JP5536987B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により発生されたボリュームデータに含まれる結節領域の診断を支援するための画像処理装置に関する。

肺がんの疑いを持つ患者に対するＣＴ検査では、時間を追った結節領域の体積の比較が重要な役割を持つ。結節領域に拡大傾向が見られる場合、悪性と判断する重要な材料となる。腫瘤領域の変化を調べる方法として目視で比較する方法があるが、直径や体積の値の変化を調べる方法が客観的な指標として重要である。結節領域の変化を調べるために、結節領域を抽出し、その体積を計測・表示する技術が提案されている。

胸部ＣＴ画像による肺結節領域の抽出方法として最も簡単なものは単純閾値処理を用いるものである。しかし、結節には血管や気管支など軟部組織に近い画素値を持つ構造が連結しており、閾値処理により結節と血管（あるいは気管支）を判別することは不可能である。

結節と血管とを区別するためにレベルセット法による結節領域の抽出方法（非特許文献１）やモルフォロジー演算による血管分離方法（非特許文献２）が提案されている。

前者の抽出方法は、反復法を用いる。そのため、抽出処理に非常に時間がかかってしまう。医用画像読影用ソフトウェアの解析機能として用いる場合、数秒以内の処理時間が求められるが、本抽出処理はそれをはるかに超える処理時間が必要である。従って本抽出方法は、実用性に乏しい。

また後者の血管分離方法は、領域成長法により得た結節の候補領域に対し、エロージョン処理やダイレーション処理を実施する。しかし、結節の一部に例えば４ｍｍ未満の小さな突起があると、その突起は誤って切断されてしまう。突起を切断しないようにするためにエロージョン距離を小さくしダイレーション距離を大きくすると、太い血管が分離できなくなってしまうか、分離できてもその切断位置が結節の根元より遠くなってしまう。太い血管を分離するためにエロージョン距離を大きくとると、小さな結節が完全に除去されてしまい、結節領域が全く抽出されない。
Segmentation of ground glass opacities by asymmetric multi-phase deformable model Proc. SPIE Vol. 6144 614440-1〜614440-8 Morphologycal segmentation and partial volume analysis of volumetry of solid pulmonary lesions in thoracic CT scans. IEEE Trans. Med. Imag., Vol. 25, No. 4, 2006

本発明の目的は、短時間、且つ高精度に結節領域を抽出可能な画像処理装置を提供することにある。

本発明の第１局面に係る画像処理装置は、被検体に関するボリュームデータを記憶する記憶部と、前記ボリュームデータに含まれる結節候補領域を画素値に基づいて抽出する結節候補領域抽出部と、前記抽出された結節候補領域の核領域を決定する核領域決定部と、前記決定された核領域からの第１の距離と前記第１の距離よりも長い第２の距離とに基づいて、前記結節候補領域から非結節領域を特定する非結節領域特定部と、前記特定された非結節領域を前記結節候補領域から除去することにより結節領域を抽出する結節領域抽出部と、を具備する画像処理装置であって、前記非結節領域特定部は、前記核領域から前記第２の距離以上離れている領域に連結し、且つ前記核領域から前記第１の距離以上離れている領域を前記非結節領域として特定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、短時間、且つ高精度に結節領域を抽出可能な画像処理装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る画像処理装置を説明する。図１は、本実施形態に係る画像処理装置１の構成を示す図である。図１に示すように、画像処理装置１は、制御部１０を中枢として、記憶部１２、対象領域決定部１４、結節候補領域抽出部１６、穴埋め部１８、核領域決定部２０、結節領域抽出部２２、画像発生部２４、体積算出部２６、表示部２８、及び入力部３０を備える。

記憶部１２は、被検体の胸部に関するボリュームデータを記憶する。ボリュームデータは、図示しない、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置等の医用画像発生装置により発生されたものである。ボリュームデータには、肺に発生された結節の領域が含まれるとする。

図２は、結節領域ＮＲの一例を示す図である。図２に示すように、結節領域ＮＲは、結節の一部分である小さな突起の領域ＴＲを有する。また、結節領域ＮＲは、小突起領域ＴＲの他に、血管や気管支の領域ＨＲに接続する。血管領域及び気管支領域ＨＲは、結節の一部分でなく、結節領域ＮＲを観察する上で邪魔な部分である。ここで、結節領域ＮＲに接続する血管領域や気管支領域を非結節領域ＨＲと呼ぶことにする。また、小突起領域ＴＲと非結節領域ＨＲとは外見上いずれも突起形状を有している。そのため、小突起領域ＴＲと非結節領域ＨＲとをまとめて突起候補領域と呼ぶことにする。

また、結節領域は、画素値に応じて、ｓｏｌｉｄ領域とＧＧＯ領域とに大別される。ｓｏｌｉｄ領域は、充実性陰影とも呼ばれる。ｓｏｌｉｄ領域は、結節領域のうち、軟部組織に近い画素値を有する領域である。ＧＧＯ領域は、すりガラス状陰影とも呼ばれる。ＧＧＯ領域は、肺の実質組織と軟部組織との中間の画素値を有する領域である。

対象領域決定部１４は、ボリュームデータから処理対象となる領域を決定する。処理対象領域は、例えば、一辺３０ｍｍの立方体である。処理対象領域の形状やサイズは、変更可能である。

結節候補領域抽出部１６は、決定された処理対象領域から結節領域の候補となる領域を生成する。結節候補領域は、結節領域と非結節領域とを含む。結節候補領域抽出部１６は、例えば、既存の閾値処理やP-tile-thresholding、Mode method、Optimal threshold、大津の方法により、処理対象領域から結節候補領域を抽出する。

穴埋め部１８は、生成された結節候補領域に画像処理を行い、結節候補領域内部に存在する穴領域を埋める。穴領域は、結節候補領域内部に存在する結節に由来しない領域である。

核領域決定部２０は、穴埋め後の結節候補領域の中心部を表す核領域を決定する。具体的には、核領域決定部２０は、穴埋め後の結節候補領域をエロージョン距離Ｄeで縮小処理（モルフォロジー演算のエロージョン処理）することにより核領域を決定する。核領域は、穴埋め後結節候補領域に含まれる突起候補領域から突起領域と非結節領域とを特定するための基準となる。また、核領域決定部２０は、ユーザにより入力部３０を介して入力された指示に基づいて核領域を修正可能である。

結節領域抽出部２２は、決定された核領域からのダイレーション距離Ｄminとダイレーション距離Ｄminよりも長いダイレーション距離Ｄmaxとに基づいて穴埋め後結節候補領域から非結節領域を特定し、特定された非結節領域を穴埋め後結節候補領域から除去することにより結節領域を抽出する。この非結節領域の除去範囲は、ダイレーション距離Ｄmaxより核領域へ向けた内側部分を含む。また、結節領域抽出部２２は、ユーザにより入力部３０を介して入力された指示に基づいて、結節領域を修正可能である。

体積算出部２４は、抽出された結節領域の体積を算出する。画像発生部２６は、ボリュームデータに基づいてＣＴ画像データを発生する。例えば、画像発生部２６は、ボリュームデータをＭＰＲ（MultiPlanar Reconstruction）処理して任意断面に関するＣＴ画像データを発生する。表示部２８は、発生された結節領域を強調してＣＴ画像を表示する。また、表示部２８は、算出された体積を表示する。

入力部３０は、操作者からの各種指示を入力する。入力部３０としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。

