(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断層像を構成する画素の画素値に基づいて、前記断層像内における被検体の体領域を特定するステップと、
前記体領域における骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素に基づいて、骨および筋肉の要部に相当する骨筋領域を抽出するステップと、
前記抽出された骨筋領域を囲む領域の外側から内側に向かって前記骨筋領域の境界点を探索し、該探索された個々の境界点を順次、注目境界点に設定するとともに、前記注目境界点が前記体領域の重心より前記被検体の正面寄りに位置するときは、前記重心から前記注目境界点の隣の境界点までの距離と前記重心から前記注目境界点までの距離との比が所定の第１の範囲内となる該注目境界点のみを残し、前記注目境界点が前記重心より前記被検体の背面寄りに位置するときは、前記注目境界点とその隣の境界点との間の距離が所定の第２の範囲内となる該注目境界点のみを残し、残ったすべての境界点をつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成するステップと、
前記骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における、脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される領域を内臓脂肪領域として抽出するステップとを備える画像処理方法。
【請求項２】
断層像を構成する画素の画素値に基づいて、前記断層像内における被検体の体領域を特定する体領域特定手段と、
前記体領域における骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素に基づいて、骨および筋肉の要部に相当する骨筋領域を抽出する骨筋領域抽出手段と、
前記抽出された骨筋領域を囲む領域の外側から内側に向かって前記骨筋領域の境界点を探索し、該探索された個々の境界点を順次、注目境界点に設定するとともに、前記注目境界点が前記体領域の重心より前記被検体の正面寄りに位置するときは、前記重心から前記注目境界点の隣の境界点までの距離と前記重心から前記注目境界点までの距離との比が所定の第１の範囲内となる該注目境界点のみを残し、前記注目境界点が前記重心より前記被検体の背面寄りに位置するときは、前記注目境界点とその隣の境界点との間の距離が所定の第２の範囲内となる該注目境界点のみを残し、残ったすべての境界点をつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成する骨筋領域外周輪郭線作成手段と、
前記骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における、脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される領域を内臓脂肪領域として抽出する内臓脂肪領域抽出手段とを備える画像処理装置。
【請求項３】
前記第１の範囲は、０．８以上１．２以下である請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第２の範囲は、前記体領域を楕円近似したと場合における、該楕円の平均内径あるいは該楕円の短軸直径と長軸直径との平均の２％から１０％のいずれかの長さ以下に相当する範囲である請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記体領域における前記脂肪画素で構成される領域、または、前記体領域から前記骨筋領域を減算して得られる領域を、全脂肪領域として抽出する全脂肪領域抽出手段と、
前記全脂肪領域から前記内臓脂肪領域を減算してなる領域を皮下脂肪領域として抽出する皮下脂肪領域抽出手段とを備える請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記骨筋領域抽出手段は、前記体領域における前記骨筋画素で構成される候補領域に対して収縮処理と膨張処理とを順次施して骨筋領域を抽出する請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記収縮処理はエロージョン（Erosion）処理であり、前記膨張処理はダイレーション（Dilation）処理である請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記断層像の画素値のヒストグラムを作成し、該ヒストグラムに基づいて脂肪に対応する画素値の閾値範囲である脂肪閾値範囲と、骨または筋肉に対応する画素値の閾値範囲である骨筋閾値範囲とを設定する閾値設定手段をさらに備え、
前記骨筋領域抽出手段は、前記骨筋閾値範囲に基づいて前記骨筋領域を抽出し、
前記内臓脂肪領域抽出手段は、前記脂肪閾値範囲に基づいて前記内臓脂肪領域を抽出する請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記閾値設定手段は、前記ヒストグラムにおける脂肪に対応する山のピーク値をＰ、該山の半値全幅をΔとして、前記脂肪閾値範囲をＰ±ｎΔに設定し、前記骨筋閾値範囲をＰ＋ｎΔ（ｎは任意の定数）近傍が下限値となる所定範囲に設定する請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記骨筋領域外周輪郭線作成手段は、放射状に伸びる複数の直線に沿って前記境界点を探索する請求項２から請求項９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記複数の直線は、前記体領域の重心、前記体領域に外接する四角形の中心、前記骨筋領域の重心、および、前記骨筋領域に外接する四角形の中心のうちいずれか１つを通る直線である請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記複数の直線は、１度以上５度以下の所定の角度刻みで設けられる直線である請求項１０または請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記骨筋領域外周輪郭線作成手段は、前記被検体の前後方向および左右方向にそれぞれ平行に伸びる複数の直線に沿って前記境界点を探索する請求項２から請求項９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記断層像は、ＣＴ画像またはＭＲＩ画像である請求項２から請求項１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
