JP5363962B2 - 診断支援システム、診断支援プログラムおよび診断支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、断層撮影装置により取得されたデータを利用した画像診断を支援するシステム、コンピュータプログラムおよび方法に関するものである。

病院等で使用される断層撮影装置としては、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography：コンピュータ断層撮影）装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging：磁気共鳴撮像）装置、超音波（ＵＳ：Ultrasonic）診断装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography：ポジトロン断層撮影）装置等が、知られている。いずれの装置も、近年の改良により空間分解能が向上し、病変部位の発見や評価に大きな成果を上げている。特にＣＴ装置やＭＲＩ装置は、検出器の多列化や高速撮影法の導入により、撮影時間が大幅に短縮され、利用の機会が増えている。

また、近年、ＤＩＣＯＭ規格に準拠した撮影装置が増え、取得されたデータの保存や、保存されたデータを活用するための情報処理システムの構築が進んでいる。保存データを利用した診断支援機能は数多く提案されているが、なかでも、直近の検査で取得された画像（以下、現在画像）と過去の検査で取得された同じ部位の画像（以下、過去画像）とを並べて表示する比較読影機能は、経過観察のために、広く利用されている。また、最近は、診断精度を高めるために複数種類の撮影装置による撮影を行うケースも増えたため、異なる装置により取得された同じ部位の画像を並べて表示する比較読影機能も提供されている。

ここで、断層撮影装置により取得されるデータは、複数の断面をそれぞれ表すスライス画像のシリーズにより構成されるため、２つのシリーズを比較するときには、同じ断面を表すスライス画像同士を対応づける必要がある。これに対し、特許文献１や２は、体軸方向の位置座標に基づき、同じ位置の断面を表すスライス画像同士を自動的に対応づける方法等を提案している。

特許第３６３９０３０号公報 特開２００８−４３５２４号公報

情報処理システムの構築により病院内でのデータ共有が進むと、ある診療科の医師が、他の診療科で過去に行われた検査の結果を利用することが可能になる。これにより、比較されることを前提とせずに取得された２つのデータが、比較に利用される機会が増えることが予想される。例えば、整形外科の検査で取得された腰部ＣＴデータと、内科の検査で取得された腹部ＣＴデータとが、比較読影に利用されるようになる可能性がある。

しかし、撮影部位が同じでも、検査目的が異なれば、撮影条件は異なるのが普通である。特に、ＭＲＩではスライス画像の画像方向（Image Orientation）を任意に設定できるので、同じ受診者の同じ部位のＭＲＩデータがあっても、画像方向が同じとは限らない。画像方向が異なるデータ同士でも、一方のデータを再構成することにより他方のデータの画像方向と同じ画像方向の断層像を生成すれば、比較読影を行うことは可能である。しかし、再構成画像では、診断に適した画質が得られるとは限らないため、画質を確保するために何らかの工夫が必要になる。

ところが、従来の病院では、画像方向が異なるデータが、比較読影の対象となることは稀であった。診療科間のデータ共有がなされていなければ、医師は自ら収集したデータを使って診断を行うしかなく、その場合、比較を目的とする検査で敢えて異なる画像方向を指定することは無いからである。このような実情から、特許文献１や２は、画像方向が同じ場合の対応づけ方法しか提案していない。また、これまで、比較読影のために生成される再構成画像の画質に関する考察は、特になされていなかった。

本発明は、上記実情に鑑みて、比較の対象として画像方向が異なるデータが選択された場合に、供給されたデータを使って実現できる範囲で最善の画質の比較読影用画像を提供することを目的とする。

本発明の診断支援システムは、上記目的を達成するための手段として、以下に説明するボリュームデータ記憶手段、ボリュームデータ選出手段、ランドマーク設定手段、座標系設定手段、不一致検出手段、方向決定手段、画像再構成手段および表示制御手段を備える。また、本発明の診断支援プログラムは、一台または複数台のコンピュータを、以下に説明するボリュームデータ記憶手段、ボリュームデータ選出手段、ランドマーク設定手段、座標系設定手段、不一致検出手段、方向決定手段、画像再構成手段および表示制御手段として機能させるためのプログラムである。診断支援プログラムは、通常、複数のプログラムモジュールからなり、上記各手段の機能は、それぞれ、一または複数のプログラムモジュールにより実現される。これらのプログラムモジュール群は、ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤなどの記録メディアに記録され、またはサーバコンピュータに付属するストレージやネットワークストレージにダウンロード可能な状態で記録されて、ユーザに提供される。また、本発明の診断支援方法は、以下に説明するボリュームデータ記憶手段、ボリュームデータ選出手段、ランドマーク設定手段、座標系設定手段、不一致検出手段、方向決定手段、画像再構成手段および表示制御手段の処理を実行することにより診断を支援する方法である。

ボリュームデータ記憶手段は、被検体の断層撮影により取得されたスライス画像のシリーズを、ボリュームデータとして、所定の記憶媒体に記憶せしめる。この際、ボリュームデータには、シリーズを構成するスライス画像の画像方向、スライス間隔および被検体の情報が関連づけられる。

ボリュームデータ選出手段は、上記記憶媒体に記憶されているボリュームデータの中から、各ボリュームデータに関連づけられた被検体の情報に基づいて、同じ被検体を表す複数のボリュームデータを選出する。例えば、複数のボリュームデータとして、異なる撮影日に同じモダリティを使って取得されたデータを選出する。あるいは、複数のボリュームデータとして、同じ撮影日に異なるモダリティを使って取得されたデータを選出する。もしくは、撮影日やモダリティによらず同じ被検体を表す全てのボリュームデータを選出してもよい。選出の基準は、ユーザの指示に基づいて切り替えられるようにすることが好ましい。

