(57)【要約】 【課題】  骨折を整復した画像を自動で作成可能な医用画像処理装置を提供する。【解決手段】  医用画像処理装置は、データ取得部、抽出部、位置合わせ部、及び表示部を具備する。データ取得部は、被検体から取得した骨折領域を含む対象ボリュームデータと、前記骨折領域に対応する健常骨領域からなる目標ボリュームデータとを取得する。抽出部は、前記対象ボリュームデータから複数の骨片領域を抽出する。位置合わせ部は、前記複数の骨片領域の形状と、前記目標ボリュームデータに含まれる骨領域の形状とに基づいて前記抽出された複数の骨片領域を配置する。表示部は、前記骨片領域が配置された前記対象ボリュームデータに基づく画像を表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から取得した骨折領域を含む対象ボリュームデータと、前記骨折領域に対応する健常骨領域からなる目標ボリュームデータとを取得するデータ取得部と、
前記対象ボリュームデータから複数の骨片領域を抽出する抽出部と、
前記複数の骨片領域の形状と、前記目標ボリュームデータに含まれる骨領域の形状とに基づいて前記抽出された複数の骨片領域を配置する位置合わせ部と、
前記骨片領域が配置された前記対象ボリュームデータに基づく画像を表示する表示部と
を具備する医用画像処理装置。
【請求項２】
前記位置合わせ部は、前記抽出した複数の骨片領域のうち、大きい骨片領域から順に配置する請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記位置合わせ部は、前記抽出した複数の骨片領域のうち、特徴的な形状を有する骨片領域から順に配置する請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記抽出部は、前記対象ボリュームデータから、所定の大きさ以上の骨片領域を抽出する請求項１乃至３のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記位置合わせ部は、前記目標ボリュームデータに含まれる骨領域に前記抽出された骨片領域を順次合わせることで、前記抽出された骨片領域を配置し、前記骨領域のうち前記骨片領域が合わせられた部位を、以降に骨片領域を合わせる部位から除く請求項１乃至４のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
前記抽出部は、前記抽出した骨片領域に対し、骨の離断が生じた境界部位を設定し、
前記位置合わせ部は、設定した境界部位を考慮して前記抽出した複数の骨片領域を配置する請求項１乃至５のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項７】
前記データ取得部は、前記対象ボリュームデータが取得された被検体と同一の被検体から取得される、健常骨領域を含むボリュームデータに対して鏡像反転処理を施すことで、前記目標ボリュームデータを取得する請求項１乃至６のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
前記データ取得部は、人工的に作成されたモデルに基づき、前記目標ボリュームデータを取得する請求項１乃至６のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記データ取得部は、前記対象ボリュームデータが取得された被検体と同一の被検体について過去に取得されたボリュームデータに基づき、前記目標ボリュームデータを取得する請求項１乃至６のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項１０】
前記画像に含まれる少なくとも１つの骨片の色を変更する表示制御部をさらに具備する請求項１乃至９のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項１１】
前記表示制御部は、前記画像に含まれる少なくとも１つの骨片の色を変更するか否かを切り替える請求項１０記載の医用画像処理装置。
【請求項１２】
前記画像に含まれる少なくとも１つの骨片のopacityを変更する表示制御部をさらに具備する請求項１乃至９のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項１３】
前記表示制御部は、前記画像に含まれる少なくとも１つの骨片のopacityを変更するか否かを切り替える請求項１２記載の医用画像処理装置。
【請求項１４】
前記画像に含まれる骨片間の境界線を前記表示部に表示させる表示制御部をさらに具備する請求項１乃至９のいずれかに記載の医用画像処理装置。
【請求項１５】
前記表示制御部は、前記画像に含まれる骨片間の境界線を前記表示部に表示させるか否かを切り替える請求項１４記載の医用画像処理装置。
【請求項１６】
被検体が有する骨についての画像を生成するためのデータを取得する撮影装置と、
前記データに基づき、骨折領域を含む対象ボリュームデータを生成するデータ生成部と、
前記骨折領域に対応する健常骨領域からなる目標ボリュームデータを取得するデータ取得部と、
前記対象ボリュームデータから複数の骨片領域を抽出する抽出部と、
前記複数の骨片領域の形状と、前記目標ボリュームデータに含まれる骨領域の形状とに基づいて前記抽出された複数の骨片領域を配置する位置合わせ部と、
前記骨片領域が配置された前記対象ボリュームデータに基づく画像を表示する表示部と
を具備する医用画像診断装置。
【請求項１７】
被検体から取得した骨折領域を含む対象ボリュームデータを取得し、
前記骨折領域に対応する健常骨領域からなる目標ボリュームデータを取得し、
前記対象ボリュームデータから複数の骨片領域を抽出し、
前記複数の骨片領域の形状と、前記目標ボリュームデータに含まれる骨領域の形状とに基づいて前記抽出された複数の骨片領域を配置し、