コンピュータを、
断層像を構成する画素の画素値に基づいて、前記断層像内における被検体の体領域を特定する体領域特定手段と、
前記体領域における骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素に基づいて、骨および筋肉の要部に相当する骨筋領域を抽出する骨筋領域抽出手段と、
前記抽出された骨筋領域を囲む領域の外側から内側に向かって前記骨筋領域の境界点を探索し、該探索された個々の境界点を順次、注目境界点に設定するとともに、前記注目境界点が前記体領域の重心より前記被検体の正面寄りに位置するときは、前記重心から前記注目境界点の隣の境界点までの距離と前記重心から前記注目境界点までの距離との比が所定の第１の範囲内となる該注目境界点のみを残し、前記注目境界点が前記重心より前記被検体の背面寄りに位置するときは、前記注目境界点とその隣の境界点との間の距離が所定の第２の範囲内となる該注目境界点のみを残し、残ったすべての境界点をつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成する骨筋領域外周輪郭線作成手段と、
前記骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における、脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される領域を内臓脂肪領域として抽出する内臓脂肪領域抽出手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の断層像から脂肪領域を抽出する画像処理方法および画像処理装置並びにそのためのプログラム（program）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ（Computed Tomography）画像やＭＲＩ（Magnetic
Resonance Imaging）画像等の断層像に対して画素値の閾値処理を施すことにより、脂肪領域を抽出することが可能である。臨床上、メタボリック（metabolic）症候群が疑われるか否かの判断は、内臓脂肪面積がその指標の１つとなるが、単に画素値の閾値処理を行っただけでは、すべての脂肪領域が抽出されてしまうため、全脂肪領域を内臓脂肪領域と皮下脂肪領域とに分離する必要がある。
【０００３】
従来は、操作者が、表示画面に表示された断層像上で脂肪領域や皮下脂肪を含む領域をマウス（mouse）等のポインティングデバイス（pointing device）を用いてトレース（trace）することにより、内臓脂肪領域と皮下脂肪領域とを分離していた。しかし、この方法では操作者の負担が大きいため、より簡便に内臓脂肪領域と皮下脂肪領域とを分離できる手法が期待される。
【０００４】
そこで、上記のような期待に応えるため、これまでに幾つかの提案がなされている。
【０００５】
例えば、断層像において被検体の体表の外周に沿って輪郭を追跡して体表関心領域を抽出し、体表関心領域における画素値の閾値処理により腹壁筋層を抽出し、小円を腹壁筋層の外周に接するように転がすことでその輪郭線を追跡して内蔵脂肪を含む内臓関心領域を抽出し、内臓関心領域から内臓脂肪領域を抽出する手法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、例えば、断層像における被検体部分を画素値の閾値処理により脂肪画素領域と筋肉画素領域とに分離し、表皮層を除去した後、腹膜を表す筋肉画素領域が内臓脂肪に相当する脂肪画素領域を完全に包囲するよう筋肉画素を膨張させ、被検体の外部領域に隣接する脂肪画素とこれに連結する成分とを皮下脂肪領域とし、さらにこの領域を筋肉画素の膨張分だけ内側に膨張させ、膨張後の皮下脂肪領域以外の脂肪画素領域を内臓脂肪と認識する手法が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２２４１０号公報
【特許文献２】特開２００３−３３９６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１により提案されている手法によれば、抽出される腹壁筋層の隙間の大きさは被検体によって異なるため、腹壁筋層の輪郭を適切に追跡するためには、小円の径を適宜調整する必要がある。また、小円を腹壁筋層の輪郭に沿って少しずつずらしながら転がしてその輪郭線を追跡するため、計算量が多く、処理に時間が掛かる。
【０００８】
また、特許文献２により提案されている手法によれば、腹膜を表す筋肉画素を一旦膨張させ、この膨張によって侵食された脂肪分を補うため、皮下脂肪領域をその膨張分だけ内側に膨張させており、内臓脂肪と皮下脂肪との境界分離に正確性を欠く可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、断層像における被検体の内臓脂肪領域を、短時間でより正確に、皮下脂肪領域と分離して抽出することが可能な画像処理方法および画像処理装置並びにそのための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】
【００１０】