制御部１０は、例えばＣＰＵ及びメモリを有し、アプリケーションプログラムを上記メモリ上に展開し、このアプリケーションプログラムに従った処理を上記ＣＰＵが実行する。アプリケーションプログラムの実行により、制御部１０は、画像処理装置１を構成する各部を制御し、本実施形態に係る結節領域の抽出・表示処理を行なう。

（結節領域の抽出・表示処理）
以下、制御部１０の制御により行なわれる結節領域の抽出・表示処理の動作を説明する。図３は、結節領域の抽出・表示処理の流れを示す図である。

まず、制御部１０は、結節領域の抽出・表示処理の開始指示を受けると、処理対象領域決定部１４に中心点の決定処理を行なわせる。

中心点決定処理において処理対象領域決定部１４は、結節領域の中心点を決定する（ステップＳＡ）。具体的には、処理対象領域決定部１４は、ユーザにより入力部３０を介して指定された点を、中心点に決定する。あるいは、処理対象領域決定部１４は、既存のＣＡＤ処理により中心点を算出してもよい。

中心点が決定処理後、制御部１０は、処理対象領域決定部１４に処理対象領域の決定処理を行なわせる（ステップＳＢ）。処理対象領域の決定処理において処理対象領域決定部１４は、中心点を中心とする一定範囲の領域を処理対象領域に決定する。例えば、中心点を中心とする一辺３０ｍｍの立方体領域が処理対象領域に決定される。決定された処理対象領域は、ボリュームデータから切り出される。

処理対象領域の決定処理後、制御部１０は、結節候補領域抽出部１６に結節候補領域の抽出処理を行なわせる（ステップＳＣ）。結節候補領域の抽出処理において結節候補領域抽出部１６は、結節候補領域の画素値と、結節候補領域以外の画素値との境の画素値（例えば−７００ＨＵ）を閾値として、処理対象領域から結節候補領域を抽出する。より具体的には、−７００ＨＵ以下の画素値を有するボクセルを値“１”に、−７００以上の画素値を有するボクセルを値“０”に置き換えることにより、ボリュームデータから結節候補領域を抽出する。典型的には、複数の閾値を用いることにより、ｓｏｌｉｄ候補領域とＧＧＯ候補領域とが別々にボリュームデータから抽出される。閾値は、予め設定されてもよいが、肺内部の領域内での濃度の不均一性や個人間の違いが存在するため、これらを考慮し、ヒストグラムを用いて決定するなど、適応的に決定する方法がよい。閾値処理が行なわれると、結節候補領域抽出部１６は、抽出された全てのｓｏｌｉｄ候補領域とＧＧＯ領域との論理和を演算し、和領域を生成する。生成された和領域を、結節候補領域と呼ぶことにする。

結節候補領域の抽出処理後、制御部１０は、穴埋め部１８に穴埋め処理を行なわせる（ステップＳＤ）。穴埋め処理において穴埋め部１８は、結節候補領域を画像処理して、結節候補領域に存在する穴領域を埋める。穴領域が埋められた結節候補領域を、穴埋め後結節候補領域と呼ぶことにする。穴埋め処理の詳細については後述する。

穴埋め処理後、制御部１０は、核領域決定部２０に核領域の決定処理を行なわせる（ステップＳＥ）。核領域決定処理において核領域決定部２０は、穴埋め後結節候補領域をエロージョン距離Ｄeでエロージョン処理して、エロージョン処理された穴埋め後結節候補領域を核領域に決定する。

図４は、穴埋め後結節候補領域ＡＲと核領域ＣＲとを示す図である。図４に示すように、穴埋め後結節候補領域ＡＲは、突起領域ＴＲや非結節領域ＨＲ等の突起候補領域を有する。核領域ＣＲは、穴埋め後結節候補領域ＡＲがエロージョン処理によってエロージョン距離Ｄeだけ縮小された領域である。エロージョン処理により突起領域ＴＲと非結節領域ＨＲとが除去されるため、核領域ＣＲは、突起領域ＴＲと非結節領域ＨＲとに由来する突起形状を有さない。後述するように、核領域ＣＲは、突起候補領域から突起領域ＴＲと非結節領域ＨＲとを区別するための距離Ｄminと距離Ｄmaxとの基点となる。核領域の設定処理の詳細については後述する。

核領域の決定処理後、制御部１０は、結節領域抽出部２２に結節領域の抽出処理を行なわせる（ステップＳＦ）。

以下、図５と図６とを参照しながら、結節領域抽出部２２による結節領域の抽出処理の概要を説明する。図５に示すように、穴埋め後結節候補領域ＡＲ、ダイレーション距離Ｄminで核領域ＣＲを拡張処理（モルフォロジー演算のダイレーション処理）する。穴埋め後結節候補領域ＡＲのうち、核領域ＣＲから距離Ｄmin以上離れている領域は、突起候補領域ＫＲであると特定される。また、結節領域抽出部２２は、ダイレーション距離Ｄmaxで核領域ＣＲをダイレーション処理する。ここで、距離Ｄminと距離Ｄmaxとの間の領域を結節マージン領域ＺＲと呼ぶことにする。結節マージン領域ＺＲの外側に突き出た領域は非結節領域ＨＲであると、突き出ない領域は小突起領域ＴＲであると特定される。すなわち、突起候補領域のうち、距離Ｄmaxよりも外側の領域に連結する領域は非結節領域ＨＲであると、連結しない領域は小突起領域ＴＲであると判別される。より詳細には、核領域ＣＲから距離Ｄmaxにあるボクセルの画素値に基づいて、穴埋め後結節候補領域ＡＲから非結節領域ＨＲの位置部分が特定される。ここでは、ダイレーション距離Ｄmaxにあるボクセルに値“１”が割り付けられている場合は、非結節領域ＨＲの一部分であると特定される。そして、突起候補領域のうち特定された一部分に連結する領域が非結節領域ＨＲとして特定される。特定された非結節領域ＨＲが穴埋め後結節候補領域ＡＲから除去されることにより結節領域ＮＲは、抽出される。この除去範囲は、ダイレーション距離Ｄmaxより内側部分を含む。

非結節領域を穴埋め後結節候補領域から除去するために、結節領域の抽出処理は、具体的には、結節マスク領域の生成処理と論理積の演算処理とにより構成される。結節マスク領域の生成処理において結節領域抽出部２２は、穴埋め後結節候補領域を画像処理し、穴埋め後結節候補領域から非結節領域を除去するためのマスクとして用いられる結節マスク領域を生成する。結節マスク領域は、ダイレーション距離Ｄmin以内の領域と小突起領域ＴＲとの和領域である。結節マスク領域の生成処理は、結節領域の抽出処理の主要な処理である。結節マスク領域の生成処理については、後述する。

論理積の演算処理において結節領域抽出部２２は、結節マスク領域と結節候補領域との論理積を演算して、積領域を生成する。生成された積領域は、結節候補領域から非結節領域が除去された結節領域である。より詳細には、結節領域抽出部２２は、結節マスク領域とｓｏｌｉｄ候補領域との論理積を演算し、積領域を生成する。生成された積領域は、結節領域のうちのｓｏｌｉｄ領域である。同様に、結節領域抽出部２２は、結節マスク領域とＧＧＯ候補領域との論理積を演算し、積領域を生成する。生成された積領域は、結節領域のうちのＧＧＯ領域である。

結節領域が生成されると制御部１０は、表示部２８に結節領域の表示処理を行なわせる（ステップＳＧ）。結節領域の表示処理において表示部２８は、生成された結節領域を色等で強調してＣＴ画像を表示する。なお、強調の方法は、色による強調だけでなく、輝度や明度により強調してもよい。

