(57)【要約】【課題】胃や腸などの管腔構造物の画像を投影表示における前後壁の重なりを無く表示すること。【解決手段】医用画像処理装置は、管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部１と、管腔を含む管腔領域を３次元画像データから抽出する抽出処理部２と、抽出した管腔領域を構成する複数の部分領域に関する複数の部分投影画像を３次元画像データから生成する投影画像生成部３とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、
前記管腔を含む管腔領域を前記３次元画像データから抽出する抽出処理部と、
前記抽出した管腔領域を構成する複数の部分領域に関する複数の部分投影画像を前記３次元画像データから生成する投影画像生成部とを具備することを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項２】
前記投影画像生成部は、投影処理の視線方向において前記抽出した管腔領域が重ならない複数の部分領域に関する複数の部分投影画像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】
前記投影画像生成部は、投影処理の視線方向に関して手前側の壁領域を含む部分領域に関する部分投影画像と、奥側の壁領域を含む部分領域に関する部分投影画像と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４】
前記投影画像生成部は、前記抽出した管腔領域を平面で分割して得られる複数の部分領域に関する複数の部分投影画像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５】
前記投影画像生成部は、前記抽出した管腔領域を略中心軸に沿って曲面で分割して得られる複数の部分領域に関する複数の部分投影画像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６】
前記抽出処理部は、前記３次元画像データから閾値処理により領域を抽出する閾値処理部と、前記抽出した領域を膨脹処理することにより前記管腔領域を発生する膨脹演算処理部とを有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７】
前記投影画像生成部は、前記部分投影画像として、対応する部分領域に関する最大値投影画像と最小値投影画像との加算画像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８】
前記生成された複数の部分投影画像を、前記部分領域に関する分割方法の選択肢と前記部分投影画像の生成に関する投影方法の選択肢とともに表示する表示部をさらに備え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９】
管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、
前記管腔の壁領域を前記３次元画像データから閾値処理により抽出する抽出処理部と、
前記壁領域を膨脹処理する膨脹処理部と、
前記膨脹処理された壁領域を投影探索点が最初に抜け出ることを投影停止条件として、前記３次元画像データを複数方向から投影処理をして複数の部分投影画像を生成する投影画像生成部とを具備することを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項１０】
管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、
前記管腔の壁領域を前記３次元画像データから閾値処理により抽出する抽出処理部と、
前記壁領域を膨脹処理する膨脹処理部と、
前記膨脹処理された壁領域の内縁深度に投影探索点が到達することを投影停止条件として、前記３次元画像データを複数方向から投影処理をして複数の部分投影画像を生成する投影画像生成部とを具備することを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項１１】
管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、
前記管腔を含む管腔領域の略中心軸から半径方向に沿って行った投影処理の値を、前記略中心軸の回りの円周方向の角度を縦軸として前記略中心軸上の位置を横軸として分布した展開画像を記３次元画像データから生成する展開画像生成部とを具備し、
前記展開画像生成部は、前記管腔の壁領域を前記３次元画像データから閾値処理により抽出する抽出処理部と、前記壁領域を膨脹処理する膨脹処理部と、前記膨脹処理された壁領域を投影探索点が最初に抜け出ることを投影停止条件として前記投影処理をすることを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項１２】
管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、
前記管腔を含む管腔領域の略中心軸から半径方向に沿って行った投影処理の値を、前記略中心軸の回りの円周方向の角度を縦軸として前記略中心軸上の位置を横軸として分布した展開画像を記３次元画像データから生成する展開画像生成部とを具備し、
前記展開画像生成部は、前記管腔の壁領域を前記３次元画像データから閾値処理により抽出する抽出処理部と、前記壁領域を膨脹処理する膨脹処理部と、前記膨脹処理された壁領域の内縁深度に投影探索点が到達することを投影停止条件として前記投影処理をすることを特徴とする医用画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胃や腸などの管腔構造物の画像を処理する医用画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置による胃二重造影検査は、バリウムなどの造影剤と発泡剤を服用しＸ線画像を撮影する。この方法により胃壁の細かい凹凸を観察できるようになる。しかし、造影剤が胃壁のＸ線管側（前面）と検出器側（後面）との両方に付着するため、得られた画像から凹凸が胃壁の前面に存在するものか後面に存在するものか判断することが難しい。
