(57)【要約】【課題】臓器の変形に伴い画像の画素値が変化する場合に、時相間の臓器の変形率に応じて画素値を補正できる医用画像処理装置及び医用画像診断装置を提供する。【解決手段】一実施形態に係る医用画像処理装置は、被検体の所定領域を時系列に沿って撮像した複数時相の医用画像から生成された前記所定領域における血流動態の解析を行う画像処理装置であって、前記複数時相の医用画像のうち、第１の医用画像に対応するように第２の医用画像を位置合わせ処理した場合、前記第２の医用画像の変形量に応じて前記第２の医用画像の画素値を補正する補正部とを備える。【選択図】  図１
2017196410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の所定領域を時系列に沿って撮像した複数時相の医用画像から生成された前記所定領域における血流動態の解析を行う画像処理装置であって、
前記複数時相の医用画像のうち、第１の医用画像に対応するように第２の医用画像を位置合わせ処理した場合、前記第２の医用画像の変形量に応じて前記第２の医用画像の画素値を補正する補正部と、
を備える医用画像処理装置。
【請求項２】
前記複数時相の医用画像のうち、前記位置合わせの基準となる基準画像と、前記位置合わせ処理の対象となる対象画像とに対して、同一の格子をそれぞれ設定することで、前記基準画像及び前記対象画像を複数の領域を格子状に分割し、前記位置合わせ後の前記対象画像の前記格子の変形率を、前記基準画像の前記格子との比較により算出する算出部をさらに備え、
前記補正部は、前記位置合わせ後の前記対象画像の画素値に対して前記格子の変形率の逆数を乗じることで、前記位置合わせ後の対象画像の画素値を補正する、
請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
補正された前記医用画像に基づいて時間濃度曲線に基づく画像解析を行い、解析結果を生成する解析部と、
前記解析結果を表示する表示部をさらに備える、
請求項２に記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記解析部は、前記位置合わせ後の対象画像における変化率が大きい領域を注意喚起領域と判定し、前記医用画像に前記注意喚起領域を重ね合わせた注意喚起表示を生成し、
前記表示部は、前記注意喚起表示をさらに表示する、
請求項３に記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記表示部は、前記位置合わせ前と位置合わせ後の医用画像における同一領域に対応する領域を、それぞれ表示し、
前記解析部は、前記位置合わせ前の領域と位置合わせ後の領域との選択状態に応じて、前記位置合わせ前の医用画像に基づいて生成した解析結果に、前記位置合わせ後に前記補正値により補正を行った医用画像に基づいて生成した解析結果を追従させて表示する、
請求項３又は４に記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
前記解析部は、解析結果として時間濃度曲線を生成し、前記格子の変形率の大小に基づいて重み付けを行った非線形最小二乗法により、前記時間濃度曲線を算出する、
請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項７】
前記解析部は、前記時間濃度曲線に基づいて血流動態解析を実行し、
前記表示部は、前記血流動態解析の結果を表示する、
請求項６に記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
記憶部をさらに備え、
前記算出部は、前記格子の変形率及び前記画素値の変化率との関係式を算出し、
前記記憶部は、前記関係式を記憶し、
前記補正部は、前記記憶部に記憶された前記関係式に基づいて前記医用画像を補正する、
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記医用画像は、被検体に造影剤を投与した後、同一の呼吸周期で複数の時相で取得された画像である、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１０】
被検体の所定領域を時系列に沿って撮像した複数時相の医用画像を撮像する撮像部と、
前記複数時相の医用画像のうち、第１の医用画像に対応するように第２の医用画像を位置合わせ処理した場合、前記第２の医用画像の変形量に応じて前記第２の医用画像の画素値を補正する補正部と、
を備える医用画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医用画像処理装置及び医用画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
造影のダイナミック撮像では、被検体に投与された造影剤が診断対象の臓器や組織に流入し、さらに流出していく過程が複数時相に亘って撮像される。ダイナミック撮像により取得された複数時相の医用画像の画素値は、造影剤の血中濃度変化を反映している。時間濃度曲線（ＴＤＣ：Time Density Curve）はこの画素値の継時的変化をグラフ化したもので、ＴＤＣを解析することで組織病変のレベル、たとえば、悪性度を判定することができる。また、ＴＤＣを解析することで、血中の造影剤の半減期や血流量、血液量が得られ、血流を定性的及び定量的に評価できる。このようにダイナミック撮像によって得られる医用画像を用いた血流動態解析（Blood Flow Dynamics Analysis）の結果に基づいて様々な病気の診断が行われる。このようなダイナミック撮像では、撮像中に被検体の呼吸などによって位置ずれが生じるため、画像解析を行う際の問題となっている。
【０００３】