必要に応じて、結節領域が生成されると制御部１０は、体積算出部２４に体積の算出処理を行なわせる（ステップＳＨ）。体積の算出処理において体積算出部２４は、最も単純には、結節領域のボクセルの個数を計数し、計数されたボクセルの個数に基づいて結節領域の体積を算出する。体積の算出処理は、ｓｏｌｉｄ領域とＧＧＯ領域とに対して、個々に行なわれる。

体積が算出されると制御部１０は、表示部２８に体積の表示処理を行なわせる（ステップＳＧ）。体積の表示処理において表示部２８は、算出された体積の値を所定のレイアウトで表示する。

以上で結節領域の抽出・表示処理は終了する。次に穴埋め処理（ステップＳＤ）、核領域決定処理（ステップＳＥ）、結節マスク領域生成処理（ステップＳＦ）の詳細について順番に説明する。

（穴埋め処理）
図７は、ステップＳＤにおいて穴埋め部１８により行なわれる穴埋め処理の流れを示す図である。図７に示すように、穴埋め部１８は、結節候補領域の生成処理で生成された結節候補領域をダイレーション距離Ｄ１でダイレーション処理する（ステップＳＤ１）。ダイレーション距離Ｄ１は、予め設定されており、例えば１ｍｍである。ダイレーション処理により、結節候補領域は、ダイレーション距離Ｄ１だけ拡張され、距離Ｄ１より小さい穴領域が埋められる。

ダイレーション処理の後、穴埋め部１８は、ダイレーション処理された結節候補領域に含まれる背景領域（値“０”を有するボクセル）を特定し、前景領域（値“１”を有するボクセル）に置き換える（ステップＳＤ２）。この置き換え処理により、ダイレーション距離Ｄ１では埋めることができなかった穴領域や、背景領域に連結している穴領域を埋めることができる。

置き換え処理の後、穴埋め部１８は、置き換え処理された結節候補領域をエロージョン距離Ｄ２でエロージョン処理する（ステップＳＤ３）。エロージョン距離Ｄ２は、予め設定されており、ダイレーション距離Ｄ１よりも長く、例えば１．５ｍｍである。すなわち、エロージョン処理された結節候補領域は、元の結節候補領域（結節候補領域生成処理で生成された結節候補領域）よりも小さい。

エロージョン処理の後、穴埋め部１８は、元の結節候補領域とエロージョン処理された結節候補領域との論理和を演算し、和領域（穴埋め後結節候補領域）を生成する（ステップＳＤ４）。生成された穴埋め後結節候補領域は、元の結節候補領域の形状を有し、且つ穴領域を有さない。

（核領域決定処理）
次にステップＳＥにおいて核領域決定部２０により行なわれる核領域に決定処理の詳細について説明する。

図８は、核領域決定処理の流れを示す図である。図８に示すように、核領域決定部２０は、穴埋め処理により生成された穴埋め後結節候補領域に関するボリュームデータを距離変換処理する（ステップＳＥ１）。ステップＳＥ１における距離変換処理は、穴埋め後結節候補領域に関するボリュームデータを構成する各ボクセルに対し、背景領域（値“０”が割り付けられたボクセル）からの距離値を割り付ける処理である。ステップＳＥ１における距離変換処理により、各ボクセルに背景領域からの距離が割り付けられた距離データＡが発生される。

距離データＡが発生されると核領域決定部２０は、距離データＡと中心点決定処理により決定された中心点とに基づいて、シード点を設定する（ステップＳＥ２）。具体的には、シード点は、中心点の周辺で最大距離が割り付けられたボクセルである。

シード点が決定されると核領域決定部２０は、穴埋め後結節候補領域の大きさに適したエロージョン距離Ｄeを決定する（ステップＳＥ３）。具体的には、エロージョン距離Ｄeは、予め設定された距離（例えば３ｍｍ）と、シード点に割り付けられた距離値の半分とのうちの小さい方である。すなわち、穴埋め後結節候補領域が予め設定された距離（上記の説例の場合、３ｍｍ）よりも小さい場合、エロージョン距離Ｄeは、シード点に割り付けられた距離値の半分に決定される。このようにエロージョン距離Ｄeの下限を設けることで、エロージョン処理による穴埋め後結節候補領域の消滅を防止できる。一方、穴埋め後結節候補領域が予め設定された距離よりも大きい場合、エロージョン距離Ｄeは、予め設定された距離に設定される。このようにエロージョン距離Ｄeの上限を設けることで、過度のエロージョン処理により核領域の形状が大きく変形することを防止できる。

エロージョン距離Ｄeが決定されると核領域決定部２０は、穴埋め後結節候補領域を、決定されたエロージョン距離Ｄeでエロージョン処理することにより、核候補領域を生成する（ステップＳＥ４）。生成された領域には、エロージョン処理等により発生された孤立点が含まれる場合もある。

これら孤立点を除去するため、核領域決定部２０は、核候補領域のうちシード点に連結しない領域を除去して、シード点に連結する領域を核領域に決定する（ステップＳＥ５）。具体的には、ステップＳＥ２で決定されたシード点から核候補領域を領域拡張処理し、シード点に連結する領域を特定する。特定された領域を核領域に決定する。核候補領域のうち、シード点に連結しない領域は除去される。

（結節マスク領域生成処理）
次にステップＳＦにおいて結節領域抽出部２２により実行される結節マスク領域の生成処理について説明する。

図９は、結節マスク領域の生成処理の流れを示す図である。図９に示すように、結節領域抽出部２２は、穴埋め後結節候補領域に関するボリュームデータを距離変換する（ステップＳＦ１）。ステップＳＦにおける距離変換は、穴埋め後結節候補領域を構成する各ボクセルに対し、核領域からの距離値を割り付ける処理である。ステップＳＦ１における距離変換処理により、各ボクセルに対して核領域から核領域外への距離が割り付けられた距離データＢが発生される。

距離変換処理の後、結節領域抽出部２２は、距離データＢに基づいてダイレーション距離Ｄminを決定する（ステップＳＦ２）。ダイレーション距離Ｄminは、エロージョン距離Ｄeよりも僅かに大きい又は同一の値である。

エロージョン距離Ｄminが決定されると結節領域抽出部２２は、エロージョン距離Ｄmin以上の距離に関する領域と穴埋め後結節候補領域との論理積を演算し、積領域を生成する（ステップＳＦ３）。生成される積領域は、突起候補領域である。

図１０は、ステップＳＦ３の処理を説明する図である。なお図１０は、簡単のためステップＳＦ３の処理を２次元的に表現しているが、実際には、ステップＳＦ３は、３次元的に処理される。図１０に示すように、距離Ｄmin以上の距離に関する領域ＤＯＲは、核領域ＣＲからダイレーション距離Ｄmin以上離れている領域である。すなわち、領域ＤＯＲを構成するボクセルは、距離データＢにおいて、距離Ｄmin以上の距離値を有する。領域ＤＯＲと穴埋め後結節候補領域ＡＲとの論理積を演算することにより、積領域、すなわち、穴埋め後結節候補領域ＡＲのうちの突起候補領域ＣＲが抽出される。すなわち、ダイレーション距離Ｄminは、突起候補領域か否かを判定するための基準である。