第１の観点では、本発明は、断層像を構成する画素の画素値に基づいて、前記断層像内における被検体の体領域を特定するステップ（step）と、前記体領域における骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素に基づいて、骨および筋肉の要部に相当する骨筋領域を抽出するステップと、前記抽出された骨筋領域を囲む領域の外側から内側に向かって前記骨筋領域の境界点を探索し、該探索された境界点のうち、隣り合う境界点同士を結ぶ線分の長さおよび傾きの少なくとも一方に関連する指標が所定の条件を満たす境界点のみをつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成するステップと、前記骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における、脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される領域を内臓脂肪領域として抽出するステップとを備える画像処理方法を提供する。
【００１１】
第２の観点では、本発明は、前記骨筋領域外周輪郭線を作成するステップにおいて、個々の境界点を順次、注目境界点に設定するとともに、前記注目境界点が前記体領域の重心より前記被検体の正面寄りに位置するときは、前記重心から前記注目境界点の隣の境界点までの距離と前記重心から前記注目境界点までの距離との比が所定の第１の範囲内となる該注目境界点のみを残し、前記注目境界点が前記重心より前記被検体の背面寄りに位置するときは、前記注目境界点とその隣の境界点との間の距離が所定の第２の範囲内となる該注目境界点のみを残し、残ったすべての境界点をつなぎ合わせる上記第１の観点の画像処理方法を提供する。
【００１２】
第３の観点では、本発明は、断層像を構成する画素の画素値に基づいて、前記断層像内における被検体の体領域を特定する体領域特定手段と、前記体領域における骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素に基づいて、骨および筋肉の要部に相当する骨筋領域を抽出する骨筋領域抽出手段と、前記抽出された骨筋領域を囲む領域の外側から内側に向かって前記骨筋領域の境界点を探索し、該探索された境界点のうち、隣り合う境界点同士を結ぶ線分の長さおよび傾きの少なくとも一方に関連する指標が所定の条件を満たす境界点のみをつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成する骨筋領域外周輪郭線作成手段と、前記骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における、脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される領域を内臓脂肪領域として抽出する内臓脂肪領域抽出手段とを備える画像処理装置を提供する。
【００１３】
第４の観点では、本発明は、前記骨筋領域外周輪郭線作成手段が、個々の境界点を順次、注目境界点に設定するとともに、前記体領域の重心から前記注目境界点の隣の境界点までの距離と前記重心から前記注目境界点までの距離との比が所定範囲内となる該注目境界点のみを残し、残った境界点をつなぎ合わせる上記第３の観点の画像処理装置を提供する。
【００１４】
第５の観点では、本発明は、前記骨筋領域外周輪郭線作成手段が、個々の境界点を順次、注目境界点に設定するとともに、前記注目境界点とその隣の境界点との間の距離が所定範囲内となる該注目境界点のみを残し、残った境界点をつなぎ合わせる上記第３の観点の画像処理装置を提供する。
【００１５】
第６の観点では、本発明は、前記骨筋領域外周輪郭線作成手段が、個々の境界点を順次、注目境界点に設定するとともに、前記注目境界点が前記体領域の重心より前記被検体の正面寄りに位置するときは、前記重心から前記注目境界点の隣の境界点までの距離と前記重心から前記注目境界点までの距離との比が所定の第１の範囲内となる該注目境界点のみを残し、前記注目境界点が前記重心より前記被検体の背面寄りに位置するときは、前記注目境界点とその隣の境界点との間の距離が所定の第２の範囲内となる該注目境界点のみを残し、残ったすべての境界点をつなぎ合わせる上記第３の観点の画像処理装置を提供する。
【００１６】
第７の観点では、本発明は、前記第１の範囲が、０．８以上１．２以下である上記第６の観点の画像処理装置を提供する。
【００１７】
第８の観点では、本発明は、前記第２の範囲が、前記体領域を楕円近似したと場合における、該楕円の平均内径あるいは該楕円の短軸直径と長軸直径との平均の２％から１０％のいずれかの長さ以下に相当する範囲である上記第６の観点の画像処理装置を提供する。
【００１８】
第９の観点では、本発明は、前記体領域における前記脂肪画素で構成される領域、または、前記体領域から前記骨筋領域を減算して得られる領域を、全脂肪領域として抽出する全脂肪領域抽出手段と、前記全脂肪領域から前記内臓脂肪領域を減算してなる領域を皮下脂肪領域として抽出する皮下脂肪領域抽出手段とを備える上記第３の観点から第８の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００１９】
第１０の観点では、本発明は、前記骨筋領域抽出手段が、前記体領域における前記骨筋画素で構成される候補領域に対して収縮処理と膨張処理とを順次施して骨筋領域を抽出する上記第３の観点から第９の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２０】
第１１の観点では、本発明は、前記収縮処理がエロージョン（Erosion）処理であり、前記膨張処理がダイレーション（Dilation）処理である上記第３の観点から第１０の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２１】
第１２の観点では、本発明は、前記断層像の画素値のヒストグラム（histogram）を作成し、該ヒストグラムに基づいて脂肪に対応する画素値の閾値範囲である脂肪閾値範囲と、骨または筋肉に対応する画素値の閾値範囲である骨筋閾値範囲とを設定する閾値設定手段をさらに備え、前記骨筋領域抽出手段が、前記骨筋閾値範囲に基づいて前記骨筋領域を抽出し、前記内臓脂肪領域抽出手段が、前記脂肪閾値範囲に基づいて前記内臓脂肪領域を抽出する上記第３の観点から第１１の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２２】