前記骨片領域が配置された前記対象ボリュームデータに基づく画像を表示する画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医用画像処理装置、医用画像診断装置、及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
骨折を治療する際、骨折を整復した状態を把握可能な画像についての要望がある。従来の医用画像処理装置では、例えば、健常側の骨を反転表示した画像等を利用することでこの要望に応えている。しかしながら、健常側の骨を反転表示した画像では、骨折した骨をどこに整復するかを、医師等の操作者が検討する必要があり、操作者の負担となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４２５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで目的は、骨折を整復した画像を自動で作成可能な医用画像処理装置、医用画像診断装置、及び画像処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、医用画像処理装置は、データ取得部、抽出部、位置合わせ部、及び表示部を具備する。データ取得部は、被検体から取得した骨折領域を含む対象ボリュームデータと、前記骨折領域に対応する健常骨領域からなる目標ボリュームデータとを取得する。抽出部は、前記対象ボリュームデータから複数の骨片領域を抽出する。位置合わせ部は、前記複数の骨片領域の形状と、前記目標ボリュームデータに含まれる骨領域の形状とに基づいて前記抽出された複数の骨片領域を配置する。表示部は、前記骨片領域が配置された前記対象ボリュームデータに基づく画像を表示する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る医用画像処理装置により行われる画像処理の流れを示す図である。
【図３】図３は、図１に示される処理回路により生成される、骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像を示す図である。
【図４】図４は、図１に示される処理回路により生成される、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像を示す図である。
【図５】図５は、図１に示される処理回路により抽出される骨片領域を表す図である。
【図６】図６は、図１に示される処理回路により体積に基づいて抽出される骨片領域を表す図である。
【図７】図７は、図１に示される処理回路により実施される位置合わせを表す図である。
【図８】図８は、骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像と、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像とを表す図である。
【図９】図９は、図１に示される医用画像処理装置が組み込まれる医用画像診断装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００８】
本実施形態に係る医用画像処理装置は、医用画像に対して画像処理を行うことが可能な如何なるコンピュータである。例えば、本実施形態に係る医用画像処理装置としては、ワークステーション、及びＰＡＣＳ（picture archiving communication system）ビューワ等の何れであっても良い。また、本実施形態に係る医用画像処理装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線診断装置、及び磁気共鳴イメージング装置等のモダリティに組み込まれても良い。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る医用画像処理装置の構成例を示すブロック図である。図１に示される医用画像処理装置は、処理回路１、表示回路３、入力インタフェース５、通信インタフェース７、及び記憶回路９を有する。処理回路１、表示回路３、入力インタフェース５、通信インタフェース７、及び記憶回路９は、例えば、バスを介して互いに通信可能に接続されている。
【００１０】
処理回路１は、医用画像処理装置の中枢として機能するプロセッサである。処理回路１は、記憶回路９等に記憶されている画像処理プログラムを実行することにより、当該プログラムに対応する機能を実現する。
【００１１】
表示回路３は、例えば、表示インタフェースと表示機器とを有する。表示機器としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。表示インタフェースは、表示対象を表すデータをビデオ信号に変換する。表示機器は、表示対象を表すビデオ信号を表示する。
【００１２】
入力インタフェース５は、例えば、マウス、キーボード、及び、操作面へ触れることで指示が入力されるタッチパッド等により実現される。入力インタフェース５は、操作者からの各種指示を受け付ける。入力インタフェース５は、例えばバスを介して処理回路１に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を処理回路１へ出力する。なお、本明細書において入力インタフェース５はマウス及びキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、医用画像処理装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース５の例に含まれる。
【００１３】
