特許 7387409 医用画像処理装置、医用画像処理方法、医用画像処理プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-17

(45)【発行日】2023-11-28

(54)【発明の名称】医用画像処理装置、医用画像処理方法、医用画像処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20231120BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20231120BHJP

【ＦＩ】

A61B6/03 360Q

A61B6/03 360J

A61B6/00 350D

A61B6/00 370

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019217258

(22)【出願日】2019-11-29

(65)【公開番号】P2021083961

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-08-30

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】島田 哲雄

(72)【発明者】

【氏名】坂口 卓弥

【審査官】亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５０６９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７５０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３０４１０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／００ － ６／１４

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｔ １／１６１ － １／１６６

Ｇ０６Ｔ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の装置によって被検体が第１の姿勢で撮像された第１の画像データと、前記第１の装置とは撮像形式が異なる第２の装置によって前記被検体が前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で撮像された第２の画像データとを取得する取得部と、
前記取得部によって取得された前記第１の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を第１の部位画像データとして抽出する第１の抽出部と、
前記取得部によって取得された前記第２の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を、第２の部位画像データとして抽出する第２の抽出部と、
前記第１の抽出部によって抽出された前記第１の部位画像データを、前記第１の部位画像データと同一の特徴部位に対応する前記第２の部位画像データに基づいて変形または回転させる変形部と、
前記変形部によって変形または回転された複数の前記第１の部位画像データを組み合わせることにより、前記第２の姿勢の前記被検体を描出した第３の画像データを生成する生成部と、を備え、
前記生成部は、前記第２の画像データに描出された前記被検体の胸骨の位置、前記胸骨の傾き、前記被検体の肋骨の位置、または前記肋骨の傾きに基づいて、前記被検体の胸郭の厚さを推定し、該推定の結果に基づいて、複数の前記第１の部位画像データの各々の配置を調整する、
医用画像処理装置。

【請求項2】

前記第１の画像データ、前記第３の画像データ、および前記第１の部位画像データは、３次元画像データであり、
前記第２の画像データおよび前記第２の部位画像データは、２次元画像データである、
請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項3】

前記変形部は、さらに、前記特徴部位の各々の特性を表す特性情報に基づいて、前記第１の部位画像データを変形または回転させる、
請求項１または２に記載の医用画像処理装置。

【請求項4】

前記複数の特徴部位は、前記被検体の骨格、臓器、または筋組織であり、
前記特性情報は、前記骨格、前記臓器、または前記筋組織の、動きの制約、前記被検体の動作に伴う変形、または剛性を表す、
請求項３に記載の医用画像処理装置。

【請求項5】

前記第１の画像データは、胸部ＣＴ画像データであり、
前記第２の画像データは、胸部Ｘ線画像データであり、
前記第１の姿勢は、前記被検体が腕を挙上した姿勢であり、
前記第２の姿勢は、前記被検体が腕を体側に下した姿勢であり、
前記被検体の動きに伴う変形は、前記被検体が腕を挙上した姿勢から腕を体側に下した姿勢に変化した場合における前記骨格、前記臓器、または前記筋組織の形状の変化を表す、
請求項４に記載の医用画像処理装置。

【請求項6】

前記変形部は、前記特性情報に含まれる前記骨格、前記臓器、および前記筋組織の各々の剛性に基づいて、前記被検体の姿勢の変化に伴う重力方向の変化を加味して前記第１の部位画像データを変形する、
請求項４または５に記載の医用画像処理装置。

【請求項7】

前記第１の部位画像データは３次元構造であり、
前記変形部は、複数の前記３次元構造のうち前記骨格に相当する第１の３次元構造を変形または回転させた後に、変形または回転された前記第１の３次元構造の形状または向きに合わせて、複数の前記３次元構造のうち前記臓器または前記筋組織に相当する第２の３次元構造を変形または回転させる、
請求項４から６のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。

【請求項8】

前記筋組織は筋肉および腱を含み、
前記第２の３次元構造は、前記腱に相当する第３の３次元構造と、前記筋肉に相当する第４の３次元構造とを含み、
前記変形部は、第３の３次元構造と結合する複数の前記第１の３次元構造同士の位置関係に基づいて、前記第３の３次元構造および前記第４の３次元構造を変形または回転させる、
請求項７に記載の医用画像処理装置。

【請求項9】

前記第２の抽出部は、撮像時刻の異なる複数の前記第２の画像データから前記第２の部位画像データを抽出し、
前記変形部は、複数の前記第２の画像データから抽出された前記第２の部位画像データに基づいて、前記第１の部位画像データを変形または回転させる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。

【請求項10】

前記第１の姿勢は、臥位の姿勢であり、
前記第２の姿勢は、立位の姿勢であり、
前記被検体の動きに伴う変形は、前記被検体が臥位の姿勢から立位の姿勢に変化した場合における前記骨格、前記臓器、または前記筋組織の形状の変化を表す、
請求項４に記載の医用画像処理装置。

【請求項11】

第１の装置によって被検体が第１の姿勢で撮像された第１の画像データと、前記第１の装置とは撮像形式が異なる第２の装置によって前記被検体が前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で撮像された第２の画像データとを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記第１の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を第１の部位画像データとして抽出する第１の抽出ステップと、
前記取得ステップで取得された前記第２の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を、第２の部位画像データとして抽出する第２の抽出ステップと、
前記第１の抽出ステップで抽出された前記第１の部位画像データを、前記第１の部位画像データと同一の特徴部位に対応する前記第２の部位画像データに基づいて変形または回転させる変形ステップと、
前記変形ステップで変形または回転された複数の前記第１の部位画像データを組み合わせることにより、前記第２の姿勢の前記被検体を描出した第３の画像データを生成する生成ステップと、を含み、
前記生成ステップは、前記第２の画像データに描出された前記被検体の胸骨の位置、前記胸骨の傾き、前記被検体の肋骨の位置、または前記肋骨の傾きに基づいて、前記被検体の胸郭の厚さを推定し、該推定の結果に基づいて、複数の前記第１の部位画像データの各々の配置を調整する、
医用画像処理方法。

【請求項12】

第１の装置によって被検体が第１の姿勢で撮像された第１の画像データと、前記第１の装置とは撮像形式が異なる第２の装置によって前記被検体が前記第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で撮像された第２の画像データとを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記第１の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を第１の部位画像データとして抽出する第１の抽出ステップと、
前記取得ステップで取得された前記第２の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を、第２の部位画像データとして抽出する第２の抽出ステップと、
前記第１の抽出ステップで抽出された前記第１の部位画像データを、前記第１の部位画像データと同一の特徴部位に対応する前記第２の部位画像データに基づいて変形または回転させる変形ステップと、
前記変形ステップで変形または回転された複数の前記第１の部位画像データを組み合わせることにより、前記第２の姿勢の前記被検体を描出した第３の画像データを生成する生成ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記生成ステップは、前記第２の画像データに描出された前記被検体の胸骨の位置、前記胸骨の傾き、前記被検体の肋骨の位置、または前記肋骨の傾きに基づいて、前記被検体の胸郭の厚さを推定し、該推定の結果に基づいて、複数の前記第１の部位画像データの各々の配置を調整する、
医用画像処理プログラム。

【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、医用画像処理方法、医用画像処理プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、診断または検査のために、複数種類のモダリティで患者を撮像する場合がある。例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置と、Ｘ線診断装置との両方で患者を撮像する場合がある。このような場合、Ｘ線ＣＴ装置で撮像されたＸ線ＣＴ画像上に描出された病変の位置と、Ｘ線診断装置で撮像されたＸ線画像上における該病変に相当する位置と、を対応付けて表示する技術が知られている。

