(57)【要約】【課題】処理時間を増大させることなく、高精度に２つの医用画像の位置合わせを行うことができる医用画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムを提供する。【解決手段】同一の被検体を撮影した第１の医用画像５および第２の医用画像６のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得する頻度分布取得部１１と、頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を上記少なくとも一方の医用画像に施す階調処理部１２と、少なくとも一方に階調処理が施された第１の医用画像５および第２の医用画像６に対して、第１の医用画像５および第２の医用画像６に含まれる被検体の解剖学的位置を対応づける位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の被検体を撮影した第１の医用画像および第２の医用画像を取得し、前記第１の医用画像および前記第２の医用画像のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得する頻度分布取得部と、
前記頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を前記少なくとも一方の医用画像に施す階調処理部と、
少なくとも一方に前記階調処理が施された前記第１の医用画像および第２の医用画像に対して、前記第１の医用画像および前記第２の医用画像に含まれる前記被検体の解剖学的位置を対応づける位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部とを備えたことを特徴とする医用画像位置合わせ装置。
【請求項２】
前記階調処理部が、前記頻度分布の累積ヒストグラムに基づいて前記階調処理を施す請求項１記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項３】
前記階調処理部が、前記累積ヒストグラムが線形に増大する前記階調処理を施す請求項２記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項４】
前記階調処理部が、予め設定された累積ヒストグラムに一致させる前記階調処理を施す請求項２または３記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項５】
前記階調処理部が、前記第１の医用画像の濃度値の頻度分布の累積ヒストグラムと前記第２の医用画像の濃度値の頻度分布の累積ヒストグラムとを近づかせる前記階調処理を施す請求項２記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項６】
前記第１の医用画像および前記第２の医用画像から前記被検体の領域を抽出する被検体領域抽出部を備え、
前記頻度分布取得部が、前記第１の医用画像および前記第２の医用画像の少なくとも一方の前記被検体の領域の濃度値の頻度分布を取得し、
前記階調処理部が、前記被検体の領域の濃度値の頻度分布に基づいて、前記被検体の領域に対して前記階調処理を施し、
前記位置合わせ処理部が、前記第１の医用画像の被検体の領域と前記第２の医用画像の被検体の領域に対して、前記位置合わせ処理を施す請求項１から５いずれか１項記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項７】
前記第１の医用画像および前記第２の医用画像が、それぞれ異なるモダリティで撮影された画像である請求項１から６いずれか１項記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項８】
前記第１の医用画像がＣＴ（Computed Tomography）によって撮影された画像であり、前記第２の医用画像がＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）によって撮影された画像である請求項７記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項９】
前記第１の医用画像および前記第２の医用画像が、異なる撮影手法で撮影されたＭＲＩ画像である請求項１から６いずれか１項記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項１０】
前記第１の医用画像および前記第２の医用画像が、異なる機種のＣＴ撮影装置で撮影されたＣＴ画像である請求項１から６いずれか１項記載の医用画像位置合わせ装置。
【請求項１１】