突起候補領域が生成されると結節領域抽出部２２は、ダイレーション距離Ｄmaxを決定する（ステップＳＦ４）。距離Ｄmaxは、予め設定されているとしても、ユーザにより入力部３０を介して任意に設定可能である。距離Ｄmaxを任意に設定する場合、ユーザは、例えば、結節マージン領域の幅Ｗ（距離Ｄmaxと距離Ｄminとの差）を入力する。そして、距離Ｄmaxの計算式、すなわち、距離Ｄmax＝距離Ｄmin＋結節マージン領域の幅Ｗ、に従って距離Ｄmaxが決定される。

ダイレーション距離Ｄmaxが決定されると結節領域抽出部２２は、ダイレーション距離Ｄmax以上の距離に関する領域をシード領域に設定する（ステップＳＦ４）。シード領域には、距離Ｄmax以上の背景領域の他に、例えば突起候補領域のうちの距離Ｄmax以上の部分が含まれる。

シード領域が設定されると結節領域抽出部２２は、突起候補領域のうちシード領域に連結する領域を、非結節領域として特定する（ステップＳＦ５）。

図１１は、ステップＳＦ５の処理を説明する図である。なお図１１は、簡単のためステップＳＦの処理を２次元的に表現しているが、実際には、ステップＳＦは、３次元的に処理される。図１１に示すように、ダイレーション距離Ｄmax以上の領域がシード領域に設定されている。突起候補領域ＫＲをシード領域から領域拡張処理することにより、非結節領域ＨＲが特定される。突起候補領域ＫＴのうち、シード領域に連結しない領域は、小突起領域ＴＲであると特定される。換言すれば、突起候補領域ＫＲを構成する領域のうち、核領域ＣＲからの距離がダイレーション距離Ｄmaxに達する領域は、非結節領域ＨＲとみなされ、核領域ＣＲからの距離が距離Ｄmaxに達しない領域は、突起領域ＴＲとみなされる。すなわち、ダイレーション距離Ｄmaxは、非結節領域か否かを判定するための基準である。

非突起候補領域が特定されると結節領域抽出部２２は、突起候補領域から非結節領域を除去し、小突起領域を生成する（ステップＳＦ６）。具体的には、非結節領域を構成する各ボクセルに値“０”を割り付けることで、非結節領域を除去する。

小突起領域が生成されると結節領域抽出部２２は、生成された小突起領域とダイレーション距離Ｄmin以下の距離に関する領域との論理和を演算し、和領域を生成する（ステップＳＦ７）。生成される和領域は、結節マスク領域である。

図１２は、ステップＳＦ７の処理を説明する図である。なお図１２は、簡単のためステップＳＦの処理を２次元的に表現しているが、実際には、ステップＳＦは、３次元的に処理される。図１２に示すように、距離Ｄmin以下の距離に関する領域ＤＭＲは、核領域ＣＲから距離Ｄmin以内の領域である。換言すれば、領域ＤＭＲを構成するボクセルは、距離データＢにおいて、距離Ｄmin以下の距離値を有する。領域ＤＭＲと小突起領域ＴＲとの論理和を演算することにより、和領域、すなわち、結節マスク領域ＭＲが生成される。

以上で結節マスク領域の生成処理は終了する。結節マスク領域の生成後、結節マスク領域と結節領域との論理積を演算することで、結節候補領域から非結節領域が除去されて結節領域が抽出される。この際、非結節領域であると判定されたダイレーション距離Ｄmaxではなく、距離Ｄminから非結節領域を除去できる。

上記のように、本実施形態に係る結節領域の抽出処理は、閾値処理、距離変換、ダイレーション処理、エロージョン処理、論理演算、領域拡張処理等の単純な処理から構成される。従って、本抽出処理は、比較的高速に実行可能である。また、本抽出処理は、非特許文献１記載のように反復処理ではない。そのため、非特許文献１記載の方法に比して、短時間に結節領域を抽出できる。本発明者達による試作のソフトウェアでは、本抽出処理の全体に要する時間は、おおよそ１．５秒である。

また本抽出処理によれば、小さな突起を完全に元の形状に復元することができる。非特許文献２記載の従来法では、エロージョン距離を長くすると、結節領域が変形してしまう。本抽出処理では、このエロージョン距離の上限が拡大される。また、核領域を求める際のエロージョン距離を長くしても、血管を根元から切断できる。そのためエロージョン距離を非特許文献２記載の従来法より長く設定することができる。エロージョン距離を長く設定すれば、より太い血管を結節領域から分離できる。

次に本実施形態に係る結節領域の抽出・表示処理の種々の応用例について説明する。応用例は、非血管領域からスピクラ（spicula）を判定する処理、結節領域を修正する処理、処理対象領域を修正する処理がある。以下、これら処理を順番に説明する。

（スピクラの判定処理）
結節には、血管、気管支の他にスピクラが接続される。スピクラは、腫瘍細胞が増殖したものであるから、結節の一部、すなわち突起領域と認識されることが望ましい。スピクラの成り立ちは様々であるが、最も長いものでも２０ｍｍを超えることは稀である。一方、血管や気管支が結節に接続している場合、それらは肺門部まで連結している。従っておよそ２０ｍｍを超えるか否かで、スピクラと血管（あるいは気管支）とを区別できる。

スピクラの判定処理は、結節マスク領域の生成処理に組み込まれる。以下、図１３を参照しながら、結節領域抽出部２２により行なわれる、スピクラ判定処理が組み込まれた結節マスク領域の生成処理について説明する。図１３は、スピクラ判定処理が組み込まれた結節マスク領域の生成処理の流れを示す図である。図１３に示すように、ステップＳＪ１〜ステップＳＪ５は、図９の結節マスク領域の生成処理のステップＳＦ１〜ステップＳＦ５と同様なので説明を省略する。

図１３に示すように、シード領域が決定されると結節領域抽出部２２は、突起候補領域のうちシード領域に連結する領域を、非結節候補領域として特定する（ステップＳＪ６）。特定される非結節候補領域には、非結節領域に含めるべき血管や気管支の他に、非結節候補領域に含めるべきでないスピクラ領域も含まれる。なお、非突起候補領域は、図９の突起候補領域と同様である。

非結節候補領域が特定されると結節領域抽出部２２は、非結節候補領域のうち長さＤs以下を有する領域を除去することにより、非結節領域を生成する（ステップＳＪ７）。長さＤsは、各領域がスピクラ領域か否かを判定するための基準である。以下、長さＤsを血管判定距離Ｄsと呼ぶことにする。ステップＳＪ７の処理を具体的に説明する。まず、非結節候補領域を構成する各領域の長さが算出される。長さは、各領域を近似して生成された図形の長軸や対角線等である。そして、各領域のうち、血管判定距離Ｄs（例えば２０ｍｍ）以下を有する領域はスピクラ領域であると、血管判定距離Ｄs以上を有する領域は血管や気管支等の非結節領域であると判定される。そして、スピクラ領域は、非突起候補領域から除去される。非結節候補領域からスピクラ領域が除去されることにより、非結節領域が生成される。

非結節領域が生成されると結節領域抽出部２２は、非結節領域を突起候補領域から除去することにより、小突起領域を生成する（ステップＳＪ８）。生成される小突起領域は、小さな突起だけでなく、スピクラをも含む。

小突起領域が生成されると結節領域抽出部２２は、ダイレーション距離Ｄmin以下の距離に関する領域と小突起領域との和領域である結節マスク領域を生成する（ステップＳＪ９）。