たとえば、肺野におけるダイナミック撮像では、数回の息止め撮像が必要である。肺は、呼吸の都度、体積が大きく変動する臓器である。撮像のたびに被検体が同じように肺を膨らませることは困難である。画像は数回の息止め撮像を実行することにより取得されるため、取得された画像における肺の体積及び形状は撮像ごとに異なる場合がある。このような場合、従来技術では互いに時相が異なる複数の画像を位置合わせし、位置合わせした画像に基づいて時間濃度曲線による血流動態の解析を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３９７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、臓器の変形に伴い画像の画素値が変化する場合に、時相間の臓器の変形率に応じて画素値を補正できる医用画像処理装置及び医用画像診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る医用画像処理装置は、被検体の所定領域を時系列に沿って撮像した複数時相の医用画像から生成された前記所定領域における血流動態の解析を行う画像処理装置であって、前記複数時相の医用画像のうち、第１の医用画像に対応するように第２の医用画像を位置合わせ処理した場合、前記第２の医用画像の変形量に応じて前記第２の医用画像の画素値を補正する補正部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る医用画像処理装置の一例を示す概念的な構成図。
【図２】実施形態に係る医用画像処理装置の機能構成例を示す機能ブロック図。
【図３】肺野のダイナミック撮像における呼吸停止状態の不一致を説明する概念図。
【図４】呼吸停止状態の不一致に伴う時間濃度曲線への影響を説明する概念図。
【図５】実施形態に係る医用画像処理装置の動作の一例を示すフローチャート。
【図６】実施形態に係る医用画像処理装置の変形率の求め方を説明する第１の概念図。
【図７】実施形態に係る医用画像処理装置の変形率の求め方を説明する第２の概念図。
【図８】実施形態に係る医用画像処理装置により算出されるＣＴ値変化率と画像の変形率との関係を示すグラフ。
【図９】実施形態に係る医用画像処理装置の補正後の画像に基づく時間濃度曲線を説明する概念図。
【図１０】実施形態に係る医用画像処理装置の注意喚起表示の表示例を説明する図。
【図１１】実施形態に係る医用画像処理装置の画像の変形率による重み付け非線形最小二乗法を適用した時間濃度曲線の作成を説明する概念図。
【図１２】実施形態に係る医用画像処理装置の関心領域の追従表示を説明する図。
【図１３】実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一例を示す概念的な構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の医用画像処理装置について図面を参照して説明する。
【０００９】
（１）構成
図１は、実施形態に係る医用画像処理装置の一例を示す概念的な構成図である。図１に示すように、医用画像処理装置１００は、コンピュータをベースとして構成されており、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して外部装置と相互通信可能である。医用画像処理装置１００は、処理回路８１、記憶回路８２、入力回路８３、及び、ディスプレイ８４の基本的なハードウェアから構成される。医用画像処理装置１００は、通信制御回路８５を介して電子ネットワーク経由で医用画像保存通信システム（ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication Systems）２００に接続されている。
【００１０】
通信制御回路８５は、ネットワーク形態に応じた種々の通信プロトコルを実装する。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全体を意味し、病院基幹ＬＡＮ、無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバー通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワーク及び衛星通信ネットワークなどを含む。医用画像処理装置１００はＰＡＣＳ２００から電子ネットワーク経由で、医用画像の画像データを取得する。
【００１１】
なお、ＰＡＣＳ２００及び医用画像処理装置１００は、クラウド上のシステムとして構成されていてもよい。
【００１２】
処理回路８１は、専用のハードウェアで構成してもよいし、内蔵のプロセッサによるソフトウェア処理で各種機能を実現するように構成してもよい。ここでは一例として、プロセッサによるソフトウェア処理によって処理回路８１が各種機能を実現する場合について説明する。処理回路８１は、記憶回路８２に記憶された又は処理回路８１内に直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、後述の各機能を実現する。
【００１３】
上記プロセッサとは、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、プログラマブル論理デバイス、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）などの回路を意味する。上記プログラマブル論理デバイスとしては、たとえば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）などが挙げられる。
【００１４】
