特許 7574123 画像位置合わせ装置、方法およびプログラム

(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】2024-10-18

(45)【発行日】2024-10-28

(54)【発明の名称】画像位置合わせ装置、方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/33 20170101AFI20241021BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20241021BHJP

   A61B 5/055 20060101ALI20241021BHJP

【ＦＩ】

G06T7/33

A61B6/03 560B

A61B5/055 380

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021050707

(22)【出願日】2021-03-24

(65)【公開番号】P2022148869

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-10-05

(73)【特許権者】

【識別番号】512052971

【氏名又は名称】富士フイルム医療ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 研一

【審査官】松浦 功

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１２７４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８４１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０１５５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５２２７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５９６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０２７７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｔ ７／００ － ７／９０

Ａ６１Ｂ ６／０３

Ａ６１Ｂ ５／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
少なくとも１つのスライス画像からなる第１の３次元画像および複数のスライス画像からなる第２の３次元画像を取得し、
前記第１の３次元画像に含まれる１つの比較元スライス画像と前記第２の３次元画像に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、スライス画像面内の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
前記被写体領域の重心および慣性主軸の少なくとも一方を一致させた後の、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出し、
前記評価値に基づいて前記比較先スライス画像のうちの前記比較元スライス画像に対応する比較対象スライス画像を決定し、
前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との間において、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるための前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との位置合わせ量を保存し、
前記比較元スライス画像が切り替えられた場合、前記保存された位置合わせ量を用いて、切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる画像位置合わせ装置。

【請求項2】

少なくとも１つのプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
少なくとも１つのスライス画像からなる第１の３次元画像および複数のスライス画像からなる第２の３次元画像を取得し、
前記第１の３次元画像に含まれる１つの比較元スライス画像と前記第２の３次元画像に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、スライス画像面内の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
前記被写体領域の重心および慣性主軸の少なくとも一方を一致させた後の、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出し、
前記評価値に基づいて前記比較先スライス画像のうちの前記比較元スライス画像に対応する比較対象スライス画像を決定し、
前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との間において、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるための前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との位置合わせ量を保存し、
前記比較元スライス画像が切り替えられた場合、前記切り替えられた比較元スライス画像があらかじめ定められた条件を満足するか否かを判定し、前記判定が否定された場合、前記保存された位置合わせ量を用いて、前記切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
前記判定が肯定された場合、切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、新たに位置合わせ量を導出して前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる画像位置合わせ装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、前記評価値を１回のみ導出する請求項１または２に記載の画像位置合わせ装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、前記比較元スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を導出し、
前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれにおける被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を導出する請求項１から３のいずれか１項に記載の画像位置合わせ装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記比較元スライス画像および前記比較先スライス画像の濃度を、その面密度に持つ剛体と見なすことにより、前記比較元スライス画像における前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾き、並びに前記比較先スライス画像における前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きを導出する請求項４に記載の画像位置合わせ装置。

【請求項6】

前記プロセッサは、前記比較元スライス画像および前記比較先スライス画像を前記被写体領域と背景領域とに二値化処理し、
前記被写体領域を一定の面密度を持つ剛体と見なすことにより、前記比較元スライス画像における前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾き、並びに前記比較先スライス画像における前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きを導出する請求項４に記載の画像位置合わせ装置。

【請求項7】

前記二値化処理は、二値化された前記比較元スライス画像および前記比較先スライス画像に対する膨張および収縮の組み合わせによるフィルタ処理を含む請求項６に記載の画像位置合わせ装置。

【請求項8】

前記評価値は、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの相互情報量、差の絶対値の総和、差の二乗和および正規化相互相関係数のいずれかである請求項１から７のいずれか１項に記載の画像位置合わせ装置。

【請求項9】

前記プロセッサは、前記比較元スライス画像および前記２以上の比較先スライス画像の双方における前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を、基準となる位置および軸の少なくとも一方に一致させることにより、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像との間で一致させる請求項１から８のいずれか１項に記載の画像位置合わせ装置。

【請求項10】

前記プロセッサは、前記比較元スライス画像および前記比較対象スライス画像をディスプレイに表示する請求項１から９のいずれか１項に記載の画像位置合わせ装置。

【請求項11】

少なくとも１つのスライス画像からなる第１の３次元画像および複数のスライス画像からなる第２の３次元画像を取得し、
前記第１の３次元画像に含まれる１つの比較元スライス画像と前記第２の３次元画像に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、スライス画像面内の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
前記被写体領域の重心および慣性主軸の少なくとも一方を一致させた後の、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出し、
前記評価値に基づいて前記比較先スライス画像のうちの前記比較元スライス画像に対応する比較対象スライス画像を決定し、
前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との間において、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるための前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との位置合わせ量を保存し、
前記比較元スライス画像が切り替えられた場合、前記保存された位置合わせ量を用いて、切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる画像位置合わせ方法。

【請求項12】

少なくとも１つのスライス画像からなる第１の３次元画像および複数のスライス画像からなる第２の３次元画像を取得し、
前記第１の３次元画像に含まれる１つの比較元スライス画像と前記第２の３次元画像に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、スライス画像面内の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
前記被写体領域の重心および慣性主軸の少なくとも一方を一致させた後の、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出し、
前記評価値に基づいて前記比較先スライス画像のうちの前記比較元スライス画像に対応する比較対象スライス画像を決定し、
前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との間において、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるための前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との位置合わせ量を保存し、
前記比較元スライス画像が切り替えられた場合、前記切り替えられた比較元スライス画像があらかじめ定められた条件を満足するか否かを判定し、前記判定が否定された場合、前記保存された位置合わせ量を用いて、前記切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
前記判定が肯定された場合、切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、新たに位置合わせ量を導出して前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる画像位置合わせ方法。

【請求項13】

少なくとも１つのスライス画像からなる第１の３次元画像および複数のスライス画像からなる第２の３次元画像を取得する手順と、
前記第１の３次元画像に含まれる１つの比較元スライス画像と前記第２の３次元画像に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、スライス画像面内の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる手順と、
前記被写体領域の重心および慣性主軸の少なくとも一方を一致させた後の、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出する手順と、
前記評価値に基づいて前記比較先スライス画像のうちの前記比較元スライス画像に対応する比較対象スライス画像を決定する手順と、
前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との間において、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるための前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との位置合わせ量を保存する手順と、
前記比較元スライス画像が切り替えられた場合、前記保存された位置合わせ量を用いて、切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる手順とをコンピュータに実行させる画像位置合わせプログラム。

【請求項14】

少なくとも１つのスライス画像からなる第１の３次元画像および複数のスライス画像からなる第２の３次元画像を取得する手順と、
前記第１の３次元画像に含まれる１つの比較元スライス画像と前記第２の３次元画像に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、スライス画像面内の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる手順と、
前記被写体領域の重心および慣性主軸の少なくとも一方を一致させた後の、前記比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出する手順と、
前記評価値に基づいて前記比較先スライス画像のうちの前記比較元スライス画像に対応する比較対象スライス画像を決定する手順と、
前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との間において、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるための前記比較元スライス画像と前記比較対象スライス画像との位置合わせ量を保存する手順と、
前記比較元スライス画像が切り替えられた場合、前記切り替えられた比較元スライス画像があらかじめ定められた条件を満足するか否かを判定し、前記判定が否定された場合、前記保存された位置合わせ量を用いて、前記切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる手順と、
前記判定が肯定された場合、切り替えられた比較元スライス画像と前記２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、新たに位置合わせ量を導出して前記被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる手順とをコンピュータに実行させる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】