【０００３】
特許文献１には、血管を内側から見た表面を陰影づけした展開図で表示する例が記載されている。画像データとしてはＣＴなどで撮影した３次元画像が想定されており、画像の生成方法はサーフェイス法、ボリュームレンダリング法、デプス法いずれかと記載されている。
【０００４】
しかし、特許文献１の方法では、管腔構造の中心線をトレースする作業が必要であり、表示させるための操作に手間がかかる、サーフェイス法、ボリュームレンダリング法、デプス法は適切な画像を生成するために画像の生成条件を選ぶことが必要になり、この点でも操作に手間がかかる、という問題があった。
【０００５】
特許文献２には、大腸の展開図を表示することが記載されている。画像の詳細な生成方法は記載されていなが、上の文献１と同様の方法が想定されていると考えら得れ、同じ問題点がある。
【０００６】
冠動脈の表示方法として、特許文献３には、造影したＣＴ画像から冠動脈のＭＩＰ画像を作成するために、冠動脈の近くの大きな構造である心腔（ここも造影されてしまう）を除去して、冠動脈画像を生成する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−３１８８８４号公報
【特許文献２】米国特許第５，８９１，０３０号公報
【特許文献３】特開平１１−２４２７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、胃や腸などの管腔構造物の画像を投影表示における前後壁の重なりを無く表示することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１局面において、医用画像処理装置は、管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、前記管腔を含む管腔領域を前記３次元画像データから抽出する抽出処理部と、前記抽出した管腔領域を構成する複数の部分領域に関する複数の部分投影画像を前記３次元画像データから生成する投影画像生成部とを具備する。  
本発明の第２局面において、医用画像処理装置は、管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、前記管腔の壁領域を前記３次元画像データから閾値処理により抽出する抽出処理部と、前記壁領域を膨脹処理する膨脹処理部と、前記膨脹処理された壁領域を投影探索点が最初に抜け出ることを投影停止条件として、前記３次元画像データを複数方向から投影処理をして複数の部分投影画像を生成する投影画像生成部とを具備する。  
本発明の第３局面において、医用画像処理装置は、管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、前記管腔の壁領域を前記３次元画像データから閾値処理により抽出する抽出処理部と、前記壁領域を膨脹処理する膨脹処理部と、前記膨脹処理された壁領域の内縁深度に投影探索点が到達することを投影停止条件として、前記３次元画像データを複数方向から投影処理をして複数の部分投影画像を生成する投影画像生成部とを具備する。  
本発明の第４局面において、医用画像処理装置は、管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、前記管腔を含む管腔領域の略中心軸から半径方向に沿って行った投影処理の値を、前記略中心軸の回りの円周方向の角度を縦軸として前記略中心軸上の位置を横軸として分布した展開画像を記３次元画像データから生成する展開画像生成部とを具備し、前記展開画像生成部は、前記管腔の壁領域を前記３次元画像データから閾値処理により抽出する抽出処理部と、前記壁領域を膨脹処理する膨脹処理部と、前記膨脹処理された壁領域を投影探索点が最初に抜け出ることを投影停止条件として前記投影処理をすることを特徴とする。  
本発明の第５局面において、医用画像処理装置は、管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する記憶部と、前記管腔を含む管腔領域の略中心軸から半径方向に沿って行った投影処理の値を、前記略中心軸の回りの円周方向の角度を縦軸として前記略中心軸上の位置を横軸として分布した展開画像を記３次元画像データから生成する展開画像生成部とを具備し、前記展開画像生成部は、前記管腔の壁領域を前記３次元画像データから閾値処理により抽出する抽出処理部と、前記壁領域を膨脹処理する膨脹処理部と、前記膨脹処理された壁領域の内縁深度に投影探索点が到達することを投影停止条件として前記投影処理をすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、胃や腸などの管腔構造物の画像を投影表示における前後壁の重なりを無く表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