【0003】

しかしながら、モダリティによって撮像時の患者の姿勢が異なるため、異なるモダリティで撮像された複数の医用画像データの位置合わせを高精度に実施することが困難な場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－２３９７９６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、撮像形式の異なる複数の装置によって異なる姿勢で被検体が撮像された医用画像データ同士を、高精度に位置合わせすることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る医用画像処理装置は、取得部と、第１の抽出部と、第２の抽出部と、変形部と、生成部とを備える。取得部は、第１の装置によって被検体が第１の姿勢で撮像された第１の画像データと、第１の装置とは撮像形式が異なる第２の装置によって被検体が第１の姿勢とは異なる第２の姿勢で撮像された第２の画像データとを取得する。第１の抽出部は、取得部によって取得された第１の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を第１の部位画像データとして抽出する。第２の抽出部は、取得部によって取得された第２の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を、第２の部位画像データとして抽出する。変形部は、第１の抽出部によって抽出された第１の部位画像データを、第１の部位画像データと同一の特徴部位に対応する第２の部位画像データに基づいて変形または回転させる。生成部は、変形部によって変形または回転された複数の第１の部位画像データを組み合わせることにより、第２の姿勢の被検体を描出した第３の画像データを生成する。また、生成部は、第２の画像データに描出された被検体の胸骨の位置、胸骨の傾き、被検体の肋骨の位置、または肋骨の傾きに基づいて、被検体の胸郭の厚さを推定し、該推定の結果に基づいて、複数の第１の部位画像データの各々の配置を調整する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る医用情報システムの全体構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一例を示す図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の一例を示す図である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係る３次元構造の一例を示す図である。

【図5】図５は、第１の実施形態に係る２次元部位画像データの一例を示す図である。

【図6】図６は、被検体が腕を挙上した場合における筋組織の変形および移動について説明する図である。

【図7】図７は、被検体が腕を体側に下した場合における筋組織の変形および移動について説明する図である。

【図8】図８は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ画像データとＸ線画像データとの位置合わせ処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、呼気時と吸気時における胸骨および肋骨の差異を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムの実施形態について詳細に説明する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る医用情報システムＳ１の全体構成の一例を示す図である。図１に示すように、医用情報システムＳ１は、例えば、医用画像処理装置１と、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置３と、Ｘ線診断装置２とを備える。医用画像処理装置１、Ｘ線ＣＴ装置３、およびＸ線診断装置２は、病院内に設置された院内ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮ２を介して互いに通信可能に接続している。

【0010】

Ｘ線ＣＴ装置３は、患者（被検体）のＸ線ＣＴ画像データを撮影する装置である。例えば、Ｘ線ＣＴ装置３は、患者ごとのＸ線ＣＴ画像データを収集する。Ｘ線ＣＴ装置３は、収集したＸ線ＣＴ画像データを、医用画像処理装置に送信する。また、Ｘ線ＣＴ装置３は、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行うことで生成した画像データを、医用画像処理装置１に送信しても良い。Ｘ線ＣＴ装置３は、本実施形態における第１の装置の一例である。

【0011】

図２は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置３の一例を示す図である。図２に示すように、Ｘ線ＣＴ装置３は、例えば、架台装置３１０と、寝台装置３２０と、不図示のコンソール装置とを備える。コンソール装置は、Ｘ線ＣＴ装置３全体を制御する。寝台装置３２０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置および移動させる装置である。

【0012】

被検体Ｐは、例えば、腕を挙上した姿勢で寝台装置３２０に臥位で載置され、架台装置３１０の空洞内へ移動される。架台装置３１０は、被検体Ｐに対してＸ線を照射するＸ線管や、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する検出器等を備え、Ｘ線ＣＴ画像データ３０を撮影する。

【0013】

腕を挙上した姿勢は、本実施形態における第１の姿勢の一例である。一般に、Ｘ線ＣＴ装置３においては、アーチファクトの発生を低減するために、被検体Ｐは腕を挙上した姿勢で撮像される。撮像時の最適な姿勢は、モダリティによって異なる。

【0014】

Ｘ線ＣＴ画像データ３０は、Ｘ線ＣＴ装置３が被検体Ｐを撮像した３次元の立体画像データである。ここでいう３次元とは、高さ方向（Ｙ方向）、左右方向（Ｘ方向）、および奥行方向（Ｚ方向）の３つの次元のことをいう。また、本実施形態におけるＸ線ＣＴ画像データ３０は、ある撮像時点における被検体の状態を表す３次元の静止画である。Ｘ線ＣＴ画像データは、本実施形態に係る第１の画像データの一例である。また、本実施形態のＸ線ＣＴ画像データは、胸部を撮像範囲とした胸部ＣＴ画像データであるものとする。

【0015】

図１に戻り、Ｘ線診断装置２は、被検体Ｐに対してＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出することによって、２次元のＸ線画像データを撮像する。Ｘ線診断装置２によって撮像されたＸ線画像データは、本実施形態における第２の画像データの一例である。また、本実施形態のＸ線画像データは、胸部を撮像範囲とした胸部Ｘ線画像データであるものとする。Ｘ線診断装置２は、本実施形態における第２の装置の一例である。

【0016】

図３は、本実施形態に係るＸ線診断装置２の一例を示す図である。図３に示す例では、Ｘ線診断装置２は、立位で腕を体側に下した姿勢の被検体Ｐを撮像する。

【0017】

被検体が腕を体側に下した姿勢は、本実施形態における第２の姿勢の一例である。

【0018】

図１に戻り、医用画像処理装置１は、例えば、ワークステーション、ＰＣ（Personal Computer）、またはサーバ装置等のコンピュータ機器によって実現される。

【0019】

より詳細には、医用画像処理装置１は、ＮＷ（Network）インタフェース１１０と、記憶回路１２０と、入力インタフェース１３０と、ディスプレイ１４０と、処理回路１５０とを備える。

【0020】

ＮＷインタフェース１１０は、処理回路１５０に接続されており、医用画像処理装置１と、Ｘ線ＣＴ装置３またはＸ線診断装置２との間で行われる各種データの伝送および通信を制御する。ＮＷインタフェース１１０は、例えば、ネットワークカードやネットワークアダプタ、ＮＩＣ（Network Interface Controller）等によって実現される。

【0021】

記憶回路１２０は、処理回路１５０で使用される各種の情報を予め記憶する。例えば、記憶回路１２０は、被検体Ｐに含まれる複数の特徴部位の各々の特性を表す特性情報を記憶する。複数の特徴部位は、骨格、臓器、または筋組織等である。また、記憶回路１２０は、特性情報、被検体Ｐの呼吸周期、または撮像条件等の各種の情報を含む先見情報を記憶しても良い。特性情報および先見情報の詳細については後述する。また、記憶回路１２０は、各種のプログラムを記憶する。記憶回路１２０は、記憶部の一例である。

【0022】

入力インタフェース１３０は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチボタン、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、または音声入力回路等であり、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路１５０に出力する。なお、本明細書において入力インタフェース１３０はマウス、キーボードなど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１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作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１５０へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース１３０の例に含まれる。

【0023】

ディスプレイ１４０は、例えば、液晶ディスプレイ（LCD：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（OEL：Organic Electro-Luminescence）等である。ディスプレイ１４０は、表示部の一例である。