本開示は、画像位置合わせ装置、方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＣＴ(Computed Tomography)装置およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等の医療機器の進歩により、より質の高い高解像度の医用画像を用いての画像診断が可能となってきている。とくに、ＣＴ画像およびＭＲＩ画像等の３次元画像を用いた画像診断により、病変の領域を精度よく特定することができるため、特定した結果に基づいて適切な治療が行われるようになってきている。

【0003】

また、同一の患者について、撮影時期が異なる複数の３次元画像を同時に表示して経過観察を行う場合がある。このような場合、複数の３次元画像について対応する解剖学的位置のスライス画像を表示することにより、複数の３次元画像の比較読影を容易に行うことができる。

【0004】

このため、複数の３次元画像間において位置合わせを行うための各種手法が提案されている。例えば特許文献１および非特許文献１，２には、比較元の画像および比較先の画像についての結合ヒストグラムを導出し、結合ヒストグラムから相互情報量と称される評価値を算出することにより位置合わせを行う手法が提案されている。相互情報量は、比較元の画素の濃度が決まったときに、対応する比較先の画素の濃度が高い確率で予測できる場合に高くなるような評価指標であり、ＣＴ画像とＭＲＩ画像とのように異なるモダリティ間の画像であっても位置合わせを行うことができる。

【0005】

また、同一部位を撮影した複数の画像間において、各画像の重心および慣性主軸を求め、画像間で重心および慣性主軸を一致させることにより、画像間の位置合わせを行う手法も提案されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－２３９８１２号公報

【文献】特開平０５－０１５５２５号公報

【非特許文献】

【0007】

【文献】“Alignment by maximization of mutual information”, P. Viola & W.M. Wells, Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision, 1995, DOI: 10.1109/ICCV.1995.466930

【文献】“Multimodality image registration by maximization of mutual information”, F. Maes et al., IEEE Transactions on Medical Imaging, Volume: 16, Issue: 2, April 1997, P.187-198, DOI: 10.1109/42.563664

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、相互情報量を用いた位置合わせは、最適解が得られるまでに相互情報量を繰り返し複数回評価する必要がある。このため、複数のスライス画像からなる３次元画像間で同一の解剖学的位置となるスライス画像の位置合わせを行う場合、比較対象となる画像が特定されるまでの演算量が多くなる。したがって、相互情報量を用いた位置合わせを行う場合、比較読影の際にリアルタイムで演算することは不向きである。また、特許文献２に記載された手法は、画像間の重心および慣性主軸を一致させる処理を行うのみであるため、位置合わせの精度がそれほど高くない。

【0009】

本開示は上記事情に鑑みなされたものであり、３次元画像間におけるスライス画像の位置合わせを比較的少ない演算量にて精度よく行うことができるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示による画像位置合わせ装置は、少なくとも１つのプロセッサを備え、
プロセッサは、少なくとも１つのスライス画像からなる第１の３次元画像および複数のスライス画像からなる第２の３次元画像を取得し、
第１の３次元画像に含まれる１つの比較元スライス画像と第２の３次元画像に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、スライス画像面内の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
被写体領域の重心および慣性主軸の少なくとも一方を一致させた後の、比較元スライス画像と２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出し、
評価値に基づいて比較先スライス画像のうちの比較元スライス画像に対応する比較対象スライス画像を決定する。

【0011】

なお、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像と２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、評価値を１回のみ導出するものであってもよい。

【0012】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を導出し、
２以上の比較先スライス画像のそれぞれにおける被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を導出するものであってもよい。

【0013】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像および比較先スライス画像の濃度を、その面密度に持つ剛体と見なすことにより、比較元スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾き、並びに比較先スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きを導出するものであってもよい。

【0014】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像および比較先スライス画像を被写体領域と背景領域とに二値化処理し、
被写体領域を一定の面密度を持つ剛体と見なすことにより、比較元スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾き、並びに比較先スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きを導出するものであってもよい。

【0015】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、二値化処理は、二値化された画像に対する膨張および収縮の組み合わせによるフィルタ処理を含むものであってもよい。

【0016】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、評価値は、比較元スライス画像と２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの相互情報量、差の絶対値の総和、差の二乗和および正規化相互相関係数のいずれかであってもよい。

【0017】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像および２以上の比較先スライス画像の双方における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を、基準となる位置および軸の少なくとも一方に一致させることにより、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を、比較元スライス画像と２以上の比較先スライス画像との間で一致させるものであってもよい。

【0018】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像および比較対象スライス画像をディスプレイに表示するものであってもよい。

【0019】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像と比較対象スライス画像との間において、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるための比較元スライス画像と比較対象スライス画像との位置合わせ量を保存するものであってもよい。

【0020】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像が切り替えられた場合、保存された位置合わせ量を用いて、切り替えられた比較元スライス画像と２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるものであってもよい。

【0021】

また、本開示による画像位置合わせ装置においては、プロセッサは、比較元スライス画像が切り替えられた場合、切り替えられた比較元スライス画像があらかじめ定められた条件を満足するか否かを判定し、判定が否定された場合、保存された位置合わせ量を用いて、切り替えられた比較元スライス画像と２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
判定が肯定された場合、切り替えられた比較元スライス画像と２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、新たに位置合わせ量を導出して被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させるものであってもよい。

【0022】

本開示による画像位置合わせ方法は、少なくとも１つのスライス画像からなる第１の３次元画像および複数のスライス画像からなる第２の３次元画像を取得し、
第１の３次元画像に含まれる１つの比較元スライス画像と第２の３次元画像に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの間で、スライス画像面内の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させ、
被写体領域の重心および慣性主軸の少なくとも一方を一致させた後の、比較元スライス画像と２以上の比較先スライス画像のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出し、
評価値に基づいて比較先スライス画像のうちの比較元スライス画像に対応する比較対象スライス画像を決定する。

【0023】

なお、本開示による画像位置合わせ方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

【発明の効果】

【0024】

本開示によれば、３次元画像間におけるスライス画像の位置合わせを比較的少ない演算量にて精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本開示の第１の実施形態による画像位置合わせ装置を適用した医療情報システムの概略構成を示す図

【図2】第１の実施形態による画像位置合わせ装置の概略構成を示す図

【図3】第１の実施形態による画像位置合わせ装置の機能構成図

【図4】被写体領域を特定する処理を説明するための図

【図5】第１の位置合わせの概念を示す図

【図6】第１の位置合わせを説明するための図

【図7】比較対象スライス画像の決定を説明するための図

【図8】ＣＴ画像の表示画面を示す図

【図9】第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート

【図10】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート

【図11】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート

【図12】第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャート

【図13】第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。まず、第１の実施形態による画像位置合わせ装置を適用した医療情報システム１の構成について説明する。図１は、医療情報システム１の概略構成を示す図である。図１に示す医療情報システム１は、公知のオーダリングシステムを用いた診療科の医師からの検査オーダに基づいて、被写体の検査対象部位の撮影、撮影により取得された３次元画像等の医用画像の保管、読影医による医用画像の読影と読影レポートの作成、および依頼元の診療科の医師による読影レポートの閲覧と読影対象の医用画像の詳細観察とを行うためのシステムである。