ランドマーク設定手段は、被検体の解剖学的特徴を表す点であって、選出された複数のボリュームデータに共通に含まれる点を、少なくとも１つ識別し、その点を解剖学的標認点、すなわちランドマークとして設定する。解剖学的特徴を表す点としては、被検体が恒常的に備える不変な特徴を表す点を識別することが好ましい。例えば、特定の骨の突起部や中心点、特定の血管の分岐点等を識別する。

解剖学的特徴を表す点は、例えば、ボリュームデータの自動解析により識別する。あるいは、ボリュームデータ内の位置を指定する操作を受け付け、その操作により指定された点を、解剖学的特徴を表す点として識別（認識）してもよい。ランドマーク設定手段は、自動解析による識別処理と、ユーザ操作に基づく識別処理を、ユーザの指示に基づき選択的に実行することが好ましい。また、自動解析による識別結果に対し、ユーザが修正を加えられるようにしてもよい。

座標系設定手段は、設定されたランドマークに基づいて、選出された複数のボリュームデータに対し、統一された（共通の）座標系を設定する。これにより、選出された複数のボリュームデータにおいて、被検体の同じ位置（断面、点等）を、同じ座標値により特定することが可能になる。

不一致検出手段は、選出された複数のボリュームデータ間で、ボリュームデータに関連づけられた画像方向の情報を対比することにより、ボリュームデータ間の画像方向の不一致を検出する。例えば、選出された２つのボリュームデータのうち、１つがアキシャル画像のシリーズにより構成されたボリュームデータであり、もう１つがサジタル画像のシリーズにより構成されたボリュームデータである場合、不一致検出手段は画像方向の不一致を示すデータを出力する。

方向決定手段は、選出された複数のボリュームデータについて、画像方向の不一致が検出されたときに、その複数のボリュームデータの中からスライス間隔が最大である一のボリュームデータを選出する。そして、その一のボリュームデータの画像方向を、再構成画像の画像方向に決定する。例えば、選出された２つのボリュームデータのうち、１つがスライス間隔１ｍｍのアキシャル画像のシリーズにより構成されたボリュームデータであり、もう１つがスライス間隔１０ｍｍのサジタル画像のシリーズにより構成されたボリュームデータである場合には、サジタル断面の方向を、再構成画像の画像方向に決定する。

画像再構成手段は、他の各ボリュームデータ（１つまたは複数）において、上記統一された座標系に基づいて、画像方向の決定に用いられた上記一のボリュームデータを構成する各スライス画像のスライス位置に対応するスライス位置をそれぞれ特定する。そして、特定された各スライス位置において、それぞれ、決定された画像方向の断面を表す再構成画像を生成し、再構成画像のシリーズを生成する。

表示制御手段は、画像方向の決定に用いられた上記一のボリュームデータを構成するスライス画像のシリーズと、それ以外の各ボリュームデータから生成された再構成画像のシリーズとを、表示画面に出力する。表示画面のレイアウトは、対応するスライス位置のスライス画像と再構成画像との対比が可能なレイアウトとする。

本発明によれば、比較読影を行うにあたり、一部のボリュームデータについて撮影時の画像方向と異なる画像方向の画像を再構成しなければならないときに、供給されたボリュームデータから実現できる範囲で最善の比較用画像を生成し、表示することができる。

診断支援システムの概略構成を示す図 ボリュームデータの取得経緯を例示した図 ボリュームデータの取得経緯を例示した図 診断用ＷＳの処理の概要を示す図 ランドマークの自動設定処理に用いられるテンプレートＴについて説明するための図 ランドマークの自動設定処理の概要を示すフローチャート ランドマークの手動設定画面を例示した図 ランドマークの手動設定画面を例示した図 ランドマークの手動設定処理の概要を示すフローチャート 不一致検出の方法を示す図（不一致が検出されない場合） 不一致検出の方法を示す図（不一致が検出される場合） 方向決定処理の概要を示すフローチャート

図１に、本発明の一実施形態における診断支援システムの概略構成を示す。本実施形態における診断支援システム１は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）２を介して互いに接続された検査室システム３、データサーバ４、および診断用ワークステーション（ＷＳ）６により構成される。

検査室システム３は、被検体を撮影するモダリティ群３２と、各モダリティから出力された画像の確認や調整を行う検査用ワークステーション（ＷＳ）３１により構成される。

検査用ＷＳ３１は、モダリティ３２が２次元のスライスデータを出力するもの（例えばＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲ（Magnetic Resonance）装置等）である場合には、スライスデータ群を再構成することにより３次元のボリュームデータを生成し、生成したボリュームデータを付帯情報とともにデータサーバ４に転送する。また、検査用ＷＳ３１は、モダリティ３２がボリュームデータを直接出力するもの（例えばＭＳ（Multi Slice）ＣＴ装置、コーンビームＣＴ装置等）である場合には、そのボリュームデータを、付帯情報とともにデータサーバ４に転送する。

データサーバ４は、高性能プロセッサと大容量メモリを備えた比較的処理能力の高いコンピュータに、データベースマネージメントサーバ（ＤＢＭＳ：DataBase Management Server）の機能を提供するソフトウェアプログラムを実装したものである。プログラムはストレージに記憶され、起動時にメモリにロードされ、プロセッサにより実行される。これにより、データサーバ４は、ボリュームデータ記憶手段４１として、またサーバ（Ｓ）側のボリュームデータ選出手段４２として機能する。

ボリュームデータ記憶手段４１は、検査用ＷＳ３１から転送されたボリュームデータおよび付帯情報を、データサーバ４に接続された大容量ストレージ５に、ファイル１０として記憶せしめる。ファイル１０は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）規格に準拠したフォーマットのファイルであり、ヘッダ領域とボリュームデータを記憶する領域とからなる。