【0024】

処理回路１５０は、記憶回路１２０からプログラムを読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。本実施形態の処理回路１５０は、取得機能１５１と、第１の抽出機能１５２と、第２の抽出機能１５３と、変形機能１５４と、生成機能１５５と、出力機能１５６とを備える。取得機能１５１は、取得部の一例である。第１の抽出機能１５２は、第１の抽出部の一例である。第２の抽出機能１５３は、第２の抽出部の一例である。変形機能１５４は、変形部の一例である。生成機能１５５は、生成部の一例である。出力機能１５６は、出力部の一例である。

【0025】

ここで、例えば、処理回路１５０の構成要素である取得機能１５１と、第１の抽出機能１５２と、第２の抽出機能１５３と、変形機能１５４と、生成機能１５５と、出力機能１５６とは、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１２０に記憶されている。処理回路１５０は、各プログラムを記憶回路１２０から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１５０は、図１の処理回路１５０内に示された各機能を有することとなる。なお、図１においては、単一の処理回路１５０にて、取得機能１５１、第１の抽出機能１５２、第２の抽出機能１５３、変形機能１５４、生成機能１５５、および出力機能１５６の各処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１５０を構成し、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても良い。

【0026】

取得機能１５１は、Ｘ線ＣＴ装置３によって被検体Ｐが第１の姿勢で撮像された第１の画像データと、Ｘ線診断装置２によって被検体Ｐが第２の姿勢で撮像された２次元画像データとを取得する。具体的には、取得機能１５１は、ネットワークＮおよびＮＷインタフェース１１０を介して、Ｘ線ＣＴ装置３からＸ線ＣＴ画像データ３０を取得する。また、取得機能１５１は、ネットワークＮおよびＮＷインタフェース１１０を介して、Ｘ線診断装置２からＸ線画像データ２０を取得する。

【0027】

取得機能１５１は、取得したＸ線ＣＴ画像データ３０を、第１の抽出機能１５２に送出する。また、取得機能１５１は、取得したＸ線画像データ２０を、第２の抽出機能１５３に送出する。

【0028】

また、取得機能１５１は、Ｘ線ＣＴ装置３およびＸ線診断装置２から、Ｘ線ＣＴ画像データ３０およびＸ線画像データ２０の撮像時の被検体Ｐの姿勢を表す情報を取得する。この場合、取得機能１５１は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０およびＸ線画像データ２０の撮像時の被検体Ｐの姿勢を表す情報を、変形機能１５４に送出する。なお、撮像時の被検体Ｐの姿勢が予め定められている場合には、当該情報は記憶回路１２０に予め記憶されていても良い。

【0029】

また、取得機能１５１は、Ｘ線診断装置２から、Ｘ線画像データ２０の撮像方向を表す情報を取得しても良い。なお、Ｘ線画像データ２０の撮像方向を表す情報は、記憶回路１２０に予め記憶されていても良い。

【0030】

第１の抽出機能１５２は、取得機能１５１によって取得された第１の画像データから、該第１の画像データに含まれる複数の特徴部位の各々を、３次元構造として抽出する。３次元構造は、本実施形態における第１の部位画像データの一例である。

【0031】

複数の特徴部位は、骨格、臓器、または筋組織等である。なお、本実施形態の第１の抽出機能１５２は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０に描出された全ての骨格、臓器、および筋組織を抽出する。筋組織は、筋肉および腱を含む。

【0032】

また、特徴部位は、複数の臓器が連結された単位でも良い。あるいは、特徴部位は、１つの臓器を複数に分割した単位であっても良い。例えば、肺に含まれる複数の肺葉単位で、特徴部位が規定されても良いし、左右の肺を１つにまとめた単位を１つの特徴単位としても良い。また、個々の骨を、１つの特徴部位としても良いし、複数の骨が連結された組み合わせを、１つの特徴単位としても良い。例えば、特徴部位の分割単位を規定する情報が、記憶回路１２０に予め保存されていても良い。

【0033】

換言すれば、第１の抽出機能１５２は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０を、複数の特徴部位ごとに分割する。なお、第１の抽出機能１５２は、全ての骨格、臓器、および筋組織を抽出しなくとも良く、Ｘ線ＣＴ画像データ３０に描出された部位のうち、一部の部位を、特徴部位として抽出しても良い。

【0034】

本実施形態においては、３次元構造のうち骨格に相当する３次元構造を、第１の３次元構造という。また、３次元構造のうち臓器または筋組織に相当する３次元構造を、第２の３次元構造という。また、第２の３次元構造のうち、腱に相当する３次元構造を、第３の３次元構造という。また、第２の３次元構造のうち、筋肉に相当する３次元構造を第４の３次元構造、臓器に相当する３次元構造を第５の３次元構造という。Ｘ線ＣＴ画像データ３０には、第１～第３の３次元構造が、それぞれ複数含まれるものとする。

【0035】

図４は、本実施形態に係る３次元構造３０１ａ～３０１ｄの一例を示す図である。図４に示す例では、第１の抽出機能１５２は、被検体Ｐの胸部が撮像されたＸ線ＣＴ画像データ３０を、３次元構造３０１ａ～３０１ｄに分解している。３次元構造３０１ａは、肋骨に相当する。また、３次元構造３０１ｂは、肺に相当する。３次元構造３０１ｃは、心臓に相当する。３次元構造３０１ｄは、肝臓に相当する。以下、３次元構造３０１ａ～３０１ｄを特に区別しない場合には、単に３次元構造３０１という。

【0036】

第１の抽出機能１５２は、例えば、Ｘ線ＣＴ画像データ３０における各特徴部位のＣＴ値の差異等に基づいて、特徴部位の境目を判別する。また、Ｘ線ＣＴ画像データ３０内の各特徴部位の標準的な位置を表す情報が、記憶回路１２０に予め保存されていても良い。この場合、第１の抽出機能１５２は、記憶回路１２０に保存された各特徴部位の標準的な位置を表す情報に基づいて、Ｘ線ＣＴ画像データ３０から各特徴部位に相当する複数の３次元構造３０１を抽出する。Ｘ線ＣＴ画像データ３０から３次元構造３０１を抽出する手法は限定されるものではなく、公知の画像処理の手法を適用することができる。

【0037】

また、図４に示す３次元構造３０１の種類および数は一例であり、撮像範囲等によって異なる。

【0038】

第１の抽出機能１５２は、抽出した３次元構造３０１を、変形機能１５４に送出する。

【0039】

図１に戻り、第２の抽出機能１５３は、取得機能１５１によって取得されたＸ線画像データ２０から、該Ｘ線画像データ２０に含まれる複数の特徴部位の各々を、２次元部位画像データとして抽出する。２次元部位画像データは、本実施形態における第２の部位画像データの一例である。

【0040】

例えば、第２の抽出機能１５３は、Ｘ線画像データ２０に描出された骨格、臓器、または筋組織等を、Ｘ線画像データ２０における各特徴部位の画素値の差異に基づいて、特徴部位の境目を判別する。複数の２次元部位画像データの切り出し単位は、３次元構造３０１の分割単位と同様であるものとする。

【0041】

図５は、本実施形態に係る２次元部位画像データ２０１ａ～２０１ｄの一例を示す図である。例えば、図５に示すように、Ｘ線画像データ２０の撮像範囲が胸部である場合には、第２の抽出機能１５３は、Ｘ線画像データ２０から、肋骨、肺、心臓、および肝臓等の特徴部位に相当する画像領域を認識する。第２の抽出機能１５３は、認識した画像領域を、２次元部位画像データ２０１ａ～２０１ｄとして抽出する。

【0042】

図５に示す例では、２次元部位画像データ２０１ａは、Ｘ線画像データ２０に描出された肋骨に相当する。また、２次元部位画像データ２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄは、それぞれ、Ｘ線画像データ２０に描出された肺、心臓、肝臓に相当する。