通信インタフェース７は、図示しないネットワーク等を介して接続されたモダリティ、及びＰＡＣＳサーバ等の外部装置との間でデータ通信を行う。当該外部装置との通信の規格は、如何なる規格であっても良いが、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）が挙げられる。
【００１４】
記憶回路９は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、及び集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、記憶回路９は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、及びフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。例えば、記憶回路９は、本実施形態に係る患者等の被検体に関し、上記モダリティにより生成された３次元の医用画像のデータ（以下、ボリュームデータと称する。）を記憶する。本実施形態に係る医用画像は、骨折等の疾患を有する骨に関する画像領域（以下、骨折領域と称する。）、又は疾患を有する骨に対応する健常な骨に関する画像領域（以下、健常骨領域と称する。）を含む。疾患を有する骨に対応する健常な骨とは、例えば、疾患を有する骨と左右相対する骨のことを表す。また、記憶回路９は、本実施形態に係る画像処理プログラム等を記憶する。
【００１５】
本実施形態に係る処理回路１は、本実施形態に係る画像処理プログラムを実行することにより、骨折領域に含まれる複数の骨片に関する画像領域（以下、骨片領域と称する。）の位置合わせ等を実現する。なお、本実施形態において、骨片には、離断されている骨に加え、撓んではいるが部分的に繋がっている骨も含まれる。具体的には、処理回路１は、画像処理プログラムを実行することで、データ取得機能１１、抽出機能１３、位置合わせ機能１５、レンダリング機能１７、及び表示制御機能１９を有する。
【００１６】
データ取得機能１１の実行により処理回路１は、記憶回路９から、骨折領域を含む対象ボリュームデータと、健常骨領域を含むボリュームデータとを取得する。処理回路１は、健常骨領域を含むボリュームデータを用い、目標ボリュームデータを生成する。目標ボリュームデータは、骨折領域に含まれる骨片領域を位置合わせするための骨領域を含むデータである。処理回路１は、例えば、以下のように目標ボリュームデータを生成する。すなわち、処理回路１は、健常骨領域を含むボリュームデータから健常骨領域を抽出する。健常骨領域の抽出は、例えば入力インタフェース５を用いてボリュームデータ中の任意の位置を選択すると、その選択された位置を中心としてセグメンテーションを行い、セグメンテーションされた骨を健常骨領域として設定する方法等が用いられる。そして、処理回路１は、抽出した健常骨領域に関するデータを鏡像反転処理することで目標ボリュームデータを生成する。なお、鏡像反転処理は、左右反転処理、及び上下反転処理を含むものとする。
【００１７】
抽出機能１３の実行により処理回路１は、骨折領域を含む対象ボリュームデータから、予め設定される大きさ以上の骨片領域を抽出する。本実施形態では、大きさを表すパラメータとして、例えば、骨片領域の体積、又は表面積が用いられる。なお、以下では、大きさを表すパラメータとして体積が用いられる場合を例に説明する。
【００１８】
位置合わせ機能１５の実行により処理回路１は、抽出した骨片領域を、体積が大きい順に、目標ボリュームデータに含まれる骨領域において形状が最も近い部位に合わせる。処理回路１は、抽出した骨片領域を、目標ボリュームデータに基づいて位置合わせした位置合わせボリュームデータを生成する。
【００１９】
レンダリング機能１７の実行により処理回路１は、種々のボリュームデータにレンダリング処理を実行する。本実施形態に係るレンダリング処理としては、ボリュームレンダリング、サーフェスボリュームレンダリング、画像値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planer Reconstruction）処理、及びＣＰＲ（Curved MPR）処理等の３次元画像から２次元の表示画像を生成する如何なる処理も含むものとする。
【００２０】
表示制御機能１９の実行により処理回路１は、レンダリング処理により生成されたレンダリング画像を表示するように、表示回路３を制御する。
【００２１】
なお、データ取得機能１１、抽出機能１３、位置合わせ機能１５、レンダリング機能１７、及び表示制御機能１９は、本実施形態に係る画像処理プログラムを構成するモジュールであるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、処理回路１は、データ取得機能１１を実現する専用のハードウェア回路、抽出機能１３を実現する専用のハードウェア回路、位置合わせ機能１５を実現する専用のハードウェア回路、レンダリング機能１７を実現する専用のハードウェア回路、及び表示制御機能１９を実現する専用ハードウェア回路を有しても良い。処理回路１は、これら専用のハードウェア回路を組み込んだ特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Logic Device：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、又は単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されても良い。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る医用画像処理装置により行われる画像処理の典型的な流れを示す図である。以下、本実施形態に係る医用画像は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により生成された３次元のＣＴ画像であるとする。ＣＴ画像は、骨折した骨を含む部位、及びこの骨折した骨に対応する健常骨を含む部位をＸ線コンピュータ断層撮影装置によりＣＴスキャンすることにより生成される。ＣＴ画像には、骨折領域、又は健常骨領域が描出されているものとする。ＣＴ画像は、例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置から医用画像処理装置に伝送され、又はＰＡＣＳを介して医用画像処理装置に伝送され、記憶回路９に記憶されているものとする。