以上でスピクラの判定処理が組み込まれた結節マスク領域の生成処理は終了する。なお、スピクラの判定方法は上記方法だけに留まらない。例えば、ダイレーション距離Ｄmaxを、ダイレーション距離Ｄmax＝エロージョン距離Ｄe＋血管判定距離Ｄsに決定することで、図９の結節マスク領域の生成処理と同様の処理で、スピクラ領域を結節マスク領域に含めることができる。なお、本方法では、非結節候補領域を構成する各領域の長さが実際に２０ｍｍ以内か否かであるかは、厳密には判断されない。しかし、各領域が結節からほぼ直角に伸びる場合には、突起構造の長さで判断した場合とほぼ同等の結果が得られる。

（結節領域の修正処理）
上記の結節領域の抽出処理は、どのような結節に対しても常に小突起領域と非結節領域とを区別できるわけではない。そこで結節領域の修正処理が結節領域の抽出処理に組み込まれている。

まず、表示部２８は、結節領域が強調されたＣＴ画像を所定のレイアウトで表示する。そして制御部１０は、入力部３０を介した修正点の入力を受付ける。ユーザは、入力部３０を介して修正箇所を点指定する。

図１４は、修正点を指定するための画面の一例を示す図である。一旦結節領域が抽出されると、表示部２８は、結節領域が強調されたＣＴ画像Ｉ１と、各種処理の開始指示や体積の表示、パラメータの設定等を行なうための操作画面Ｉ２とを表示する。操作画面Ｉ２には、結節マージン領域の幅の設定・表示欄Ｄ１や、血管判定距離Ｄsの設定・表示欄Ｄ２、体積の表示欄Ｄ３が表示される。また、操作画面Ｉ２には、結節領域の抽出処理の開始ボタンＢＡ、修正メニューの呼び出しボタンＢＢ、体積算出処理の開始ボタンＢＣが表示される。

ユーザにより入力部３０を介して修正メニューの呼び出しボタンＢＢが押されると、ＣＴ画像Ｉ１上に修正メニューＭＮが表示される。修正メニューＭＮは、修正処理に関する種々のボタンを表示する。具体的には、修正メニューＭＮは、ＡｄｄボタンＢ１、ＤｅｌｅｔｅボタンＢ２、ＬｉｍｉｔボタンＢＣを含む。ＡｄｄボタンＢ１は、突起を結節領域に加えるための修正点を指定するためのボタンである。ＡｄｄボタンＢ１が選択された状態で画面上に指定された修正点を結節内点と呼ぶことにする。ＤｅｌｅｔｅボタンＢ２は、突起を結節領域から除去するための修正点を指定するためのボタンである。ＤｅｌｅｔｅボタンＢ２が選択された状態で画面上に指定された修正点を結節外点と呼ぶことにする。ＬｉｍｉｔボタンＢ３は、突起の切断位置を修正するための修正点を指定するためのボタンである。ＬｉｍｉｔボタンＢ３が選択された状態で画面上に指定された修正点を結節境界点と呼ぶことにする。指定された修正点の種類を示すコードと座標値とは、互いに関連付けてリスト形式で記憶部１２に記憶される。

修正点の指定が終了し、抽出開始ボタンＢＡが選択されると、修正点の種類に応じた修正処理が開始される。

以下、結節内点、結節外点、結節境界点が指定された場合の修正処理をそれぞれ説明する。結節内点と結節外点とに関する修正処理は、ほぼ同様の内容なのでまとめて説明し、その後、結節境界点に関する修正処理について説明する。

［結節内点及び結節外点］
図１５は、結節内点と結節外点とに関する結節マスク領域の生成処理の流れを示す図である。図１５に示すように、ステップＳＫ１〜ステップＳＫ７は、図９の結節マスク領域の生成処理のステップＳＦ１〜ステップＳＦ７と同様なので説明を省略する。

ユーザにより入力部３０を介して結節内点又は結節外点が指定され、抽出開始ボタンが押されたことを契機として結節領域抽出部２２は、結節内点又は結節外点に関する突起修正処理Ａを開始する（ステップＳＫ８）。

図１６は、ステップＳＫ８において結節領域抽出部２２により行なわれる、突起修正処理Ａの流れを示す図である。図１６に示すように、抽出開始ボタンが押されると結節領域抽出部２２は、記憶部１２に記憶されている処理対象とする修正点の種類のコードを参照して、処理対象の修正点が結節内点なのか否かを判定する（ステップＳＫ８−１）。

修正点が結節内点であると判定した場合（ステップＳＫ８−１：ＹＥＳ）、結節領域抽出部２２は、結節内点から領域拡張処理を行い、結節内点に連結する領域を特定する（ステップＳＫ８−２）。特定された領域を、内領域と呼ぶことにする。内領域が特定されると結節領域抽出部２２は、内領域を小突起領域に含める（ステップＳＫ８−３）。具体的には、内領域と小突起領域との論理和を演算することにより、内領域を小突起領域に含める。

ステップＳＫ８―２において修正点が結節内点ではないと判定した場合（ステップＳＫ８−２：ＮＯ）、結節領域抽出部２２は、修正点が結節外点か否かを判定する（ステップＳＫ８−４）。結節外点であると判定した場合（ステップＳＫ８−４：ＹＥＳ）、結節領域抽出部２２は、結節外点から領域拡張処理を行い、結節外点に連結する領域を特定する（ステップＳＫ８−５）。ステップＳＫ８−４において特定される領域を、外領域と呼ぶことにする。外領域が特定されると結節領域抽出部２２は、外領域を小突起領域から除去する（ステップＳＫ８−６）。具体的には、外領域に関するボリュームデータを構成する全ボクセルの画素値を反転させたボリュームデータを生成し、反転ボリュームデータと小突起領域に関するボリュームデータとの論理積を演算することにより、突起領域から外領域を除去する。

ステップＳＫ８―４おいて修正点が結節外点ではないと判定した場合、結節領域抽出部２２は、ステップＳＫ８―７に進む。

ステップＳＫ８−３又はステップＳＫ８−６が行なわれた場合、又はステップＳＫ８―４において結節外点ではないと判定した場合、結節領域抽出部２２は、記憶部１２に記憶されている修正点のリストを参照し、未処理の修正点があるか否かを判定する（ステップＳＫ８−７）。未処理の修正点があると判定された場合（ステップＳＫ８−７：ＹＥＳ）、結節領域抽出部２２は、ステップＳＫ８−１へ進む。

以下、結節内点と結節外点とに関する結節領域の修正処理を具体的に説明する。図１７に示すように、突起候補領域ＫＲのうち、突起修正処理Ａ前において小突起領域に含まれていない領域Ｒ１の一点に結節内点が、突起修正処理Ａ前において小突起領域に含まれている領域Ｒ２の一点に結節外点が指定されたとする。まず、ステップＳＫ８―２において、結節内点を含む領域Ｒ１は、内領域として特定される。そしてステップＳＫ８―３において、図１８に示すように内領域Ｒ１は、非結節領域から除去され、小突起領域に含められる。従って、突起修正処理Ａ前において非結節領域として削除されていた領域Ｒ１を、小突起領域に含めることができる。一方、ステップＳＫ８―５において、結節外点を含む領域Ｒ２は、図１７に示すように、外領域として特定される。そしてステップＳＫ８―６において、外領域Ｒ２は、図１８に示すように、小突起領域から除去され、非結節領域に含められる。従って、突起修正処理Ａ前において小突起領域に含められていた領域Ｒ２を小突起領域から除去することができる。

