(57)【要約】【課題】肺の一部を除外した場合の呼吸機能値を胸部の動態画像を用いて予測する際に、除外対象箇所を簡易かつ正確に指定できるようにする。【解決手段】診断用コンソール３によれば、制御部３１は、操作部３３により入力された除外対象箇所の解剖学的単位に基づいて、複数のフレーム画像において呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域を特定し、複数のフレーム画像から特定した肺野の一部領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出し、算出した２つの特徴量の比率である特徴量比率に基づいて、予測率を算出する。【選択図】図３
2020171476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の胸部の動態を示す複数のフレーム画像を解析して、前記被写体の肺野から一部の除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値を予測する際に前記被写体の呼吸機能値に乗算する予測率を算出する予測率算出手段を備える動態解析装置であって、
前記除外対象箇所を解剖学的単位で入力する入力手段を備え、
前記予測率算出手段は、前記入力手段により入力された解剖学的単位に基づいて、前記複数のフレーム画像において呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域を特定し、前記複数のフレーム画像から前記特定した肺野の一部領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出し、算出した２つの特徴量の比率である特徴量比率に基づいて、前記予測率を算出する動態解析装置。
【請求項２】
前記被写体の肺全体の呼吸機能値を取得する呼吸機能値取得手段と、
前記呼吸機能値取得手段により取得された呼吸機能値に前記予測率を乗算して前記除外対象箇所を肺野から除外した場合の呼吸機能値を予測する予測手段と、
を備える請求項１に記載の動態解析装置。
【請求項３】
前記予測手段により予測された、前記除外対象箇所を肺野から除外した場合の呼吸機能値を表示する表示手段を備える請求項２に記載の動態解析装置。
【請求項４】
前記表示手段は、さらに前記特徴量比率を表示する請求項３に記載の動態解析装置。
【請求項５】
前記予測率算出手段は、前記複数のフレーム画像から左右の肺野領域を抽出し、抽出した左右の肺野領域に計測対象領域を設定し、前記設定された計測対象領域内から前記特定された肺野の一部領域の呼吸機能に関する特徴量及び前記肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出する請求項３又は４に記載の動態解析装置。
【請求項６】
前記表示手段は、さらに、前記複数のフレーム画像のうち予め設定された一のフレーム画像上に、前記抽出された肺野領域及び前記設定された計測対象領域を識別可能に表示し、
前記表示された肺野領域又は前記計測対象領域の輪郭を修正するための操作手段と、
前記操作手段により前記肺野領域又は前記計測対象領域の輪郭が修正された場合に、その修正に基づいて前記予測手段により予測された呼吸機能値を修正する修正手段を備える請求項５に記載の動態解析装置。
【請求項７】
前記表示手段は、前記表示されたフレーム画像における前記除外対象箇所を強調表示する請求項６に記載の動態解析装置。
【請求項８】
前記表示手段は、前記予測手段により予測された呼吸機能値が予め設定された範囲である場合に、警告を表示する請求項３〜７のいずれか一項に記載の動態解析装置。
【請求項９】
前記表示手段は、前記予測手段により予測された呼吸機能値が予め設定された範囲である場合に、前記除外対象箇所を縮小することを提案する表示を行う請求項８に記載の動態解析装置。
【請求項１０】
前記予測率算出手段及び前記予測手段により前記除外対象箇所を縮小した場合の前記予測率及び前記呼吸機能値を再計算させて前記表示手段に表示させる制御手段を備える請求項９に記載の動態解析装置。
【請求項１１】
前記除外対象箇所の解剖学的単位の情報を電子カルテシステムから取得する取得手段を備え、
前記予測率算出手段は、前記取得手段により前記除外対象箇所の解剖学的単位の情報が取得された場合に、取得された前記除外対象箇所の解剖学的単位の情報に基づいて、前記肺野から前記除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値を予測するための予測率を算出する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の動態解析装置。
【請求項１２】
前記解剖学的単位は、左右、肺葉、肺区域、肺亜区域のいずれかである請求項１〜１１のいずれか一項に記載の動態解析装置。
【請求項１３】
前記予測率算出手段は、左右のうち前記除外対象箇所を含む側の肺野領域を前記呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域として特定して前記特徴量比率を算出し、予め肺を構成する解剖学的単位ごとの肺サイズ値が記憶された記憶手段から、前記除外対象箇所に対応する解剖学的単位の肺サイズ値及び前記除外対象箇所を含む側の肺野に対応する解剖学的単位の肺サイズ値を取得し、取得した前記除外対象箇所に対応する解剖学的単位の肺サイズ値と前記除外対象箇所を含む側の肺野に対応する解剖学的単位の肺サイズ値の比率を前記特徴量比率に乗じた値に基づいて、前記予測率を算出する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の動態解析装置。