【００２３】
まず、操作者は、入力インタフェース５を介して本実施形態に係る画像処理の開始指示を入力する。処理回路１は、画像処理の開始指示を受けると、データ取得機能１１を実行する。データ取得機能１１において処理回路１は、記憶回路９から、骨折領域を含む対象ボリュームデータと、健常骨領域を含むボリュームデータとを取得する（ステップＳ１）。
【００２４】
健常骨領域を含むボリュームデータを取得すると、処理回路１は、このボリュームデータから健常骨領域を抽出する。処理回路１は、抽出した健常骨領域に関するデータを鏡像反転処理することで目標ボリュームデータを生成する（ステップＳ２）。
【００２５】
骨折領域を含む対象ボリュームデータを取得し、かつ、目標ボリュームデータを生成すると、処理回路１は、レンダリング機能１７を実行する。レンダリング機能１７において処理回路１は、骨折領域を含む対象ボリュームデータにレンダリング処理を施し、骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像を生成する。また、処理回路１は、目標ボリュームデータにレンダリング処理を施し、骨折を整復する際に目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像を生成する（ステップＳ３）。レンダリング処理は、骨の形状を生成するためのサーフェスボリュームレンダリング処理が望ましい。
【００２６】
骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像、及び目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像を生成すると、処理回路１は、表示制御機能１９を実行してもよい。表示制御機能１９において処理回路１は、骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像と、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像とを、例えば、表示回路３に並列して表示させる。なお、処理回路１は、骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像を、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像に重畳させて、表示回路３に表示させてもよい。図３は、ステップＳ３において生成される、骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像を示す図である。図３では、例として、橈骨遠位端骨折を発症している左手首に関するサーフェスボリュームレンダリング画像を表す。図４は、ステップＳ３において生成される、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像を示す図である。図４では、例として、健常な右手に鏡像反転処理を施して取得したサーフェスボリュームレンダリング画像を表す。
【００２７】
ステップＳ３を実施すると、処理回路１は、抽出機能１３を実行する。抽出機能１３において処理回路１は、骨折領域を含む対象ボリュームデータに対してセグメンテーション処理を施し、対象ボリュームデータに含まれる骨片領域を抽出する（ステップＳ４）。本実施形態に係るセグメンテーション処理としては、例えば、閾値処理、領域生成、及びテクスチャ解析等、ボリュームデータから所定の領域を抽出する如何なる処理も含むものとする。図５は、ステップＳ４において処理回路１により抽出される骨片領域を模式的に表す図である。図５では、橈骨遠位端骨折を発症した左手の骨にセグメンテーション処理を施すことで、骨片領域ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが抽出される場合を例に示している。なお、図５では、健常骨を含む右手の骨に鏡像反転処理を施した際の模式図が比較のために表されている。
【００２８】
処理回路１は、抽出した骨片領域の体積を画素値（ボクセル値）に基づいて算出し、算出した体積を予め設定される閾値と比較する。処理回路１は、閾値を超える体積を有する骨片領域を、位置合わせの候補として抽出する（ステップＳ５）。なお、処理回路１は、抽出した骨片領域の表面積を画素値（ボクセル値）に基づいて算出し、算出した表面積を予め設定される閾値と比較することで、位置合わせの候補となる骨片領域を抽出しても構わない。図６は、ステップＳ５において抽出される骨片領域を模式的に表す図である。図６では、図５に示される骨片領域ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅのうち、体積が小さい骨片領域ｄ，ｅが位置合わせの候補から除外される場合を例に示している。なお、図６では、健常骨を含む右手の骨に鏡像反転処理を施した際の模式図が比較のために表されている。
【００２９】