【0043】

以下、個々の２次元部位画像データ２０１ａ～２０１ｄを特に区別しない場合には、単に２次元部位画像データ２０１という。

【0044】

第２の抽出機能１５３は、抽出した複数の２次元部位画像データ２０１を、変形機能１５４に送出する。

【0045】

なお、図４，５に示した特徴部位は一例であり、第１の抽出機能１５２および第２の抽出機能１５３は、図４，５に図示しない筋組織等についても、Ｘ線ＣＴ画像データ３０またはＸ線画像データ２０から抽出するものとする。

【0046】

変形機能１５４は、第１の抽出機能１５２によって抽出された３次元構造３０１を、該３次元構造３０１と同一の特徴部位に対応する２次元部位画像データ２０１に基づいて変形または回転させる。

【0047】

例えば、図４で説明した３次元構造３０１ｄと、図５で説明した２次元部位画像データ２０１ｄには、いずれも肝臓が描出されている。このため、変形機能１５４は、３次元構造３０１ｄを、２次元部位画像データ２０１ｄと比較し、比較結果に応じて、３次元構造３０１ｄを変形または回転させる。

【0048】

本実施形態において、変形とは、３次元構造３０１の形状を変化させること、または、３次元構造３０１の大きさを変化させることをいう。

【0049】

また、変形機能１５４は、さらに、記憶回路１２０に記憶された特性情報に基づいて、３次元構造３０１を変形または回転させる。

【0050】

特性情報は、複数の特徴部位の各々の特性を表す情報である。例えば、特性情報は、複数の特徴部位の各々の動きの制約、被検体Ｐの動作に伴う変形、または剛性を表す。

【0051】

Ｘ線画像データ２０の撮像時に、被検体Ｐの動きに伴って各特徴部位が移動または変形する場合がある。一例として、肺は、呼吸に伴って大きさが変化するが、その変化の範囲は予め想定可能である。また、肺、心臓、および肝臓は、肋骨よりも外側には移動しない。特性情報には、このような各特徴部位が移動する位置の範囲、および各特徴部位の大きさの最大値および最小値が定義される。また、動きの制約には、関節の可動域に関する情報等も含まれる。

【0052】

また、被検体Ｐの動作によって各特徴部位の位置または形状が変化する場合がある。被検体Ｐの動作とは、例えば被検体Ｐの姿勢の変化である。具体的には、被検体Ｐが腕を挙上した場合と、腕を体側に下した場合とでは、骨格および筋組織の位置および形状が変化する。

【0053】

図６、および図７を用いて、は、被検体Ｐの姿勢の変化に応じた各特徴部位の位置または形状の変化について説明する。

【0054】

図６は、被検体Ｐが腕を挙上した場合における筋組織の変形および移動について説明する図である。図６に示すように、被検体Ｐが腕を挙上すると、僧帽筋の上部繊維が太く変形する。また、三角筋の中部繊維、棘上筋、および肩甲挙筋も、被検体Ｐの腕の挙上に伴って変形する。また、上腕の挙上に伴って、肩甲骨の位置も上方（被検体Ｐの頭部側）に移動する。なお、図６では記載を省略したが、胸骨および肋骨も、上腕の挙上に伴って移動する。

【0055】

一般に、筋組織は、被検体Ｐの姿勢の変化に応じて形状が変化するが、体積は変化しない。このため、変形機能１５４は、３次元構造３０１の変形の際に、３次元構造３０１の体積を変化させずに、形状を変化させるものとする。

【0056】

また、図７は、被検体Ｐが腕を体側に下した場合における筋組織の変形および移動について説明する図である。図７に示すように、被検体Ｐが腕を体側に下すと、僧帽筋の下部繊維が太く変形する。また、図７では図示していないが、上腕の挙上の際に太くなった僧帽筋の上部繊維は、被検体Ｐが腕を体側に下した場合には細くなる。また、被検体Ｐが腕を体側に下すのに伴って、大円筋、および広背筋も太くなる。また、被検体Ｐが腕を体側に下すのに伴って、肩甲骨の位置も下方（被検体Ｐの足側）に移動する。

【0057】

図６、および図７に示す筋組織および骨は一例であり、被検体Ｐの姿勢の変化によって変化する特徴部位はこれらに限定されるものではない。

【0058】

本実施形態においては、特性情報に含まれる“被検体Ｐの動作に伴う変形”は、例えば、被検体Ｐが腕を挙上した姿勢から腕を体側に下した姿勢に変化した場合における骨格、臓器、または筋組織の形状の変化を表す。なお、他の姿勢で被検体Ｐが撮像されることが想定される場合は、特性情報は、さらに他の動作に伴う変形に関する情報を含むものとしても良い。

【0059】

また、変形機能１５４は、腕の動作により胸郭の形状および大きさ変化することに合わせ、胸郭に内包される臓器に相当する複数の３次元構造３０１の各々の形状を個別に変化させる。変形機能１５４は、複数の３次元構造３０１を均一に変形させるのではなく、隣接する３次元構造３０１同士の引っ張り、圧縮、押し付け等の関係に基づいて、複数の３次元構造３０１を変形させる。３次元構造３０１同士の引っ張り、圧縮、押し付け等の関係は、特性情報に含まれる“動きの制約”および“被検体Ｐの動作に伴う変形”に関する情報によって規定される。また、各３次元構造３０１が隣接する他の３次元構造３０１との接触によってどの程度変形するかは、特性情報に含まれる“剛性”に関する情報によって規定される。

【0060】

また、各特徴部位の剛性によって、各特徴部位の変形の度合が変わる。例えば、剛性の低い臓器は重力の影響を受けて変形し易いため、撮像時の被検体Ｐの体位に応じて変形する。また、剛性の高い骨等は、変形しにくいため、Ｘ線画像データ２０の撮像時とＸ線ＣＴ画像データ３０の撮像時とで被検体Ｐの体位が異なっても形状の変化は小さい。

【0061】

変形機能１５４は、特性情報に含まれる各特徴部位の各々の剛性に基づいて、被検体Ｐの姿勢の変化に伴う重力方向の変化を加味して、３次元構造３０１を変形する。

【0062】

なお、特性情報に含まれる情報はこれらに限定されるものではなく、他の解剖学的な情報が含まれても良い。また、特性情報、被検体Ｐの呼吸周期、または撮像条件等の各種の情報を総称する場合、先見情報という。撮像条件には、被検体Ｐの体位、またはＸ線画像データ２０の撮像時におけるＸ線の照射方向（撮像方向）等が含まれる。

【0063】

また、変形機能１５４は、骨格に相当する３次元構造３０１の変形または回転を完了した後に、変形または回転後の骨格に相当する３次元構造３０１（第１の３次元構造）の形状または向きに合わせて、臓器または筋組織に相当する３次元構造３０１（第２の３次元構造）を変形または回転させる。

【0064】

例えば、変形機能１５４は、胸部においては、上腕骨、肩甲骨、鎖骨、椎体、胸骨、肋骨などの骨格に相当する３次元構造３０１の変形または回転を完了した後に、筋肉、腱、血管、心臓、肺、食道等の縦郭臓器を変形または回転させる。

【0065】

また、変形機能１５４は、腱に相当する３次元構造３０１（第３の３次元構造）と結合する複数の骨格に相当する複数の３次元構造３０１（第１の３次元構造）同士の位置関係に基づいて、腱に相当する３次元構造３０１（第３の３次元構造）または筋肉に相当する３次元構造３０１（第４の３次元構造）を変形または回転させる。