同一の被検体を撮影した第１の医用画像および第２の医用画像のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得し、
前記頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を前記少なくとも一方の医用画像に施し、
少なくとも一方に前記階調処理が施された前記第１の医用画像および第２の医用画像に対して、前記第１の医用画像および前記第２の医用画像に含まれる前記被検体の解剖学的位置を対応づける位置合わせ処理を施すことを特徴とする医用画像位置合わせ方法。
【請求項１２】
同一の被検体を撮影した第１の医用画像および第２の医用画像を取得し、前記第１の医用画像および前記第２の医用画像のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得する頻度分布取得部と、
前記頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を前記少なくとも一方の医用画像に施す階調処理部と、
少なくとも一方に前記階調処理が施された前記第１の医用画像および第２の医用画像に対して、前記第１の医用画像および前記第２の医用画像に含まれる前記被検体の解剖学的位置を対応づける位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部としてコンピュータを機能させることを特徴とする医用画像位置合わせプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの医用画像に対して位置合わせ処理を施す医用画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医師が医用画像を読影する際、現在の医用画像と過去に撮影された医用画像を比較して診断を行う。この比較読影では、注目する領域（たとえば臓器、血管および腫瘍など）について、比較対象の医用画像のそれぞれの対応点を探す必要がある。しかしながら、現在の医用画像と過去の医用画像では、身体の経時変化および呼吸の影響などを受けて注目する領域が非線形に変形するので、対応点を探すのに非常に手間がかかる問題がある。
【０００３】
また、従来、現在の医用画像と過去の医用画像との差分をとって新たな画像を生成することも行われているが（たとえば特許文献１参照）、このような差分画像を演算する際にも、現在の医用画像と過去の医用画像との間で、画像内における被検体の位置関係が異なっていると適切な差分画像を生成することができない。
【０００４】
そこで、２つの医用画像内の被検体の位置関係を合わせる処理として、非線形な画像変換を行う非剛体レジストレーション処理を施す方法が提案されており、精度の高い３次元的な位置合わせができ、比較読影における医師の作業負荷の軽減となっている。
【０００５】
たとえば特許文献２では、同一の被検体を異なる種類のモダリティで撮影して取得した２つの医用画像を被写体の空間的位置が一致するように位置合わせする方法が示されている。特許文献２では、一方の医用画像の画素の濃度値に対応する他方の医用画像の画素の濃度値の組み合わせの確からしさを類似度の評価に反映させ、２つの医用画像の被検体が高精度に一致するように一方の医用画像を変形させる手法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献３では、２つ以上のセグメンテーションされた画像に基づいて、ジョイントヒストグラムを生成し、相互情報量を利用して２つの画像間の位置合わせをする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２９１２７１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／０９４１５２号
【特許文献３】米国特許第８７３１３３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、たとえばＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）画像とＣＴ（Computed Tomography）画像との位置合わせを行う場合、ＭＲＩ画像の濃度値の分布は図８Ｉに示すような分布となり、ＣＴ画像の濃度値の分布は図８ＩＩに示すような分布となる。なお、図８Ｉおよび図８ＩＩは、人の腹部を撮影した断層画像から生成された濃度値の頻度分布である。
【０００９】
すなわち、同一の被検体を撮影した画像でも、ＭＲＩ画像とＣＴ画像とでは、濃度値の分布が異なるものとなる。具体的には、ＣＴ画像では、狭いピークの領域に識別すべき複数の対象（臓器、血管および腫瘍など）が含まれ、一方、ＭＲＩ画像では、１つの対象の濃度値がピークを形成することなく、広範囲になだらかに分布する。
【００１０】