また、抽出機能１３において処理回路１は、ステップＳ５で抽出した骨片領域に関し、境界部位を設定してもよい。本実施形態において、境界部位とは、骨片領域において骨折の境界を表す部位のことである。境界部位は、例えば、骨片領域の表面形状に基づいて設定される。処理回路１は、骨片領域を１ピクセル分拡張し、拡張後の骨片領域に対して拡張前の骨片領域をサブトラクションすることで骨片領域の表面形状に関する情報を取得する。処理回路１は、取得した情報から表面形状を表すフィッティングカーブを近似し、このフィッティングカーブに基づいて、例えば、変曲点等の滑らかさを規定する特徴量を取得する。処理回路１は、取得した特徴量を、予め設定されている骨折の定義と照らし合わせ、骨片領域における境界部位を検出する。ここで、骨折の定義には、例えば、数ｍｍ程度の所定の範囲内に予め設定される数以上の変曲点が存在すること、すなわち、表面に細かな凹凸があること等が含まれる。
【００３０】
骨片領域における境界部位は、骨片表面における海綿骨の露出に基づいて検出されてもよい。骨は、外側を覆う皮質骨と称される硬い部分と、内側に位置する海綿骨と称される網目状の部分とにより構成される。このため、骨の表面に海綿骨が露出している部位は、骨折している部位であると判断できる。処理回路１は、骨片領域に対し、海綿骨を表す網目状のパターンに基づくパターンマッチング処理を施し、骨片表面から露出している海綿骨を検出する。処理回路１は、海綿骨が露出している部位を境界部位に設定する。
【００３１】
ステップＳ５を実施すると、処理回路１は、位置合わせ機能１５を実行する。位置合わせ機能１５において処理回路１は、ステップＳ５で抽出した骨片領域の位置を、目標ボリュームデータに含まれる骨領域における所定の部位に合わせることで位置合わせボリュームデータを生成する（ステップＳ６）。ステップＳ６において処理回路１は、ステップＳ５で抽出した骨片領域の中から、体積が最大の骨片領域を選択する。処理回路１は、選択した骨片領域と、目標ボリュームデータに含まれる骨領域における所定の部位とを比較し、選択した骨片領域の形状と、骨領域における所定部位の形状とが類似しているか否かを表す評価値を算出する。処理回路１は、例えば、目標ボリュームデータに含まれる骨領域の所定位置におけるボクセル値と、選択した骨片領域のボクセル値との差分を取り、この差分値の積算値を評価値として用いる。処理回路１は、選択した骨片領域を、目標ボリュームデータに含まれる骨領域内で移動させながら各部位についての評価値を算出する。処理回路１は、算出した評価値が最も良好な部位に、選択した骨片領域を配置する。なお、差分値を積算して評価値を算出する場合、最小の評価値が算出される部位が最も良好な部位となる。
【００３２】
処理回路１は、選択した骨片領域の位置合わせが終了すると、次に体積の大きな骨片領域についての位置合わせを実施する。処理回路１は、選択した骨片領域を、目標ボリュームデータに含まれる骨領域内で移動させながら各部位についての評価値を算出する。この際、先の骨片領域が合わせられた部位は、評価値を算出する対象から除外する。処理回路１は、算出した評価値が最も良好な部位に、選択した骨片領域を配置する。処理回路１は、ステップＳ５において抽出した骨片領域を体積の大きい順に目標ボリュームデータに含まれる骨領域に合わせることで、位置合わせボリュームデータを生成する。
【００３３】
ステップＳ５で骨片領域に境界部位が設定されている場合、ステップＳ６に示される位置合わせ機能１５において、処理回路１は、境界部位であるか否かを考慮して評価値を算出する。例えば、処理回路１は、境界部位におけるボクセル値を、評価値の算出に用いないようにしてもよい。また、処理回路１は、境界部位とその他の部位とで、評価値を算出する際の重みに差を付けてもよい。例えば、処理回路１は、境界部位におけるボクセル値にかかる係数を、その他の部位におけるボクセル値にかかる係数よりも小さくする。処理回路１は、境界部位を考慮して算出した評価値が最も良好な部位に、選択した骨片領域を配置する。図７は、ステップＳ６において処理回路１により実施される位置合わせを模式的に表す図である。図７では、体積の大きい骨片領域ａ，ｂ，ｃの順に、評価値に基づいて目標ボリュームデータの骨領域への位置合わせが実施される。
【００３４】
位置合わせボリュームデータを生成すると、処理回路１は、レンダリング機能１７を実行する。レンダリング機能１７において処理回路１は、位置合わせボリュームデータにレンダリング処理を施し、サーフェスボリュームレンダリング画像を生成する（ステップＳ７）。
【００３５】
位置合わせボリュームデータについてのサーフェスボリュームレンダリング画像を生成すると、処理回路１は、表示制御機能１９を実行する。表示制御機能１９において処理回路１は、生成したサーフェスボリュームレンダリング画像を表示回路３に表示させる（ステップＳ８）。このとき、処理回路１は、骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像を、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像と並列して表示させてもよいし、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像に重畳して表示させてもよい。図８は、骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像と、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像とを並列して表示する場合の、表示回路３の表示例を表す模式図である。また、処理回路１は、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像を、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像と並列して表示させてもよいし、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像に重畳して表示させてもよい。
【００３６】