第１３の観点では、本発明は、前記閾値設定手段が、前記ヒストグラムにおける脂肪に対応する山のピーク（peak）値をＰ、該山の半値全幅をΔとして、前記脂肪閾値範囲をＰ±ｎΔに設定し、前記骨筋閾値範囲をＰ＋ｎΔ（ｎは任意の定数）近傍が下限値となる所定範囲に設定する上記第１２の観点の画像処理装置を提供する。
【００２３】
第１４の観点では、本発明は、前記骨筋領域外周輪郭線作成手段が、放射状に伸びる複数の直線に沿って前記境界点を探索する上記第３の観点から第１３の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２４】
第１５の観点では、本発明は、前記複数の直線が、前記体領域の重心、前記体領域に外接する四角形の中心、前記骨筋領域の重心、および、前記骨筋領域に外接する四角形の中心のうちいずれか１つを通る直線である上記第１４の観点の画像処理装置を提供する。
【００２５】
第１６の観点では、本発明は、前記複数の直線が、１度以上５度以下の所定の角度刻みで設けられる直線である上記第１４の観点または第１５の観点に記載の画像処理装置を提供する。
【００２６】
第１７の観点では、本発明は、前記骨筋領域外周輪郭線作成手段が、前記被検体の前後方向および左右方向にそれぞれ平行に伸びる複数の直線に沿って前記境界点を探索する上記第３の観点から第１３の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置。
【００２７】
第１８の観点では、本発明は、前記断層像が、ＣＴ画像またはＭＲＩ画像である上記第３の観点から第１７の観点のいずれか１つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２８】
第１９の観点では、本発明は、コンピュータ（computer）を、断層像を構成する画素の画素値に基づいて、前記断層像内における被検体の体領域を特定する体領域特定手段と、前記体領域における骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素に基づいて、骨および筋肉の要部に相当する骨筋領域を抽出する骨筋領域抽出手段と、前記抽出された骨筋領域を囲む領域の外側から内側に向かって前記骨筋領域の境界点を探索し、該探索された境界点のうち、隣り合う境界点同士を結ぶ線分の長さおよび傾きの少なくとも一方に関連する指標が所定の条件を満たす境界点のみをつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成する骨筋領域外周輪郭線作成手段と、前記骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における、脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される領域を内臓脂肪領域として抽出する内臓脂肪領域抽出手段として機能させるためのプログラムを提供する。
【００２９】
第２０の観点では、本発明は、前記骨筋領域外周輪郭線作成手段が、個々の境界点を順次、注目境界点に設定するとともに、前記注目境界点が前記体領域の重心より前記被検体の正面寄りに位置するときは、前記重心から前記注目境界点の隣の境界点までの距離と前記重心から前記注目境界点までの距離との比が所定の第１の範囲内となる該注目境界点のみを残し、前記注目境界点が前記重心より前記被検体の背面寄りに位置するときは、前記注目境界点とその隣の境界点との間の距離が所定の第２の範囲内となる該注目境界点のみを残し、残ったすべての境界点をつなぎ合わせる上記第１９の観点に記載のプログラムを提供する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、断層像における被検体の体領域のうち骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素で構成される骨筋領域を抽出し、骨筋領域の境界点を外側から内側に向かって探索し、探索された境界点のうち、隣り合う境界点同士を結ぶ線分の長さおよび傾きの少なくとも一方に関連する指標が所定の条件を満たす境界点のみをつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成し、この骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される内臓脂肪領域を抽出するので、脂肪領域として内臓脂肪領域のみを含むと考えられる領域の輪郭を、当該輪郭上に位置する可能性の高い境界点のみを比較的簡単な処理で検出し、これらをつなぎ合わせるだけで求めることができ、断層像における被検体の内臓脂肪領域を、短時間でより正確に、皮下脂肪領域と分離して抽出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態である断層像処理装置（画像処理装置）１の全体構成を示すブロック（block）図である。この断層像処理装置１は、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波装置などのモダリティ（modality）により得られた被検体の断層像において、被検体の内臓脂肪領域と皮下脂肪領域とをそれぞれ分離して抽出するものである。
【００３３】
断層像処理装置１は、図示のように、装置全体の制御をつかさどる中央処理装置（ＣＰＵ；Central
Processing Unit）１０と、ブートプログラム（boot program）等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）２０と、主記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access
Memory）２１と、ＯＳ（Operating Software）、画像処理プログラム、断層像データ等が格納されている磁気ディスク（disk）２２と、表示しようとするイメージデータ（image data）を展開するメモリ（memory）であるＶＲＡＭ（Video RAM）２３と、ＶＲＡＭ２３に展開されたイメージデータに基づいて画像を表示するモニタ（monitor）２４と、各種設定を行うためのキーボード（keyboard）２５およびマウス２６とを備える。