一方、未処理の修正点がないと判定した場合（ステップＳＫ８−７：ＮＯ）、結節領域抽出部２２は、突起修正処理Ａを終了する。

図１５に示すように突起修正処理Ａが終了すると、結節領域抽出部２２は、距離Ｄmin以下の距離に関する領域と突起修正処理Ａ後の小突起領域との和領域（修正後の結節マスク領域）を生成する（ステップＳＫ９）。生成された修正後の結節マスク領域を結節候補領域に適用することにより、結節領域抽出部２２は、突起候補領域のうち結節内点に連結する内領域を結節領域に含め、突起候補領域のうち結節外点に連結する外領域を結節領域から除去することができる。

上記のように、ユーザが入力部３０を介して結節内点や結節外点を指定することにより、ユーザの思い通りに突起修正処理Ａ前において小突起領域と判定されていた領域を結節領域から除去したり、非結節領域であると判定されていた領域を結節領域に含めたりすることができる。

［結節境界点］
結節境界点は、突起領域の切断位置を指定するための修正点である。まず、図１９を参照しながら、結節境界点の臨床的な意義について説明する。図１９は、太長い血管や気管支等に由来する非結節領域ＨＲ´が接続する結節領域ＮＲを示す図である。図１９に示すように、血管や気管支が太長い場合、エロージョン処理によってもこの血管や気管支の形状が残ってしまう。そのため、核領域ＣＲ´は、この太長い血管や気管支に由来する突起形状を有してしまう。この様に、核領域ＣＲ´が太長い血管や気管支に由来する突起形状を有してしまうと、本来削除されるべき血管や気管支を削除することができない。このような場合、太長い血管や気管支上の任意の位置に結節境界点を指定することで、指定された位置に応じて核領域ＣＲ´を修正し、指定された結節境界点に同一（又は略同一）の位置で血管や気管支を切断することが可能となる。

また、本当は小突起領域ではないのに小突起領域と誤判定された場合等、当該突起領域を途中位置から切断する必要がある場合もある。このような場合、小突起領域上の任意の位置に結節境界点を指定することで、指定された結節境界点の位置で小突起領域を切断することも可能となる。

図２０は、結節境界点が指定された場合における、核領域の設定処理の流れを示す図である。図２０に示すように、ステップＳＬ１〜ステップＳＬ４までは、第１実施形態に係る設定処理のステップＳＥ１〜ステップＳＥ４と同様なので説明を省略する。

核領域決定部２０は、核候補領域から、指定された結節境界点からエロージョン距離Ｄe内に含まれる領域を除去する（ステップＳＬ５）。この除去処理によって生成される領域を、除去処理後の核候補領域と呼ぶことにする。

除去処理後の核候補領域の生成後、核領域決定部２０は、除去処理後の核候補領域のうち、ステップＳＬ２において決定されたシード点に連結しない領域を除去して、シード点に連結する領域を修正後の核領域に決定する（ステップＳＬ６）。

以下、図２１と図２２とを参照しながら、ステップＳＬ５とステップＳＬ６とについて説明する。なお図２１と図２２とは、簡単のためステップＳＦの処理を２次元的に表現しているが、実際には、ステップＳＦは、３次元的に処理される。図２１に示すように、第１の結節境界点ＫＰ１は、エロージョン距離Ｄeでのエロージョン処理によっても除去されないほどの太さと長さとを有する非結節領域ＨＲ´に指定されている。第２の結節境界点ＫＰ２は、小突起領域ＴＲ´の途中に指定されているとする。核候補領域ＣＣＲは、太長い血管に由来する突起領域を有している。結節境界点ＫＰ１を中心とした半径Ｄe以内には、核候補領域ＣＣＲの突起の一部分が含まれている。また、結節境界点ＫＰ２を中心とした半径Ｄe以内には、核候補領域ＣＣＲに達していない。

図２２は、除去処理後の核候補領域ＺＣＲ１，ＺＣＲ２を示す図である。図２２に示すように、半径Ｄe以内の領域を除去すると、核候補領域ＣＣＲの突起領域の少なくとも一部分は、除去される。除去されることにより、核候補領域が、第１の除去処理後の核各候補領域ＺＣＲ１と第２の除去処理後の核各候補領域ＺＣＲ２とに分離されるとする。第１の除去処理後の核各候補領域ＺＣＲ１は、ステップＳＬ２において決定されたシード点ＳＰを含むので、ステップＳＬ６において修正後の核領域に設定される。一方、第２の除去処理後の核各候補領域ＺＣＲ２は、シード点ＳＰを含まないので、ステップＳＬ６において除去される。

以上で、結節境界点が指定された場合における、核領域の設定処理は終了する。核領域の設定処理後、制御部１０は、結節領域抽出部２２に、突起修正処理Ｂが組み込まれた結節マスク領域の生成処理を行なわせる。

図２３は、結節内点、結節外点、及び結節境界点に関する結節マスク領域の生成処理の流れを示す図である。図２３に示すように、結節領域抽出部２２は、穴埋め後結節候補領域に関するボリュームデータを距離変換する（ステップＳＭ１）。ステップＳＭ１における距離変換は、穴埋め後結節候補領域を構成する各ボクセルに対し、修正後の核領域からの距離値を割り付ける処理である。ステップＳＭ１における距離変換処理により、各ボクセルに対して修正後の核領域から核領域外への距離が割り付けられた距離データＣが発生される。

距離変換処理の後、結節領域抽出部２２は、距離データＣに基づいてダイレーション距離Ｄminを決定する（ステップＳＭ２）。

図２４は、穴埋め後結節候補領域ＡＲと、修正後の核領域ＡＣＲと、ダイレーション距離Ｄminとの位置関係を示す図である。図２４に示すように、修正後の核領域ＡＣＲは、太長い血管に由来する突起領域を有していない。修正後の核領域ＡＣＲからのダイレーション距離Ｄminは、太長い血管の根元付近を通過することがわかる。上述のように、距離Ｄminは、距離Ｄeと同じか少し長い程度である。従って、結節境界点ＫＰ１は、修正後の核領域ＡＣＲから距離Ｄmin以内の距離にある。

エロージョン距離Ｄminが決定されると結節領域抽出部２２は、エロージョン距離Ｄmin以上の距離に関する領域と穴埋め後結節候補領域との論理積を演算し、積領域を生成する（ステップＳＭ３）。生成される積領域は、図２５に示すような、修正後の突起候補領域ＡＫＲである。

突起候補領域が生成されると結節領域抽出部２２は、ダイレーション距離Ｄmaxを決定する（ステップＳＭ４）。

ダイレーション距離Ｄmaxが決定されると結節領域抽出部２２は、ダイレーション距離Ｄmax以上の距離に関する領域をシード領域に設定する（ステップＳＭ５）。

シード領域が設定されると結節領域抽出部２２は、修正後の突起候補領域のうちシード領域に連結する領域を、修正後の非結節領域として特定する（ステップＳＭ６）。図２５の場合、太長い血管に由来する修正語の突起領域ＡＫＲ１が、修正後の非結節領域として特定される。

修正後の非突起候補領域が特定されると結節領域抽出部２２は、修正後の突起候補領域から修正後の非結節領域を除去し、修正後の小突起領域を生成する（ステップＳＭ７）。

図２６は、ステップＳＭ７において生成される修正後の小突起領域ＡＴＲを示す図である。図２６に示すように、ダイレーション距離Ｄminを境界として、太長い血管に由来する修正後の非結節領域が除去されている。しかし、結節境界点ＫＰ２がダイレーション距離Ｄminよりも長い距離にあるので、結節境界点ＫＰが指定された修正後の小突起領域ＡＴＲ２は、まだ切断されていない。