また、表示制御機能１９において処理回路１は、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像を、操作者からの要求に応じた表示形式で加工しても構わない。例えば、処理回路１は、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像に含まれる骨片の色を、所定の色に変更しても良い。例えば、処理回路１は、少なくとも１つの骨片の色を、予め設定された複数の色のうちいずれかに設定する。なお、処理回路１は、操作者からの指示に基づいて骨片の色を変更してもよい。これにより、操作者は、骨片が目標となる骨のどの部位に合わせられたのかを直感的に認識することが可能となる。なお、処理回路１は、操作者からの指示に基づき、配色を変更するか否かを切り替えてもよい。
【００３７】
また、例えば、処理回路１は、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像に含まれる少なくとも１つの骨片の不透明度（opacity）を変更しても良い。例えば、処理回路１は、少なくとも１つの骨片のopacityを、予め設定されたレベルに設定する。なお、処理回路１は、操作者からの指示に基づいて骨片のopacityを変更してもよい。これにより、操作者は、自動的に位置が合わせられた骨片の様子を、骨の内部まで確認することが可能となる。なお、処理回路１は、操作者からの指示に基づき、opacityを変更するか否かを切り替えてもよい。
【００３８】
また、例えば、処理回路１は、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像において、骨片同士が接触する部分に境界線を表示しても良い。具体的には、例えば、処理回路１は、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像において、骨片同士が接触している点を検出する。処理回路１は、検出した点に対して所定の色を設定することで、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像に境界線を表示する。また、例えば、処理回路１は、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像と、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像との差分を取ることで、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像のみに含まれている面についての情報を取得する。処理回路１は、取得した面に対して所定の色を設定することで、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像において境界線を表示する。なお、処理回路１は、操作者からの指示に基づき、境界線を表示するか否かを切り替えてもよい。
【００３９】
なお、図２の説明では、ステップＳ８において処理回路１がサーフェスボリュームレンダリング画像を表示回路３に表示させて処理を終了させる場合を例に示したが、これに限定されない。処理回路１は、表示回路３に表示される位置合わせ後の骨片の位置を、操作者がマニュアルで調整可能なようにしてもよい。例えば、位置合わせ機能１５において処理回路１は、ステップＳ８において表示回路３に表示させたサーフェスボリュームレンダリング画像に含まれる骨片を、操作者が選択可能な状態にする。処理回路１は、操作者により骨片が選択され、選択された骨片が移動されると、移動後の位置に基づき、位置合わせボリュームデータを更新する。骨折を治療する際に、骨片と骨片との間に間隙を持たせた方が骨の再生が早い場合がある。サーフェスボリュームレンダリング画像において骨片の位置をマニュアルで調整可能とすることにより、このような要望にも対応することが可能となる。また、サーフェスボリュームレンダリング画像に含まれる骨片のopacityが調整されることで、骨の内部を視認することが可能な場合、操作者は、表面から視認できない骨片についても、位置を調整することも可能となる。なお、処理回路１は、操作者からの指示に応じ、位置合わせ後のサーフェスボリュームレンダリング画像に含まれる骨片のうち、指示された骨片を削除してもよい。
【００４０】
また、骨片の変形等により、位置合わせがうまくいかない骨片が生じる可能性がある。このような骨片に対しては、その他の骨片の位置合わせが終了した後に、操作者がマニュアルで位置合わせをするようにしてもよい。
【００４１】
また、骨折には、骨が離断している完全骨折、及び骨が部分的に繋がっている不全骨折がある。完全骨折の場合は、セグメンテーション処理により骨片を抽出することが可能であるが、不全骨折の場合には、１つの骨片か、複数の骨片かを判断するのが困難な場合がある。このような場合、処理回路１は、抽出機能１３において、不全骨折を発症している骨をまず１つの骨片領域として抽出する。そして、処理回路１は、位置合わせ機能１５において、抽出した１つの骨片領域を、目標ボリュームデータに含まれる骨領域に合わせる。そして、処理回路１は、位置合わせの結果によっては、不全骨折を発症している骨を複数の骨片領域として抽出し、抽出した複数の骨片領域を目標ボリュームデータに含まれる骨領域に合わせるようにしてもよい。このとき、処理回路１は、骨片を位置合わせする前に、この骨片の表面形状を取得し、取得した表面形状に基づいて骨片が不全骨折を発症している部位を有するか否かを判断する。これにより、骨片領域にひび等の亀裂がある場合であっても、精度よく骨片領域を配置させることが可能となる。なお、処理回路１は、不全骨折を発症している骨に対し、独立した骨片領域として抽出する領域の指定を、操作者から受け付けるようにしても構わない。抽出機能１３において処理回路は、指定された領域を骨片領域として扱う。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、処理回路１は、対象ボリュームデータに含まれる複数の骨片領域の配置を、骨片領域の形状と、目標ボリュームデータに含まれる骨領域の形状とに基づいて決定するようにしている。これにより、処理回路１は、複数の剛体に分かれた物体を、１つの元の物体へ精度よく位置合わせすることが可能となる。