したがって、上述したように全く異なる濃度値分布に基づいて、たとえばジョイントヒストグラムを用いた位置合わせ方法によってＭＲＩ画像とＣＴ画像との位置合わせ処理を行った場合、所定の濃度値を有する画素が１対１で対応せず、位置合わせの精度が低下するという問題がある。
【００１１】
そこで、たとえば濃度値分布を量子化する際にビン幅を十分小さくし、狭いピーク内に含まれる識別すべき複数の対象を複数のビンに分ける方法がある。しかしながら、この方法では、ＭＲＩ画像については、広範に分布する１つの対象の濃度値が、さらに多くのビンに分かれてしまい、１つの濃度値の画素に対応する画素の数が益々増加し、ジョイントヒストグラムを用いた位置合わせ方法における相互情報量が小さくなり、位置合わせの精度が低下する。
【００１２】
また、複数の対象が含まれる狭いピークの領域ではビン幅を十分小さくし、1つの対象が広範に分布する領域ではビン幅を大きくすることで、上記の問題は解決できる。しかしながら、領域毎にビン幅を可変として適切に決定する方法は複雑になるため、処理時間が長くなり実用性が損なわれる欠点がある。
【００１３】
また、上記説明では、ＭＲＩ画像とＣＴ画像との異なるモダリティで撮影された医用画像同士の問題点について説明したが、同一のモダリティであっても、撮影手法が異なる場合には、やはり濃度値の分布が異なるため同様の問題が生じる。具体的には、ＭＲＩ撮影装置によって撮影された画像でもＴ１強調撮影とＴ２強調撮影とでは濃度値の分布が異なるため同様の問題が生じる。また、機種が異なるＣＴ撮影装置によって撮影された画像や、同じＣＴ撮影装置であっても再構成方法が異なっている場合には、２つの画像の濃度値の分布が異なるため同様の問題が生じる。さらに、造影剤を用いた撮影によって取得された画像の場合、造影相によって濃度値の分布が異なるため同様の問題が生じる。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑み、処理時間を増大させることなく、高精度に２つの医用画像の位置合わせを行うことができる医用画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の医用画像位置合わせ装置は、同一の被検体を撮影した第１の医用画像および第２の医用画像を取得し、第１の医用画像および第２の医用画像のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得する頻度分布取得部と、頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を上記少なくとも一方の医用画像に施す階調処理部と、少なくとも一方に階調処理が施された第１の医用画像および第２の医用画像に対して、第１の医用画像および第２の医用画像に含まれる被検体の解剖学的位置を対応づける位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置において、階調処理部は、頻度分布の累積ヒストグラムに基づいて階調処理を施すことができる。
【００１７】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置において、階調処理部は、累積ヒストグラムが線形に増大する階調処理を施すことができる。
【００１８】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置において、階調処理部は、予め設定された累積ヒストグラムに一致させる階調処理を施すことができる。
【００１９】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置において、階調処理部は、第１の医用画像の濃度値の頻度分布の累積ヒストグラムと第２の医用画像の濃度値の頻度分布の累積ヒストグラムとを近づかせる階調処理を施すことができる。
【００２０】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置は、第１の医用画像および第２の医用画像から被検体の領域を抽出する被検体領域抽出部を備えることができ、頻度分布取得部は、第１の医用画像および第２の医用画像の少なくとも一方の被検体の領域の濃度値の頻度分布を取得し、階調処理部は、被検体の領域の濃度値の頻度分布に基づいて、上記被検体の領域に対して階調処理を施し、位置合わせ処理部は、第１の医用画像の被検体の領域と第２の医用画像の被検体の領域に対して、位置合わせ処理を施すことができる。
【００２１】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置において、第１の医用画像および第２の医用画像は、それぞれ異なるモダリティで撮影された画像であることが好ましい。