図１には本実施形態に係る医用画像処理装置の構成が示されている。３次元画像記憶部１は、胃や腸等の管腔を含む部位に関する３次元画像データを記憶する。３次元画像データは、例えばＸ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）、ディジタルＸ線断層撮影装置等の画像発生装置を使って発生される。図２にはディジタルＸ線断層撮影装置の概略構成の一例が示されている。図２のディジタルＸ線断層撮影装置は、Ｘ線管装置５０と、Ｘ線管装置５０に対して被検体Ｐを挟んで対向配置されるＸ線検出器装置６０とを有する。Ｘ線管装置５０は、キャスター５２の付いたスタンド５１により可搬性を有している。スタンド５１には、Ｘ線管５３を収容する筐体５４が搭載される。Ｘ線管５３は、Ｘ線中心軸ＸＣが撮影中心軸ＳＣに対して傾斜する状態で撮影中心軸ＳＣを中心として回転可能に図示しないＸ線管回転機構部に支持される。Ｘ線検出器装置６０はキャスター６２の付いたスタンド６１により可搬性を有している。スタンド６１には、Ｘ線検出器６３を収容する筐体６４が搭載される。Ｘ線検出器６３には、２次元状に配列された複数の固体検出素子を有するフラットパネルデテクタが採用される。Ｘ線検出器６３は、撮影中心軸ＳＣを中心として回転可能に図示しない検出器回転機構部に支持される。Ｘ線管５３とＸ線検出器６３とが回転しながらＸ線撮影が繰り返される。それにより複数の方向から撮影されたディジタルＸ線画像から断層画像がマルチスライスで再構成される。この場合、マルチスライスを構成する複数の断層画像のセットが３次元画像データ（ボリュームデータ）と称される。なお、ディジタルＸ線断層撮影装置にて胃部画像を撮影する際は、胃二重造影法が用いられる。
【００１１】
領域抽出部２は、３次元画像データから、管腔を含む管腔領域、具体的には管腔の壁を十分な余裕をもって包含する領域を抽出する処理部であり、詳細は後述するが、フィルタ処理部２１、閾値決定処理部２２、閾値処理部２３、形態演算処理部２４、連結領域選択処理部２５を有する。投影画像生成部３は、領域抽出部２で抽出した管腔領域を構成する複数の部分領域に関する複数の部分投影画像を３次元画像データから生成する処理部であり、詳細は後述するが、生成する画像の種類の応じて、前後壁面分割投影画像生成処理部３１、平面分割投影画像生成処理部３２、曲面分割投影画像生成処理部３３、壁面自動分割投影画像生成処理部３４、展開投影画像生成処理部３５を有する。
【００１２】
図３には本実施形態による画像処理手順の概要を示している。なお説明の便宜上、対象を胃として、その胃２重造影による３次元画像データを扱うものとして説明する。ディジタルＸ線断層撮影装置で取得された３次元画像データが本実施形態に係る医用画像処理装置の３次元画像記憶部１に記憶される。次に、領域抽出部２による画像処理ステップでは、記憶された３次元画像に対して、後段の投影処理ステップのための前処理としての画像処理を行う。この画像処理では、管腔壁を含む領域を抽出する。投影画像生成部３による投影画像生成ステップでは、抽出された管腔壁を含む領域を利用して、最大値投影法（ＭＩＰ）、平均値投影法などの投影処理を行い、複数の部分投影画像及び展開像を生成する。複数の部分投影画像や展開像は後述するように部分領域に関する分割方法の選択肢、部分投影画像の生成に関する投影方法の選択肢、投影の視線方向の設定欄、画像処理パラメータの調節項目設定欄とともに画像表示処理部４で一画面に構成され、画像表示部５に表示される（図１５参照）。
【００１３】
図４には図３の画像処理ステップの詳細な手順が示されている。まず、フィルタ処理部２１によるフィルタ処理ステップにおいては、３次元画像データに対して高域強調などの前処理が実施される。２重造影画像以外の場合は、この処理により、詳細な凹凸構造が強調され、以降のステップで胃壁を抽出しやすくなる。以降、この画像は３次元管腔画像と称する。
【００１４】
次に、閾値決定処理部２２による閾値決定処理ステップの前段において、フィルタ処理を受けた３次元画像データから最大値投影（ＭＩＰ）などの投影処理で生成した投影画像として表示する。操作者は、図示しない操作部を操作して、表示された画像のコントラストが適切になるように、表示条件（グレイレベルＧＬ、ウインドウ幅ＷＷ）を適当に調節する。調節されたグレイレベルＧＬ、ウインドウ幅ＷＷから、管腔を含む管腔領域、例えば胃壁を含む領域を抽出するための閾値を決定する。
【００１５】
次のステップでヒステリシススレッショルドを用いて画像の輝度値の高い部分と低い部分を抽出するために必要な４つの閾値を決定する。例えば、グレイレベルＧＬ、ウインドウ幅ＷＷの値を元に表示画像上真っ黒に表示される画素値を“０”、真っ白に表示される画素値を“１．０”としたとき、４つの閾値は、例えば、Ｔnu＝0.05, Ｔnl＝0.15, Ｔpl＝0.25, Ｔpu＝0.35に設定される。当然、これらの値は、グレイレベルＧＬ、ウインドウ幅ＷＷの設定によって異なる値に算出される。すなわち、グレイレベルＧＬ、ウインドウ幅ＷＷにより投影画像の表示条件を設定する操作により、４つの閾値は設定される。従って、閾値の設定のための追加の操作は発生しない。
【００１６】
閾値が決まると、閾値処理部２３による閾値処理ステップが実行される。このステップでは、閾値処理により３次元画像データを２値化する。この処理の結果、胃２重造影のデジタルトモシンセシス画像の場合は、造影剤が付着している領域（造影領域）が抽出される。閾値処理には閾値Ｔplでの通常の単純な閾値処理が適用されるか、あるいは、閾値Ｔpu, Ｔplを用いるヒステリシススレッショルド処理が適用される。ヒステリシススレッショルドは、閾値Ｔplより大きな画素値を持つ画素の連結領域のうち、Ｔpuより大きな画素値の画素を一つ以上含む領域を抽出する処理である（図５（ａ）、（ｂ）参照）。
【００１７】
このヒステリシススレッショルドを拡張して、閾値Ｔplより大きな画素値を持つ画素の連結領域のうち、Ｔpuより大きな画素値の画素を一つ以上含む領域と、閾値Ｔnlより小さな画素値を持つ画素の連結領域のうち、Ｔnuより小さな画素値の画素を一つ以上含む領域の両方を抽出する処理を適用することも可能である。この方法は、造影剤の付着した領域のみでなく、それら隙間の領域も一部分、抽出することが出来るようになり、胃壁の抽出をより確実に行うことが出来るようになるという効果がある。