また、処理回路８１は、単一のプロセッサによって構成されてもよいし、複数の独立したプロセッサの組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数のプロセッサにそれぞれ対応する複数の記憶回路８２が設けられると共に、各プロセッサにより実行されるプログラムが当該プロセッサに対応する記憶回路に記憶される構成でもよい。別の例としては、１個の記憶回路８２が複数のプロセッサの各機能に対応するプログラムを一括的に記憶する構成でもよい。
【００１５】
記憶回路８２は、たとえば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどによって構成される。記憶回路８２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）などの可搬型メディアによって構成されてもよい。記憶回路８２は、処理回路８１において実行される各種プログラム（アプリケーションプログラムのほか、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）、プログラムの実行に必要なデータ、及び、画像データを記憶する。また、ＯＳを制御するために、基礎的な操作を入力回路８３によって行うことができるＧＵＩ（Graphical User Interface）を記憶回路８２に含めることもできる。
【００１６】
入力回路８３は、ポインティングデバイスなどの入力デバイスからの信号を入力する回路である。ここでは、入力デバイス自体も入力回路８３に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路８３はその操作に応じた入力信号を生成し、この入力信号を処理回路８１に出力する。
【００１７】
ディスプレイ８４は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、及び、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等の表示デバイスである。ディスプレイ８４は、処理回路８１の制御に従って画像を表示する。
【００１８】
図２は、実施形態に係る医用画像処理装置１００の機能構成例を示す機能ブロック図である。医用画像処理装置１００は、位置合わせ処理機能８１１、補正値算出機能８１３、画像補正機能８１５、及び、解析機能８１７を備える。補正値記憶回路８２１は、記憶回路８２における記憶領域として構成されてもよいし、記憶回路８２とは別の記憶回路により構成されてもよい。
【００１９】
処理回路８１は、位置合わせ処理機能８１１、補正値算出機能８１３、画像補正機能８１５、及び、解析機能８１７を有する。位置合わせ処理機能８１１、補正値算出機能８１３、画像補正機能８１５、解析機能８１７は、記憶回路８２に記憶されたプログラムを処理回路８１が実行することによって実現される機能である。
【００２０】
位置合わせ処理機能８１１は、ダイナミック撮像で取得された複数時相の医用画像に対して位置合わせを実行する。位置合わせ処理機能８１１で実行される位置合わせは、非線形位置合わせ又は非剛体位置合わせである。非線形位置合わせ又は非剛体位置合わせは、基準となる画像に位置を合わせるため、位置合わせの対象となる画像を変形させる。以下、位置合わせにおいて基準となる画像を「基準画像」と呼び、位置合わせの対象となる画像を「対象画像」と呼ぶこととする。
【００２１】
補正値算出機能８１３は、位置合わせ処理機能８１１における位置合わせにより対象画像が基準画像からどれだけ変形したかを示す変形率を算出する。補正値算出機能８１３は、算出された変形率に基づいて、対象画像の画素値を補正するための補正値を算出する。変形率及び補正値の算出方法については後述する。
【００２２】
画像補正機能８１５は、補正値算出機能８１３により算出された補正値に基づいて、対象画像の画素値を補正する。
【００２３】
解析機能８１７は、補正後の対象画像の画素値に基づいて、時間濃度曲線（ＴＤＣ：Time Density Curve）の作成や、ＴＤＣに基づく血流動態解析などの各種画像解析を行う。また、解析機能８１７は、変形率に基づく注意喚起表示の表示データを生成する。画像解析及び注意喚起表示については後述する。
【００２４】
補正値記憶回路８２１は、補正値算出機能８１３により算出された補正値を記憶する。また、変形率と画素値変化率との関係式を記憶する。変形率と画素値変化率との関係式については後述する。
【００２５】
まず、ダイナミック撮像における呼吸や体動による被検体の位置ずれによる問題について説明する。なお、以下の説明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置によるダイナミック撮像によって取得された複数時相の医用画像を例に挙げて説明する。
【００２６】
上述の通り、ダイナミック撮像では複数の時相で被検体を撮像するため、呼吸や体動による被検体の位置ずれが問題となる。たとえば、肺野におけるダイナミック撮像では、数回の息止め撮像が行われる。肺は、取り込まれる空気の体積が呼吸のたびに変化する臓器である。そのため、複数回の息止め撮像を行った場合、取得された画像に描出される肺の形状や体積は、時相ごとに異なることとなる。このように、息止め撮像時の肺の形状及び体積が時相ごとで異なることを、呼吸停止状態の不一致と呼ぶこととする。
【００２７】
図３及び図４を用いて、肺の息止め撮像において呼吸停止状態が時相間で一致しないことによる問題点について説明する。
【００２８】