【００２２】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置において、第１の医用画像はＣＴによって撮影された画像であり、第２の医用画像はＭＲＩによって撮影された画像であることが好ましい。
【００２３】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置において、第１の医用画像および第２の医用画像は、異なる撮影手法で撮影されたＭＲＩ画像であることが好ましい。
【００２４】
また、上記本発明の医用画像位置合わせ装置において、第１の医用画像および第２の医用画像は、異なる機種のＣＴ撮影装置で撮影されたＣＴ画像であることが好ましい。
【００２５】
本発明の医用画像位置合わせ方法は、同一の被検体を撮影した第１の医用画像および第２の医用画像のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得し、頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を上記少なくとも一方の医用画像に施し、少なくとも一方に階調処理が施された第１の医用画像および第２の医用画像に対して、第１の医用画像および第２の医用画像に含まれる被検体の解剖学的位置を対応づける位置合わせ処理を施すことを特徴とする。
【００２６】
本発明の医用画像位置合わせプログラムは、同一の被検体を撮影した第１の医用画像および第２の医用画像を取得し、第１の医用画像および第２の医用画像のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得する頻度分布取得部と、頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を上記少なくとも一方の医用画像に施す階調処理部と、少なくとも一方に階調処理が施された第１の医用画像および第２の医用画像に対して、第１の医用画像および第２の医用画像に含まれる被検体の解剖学的位置を対応づける位置合わせ処理を施す位置合わせ処理部としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の医用画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムによれば、同一の被検体を撮影した第１の医用画像および第２の医用画像のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得し、頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を上記少なくとも一方の医用画像に施す。この階調処理によって、各濃度値の存在確率を一定の範囲内に収めることができる。
【００２８】
そして、少なくとも一方に階調処理が施された第１の医用画像および第２の医用画像に対して位置合わせ処理を施すようにしたので、たとえば複数の対象の識別が困難な狭いピークの濃度値分布を有するＣＴ画像と１つの対象の濃度値がピークを形成することなく、広範囲になだらかに分布するＭＲＩ画像との位置合わせを行った場合でも、すなわち濃度値の分布が異なるような２つの画像の位置合わせを行った場合でも、処理時間を増大させることなく、高精度な位置合わせを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の医用画像位置合わせ装置の一実施形態を用いた医用画像表示システムの概略構成を示すブロック図
【図２】頻度分布の模式図
【図３】階調処理前の頻度分布と階調処理後の頻度分布を示す模式図
【図４】階調処理前の累積ヒストグラムと階調処理後の累積ヒストグラムを示す模式図
【図５】本発明の医用画像位置合わせ装置の一実施形態を用いた医用画像表示システムの作用を説明するためのフローチャート
【図６】位置合わせ処理前のＣＴ画像ＣＴ１およびＭＲＩ画像ＭＲ２と、階調処理の施されたＭＲＩ画像ＭＲ２と、階調処理の施されたＭＲＩ画像ＭＲ２を用いて位置合わせ処理が施されたＣＴ画像ＣＴ２の一例を示す図
【図７】本発明の医用画像位置合わせ装置のその他の実施形態を用いた医用画像表示システムの概略構成を示すブロック図
【図８】ＭＲＩ画像の濃度値の分布およびＣＴ画像の濃度値の分布を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の医用画像位置合わせ装置および方法並びにプログラムの一実施形態を用いた医用画像表示システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の医用画像表示システムの概略構成を示すブロック図である。
【００３１】
本実施形態の医用画像表示システムは、図１に示すように、医用画像位置合わせ装置１と、医用画像保管サーバ２と、表示装置３と、入力装置４とを備えている。 