【0027】

図１に示すように、医療情報システム１は、複数の撮影装置２、読影端末である複数の読影ＷＳ（WorkStation）３、診療ＷＳ４、画像サーバ５、画像データベース（以下、画像ＤＢ（DataBase）とする）６、レポートサーバ７およびレポートデータベース（以下レポートＤＢとする）８が、有線または無線のネットワーク１０を介して互いに通信可能な状態で接続されて構成されている。なお、医療情報システム１の具体例としては、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication Systems）が挙げられる。

【0028】

各機器は、医療情報システム１の構成要素として機能させるためのアプリケーションプログラムがインストールされたコンピュータである。アプリケーションプログラムは、ネットワーク１０に接続されたサーバコンピュータの記憶装置、若しくはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。または、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）およびＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。

【0029】

撮影装置２は、被写体の診断対象となる部位を撮影することにより、診断対象部位を表す医用画像を生成する装置（モダリティ）である。具体的には、単純Ｘ線撮影装置、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、およびＰＥＴ（Positron Emission Tomography)装置等である。本実施形態においては、撮影装置２において、複数のスライス画像からなる３次元画像を医用画像として取得するものとする。撮影装置２により生成された医用画像は画像サーバ５に送信され、画像ＤＢ６に保存される。

【0030】

読影ＷＳ３は、例えば放射線科の読影医が、医用画像の読影および読影レポートの作成等に利用するコンピュータであり、第１の実施形態による画像位置合わせ装置を内包する。読影ＷＳ３では、画像サーバ５に対する医用画像の閲覧要求、画像サーバ５から受信した医用画像に対する各種画像処理、医用画像の表示、医用画像の読影、読影結果に基づく読影レポートの作成、レポートサーバ７に対する読影レポートの登録要求と閲覧要求、およびレポートサーバ７から受信した読影レポートの表示が行われる。これらの処理は、読影ＷＳ３が各処理のためのソフトウェアプログラムを実行することにより行われる。

【0031】

診療ＷＳ４は、診療科の医師が、画像の詳細観察、読影レポートの閲覧、および電子カルテの作成等に利用するコンピュータであり、処理装置、ディスプレイ等の表示装置、並びにキーボードおよびマウス等の入力装置により構成される。診療ＷＳ４では、画像サーバ５に対する画像の閲覧要求、画像サーバ５から受信した画像の表示、レポートサーバ７に対する読影レポートの閲覧要求、およびレポートサーバ７から受信した読影レポートの表示が行われる。これらの処理は、診療ＷＳ４が各処理のためのソフトウェアプログラムを実行することにより行われる。

【0032】

画像サーバ５は、汎用のコンピュータにデータベース管理システム（DataBase Management System: DBMS）の機能を提供するソフトウェアプログラムがインストールされたものである。また、画像サーバ５は画像ＤＢ６が構成されるストレージを備えている。ストレージは、画像サーバ５とデータバスとによって接続されたハードディスク装置であってもよいし、ネットワーク１０に接続されているＮＡＳ（Network Attached Storage）およびＳＡＮ（Storage Area Network）に接続されたディスク装置であってもよい。また、画像サーバ５は、撮影装置２からの医用画像の登録要求を受け付けると、その医用画像をデータベース用のフォーマットに整えて画像ＤＢ６に登録する。

【0033】

画像ＤＢ６には、撮影装置２において取得された医用画像の画像データと付帯情報とが登録される。付帯情報には、例えば、個々の医用画像を識別するための画像ＩＤ(identification)、被写体を識別するための患者ＩＤ、検査を識別するための検査ＩＤ、医用画像毎に割り振られるユニークなＩＤ（ＵＩＤ：unique identification）、医用画像が生成された検査日、検査時刻、医用画像を取得するための検査で使用された撮影装置の種類、患者氏名、年齢、性別等の患者情報、検査部位（撮影部位）、撮影情報（撮影プロトコル、撮影シーケンス、撮像手法、撮影条件、造影剤の使用等）、１回の検査で複数の医用画像を取得した場合のシリーズ番号あるいは採取番号等の情報が含まれる。また、本実施形態においては、画像ＤＢ６は、複数の患者についての複数の医用画像を保管して管理している。複数の医用画像は、同一患者についての撮影日時が異なる医用画像、または同一患者についての撮影装置（すなわちモダリティ）が異なる複数の医用画像も含む。例えば、画像ＤＢ６は、同一患者について撮影時期が異なるＣＴ画像、並びに同一患者についてＣＴ装置およびＭＲＩ装置により同時期に取得されたＣＴ画像およびＭＲＩ画像を保管して管理している。

【0034】

また、画像サーバ５は、読影ＷＳ３および診療ＷＳ４からの閲覧要求をネットワーク１０経由で受信すると、画像ＤＢ６に登録されている医用画像を検索し、検索された医用画像を要求元の読影ＷＳ３および診療ＷＳ４に送信する。

【0035】

レポートサーバ７には、汎用のコンピュータにデータベース管理システムの機能を提供するソフトウェアプログラムが組み込まれる。レポートサーバ７は、読影ＷＳ３からの読影レポートの登録要求を受け付けると、その読影レポートをデータベース用のフォーマットに整えてレポートＤＢ８に登録する。

【0036】

レポートＤＢ８には、読影医が読影ＷＳ３を用いて作成した読影レポートが登録される。読影レポートは、例えば、読影対象の医用画像、医用画像を識別する画像ＩＤ、読影を行った読影医を識別するための読影医ＩＤ、病変名、および病変の位置情報等を含んでいてもよい。

【0037】

また、レポートサーバ７は、読影ＷＳ３および診療ＷＳ４からの読影レポートの閲覧要求をネットワーク１０経由で受信すると、レポートＤＢ８に登録されている読影レポートを検索し、検索された読影レポートを要求元の読影ＷＳ３および診療ＷＳ４に送信する。

【0038】

ネットワーク１０は、病院内の各種機器を接続する有線または無線のローカルエリアネットワークである。ネットワーク１０に接続される各種機器は、同一の施設内にあるものには限定されない。他の病院および診療所等の地理的に遠隔地にある施設にあってもよい。この場合、ネットワーク１０は、各施設のローカルエリアネットワーク同士をインターネットまたは専用回線で接続した構成とすればよい。

【0039】

次いで、本開示の第１の実施形態による画像位置合わせ装置について説明する。図２は、第１の実施形態による画像位置合わせ装置のハードウェア構成を説明する。図２に示すように、画像位置合わせ装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、不揮発性のストレージ１３、および一時記憶領域としてのメモリ１６を含む。また、画像位置合わせ装置２０は、液晶ディスプレイ等のディスプレイ１４、キーボードとマウス等の入力デバイス１５、およびネットワーク１０に接続されるネットワークＩ／Ｆ（InterFace）１７を含む。ＣＰＵ１１、ストレージ１３、ディスプレイ１４、入力デバイス１５、メモリ１６およびネットワークＩ／Ｆ１７は、バス１８に接続される。ＣＰＵ１１は、本開示におけるプロセッサの一例である。