【００１８】
胃内部の画素値が外部に比べて低いことを利用して胃壁面を検出することもできる。上記造影領域は胃壁上の点であるが、これがある程度密に配置されていることが、以降の処理で胃壁を抽出できるための前提になっている。しかし、造影剤の付着の仕方によっては、この前提が十分に満たされない場合もある。ここでは、胃内部の画素値が外部に比べて低いことを利用して、胃壁面の点を追加するものであり、この処理を追加することにより、胃壁上の点が十分密でない場合でも、正しく胃壁を抽出することが出来るようになる。
【００１９】
（１）高域強調を実施していない３次元画像Ｓ(r)に対して数種類の閾値Ｔiを用いて閾値処理を施す。２値化画像bi(r)は、閾値Ｔi未満の画素値を有する画素からなる領域（Ｓ(r) ＜ Ｔiの領域）である。
【００２０】
（２）閾値を選択する。上記処理で得られた造影領域と、（１）の領域との重畳領域が最も広く重なる閾値Ｔiを選択する。このとき、Ｓ(r) ＜ Ｔiの境界はおおよそ胃壁面を表す。
【００２１】
（３）境界を平滑化する。Ｓ(r) ＜ Ｔiの領域を、モーフォロジー演算（エロージョン後にダイレーション）を用いて平滑化する。最も体積の大きい連結領域以外を除去する処理を追加しても良い。
【００２２】
（４）領域に胃壁面の点を追加する。（３）で得られた領域の境界上の点のうち、上記造影領域からある一定距離d1以上はなれた点にあり、さらにそれより大きいある一定距離d2以下の点を選び、これらの点を上記領域に追加する。距離d1は0でもよく、後述の形態演算処理のダイレーションを行うピクセル数の２倍以下とするのが良い。
【００２３】
次に形態演算処理部２４による形態演算処理ステップが行われる。前段の処理の結果、胃壁に散在する造影剤付着領域（Ｓ）が抽出された。それら、領域Ｓに対するダイレーション処理（膨脹処理）を行う（図５（ｃ）参照）。ダイレーションするピクセル数は、例えば１５mm相当のピクセル数など固定値で十分であるが、結果の良否に基づいて操作者が値を変更できるように構成しても良い。ダイレーション処理により、胃壁領域を十分に含む領域であって、投影処理の視線方向に交差する向きに関して隙間の無い連結性の高い領域が発生される。この隙間の無い領域は、後述の投影処理を当該領域の後縁で良好に停止させることを実現し得る。
【００２４】
他の方法としては距離変換を実施する方法も選択可能である。距離変換は、領域Ｓ以外の画素は領域Ｓまでの距離を算出する処理である（距離変換画像）。領域Ｓ内では距離変換画像の値は０となる。距離変換画像が得られれば、拡張距離（例えば１５mm）を与えることで、領域Ｓの１５mm拡張領域を求めることが、非常に小さな処理時間でできる。従って、拡張距離を変更した後の再描画が高速に行え、操作者は、表示された分離投影画像を見てちょうど良い拡張距離に修正する操作を容易に行うことが出来る。
【００２５】
なお、形態演算 (morphological operation)は、ダイレーション、エロージョン、およびそれらを用いた論理演算の総称であり、２値画像で処理するものと、階調画像で処理するものがある。
【００２６】
このダイレーション処理の対象とする画素の数はできるだけ少ないことが処理効率上有利である。ダイレーションする目的は、胃壁付近に並ぶ画素を連結させて胃の壁面を穴のない一塊の領域で構成するためである。ダイレーションするピクセル数は、トポロジーが胃壁面と同じになる最小の値とする方法が考えられる。この方法を用いることで、ダイレーション後も胃壁に穴が残ってしまうことを回避できる。３次元図形のトポロジーは「穴の数」、「空洞の数」で表せるので、ダイレーション後の連結領域の「穴の数」、「空洞の数」を算出し、これが胃壁と同じになる最小のピクセル数だけダイレーションすればよい。
【００２７】
胃壁面は３次元画像の境界で開口しているので、その場合、トポロジー的にはドーナツ状の形態であり、穴の数＝１、空洞の数＝０である。また、仮に片方の開口部を閉じたとすると穴の数＝０、空洞の数＝０、両方の開口部を閉じたとするとドーナツは穴の数＝０、空洞の数＝１であり、ダイレーションのピクセル数は、穴の数≦１、空洞の数≦１となる最小値とすれば良い。
【００２８】
連結領域の「穴の数」および「空洞の数」を算出する手法は公知であり、隣り合う２×２×２＝８画素ごとに、1画素の配置パターンを分類し、これらを数え上げることで求められることが知られている。
【００２９】
次に、連結領域の選択処理であるが、ダイレーション処理の段階で得られた拡張領域には胃壁以外の構造も含まれる。ただし、胃壁を含む領域と、それ以外の領域は必ず分離しているので、連結成分ラベリング処理（connected component labeling）や連結領域抽出処理で胃壁を含む連結領域（領域ｅ）のみを選び出すことが出来る。連結成分ラベリング処理で分離した各連結領域について、画素数を算出し、胃壁領域として最も適切な範囲の画素数を持つ領域を一つ選ぶ。この処理の代わりとしては、初期領域成長法（seeded region growing）法を用いることも出来る。
【００３０】
連結領域の選択はオプションであり、これを用いない場合は、領域Ｓの拡張画像をそのまま領域ｅとすればよい。
【００３１】
胃以外の領域が誤抽出された場合、連結領域を行うことで誤抽出を除去することが出来るので、連結領域の選択処理を行うことで胃壁を含む領域をより確実に抽出できるようになるという効果がある。
【００３２】
なお、画像処理ステップ（胃壁の抽出）の別の方法として、グレイレベルダイレーション処理として、  
1. フィルタ処理  
2. グレイレベルダイレーション処理  
を用いることもできる。この場合、図５（ｄ）に例示する投影画像の生成の際の打ち切り処理（停止処理）では、閾値Ｔpu，Ｔplを使った打ち切り処理を行う。