【００３２】
医用画像位置合わせ装置１は、画像取得部１０と、頻度分布取得部１１と、階調処理部１２と、位置合わせ処理部１３と、表示制御部１４とを備えている。
【００３３】
医用画像位置合わせ装置１は、中央処理装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit））、半導体メモリ、およびハードディスクやＳＳＤ(Solid State Drive)等のストレージデバイスを備えたコンピュータからなるものである。ストレージデバイスには、本実施形態の医用画像位置合わせプログラムがインストールされており、この医用画像位置合わせプログラムが、中央処理装置によって実行されることによって、上述した画像取得部１０、頻度分布取得部１１、階調処理部１２、位置合わせ処理部１３および表示制御部１４が機能する。
【００３４】
画像取得部１０は、医用画像保管サーバ２に保存されている医用画像５，６を読み出して取得するものである。医用画像保管サーバ２には、同一の被検体を撮影した複数の医用画像が保存されている。本実施形態においては、同一の被検体をＣＴによって撮影した第１の医用画像５とＭＲＩによって撮影した第２の医用画像６とが保存されているものとする。第１の医用画像５および第２の医用画像６は、たとえば被検体の断面画像でもよいし、３次元画像でもよい。また、第１の医用画像５および第２の医用画像６は、ＣＴ画像およびＭＲＩ画像に限らず、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）によって撮影された画像でもよいし、ＳＰＥＣＴ（single photon emission computed tomography）によって撮影された画像でもよいし、超音波画像でもよい。
【００３５】
医用画像保管サーバ２には、被検体の識別情報と医用画像とが対応づけられて保存されており、ユーザが入力装置４を用いて被検体の識別情報を設定入力することによって、画像取得部１０が、その入力された識別情報に対応する第１の医用画像５および第２の医用画像６を医用画像保管サーバ２から読み出して取得する。
【００３６】
なお、本実施形態においては、上述したように第１の医用画像５としてＣＴによって撮影された画像を取得し、第２の医用画像６としてＭＲＩによって撮影された画像を取得するようにしたが、第１の医用画像５および第２の医用画像６としては、必ずしも異なる種類のモダリティによって撮影された画像でなくてもよく、たとえば機種の異なるＣＴによって同一の被検体を撮影した画像を第１の医用画像５および第２の医用画像６としてもよいし、機種の異なるＭＲＩによって同一の被検体を撮影した画像を第１の医用画像５および第２の医用画像６としてもよい。また、第１の医用画像５および第２の医用画像６は、同一のＭＲＩ撮影装置によって異なる撮影手法（たとえばＴ１強調撮影、Ｔ２強調撮影および脂肪抑制法）によって撮影された画像でもよいし、同一のＣＴ撮影装置によって撮影された画像であって、異なる再構成手法によって再構成した画像でもよい。
【００３７】
頻度分布取得部１１は、画像取得部１０によって取得された第１の医用画像５および第２の医用画像６を取得し、これらの医用画像のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得するものである。本実施形態においては、階調処理部１２において、ＭＲＩによって撮影した第２の医用画像６に対して頻度分布に基づく階調処理を施すので、第２の医用画像６の頻度分布を取得するものとする。なお、階調処理部１２において、ＣＴによって撮影した第１の医用画像５に対しても階調処理を施す場合には、第１の医用画像５についても頻度分布を取得するようにすればよい。
【００３８】
階調処理部１２は、頻度分布取得部１１によって取得された頻度分布上において、単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を医用画像に施すものである。
【００３９】
ここで、単位濃度幅とは、医用画像の濃度値の全濃度範囲の幅よりも狭い一部の所定の濃度幅である。たとえば全濃度範囲の幅の５％の幅などに設定することができる。また、単位濃度幅は、たとえば医用画像の種類に応じて予め設定するようにしてもよい。具体的には、ＣＴ画像の単位濃度幅とＭＲＩ画像の単位濃度幅とでそれぞれ異なる濃度幅を設定するようにしてもよい。
【００４０】
また、単位濃度幅に含まれる画素数とは、頻度分布上において、各濃度値を中心とした単位濃度幅の中に含まれる画素の数のことである。図２は、頻度分布を模式的に示したものであり、図２において斜線で示す部分が、単位濃度幅Ｗ１，Ｗ２に含まれる画素数（頻度）の一例である。
【００４１】