【0066】

第１の３次元構造同士の位置関係は、例えば、１つの腱に接続する２つの骨の距離および角度である。また、変形機能１５４は、複数の第３の３次元構造または第４の３次元構造の相互の位置関係に基づいて、第３の３次元構造または第４の３次元構造変形または回転させても良い。

【0067】

本実施形態においては、３次元構造３０１と２次元部位画像データ２０１との比較の手法は特に限定されるものではないが、変形機能１５４は、例えば、仮想の投影視点を基準として、３次元構造３０１を２次元に変換した投影画像データを生成する。変形機能１５４は、投影画像データと、該投影画像データに対応する２次元部位画像データ２０１とが類似するように、投影視点の位置、複数の３次元構造の形状、または複数の３次元構造の大きさを変更する。

【0068】

変形機能１５４は、例えば、３次元構造３０１から生成した投影画像データと、該投影画像データと同じ特徴部位に相当する２次元部位画像データ２０１との一致度が閾値以上となった場合に、投影画像データと２次元部位画像データ２０１とが類似すると判定する。閾値の値は、特に限定されるものではない。なお、当該手法は一例であり、３次元構造３０１と２次元部位画像データ２０１との比較のために、他の手法が用いられても良い。

【0069】

変形機能１５４は、３次元構造３０１から生成した投影画像データと、該投影画像データと同じ特徴部位に対応する２次元部位画像データ２０１の一致度が閾値以上となった場合は、変形または回転後の３次元構造３０１を、生成機能１５５に送出する。

【0070】

図１に戻り、生成機能１５５は、変形機能１５４によって変形または回転された複数の３次元構造３０１を組み合わせることにより、第２の姿勢の被検体Ｐを描出した３次元の画像データを生成する。当該画像データは、本実施形態における第３の画像データの一例である。第３の画像データは、姿勢変更済みの３次元画像データともいう。

【0071】

本実施形態においては、生成機能１５５は、変形または回転済みの３次元構造３０１を組み合わせて３次元空間に配置することにより、腕を挙上した姿勢の被検体Ｐが描出されたＸ線ＣＴ画像データ３０を、腕を体側に下した姿勢の被検体Ｐが描出された３次元画像データに変換する。本実施形態において、Ｘ線ＣＴ画像データ３０をＸ線画像データ２０に合わせて変形および配置することを、Ｘ線ＣＴ画像データ３０とＸ線画像データ２０との位置合わせともいう。

【0072】

具体的には、生成機能１５５は、３次元空間内に、複数の３次元構造３０１を、互いに空間座標が重ならないように配置する。生成機能１５５は、３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１のＸ線画像データ２０上の位置に基づいて３次元構造３０１を配置する。また、生成機能１５５は、記憶回路１２０に記憶された特性情報に基づいて、３次元空間における３次元構造３０１の位置を調整する。例えば、生成機能１５５は、被検体Ｐの姿勢の変化による特徴部位の移動、または重力方向の変化による特徴部位の位置の変化を加味して３次元構造３０１を配置する。

【0073】

生成機能１５５は、生成した姿勢変更済みの３次元画像データを、出力機能１５６に送出する。また、生成機能１５５は、生成した姿勢変更済みの３次元画像データを、記憶回路１２０に保存しても良い。

【0074】

出力機能１５６は、生成機能１５５によって生成された姿勢変更済みの３次元画像データを出力する。例えば、出力機能１５６は、姿勢変更済みの３次元画像データをディスプレイ１４０に出力する。また、出力機能１５６は、姿勢変更済みの３次元画像データを外部装置等に出力しても良い。

【0075】

次に、以上のように構成された医用画像処理装置１で実行されるＸ線ＣＴ画像データ３０とＸ線画像データ２０との位置合わせ処理の流れについて説明する。

【0076】

図８は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ画像データ３０とＸ線画像データ２０との位置合わせ処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0077】

まず、取得機能１５１は、Ｘ線ＣＴ装置３からＸ線ＣＴ画像データ３０を取得する（Ｓ１）。

【0078】

次に、第１の抽出機能１５２は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０から、骨格の３次元構造３０１（第１の３次元構造）を抽出する（Ｓ２）。骨格の３次元構造３０１（第１の３次元構造）には、上腕骨、肩甲骨、鎖骨、椎体、胸骨、または肋骨等に相当する複数の３次元構造３０１が含まれる。

【0079】

また、取得機能１５１は、Ｘ線診断装置２から、Ｘ線画像データ２０を取得する（Ｓ３）。

【0080】

そして、第２の抽出機能１５３は、Ｘ線画像データ２０から骨格の２次元部位画像データ２０１を抽出する（Ｓ４）。

【0081】

次に、変形機能１５４は、第１の抽出機能１５２によって抽出された骨格の３次元構造３０１を、特性情報に基づいて、変形または回転する（Ｓ５）。例えば、変形機能１５４は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０において被検体Ｐが腕を挙上した状態における各骨に相当する３次元構造３０１の位置および向きを、被検体Ｐが腕を体側に下した状態における各骨に相当する３次元構造３０１の位置および向きに変更する。

【0082】

そして、変形機能１５４は、骨格の３次元構造３０１と、該３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１の一致度が、閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。

【0083】

変形機能１５４は、例えば、３次元構造３０１から生成した投影画像データと、該投影画像データと同じ特徴部位に相当する２次元部位画像データ２０１との一致度が閾値以上となった場合に、３次元構造３０１と２次元部位画像データ２０１の一致度が閾値以上であると判定する。

【0084】

変形機能１５４は、骨格の３次元構造３０１と、該３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１の一致度が、閾値未満であると判定した場合（Ｓ６“Ｎｏ”）、Ｓ５に戻り、３次元構造３０１の形状または大きさが２次元部位画像データ２０１に類似するように、３次元構造３０１を変形または回転させる。

【0085】

また、変形機能１５４は、骨格の３次元構造３０１と、該３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１の一致度が、閾値以上であると判定した場合（Ｓ６“Ｙｅｓ”）、該３次元構造３０１を生成機能１５５に送出する。

【0086】

そして、生成機能１５５は、変形機能１５４によって変形または回転された骨格の３次元構造３０１（第１の３次元構造）を、互いに空間座標が重ならないように、３次元空間内に隙間なく配置する（Ｓ７）。

【0087】

そして、生成機能１５５は、骨格の３次元構造３０１（第１の３次元構造）の配置が完了したか否かを判定する（Ｓ８）。生成機能１５５は、骨格の３次元構造３０１（第１の３次元構造）の配置が完了していないと判定した場合（Ｓ８“Ｎｏ”）、Ｓ５に戻る。この場合、変形機能１５４は、次の、骨格の３次元構造３０１の変形または回転を行う。

【0088】

変形機能１５４および生成機能１５５は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０に含まれる全ての骨格の３次元構造３０１の配置が完了するまで、Ｓ５～Ｓ８の処理を繰り返す。

【0089】

そして、生成機能１５５が骨格の３次元構造３０１（第１の３次元構造）の配置が完了したと判定した場合（Ｓ８“Ｙｅｓ”）、第１の抽出機能１５２は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０から、骨格以外の特徴部位の３次元構造３０１を抽出する（Ｓ９）。例えば、第１の抽出機能１５２は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０から、臓器または筋組織に相当する３次元構造３０１（第２の３次元構造）を抽出する。