【００３３】
図３における投影画像の生成処理について説明する。基本概念に基づく処理手順としては、３次元画像から、投影処理の視線方向からみて手前側の壁面に関する投影画像（部分投影画像）と、奥側の壁面に関する投影画像（部分投影画像）とを別々に生成するものである。
【００３４】
まず、投影処理として最大値投影法を用いた手前側の壁面投影画像を生成する場合について説明する。手前側の壁面投影画像を生成するには、視線方向に沿ったレイトレーシングを行う。ここで言う視線方向は例えば図６（ａ）に示される全領域投影画像における視線方向である。この視線方向は図６（ｂ）では前面側の矢印で示される。投影画像の１画素を生成する投影処理においては、この矢印の1本（投影直線）に沿って、３次元画像（ボリューム画像）の画素値を追跡し、投影直線上の画素のうち、最も画素値の高い画素の画素値を特定する処理を実行する。通常のＭＩＰ法では、３次元管腔画像の領域を出たら、1本の投影直線に沿った投影処理を打ち切るのだが（図７（ａ））、本実施形態では、打ち切りの判定を行うため、１本の投影直線に沿って３次元画像の最大値の検索を行いながら、領域ｅの２値画像（胃壁を含む領域を示す）を参照して、一旦領域ｅの内部に入り、その後、領域ｅの外に出たときに投影を打ち切る（図７（ｂ））。
【００３５】
本実施形態の投影処理の停止では、投影処理として平均値投影を行った場合でも、壁前面の構造のみが投影され、白い部分と、黒い部分の位置を投影画像から把握することが出来る。しかし、図８の従来のように平均値投影を行うと、壁前面と壁背面の構造が両方とも投影されているので、投影画像からは胃壁の構造を把握することが出来ない。
【００３６】
一方、本実施形態では、閾値処理および形態演算処理で壁面の構造を含む領域を抽出し、抽出した領域の後縁で投影処理を打ち切るので、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、手前又は奥の１枚の胃壁のみの構造だけが分離された投影画像を個別に生成することができるので、投影画像からは前後の胃壁の構造をそれぞれ把握することが出来る。
【００３７】
上の方法を基礎に置き、さらに投影直線に沿った投影処理の際に、投影の開始点を抽出された領域ｅの内部に始めて入る時点とする方法も良い。この方法を用いると、胃壁より前面にある構造物の画素値が、投影画像に関与しなくなるので、胃壁部の画素値をより忠実に反映した投影画像を作成することが出来る。また、投影処理を行う領域が大幅に削減されるため、投影処理が高速に行えるようになる。
【００３８】
他の投影処理手順として、グレースケールダイレーションを用いてもよい。本方法の基本的な考え方を説明するため、画像生成方法として投影直線に沿って、２値画像を参照し、領域後縁で投影を打ち切る方法を説明したが、同等の画像を生成するためには、本法以外の手順もありえる。
【００３９】
まず、画像処理ステップにおいて、グレースケールダイレーションを用いた場合、２値領域画像による領域後縁の判定の変わりに、グレースケールダイレーション後の画像の画素値を、閾値Ｔpu, Ｔplと比較することにより、同様の画像を生成することが出来る。
【００４０】
さらに他の投影処理手順として、図１０の例示するデプスマップ（投影深度を画素値とする画像）を用いて投影停止処理を行うものでも良い。２値画像を用いる場合においても、投影直線ごとに投影処理停止条件（打ち切り条件）を判定するのではなく、一旦、領域ｅの後縁のデプスマップを作成し、このデプスマップを参照して、投影を打ち切る（または開始する）方法もある。このデプスマップを用いる場合でも、図１０に示すように手前側の胃壁に関して不連続が生じ、画素探索範囲が奥側の胃壁に達してしまうため、手前側と奥側とで投影画像（部分投影画像）を分離できない。つまり、手前側の胃壁像と奥側の胃壁像とが単一の投影画像に重なってしまう。そこで、図１１（ａ）に示す閾値処理で抽出した胃壁領域から、図１１（ｂ）に示すように後方（奥側）の胃壁領域を除去し、そして図１１（ｃ）に示すように形態処理としてダイレーション処理（拡大又は膨脹処理と呼ばれる）を施し、その投影探索点が膨脹領域から外れた時点で投影処理を停止させることにより、手前側と奥側とで投影画像を分離できる。実際の投影停止処理は、投影探索点の深さが図１２に示す膨脹領域の後縁線に達した時点で停止される。デプスマップを用いる方法では、３次元形態演算の代わりに２次元のデプスマップの変形演算（領域分割、形態演算、加算など）を実施することになるため、画像生成の処理時間を大幅に低減でき、本発明の非常に好ましい実施形態の一つである。
【００４１】
本実施形態の投影処理としては、最大値投影法（ＭＩＰ）の他に、最小値投影法(minimum intensity projection)（図１３（ａ）参照）、平均値投影法(average projection)（図１３（ｂ）参照）、最大値投影画像と最小値投影画像との加算画像(max+min)（図１３（ｃ）参照）が選択可能である。加算画像は最大値投影画像と最小値投影画像それぞれ単独よりもよりコントラストの大きい画像を生成することが出来る。
【００４２】
上記投影処理において、適当な前処理は対象（ここでは胃壁）の視認性向上に関して有効である。平均値投影画像は、見たい対象の前後の領域を加算してしまうので、見たい対象物のコントラストが相対的に小さくなってしまうという問題がある。また、最大値投影や最小値投影は、対象物とその背景の輝度差が小さいと前後のノイズに対象物が消されてしまい、全く対象物が見えなくなってしまうという問題がある。投影画像を作成する前に３次元画像に対して次の処理を行うと、この問題を解消することができる。
【００４３】
（１）まず、抽出した胃壁領域（ｅ)に対して膨脹演算または浸食演算(erosion)を施す。  