【００３４】
なお、断層像データは、断層像処理装置１の外部から取得してもよい。例えば、断層像処理装置１にネットワーク（network）を介して接続される画像サーバ（server）からデータを読み出して取得してもよいし、断層像処理装置１に接続されたメディア（media）読取装置からメディアに記憶されたデータを読み込んで取得してもよい。
【００３５】
図２は、ＣＰＵ１０の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ１０は、図示のように、体領域特定部（体領域特定手段）１１と、骨筋領域抽出部（骨筋領域抽出手段）１２と、骨筋領域外周輪郭線作成部（骨筋領域外周輪郭線作成手段）１４と、全脂肪領域抽出部（全脂肪領域抽出手段）１５と、内臓脂肪領域領域抽出部（内臓脂肪領域抽出手段）１６と、皮下脂肪領域抽出部（皮下脂肪領域抽出手段）１７と、閾値範囲設定部（閾値範囲設定手段）１８とにより構成されている。実際には、ＣＰＵ１０は、磁気ディスク２２に格納されている画像処理プログラムを読み出して実行することにより、これら各部として機能する。
【００３６】
体領域特定部１１は、断層像を構成する画素の画素値に基づいて、断層像内における被検体の体領域を特定する。
【００３７】
骨筋領域抽出部１２は、体領域特定部１１により特定された被検体の体領域における、骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素に基づいて、骨および筋肉の要部に相当する骨筋領域を抽出する。
【００３８】
骨筋領域外周輪郭線作成部１４は、骨筋領域抽出部１２により抽出された骨筋領域を囲む領域の外側から内側に向かう複数の方向に沿って前記骨筋領域の境界点を探索し、探索された境界点のうち、隣り合う境界点同士を結ぶ線分の長さおよび傾きの少なくとも一方に関連する指標が所定の条件を満たす境界点のみをつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成する。
【００３９】
内臓脂肪領域抽出部１５は、骨筋領域外周輪郭線作成部１４により作成された骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における、脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される領域を内臓脂肪領域として抽出する。
【００４０】
全脂肪領域抽出部１６は、体領域特定部１１により特定された体領域における脂肪画素で構成される領域を全脂肪領域として抽出する。
【００４１】
皮下脂肪領域抽出部１７は、全脂肪領域抽出部１６により抽出された全脂肪領域から内臓脂肪領域抽出部１５により抽出された内臓脂肪領域を減算してなる領域を、皮下脂肪領域として抽出する。
【００４２】
閾値設定部１８は、断層像の元画像について画素値のヒストグラムを作成し、そのヒストグラムに基づいて、脂肪に対応する画素値の閾値範囲である脂肪閾値範囲と、骨または筋肉に対応する画素値の閾値範囲である骨筋閾値範囲とを設定する。
【００４３】
これより、本実施形態による断層像処理装置１における処理の流れについて説明する。
【００４４】
図３は、断層像処理装置１における処理フロー（flow）の一例を示す図である。
【００４５】
ステップＳ１では、処理対象となる断層像５１を選択する。図４は、処理対象となる断層像の一例を示す図である。ここでは、操作者がキーボード２５やマウス２６を用いて、磁気ディスク２２に格納されている複数の断層像の中から、図４に示すような被検体の腹部９１を撮影して得られた断層像５１を処理対象として選択する。
【００４６】
ステップＳ２では、断層像５１に対する脂肪閾値範囲および骨筋閾値範囲を設定する。図５は、断層像における画素値のヒストグラムの一例を示す図である。ここでは、閾値設定部１８が、断層像５１の元画像について、図５に示すような画素値のヒストグラム６１を作成し、このヒストグラム６１に基づいて各閾値範囲を設定する。ヒストグラム６１は、図５に示すように、ＣＴ画像の場合、ＣＴ値が−２００から＋２００の範囲において、通常、第１の山６２および第２の山６３を有する。閾値設定部１８は、これら２つの山のうち画素値がより小さい第１の山６２を脂肪に対応する山と判定し、この第１の山６２において、ピークを与える画素値Ｐと、その半値全幅Δとを算出する。そして、Ｐ±ｎ×Δの範囲を、脂肪領域を抽出するための脂肪閾値範囲に設定する。ここでｎは任意の定数である。また、脂肪閾値範囲の上限閾値Ｐ＋ｎ×Δと同等か、これよりわずかに高い値Ｐ＋ｎ×Δ＋αを下限閾値とする所定範囲を、骨筋領域を抽出するための骨筋閾値範囲に設定する。骨筋閾値範囲の上限閾値は、ＣＴ画像の場合、＋１０００程度の値に設定するのが望ましい。また、上記パラメータ（parameter）αは、ＣＴ画像の場合、１から５程度の値に設定するのが望ましい。これにより、脂肪と骨および筋肉とが共に含まれる画素値を有する画素を排除して、脂肪領域と骨筋領域とをより確実に分離して抽出することが可能となる。なお、ＣＴ画像の場合、一般的に、脂肪に対応する画素値（ＣＴ値）は−２００から−２０程度、骨または筋肉に対応する画素値は＋２０から＋１０００程度であることが知られている。そこで、断層像５１における画素値のヒストグラム６１を求めずに、これらの範囲をそれぞれ脂肪閾値範囲および骨筋閾値範囲として設定してもよい。
【００４７】
ステップＳ３では、断層像５１における被検体の体領域９２を含む体領域マスク（mask）５２を作成する。図６は、体領域マスクの一例を示す図である。ここでは、体領域特定部１１が、断層像５１を所定の閾値で２値化した後にラベリング（labeling）処理を行い、ラベリングされた領域の中で最大の面積を有する領域だけを残し、残った領域に対して輪郭線を算出し、輪郭線の内側を塗りつぶして、図６に示すような体領域マスク５２を作成する。体領域マスク５２は、通常、被検体の表皮を含んでいるが、この表皮は、後述の骨筋領域９４を抽出する際に妨げとなる可能性が高い。そのため、体領域マスク５２に対しては、数画素程度の収縮処理を施し、表皮部分を除去することが望ましい。なお、上記２値化のための閾値は、ＣＴ画像の場合、−３００から−１５０程度の値が望ましい。