【0040】

ストレージ１３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、およびフラッシュメモリ等によって実現される。記憶媒体としてのストレージ１３には、画像位置合わせプログラム１２が記憶される。ＣＰＵ１１は、ストレージ１３から画像位置合わせプログラム１２を読み出してからメモリ１６に展開し、展開した画像位置合わせプログラム１２を実行する。

【0041】

次いで、第１の実施形態による画像位置合わせ装置の機能的な構成を説明する。図３は、第１の実施形態による画像位置合わせ装置の機能的な構成を示す図である。図３に示すように画像位置合わせ装置２０は、画像取得部２１、第１導出部２２、第１位置合わせ部２３、第２導出部２４、第２位置合わせ部２５および表示制御部２６を備える。そしてＣＰＵ１１が画像位置合わせプログラム１２を実行することにより、ＣＰＵ１１は、画像取得部２１、第１導出部２２、第１位置合わせ部２３、第２導出部２４、第２位置合わせ部２５および表示制御部２６として機能する。

【0042】

ここで、本実施形態による画像位置合わせ装置２０は、同一患者について撮影時期が異なる２つの３次元画像の比較読影を行う場合の画像位置合わせを行うものである。なお、本実施形態においては、３次元画像は複数のアキシャル断面のスライス画像からなるＣＴ画像であるものとする。以下、２つの３次元画像のうち撮影時期が新しい３次元画像を第１の３次元画像Ｇ１、撮影時期が古い３次元画像を第２の３次元画像Ｇ２とする。

【0043】

比較読影を行うために、後述するように表示制御部２６は第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像Ｇ２とを並べてディスプレイ１４に表示する。この際、第１の３次元画像Ｇ１について所望とされる解剖学的位置のスライス画像が表示される。表示されたスライス画像が比較元スライス画像となる。本実施形態においては、表示された１つの比較元スライス画像と解剖学的位置が対応する比較対象スライス画像を、第２の３次元画像Ｇ２に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像から決定することにより、第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像Ｇ２との位置合わせを行う。したがって、本実施形態における画像位置合わせとは、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２における対応する解剖学的位置のスライス画像を一致させる処理となる。

【0044】

画像取得部２１は、操作者である読影医による入力デバイス１５からの指示により、画像サーバ５から読影レポートを作成するための第１の３次元画像Ｇ１および第２の３次元画像Ｇ２を取得する。

【0045】

第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２は、ディスプレイ１４に表示して観察が可能なようにウィンドウレベルおよびウィンドウ幅が設定されている。ウィンドウレベルとは、ＣＴ画像のような信号値の幅が広い３次元画像をディスプレイ１４に表示する際に、ディスプレイ１４が表示可能な階調における、観察したい部位の中心となるＣＴ値である。ウィンドウ幅とは、観察したい部位のＣＴ値の下限値と上限値との幅である。また、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２の座標系は被写体の足から頭に向かう方向をｚ方向、スライス面において被写体の左に向かう方向をｘ方向、スライス面において被写体の後に向かう方向をｙ方向とする。

【0046】

第１導出部２２は、第１の３次元画像Ｇ１に含まれる１つの比較元スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きを導出する。なお、比較元スライス画像は、表示制御部２６によりディスプレイ１４に表示されている１つのスライス画像である。また、第１導出部２２は、第２の３次元画像Ｇ２に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きを導出する。なお、２以上の比較先スライス画像とは、第２の３次元画像Ｇ２に含まれるすべてのスライス画像であってもよく、一部のスライス画像であってもよい。一部のスライス画像は、第２の３次元画像Ｇ２に含まれるすべてのスライス画像のうちの、あらかじめ定められた間隔で間引かれたスライス画像であってもよい。また、一部のスライス画像は、第２の３次元画像Ｇ２に含まれるすべてのスライス画像のうちの、比較元スライス画像と対応すると予測されるスライス画像およびこれに隣接する１以上のスライス画像であってもよい。

【0047】

以下、比較元スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの導出について説明する。第１導出部２２は、比較元スライス画像における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの導出に際して、比較元スライス画像における被写体領域を特定する。図４は被写体領域を特定する処理を説明するための図である。図４において左右方向がｘ方向、上下方向がｙ方向となる。まず、第１導出部２２は比較元スライス画像ＳＬ１を被写体領域と背景領域とに二値化処理する。二値化処理のしきい値は、比較元スライス画像ＳＬ１に含まれる被写体領域と背景領域とを分けるために適切な値に設定される。図４においては、二値化された比較元スライス画像ＳＬ１－１の背景領域を白、被写体領域を黒で示している。

【0048】

ここで、図４に示すように二値化された比較元スライス画像ＳＬ１－１には、ノイズ等の影響により、被写体領域内に値が０となる小領域（以下、穴とする）が存在する。第１導出部２２は、穴４０を被写体領域に含めるために、二値化された比較元スライス画像ＳＬ１－１に対する膨張および収縮の組み合わせによるフィルタ処理を行う。フィルタ処理は、例えば、モフォロジーフィルタを用いたオープニング処理またはクロージング処理を用いることができる。これにより、図４に示すように、被写体領域に含まれる穴４０が除去された、二値化された比較元スライス画像ＳＬ１－２を導出する。なお、オープニング処理またはクロージング処理に代えて、被写体領域に含まれる、任意のフィルタを用いてあらかじめ定められたしきい値以下の面積となる背景領域を被写体領域と同じ色に修正するフィルタ処理を行うようにしてもよい。

【0049】

第１導出部２２は、二値化され、かつフィルタ処理された比較元スライス画像ＳＬ１－２の被写体領域を一定の面密度を持つ２次元的な平板状の剛体と見なすことにより、比較元スライス画像ＳＬ１における被写体領域の重心および画像面内における慣性主軸の傾きを導出する。具体的には、まず以下の式（１）により、重心（ｘ０，ｙ０）を導出する。なお、式（１）においてρ（ｉ，ｊ）は二値化された比較元スライス画像ＳＬ１－２の画素位置（ｉ，ｊ）における濃度に対応する面密度である。

【数1】

【0050】

一方、第１導出部２２は慣性主軸の傾きの導出に際して、まず慣性テンソルＩを下記の式（２）により導出する。

【数2】

【0051】

画像面内における慣性主軸の傾きは、慣性テンソルＩの非対角成分（慣性乗積）が０になるような座標変換に対応する。このため、非対角成分が０になるという条件から、２次方程式の解の公式を利用して、慣性主軸の傾きθは下記の式（３）により求められる。

【数3】

【0052】

ここで、３次元画像のアキシャル断面のスライス画像に含まれる被写体領域は、一般に頭部は縦長、胴体は横長になる。このため、慣性主軸は縦になったり横になったりする。本実施形態において、第１導出部２２が慣性主軸の傾きθを求める目的は、比較元スライス画像ＳＬ１と比較先スライス画像ＳＬ２との相対的な傾きの相違を求めるためである。したがって、第１導出部２２は、式（３）により算出される２つの解のうち、絶対値が小さい方の解（ｘ軸となす角度を０度とした場合の±９０度に近くない方の解）を被写体の傾きと解釈し、慣性主軸の傾きθとして導出する。

【0053】

なお、第１導出部２２は、第２の３次元画像Ｇ２に含まれる２以上の比較先スライス画像ＳＬ２の被写体領域の重心および慣性主軸の傾きも上記と同様に導出する。

【0054】

第１位置合わせ部２３は、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２との間で一致させる第１の位置合わせを行う。図５は第１の位置合わせの概念を示す図である。本実施形態においては、図５に示すように、１つの比較元スライス画像ＳＬ１と、２以上の比較先スライス画像ＳＬ２との間で第１の位置合わせを行う。