（２）次に、距離変換処理を用いて、胃壁領域（ｅ）から外方向への距離画像（深さ画像）を算出する。  
（３）３次元画像の各画素ごとに重みｋ(r)を算出する。例えば、重みはパラメータaを用いて、  
ｋ＝d/(d＋a)  
又は  
ｋ＝exp(−(d/a)2)  
を用いることが出来る。これらの重みは抽出した胃壁の上で、“1”であり、胃壁から遠ざかるに従って“０”に近い値に小さくなっていく。  
（４）３次元画像に対して（３）の重みｋを各画素ごとに乗じる。
【００４４】
これらの処理の後に、平均値投影や最大値投影処理を実施する。図１４（ａ）、図１４（ｂ）はこの輝度変換処理により画像が改善された例である。図１４（ａ）は輝度変換の前処理を行わない投影画像であり、胃壁に付着した造影剤による小さな輝度変化を観察できないが、図１４（ｂ）の輝度変換前処理を行った投影画像ではこれらの輝度変化が保存されている。
【００４５】
以上のように発生された投影処理の手前側の胃壁に関する部分投影画像と、奥側の胃壁に関する部分投影画像は、画像表示処理部４により図１５に例示する画面に構成されて表示される。これら部分投影画像は、操作者による分割方法の選択肢と、部分投影画像の生成に関する投影方法の選択肢とともに表示される。分割方法の選択肢としては、図９の前側（手前側、腹側）／背側（奥側）の分割、後述する図１７の複数平面分割、後述する図１８の曲面分割、後述する図１９の自動多面分割が用意されている。ここではさらに従来の部分投影（投影停止処理）の無い全域投影としての正面投影画像の表示の有無を含んでいる。また、正面投影、各部分投影（図１５では背側投影、腹側投影）ごとに、投影方法として、最大値投影法(maximum)、最小値投影法(minimum)、平均値投影(average)、加算画像(max＋min)を選択することができる。
【００４６】
さらに、画面には、視線方向の移動操作ボタン、表示対象範囲の移動操作ボタン、表示対象範囲の拡大／縮小操作ボタン、グレイレベルＧＬの高低操作ボタン、ウィンドウワイズＷＷの広狭操作ボタン、２値化する際の閾値の個数を１〜４個から選択する操作ボタン、閾値を自動決定するかどうかを選択するための連動ボタン、ダイレーション処理の拡張距離の長短操作ボタンが表示される。
【００４７】
本実施形態の投影処理部３では、図１の前後壁面分割投影画像生成処理分３１において、膨脹領域を用いて投影処理の停止条件を決め、それにより複数部分に関する複数の部分投影画像、例えば手前側の胃壁部分に関する部分投影画像と奥側の胃壁部分に関する部分投影画像とを発生する手法と、平面分割投影画像生成処理部３２による３次元画像の投影対象領域を複数の部分領域に平面で分割して各部分領域を個別に投影処理をする方法（平面分割投影処理法）と、曲面分割投影画像生成処理部３３による３次元画像の投影対象領域を複数の部分領域に曲面で分割して各部分領域を個別に投影処理をする方法（曲面分割投影処理法）と、壁面自動分割投影画像生成処理分３４による胃壁面の重なりを自動判定して重なりがないように部分投影画像を発生する方法（自動分割法）とが操作者により選択的である。これら平面分割投影処理法、曲面分割投影処理法、自動分割法について順番に説明する。
【００４８】
平面分割投影処理法では、単一の分割平面で分割する場合と、複数の分割平面で分割する場合とがある。単一の分割平面で分割する場合、まず、図１６（ａ）に示すように通常の投影画像で３点をポインティングする。通常３点だが、それより多くても少なくてもかまわない。当該３点について個々に、図１の形態演算処理部２４における図１２の手前側の胃壁に関する膨脹領域の後縁の深度を決定する（図１６（ｂ））。指定した３点から投影領域の分割平面を決定する。３点の場合、その３点を通る平面は唯一に決まる。１または２点の場合、ミニマムノルム法で平面を決定する。４点以上の場合、最小２乗法で平面を決定する。平面の方程式の代わりに、曲面の方程式のパラメータを決定するように構成することにより、平面でなく曲面を決定することも出来る。当該分割平面より手前の部分領域を投影処理の対象とした部分投影画像（図１６（ｄ））と、当該分割平面より奥の部分領域を投影処理の対象とした部分投影画像（図１６（ｃ））とを個々に生成する。
【００４９】
複数の分割平面で分割する場合、図１６の例と同様に一つの分割平面を決定する。分割面追加ボタンが押されると、既に表示された分割平面と平行に新たな分割平面が生成される。新たに生成された分割平面の奥行きを任意に変更する。さらに、面追加ボタンが押されたら、上記を繰り返して複数面を設定する（図１７（ａ）、（ｂ））。面の奥行き関係を整列（ソート）し、最も手前の面より手前の領域、隣接する面間、最も背面より奥の領域に分割された各領域の分割投影画像を生成し、表示する（図１６（ｃ））。投影停止処理や単一の分割平面での分割処理では２枚の画像が生成されるため、胃壁の正面投影画像（この場合通常、胃壁の重なる面は２枚である）の分割画像の場合に有効である。しかし、側面投影画像の場合には２枚より多い面が重なるため、投影停止処理や単一の分割平面での分割処理では全ての面を表示することが出来ない。この複数平面により分割された３以上の部分投影画像によれば、２つより多い領域に分割して表示するので、側面投影画像で重なる全ての壁面を表示することが出来、診断漏れを低減できる。
【００５０】
曲面分割投影画像生成処理部３３による曲面分割投影画像の生成は、側面投影画像の分割表示に有効である。まず、側面からの撮影画像を取得し、正面投影画像を表示する（図１８（ａ），（ｂ））。曲断面変換(curved MPR)を作成する方法と同様にして、正面投影画像の上で曲線を指定する（図１８（ｂ））。この曲線を正面投影画像の奥行き方向に拡張すれば、曲面が指定されたことになる。この曲面の片方の面を表、他の面を裏と定義する。一例として、曲がり方が凸の方を表とする。
【００５１】
