の境界線Ｂの位置関係に基づいて境界線Ｂ１〜Ｂ５を再度特定し、椎体領域Ｌおよび領域番号Ｎを再度設定する（図９（ｃ））。再度設定された椎体領域Ｌおよび領域番号Ｎの情報は、境界線Ｂの修正を行う前の情報に上書きされ、Ｘ線画像Ｐに重畳表示される。
【００７６】
このような変形例において、境界線Ｂを移動させた場合であっても椎体領域Ｌ１〜Ｌ４の位置は変化しないので、椎体領域Ｌの各々の範囲が重複することがない。すなわち境界線Ｂの位置の変化により、椎体Ａを個々に区画するという椎体領域の前提に矛盾しないので、修正前における椎体領域Ｌの位置を表示させつつ境界線Ｂを任意の位置へ移動修正できる。操作者は修正前における椎体領域Ｌおよび領域番号Ｎを参照しながら境界線Ｂを移動修正できるので、より確実に境界線Ｂを目的の位置へ移動修正できる。
【００７７】
（２）上述した実施例では、Ｘ線画像の関心部位となる骨組織として腰椎の椎体を用いたが、関心部位となる骨組織は椎体に限られない。すなわち複数の骨組織が一列に連なっている部位であれば、本発明に係る構成を適用できる。一列に連なっている骨組織の一例としては、手足の指骨などが挙げられる。
【００７８】
（３）上述した実施例では被検体Ｍが臥位姿勢をとる場合について説明したが、本発明に係る構成は、被検体Ｍが立位姿勢をとる場合についても適用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１    …Ｘ線撮影装置  
５    …Ｘ線管  
７    …ＦＰＤ  
９    …画像処理装置  
１３  …画像生成部（画像生成手段）  
１５  …境界線抽出部（境界線抽出手段）
１７  …椎体領域設定部（骨領域設定手段）
１９  …領域番号設定部（領域番号付与手段）
２１  …設定情報消去部（設定情報消去手段）
２３  …再設定指示部（再設定指示手段）
２５  …主制御部
２７  …入力部（修正指示手段、境界線修正手段）
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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