【0055】

なお、本実施形態においては、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの双方を比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２との間で一致させるものとするが、これに限定されるものではない。被写体領域の重心および慣性主軸の傾きのいずれか一方のみを、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２との間で一致させるものとしてもよい。

【0056】

図６は第１の位置合わせを説明するための図である。図６に示すように比較元スライス画像ＳＬ１と比較先スライス画像ＳＬ２とでは、重心ｇ１と重心ｇ２とが異なる位置にある。また、慣性主軸４１の傾きθ１と慣性主軸４２の傾きθ２とが異なる。なお、図６に示した重心ｇ１，ｇ２の位置の相違および慣性主軸４１，４２の傾きθ１，θ２の相違は例示に過ぎないものであり、実際には図６に示す相違よりも小さいものである。

【0057】

第１位置合わせ部２３は、重心ｇ１と重心ｇ２とを一致させるための、比較元スライス画像ＳＬ１と比較先スライス画像ＳＬ２との相対的な平行移動量を導出する。そして、比較元スライス画像ＳＬ１と比較先スライス画像ＳＬ２とを、導出した平行移動量に基づいて相対的に平行移動することにより、重心ｇ１と重心ｇ２とを一致させる。さらに、第１位置合わせ部２３は、比較元スライス画像ＳＬ１の慣性主軸４１の傾きθ１と比較先スライス画像ＳＬ２の慣性主軸４２の傾きθ２とを一致させるための、一致後の重心ｇ１，ｇ２を中心とした相対的な回転量を導出する。そして、第１位置合わせ部２３は、導出した回転量に基づいて、比較元スライス画像ＳＬ１と比較先スライス画像ＳＬ２とを、一致させた重心ｇ１，ｇ２の周りに相対的に回転することにより慣性主軸４１，４２の傾きを一致させる。導出された平行移動量および回転量が位置合わせ量の一例である。

【0058】

この際、比較元スライス画像ＳＬ１を比較先スライス画像ＳＬ２に一致させるように第１の位置合わせを行ってもよく、比較先スライス画像ＳＬ２を比較元スライス画像ＳＬ１に一致させるように第１の位置合わせを行ってもよい。さらに、重心ｇ１および重心ｇ２が基準位置と一致し、慣性主軸の傾きθ１および慣性主軸の傾きθ２が基準角度と一致するように比較元スライス画像ＳＬ１および比較先スライス画像ＳＬ２の双方を移動および回転させることにより、第１の位置合わせを行ってもよい。なお、基準位置としては比較元スライス画像ＳＬ１および比較先スライス画像ＳＬ２の画像の中心位置を用いることができる。基準角度としては０度を用いることができる。０度は慣性主軸が比較元スライス画像ＳＬ１および比較先スライス画像ＳＬ２におけるｘ軸と一致する角度である。

【0059】

第２導出部２４は、第１の位置合わせ後の比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出する。類似度を表す評価値としては、例えば相互情報量を用いることができる。相互情報量の導出に際して、第２導出部２４は、第１の位置合わせ後の比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの結合ヒストグラムを導出する。

【0060】

結合ヒストグラムは、比較元スライス画像ＳＬ１の画素値と１つの比較先スライス画像ＳＬ２の画素値との２次元の度数分布を表したものである。本実施形態においては、比較元スライス画像ＳＬ１および比較先スライス画像ＳＬ２の階調を２５６段階とすると、結合ヒストグラムは２５６画素×２５６画素のサイズを有し、各画素の画素値が度数となる２次元画像で表すことが可能である。

【0061】

第２導出部２４は、結合ヒストグラムを用いて相互情報量を導出する。相互情報量は例えば上記特許文献１および非特許文献１，２に記載された手法等、任意の手法を用いることができる。ここで、相互情報量とは、２つの事象ＡとＢについて、事象Ａが有している事象Ｂに関する情報量を定量化した尺度である。画像の位置合わせにおいて用いられる相互情報量は正規化相互情報量と称される。正規化相互情報量ＮＭＩ（Ａ，Ｂ）は、事象Ａと事象Ｂとの２次元の結合ヒストグラムＨｉｓｔ（ａ，ｂ）から下式（４）によって求められる。

【数4】

【0062】

式（４）において、Ｈ（Ａ）は事象Ａのエントロピー、Ｈ（Ｂ）は事象Ｂのエントロピー、Ｈ（Ａ，Ｂ）は事象Ａ，Ｂの結合エントロピーである。ｐ（ａ）はａの確率密度分布、ｐ（ｂ）はｂの確率密度分布、ｐ（ａ，ｂ）はａ，ｂの同時確率分布であり、式（４）に示すように、Ｈｉｓｔ（ａ，ｂ）から求められる。すなわち、同時確率分布ｐ（ａ，ｂ）は結合ヒストグラムＨ（ａ，ｂ）を結合ヒストグラムＨ（ａ，ｂ）の総度数で除算したものである。確率分布ｐ（ａ）は同時確率分布ｐ（ａ，ｂ）をｂ方向に加算したものである。確率分布ｐ（ｂ）は同時確率分布ｐ（ａ，ｂ）をａ方向に加算したものである。

【0063】

第２導出部２４は、式（４）において、事象Ａおよびａに比較元スライス画像ＳＬ１、事象Ｂおよびｂに比較先スライス画像ＳＬ２を当てはめることにより、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの相互情報量ＮＭＩｊ（ｊは比較先スライス画像ＳＬ２の順序を示す番号）を導出する。なお、第２導出部２４は、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの相互情報量を１回のみ導出する。

【0064】

第２位置合わせ部２５は、評価値に基づいて２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のうちの比較元スライス画像ＳＬ１に対応する比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定する。具体的には、相互情報量が最大となる比較先スライス画像を比較対象スライス画像ＳＬＴ２に決定する。図７は比較対象スライス画像の決定を説明するための図である。なお、図７においては説明のために、比較先スライス画像は５つであるものとする。図７に示すように、５つの比較先スライス画像ＳＬ２－１～ＳＬ２－５のそれぞれについての比較元スライス画像ＳＬ１との相互情報量が、１．１、１．２、１．９、１．５、１．４であったとする。この場合、第２位置合わせ部２５は、５つの比較先スライス画像ＳＬ２－１～ＳＬ２－５のうち、相互情報量が最大の１．９となる比較先スライス画像ＳＬ２－３を比較対象スライス画像ＳＬＴ２に決定する。

【0065】

表示制御部２６は、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２をディスプレイ１４に表示する。図８は３次元画像の表示画面を示す図である。図８に示すように３次元画像の表示画面５０は、画像表示領域５１および文章表示領域５２を含む。画像表示領域５１には、第１の３次元画像Ｇ１および第２の３次元画像Ｇ２に含まれるスライス画像が表示される。表示されるスライス画像は、入力デバイス１５を用いて比較元となる第１の３次元画像Ｇ１を選択し、入力デバイス１５のマウスが備えるスクロールホイール等を用いて切り替え表示することができる。なお、第２の３次元画像Ｇ２を選択して切り替え表示した場合は、第２の３次元画像Ｇ２が比較元となる。また、画像表示領域５１に表示される第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像Ｇ２とのｘｙ方向の位置合わせは、第１導出部２２が導出した、比較元スライス画像ＳＬ１の重心と比較先スライス画像ＳＬ２の重心とを、それぞれの画像の表示領域の中心と一致させ、さらに比較元スライス画像ＳＬ１の慣性主軸の傾きと比較先スライス画像ＳＬ２の慣性主軸の傾きとを一致させることにより行えばよい。