修正後の小突起領域を結節境界点で切断するために、結節領域抽出部２２は、突起修正処理Ｂを行なう（ステップＳＭ８）。図２７は、突起修正処理Ｂの流れを示す図である。図２７に示すように、ステップＳＭ８―１〜ステップＳＭ８―６までは、図１６に記載の突起修正処理のステップＳＫ８―１〜ステップＳＫ８―６と同様なので説明を省略する。

ステップＳＭ８―４において修正点が結節外点ではないと判定した場合、結節領域抽出部２２は、記憶部１２に記憶されている処理対象とする修正点の種類のコードを参照して、修正点が結節境界点であるか否かを判定する（ステップＳＭ８―７）。

修正点が結節境界点であると判定した場合（ステップＳＭ８―７：ＹＥＳ）、結節領域抽出部２２は、修正後の小突起候補領域のうち、結節境界点に連結する領域を特定する。（ステップＳＭ８―８）。特定される領域を、境界領域と呼ぶことにする。

境界領域が特定されると、結節領域抽出部２２は、特定された境界領域のうち、結節境界点での距離以上の距離に関する領域を特定する（ステップＳＭ８―９）。特定された領域を、境界外領域と呼ぶことにする。例えば、結節境界点に関するボクセルに割り付けられた距離値が５ｍｍであるとすると、境界領域を構成するボクセルのうち、５ｍｍ以上の距離値が割り付けられたボクセルが特定される。また、距離値５ｍｍが割り付けられたボクセルで構成される面は、切断面となる。

境界外領域が特定されると、結節領域抽出部２２は、境界外領域を小突起領域から削除する（ステップＳＭ８―１０）。具体的には、境界外領域に関するボリュームデータを構成する全ボクセルの画素値を反転させたボリュームデータを生成し、反転ボリュームデータと修正後の小突起領域に関するボリュームデータとの論理積を演算することにより、修正後の小突起領域から境界外領域を除去する。修正後の核領域から等距離にある切断面で、小突起領域が切断される。

ステップＳＭ８―３において内領域が小突起領域に含められた場合、ステップＳＭ８―６において外領域が小突起領域から除去された場合、ステップＳＭ８―１０において境界外領域が修正後の小突起領域から除去された場合、又はステップＳＭ８―７において修正点が結節境界点ではないと判定された場合、結節領域抽出部２２は、記憶部１２に記憶されている修正点のリストを参照し、未処理の修正点があるか否かを判定する（ステップＳＭ８−１１）。

未処理の修正点があると判定された場合（ステップＳＭ８−１１：ＹＥＳ）、結節領域抽出部２２は、ステップＳＭ８−１へ進む。未処理の修正点がないと判定された場合（ステップＳＭ８−１１：ＹＥＳ）、結節領域抽出部２２は、突起修正処理Ｂを終了する。

図２３に示すように、突起修正処理Ｂが終了すると、結節領域抽出部２２は、ダイレーション距離Ｄmin以下の距離に関する領域と突起修正処理Ｂ後の小突起領域との和領域（修正後の結節マスク領域）を生成する（ステップＳＭ９）。

図２８は、ステップＳＭ９において生成される修正後の結節マスク領域ＡＭＲを示す図である。図２８に示すように、結節境界点ＫＰ２の位置で、修正後の結節マスク領域ＡＭＲの突起が切断されている。また、結節境界点ＫＰ１に略同一の位置で、太長い血管に由来する非結節領域が除去されている。

生成された修正後の結節マスク領域を結節候補領域に適用することにより、結節領域抽出部２２は、修正後の突起候補領域のうち、指定された結節境界点と核領域との距離以上核領域から離れている領域を、結節領域から除去することができる。このように、結節境界点を指定することで、太い血管に由来する非結節領域を結節領域から分離することができる。すなわち、ユーザが入力部３０を介して結節境界点を指定することにより、任意の位置で結節領域の突起を切断することができる。

（処理対象領域の修正処理）
ステップＳＢにおいて決定された処理対象領域が結節の大きさに対して小さい場合、抽出した結節領域が処理対象領域に収まらない。処理対象領域の修正処理は、結節領域の抽出処理の終了後、生成された結節領域が処理対象領域に収まっているか否かを判定し、収まらない場合に処理対象領域を修正するものである。

図２９は、制御部１０の制御により実行される、処理対象領域の修正処理の流れを示す図である。図２９に示すように、制御部１０は、各部を制御することにより、所定サイズの処理対象領域で結節領域の抽出処理を行なわせる（ステップＳＢ１）。所定サイズは、一辺３０ｍｍであるとする。

結節領域が生成されると、制御部１０は、処理対象領域のサイズが予め設定された上限値（例えば一辺１００ｍｍ）以上であるか否かを処理対象領域決定部１４に判定させる（ステップＳＢ２）。

上限値以下であると判定された場合（ステップＳＢ２：ＮＯ）、制御部１０は、結節マスク領域が処理対象領域の端面に達しているか否かを処理対象領域に判定させる（ステップＳＢ３）。具体的には、処理対象領域の端面を構成する複数のボクセルの何れかに、前景領域に関するボクセル（値“１”を有するボクセル）があるか否かを判定する。端面を構成するボクセルに、前景領域に関するボクセルがある場合、処理対象領域決定部１４は、結節マスク領域が処理対象領域の端面に達していると判定する。一方、端面を構成するボクセルに、前景領域に関するボクセルがない場合、処理対象領域決定部１４は、結節マスク領域が処理対象領域の端面に達していないと判定する。

結節マスク領域が処理対象領域の端面に達していない判定された場合（ステップＳＢ３：ＮＯ）、処理対象領域決定部１４は、血管判定距離Ｄsより短い突起領域が処理対象領域の端面に達しているか否かを判定する（ステップＳＢ４）。

血管判定距離Ｄs（例えば２０ｍｍ）より短い突起領域が処理対象領域の端面に達していると判定された場合（ステップＳＢ４：ＹＥＳ）、又は結節マスク領域が処理対象領域の端面に達している判定された場合（ステップＳＢ３：ＹＥＳ）、制御部１０は、処理対象領域決定部１４に、所定のサイズだけ処理対象領域を拡大させる（ステップＳＢ５）。所定のサイズは、例えば１０ｍｍである。この場合、処理対象領域の６つの面の全ての方向に対して５ｍｍずつ拡大する。また、結節マスク領域が達している端面の方向に対してのみ５ｍｍだけ拡大させてもよい。なお、所定のサイズは、予め設定されていても、ユーザにより入力部３０を介して設定させるとしてもよい。

処理対象領域が所定のサイズだけ拡大されると、制御部１０は、各部を制御して、拡大された処理対象領域で再び結節領域の抽出処理を行なわせる。

一方、処理対象領域のサイズが１００ｍｍ以上の場合（ステップＳＢ２：ＹＥＳ），又は血管判定距離Ｄs（例えば２０ｍｍ）より短い突起領域が処理対象領域の端面に達していないと判定された場合（ステップＳＢ４：ＮＯ）、制御部１０は、処理領域の修正処理を終了する。

最初から大き目の処理対象領域（例えば一辺１００ｍｍ）に設定すれば、結節領域が処理対象領域に収まらなくなるという問題は発生しない。しかし、本実施形態のように、最初は小さいサイズで結節領域の抽出処理を行なうことで、高速に処理を実行することができる。