【0090】

次に、第２の抽出機能１５３は、Ｘ線画像データ２０から骨格以外の２次元部位画像データ２０１を抽出する（Ｓ１０）。

【0091】

次に、変形機能１５４は、第１の抽出機能１５２によって抽出された骨格以外の３次元構造３０１を、特性情報に基づいて、変形または回転する（Ｓ１１）。

【0092】

例えば、変形機能１５４は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０において被検体Ｐが腕を挙上した状態における各臓器または筋組織に相当する３次元構造３０１の形状、位置、および向きを、被検体Ｐが腕を体側に下した状態における各臓器または筋組織に相当する３次元構造３０１の形状、位置、および向きに変更する。また、臓器および筋組織は剛性が低いため、変形機能１５４は、被検体Ｐの姿勢の変化に伴う重力方向の変化に基づいて、臓器および筋組織を変形させる。また、変形機能１５４は、隣接する３次元構造３０１同士の引っ張り、圧縮、押し付け等の関係に基づいて、複数の３次元構造３０１を変形させる。

【0093】

そして、変形機能１５４は、骨格以外の３次元構造３０１と、該３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１の一致度が、閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。

【0094】

変形機能１５４は、骨格以外の３次元構造３０１と、該３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１の一致度が、閾値未満であると判定した場合（Ｓ１２“Ｎｏ”）、Ｓ１１に戻り、３次元構造３０１の形状または大きさが２次元部位画像データ２０１に類似するように、３次元構造３０１を変形または回転させる。

【0095】

また、変形機能１５４は、骨格以外の３次元構造３０１と、該３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１の一致度が、閾値以上であると判定した場合（Ｓ１２“Ｙｅｓ”）、該３次元構造３０１を生成機能１５５に送出する。

【0096】

そして、生成機能１５５は、変形機能１５４によって変形または回転された骨格以外の３次元構造３０１（第２の３次元構造）を、互いに空間座標が重ならないように、３次元空間内に隙間なく配置する（Ｓ１３）。

【0097】

そして、生成機能１５５は、骨格以外の３次元構造３０１（第２の３次元構造）の配置が完了したか否かを判定する（Ｓ１４）。生成機能１５５は、骨格以外の３次元構造３０１（第２の３次元構造）の配置が完了していないと判定した場合（Ｓ１４“Ｎｏ”）、Ｓ１１に戻る。この場合、変形機能１５４は、次の、骨格以外の３次元構造３０１の変形または回転を行う。

【0098】

変形機能１５４および生成機能１５５は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０に含まれる全ての骨格以外の３次元構造３０１の配置が完了するまで、Ｓ１１～Ｓ１４の処理を繰り返す。

【0099】

そして、生成機能１５５は、骨格以外の３次元構造３０１（第２の３次元構造）の配置が完了したと判定した場合（Ｓ１４“Ｙｅｓ”）、骨格および骨格以外の３次元構造を組み合わせて３次元空間に配置した姿勢変更済みの３次元画像データ、つまり第３の画像データを、出力機能１５６に送出する。

【0100】

そして、出力機能１５６は、生成機能１５５によって生成された姿勢変更済みの３次元画像データを出力する（Ｓ１５）。ここで、このフローチャートの処理は終了する。

【0101】

このように、本実施形態の医用画像処理装置１は、Ｘ線ＣＴ装置３によって被検体Ｐが第１の姿勢で撮像されたＸ線ＣＴ画像データ３０に含まれる特徴部位に対応する３次元構造３０１を、Ｘ線診断装置２によって被検体Ｐが第２の姿勢で撮像されたＸ線画像データ２０において該３次元構造３０１と同一の特徴部位に対応する２次元部位画像データ２０１に基づいて、変形または回転させる。本実施形態の医用画像処理装置１は、変形または回転した複数の３次元構造３０１を組み合わせることにより、第２の姿勢の被検体Ｐを描出した３次元画像データを生成する。このため、本実施形態の医用画像処理装置１によれば、撮像形式の異なる複数のモダリティによって異なる姿勢で被検体が撮像された医用画像データ同士を、高精度に位置合わせすることができる。

【0102】

このため、本実施形態の医用画像処理装置１によれば、例えば、あるモダリティで被検体Ｐが撮像された医用画像に描出された病変等の位置が、他のモダリティにおいて異なる姿勢で被検体Ｐが撮像された医用画像のどの位置に対応するかを読影者が容易に把握することができる。

【0103】

また、本実施形態の医用画像処理装置１は、３次元画像データであるＸ線ＣＴ画像データ３０に描出された被検体Ｐの姿勢を、２次元画像データであるＸ線画像データ２０に描出された被検体Ｐの姿勢に合わせて変換した３次元画像データを生成する。このため、本実施形態の医用画像処理装置１によれば、読影者が、３次元画像データと２次元画像データとを読影する際の負荷を低減することができる。

【0104】

また、本実施形態の医用画像処理装置１は、特徴部位の各々の特性を表す特性情報に基づいて、３次元構造３０１を変形または回転させる。特性情報は、骨格、臓器、または筋組織の、動きの制約、被検体Ｐの動作に伴う変形、または剛性を表すため、本実施形態の医用画像処理装置１によれば、被検体Ｐの姿勢の変化に伴う各特徴部位の各々の変化を高精度に反映した姿勢変更済みの３次元画像データを生成することができる。

【0105】

また、本実施形態の医用画像処理装置１は、被検体Ｐが腕を挙上した姿勢で撮像された胸部ＣＴ画像データを、特性情報に定義された被検体Ｐが腕を挙上した姿勢から腕を体側に下した姿勢に変化した場合における骨格、臓器、または筋組織の形状の変化に基づいて、被検体Ｐが腕を体側に下した姿勢に変換する。一般に、Ｘ線ＣＴ装置３においては、被検体Ｐが腕を下げた状態で撮像するとアーチファクトが発生しやすいが、被検体Ｐが腕を挙上した姿勢で撮像すると、アーチファクトの発生が低減される。このため、本実施形態の医用画像処理装置１によれば、被検体Ｐが腕を挙上した姿勢で撮像することで胸部ＣＴ画像データにおけるアーチファクトを低減した上で、被検体Ｐが腕を体側に下した姿勢が描出された３次元画像データを生成することができる。

【0106】

また、上記の処理を行う際に、例えば被検体Ｐが腕を挙上した姿勢から腕を体側に下した姿勢のデータをもとに片腕を体側に下した姿勢に変換するなどの左右別々の処理を行ってもよい。

【0107】

また、本実施形態の医用画像処理装置１は、特性情報に含まれる骨格、臓器、および筋組織の各々の剛性に基づいて、被検体Ｐの姿勢の変化に伴う重力方向の変化を加味して３次元構造３０１を変形する。このため、本実施形態の医用画像処理装置１によれば、被検体Ｐの姿勢の変化によって生じた重力方向の変化に伴う各特徴部位の各々の変化を、さらに高精度に反映した姿勢変更済みの３次元画像データを生成することができる。

【0108】

また、本実施形態の医用画像処理装置１は、骨格に相当する３次元構造３０１（第１の３次元構造）を変形または回転させた後に、変形または回転された第１の３次元構造の形状または向きに合わせて、臓器または筋組織に相当する３次元構造３０１（第２の３次元構造）を変形または回転させる。このため、本実施形態の医用画像処理装置１によれば、姿勢変更済みの３次元画像データにおける骨格の位置を先に特定することにより、臓器または筋肉の配置を特定するための処理の負荷を低減することができる。

【0109】

また、本実施形態の医用画像処理装置１は、腱に相当する３次元構造３０１（第３の３次元構造）と結合する複数の骨格に相当する３次元構造３０１（第１の３次元構造）同士の位置関係に基づいて、腱に相当する３次元構造３０１または筋肉に相当する３次元構造３０１（第４の３次元構造）を変形または回転させる。このため、本実施形態の医用画像処理装置１は、腱と接続する複数の骨同士の位置関係に応じた腱や筋肉の形状の変化を高精度に反映した姿勢変更済みの３次元画像データを生成することができる。