【００４８】
ステップＳ４では、骨筋領域マスクの候補画素群（候補領域）９３を抽出し、この候補画素群９３に基づいて骨筋領域マスク５４を作成する。図７は、骨筋領域マスクの候補画素群９３を含む骨筋候補領域画像５３の一例を示す図であり、図８は、骨筋領域マスク５４の一例を示す図である。ここでは、骨筋領域抽出部１２が、次のような処理を行う。まず、断層像５１において、ステップ３で作成された体領域マスク５２における体領域９２に対応する画素の中で、ステップＳ２で設定された骨筋閾値範囲内の画素値を有する骨筋画素を骨筋領域マスクの候補画素に設定する。これにより、図７に示すような骨筋領域マスクの候補画素群９３を得る。骨筋領域マスクの候補画素群９３は、図７に示すように、通常、連続する複数の画素で構成される領域を多数形成しており、その領域の面積は大小様々である。次に、骨筋候補マスクの候補画素群９３に対して収縮処理を施した後に膨張処理を施して、骨筋領域マスクの候補画素群９３が形成する多数の領域から面積の小さい領域を除去する。これにより、図８に示すような、骨および筋肉の要部に対応する骨筋領域９４を含む骨筋領域マスク５４を作成する。なお、収縮処理および膨張処理としては、例えば、モルフォロジ（Morphology）処理におけるエロージョン処理およびダイレーション処理を用いることができる。
【００４９】
ステップＳ５では、骨筋領域マスク５４上で骨筋領域９４の境界点Ｂ1，Ｂ2，・・・，ＢNを探索し、これら境界点を順次つなぎ合わせて骨筋領域の外周輪郭線５５を作成する。
【００５０】
図９は、骨筋領域マスク５４において骨筋領域の外周輪郭線５５が作成される過程を説明するための図である。ここでは、骨筋領域外周輪郭線作成部１４が次のような処理を行う。まず、体領域マスク５２における体領域９２の重心を求め、骨筋領域マスク５４において、その重心に対応する点Ｇを設定する。次に、図９に示すように、骨筋領域マスク５４において、この点Ｇを通り放射状に伸びる複数の直線Ｌ1，Ｌ2，・・・，ＬNを、所定の角度刻みで設定する。そして、これら直線上で外側から内側（点Ｇ）に向かって、最初に画素値が変化する点を探索し、その点を骨筋領域９４の境界点とする。なお、体領域マスク５２の重心の代わりに、骨筋領域９４の中央付近に位置する他の点を採用してもよい。例えば、体領域９２に外接する四角形の中心、骨筋領域９４の重心、あるいは骨筋領域９４に外接する四角形の中心等であってもよい。
【００５１】
このようにして、例えば、図９に示すような、多数の境界点Ｂ1，Ｂ2，・・・，ＢNを得る。なお、図９では、便宜上、１０度刻みで設けられた直線上を探索する例を示しているが、実際には、計算量と外周輪郭線５５の精度とのバランス（balance）を考慮して、１度以上５度以下の所定の角度刻みで設けられた直線上を探索するのがよい。骨筋領域外周輪郭線作成部１４は、探索された骨筋領域９４の境界点を順次つなぎ合わせることにより、図９に示すような、骨筋領域の外周輪郭線５５を作成する。
【００５２】
ところで、図９の例では骨筋領域に切れ目がないが、被検体によっては、骨筋領域の外周に切れ目があり、領域が一部つながっていない場合もある。切れ目がある骨筋領域を含む骨筋領域マスク上で境界点を探索すると、その切れ目の内側にある骨筋領域の一部にて境界点が検出される場合があり、このような切れ目に対応する境界点は、本来目的としている骨筋領域の外周輪郭線上から外れた位置にある。
【００５３】
そこで、実際には、骨筋外周輪郭線作成部１４は、切れ目に対応する境界点を排除するため、隣り合う境界点同士を結ぶ線分の長さおよび傾きの少なくとも一方に関連する指標が所定の条件を満たす境界点（以降、適正境界点ともいう）のみをつなぎ合わせて、骨筋領域の外周輪郭線５５を作成する。なお、ここでは、骨筋外周輪郭線作成部１４は、骨筋領域９３の形状的特徴を考慮して、注目境界点が体領域９２の重心に対応する点Ｇより被検体の正面寄りに位置する場合と、背面寄りに位置する場合とで、適正境界点の判別条件を変える。
【００５４】
ここで、ステップＳ５において実行される、骨筋領域の外周輪郭線を作成する処理フローについて説明する。
【００５５】
図１０は、骨筋領域の外周輪郭線を作成する処理フローを示す図である。また、図１１は、切れ目のある骨筋領域を含む骨筋領域マスクにおいてその外周輪郭線５５が作成される過程を説明するための図である。
【００５６】
ステップＳ５１では、骨筋領域マスク５４上で、放射状に伸びる複数の直線、例えば、図１１に示すように、時計回りに直線Ｌ1，Ｌ2，・・・，ＬNが順次設定され、これらの直線に沿って骨筋領域の境界点が探索される。その結果、図１１に示すような、一部が骨筋領域の外周輪郭線上から外れた境界点Ｂ1，Ｂ2，・・・，ＢNが得られる。
【００５７】
ステップＳ５２では、注目境界点Ｂiとその隣の境界点Ｂtとを特定するためのパラメータｉとｔを、それぞれ、ｉ＝１，ｔ＝Ｎに初期化する。
【００５８】
ステップＳ５３では、注目境界点Ｂiの位置が点Ｇより被検体の正面寄りであるか否かを判定する。例えば、図１１の例では、注目境界点の位置が点Ｇを通る水平線Ｈより上側（正面寄り）であるか下側（背面寄り）であるかを判定する。
【００５９】
ステップＳ５３において、注目境界点Ｂiの位置が正面寄りであると判定された場合には、ステップＳ５４に進み、点Ｇから境界点までの距離の変化率に基づいて、注目境界点Ｂiが適正境界点であるか否かを判別する（これを第１の判別処理という）。骨筋領域の外周輪郭線は、被検体の正面側では、楕円上の円弧に近い形状となるため、このような体領域マスク５２の重心に対応する点Ｇから境界点までの距離の変化率に基づく判別が有効である。
【００６０】
一方、ステップＳ５３において、注目境界点の位置が背面寄りであると判定された場合には、ステップＳ５１０に進み、隣り合う境界点間の距離の大小に基づいて、注目境界点Ｂiが適正境界点であるか否かを判別する（これを第２の判別処理という）。骨筋領域の外周輪郭線は、被検体の背面側では、比較的複雑に曲がった曲線形状となるため、このような境界点間の距離の大小に基づく判別が有効である。