【請求項１４】
被写体に放射線撮影を行い、前記被写体の胸部の動態を示す複数のフレーム画像を取得する撮影装置と、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の動態解析装置と、
を備える動態解析システム。
【請求項１５】
被写体の胸部の動態を示す複数のフレーム画像を解析して、前記被写体の肺野から一部の除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値を予測する際に前記被写体の呼吸機能値に乗算する予測率を算出する動態解析装置に用いられるコンピューターを、
前記除外対象箇所を解剖学的単位で入力する入力手段、
前記入力手段により入力された解剖学的単位に基づいて、前記複数のフレーム画像において呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域を特定し、前記複数のフレーム画像から前記特定した肺野の一部領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出し、算出した２つの特徴量の比率である特徴量比率に基づいて、前記予測率を算出する予測率算出手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動態解析装置、動態解析システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
肺がん手術は国内年間３万件以上行われており、近年死亡率が少なくなってはいるものの、合併症の発生も多いリスクのある手術である。肺がんの手術適用にあたり、医師は術前に、ガイドラインに則ったリスク判定値とその他様々な要因を勘案し、総合的にリスク判断を行い、手術の是非や、縮小手術にするなどの手術計画を決定する。このリスク判定値の重要な要素が、術後の呼吸機能の予測である。術後の呼吸機能は、ガイドライン上でのリスク判定結果に影響があるばかりでなく、合併症の発生との強い関連が考えられており、これを精度よく把握することが重要である。
【０００３】
肺がんがある場合、薬剤治療などの選択肢もあるが、根治には切除が効果的であり、可能であれば手術により肺がんを切除することが望まれる。肺がん切除は、左右肺のうち片方をすべて切除するケースもあるが、肺葉単位での切除が多い。切除の際に、術後の肺をできるだけ残したい場合には、縮小手術と言い、肺葉よりも小さい肺区域レベルでの切除を行うという選択肢もある。しかし、縮小手術をする場合、周辺の肺区域にがんが転移している可能性があるため、根治の意味では肺葉を切除することが望ましい。手術そのものができるか否かや、縮小手術を行うか否かの判断基準の１つとして、術後の呼吸機能の予測があり、根治を目指す人であっても術後の呼吸機能の予測値が予め定められた閾値以下であれば、合併症などのリスクが高いため、縮小手術をせざるを得ない、もしくは手術そのものを取りやめる、と判断することがある。術後の呼吸機能の予測精度を改善することで術後のリスク判定の精度が上がるため、術後のリスクが低いと判定されれば、区域切除でなく、肺葉切除を選択して根治しやすくできるようになる。また、術後のリスクが高いと判定された場合には、リスク削減のために縮小手術をすべき、もしくは手術をとりやめるべき、と精度のよい判断ができるようになる。
【０００４】
術後の呼吸機能の予測を行う手法として、肺血流シンチグラフィー検査を用いた手法がある。しかし、肺血流シンチグラフィー検査は検査装置が大掛かりで高価なことから、比較的大きな病院でなければ保有ができず、小さい病院では使うことができなかった。また、シンチグラフィー検査装置の保有施設においても、シンチグラフィー検査は、放射線同位体の管理のためにオーダー後通常1週間程度待たなければならず、被爆も大きいことから、リスクの大きい患者でしか使用されていなかった。そのため、多くの患者で合併症リスクの把握が正確にできていなかった。また、肺血流シンチグラフィー検査では、左右の血流像が得られるだけであるため、肺の位置を正確に把握することができず、呼吸機能の予測を正確に行うことが困難であった。
【０００５】
これらの問題を解決する技術として、例えば、特許文献１には、Ｘ線動態画像を用いて術後の呼吸機能を予測する技術が提案されている。具体的には、肺切除範囲に相当する領域をユーザーが操作部等の操作により画像上から選択すると、胸部の動態画像における肺野全体から選択された選択領域を除いた領域における特徴量を算出するとともに、肺野全体における特徴量を算出し、肺野全体から選択領域を除いた領域における特徴量と肺野全体における特徴量の比を算出してスパイロメトリー検査の検査結果に乗算することで、肺切除後の呼吸機能値の予測を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−２１４７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、肺から切除により除外する除外対象領域をユーザーが動態画像上で指定する必要があるが、正確性、再現性に乏しく、また、ユーザーの手間がかかっていた。