【0066】

文章表示領域５２には、読影医による第１の３次元画像Ｇ１および第２の３次元画像Ｇ２の読影結果を表す所見文が、入力デバイス１５を用いて入力される。

【0067】

なお、読影の仕方によっては、第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像Ｇ２とで表示されるスライス画像の解剖学的位置を一致させたい場合もあれば、一致させたくない場合もある。このため、本実施形態においては、画像表示領域５１の下方に表示された同期ボタン５６により、表示されるスライス画像の位置の同期および非同期を切り替え可能としている。読影医は、同期ボタン５６を選択することにより、表示される第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像Ｇ２との、表示されるスライス面の同期および非同期を切り替えるようにしている。

【0068】

スライス面すなわち解剖学的位置の一致は、第１の３次元画像Ｇ１に含まれる表示された比較元スライス画像ＳＬ１について、上述したように第１導出部２２、第１位置合わせ部２３、第２導出部２４および第２位置合わせ部２５により行われる。この場合、第１の３次元画像Ｇ１について画像表示領域５１に表示されるスライス画像が比較元スライス画像となる。本実施形態においては表示される比較元スライス画像が切り替えられる毎に、上述したように第１導出部２２、第１位置合わせ部２３、第２導出部２４および第２位置合わせ部２５によりスライス画像の位置合わせが行われ、表示制御部２６が、第２位置合わせ部２５により決定された比較対象スライス画像ＳＬＴ２を画像表示領域５２に表示する。

【0069】

これにより、画像表示領域５１には、第１の３次元画像Ｇ１および第２の３次元画像Ｇ２のそれぞれに関して同一の解剖学的位置のスライス画像が表示される。したがって、第１の３次元画像Ｇ１の表示されるスライス画像を切り替えることによって、第２の３次元画像Ｇ２のスライス画像も第１の３次元画像Ｇ１と同一の解剖学的位置を表すものとなるように同期して切り替えることができる。なお、同期ボタン５６が再度選択されると、同期が解除される。これにより、第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像Ｇ２とで別々のスライス面のスライス画像を表示することが可能となる。

【0070】

文章表示領域５２の下方には確定ボタン５７が表示されている。読影医は、所見文の入力後、入力デバイス１５を用いて確定ボタン５７を選択することにより、所見文の入力内容を確定することができる。

【0071】

次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図９は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、位置合わせの対象となる第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２は画像サーバ５から取得されてストレージ１３に記憶されているものとする。また、同期ボタン５６はスライス画像を同期させるように選択されているものとする。第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２を表示する指示がなされることにより処理が開始され、表示制御部２６が第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２を表示画面５０の画像表示領域５１に表示する（ステップＳＴ１）。なお、最初に表示されるスライス画像は第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２ともに、例えばスライス番号が先頭のスライス画像とすればよい。

【0072】

次いで、表示されるスライス画像の切り替えの指示がなされたか否かが判定され（ステップＳＴ２）、ステップＳＴ２が肯定されると、第１導出部２２が第１の３次元画像Ｇ１において現在表示されている比較元スライス画像ＳＬ１を特定する（ステップＳＴ３）。なお、ステップＳＴ２が否定されると後述するステップＳＴ１０の処理に進む。

【0073】

次いで、第１導出部２２が比較元スライス画像ＳＬ１における被写体領域の重心および慣性主軸の傾きを導出する（ステップＳＴ４）。また、第１導出部２２は、第２の３次元画像Ｇ２に含まれる複数のスライス画像のうちの２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれにおける被写体領域の重心および慣性主軸の傾きを導出する（ステップＳＴ５）。

【0074】

そして、第１位置合わせ部２３が、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２との間で一致させる第１の位置合わせを行う（ステップＳＴ６）。

【0075】

続いて、第２導出部２４が、第１の位置合わせ後の比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出する（ステップＳＴ７）。さらに、第２位置合わせ部２５が、評価値に基づいて２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のうちの比較元スライス画像ＳＬ１に対応する比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定する（ステップＳＴ８）。表示制御部２６は、決定された比較対象スライス画像ＳＬＴ２を画像表示領域５１に表示する（ステップＳＴ９）。

【0076】

続いて、確定ボタン５７が選択されたか否かが判定され（ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ１０が否定されるとステップＳＴ２に戻り、ステップＳＴ２以降の処理を繰り返す。なお、ステップＳＴ２以降の処理が繰り返される間に、第１の３次元画像Ｇ１において表示された比較元スライス画像ＳＬ１以外のスライス画像については、ステップＳＴ２以降の処理と並列に、比較元の重心および慣性主軸の傾きの導出、および類似度を表す評価値を導出するために必要な演算を行うことが好ましい。

【0077】

読影医はこのようにして第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２の比較読影を行い、読影レポートを文字表示領域５２に入力する。ステップＳＴ１０が肯定されると、処理を終了する。なお、作成された読影レポートは読影レポートサーバ６に送信されて保存される。

【0078】

このように、本実施形態においては、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの間で一致させる第１の位置合わせを行った後に、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出し、評価値に基づいて２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のうちの比較元スライス画像ＳＬ１に対応する比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定するようにした。

【0079】

このため、第１の位置合わせを行うことなく、類似度を表す評価値を導出する場合と比較して、比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定するための演算量を低減することができ、その結果、高速に処理を行うことができる。これにより、第１の３次元画像Ｇ１においてスライス画像を切り替えても、体感的に遅滞なく第２の３次元画像Ｇ２において比較対象スライス画像ＳＬＴ２を表示することができる。また、被写体領域の重心および慣性主軸の傾きの少なくとも一方を一致させる処理のみを行う場合よりも、精度よく比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定することができる。したがって、本実施形態によれば高速かつ精度よく比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定することができる。

【0080】

また、上記実施形態においては、比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれについての相互情報量を１回のみしか導出していない。このため、相互情報量が収束するまで相互情報量の導出を繰り返す場合と比較して、大幅に演算時間を短縮することができる。

【0081】

ここで、本願発明者による実装例について説明する。本願発明者は、ＣＰＵとしてＩｎｔｅｌ Ｘｅｏｎ Ｅ－２１２４Ｇ ３．４０ＧＨｚを使用し、２５６階調の５１２×５１２画素のサイズを有する第１および第２の３次元画像間で位置合わせを行った。比較先スライス画像１枚に対する相互情報量の演算時間は、重心位置の平行移動のみで慣性主軸の回転を考慮しない場合で２ｍｓ程度、回転も考慮する場合で３ｍｓ程度であった。なお、演算時間とは、比較元スライス画像ＳＬ１に対する比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれについての重心および慣性主軸の傾きの導出、第１の位置合わせおよび相互情報量を導出するための演算時間である。