曲面上の各点において、曲面と直交する方向を投影方向とし、曲面上から出発して、表面側および裏面側に投影処理を進めていくことで、表裏の２枚の投影画像（図１８（ｃ））を作成する。打ち切り投影画像の作成方法は図７（ｂ）に示した通りである。そして投影画像を表示する。表示画面の例は図１５に示したものを適用できる。
【００５２】
曲線のトレース方法としては、マニュアルトレースでも良いし、血管の中心線トレースなどで用いられる自動トレース方法も適用できる。
【００５３】
上の説明では、投影図上で２次元的な曲線を指定したが、この場合、視線方向を変更すると、もう、指定した曲線は利用できなくなってしまうので、再度曲線を指定しなおさなければ、分割投影画像を更新することが出来ない。しかし、３次元的な曲線を用いることにより、曲線を指定し直すことなく、変更された視線による分割投影画像を作成することが出来、いろいろな方向から見る操作を行う場合に、操作の手間を大幅に削減することが出来る。
【００５４】
壁面自動分割投影像生成処理部３４による壁面の自動分割は、投影方向に関して胃壁の重なりを解決する壁面分割の概念
分割投影画像の視線方向を変更するたびに、例えば、正面投影画像の場合には処理部３１による前後壁面分割法、側面投影画像の場合は処理部３２による複数平面分割投影法というように方法を切り替えることは、操作上煩わしい。また処理部３３による曲面投影法の場合はいろいろな視線方向での分割投影画像を作成することが出来るが、曲線の指定という操作が必要であり、操作が簡単であるとはいえない。
【００５５】
本壁面自動分割投影法では、これら不具合を解消し、視線方向により異なる重なりの枚数を自動的に判定し、その枚数の分割投影画像を作成するものである。  
ここでは胃壁の側面投影画像の場合を例にとって説明する。重なりのないように図１９（ｂ）に示すように、胃壁を４枚（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の部分に分割することが必要である。以下に詳細に説明するが、簡易には、胃壁領域の抽出結果に基づき、抽出された連結領域ｅを例えば４つに分割する。それぞれ分割された領域ごとに投影処理を行い、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つの投影画像を生成し、表示する。このように表示された投影画像は、重なりの問題が解決された投影画像であるので、診断しやすさや診断精度を向上する効果があるとともに、この方法では操作者が曲線を指定するという操作が不要であるため、分割投影画像作成のための操作を極めてすくすることが出来、診断の上で実用的な装置を提供できるという効果がある。以下、壁面の自動分割の手順について詳細に説明する。
【００５６】
領域抽出部２により連結領域ｅを抽出し（図２０（ａ））、リサンプリングする。視線方向とリサンプリング後の画像データのz軸を一致させる。画素数を減らすのが良い。投影面の各点について、視線方向と平行な方向に（投影直線に沿って）に画素値を探索していく。領域ｅの内部に入った回数をカウントして行き、領域ｅ（またはリサンプリングしたデータ）の各点に関連付けて記録していく（図２０（ｂ））。本来ならば、折りかえっている部分（投影直線が、胃壁の接平面上にある部分）だけ、異なる領域に分割したい。しかし、このままでは、最も左の面のように、折り返しがないにもかかわらず、２、３、４と異なるカウント値が割り当てられる場合が生じる。
【００５７】
カウント値による連結領域のラベリングとして、この状態では、連結してないにかかわらず、同じカウント値が存在する。以降の処理では、一つ一つの連結領域を区別する必要があるため、連結領域のラベリング（番号付け）を行う。例えば、この結果ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの６つの領域にラベリングされる。次に、ラベリングに基づいて、前の面の折り返しや端部による交差カウントの偽の境界を認識する。前の面が折りかえっていると、後ろの面は折り返しがなくても、カウント値の異なる境界が存在する。しかしそれは、前の面でカウント値が1だけ違う境界として認識できる（図２１参照）。従って、カウント値が1だけ異なる境界があれば、それより後ろの全ての面で境界があるはずであり、それらの偽境界はカウント値を修正すべきであることを修正予定としてテーブルに記録する。例えば、図２０（ｂ）の領域ｅと領域fは偽境界である。
【００５８】
前の面が単部である場合にも、後ろ側の面でカウント値の境界が存在する。端部であることは、投影直線自体は背景部が続いているが、隣接画素が一旦1以上のカウント値となり、再び隣接画素も背景に戻ることで、認識できる。このような、端部では、それより後ろの全ての面で境界があるはずであり、それらの偽境界はカウント値を修正すべきであることを修正予定としてテーブルに記録する（図２２参照）。例えば、領域ｅとｄは偽境界である。
【００５９】
次に、カウント値の修正が必要とされる。カウント値の偽の境界の認識の過程においては、実際にはカウント値の修正は行わず、テーブルに偽境界を記録するだけである。どの領域をどのカウント値に修正するかは、全ての偽境界の認識が終了した後で決定する。上の例では、図２３に例示するように、領域ｅとｆ，領域ｅとｄが偽境界と判定された。まず領域ｅと領域ｆのうち、カウント値の小さい領域ｅをカウント値の大きい方の値(カウント値４)にテーブル上で修正する。領域ｅと領域ｄについても同様に解析し、領域ｄのカウント値を４に（テーブル上で）修正する。テーブル上で修正されたカウント値は、実際のデータ上でも修正しても良いし、表示する際に、テーブルを参照するだけでも良い。
【００６０】