ヘッダ領域には、ＤＩＣＯＭのタグ情報として、検査用ＷＳ３１から転送された付帯情報や、データサーバ４において追加されたデータ検索用の付帯情報が記録される。例えば、被検体を特定する情報として、受診者（患者）の識別番号、氏名、年齢、性別、撮影部位（頭部、胸部、腹部等）の情報が記録される。また、撮影日を特定する情報として、検査が行われた日、撮影が行われた時刻の情報が記録される。このほか、撮影に使用されたモダリティ、撮影条件（造影剤の使用有無／使用された色素、放射線核種、放射線量など）等の情報も記録される。また、ボリュームデータが、ＣＴ、ＭＲＩ等の断層撮影装置により取得されたデータである場合には、ヘッダ領域に、撮影時のスライス間隔や画像方向の情報も記録される。

なお、大容量ストレージ５にファイルとして保管するボリュームデータは、撮影により取得されたボリュームデータのほか、撮影により取得されたボリュームデータから診断に不要な情報を削除するなど、検査用ＷＳ３１において何らかの加工が施されたボリュームデータを、保管しておいてもよい。例えば、骨の情報が除去されたボリュームデータや、反対に骨の情報だけが抽出されたボリュームデータ等を、保管しておいてもよい。

ボリュームデータ選出手段４２は、診断用ＷＳ６からの検索要求に応じて、大容量ストレージ５に記憶されている複数のファイル１０の中から、検索条件に適ったファイルを選出し、診断用ＷＳ６に送信する。

診断用ＷＳ６は、標準的なプロセッサ、メモリおよびストレージを備えた汎用のワークステーションに、各種の診断支援機能を提供するための複数のプログラムを実装したものである。これらのプログラムはストレージに記憶され、起動時にメモリにロードされ、プロセッサにより実行される。これにより、診断用ＷＳ６は、図１に示されるボリュームデータ選出手段６１、ランドマーク設定手段６２、座標系設定手段６３、不一致検出手段６４、方向決定手段６５、画像再構成手段６６および表示制御手段６７を含む各種処理手段として機能する。また、診断用ＷＳ６には、ディスプレイ７と、マウス、キーボード等の入力装置８が接続されている。

以下、診断用ＷＳ６の処理について説明する。ここでは、発明の理解を容易にするために、内科の検査で取得された腹部ＣＴデータと、整形外科の検査で取得された腹部（腰部）ＭＲＩデータを用いて、比較読影を行うケースを例示しながら、説明する。腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇは、内科の検査で大腸を調べるために取得されたもので、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇは、整形外科の検査で腰椎の異常を調べるために取得されたものとする。また、腹部ＣＴデータ、腹部ＭＲＩデータは、以下に説明する経緯で取得されたものと仮定する。

図２Ａに、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇの取得経緯を示す。腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇは、受診者の体軸に垂直な方向を画像方向に設定して、すなわちアキシャル面ＡＰ_１〜ＡＰ_Ｎをスライス面として、ＣＴ撮影を行うことにより取得されたものとする。撮影により取得されたスライス画像のシリーズＡＩ_１〜ＡＩ_Ｎから構成されたボリュームデータが、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇである。ここで、ボリュームデータを構成するときのボクセルデータの間隔（画素間隔）は、スライス間隔と同じ値に設定されるものとする。腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇは、ヘッダ情報とともに、ＤＩＣＯＭファイル１０ａとして大容量ストレージ５に保存されている。

内科の検査では、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇから診断の対象である大腸のみを抽出したボリュームデータＶ１_ｔｇｔが生成される。ボリュームデータＶ１_ｔｇｔは、大腸の解析処理や、ディスプレイ７に表示する診断用画像の生成に利用される。ボリュームデータＶ１_ｔｇｔは、ヘッダ情報とともに、ＤＩＣＯＭファイル１０ｂとして大容量ストレージ５に保存される。

図２Ｂに、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇの取得経緯を示す。腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇは、受診者の体軸に平行な方向を画像方向に設定して、ＭＲＩ撮影を行うことにより取得されたものとする。図は、サジタル面ＳＰ_１〜ＳＰ_Ｎをスライス面として撮影が行われた場合を例示している。撮影により取得されたスライス画像のシリーズＳＩ_１〜ＳＩ_Ｎから構成されたボリュームデータが、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇである。ここでも、ボリュームデータを構成するときのボクセルデータの間隔は、スライス間隔と同じ値に設定されるものとする。腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇは、ヘッダ情報とともに、ＤＩＣＯＭファイル１０ｃとして大容量ストレージ５に保存されている。

整形外科の検査では、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇから診断の対象となる腰椎のみを抽出したボリュームデータＶ２_ｔｇｔが生成される。ボリュームデータＶ２_ｔｇｔは、腰椎の解析処理や、ディスプレイ７に表示する診断用画像の生成に利用される。ボリュームデータＶ２_ｔｇｔは、ヘッダ情報とともに、ＤＩＣＯＭファイル１０ｄとして大容量ストレージ５に保存される。

本実施形態では、診断用ＷＳ６の機能選択メニューにおいて、所定の生体組織の比較読影機能が選択されると、ボリュームデータ選出手段６１によるデータ選出処理が実行される。ボリュームデータ選出手段６１は、被検体を指定する操作（例えば受診者と撮影部位を指定する操作）を検出し、指定された被検体を表すボリュームデータを選出する。詳細には、被検体の特定に必要な情報を、データサーバ４側のボリュームデータ選出手段４２へと送信して、大容量ストレージ５に保存されているファイルの検索を要求する。

ボリュームデータ選出手段４２は、保存されているファイル群の中から、指定された被検体に関連するファイルを選出し、ボリュームデータ選出手段６１に返送する。ボリュームデータ選出手段６１は、診断用ＷＳ６のメモリ内に、取得したファイルを保存する。

設定もしくはユーザの操作により、比較読影の対象が同一モダリティにより取得されたデータに限定されている場合には、ボリュームデータ選出手段６１は、モダリティを指定する操作を受け付け、被検体を特定する情報とともにモダリティを特定する情報をデータサーバ４に送信する。この場合、ボリュームデータ選出手段４２は、保存されているファイル群の中から、指定された被検体および指定されたモダリティに関連するファイルを選出し、ボリュームデータ選出手段６１に返送する。