【0082】

したがって、本実施形態によれば、第１の３次元画像Ｇ１についてスライス画像を切り替えても、体感的に遅滞なく第２の３次元画像Ｇ２のスライス画像を第１の３次元画像Ｇ１のスライス画像と同期させることができることが分かった。

【0083】

なお、上記第１の実施形態においては、表示される比較元スライス画像ＳＬ１が切り替えられる毎に、２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれについて重心および慣性主軸の傾きを導出しているが、これに限定されるものではない。例えば、比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定した後、比較対象スライス画像ＳＬＴ２に関しての第１の位置合わせを行った際の重心の平行移動量および慣性主軸の回転量を用いて、他の比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２との第１の位置合わせを行うようにしてもよい。これにより、演算時間を一層低減してより高速に処理を行うことができる。以下、この処理を第２の実施形態として説明する。

【0084】

図１０および図１１は第２の実施形態による画像位置合わせ装置において行われる処理を示すフローチャートである。なお、図１０におけるステップＳＴ１１～ステップＳＴ１６の処理は図９に示すステップＳＴ１～ステップＳＴ６の処理と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。第２の実施形態においては、第１の位置合わせが行われると、第１位置合わせ部２３は、第１の位置合わせの際に導出した重心位置の平行移動量および慣性主軸の回転量を、位置合わせ量として保存する（ステップＳＴ１７）。

【0085】

続いて、第２導出部２４が、第１の位置合わせ後の比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出する（ステップＳＴ１８）。さらに、第２位置合わせ部２５が、評価値に基づいて比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定する（ステップＳＴ１９）。表示制御部２６は、決定された比較対象スライス画像ＳＬＴ２を画像表示領域５１に表示する（ステップＳＴ２０）。

【0086】

続いて、確定ボタン５７が選択されたか否かが判定され（ステップＳＴ２１）、ステップＳＴ２１が否定されると、表示されるスライス画像の切り替えの指示がなされたか否かが判定される（ステップＳＴ２２）。ステップＳＴ２２が否定されると、ステップＳＴ２１へ戻る。ステップＳＴ２２が肯定されると、第１導出部２２が、第１の３次元画像Ｇ１において切り替えられた比較元スライス画像ＳＬ１を特定する（ステップＳＴ２３）。さらに、第１位置合わせ部２３が、保存された位置合わせ量を読み出し（ステップＳＴ２４）、読み出した位置合わせ量を用いて第１の位置合わせを行う（ステップＳＴ２５）。

【0087】

続いて、第２導出部２４が、第１の位置合わせ後の比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出する（ステップＳＴ２６）。ステップＳＴ２６の処理後、ステップＳＴ１９の処理に戻り、第２位置合わせ部２５が、評価値が最大となる比較先スライス画像ＳＬ２を比較対象スライス画像ＳＬＴ２に決定する。

【0088】

このように、第２の実施形態においては、位置合わせ量は一度のみ導出される。これにより、演算量をより低減することができるため、より高速に比較対象スライス画像ＳＬＴ２を決定することができる。

【0089】

一方、第２の実施形態のように、一度のみ位置合わせ量を導出することに代えて、切り替えられた比較元スライス画像があらかじめ定められた条件を満足する場合に、比較元スライス画像ＳＬ１および２以上の比較先スライス画像ＳＬ２の重心および慣性主軸の傾きを導出し、重心位置の平行移動量および慣性主軸の回転量を導出して位置合わせ量を導出するようにしてもよい。以下、これを第３の実施形態として説明する。なお、あらかじめ定められた条件としては、前回位置合わせ量を保存してから、比較元スライス画像があらかじめ定められた枚数切り替えられたこと（例えば１０枚等）、あるいはアキシャル方向においてあらかじめ定められた距離分スライス画像が切り替えられたこと（例えばスライス間隔が０．５ｍｍである場合、５ｍｍ）等とすることができる。

【0090】

図１２および図１３は第３の実施形態による画像位置合わせ装置において行われる処理を示すフローチャートである。なお、図１２に示すステップＳＴ３１～ステップＳＴ４１の処理は、図１１に示す第２の実施形態におけるステップＳＴ１１～ステップＳＴ２１の処理と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

【0091】

第３の実施形態においては、ステップＳＴ４１が否定されると、表示されるスライス画像の切り替えの指示がなされたか否かが判定される（ステップＳＴ４２）。ステップＳＴ４２が否定されるとステップＳＴ４１へ戻る。ステップＳＴ４２が肯定されると、第１導出部２２が第１の３次元画像Ｇ１において切り替えられた比較元スライス画像ＳＬ１を特定する（ステップＳＴ４３）。続いて、第１導出部２２は、特定された比較元スライス画像ＳＬ１が、あらかじめ定められた条件を満足するか否かを判定する（ステップＳＴ４４）。

【0092】

ステップＳＴ４４が肯定されると、ステップＳＴ３４に戻る。これにより、切り替えられた比較元スライス画像ＳＬ１の重心および慣性主軸の傾き、並びに２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれの重心および慣性主軸の傾きが導出されて、第１の位置合わせおよび第２の位置合わせが行われる。また、導出された新たな位置合わせ量が保存される。

【0093】

ステップＳＴ４４が否定されると、第１位置合わせ部２３が、保存された位置合わせ量を読み出し（ステップＳＴ４５）、読み出した位置合わせ量を用いて第１の位置合わせを行う（ステップＳＴ４６）。

【0094】

続いて、第２導出部２４が、第１の位置合わせ後の比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの類似度を表す評価値を導出する（ステップＳＴ４７）。ステップＳＴ４７の処理後、ステップＳＴ３９の処理に戻り、第２位置合わせ部２５が、評価値が最大となる比較先スライス画像ＳＬ２を比較対象スライス画像ＳＬＴ２に決定する。

【0095】

なお、第３の実施形態においては、重心の平行移動量および慣性主軸の回転量が導出されていない比較先スライス画像ＳＬ２と比較元スライス画像ＳＬ１との間においては、導出された平行移動量および回転量を用いた補間演算により、重心の平行移動量および慣性主軸の回転量を導出するようにしてもよい。

【0096】

また、上記各実施形態においては、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの相互情報量を１回のみ導出しているが、これに限定されるものではない。導出した相互情報量が収束するまで、相互情報量の導出と位置合わせとを繰り返すようにしてもよい。本実施形態においては、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとは第１の位置合わせがなされている。このため、相互情報量が収束するまで相互情報量を導出する演算を行っても、第１の位置合わせを行わない場合と比較して演算量を低減することができ、その結果、第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像との同期を高速に行うことができる。

【0097】

また、上記各実施形態においては、第２導出部２４は、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの相互情報量を類似度を表す評価値として導出しているが、これに限定されるものではない。相互情報量に代えて、比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの対応する画素位置における画素値の差の絶対値の総和、差の二乗和、あるいは正規化相互相関係数を類似度を表す評価値として導出してもよい。この場合、評価値の種類に応じて、評価値が最大となるあるいは最小となる比較先スライス画像を比較対象スライス画像ＳＬＴ２に決定するようにすればよい。なお、これらを類似度を表す評価値として用いる場合においても、評価値は１回のみ導出するようにしてもよく、評価値が収束するまで導出するようにしてもよい。

【0098】

また、上記実施形態においては、第１の３次元画像Ｇ１が複数のスライス画像を含むものとしているが、これに限定されるものではない。第１の３次元画像Ｇ１は１つのスライス画像のみを含むものであってもよい。