カウント値１，２，３，４の４つの領域について、それらの部分領域だけの部分投影画像を作成し、表示する。例えば、図２８に示すように、４つの側面の部分投影画像は、正面からの全域投影画像、側面からの全域投影画像、手前側の胃壁部分に関する正面からの部分投影画像、奥側の胃壁部分に関する正面からの部分投影画像と同画面に構成され表示される。
【００６１】
なお、投影画像生成部３は、展開投影画像生成処理部３５において、展開投影画像を生成する。展開投影画像生成処理部３５では管腔の３次元的な略中心線を元にした展開図生成を可能とする。展開投影画像では、１枚の画像で胃壁の全域が表示され、異常部位の検索が容易になるという効果のほか、展開投影画像を生成するにあたり投影の胃壁面での打ち切り処理が行われるため、胃壁以降の構造による投影画像の劣化が生じなくなり、胃壁だけに限定されたより診断に適する展開投影画像が生成されるという特徴がある。
【００６２】
展開投影画像生成処理の手順について説明する。なお、管腔の３次元的な略中心線をマニュアルでトレースする場合と、自動トレースのどちらでも良いが、ここではマニュアルとレースの例で説明する。
【００６３】
図２４（ａ）に示すように、正面投影画像をトレース操作のための投影画像として表示する。正面投影画像上で管腔として例えば胃の略中心線をマニュアルでトレースする。実際には、正面投影画像の上で数個の制御点を指定することで、それらを連結する曲線が自動で引かれる。続いて図２４（ｂ）に示すように、側面投影画像を表示し、この側面投影画像の上で、制御点の深さを調節し、３次元的な曲線を胃の略中心線として決定する。
【００６４】
決定した胃の略中心線を中心として図２４（ｃ）に示すように放射状に半径方向に沿って投影処理を実施して展開投影画像を生成する。投影処理に際しては、図７（ｂ）に示したように胃壁の連結領域ｅの後縁において投影処理を停止（打ち切り）する。図２５に示すように縦軸が中心軸周囲の円周角度とし、横軸が中心線長手方向の位置として展開図が生成される。
【００６５】
展開図表示においては、胃壁面オリエンテーションの表示と要注意領域の重畳表示が有効である。展開投影画像生成処理部３５においては、まず、胃壁面の詳細凹凸構造の解析を行い、異常である可能性が存在する領域（要注意領域）を特定する。特定された領域が、上述の部分投影画像のどの画像に重畳するかを判定する。部分投影画像と要注意領域を示すグラフィックが重畳された画像を表示する。図２６に示すように、通常の投影画像（全体投影の正面投影画像と側面投影画像）と要注意領域を示すグラフィックが重畳された画像を表示する。図２６に示すように、全体投影の正面投影画像と側面投影画像上にカーソルを表示する。図２６に示すように、部分投影画像と展開投影画像とを同時表示し、部分投影画像と展開投影画像とで位置整合してカーソルを連動させる。一方の画像上でカーソルを移動する操作が行われると、その操作に応じて、投影表示上、分割投影画像、展開投影の上のカーソルの位置が更新される。
【００６６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態による医用画像処理装置の構成を示す図。
【図２】図１の３次元画像機億部の３次元画像発生装置の一例を示す図。
【図３】本実施形態による画像処理手順の概要を示す図。
【図４】図３の画像処理ステップの処理手順を示す図。
【図５】図４の処理手順の補足説明図。
【図６】図３の投影処理ステップの概要説明図。
【図７】図３の投影処理ステップの投影停止条件を示す図。
【図８】図３の投影処理ステップの平均値投影を示す図。
【図９】図３の投影処理ステップにより生成される２つの部分投影画像を示す図。
【図１０】図３の投影処理ステップにおいて他の投影停止条件に用いるデプスマップの説明図。
【図１１】図１０のデプスマップの生成手順を示す図。
【図１２】図１１のデプスマップによる投影停止ラインを示す図。
【図１３】本実施形態による各種投影画像例を示す図。
【図１４】図３の投影処理ステップの前処理効果を示す図。
【図１５】本実施形態による表示画面の一例を示す図。
【図１６】図１の平面分割投影画像生成処理部における１平面を使った分割投影処理の補足説明図。
【図１７】図１の平面分割投影画像生成処理部における複数平面を使った分割投影処理の補足説明図。
【図１８】図１の局面分割投影画像生成処理部における分割投影処理の補足説明図。
【図１９】図１の壁面自動分割投影画像生成処理部における壁面自動分割処理の補足説明図。
【図２０】図１９の壁面自動分割処理の詳細説明図。
【図２１】図１９の壁面自動分割規則の説明図。
【図２２】図１９の壁面自動分割規則の説明図。
【図２３】図１９の壁面自動分割処理の修正に関する説明図。
【図２４】図１の展開投影画像生成処理部における展開投影処理の補足説明図。
【図２５】図１の展開投影画像生成処理部による展開投影画像の一例を示す図。
【図２６】図１の画像表示処理部による投影画像に対するオリエンテーション表示例を示す図。
【図２７】図１の画像表示処理部による展開図に対するオリエンテーション表示例を示す図。
【図２８】図１の画像表示処理部による正面及び側面の投影画像の同時表示画面例を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
１…３次元画像記憶部、２…領域抽出部、３…投影画像生成部、４…画像表示処理部、５…画像表示部、２１…フィルタ処理部、２２…閾値決定処理部、２３…閾値処理部、２４…形態演算処理部、２５…連結領域選択処理部、３１…前後壁面分割投影画像生成処理部、３２…平面分割投影画像生成処理部、３３…曲面分割投影画像生成処理部、３４…壁面自動分割投影画像生成処理部、３５…展開投影画像生成処理部。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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