一方、設定もしくはユーザの操作により、比較読影の対象が同一撮影日に取得されたデータに限定されている場合には、ボリュームデータ選出手段６１は、撮影日を指定する操作を受け付け、被検体を特定する情報とともに撮影日を特定する情報をデータサーバ４に送信する。この場合、ボリュームデータ選出手段４２は、保存されているファイル群の中から、指定された被検体および指定された撮影日に関連するファイルを選出し、ボリュームデータ選出手段６１に返送する。

図３は、診断用ＷＳ６の処理の概要を示す図である。前述のとおり、ここでは、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇを含むファイルと腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇを含むファイルとが選出された場合を例示しながら説明する。図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明したとおり、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇと腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇは、観察対象の抽出処理が施される前のデータである。これらのデータには、腹部にある全生体組織の情報が含まれているので、必要に応じて、任意の且つ同一の観察対象を抽出することができる。観察対象の抽出処理は、ボリュームデータが選出された直後に実行してもよいが、他の段階で実行することも可能であり特に限定されない。

腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇは、スライス間隔を０．２５ｍｍ、画像方向をアキシャルに設定して撮影されたものであり、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇは、スライス間隔を１ｍｍ、画像方向をサジタルに設定して撮影されたものとする。スライス間隔と画像方向の情報は、前述のとおり、ボリュームデータを含むファイルのヘッダ情報（ＤＩＣＯＭタグ）として記録されている。

ランドマーク設定手段６２は、選出されたファイルに含まれるボリュームデータのそれぞれにおいて、解剖学的特徴を表す点（例えば、特定の骨や臓器の突起部や特定の血管の分岐点）を識別し、識別した点をランドマークとして設定する。ランドマークは、識別された点の位置座標をメモリに記憶せしめることにより、設定される。

ランドマーク設定手段６２が識別する特徴は、選出された複数のボリュームデータに、共通に含まれる特徴でなければならない。例示したケースでは、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇと腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇとは、取得目的が異なることから撮影範囲は同じとは限らない。しかし、大腸、腰椎が診断対象であることから、腰椎は共通に含まれるはずである。この場合、腰椎上の１つまたは複数の点を、ランドマークとして設定することができる。

腰椎の中でも、第５腰椎は仙骨に隣接しているという点で他の腰椎と区別することができる。また、特徴的な形状を有しており、例えば左右の突出部の先端はコンピュータによる解析処理でも比較的識別しやすい。よって、以下、第５腰椎上の点を、ランドマークとして設定する場合を例示しながら説明する。

本実施形態では、ランドマーク設定手段６２は、ユーザの介入なくランドマークを設定する自動設定処理と、ユーザの操作に基づいてランドマークを設定する手動設定処理の、２種類の処理を実行することができる。いずれの処理を実行するかは、ユーザが行った設定に基づいて選択される。

以下、ランドマーク設定手段６２の自動設定処理について説明する。図４は自動設定に用いられるテンプレートＴについて説明するための図であり、図５は自動設定処理の概要を示すフローチャートである。

診断用ＷＳ６のメモリには、撮影部位ごとに、ランドマークの自動設定処理に用いられるテンプレートが記憶されている。テンプレートは、周辺の構造物に比べて形状に際立った特徴を有する解剖学的構造物を表す３次元形状パターンと、その３次元形状パターン内にある１つまたは複数の特徴点を表すデータである。図４は、第５腰椎の形状を表すパターンと、そのパターン内の点Ｐａ、ＰｂおよびＰｃの位置が記録されたテンプレートＴを例示している。なお、各テンプレートには、そのテンプレートに固有の座標系が定義されており、特徴点の位置はその座標系の座標値として記憶されるものとする。

自動設定機能が選択されると、ランドマーク設定手段６２は、ボリュームデータの自動解析により上記特徴点を識別する。はじめに、ランドマーク設定手段６２は、ボリュームデータ選出手段６１が選出したファイルの中の１つを参照し、そのファイルのヘッダ情報に基づき撮影部位を判別する。あるいは、ボリュームデータ選出時に指定された撮影部位の情報を取得することにより、撮影部位を判別する（Ｓ１０１）。例示したケースでは、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇおよび腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇは、いずれも腹部のデータであるため、撮影部位は「腹部」と判定される。

次に、ランドマーク設定手段６２は、その撮影部位用に保存されているテンプレートを、メモリから読み込む（Ｓ１０２）。例示したケースでは、図４に例示したテンプレートＴ、すなわち第５腰椎の形状パターンおよび特徴点Ｐａ、ＰｂおよびＰｃを表すデータが読み込まれる。

その後、ランドマーク設定手段６２は、ボリュームデータ選出手段６１が選出したファイルから、それぞれボリュームデータを読み出す。そして、その中の１つのボリュームデータについて、領域ごとに、テンプレートとのマッチングを行い、テンプレートのパターンと同じ形状を有する構造物が含まれる領域（対応領域）を探索する（Ｓ１０３）。ランドマーク設定手段６２は、さらに、抽出された対応領域から、テンプレートＴが示す特徴点に対応する点を探索する（Ｓ１０４）。そして、探索により識別された点のＸＹＺ座標値を、ランドマーク座標としてメモリに記憶する（Ｓ１０５）。続いて、ファイルから読み出された次のボリュームデータについて、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を繰り返す（Ｓ１０６）。