また、単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多いとは、医用画像に含まれる全画素数に対する単位濃度幅に含まれる画素数の割合が多いことをいう。たとえば全画素数に対する単位濃度幅に含まれる画素数の割合が一定値以上の場合に単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多いとし、一定値未満の場合に単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ないとする。また、全画素数に対する単位濃度幅に含まれる画素数の割合を多い順に並べた場合に、上位順の割合である場合に単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多いとし、下位順の割合である場合に、単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ないとしてもよい。また、頻度分布の形状の特徴を用いてもよく、単位濃度幅の中の頻度分布の傾きが所定の値よりも大きい場合に、単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多いとし、単位濃度幅の頻度分布の傾きが所定の値よりも小さい場合に、単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ないとしてもよい。
【００４２】
図２に示す例の場合、左側の単位濃度幅Ｗ１に含まれる画素数が相対的に多く、右側の単位濃度幅Ｗ２に含まれる画素数が相対的に少ないといえる。
【００４３】
そして、上述したように階調処理部１２は、単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を医用画像に施す。図３は、階調処理前の頻度分布と階調処理後の頻度分布を示す模式図である。
【００４４】
具体的には、本実施形態においては、階調処理としてイコライゼーション処理を施す。イコライゼーション処理とは、頻度分布から生成される累積ヒストグラムが線形に増加するように画素の濃度値を変換する処理である。すなわち、イコライゼーション処理は、非線形な階調変換処理である。
【００４５】
具体的には、たとえば図４Ｉに示すような累積ヒストグラムが、図４ＩＩに示すような線形に増加する累積ヒストグラムとなるように画素の濃度値を変換する。イコライゼーション処理を行うことによって各濃度値の存在確率を一定の範囲内に収めることができる。逆に言えば、図４ＩＩに示すような線形に増加する累積ヒストグラムとするためには、単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する処理を行う必要がある。
【００４６】
本実施形態においては、ＭＲＩによって撮影された第２の医用画像６の頻度分布を取得し、階調処理部１２において、第２の医用画像６に対してイコライゼーション処理を施す。典型的なＭＲＩ画像の濃度値分布は、図８Ｉで示したように低い濃度値の領域に鋭いピークが現れ、その他の画素値は広範にわたって分布する場合が多いが、イコライゼーション処理を施すことによって、上述したように各濃度値の存在確率を一定の範囲内に収めることができる。なお、上述したようにＣＴによって撮影された第１の医用画像５の頻度分布も取得し、階調処理部１２において、第１の医用画像５に対してもイコライゼーション処理を施してもよい。
【００４７】
位置合わせ処理部１３は、少なくとも一方に階調処理が施された第１の医用画像５および第２の医用画像６に対して、第１の医用画像５および第２の医用画像６に含まれる被検体の解剖学的位置を対応づける位置合わせ処理を施すものである。本実施形態の位置合わせ処理部１３は、上述したように階調処理の施された第２の医用画像６（ＭＲＩ画像）と、第１の医用画像５（ＣＴ画像）との位置合わせを行う。
【００４８】
位置合わせ処理部１３は、具体的には、位置合わせ処理として非剛体レジストレーション処理を行う。非剛体レジストレーション処理としては、ジョイントヒストグラムを用いた方法を用いることができ、具体的には、階調処理の施された第２の医用画像６と、第１の医用画像５とからジョイントヒストグラムを生成し、相互情報量を利用した非剛体レジストレーション処理を行う。なお、ジョイントヒストグラムによる相互情報量を利用した非剛体レジストレーション処理については、上述した特許文献３等の既に公知な方法を用いることができる。
【００４９】
具体的には、まず、第１の医用画像５上に特徴点を複数配置する。そして、特徴点を含む一定範囲の画像をテンプレートとして切り出し、第２の医用画像６上で最も類似している部分を見つける。類似度の評価として、上記の相互情報量を用いる。各特徴点について、同様の処理を行って特徴点の移動量を決定し、特徴点以外の画素（ボクセル）の移動量については特徴点からの距離に応じて補間によって決定する。