図３は、肺野のダイナミック撮像における呼吸停止状態の不一致を説明する概念図である。ダイナミック撮像は、所定の間隔で複数回、被検体が呼吸を止めた状態で撮像を行う。図３の左端側に示すように、吸気状態、すなわち、息を吸い肺を膨らませた状態で第１の撮像が実行され、これにより、画像Ａが生成される。第１の撮像の後、被検体は息を吐き、次の撮像まで自由に呼吸する。第２の撮像を行う際に、被検体は再び息を吸い肺を膨らませた状態で息を止め、撮像が実行され、これにより図３の右から２番目に示す画像Ｂが生成される。ダイナミック撮像では、このような撮像を繰り返し行うことで、吸気時の呼吸停止状態における複数時相分の肺野画像を取得する。
【００２９】
しかしながら、被検体が毎回同じように肺を膨らませることは困難である。図３に示すように、互いに呼吸停止状態の肺野画像であっても、画像Ｂは、画像Ａよりも肺の膨らみ方が小さい。このように、肺の体積や形状は息止め撮像のたびに異なってしまう。
【００３０】
ＴＤＣは、時相の異なる画像間で同じ位置に存在する画素のＣＴ値をプロットし、ＣＴ値の継時的な変化をグラフ化するものである。そのため、時相間で画素の位置にずれが生じてしまうと、正確なＴＤＣを作成することができない。
【００３１】
従来技術では、非線形位置合わせにより、時相の異なる画像間で画素の位置合わせを行い、ＴＤＣを作成していた。しかしながら、時相間で呼吸停止状態が異なる場合、肺に取り込まれた空気の量が異なることから、それぞれの画像におけるＣＴ値も影響を受ける。
【００３２】
ＣＴ値は、組織のＸ線減弱係数に対して線形関係にあり、その単位はＨＵである。通常、空気は−１０００ＨＵ（Hounsfield Unit）、水は０ＨＵ、骨などの硬組織は＋１０００ＨＵで示される。ＣＴ画像は、−１０００ＨＵから＋１０００ＨＵの階調により表現される。すなわち、組織を構成する物質の密度が異なるとＸ線減弱係数に違いが生じ、同じ組織であってもＣＴ値が変化してしまう。図３では、画像Ａよりも画像Ｂの方が肺に取り込まれた空気の量が少ない場合を示している。すなわち、画像Ｂは、画像Ａと比較して肺野における空気の密度が小さいため、画像ＡよりもＣＴ値が高くなる。なお、図３では、一例として、ＣＴ値が高いほどグレースケールで薄い色により表記している。
【００３３】
このように、同じ組織であっても撮像時に組織に存在する物質の密度が異なると、ＣＴ値がその影響を受けてしまう。たとえば、肺では、時相間で空気の密度が異なることにより、実際よりもＣＴ値が高くなったり、低くなったりする。このように、非線形位置合わせにより時相間で画素の位置を合わせても、実際に肺に取り込まれた空気の密度が異なることにより、ＣＴ値はその影響を受ける。異なる時相間でＴＤＣに基づく画像解析を行う場合、なるべく条件が一致している方が正確な解析が行える。非線形位置合わせにより時相間で肺の形状を一致させることはできても、呼吸停止状態の不一致による各画素のＣＴ値の変動については、非線形位置合わせでは互いに一致させることができない。
【００３４】
図４は、呼吸停止状態の不一致に伴う時間濃度曲線への影響を説明する概念図である。図４左上は、図４の第１の撮像で取得された画像Ａである。同様に図４右上は、図３の第２の撮像で取得された画像Ｂである。図４では一例として、画像Ａを位置合わせの基準となる基準画像とし、画像Ｂを位置合わせの対象となる対象画像として説明する。図４中段の画像Ｃは、対象画像を非線形位置合わせした後の画像である。
【００３５】
図３と同様に、画像Ｂは肺に取り込まれた空気の量が画像Ａより少なく、画像ＡよりもＣＴ値が高い。非線形位置合わせ後の画像である画像Ｃは、画像Ｂを変形したものであり、画素ごとのＣＴ値は画像Ｂと同じである。すなわち、画像Ｃは非線形位置合わせにより画像Ａに形状が一致しているものの、画素ごとのＣＴ値に関して、肺に取り込まれた空気の密度において条件が一致していない。このように、非線形位置合わせにより、肺の形状を合わせることができても、画素が有するＣＴ値に関しては条件を合わせることができない。
【００３６】
したがって、画像Ａ及び画像Ｃを用いてＴＤＣを作成した場合、図４下部に示すように、適切なＴＤＣを作成できない場合がある。図４の下部は、横軸を撮像開始からの経過時間（秒）、縦軸をＣＴ値（ＨＵ）とするＴＤＣのグラフである。図４下部のＴＤＣにおいて、実線で示した曲線は適切なＴＤＣである。一方、破線で示した曲線は呼吸停止状態の不一致の影響を受けたＴＤＣである。図４下部において、呼吸停止状態の不一致の影響を受けたＴＤＣは矢印ａで示す時間以降、適切なＴＤＣから乖離している。
【００３７】
非線形位置合わせ後の画像Ｃは空気の取り込み量が少ないため、画像Ａと比較して画素のＣＴ値は高い。すなわち、画像Ａを基準とした場合、肺に取り込まれた空気の影響により画像ＣのＣＴ値は高くなってしまう。そこで、本実施形態に係る医用画像処理装置１００では、呼吸停止状態で肺野に取り込まれる空気の密度が異なることによるＣＴ値の変動を、対象画像の変形率に基づき補正することができる。
【００３８】
（２）動作
以下、適宜図６から図９を参照しつつ、図５のフローチャートのステップ番号に従って、実施形態に係る医用画像処理装置１００の動作を説明する。
【００３９】
図５は、実施形態に係る医用画像処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４０】
ステップＳ１０１において、医用画像処理装置１００に、ＰＡＣＳ２００から複数の医用画像が入力される。
【００４１】
ステップＳ１０３において、位置合わせ処理機能８１１は、入力された複数の医用画像について、非線形位置合わせを行う。非線形位置合わせを行う際、基準画像及び対象画像を分割する格子を設定する。
【００４２】
ステップＳ１０５において、補正値算出機能８１３は、位置合わせにより変形した画像の変形率を算出する。変形率は、基準画像及び対象画像に設定された格子の面積又は体積から算出する。
【００４３】
ステップＳ１０７において、補正値算出機能８１３は、変形率からＣＴ値を補正するための補正値を算出する。
【００４４】