【0099】

また、上記各実施形態においては、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２ともにＣＴ画像を用いているがこれに限定されるものではない。第１の３次元画像Ｇ１としてＣＴ画像を使用し、第２の３次元画像Ｇ２としてＭＲＩ画像あるいはＰＥＴ画像を使用してもよい。この場合、同一の解剖学的位置となるようにＣＴ画像のスライス面とＰＥＴ画像のスライス面とを位置合わせできるため、ＣＴ画像とＰＥＴ画像とのフュージョン画像を容易に導出することが可能となる。また、超音波画像からなる３次元画像間、あるいは超音波画像からなる３次元画像と他のモダリティにより取得された３次元画像との間においてスライス画像の位置合わせを行う場合にも、上記各実施形態と同様に位置合わせを行うことができる。なお、比較元スライス画像と比較先スライス画像とにおいて画素間隔（画素ピッチ）が異なるものとなる場合がある。この場合、あらかじめ一方または双方のスライス画像を拡大または縮小して画素間隔を合わせてから上記各実施形態の処理を行えばよい。

【0100】

また、上記各実施形態においては、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２の比較読影のためにスライス画像の位置合わせを行っているが、これに限定されるものではない。同一被写体についての撮影時期が異なる第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像Ｇ２とを用いて差分画像を導出する場合にも、本実施形態の技術を適用できる。すなわち、比較元スライス画像ＳＬ１と、本実施形態の処理により決定された比較対象スライス画像ＳＬＴ２との差分画像を導出することにより、同一スライス面についての疾患の経時変化を容易に確認することができる。

【0101】

また、上記各実施形態においては、同一被写体についての第１の３次元画像Ｇ１と第２の３次元画像Ｇ２とを用いてスライス画像の位置合わせを行っているが、これに限定されるものではない。異なる被写体について同一部位を撮影することにより取得された第１の３次元画像Ｇ１のスライス画像と第２の３次元画像Ｇ２のスライス画像との位置合わせを行う場合にも本実施形態の技術を適用することが可能である。この場合、異なる被写体についての同一モダリティの３次元画像であっても、異なる被写体についての異なるモダリティの３次元画像であっても、上記と同様にスライス画像の位置合わせを行うことが可能である。この場合においても、比較元スライス画像と比較先スライス画像とにおいて画素間隔が異なる場合には、あらかじめ一方または双方のスライス画像を拡大または縮小して画素間隔を合わせてから上記各実施形態の処理を行えばよい。

【0102】

また、上記各実施形態においては、アキシャル方向にスライス面が並ぶアキシャル断面のスライス画像について画像の位置合わせを行っているが、これに限定されるものではない。コロナル断面、サジタル断面またはこれら以外の任意方向の断面についてのスライス画像の位置合わせを行うようにしてもよい。さらにはＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction、任意断面再構成）のスライス画像についても上記各実施形態と同様に画像の位置合わせを行うようにしてもよい。これにより、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２について、所望とされるスライス面のスライス画像の位置合わせを行うことができる。

【0103】

また、上記各実施形態においては、第１導出部２２において、比較元スライス画像ＳＬ１および比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれについて、二値化処理に際してフィルタ処理を行ってから重心および慣性主軸の傾きを導出しているが、これに限定されるものではない。フィルタ処理を行うことなく重心および慣性主軸の傾きを導出してもよい。また、二値化処理を行うことなく、比較元スライス画像および比較先スライス画像の濃度を、その面密度に持つ剛体と見なすことにより、重心および慣性主軸の傾きを導出してもよい。

【0104】

また、上記各実施形態においては、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２を表示する際に、最初に表示されるスライス画像をスライス番号が先頭のスライス画像としているが、これに限定されるものではない。最初に表示されるスライス画像について、上記各実施形態と同様に比較元スライス画像ＳＬ１と２以上の比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとで位置合わせを行うことにより比較対象スライス画像ＳＬＴ２を特定し、特定された比較対象スライス画像ＳＬＴ２を表示するようにしてもよい。

【0105】

また、上記各実施形態においては、比較読影を行う際に表示される比較元スライス画像と比較先スライス画像との位置合わせを行っているが、これに限定されるものではない。例えば比較読影を行う前に比較元スライス画像を特定し、比較先スライス画像との位置合わせをあらかじめ行っておく場合にも、本実施形態による画像位置合わせ装置により位置合わせを行うことが可能である。

【0106】

また、上記各実施形態においては、比較元スライス画像と比較対象スライス画像との位置合わせ量を、スライス画像と関連付けてストレージ１３あるいは画像サーバ５等に保存するようにしてもよい。位置合わせ量としては、比較元スライス画像ＳＬ１と比較先スライス画像ＳＬ２との相対的な平行移動量および慣性主軸の傾きを一致させるための相対的な回転量に限定されるものではない。第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２において、スライス画像毎に導出した重心および慣性主軸の傾きを位置合わせ量として、各スライス画像と関連付けて保存するようにしてもよい。この場合、比較元スライス画像ＳＬ１と比較先スライス画像ＳＬ２のそれぞれとの平行移動量および回転量は、保存された重心および慣性主軸の傾きを用いて導出すればよい。

【0107】

このように、スライス画像毎に導出した重心および慣性主軸の傾きを保存することにより、平行移動量および回転量をスライス画像間のすべての組み合わせについて導出する場合と比較して、保存するデータ量を少なくすることができる。また、比較の対象となる双方の３次元画像が異なるものとなった場合に、保存された重心および慣性主軸の傾きを利用してスライス画像間の位置合わせを行うことが可能となる。

【0108】

また、上記各実施形態において、例えば、画像取得部２１、第１導出部２２、第１位置合わせ部２３、第２導出部２４、第２位置合わせ部２５および表示制御部２６といった各種の処理を実行する処理部（Processing Unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、上述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device :PLD）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

【0109】

１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせまたはＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。

【0110】

複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアとの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip: SoC）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

【0111】

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（Circuitry）を用いることができる。

【符号の説明】

【0112】

１ 医療情報システム
２ 撮影装置
３ 読影ＷＳ
４ 診療科ＷＳ
５ 画像サーバ
６ 画像ＤＢ
７ レポートサーバ
８ レポートＤＢ
１０ ネットワーク
１１ ＣＰＵ
１２ 画像位置合わせプログラム
１３ ストレージ
１４ ディスプレイ
１５ 入力デバイス
１６ メモリ
１７ ネットワークＩ／Ｆ
１８ バス
２０ 画像位置合わせ装置
２１ 画像取得部
２２ 第１導出部
２３ 第１位置合わせ部
２４ 第２導出部
２５ 第２位置合わせ部
２６ 表示制御部
４０ 穴
４１，４２ 慣性主軸
５０ 表示画面
５１ 画像表示領域
５２ 文章表示領域
５６ 同期ボタン
５７ 確定ボタン
ｇ１，ｇ２ 重心
Ｇ１ 第１の３次元画像
Ｇ２ 第２の３次元画像
ＳＬ１、ＳＬ１－１、ＳＬ１－２ 比較元スライス画像
ＳＬ２、ＳＬ２－１、ＳＬ２－２、ＳＬ２－３、ＳＬ２－４、ＳＬ２－５ 比較先スライス画像
θ１，θ２ 慣性主軸の傾き

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】