【００６１】
図１２は、第１の判別処理を説明するための図である。
【００６２】
第１の判別処理では、図１２に示すように、点Ｇから隣の境界点Ｂtまでの距離ｒtと点Ｇから注目境界点Ｂiまでの距離ｒiとの比ｒi／ｒtを算出する（ステップＳ５４）。そして、この比ｒi／ｒtが所定の範囲Ｅ１内であるか否かを判定する（ステップＳ５５）。ここで、比ｒi／ｒtが範囲Ｅ１内であると判定された場合には、注目境界点Ｂiは適正境界点であると判別して登録するとともに、パラメータｔ＝ｉに設定する（ステップＳ５６）。一方、比ｒi／ｒtが範囲Ｅ１内でないと判定された場合には、注目境界点Ｂiを適正境界点ではないと判別し、すなわち、注目境界点Ｂiを骨筋領域マスクの切れ目に対応する境界点であると判別し、登録せずに次のステップＳ５９に進む。なお、範囲Ｅ１としては、例えば、探索する位置を規定する直線Ｌ1，Ｌ2，・・・，ＬNの刻み角度が１度の場合、０．８以上１．２以下程度、望ましくは０．９以上１．１以下とすることができる。すなわち、点Ｇから境界点までの距離を順次算出したとき、その距離の変化率が±２０％以内、望ましくは±１０％以内となる境界点のみを適正境界点として判別する。
【００６３】
図１３は、第２の判別処理を説明するための図である。
【００６４】
第２の判別処理では、図１３に示すように、隣の境界点Ｂtと注目境界点Ｂiとの間の距離ｄiを算出する（ステップＳ５７）。そして、距離ｄiが所定の範囲Ｅ２内であるか否かを判定する（ステップＳ５８）。ここで、距離ｄiが範囲Ｅ２内であると判定された場合には、注目境界点Ｂiは適正境界点であると判別して登録するとともに、パラメータｔ＝ｉに設定する（ステップＳ５６）。一方、距離ｄiが範囲Ｅ２内でないと判定された場合には、注目境界点Ｂiを適正境界点ではないと判別し、登録せずに次のステップＳ５９に進む。なお、範囲Ｅ２としては、例えば、探索する位置を規定する直線Ｌ1，Ｌ2，・・・，ＬNの刻み角度が１度の場合、体領域９２を楕円近似したときのその楕円の内径平均ＡＲ、あるいは、その楕円の短軸直径と長軸直径との平均ＡＲ′の２％から１０％、望ましくは４％から６％のいずれかの長さ以下に相当する範囲とすることができる。
【００６５】
ステップＳ５９では、注目境界点にまだ設定していない境界点が残っているか否かを確認するため、パラメータｉ＝Ｎであるか否かを判定する。ここで、肯定される場合には、登録されたすべての境界点を順次つなぎ合わせて骨筋領域の外周輪郭線５５を作成し、処理を終了する。一方、否定される場合には、パラメータｉをインクリメント（increment）してｉ＝ｉ＋１とし、ステップＳ５３に戻る。
【００６６】
このようにして、例えば、図１１に示すような、目的とする外周輪郭線５５を得ることができる。
【００６７】
ステップＳ６では、断層像５１における被検体の全脂肪領域９６を含む全脂肪領域マスク５６を作成する。ここでは、全脂肪領域抽出部１５が、ステップＳ３で作成された体領域マスク５２から、ステップＳ４で作成された骨筋領域マスク５４を減算してなる脂肪領域Ｖ1を含むように全脂肪領域マスク５６を作成する。なお、全脂肪領域抽出部１５は、これ以外の方法で全脂肪領域マスク５６を作成してもよい。例えば、断層像５１において、ステップＳ２で設定された脂肪閾値範囲内の画素値を有する画素で構成される脂肪領域Ｖ2を含むように全脂肪領域マスク５６を作成してもよい。あるいは、上記の脂肪領域Ｖ1と脂肪領域Ｖ2との和である領域（Ｖ1 or Ｖ2）を含むように全脂肪領域マスク５６を作成してもよいし、上記脂肪領域Ｖ1と脂肪領域Ｖ2との重複領域（Ｖ1
and Ｖ2）を含むように全脂肪領域マスク５６を作成してもよい。このようにして、例えば、図１４に示すような全脂肪領域マスク５６を作成する。
【００６８】
ステップＳ７では、内臓脂肪領域マスク５７および皮下脂肪領域マスク５８を作成する。ここでは、内臓脂肪領域抽出部１６が、ステップＳ６で作成された全脂肪領域マスク５６における全脂肪領域９６のうち、ステップＳ５で作成された外周輪郭線５５の内側に対応する領域を内臓脂肪領域９７として内臓脂肪領域マスク５７を作成する。また、皮下脂肪領域抽出部１７が、全脂肪領域マスク５６における全脂肪領域９６のうち、外周輪郭線５５の外側に対応する領域を皮下脂肪領域９８として皮下脂肪領域マスク５８を作成する。このようして、例えば、図１５に示すような内臓脂肪領域マスク５７、図１６に示すような皮下脂肪領域マスク５８を作成する。なお、内臓脂肪領域マスク５７における内臓脂肪領域９７と皮下脂肪領域マスク５８における皮下脂肪領域９８とをそれぞれ任意の色で断層像５１の元画像上に投影すると、図１７に示すような、内臓脂肪領域９７と皮下脂肪領域９８とが色によって分離された脂肪分離断層像５９を得ることができる。この脂肪分離断層像５９を表すイメージデータをＶＲＡＭ２３に展開することにより、このような脂肪分離断層像５９をモニタ２４に表示させることができる。また、脂肪分離断層像５９において、内臓脂肪領域９５に対応する画素数と皮下脂肪領域９６に対応する画素数とを求め、それぞれの画素数に１画素あたりの実面積を掛け合わせれば、内臓脂肪面積と皮下脂肪面積とを得ることができる。
【００６９】
以上の実施形態によれば、断層像における被検体の体領域のうち表皮領域を除く骨または筋肉に対応する画素値を有する骨筋画素で構成される骨筋領域を抽出し、骨筋領域の境界点を外側から内側に向かって探索し、探索された境界点のうち、隣り合う境界点間の距離および隣り合う境界点同士を結ぶ直線の傾きの少なくとも一方に関連する指標が所定の条件を満たす境界点のみをつなぎ合わせて骨筋領域外周輪郭線を作成し、この骨筋領域外周輪郭線の内側の領域における脂肪に対応する画素値を有する脂肪画素で構成される内臓脂肪領域を抽出するので、脂肪領域として内臓脂肪領域のみを含むと考えられる領域の輪郭を、当該輪郭上に位置する可能性の高い境界点のみを比較的簡単な処理で検出し、これらをつなぎ合わせるだけで求めることができ、断層像における被検体の内臓脂肪領域を、短時間でより正確に、皮下脂肪領域と分離して抽出することが可能となる。