ステップＳ１０９において、画像補正機能８１５は、補正値算出機能８１３により算出された補正値を用いて、位置合わせ後のＣＴ画像における画素のＣＴ値を補正する。
【００４５】
以下、図６から図８を参照して画像の変形率と補正値の算出方法について説明する。
【００４６】
図６は、実施形態に係る医用画像処理装置１００の変形率の求め方を説明する第１の概念図である。図６は、画像Ａに画像Ｂを位置合わせする場合を例示している。すなわち、画像Ａを位置合わせの基準となる基準画像とし、画像Ｂを位置合わせの対象となる対象画像とする例を示している。非線形位置合わせでは、対象画像を変形することで、対象画像を基準画像に対して位置的に合わせる。
【００４７】
図６は、対象画像の変形量を求めるために、基準画像及び変形前の対象画像を分割した格子が設定される例を示している。このように、基準画像と変形前の対象画像とに同じ格子が設定されることで、非線形位置合わせにより変形した対象画像の変形量を、対象画像に設定した格子の面積により求めることができる。
【００４８】
図６左上は、非線形位置合わせ前の対象画像を分割するように格子が設定された例を示している。図６右上は非線形位置合わせにより対象画像を変形させた後の例を示している。このように、位置合わせを行う前に設定された格子は、非線形位置合わせにより対象画像とともに変形する。
【００４９】
図６左下は、基準画像を分割する格子が基準画像に設定された例を示している。基準画像に設定された格子は、非線形位置合わせ前の対象画像に設定された格子と同じである。
【００５０】
図６右下は、補正値算出機能８１３は、非線形位置合わせ後の対象画像と、基準画像との間において、被検体の同一位置に該当する格子同士の面積を比較することで、非線形位置合わせによる対象画像の変形量を格子ごとに算出できる。
【００５１】
図７は、実施形態に係る医用画像処理装置１００の変形率の求め方を説明する第２の概念図である。図７右上は、図６で説明した基準画像に設定された格子と、対象画像に設定された格子とが非線形位置合わせにより変形した後の状態を示している。図６の説明の通り、非線形位置合わせによる画像の変形量は格子の面積により算出される。図７の例では、基準画像の９個の格子に対応する対象画像の９個の格子にそれぞれ同じ番号を付している。ここでの「対応する」とは、たとえば、被検体における同位置を示す画素あるいは同一の格子を意味する。基準画像の面積に対する対象画像の面積の比を求めることで、変形率が算出される。すなわち、対象画像の番号１の格子の面積を、基準画像の番号１の格子の面積で割った値が変形率となる。
【００５２】
上述の方法により、変形率は格子ごとに算出される。基準画像及び対象画像に設定される各格子の大きさは、基準画像の画素と同じ大きさであってもよいし、複数の画素を含む領域であってもよい。また、たとえば、画像の一部に被検体が写っている場合は、被検体が写っている領域のみを対象として変形率を求めてもよいし、画像からサンプル的に抽出した領域のみを対象として変形率を求めてもよい。
【００５３】
なお、図６及び図７は説明の都合上、２次元画像の例を示しているが、３次元画像の場合も同様である。３次元画像の場合は、３次元の格子が設定され、非線形位置合わせにより対象画像とともに変形した格子の体積に基づいて変形量及び変形率が算出される。また、図６及び図７では、格子の変形に基づいて変形率を算出する例を説明したが、非線形位置合わせにともない算出される画素の移動量及び移動方向を示すベクトルにより、変形率が算出されてもよい。
【００５４】
ＣＴ値は組織を構成する物質の密度と比例関係にある。肺では空気の密度が変化することに伴い肺の形状も変化する。したがって、形状の変化から組織に取り込まれた空気の密度を推測することで、ＣＴ値を補正することができる。すなわち、式（１）で示すように、算出された変形率の逆数を補正値として対象画像のＣＴ値に乗ずることで、対象画像のＣＴ値を補正することができる。
【００５５】
【数１】
2017196410.tif 000003
【００５６】
なお、図７の説明では、変形率は格子ごと、すなわち複数の画素が含まれる領域ごとに算出される例を示した。このように複数の画素が含まれる領域について１つの変形率が算出された場合、複数の画素について同じ変形率を用いてＣＴ値が補正される。画素ごとに変形率が算出される場合は、画素ごとにＣＴ値が補正される。なお、画素ごとに変形率が算出された場合も、複数の画素を含む領域について同じ変形率に基づいて補正を行ってもよい。たとえば、複数の画素の平均値や中央値により複数の画素を含む領域を補正してもよい。このように、複数の画素をまとめて補正することで、画素ごとに補正するよりも補正処理を早く実行できる。
【００５７】
撮像ごとに、全時相の画像に対しそれぞれ変形率を算出し、ＣＴ値の補正を行ってもよいが、画像の変形率とＣＴ値の変化率との関係を記憶回路８２等に予め記憶させておいてもよい。たとえば、異なる呼吸停止状態の画像を予め取得しておき、画像の変形率とＣＴ値の変化率の関係を算出し、グラフやルックアップテーブルとして保存しておいてもよい。
【００５８】
図８は、実施形態に係る医用画像処理装置１００により算出されるＣＴ値変化率と画像の変形率との関係を示すグラフである。図８において、横軸は画像の変形率を示し、縦軸はＣＴ値変化率を示す。図８は、画像の変形率とＣＴ値の変化率とが線形関係にある例を示している。画像の変形率と、ＣＴ値の変化率との関係は線形関係に限らず、シグモイド曲線やその他の関数により表されてもよい。
【００５９】
また、画像の変形率とＣＴ値の変化率との関係は、解剖学的な構造に基づいて算出されてもよい。たとえば、肺はいくつかの葉に分かれた臓器であり、葉ごとに画像の変形率とＣＴ値の変化率の関係式を求め、記憶回路８３に記憶してもよい。
【００６０】