例示したケースでは、ステップＳ１０３において腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇの各領域とテンプレートＴとのマッチングにより、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇ中の第５腰椎に対応する領域が抽出される。続いて、ステップＳ１０４において、特徴点Ｐ_ａ，Ｐ_ｂおよびＰ_ｃに対応する点Ｌ１_ａ，Ｌ１_ｂおよびＬ１_ｃが識別される。これにより、図４の上段に示すように、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇ中に、ランドマークとなる点Ｌ１_ａ，Ｌ１_ｂおよびＬ１_ｃが設定される。続いて、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇを対象として同様の処理が実行され、図４の下段に示すように、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇ中に、ランドマークとなる点Ｌ２_ａ，Ｌ２_ｂおよびＬ２_ｃが設定される。

上記処理は、ボリュームデータ選出手段６１により２つのボリュームデータが選出された場合の処理であるが、３以上のボリュームデータが選出された場合も、Ｓ１０３〜Ｓ１０５の処理を繰り返すことで、同様にランドマークを設定することができる。

なお、本実施形態では、対応領域および対応点の探索に、”Matching Local Self-Similarities across Images and Videos”（ Shechtman E, Irani M, Computer Vision and Pattern Recognition 2007, IEEE Conference on 17-22 June 2007, pages 1-8）に記載されている方法を応用する。この方法は、静止画または動画のフレームを構成する個々の画素の周辺領域を複素対数極座標変換（log-polar mapping）することにより取得される記述子（descriptor）を対象としてマッチングを行うというものである。この方法は、幾何学的特徴を表す記述子に基づいて画像の一致／不一致を判断するため、幾何学的特徴が同じであれば、色やテクスチャーが全く異なる画像であっても、同じ画像として認識することができる。

同文献が、動画のマッチング方法として提案する方法は、動画の１フレームをスライス画像とみなし、動画のフレーム群をボリュームデータとみなすことにより、断層撮影装置が出力するボリュームデータ同士のマッチング処理に適用することができる。異なる撮影モダリティにより取得されたデータの場合、撮影対象が同じであってもボクセルデータの値（色または濃度）、エッジの鮮明度は異なるものとなるが、上記方法によれば、異なる撮影モダリティにより取得されたデータ間でも、対応点を正確に識別することができる。

但し、対応領域および対応点の探索方法は、上記方法に限定されるものではなく、他の公知の方法を採用してもよい。また、診断用ＷＳ６に複数種類の探索プログラムを実装し、複数のボリュームデータを取得したモダリティが同一か異なるかによって、探索方法を切り替えてもよい。

以上、ランドマークの自動設定処理について説明したが、続いて、図６Ａ，６Ｂおよび図７を参照して、ランドマーク設定手段６２の手動設定処理について説明する。本実施形態では、ユーザは、ディスプレイ７の画面に表示されたボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）画像上で、所望の点を指定する操作を行うことにより、ランドマークを設定することができる。図６Ａおよび図６Ｂは、設定画面の表示例を示す図であり、図７は手動設定処理の概要を示すフローチャートである。

手動設定機能が選択されると、ランドマーク設定手段６２は、ボリュームデータ選出手段６１が選出したファイルに含まれるボリュームデータから、それぞれＶＲ画像を生成する。そして、生成した画像を、ディスプレイ７の画面に表示する（Ｓ２０１）。例示したケースでは、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇおよび腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇから、それぞれ腹部を表すＶＲ画像を生成され、表示される。図６Ａは、画像ウィンドウＷ１およびＷ２が配置された設定画面において、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇから生成されたＶＲ画像が画像ウィンドウＷ１に、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇから生成されたＶＲ画像が画像ウィンドウＷ２に、それぞれ表示された状態を示している。

次に、ランドマーク設定手段６２は、表示中のＶＲ画像に対する領域指定操作を受け付ける（Ｓ２０２）。例えば、図６Ａに示される画面の画像ウィンドウＷ１、Ｗ２のそれぞれにおいて、カーソルＣの移動による領域指定操作を受け付ける。図６Ａは、第５腰椎を含む領域Ｒ１，Ｒ２が指定されたところを例示している。

ＶＲ画像上で領域が指定されると、ランドマーク設定手段６２は、画面上で指定された領域を示す座標値に基づいて、各ボリュームデータから対応する領域を抽出する（以下、抽出された領域を、「部分ボリュームデータ」と称する）。続いて、抽出した部分ボリュームデータから、指定された領域のみを表す領域拡大ＶＲ画像を生成し、表示する（Ｓ２０３）。領域拡大ＶＲ画像は、指定された領域に含まれる構造物を、ステップＳ２０１で生成および表示したＶＲ画像よりも高い解像度で表したＶＲ画像である。

例えば図の例では、図６Ａに示す画面において第５腰椎を含む領域Ｒ１，Ｒ２が指定されると、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇ、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇのそれぞれから、領域Ｒ１，Ｒ２に対応する領域が抽出され、抽出された部分ボリュームデータから、第５腰椎周辺を表す領域拡大ＶＲ画像が生成され、表示される。例えば、図６Ａに示す画面において領域指定操作が行われると、図６Ｂに示すように画像ウィンドウＷ１、Ｗ２の下方に画像ウィンドウＷ３、Ｗ４が表れ、画像ウィンドウＷ３には腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇの部分ボリュームデータから生成された領域拡大ＶＲ画像が、画像ウィンドウＷ４には腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇの部分ボリュームデータから生成された領域拡大ＶＲ画像が、それぞれ表示される。

次に、ランドマーク設定手段６２は、領域拡大ＶＲ画像上で、点指定操作を受け付ける（Ｓ２０４）。そして、指定された点のＸＹＺ座標値をランドマーク座標としてメモリに記憶する（Ｓ２０５）。例えば、図６Ｂに示される画面の画像ウィンドウＷ３、Ｗ４のそれぞれにおいて、カーソルＣの移動による点指定操作を受け付ける。図６Ｂは、画像ウィンドウＷ３上で、第５腰椎の突起部の先端が指定されたところを例示している。