【0110】

なお、本実施形態において、図２では、臥位の状態の被検体Ｐを撮像するＸ線ＣＴ装置３を例示したが、Ｘ線ＣＴ装置３は、立位の状態の被検体Ｐを撮像する立位ＣＴ装置であっても良い。

【0111】

また、図３では立位の状態の被検体Ｐを撮像するＸ線診断装置２を例示したが、Ｘ線診断装置２は、臥位の状態の被検体Ｐを撮像するものでも良い。なお、図２、３に記載のＸ、Ｙ、Ｚ方向の向きは一例であり、これらに限定されるものではない。

【0112】

また、本実施形態の医用情報システムＳ１の構成は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、医用情報システムＳ１は、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）等の医用画像保管装置と、医用画像処理装置１とを備えるものであっても良い。当該構成を採用する場合は、医用画像処理装置１は、医用画像保管装置から３次元画像および時系列の２次元画像を取得する。また、この場合、Ｘ線ＣＴ装置３およびＸ線診断装置２は、医用情報システムＳ１に含まれなくとも良い。

【0113】

また、本実施形態では、医用画像処理装置１を、Ｘ線ＣＴ装置３およびＸ線診断装置２とは別個の装置として記載したが、医用画像処理装置１は当該構成に限定されるものではない。具体的には、Ｘ線ＣＴ装置３またはＸ線診断装置２を、医用画像処理装置の一例としても良い。例えば、Ｘ線ＣＴ装置３のコンソール装置の処理回路が、取得機能１５１、第１の抽出機能１５２、第２の抽出機能１５３、変形機能１５４、生成機能１５５、および出力機能１５６を備える構成を採用しても良い。また、Ｘ線ＣＴ装置３またはＸ線診断装置２の代わりに他のモダリティが採用される場合には、当該他のモダリティを、医用画像処理装置の一例としても良い。

【0114】

（第２の実施形態）
上述の第１の実施形態では、３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１のＸ線画像データ２０上の位置に基づいて３次元構造３０１を配置していた。この第２の実施形態では、さらに、Ｘ線画像データ２０から被検体Ｐの身体の奥行方向の長さを推定し、当該推定の結果に基づいて、３次元構造３０１を配置する。

【0115】

本実施形態の医用情報システムＳ１は、第１の実施形態と同様の構成を備える。また、本実施形態の医用画像処理装置１は、第１の実施形態と同様に、ＮＷインタフェース１１０と、記憶回路１２０と、入力インタフェース１３０と、ディスプレイ１４０と、処理回路１５０とを備える。

【0116】

本実施形態の処理回路１５０は、第１の実施形態と同様に、取得機能１５１と、第１の抽出機能１５２と、第２の抽出機能１５３と、変形機能１５４と、生成機能１５５と、出力機能１５６とを備える。取得機能１５１と、第１の抽出機能１５２と、第２の抽出機能１５３と、変形機能１５４と、出力機能１５６とは、第１の実施形態と同様の機能を備える。

【0117】

本実施形態の生成機能１５５は、第１の実施形態の機能を備えた上で、Ｘ線画像データ２０に描出された被検体Ｐの胸骨の位置、胸骨の傾き、被検体Ｐの肋骨の位置、または肋骨の傾きに基づいて、被検体Ｐの胸郭の厚さを推定する。生成機能１５５は、該推定の結果に基づいて、複数の３次元構造３０１の各々の配置を調整する。

【0118】

図９は、呼気時と吸気時における胸骨および肋骨の差異を説明する図である。胸骨は、吸気と共に、体軸Ｏに直交する方向に移動する。このため、図９に示すように、吸気時における体軸Ｏと胸骨とのなす角θ２は、呼気時における体軸Ｏと胸骨とのなす角θ１よりも大きくなる。また、吸気時の方が被検体Ｐの胸郭が広がって奥行方向の厚みが増す。このため、吸気時における被検体Ｐの身体の奥行方向の長さ（奥行）ｄ２は、呼気時における被検体Ｐの身体の奥行方向の長さｄ１よりも長くなる。

【0119】

図９においては、被検体Ｐの側面方向から見た場合における胸骨および肋骨を図示しているが、呼気時と吸気時における胸骨の角度の違いは、被検体Ｐの腹背方向（正面方向または背面方向）からＸ線を照射して撮影されたＸ線画像データ２０においても、描出される。また、図９に示すように、吸気時と吸気時とでは肋骨の角度も異なる。当該差異も、被検体Ｐの腹背方向からＸ線を照射して撮影されたＸ線画像データ２０に描出される。

【0120】

例えば、本実施形態の生成機能１５５は、複数のＸ線画像データ２０に描出された被検体Ｐの胸骨の位置、胸骨の傾き、被検体Ｐの肋骨の位置、または肋骨の傾きに基づいて、被検体Ｐが呼気状態であるか吸気状態であるかを判定する。生成機能１５５は、被検体Ｐが呼気状態であるか吸気状態であるかに基づいて、被検体Ｐの身体の奥行方向の長さを推定する。

【0121】

また、胸郭全体が呼吸によって均等に拡大または縮小するのではなく、特徴部位によって変動の大きさに差異がある。具体的には、胸郭のうち、被検体Ｐの足側に近い方の特徴部位の方が、被検体Ｐの頭側に近い方の特徴部位よりも、呼吸による大きさの変動が大きくなる。

【0122】

また、被検体Ｐの姿勢によっても、胸郭の拡大または縮小の程度が異なる。例えば、被検体Ｐが立位の場合は、横臥位の場合よりも、被検体Ｐの背中側に向かって胸郭が大きく広がる。本実施形態の生成機能１５５は、このような被検体Ｐの姿勢に応じて、呼気時および吸気時の胸郭の大きさ、および被検体Ｐの身体の奥行方向の長さを推定する。

【0123】

生成機能１５５は、該推定の結果に基づいて、３次元空間における複数の３次元構造３０１の各々の配置を調整する。また、生成機能１５５は、椎体と胸骨をつなぐ肋骨の角度からも情報を得て体厚を推定して、３次元空間における複数の３次元構造３０１の各々の配置に反映させる。

【0124】

本実施形態の医用画像処理装置１によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、被検体Ｐの身体の奥行方向の長さを推定することにより、さらに高精度な姿勢変更済みの３次元画像データを生成することができる。

【0125】

（変形例１）
上述の第１、第２の実施形態では、３次元のＸ線ＣＴ画像データ３０を第１の画像データの一例とし、２次元のＸ線画像データ２０を第２の画像データの一例としたが、第１の画像データおよび第２の画像データは、これらに限定されるものではない。

【0126】

また、上述の第１、第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置３を第１の装置の一例とし、Ｘ線診断装置２を第２の装置の一例としたが、第１の装置および第２の装置は撮像形式の異なる装置であれば良く、これらに限定されるものではない。

【0127】

例えば、Ｘ線ＣＴ装置３またはＸ線診断装置２の代わりに、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置、磁気共鳴イメージング装置、Ｘ線アンギオグラフィ装置、超音波診断装置、またはその他の撮像装置等の各種のモダリティが採用されても良い。

【0128】

例えば、第１の画像データと第２の画像データとは共に３次元画像データであっても良い。一例として、第１の画像データがＸ線ＣＴ画像データ３０、第２の画像データが磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置で撮像された３次元の磁気共鳴画像データであっても良い。