さらに、画像の変形率とＣＴ値の変化率との関係は、撮像時における被検体の体位に基づいて算出されてもよい。たとえば、仰臥位、伏臥位、側臥位、座位、及び立位などの様々な撮像体位がある。肺の膨らみ方や空気の取り込まれ方は、撮像体位によって異なる。実施形態に係る医用画像処理装置１００は、撮像体位ごとに画像の変形率とＣＴ値の変化率との関係式を求め、記憶回路８３に記憶してもよい。
【００６１】
図５に戻ってフローチャートの説明を続ける。
【００６２】
ステップＳ１１１において、解析機能８１７は、補正後の画像のＣＴ値に基づき時間濃度曲線を生成する。
【００６３】
ステップＳ１１３において、ディスプレイ８４は時間濃度曲線を表示する。
【００６４】
図９は、実施形態に係る医用画像処理装置の補正後の画像に基づく時間濃度曲線を説明する概念図である。図５と同様に、図９左上は基準画像であり、図９右上は対象画像である。図９中段の画像Ｃは、対象画像を非線形位置合わせし、さらに画像の変形率に基づくＣＴ値の補正を行った後の画像である。
【００６５】
図９中段の画像Ｃが示すように、変形率に基づく補正値を適用したことにより、ＣＴ値が基準画像である図９左上の画像Ａと同程度に補正されている。このようにＣＴ値が補正されたＣＴ画像に基づいてＴＤＣを作成すると、図９下段に示すように適切なＴＤＣを作成することができる。
【００６６】
ＴＤＣを正確に作成できるようになることで、ＴＤＣに基づいて病変のレベルを判定する精度が向上する。また、ＴＤＣを解析することで、血流量や血液量などを求めることができるが、これらの算出精度も向上する。
【００６７】
このように、本実施形態に係る医用画像処理装置１００は、組織に取り込まれる物質の密度が時系列で変化することにより画素値が変動する場合に、その物質の密度変化を組織の形状の変化から推測することで、画素値を補正することができる。
【００６８】
なお、上述の説明では、肺を例としてＣＴ値の補正方法を説明したがこれに限定されない。たとえば、心臓、胃、腸、膀胱など、他の器官や臓器に対しても適用できる。
【００６９】
以下、図１０から図１２を用いて、本実施形態に係る医用画像処理装置１００で算出される画像の変形率を利用した変形例を説明する。
【００７０】
図１０は、実施形態に係る医用画像処理装置１００の注意喚起表示の表示例を説明する図である。図１０はディスプレイ８４にＴＤＣ及び注意喚起表示ＩＭＧ１が表示された例を示している。注意喚起表示ＩＭＧ１は、肺野の画像に注意喚起領域を重ね合わせて表示した画像である。注意喚起領域は、画像の変形率がある閾値以上の大きさの領域である。画像の変形率が大きい領域では、画像の変形率が小さい領域と比較して作成されるＴＤＣの信頼性が低いことが考えられる。すなわち、画像の変形率が大きいということは、ＣＴ値の補正量も大きいということである。したがって、そのような補正量の多い領域を注意喚起領域としてユーザに示すことにより、ＴＤＣだけではなく実際の画像と併せた総合的な診断を促すことができる。
【００７１】
図１１は、実施形態に係る医用画像処理装置１００の画像の変形率による重み付け非線形最小二乗法を適用した時間濃度曲線の作成を説明する概念図である。図１１は、横軸を時間、縦軸をＣＴ値とするグラフであり、各時相におけるＣＴ値をグラフにプロットした例を示している。画像の変形率に基づいた重み付けを行うことで、信頼性が低いＣＴ値の影響を抑えた曲線を作成することができる。
【００７２】
具体的には、ＴＤＣは各時相のＣＴ値を示す点を曲線で近似することで作成される。図１１に示す点Ａ及び点Ｂは、他のデータが示す傾向から外れた傾向を有する。たとえば、点Ａ及び点Ｂは、上述した呼吸停止状態の不一致による影響が大きい信頼性の低いデータを示している。図１１の破線のグラフが示すように、点Ａ及び点Ｂにより、グラフが大きく影響を受ける。
【００７３】
画像の変形量を利用した重み付け最小二乗法によりＴＤＣを作成すれば、このような信頼性の低いデータによる影響を最小限に抑えることができる。すなわち、曲線近似する際に、画像の変形率に応じた重み付けを行うことで、信頼性の低いデータの影響を抑えることができる。図１１に実線で示したグラフは、点Ａ及び点Ｂの重み付けを他の点よりも小さくした重み付け最小二乗法を適用し作成されたグラフである。図１１に破線で示した重み付け最小二乗法を適用しない場合と比較して、信頼性が低い点Ａや点Ｂによる影響が最小限に抑えられている。
【００７４】
図１２は、実施形態に係る医用画像処理装置１００の関心領域の追従表示を説明する図である。関心領域の追従表示とは、基準画像に設定された関心領域に一致する対象画像の関心領域を、非線形位置合わせを行う前の画像に表示することである。図１２左上の画像Ａは、は第１の撮像で取得された画像である。図１２右上の画像Ｂは、第２の撮像で取得された、非線形位置合わせ前の画像である。図１２では、画像Ａに設定された関心領域を関心領域Ｔ１４とし、関心領域Ｔ１４と同じ座標で設定された画像Ｂ上の関心領域を関心領域Ｔ１５Ｂとして示している。
【００７５】
一方、非線形位置合わせを行った後の関心領域Ｔ１４と同じ位置の画像Ｂ上の関心領域を関心領域Ｔ１５Ａで示している。図１２の画像Ｂに示すように、非線形位置合わせ後の関心領域Ｔ１５Ａは、関心領域Ｔ１５Ｂと比べて変形している。このように、位置合わせ前の画像Ｂに位置合わせを適用した後の関心領域を表示し、関心領域が位置合わせによりどのように移動したかを表示してもよい。
【００７６】
また、図１２下部はＴＤＣを示している。図１２下部に示すように、非線形位置合わせ及び上述のＣＴ値の補正を適用する前の破線で示すＴＤＣと、位置合わせ後及びＣＴ値の補正を適用した後の実線で示すＴＤＣとをそれぞれ表示してもよい。図１２上部に示した画像Ｂの関心領域Ｔ１５Ａと関心領域Ｔ１５Ｂのうち、ユーザにより選択された関心領域に対応するＴＤＣが表示されてもよい。