なお、ボリュームデータ選出手段６１により３以上のボリュームデータが選出された場合には、ランドマーク設定手段６２は、選出されたボリュームデータの数に応じた数の画像ウィンドウを画面に配置し、各ウィンドウに、個々のボリュームデータから生成されたＶＲ画像、拡大ＶＲ画像を表示する。

次に、再び図３を参照して、座標系設定手段６３の処理について説明する。座標系設定手段６３は、ランドマーク設定手段６２が設定したランドマークに基づいて、選出されたボリュームデータ間で統一された座標系を設定する。言い換えれば、選出された複数のボリュームデータを、共通の座標空間内に配置することで、解剖学的にみて同じ点が、いずれのボリュームデータにおいても同じ座標値により特定できるようにする。

具体的には、いずれか１つのボリュームデータの座標系を基準座標系とし、他のボリュームデータをアフィン変換等により拡大または縮小、回転、平行移動することにより、そのボリュームデータの座標系が基準座標系と一致するようにする。図は、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇの座標系を基準座標系９とし、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇを平行移動により基準座標系９が表す座標空間に移動した場合を例示している。この処理により、ランドマークＬ１とランドマークＬ２とは、基準座標系９の下、同じ座標値により表されることとなる。また、ランドマークに限らず、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇ内および腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇ内の点や断面は、解剖学的位置が同じであれば、同じ座標値により特定できるようになる。

なお、２つのボリュームデータの座標系の相違が、体軸方向のずれのみのときにはランドマークは１つでよいが、任意の相違に対応できるようにするためには、ランドマークは少なくとも３つ設定する必要である。３点とも同一平面に含まれることがないように３つのランドマークを設定すれば、ＸＹＺ方向のいずれのずれにも、回転方向や撮影倍率の違いにも対応することができる。

次に、図３、図８Ａおよび図８Ｂを参照しながら、不一致検出手段６４の処理について説明する。不一致検出手段６４は、ボリュームデータ選出手段６１により選出されたファイルのヘッダ領域を順次参照し、ヘッダ領域に記録されている画像方向の情報を対比する。図８Ａおよび図８Ｂは、いずれも３つのファイルが選出された場合を例示している。

図８Ａに示すように、ファイル１０ａ、１０ｂおよび１０ｃのすべてにおいて、ヘッダ領域に記録されている画像方向が同じである場合、すなわちボリュームデータＶ１_ｏｒｇ、Ｖ２_ｏｒｇ、Ｖ３_ｏｒｇの撮影時の画像方向が一致する場合には、不一致検出手段６４は一致を示す出力値（例えば０）を出力する。一方、図８Ｂに示すように、一部のファイル１０ｄにおいて、ヘッダ領域に記録されている画像方向が、他のファイル１０ａおよび１０ｃのヘッダ領域に記録されている画像方向と異なる場合には、不一致検出手段６４は、画像方向の不一致を示す出力値（例えば１）を出力する。

続いて、図３および図９を参照しながら、方向決定手段６５の処理について説明する。方向決定手段６５は、不一致検出手段６４の出力値に基づき、画像方向の不一致が検出されたか否かを判定する（Ｓ３０１）。不一致が検出されていなければ、すなわち、図８Ａの例のように全ファイルにおいてヘッダ領域に記録されている画像方向が一致していれば、再構成画像の画像方向を、その一致している方向（図８Ａの例ではアキシャル）に決定する（Ｓ３０７）。

画像方向の不一致が検出された場合には、方向決定手段６５は、各ファイルのヘッダ領域に記録されているスライス間隔の値を順次参照しながら、スライス間隔が最大のデータを探索する（Ｓ３０２）。図３の例では、各ファイルのヘッダ領域に記録されているスライス間隔の値は、腹部ＣＴデータを含むファイルでは０．２５ｍｍ、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇを含むファイルでは１ｍｍであるため、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇを含むファイルが、選出される。

スライス間隔が最大のデータを含むファイルが１つしかなければ（Ｓ３０３）、方向決定手段６５は、再構成画像の画像方向を、そのスライス間隔が最大のデータの画像方向に決定する（Ｓ３０６）。

一方、スライス間隔が最大のデータを含むファイルが複数ある場合には（Ｓ３０３）、方向決定手段６５は、各ファイルのファイル名とヘッダ情報（画像方向、スライス間隔の値を含む）を、ディスプレイ７の画面に所定の形式で表示する。そして、ユーザによるファイルの選択操作を受け付け（Ｓ３０４）、再構成画像の画像方向を、ユーザが選択したファイルに含まれるデータの画像方向に決定する。

なお、図２Ａおよび図２Ｂに示した例のように、スライス間隔とボクセルデータの間隔とが同じである場合には、スライス間隔（Spacing Between Slices）を示すタグ情報に代えて、画素間隔（Pixel Spacing）を示すタグ情報を参照してもよい。

次に画像再構成手段６６について、説明する。図１に示すように、画像再構成手段６６には、座標系設定手段６３が設定した基準座標系９の情報と、方向決定手段６５が決定した画像方向の情報とが供給される。図３に示すように、画像再構成手段６６は、画像方向の決定に用いられたボリュームデータ（腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇ）を基準座標系９により表される座標空間に配置し、そのボリュームデータを構成する各スライス画像（サジタル画像ＳＩ_１〜ＳＩ_Ｎ）の位置座標を、それぞれ特定する。例示したケースでは、基準座標系９のＹ軸が、サジタル画像ＳＩ_１〜ＳＩ_Ｎに対し垂直であるため、サジタル画像ＳＩ_１〜ＳＩ_Ｎの位置は、Ｙ方向の座標値ｙ_１〜ｙ_Ｎによって特定されるものとする。