本実施形態は、結節の（一般に）複数の突起候補領域を求め、核領域からダイレーション距離Ｄmaxに基づいて、それら複数の突起候補領域のうちの非結節領域を特定し、ダイレーション距離Ｄmaxより短いダイレーション距離Ｄminに基づいて、非結節領域を切断するため、小さな突起が除去されないという性質を有する。従って従来法よりエロージョン距離Ｄminを長くでき、より太い血管を結節領域から分離でき、且つ、小さな突起が除去されず結節形状の変形を少ないという特徴を有する。従って、結節領域の抽出精度が向上し、また、結節領域の抽出精度の向上に伴い結節領域の体積値の算出精度も向上する。

本実施形態によれば、従来の方法に比して、短時間に、太い血管を分離でき、結節領域の一部の小さな突起を切断せずに、小さな結節領域を除去せずに、結節領域を抽出することができる。かくして、短時間、且つ高精度に結節領域を抽出可能な画像処理装置を提供することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を除去してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を示す図。 図１の記憶部に記憶されるボリュームデータに含まれる結節領域の一例を示す図。 図１の制御部の制御により行なわれる、結節領域の抽出・表示処理の流れを示す図。 図３の穴埋め処理（ステップＳＤ）において生成される穴埋め後結節候補領域と、核領域決定処理（ステップＳＥ）において生成される核領域とを示す図。 図３の結節マスク領域の生成処理（ステップＳＦ）の概要を示す第１の図。 図３の結節マスク領域の生成処理（ステップＳＦ）の概要を示す第２の図。 図３のステップＳＤにおいて穴埋め部により行なわれる穴埋め処理の流れを示す図。 図３のステップＳＥにおいて核領域決定部により行なわれる核領域決定処理の流れを示す図。 図３のステップＳＦにおいて結節領域抽出部により行なわれる結節マスク領域生成処理の流れを示す図。 図９のステップＳＦ３の処理を説明するための図。 図９のステップＳＦ５の処理を説明するための図。 図９のステップＳＦ７の処理を説明するための図。 図１の結節領域抽出部により行なわれる、スピクラ判定処理が組み込まれた結節マスク領域の生成処理の流れを示す図。 図１の表示部に表示される、修正点を指定するための画面の一例を示す図。 図１の結節領域抽出部により行なわれる、結節内点と結節外点とに関する結節マスク領域生成処理の流れを示す図。 図１５のステップＳＫ８において結節領域抽出部により行なわれる、突起修正処理Ａの流れを示す図。 図１６の突起修正処理Ａを説明するための第１の図。 図１６の突起修正処理Ａを説明するための第２の図。 図１の記憶部に記憶されるボリュームデータに含まれる、太長い血管や気管支等の非結節領域が接続する結節領域を示す図。 図１の核領域決定部により、結節境界点が指定された場合に行なわれる、核領域の決定処理の流れを示す図である。 図２０のステップＳＬ５とステップＳＬ６とについて説明するための第１の図。 図２０のステップＳＬ５とステップＳＬ６とについて説明するための第２の図。 図１の結節領域抽出部により行なわれる、結節内点、結節外点、及び結節境界点に関する結節マスク領域の生成処理の流れを示す図。 図２３のステップＳＭ２に関する、穴埋め後結節候補領域と修正後の核領域とダイレーション距離Ｄminとの位置関係を示す図。 図２３のステップＳＭ３において生成される修正後の突起候補領域を示す図。 図２３のステップＳＭ７において生成される修正後の小突起領域を示す図。 図２３のステップＳＭ８において結節領域抽出部により行なわれる小突起修正処理Ｂの流れを示す図。 図２３のステップＳＭ９において生成される修正後の結節マスク領域を示す図。 図１の制御部の制御により行なわれる、処理対象領域の修正処理の流れを示す図。

符号の説明

１…画像処理装置、１０…制御部、１２…記憶部、１４…処理対象領域決定部、１６…結節候補領域抽出部、１８…穴埋め部、２０…核領域決定部、２２…結節領域抽出部、２４…体積算出部、２６…画像発生部、２８…表示部、３０…入力部。

Claims (11)

1. 被検体に関するボリュームデータを記憶する記憶部と、
   前記ボリュームデータに含まれる結節候補領域を画素値に基づいて抽出する結節候補領域抽出部と、
   前記抽出された結節候補領域の核領域を決定する核領域決定部と、
   前記決定された核領域からの第１の距離と前記第１の距離よりも長い第２の距離とに基づいて、前記結節候補領域から非結節領域を特定する非結節領域特定部と、
   前記特定された非結節領域を前記結節候補領域から除去することにより結節領域を抽出する結節領域抽出部と、
   を具備する画像処理装置であって、
   前記非結節領域特定部は、前記核領域から前記第２の距離以上離れている領域に連結し、且つ前記核領域から前記第１の距離以上離れている領域を前記非結節領域として特定する、
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記ボリュームデータに基づいて画像のデータを発生する画像発生部と、
   前記抽出された結節領域を強調して前記発生された画像を表示する表示部と、
   をさらに備える請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記核領域決定部は、前記第１の距離よりも短い又は同じ第３の距離で前記結節候補領域を収縮処理し、前記収縮処理された結節候補領域を前記核領域に決定する、請求項１記載の画像処理装置。
4. 前記核領域決定部は、前記結節候補領域の大きさに基づいて前記第３の距離を決定する、請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記結節候補領域から前記非結節領域が除去された突起領域と前記結節候補領域のうちの第１の距離以内にある領域との和領域である結節マスク領域を生成する生成部をさらに備え、
   前記結節領域抽出部は、前記生成された結節マスク領域と前記結節候補領域との論理積を演算することにより、前記結節候補領域から前記結節領域を抽出する、
   請求項１記載の画像処理装置。
6. 前記結節候補領域抽出部は、複数の画素値に基づいて、前記ボリュームデータから前記結節候補領域に含まれる複数の陰影候補領域を抽出し、
   前記結節領域抽出部は、前記抽出された複数の陰影候補領域と前記結節マスク領域との論理積を演算することにより、前記結節領域として、前記複数の陰影候補領域から複数の陰影領域を抽出する、
   請求項５記載の画像処理装置。
7. 前記抽出された結節領域の体積を算出する算出部をさらに備える、請求項１記載の画像処理装置。
8. 前記結節候補領域上に第１の点を指定する第１指定部をさらに備え、
   前記結節領域抽出部は、前記核領域から前記第１の距離以上離れている突起候補領域のうち、前記指定された第１の点に連結する領域を前記結節領域に含める、
   請求項１記載の画像処理装置。
9. 前記結節候補領域上に第２の点を指定する第２指定部をさらに備え、
   前記結節領域抽出部は、前記核領域から前記第１の距離以上離れている突起候補領域のうち、前記指定された第２の点に連結する領域を前記結節領域から除去する、
   請求項１記載の画像処理装置。
10. 前記結節候補領域上に第３の点を指定する第３指定部をさらに備え、
    前記核領域決定部は、前記指定された第３の点を含む所定領域を前記核領域から除去した領域を新たな核領域に決定し、
    前記非結節領域特定部は、前記決定された新たな核領域からの第１の距離と前記第１の距離よりも長い第２の距離とに基づいて、前記結節候補領域に含まれる非結節領域を特定する、
    請求項１記載の画像処理装置。
11. 前記結節候補領域上に第４の点を指定する第４指定部をさらに備え、
    前記結節領域抽出部は、前記核領域から前記第１の距離以上離れている突起候補領域のうち、前記核領域と前記第４の点との間の距離以上前記核領域から離れている領域を前記結節領域から除去する、
    請求項１記載の画像処理装置。

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