【００７７】
図１２のような表示により、ユーザは、時相間の位置ずれにより関心領域がどのように変化したかを観察しつつ、ＴＤＣを解析することができる。すなわち、画像上でどの領域に基づいてＴＤＣが作成されているかを確認することができるため、画像とＴＤＣとを合わせて総合的な診断が行いやすくなる。
【００７８】
なお、上述の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置におけるダイナミック撮像により取得されたＣＴ画像を例として説明したが、上述の実施形態の技術思想はＣＴ画像に限定されるものではない。Ｘ線アンギオ装置などのＸ線を用いた他の医用画像診断装置で取得されるＸ線画像にも同様に適用できる。また、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置による撮像においても、組織に含まれる物質密度の変化は信号強度に影響を与える。したがって、ＭＲＩ装置においても上述の実施形態の説明と同様の方法で変形率を求め、画素値を補正することができる。
【００７９】
また、上述の実施形態の説明では、医用画像処理装置１００を例として説明したが、これは一例にすぎない。上述の実施形態における画素値の補正は、たとえば、Ｘ線ＣＴ装置などの他の医用画像診断装置に対しても適用可能である。Ｘ線ＣＴ装置を例として、医用画像診断装置の実施形態について説明する。
【００８０】
図１３は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一例を示す概念的な構成図である。図１のＸ線ＣＴ装置１０は、スキャナ装置１１と、コンソール装置１２とを備える。
【００８１】
スキャナ装置１１は、通常は検査室に設置され、たとえば被検体Ｐに関するＸ線の透過データを生成する。一方、コンソール装置１２は、通常は検査室に隣接する制御室に設置され、透過データに基づいて投影データを生成することで、再構成画像の生成及び表示を行う。
【００８２】
スキャナ装置１１は、架台装置２１、寝台装置２２、スキャンコントローラ２３、卓上パネル２４を備える。
【００８３】
架台装置２１は、ガントリとも呼ばれ、図示しない土台部に固定された固定架台３１、回転架台３２を備える。
【００８４】
固定架台３１は、回転コントローラ４１を備える。回転コントローラ４１は、スキャンコントローラ２３からの指示に従って、回転架台３２を固定架台３１に対して回転させる。
【００８５】
固定架台３１及び回転架台３２は、スリップリング５１及びデータ伝送装置５２を備える。
【００８６】
スリップリング５１は、回転架台３２内に同心円状に配置された環状の電路（金属製のリング）に対して、固定架台３１側のカーボンブラシやワイヤーブラシなどのブラシを側面から押し当てることで、スリップさせながら電気伝導を確保する転接続用のコネクタである。
【００８７】
データ伝送装置５２は、回転架台３２側の送信回路、固定架台３１側の受信回路を備える。送信回路は、後述するデータ収集回路６６によって生成された生データを非接触で受信回路に送信する。受信回路は、送信回路から送信された生データを、後述するスキャンコントローラ２３に供給する。
【００８８】
回転架台３２は、高電圧発生装置６１、Ｘ線管６２、コリメータコントローラ６３、Ｘ線光学系６４、Ｘ線検出器６５、データ収集回路６６を備える。回転架台３２は、回転フレームとも呼ばれる。回転架台３２は、後述の高電圧発生装置６１や、データ収集回路６６などを一体として保持する。すなわち、回転架台３２は、Ｘ線管６２とＸ線検出器６５とを対向させた状態で、一体として被検体Ｐの周りに回転できる。ここでは一例として、回転架台３２の回転中心軸と平行な方向をＺ方向、鉛直方向をＹ軸と定義する。
【００８９】
高電圧発生装置６１は、スリップリング５１を介したスキャンコントローラ２３による制御信号によって、スキャンを実行するために必要な電力をＸ線管６２に供給する。
【００９０】
Ｘ線管６２は、高電圧発生装置６１から供給された管電圧に応じて金属製のターゲットに電子線を衝突させることでＸ線を発生させ、Ｘ線をＸ線検出器６５に向かって照射する。Ｘ線管６２から照射されるＸ線によって、ファンビームＸ線やコーンビームＸ線が形成される。Ｘ線管６２には、スキャンコントローラ２３による制御によって、Ｘ線の照射に必要な電力が供給される。
【００９１】
コリメータコントローラ６３は、スキャンコントローラ２３による制御に従って、Ｘ線光学系６４におけるＸ線のスライス方向の照射範囲を調整する。
【００９２】
Ｘ線光学系６４は、Ｘ線ビームの線量、照射範囲、形状、及び線質などの照射条件を制御する各種の器具を含む。具体的には、Ｘ線光学系６４は、ウェッジフィルタ及びコリメータなどを含む。ウェッジフィルタは、Ｘ線管６２で発生されたＸ線のＸ線量を調整する。コリメータは、コリメータコントローラ６３による制御によって、線量が調整されたＸ線に対してＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。
【００９３】
Ｘ線検出器６５は、たとえば、チャンネル方向に複数、及び、列（スライス）方向に単数の検出素子を有する１次元アレイ型の検出器である。別の例としては、Ｘ線検出器６５は、マトリクス状、すなわち、チャンネル方向に複数、及び、スライス方向に複数の検出素子を有する２次元アレイ型の検出器でもよい。Ｘ線検出器６５は、Ｘ線管６２から照射されたＸ線を検出する。
【００９４】
２次元アレイ型の検出器は、マルチスライス型検出器とも呼ばれる。Ｘ線検出器６５がマルチスライス型検出器である場合、回転架台３２の１回転（又は半回転＋α）で列方向に幅を有する３次元領域のスキャンを実行することができる。このスキャンは、ボリュームスキャンと呼ばれる。