続いて、画像再構成手段６６は、他のボリュームデータ（腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇ）を、基準座標系９により表される座標空間に配置する。そして、そのボリュームデータ内で、画像方向の決定に用いられたボリュームデータ（腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇ）内で特定されたスライス位置座標ｙ_１〜ｙ_Ｎに対応する位置を特定する。例示したケースでは、この処理により、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇ内に、Ｙ方向のスライス位置座標が、それぞれｙ_１〜ｙ_Ｎであるサジタル断面が定義される。次に、画像再構成手段６６は、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇを構成するボクセルデータを用いて、それらのサジタル断面を表す画像のシリーズＲＳＩ_１〜ＲＳＩ_Ｎを再構成する。

以上の処理により、画像方向の決定に用いられたボリュームデータ（腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇ）を構成するスライス画像のシリーズ（サジタル画像ＳＩ_１〜ＳＩ_Ｎ）と、それ以外のボリュームデータ（腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇ）から再構成されたスライス画像のシリーズ（再構成サジタル画像ＲＳＩ_１〜ＲＳＩ_Ｎ）とが得られる。

基準座標系９の下では、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇの位置ｙ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）におけるサジタル面と、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇの位置ｙ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）におけるサジタル面とは、解剖学的にみて同じ断面となり、したがって対応する位置の画像を対比することにより、診断に有用な情報を得ることができる。表示制御手段６７は、対応する位置の画像同士を対比しやすいレイアウトで、画面に表示する。

例えば、図３に例示するように、再構成サジタル画像のシリーズＲＳＩ_１〜ＲＳＩ_Ｎをディスプレイ７の画面上段に横方向に並べて配置し、サジタル画像のシリーズＳＩ_１〜ＳＩ_Ｎを画面下段に同じく横方向に並べて配置し、対応する位置の画像同士が上下に並ぶように表示を制御する。さらには、シリーズ画像の表示範囲を切り替えるスクロール操作が行われたときに、画面上段の表示と画面下段の表示とを連動させ、対応する位置の画像同士が常に上下に並ぶように表示を制御する。

なお、図３を参照した説明では、画像方向が互いに異なる２つのボリュームデータを例示したが、各手段が実行する処理は、任意の画像方向の３以上のボリュームデータが選出された場合も同様である。また、上記説明では、ＣＴデータとＭＲＩデータの比較を例示したが、各手段が実行する処理は、ＣＴデータとＰＥＴデータ等、他のモダリティにより取得されたデータの場合も同様である。

また、上記説明では、図２Ａの腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇと図２Ｂに示した腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇを読影に利用する場合を例示したが、例えば、腰椎の診断のために比較読影を行うのであれば、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｏｒｇに代えて、腹部ＭＲＩデータＶ２_ｔｇｔを利用してもよい。つまり、腹部ＣＴデータＶ１_ｏｒｇに対し新たに骨抽出処理を施したデータと、既に骨抽出処理が施された腹部ＭＲＩデータＶ２_ｔｇｔを利用して、比較用の画像を生成してもよい。

以上に説明したように、本実施形態では、比較対象として指定された複数のシリーズの間で、撮影時の画像方向が一致しておらず、少なくとも一部のボリュームデータに関して、必要な画像方向のスライス画像を再構成処理により生成しなければならない場合に、再構成画像の画像方向を、スライス間隔が最大のシリーズの画像方向とすることで、最も粗いボリュームデータから再構成画像が生成されることが無いようにしている。このため、指定されたシリーズを使って実現できる範囲で最善の画質の比較読影用画像を得ることができる。

本実施形態のシステムを用いれば、例示したケースのように、異なる検査目的で取得されたデータを、比較読影用のデータとして有効に活用することができる。他の診療科で取得されたデータや同じ診療科の異なる検査で取得されたデータを活用することで、検査（撮影）の回数を減らすことができれば、受診者の身体的、経済的負担も軽減される。

なお、上記実施形態は、ランドマークの自動設定処理、手動設定処理のいずれかを選択的に実行するものであるが、前述した自動設定処理によりランドマークを仮設定した後、図６Ｂに例示した画面上に仮設定されたランドマークを表示し、前述した手動設定処理によりランドマークの位置を調整できるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、座標系設定手段は、統一された座標系としてＸＹＺ座標系を設定しているが、座標系の種類は特に限定されず、例えば極座標系でもよい。

また、上記実施形態は、クライアント／サーバ型のシステムであるが、一台のコンピュータが、ボリュームデータ記憶手段、ボリュームデータ選出手段、ランドマーク設定手段、座標系設定手段、不一致検出手段、方向決定手段、画像再構成手段および表示制御手段としての機能を備える構成としてもよい。

このように、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加えることができる。

１ 診断支援システム、 ３２ モダリティ群、 ５ 大容量ストレージ、
９ 座標系、 １０，１０ａ−１０ｄ ファイル
ＡＰ１-ＡＰＮ アキシャル面、
ＡＩ１-ＡＩＮ アキシャル画像のシリーズ、
ＳＰ１-ＳＰＮ サジタル面、
ＳＩ_１-ＳＩ_Ｎ サジタル画像のシリーズ、
Ｖ１_ｏｒｇ，Ｖ２_ｏｒｇ ボリュームデータ、
Ｖ１_ｔｇｔ，Ｖ２_ｔｇｔ ボリュームデータ、
Ｌ１，Ｌ２ ランドマーク（点）、
ＲＳＩ_１-ＲＳＩ_Ｎ 再構成サジタル画像、
Ｔ テンプレート、Ｐａ〜Ｐｃ 特徴点、
Ｗ１〜Ｗ４ 画像ウィンドウ、 Ｃ カーソル、Ｒ１，Ｒ２ 領域

Claims (7)