【００５０】
また、その他の方法としては、上述したように第１の医用画像５上に配置した複数の特徴点の移動量を様々に変えて変形し、変形後の第１の医用画像５と第２の医用画像６の類似度を計算する。類似度が最も高くなったときの特徴点の移動量を、位置合わせ量として確定する。類似度の評価には、上記の相互情報量を用いる。特徴点以外の画素（ボクセル）の移動量については特徴点からの距離に応じて補間によって決定する。
【００５１】
表示制御部１４は、位置合わせ処理部１３において位置合わせ処理が施された第１の医用画像５および第２の医用画像６を表示装置３に表示させるものである。また、表示制御部１４は、位置合わせ処理前の複数の医用画像のサムネイル画像などを表示装置３に表示させ、その複数のサムネイル画像の中から位置合わせ処理対象の第１の医用画像５および第２の医用画像６を選択可能としてもよい。
【００５２】
表示装置３は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを備えたものであり、上述したように位置合わせ処理後の第１の医用画像５および第２の医用画像６および位置合わせ処理前の複数の医用画像のサムネイル画像などを表示するものである。
【００５３】
入力装置４は、ユーザによる種々の設定入力を受け付けるものであり、キーボードやマウスなどの入力デバイスを備えたものである。入力装置４は、具体的には、位置合わせ処理対象の２つの医用画像の選択などを受け付けるものである。
【００５４】
なお、位置合わせ処理対象の２つの医用画像の選択については、必ずしもユーザが行わなくてもよく、自動的に位置合わせ処理対象の２つの医用画像を選択するようにしてもよい。たとえば、医用画像に対して撮影日時の情報を付加しておき、その撮影日時が同じ複数の医用画像を自動的に選択して、上述した階調処理および位置合わせ処理を施すようにしてもよい。また、今回撮影した医用画像と最も直近に撮影された過去の医用画像とを自動的に選択するようにしてもよい。また、医用画像に対して撮影部位の情報を付加しておき、その撮影部位が同じ複数の医用画像を自動的に選択して、上述した階調処理および位置合わせ処理を施すようにしてもよい。
【００５５】
次に、本実施形態の医用画像表示システムの作用について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５６】
まず、ユーザによる被検体の識別情報の設定入力などに基づいて、位置合わせ処理対象の第１の医用画像５および第２の医用画像６が画像取得部１０によって取得される（Ｓ１０）。
【００５７】
画像取得部１０によって取得された第１の医用画像５および第２の医用画像６は、頻度分布取得部１１によって取得され、頻度分布取得部１１は、第１の医用画像５および第２の医用画像６の少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得する（Ｓ１２）。
【００５８】
そして、階調処理部１２は、頻度分布取得部１１によって取得された頻度分布に基づいて、第１の医用画像５および第２の医用画像６のうちの少なくとも一方に階調処理を施す（Ｓ１４）。具体的には、本実施形態においては、階調処理としてイコライゼーション処理を施す。
【００５９】
次いで、階調処理部１２によって少なくとも一方に階調処理の施された第１の医用画像５および第２の医用画像６が位置合わせ処理部１３によって取得され、位置合わせ処理部１３は、少なくとも一方に階調処理の施された第１の医用画像５および第２の医用画像６に対して位置合わせ処理を施す（Ｓ１６）。具体的には、本実施形態においては、位置合わせ処理として非剛体レジストレーション処理を施す。
【００６０】
そして、位置合わせ処理後の第１の医用画像５および第２の医用画像６が表示制御部１４によって取得され、表示制御部１４は、これらの医用画像を表示装置３に表示させる（１８）。図６は、位置合わせ処理前のＣＴ画像ＣＴ１（第１の医用画像５）およびＭＲＩ画像ＭＲ２（第２の医用画像６）と、階調処理の施されたＭＲＩ画像ＭＲ２と、階調処理の施されたＭＲＩ画像ＭＲ２を用いて位置合わせ処理が施されたＣＴ画像ＣＴ２の一例を示す図である。
【００６１】
上記実施形態の医用画像表示システムによれば、同一の被検体を撮影した第１の医用画像５および第２の医用画像６のうちの少なくとも一方の医用画像の濃度値の頻度分布を取得し、頻度分布のうち単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に多い濃度範囲の頻度分布を拡大し、かつ単位濃度幅に含まれる画素数が相対的に少ない濃度範囲の頻度分布を縮小する階調処理を上記少なくとも一方の医用画像に施す。この階調処理によって、各濃度値の存在確率を一定の範囲内に収めることができる。