【0129】

また、第１の画像データと第２の画像データとは共に２次元画像データであっても良い。なお、第１の画像データが２次元画像データである場合には、生成機能１５５によって生成される第３の画像データも２次元画像データとなる。

【0130】

例えば、第２の画像データは、光学画像であっても良い。また、第２の画像データは、超音波診断装置によって撮像された超音波画像データであっても良い。

【0131】

（変形例２）
上述の第１、第２の実施形態では、主として胸部のＸ線ＣＴ画像データ３０およびＸ線画像データ２０を例示して説明したが、撮像範囲はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線ＣＴ画像データ３０およびＸ線画像データ２０は、膝または椎体を撮像範囲としても良い。

【0132】

例えば、被検体Ｐの検査対象部位が、被検体Ｐが臥位状態では顕現しない場合は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０では、被検体Ｐの検査対象部位の疾病または傷病の状態を描出することが困難な場合がある。

【0133】

より具体的には、被検体Ｐが椎体側弯患者である場合、臥位状態で撮像されたＸ線ＣＴ画像データ３０では、椎体の側弯箇所が伸びてしまい、側弯状態を立体画像で描出することが困難である。立位ＣＴ装置であれば、立位状態の被検体Ｐの椎体の側弯状態を描出することができるが、被検体Ｐの病状によっては、撮像の間、立位姿勢を維持することが困難なため、立位ＣＴ装置での撮像が難しい場合がある。

【0134】

本変形例の変形機能１５４および生成機能１５５は、Ｘ線ＣＴ装置３で臥位撮影した椎体側弯患者である被検体Ｐの椎体を含むＸ線ＣＴ画像データ３０と、被検体Ｐを立位で撮影した椎体のＸ線画像データ２０とを第１の実施形態と同様の手法により位置合わせすることにより、椎体側弯の３次元画像データを生成する。

【0135】

本変形例においては、臥位が第１の姿勢の一例であり、立位が第２の姿勢の一例である。また、本変形例においては、特性情報は、被検体Ｐの動きに伴う変形として、被検体Ｐが臥位の姿勢から立位の姿勢に変化した場合における骨格、臓器、または筋組織の形状の変化を表す情報を含むものとする。

【0136】

本変形例の医用画像処理装置１によれば、立位ＣＴ装置を使用しなくとも、立位状態の椎体の３次元画像データを生成することができる。

【0137】

また、椎体側弯患者に限らず、変形性膝関節症患者の膝についても、本変形例を適用することができる。

【0138】

（変形例３）
上述の第１、第２の実施形態では、医用画像処理装置１は、３次元構造３０１に対応する２次元部位画像データ２０１のＸ線画像データ２０上の位置に基づいて３次元構造３０１を３次元空間内に配置していたが、標準人体モデルを基準として位置合わせを行っても良い。

【0139】

標準人体モデルは、一般的な人体の立体画像モデルであり、例えば、予め記憶回路１２０に記憶される。変形機能１５４は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０とＸ線画像データ２０とを、それぞれ標準人体モデルを基準として大きさや形状の補正を行ってから、Ｘ線ＣＴ画像データ３０に含まれる３次元構造３０１と、Ｘ線画像データ２０に含まれる２次元部位画像データ２０１との比較を行っても良い。

【0140】

また、生成機能１５５は、標準人体モデルを基準として、３次元構造３０１を配置することにより、３次元構造３０１の位置決めの処理を効率化しても良い。

【0141】

（変形例４）
また、医用画像処理装置１は、被検体Ｐの姿勢の変化によるＣＴ値の変化を、姿勢変更済みの３次元画像データに反映しても良い。

【0142】

例えば、本変形例の生成機能１５５は、生成した姿勢変更済みの３次元画像データにおける胸郭の大きさの変化に基づいて、姿勢変更済みの３次元画像データにおける肺のＣＴ値を変更する。

【0143】

Ｘ線ＣＴ画像データ３０においては、ＣＴ値が画素値に変換されるため、生成機能１５５によってＣＴ値が変更されることにより、姿勢変更済みの３次元画像データに基づく画像がディスプレイ１４０に表示される際の画素値が変化する。

【0144】

具体的には、肺に取り込まれた空気の量が少ないほど、肺のＣＴ値は高くなる。このため、生成機能１５５は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０とＸ線画像データ２０の撮像時の被検体Ｐの姿勢に応じて、被検体Ｐの胸郭内の空間の体積を推定し、該推定の結果から、肺に取り込まれた空気の量を推定する。

【0145】

被検体Ｐの胸郭の大きさは、被検体Ｐが腕を挙上している場合には、腕を体側に沿って降ろしている場合よりも大きくなる。このため、生成機能１５５は、Ｘ線ＣＴ画像データ３０における肺のＣＴ値を、Ｘ線画像データ２０の撮像時における被検体Ｐの姿勢において推定される被検体Ｐの胸郭内の空間の体積に応じて補正する。このような補正により、医用画像処理装置１は、Ｘ線画像データ２０の撮像時における被検体Ｐの姿勢に即した姿勢変更済みの３次元画像データを生成することができる。

【0146】

また、生成機能１５５は、上述の第２の実施形態のように被検体Ｐの胸骨および肋骨の位置または角度に基づいて推定された被検体Ｐの胸郭の厚さに基づいて、肺のＣＴ値を変更しても良い。

【0147】

なお、ＣＴ値の補正は、姿勢変更済みの３次元画像データの生成後ではなく、３次元構造３０１と２次元部位画像データ２０１との比較の際に、変形機能１５４が実施するものとしても良い。

【0148】

（変形例５）
また、上述の第１、第２の実施形態では、１回の撮像で撮像されたＸ線画像データ２０を第２の画像データの一例としたが、モダリティによっては、受光面の面積等の問題により、１回の撮影で胸部全体を撮影することができない場合がある。このような場合には、医用画像処理装置１は、Ｘ線画像データ２０からイメージステッチング等の技術を用いて胸部全体の画像を生成しても良い。当該機能は、例えば第１の抽出機能１５２に含まれるものとする。

【0149】

（変形例６）
また、医用画像処理装置１は、撮像時刻の異なる複数のＸ線画像データ２０を用いて、姿勢変更済みの３次元画像データを生成しても良い。例えば、本変形例の第２の抽出機能１５３は、撮像時刻の異なる複数のＸ線画像データ２０から２次元部位画像データ２０１を抽出する。また、本変形例の変形機能１５４は、複数のＸ線画像データ２０から抽出された２次元部位画像データ２０１に基づいて、３次元構造３０１を変形または回転させる。

【0150】

本変形例の医用画像処理装置１は、例えば連続して撮像された複数のＸ線画像データ２０における特徴部位の位置や形状を加味することにより、より高精度に姿勢変更済みの３次元画像データを生成することができる。

【0151】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、異なる姿勢の被検体を撮像した複数の医用画像データを高精度に位置合わせすることができる。

【0152】

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】

【0153】

１ 医用画像処理装置
２ Ｘ線診断装置
３ Ｘ線ＣＴ装置
２０ Ｘ線画像データ
３０ Ｘ線ＣＴ画像データ
１４０ ディスプレイ
１５０ 処理回路
１５１ 取得機能
１５２ 第１の抽出機能
１５３ 第２の抽出機能
１５４ 変形機能
１５５ 生成機能
１５６ 出力機能
２０１，２０１ａ～２０１ｄ ２次元部位画像データ
３０１，３０１ａ～３０１ｄ ３次元構造
Ｐ 被検体
Ｓ１ 医用情報システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】