【００４３】
したがって、本実施形態に係る医用画像処理装置によれば、骨折を整復した画像を自動で作成することができる。このため、手動で骨片の位置を合わせる処理が不要となるため、医師等の操作者の負担を軽減することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、処理回路１は、骨片領域の位置合わせを、大きい骨片領域から順に実施するようにしている。これにより、位置合わせの精度が向上することになる。
【００４５】
また、本実施形態では、処理回路１は、対象ボリュームデータから、予め設定した大きさ以上の骨片領域を抽出するようにしている。これにより、処置を施す対象となる骨片の位置合わせを効率的に実施することが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態では、処理回路１は、目標ボリュームデータに含まれる骨領域のうち、先に骨片領域を合わせた部位を、以降に骨片領域を合わせる部位から除くようにしている。これにより、処理回路１による計算処理を抑えつつ、位置合わせの精度を向上させることが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態では、処理回路１は、骨片領域に対し、骨の離断が生じた境界部位を設定する。そして、処理回路１は、設定した境界部位を考慮して骨片領域の位置合わせを実施するようにしている。これにより、骨折が発生した箇所を考慮して骨片領域を配置することが可能となるため、位置合わせの精度が向上することとなる。
【００４８】
なお、本実施形態では、処理回路１が、モダリティにより生成された健常骨領域を含む医用画像のデータを鏡像反転することで目標ボリュームデータを生成する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。記憶回路９は、人工的に作成されたモデル、例えば、骨格に関する標準的な解剖図を記憶する。そして、データ取得機能１１を実行する処理回路１は、記憶回路９から、標準的な解剖図に係るボリュームデータを取得し、取得したデータから、目標ボリュームデータを生成するようにしてもよい。
【００４９】
また、記憶回路９は、例えば、骨折等の疾患が発症する前の、被検体に関するボリュームデータを記憶する。すなわち、記憶回路９は、被検体についての過去のボリュームデータを記憶する。具体的には、例えば、被検体が左手に橈骨遠位端骨折を発症している場合、橈骨遠位端骨折が発症する前の、健常だったときの左手について取得されたボリュームデータを過去のボリュームデータとする。そして、データ取得機能１１において処理回路１は、記憶回路９から、被検体についての過去のボリュームデータを取得し、取得したデータから、目標ボリュームデータを生成するようにしてもよい。
【００５０】
また、データ取得機能１１において処理回路１は、左右の骨のサイズが異なる等の場合には、目標ボリュームデータに含まれる骨領域を拡大、又は縮小するようにしても構わない。具体的には、例えば、処理回路１は、体積が最大の骨片領域の位置合わせが終了すると、位置合わせされた骨領域についての体積と、位置合わせした骨片領域の体積とを比較する。処理回路１は、位置合わせされた骨領域についての体積が、位置合わせした骨片領域の体積よりも予め設定する値以上大きい場合、目標ボリュームデータに含まれる骨領域の体積を縮小する。また、処理回路１は、位置合わせされた骨領域についての体積が、位置合わせした骨片領域の体積よりも予め設定する値以上小さい場合、目標ボリュームデータに含まれる骨領域の体積を拡大する。また、拡大縮小倍率を様々に変化させた複数の目標ボリュームデータを生成しておき、そのそれぞれと骨片領域との位置合わせを行い、最も一致する度合いの高い拡大縮小倍率の目標ボリュームデータを位置合わせの対象として選択しても良い。
【００５１】
また、本実施形態では、ステップＳ４において、処理回路１が骨折領域を含む対象ボリュームデータに対してセグメンテーション処理を施す場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。処理回路１は、操作者により指定される対象、又は範囲についてセグメンテーション処理を実施してもよい。このとき、操作者は、表示回路３に表示される骨折領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像を参照してセグメンテーション処理を実行する対象、又は範囲を決定する。これにより、操作者により指定された対象、又は範囲のみについてセグメンテーション処理が実行されるため、処理回路１の処理が抑えられ、位置合わせボリュームデータを取得するための処理時間が短縮されることになる。
【００５２】
また、本実施形態に記載される位置合わせ機能１５において処理回路１は、体積、又は表面積の大きい順に、骨片領域を目標ボリュームデータに含まれる骨領域に合わせる場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。位置合わせ機能１５において処理回路１は、骨片領域の体積等の大きさ以外の要素を用いて、位置合わせの順序を決定してもよい。具体的には、例えば、処理回路１は、位置合わせ機能１５において、位置合わせの際に目印になりやすい骨片領域、換言すると特徴的な形状を有する骨片領域を選択する。位置合わせの際に目印になりやすい骨片領域とは、具体的には、例えば、骨領域の一部が剥離することで鋭く尖った形状を有する骨片領域、及び平べったい形状を有する骨片領域等が含まれる。