【００９５】
データ収集回路６６は、複数のＤＡＳ（Data Acquisition System：データ収集システム）を有する。各ＤＡＳは、スキャンにおける管電圧の切り替えに同期してデータ収集を行う。各ＤＡＳは、Ｘ線検出器６５の各検出素子が検出する透過データの信号を増幅し、増幅された透過データの信号をデジタル信号である生データ（Raw Data）に変換する。各ＤＡＳは、投影データを、データ伝送装置５２を介してスキャンコントローラ２３に送信する。
【００９６】
スキャナ装置１１の寝台装置２２は、天板７１と、天板コントローラ７２とを備える。天板７１は、被検体Ｐを載置可能である。
【００９７】
天板コントローラ７２は、スキャンコントローラ２３による制御に従って、天板７１をＹ方向に沿って昇降動させると共に、被検体Ｐが載置された天板７１を以下のようにＺ方向に沿って水平移動させる。すなわち、天板コントローラ７２は、回転架台３２の回転中心が含まれる開口部に向けて天板７１被検体Ｐを挿入し、撮像終了後には開口部から天板７１を退避させる。
【００９８】
なお、被検体Ｐを立位や座位で撮像する立位ＣＴ装置の場合、天板コントローラ７２は、スキャンコントローラ２３による制御に従って、天板７１に相当する患者移動機構を制御する。
【００９９】
スキャンコントローラ２３は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリなどを備える。スキャンコントローラ２３は、卓上パネル２４やコンソール装置１２から入力される指令に従って、回転コントローラ４１、高電圧発生装置６１、コリメータコントローラ６３や、寝台装置２２の天板コントローラ７２などの架台装置２１の各部を制御する。
【０１００】
卓上パネル２４は、架台装置２１の開口部の両脇や前後などに設けられる。操作者は卓上パネル２４から、被検体Ｐの様子を確認しながら各種指令や条件を入力することができる。具体的には、Ｘ線照射範囲を視認するための光を照射する図示しない投光器の消灯及び点灯の指示や、天板７１の移動、停止、及び自動送りの指令が卓上パネル２４から入力される。
【０１０１】
Ｘ線ＣＴ装置１０のコンソール装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して外部装置と相互通信可能である。コンソール装置１２は、処理回路８１、記憶回路８２、入力回路８３、及びディスプレイ８４などの基本的なハードウェアから構成される。処理回路８１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、コンソール装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、コンソール装置１２は、記憶媒体ドライブを具備する場合もある。
【０１０２】
図１３のコンソール装置１２は、各種画像処理や表示等を担っており、上述の医用画像処理装置１００と同等の機能を有する。したがって、Ｘ線ＣＴ装置１０のコンソール装置１２は、図１から図１２で説明した医用画像処理装置１００と同等の動作を実行することができる。
【０１０３】
図１３では、Ｘ線ＣＴ装置を例として説明したが、Ｘ線ＣＴ装置１０に替えてＭＲＩ装置を医用画像診断装置として適用する場合、医用画像診断装置は、Ｘ線により医用画像を収集するスキャナ装置１１に替えて磁気共鳴信号を収集する装置を備える。また、Ｘ線アンギオ装置を医用画像診断装置として適用する場合、医用画像診断装置は、スキャナ装置１１に替えてＣアームやΩアームを備える。
【０１０４】
以上述べた少なくともひとつの実施形態に係る医用画像処理装置１００によれば、臓器の変形に伴い画像の画素値が変化する場合に、時相間の臓器の変形率に応じて画素値を補正することが可能となる。
【０１０５】
請求項の用語と実施形態との対応関係は、たとえば以下の通りである。なお、以下に示す対応関係は、参考のために示した一解釈であり、本発明を限定するものではない。
【０１０６】
処理回路８２の位置合わせ処理機能８１１、及び補正値算出機能８１３は、請求項記載の算出部の一例である。処理回路８２の画像補正機能８１５は請求項記載の補正部の一例である。処理回路８２の解析機能８１７は、請求項記載の解析部の一例である。
【０１０７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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。これら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】
【０１０８】
１０…Ｘ線ＣＴ装置
１００…医用画像処理装置
２００…ＰＡＣＳ
８１…処理回路
８２…記憶回路
８３…入力回路
８４…ディスプレイ
８５…通信制御回路
８１１…処理機能
８１３…補正値算出機能
８１５…画像補正機能
８１７…解析機能
８２１…補正値記憶回路
【図１】
2017196410.tif 000004
【図２】
2017196410.tif 000005
【図３】
2017196410.tif 000006
【図４】
2017196410.tif 000007
【図５】
2017196410.tif 000008
【図６】
2017196410.tif 000009
【図７】
2017196410.tif 000010
【図８】
2017196410.tif 000011
【図９】
2017196410.tif 000012
【図１０】
2017196410.tif 000013
【図１１】
2017196410.tif 000014
【図１２】
2017196410.tif 000015
【図１３】
2017196410.tif 000016