【００６２】
そして、少なくとも一方に階調処理が施された第１の医用画像５および第２の医用画像６に対して位置合わせ処理を施すようにしたので、たとえば複数の対象の識別が困難な狭いピークの濃度値分布を有するＣＴ画像と１つの対象の濃度値がピークを形成することなく、広範囲になだらかに分布するＭＲＩ画像との位置合わせを行った場合でも、すなわち濃度値の分布が異なるような２つの画像の位置合わせを行った場合でも、処理時間を増大させることなく、高精度な位置合わせを行うことができる。
【００６３】
また、上記実施形態の医用画像表示システムにおいて、図７に示すように、第１の医用画像５および第２の医用画像６から被検体の領域を抽出する被検体領域抽出部１５をさらに設けるようにしてもよい。そして、頻度分布取得部１１が、第１の医用画像５および第２の医用画像６の少なくとも一方の被検体の領域の濃度値の頻度分布を取得し、階調処理部１２が、被検体の領域の濃度値の頻度分布に基づいて、その被検体の領域に対して階調処理を施し、位置合わせ処理部１３が、第１の医用画像５の被検体の領域と第２の医用画像６の被検体の領域に対して、位置合わせ処理を施すようにしてもよい。
【００６４】
被検体領域抽出部１５は、第１の医用画像５および第２の医用画像６が、たとえば人の胸部または腹部のアキシャル断面画像である場合には、その断層画像に含まれる体領域を被検体の領域として抽出することができる。または、被検体領域抽出部１５は、体領域全体ではなく、関心領域である心臓および肝臓などの臓器の領域または腫瘍などの病変部の領域を被検体の領域として抽出するようにしてもよい。または、第１の医用画像５および第２の医用画像６が３次元画像である場合には、その３次元画像から心臓および肝臓などの臓器の領域または腫瘍などの病変部の領域を被検体の領域として抽出するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態においては、階調処理として累積ヒストグラムを用いたイコライゼーション処理を施すようにしたが、必ずしも累積ヒストグラムを用いなくてもよく、たとえば、各濃度値に対する単位濃度幅に含まれる画素数が一定になるような濃度変換処理を行うようにしてもよい。また、各濃度値に対する単位濃度幅に含まれる画素数を一定にするのではなく、予め学習などによって求められた分布としてもよい。そして、第１の医用画像５と第２の医用画像６との組み合わせに応じて各濃度値の画素の濃度変換量を設定してもよく、具体的には、ＣＴ画像とＭＲＩ画像との位置合わせを行う場合の各濃度値の濃度変換量を設定したり、異なる撮影手法で撮影されたＭＲＩ画像同士の位置合わせを行う場合の各濃度値の濃度変換量を設定したりしてもよい。
【００６６】
また、階調処理部１２は、階調処理として、第１の医用画像５および第２の医用画像６の少なくとも一方に対して、予め設定された累積ヒストグラムに一致させる濃度変換処理を施すようにしてもよい。具体的には、たとえば累積ヒストグラムを表す関数などを予め設定しておき、第１の医用画像５および第２の医用画像６の少なくとも一方の累積ヒストグラムを、その関数に一致させる濃度変換処理を施すようにしてもよい。また、さらに関数として、ｙ＝xａを設定しておき、ａの値を位置合わせ対象の医用画像の種類や医用画像の組み合わせに応じて変更するようにしてもよい。ここで、xは濃度値を表し、ｙは濃度値ｘ以下の各濃度値の頻度を累積的に加算した値を表す。なお、位置合わせ対象の医用画像の組み合わせとは、上述したようにＣＴ画像とＭＲＩ画像の組み合わせおよび異なる撮影手法で撮影されたＭＲＩ画像の組み合わせなどである。
【００６７】
また、階調処理部１２は、階調処理として、第１の医用画像５の濃度値の頻度分布の累積ヒストグラムと第２の医用画像６の濃度値の頻度分布の累積ヒストグラムとを近づかせる濃度変換処理を施すようにしてもよい。
【００６８】
また、階調処理部１２は、頻度分布の形状の特徴を用いた階調処理を施すようにしてもよく、単位濃度幅の中の頻度分布の傾きが一定の範囲内となるような濃度変換処理を施すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１     医用画像位置合わせ装置
２     医用画像保管サーバ
３     表示装置
４     入力装置
１０   画像取得部
１１   頻度分布取得部
１２   階調処理部
１３   位置合わせ処理部
１４   表示制御部
１５   被検体領域抽出部
【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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