1. 被検体の断層撮影により取得されたスライス画像のシリーズを、前記スライス画像の画像方向、スライス間隔および前記被検体の情報と関連づけられたボリュームデータとして、所定の記憶媒体に記憶せしめるボリュームデータ記憶手段と、
   前記記憶媒体に記憶されているボリュームデータの中から、前記被検体の情報に基づいて、同じ被検体を表す複数のボリュームデータを選出するボリュームデータ選出手段と、
   被検体の解剖学的特徴を表す点であって、選出された複数のボリュームデータに共通に含まれる点を、少なくとも１つ識別し、該点をランドマークとして設定するランドマーク設定手段と、
   設定されたランドマークに基づいて、前記複数のボリュームデータに対し、統一された座標系を設定する座標系設定手段と、
   前記複数のボリュームデータ間で、前記画像方向の情報を対比することにより、ボリュームデータ間の画像方向の不一致を検出する不一致検出手段と、
   前記画像方向の不一致が検出されたときに、前記複数のボリュームデータの中から前記スライス間隔が最大である一のボリュームデータを選出し、該一のボリュームデータの画像方向を、再構成画像の画像方向に決定する方向決定手段と、
   他の各ボリュームデータにおいて、前記統一された座標系に基づいて、前記一のボリュームデータを構成する各スライス画像のスライス位置に対応するスライス位置をそれぞれ特定し、特定された各スライス位置において、それぞれ、前記決定された画像方向の断面を表す再構成画像を生成することにより、再構成画像のシリーズを生成する画像再構成手段と、
   前記一のボリュームデータを構成するスライス画像のシリーズと、前記他の各ボリュームデータから生成された再構成画像のシリーズとを、対応するスライス位置のスライス画像と再構成画像とを対比可能なレイアウトで、表示画面に出力する表示制御手段とを備えることを特徴とする診断支援システム。
2. 前記ランドマーク設定手段が、前記ボリュームデータの自動解析により前記解剖学的特徴を表す点を識別することを特徴とする請求項１記載の診断支援システム。
3. 前記ランドマーク設定手段が、前記ボリュームデータ内の位置を指定する操作を受け付け、該操作により指定された点を、前記解剖学的特徴を表す点として識別することを特徴とする請求項１記載の診断支援システム。
4. 前記ボリュームデータ選出手段が、異なる撮影日に同じモダリティにより取得された複数のボリュームデータを選出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の診断支援システム。
5. 前記ボリュームデータ選出手段が、同じ撮影日に異なるモダリティにより取得された複数のボリュームデータを選出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の診断支援システム。
6. 一台または複数台のコンピュータを、
   被検体の断層撮影により取得されたスライス画像のシリーズを、前記スライス画像の画像方向、スライス間隔および前記被検体の情報と関連づけられたボリュームデータとして、所定の記憶媒体に記憶せしめるボリュームデータ記憶手段、
   前記記憶媒体に記憶されているボリュームデータの中から、前記被検体の情報に基づいて、同じ被検体を表す複数のボリュームデータを選出するボリュームデータ選出手段、
   被検体の解剖学的特徴を表す点であって、選出された複数のボリュームデータに共通に含まれる点を、少なくとも１つ識別し、該点をランドマークとして設定するランドマーク設定手段、
   設定されたランドマークに基づいて、前記複数のボリュームデータに対し、統一された座標系を設定する座標系設定手段、
   前記複数のボリュームデータ間で、前記画像方向の情報を対比することにより、ボリュームデータ間の画像方向の不一致を検出する不一致検出手段、
   前記画像方向の不一致が検出されたときに、前記複数のボリュームデータの中から前記スライス間隔が最大である一のボリュームデータを選出し、該一のボリュームデータの画像方向を、再構成画像の画像方向に決定する方向決定手段、
   他の各ボリュームデータにおいて、前記統一された座標系に基づいて、前記一のボリュームデータを構成する各スライス画像のスライス位置に対応するスライス位置をそれぞれ特定し、特定された各スライス位置において、それぞれ、前記決定された画像方向の断面を表す再構成画像を生成することにより、再構成画像のシリーズを生成する画像再構成手段、および
   前記一のボリュームデータを構成するスライス画像のシリーズと、前記他の各ボリュームデータから生成された再構成画像のシリーズとを、対応するスライス位置のスライス画像と再構成画像とを対比可能なレイアウトで、表示画面に出力する表示制御手段として機能させることを特徴とする診断支援プログラム。
7. 被検体の断層撮影により取得されたスライス画像のシリーズを、前記スライス画像の画像方向、スライス間隔および前記被検体の情報と関連づけられたボリュームデータとして、所定の記憶媒体に記憶せしめるボリュームデータ記憶処理と、
   前記記憶媒体に記憶されているボリュームデータの中から、前記被検体の情報に基づいて、同じ被検体を表す複数のボリュームデータを選出するボリュームデータ選出処理と、
   被検体の解剖学的特徴を表す点であって、選出された複数のボリュームデータに共通に含まれる点を、少なくとも１つ識別し、該点をランドマークとして設定するランドマーク設定処理と、
   設定されたランドマークに基づいて、前記複数のボリュームデータに対し、統一された座標系を設定する座標系設定処理と、
   前記複数のボリュームデータ間で、前記画像方向の情報を対比することにより、ボリュームデータ間の画像方向の不一致を検出する不一致検出処理と、
   前記画像方向の不一致が検出されたときに、前記複数のボリュームデータの中から前記スライス間隔が最大である一のボリュームデータを選出し、該一のボリュームデータの画像方向を、再構成画像の画像方向に決定する方向決定処理と、
   他の各ボリュームデータにおいて、前記統一された座標系に基づいて、前記一のボリュームデータを構成する各スライス画像のスライス位置に対応するスライス位置をそれぞれ特定し、特定された各スライス位置において、それぞれ、前記決定された画像方向の断面を表す再構成画像を生成することにより、再構成画像のシリーズを生成する画像再構成処理と、
   前記一のボリュームデータを構成するスライス画像のシリーズと、前記他の各ボリュームデータから生成された再構成画像のシリーズとを、対応するスライス位置のスライス画像と再構成画像とを対比可能なレイアウトで、表示画面に出力する表示制御処理とを行うことを特徴とする診断支援方法。

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