【００５３】
位置合わせの際に目印になりやすい骨片領域を選択するため、処理回路１は、例えば、以下のような処理を実施する。すなわち、処理回路１は、取得した情報から表面形状を表すフィッティングカーブを近似し、このフィッティングカーブに基づいて、例えば、変曲点等の滑らかさを規定する特徴量を取得する。処理回路１は、目標ボリュームデータに含まれる骨領域の特徴量と、骨片領域の特徴量とを、例えば数ｃｍ程度の領域毎に比較し、特徴量が同程度の領域を特徴点とする。処理回路１は、複数の骨片領域について特徴点を取得し、特徴点の数が最大の骨片領域を、位置合わせの際に目印になりやすい骨片領域として選択する。処理回路１は、選択した骨片領域と、目標ボリュームデータに含まれる骨領域における所定の部位とを比較し、選択した骨片領域の形状と、骨領域における所定部位の形状とが類似しているか否かを表す評価値を算出する。処理回路１は、算出した評価値が最も良好な部位に、選択した骨片領域を配置する。処理回路１は、選択した骨片領域の位置合わせが終了すると、次に特徴点の数が多い骨片領域についての位置合わせを実施する。
【００５４】
また、処理回路１は、骨片領域の体積等の大きさと、それ以外の要素との組み合わせに基づき、位置合わせの順序を決定してもよい。具体的には、例えば、処理回路１は、位置合わせ機能１５において、体積等の大きさが最大であり、かつ、特徴点の数が最大の骨片領域から順に位置合わせを実施する。
【００５５】
また、本実施形態に記載されるレンダリング機能１７では、処理回路１は、位置合わせボリュームデータにレンダリング処理を施す場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。処理回路１は、レンダリング機能１７において、少なくとも１つの骨片領域が位置合わせされた対象ボリュームデータに対してレンダリング処理を施してサーフェスボリュームレンダリング画像を生成するようにしても構わない。より具体的には、例えば、処理回路１は、骨片領域が位置合わせされる度に、骨片領域が位置合わせされた対象ボリュームデータに対してレンダリング処理を施してサーフェスボリュームレンダリング画像を生成するようにしても構わない。処理回路１は、生成したサーフェスボリュームレンダリング画像を表示回路３に表示させる。このとき、処理回路１は、位置合わせされた骨片領域を含むサーフェスボリュームレンダリング画像を、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像と並列して表示してもよいし、目標となるサーフェスボリュームレンダリング画像に重畳して表示してもよい。
【００５６】
また、本実施形態に係る医用画像処理装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線診断装置、及び磁気共鳴イメージング装置等のモダリティに、例えば、図９に示されるように組み込まれる。図９は、本実施形態に係る医用画像処理装置が組み込まれる医用画像診断装置の構成例を示すブロック図である。図９に示される医用画像診断装置は、医用画像処理装置１０、及び撮影装置３０を備える。撮影装置３０は、例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線診断装置、及び磁気共鳴イメージング装置等の医用画像診断装置において、被検体内部の画像を生成するための生データを取得する装置である。医用画像処理装置１０は、データ生成回路２０を備える。データ生成回路２０は、撮影装置３０により取得された生データに基づき、骨折領域を含む対象ボリュームデータ、及び健常骨領域を含むボリュームデータを生成するプロセッサである。データ生成回路２０により生成されたボリュームデータは、記憶回路９に記憶される。
【００５７】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。なお、処理回路１は、記憶回路９に画像処理プログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態のプロセッサは、１つのプロセッサとして構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて、その機能を実現するようにしてもよい。
【００５８】
本実施形態における表示回路３、データ生成回路２０、データ取得機能１１、抽出機能１３、位置合わせ機能１５、及び表示制御機能１９は、それぞれ対応する表示部、データ生成部、データ取得部、抽出部、位置合わせ部、及び表示制御部によって実現されるものであっても良い。なお、本実施形態において「部」として説明した構成要素は、その動作がハードウェアによって実現されるものであっても良いし、ソフトウェアによって実現されるものであっても良いし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現されるものであっても良い。
【００５９】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…処理回路、１１…データ取得機能、１３…抽出機能、１５…位置合わせ機能、１７…レンダリング機能、１９…表示制御機能、３…表示回路、５…入力インタフェース、７…通信インタフェース、９…記憶回路、１０…医用画像処理装置、２０…データ生成回路、３０…撮影装置。
【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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