【００７０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。
【００７１】
上記実施形態では、骨筋外周輪郭線作成部１４は、骨筋領域マスクの切れ目に対応する境界点を判別する際に、注目境界点の位置に応じて第１の判別手法と第２の判別手法とを使い分けているが、これに限定されない。例えば、すべての境界点に対して、第１の判別手法と第２の判別手法とを用い、いずれかの手法により切れ目に対応する境界点と判別された境界点を無視するようにしてもよい。あるいは、すべての境界点に対して、第１の判別手法のみを用いてもよいし、第２の判別手法のみを用いてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、骨筋外周輪郭線作成部１４は、注目境界点がつなぎ合わせるべき境界点であるか否かを判別する際に、体領域マスク５２の重心に対応する点Ｇから境界点までの距離や境界点間の距離に関連する基準により判別を行っているが、これに限定されない。例えば、図１８に示すように、隣り合う境界点同士を結ぶ線分の傾きθを順次算出したとき、その傾きθの変化量Δθがその前後で所定の角度Ｅ３内である場合に、注目境界点をつなぎ合わせるべき境界点と判別してもよい。この角度Ｅ３は、例えば、注目境界点が被検体の正面側に位置する場合には２０度から６０度、典型的には４５度程度に設定することができる。
【００７３】
骨筋外周輪郭線作成部１４は、これらの判別処理を、境界点の位置に応じて、あるいは位置とは無関係に種々組み合わせて用いてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、骨筋外周輪郭線作成部１４は、骨筋領域マスク５４において、体領域マスク５２の重心に対応する点Ｇを通り放射状に伸びる複数の直線Ｌ1，Ｌ2，・・・，ＬNに沿って境界点を探索しているが、これ以外に、例えば、図１９に示すように、被検体の前後方向および左右方向にそれぞれ平行に伸びる複数の直線Ｌ1′，Ｌ2′，・・・，ＬN′に沿って境界点を探索してもよい。これにより、探索する位置を移動する際に、その位置座標の割り出しがより簡便になり、計算量を少なくすることができ、処理時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態である断層像処理装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】中央処理装置（ＣＰＵ）の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態である断層像処理装置における処理フローの一例を示す図である。
【図４】処理対象となる断層像の一例を示す図である。
【図５】断層像における画素値のヒストグラムの一例を示す図である。
【図６】体領域マスクの一例を示す図である。
【図７】骨筋候補領域画像の一例を示す図である。
【図８】骨筋領域マスクの一例を示す図である。
【図９】骨筋領域マスクにおいてその外周輪郭線が作成される過程を説明するための図である。
【図１０】骨筋領域マスクの外周輪郭線を作成する処理フローを示す図である。
【図１１】切れ目のある骨筋領域マスクにおいてその外周輪郭線が作成される過程を説明するための図である。
【図１２】第１の判別処理を説明するための図である。
【図１３】第２の判別処理を説明するための図である。
【図１４】全脂肪領域マスクの一例を示す図である。
【図１５】内臓脂肪領域マスクの一例を示す図である。
【図１６】皮下脂肪領域マスクの一例を示す図である。
【図１７】内臓脂肪領域と皮下脂肪領域とが色によって分離して表示された断層像の一例を示すである。
【図１８】隣り合う境界点同士を結ぶ線分の傾きの変化量に基づいて、切れ目に対応する境界点を判別する方法を説明するための図である。
【図１９】骨筋領域マスク上で骨筋領域境界点を被検体の前後方向および左右方向にそれぞれ平行に伸びる複数の直線に沿って探索する例を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  断層像処理装置（画像処理装置）
１０  中央処理装置
１１  体領域特定部（体領域特定手段）
１２  骨筋領域抽出部（骨筋領域抽出手段）
１４  骨筋領域外周輪郭線作成部（骨筋領域外周輪郭線作成手段）
１５  全脂肪領域抽出部（全脂肪領域抽出手段）
１６  内臓脂肪領域領域抽出部（内臓脂肪領域抽出手段）
１７  皮下脂肪領域抽出部（皮下脂肪領域抽出手段）
１８  閾値範囲設定部（閾値範囲設定手段）
２０  ＲＯＭ
２１  ＲＡＭ
２２  磁気ディスク
２３  ＶＲＡＭ
２４  モニタ
２５  キーボード
２６  マウス
５１  断層像
５２  体領域マスク
５３  骨筋候補領域画像
５４  骨筋領域マスク
５５  骨筋領域マスクの外周輪郭線
５６  全脂肪領域マスク
５７  内臓脂肪領域マスク
５８  皮下脂肪領域マスク
５９  脂肪分離断層像
６１  ヒストグラム
６２  第１の山
６３  第２の山
９１  被検体の腹部
９２  体領域
９３  骨筋候補マスクの候補画素群
９４  骨筋領域
９６  全脂肪領域
９７  内臓脂肪領域
９８  皮下脂肪領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図１０】
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【図４】
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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】
0004437333.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
0004437333.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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