【０００８】
本発明の課題は、肺の一部を除外した場合の呼吸機能値を胸部の動態画像を用いて予測する際に、除外対象箇所を簡易かつ正確に指定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
被写体の胸部の動態を示す複数のフレーム画像を解析して、前記被写体の肺野から一部の除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値を予測する際に前記被写体の呼吸機能値に乗算する予測率を算出する予測率算出手段を備える動態解析装置であって、
前記除外対象箇所を解剖学的単位で入力する入力手段を備え、
前記予測率算出手段は、前記入力手段により入力された解剖学的単位に基づいて、前記複数のフレーム画像において呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域を特定し、前記複数のフレーム画像から前記特定した肺野の一部領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出し、算出した２つの特徴量の比率である特徴量比率に基づいて、前記予測率を算出する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記被写体の肺全体の呼吸機能値を取得する呼吸機能値取得手段と、
前記呼吸機能値取得手段により取得された呼吸機能値に前記予測率を乗算して前記除外対象箇所を肺野から除外した場合の呼吸機能値を予測する予測手段と、
を備える。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記予測手段により予測された、前記除外対象箇所を肺野から除外した場合の呼吸機能値を表示する表示手段を備える。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記表示手段は、さらに前記特徴量比率を表示する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、
前記予測率算出手段は、前記複数のフレーム画像から左右の肺野領域を抽出し、抽出した左右の肺野領域に計測対象領域を設定し、前記設定された計測対象領域内から前記特定された肺野の一部領域の呼吸機能に関する特徴量及び前記肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記表示手段は、さらに、前記複数のフレーム画像のうち予め設定された一のフレーム画像上に、前記抽出された肺野領域及び前記設定された計測対象領域を識別可能に表示し、
前記表示された肺野領域又は前記計測対象領域の輪郭を修正するための操作手段と、
前記操作手段により前記肺野領域又は前記計測対象領域の輪郭が修正された場合に、その修正に基づいて前記予測手段により予測された呼吸機能値を修正する修正手段を備える。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記表示手段は、前記表示されたフレーム画像における前記除外対象箇所を強調表示する。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項３〜７のいずれか一項に記載の発明において、
前記表示手段は、前記予測手段により予測された呼吸機能値が予め設定された範囲である場合に、警告を表示する。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記表示手段は、前記予測手段により予測された呼吸機能値が予め設定された範囲である場合に、前記除外対象箇所を縮小することを提案する表示を行う。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、
前記予測率算出手段及び前記予測手段により前記除外対象箇所を縮小した場合の前記予測率及び前記呼吸機能値を再計算させて前記表示手段に表示させる制御手段を備える。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発明において、
前記除外対象箇所の解剖学的単位の情報を電子カルテシステムから取得する取得手段を備え、
前記予測率算出手段は、前記取得手段により前記除外対象箇所の解剖学的単位の情報が取得された場合に、取得された前記除外対象箇所の解剖学的単位の情報に基づいて、前記肺野から前記除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値を予測するための予測率を算出する。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発明において、
前記解剖学的単位は、左右、肺葉、肺区域、肺亜区域のいずれかである。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の発明において、
前記予測率算出手段は、左右のうち前記除外対象箇所を含む側の肺野領域を前記呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域として特定して前記特徴量比率を算出し、予め肺を構成する解剖学的単位ごとの肺サイズ値が記憶された記憶手段から、前記除外対象箇所に対応する解剖学的単位の肺サイズ値及び前記除外対象箇所を含む側の肺野に対応する解剖学的単位の肺サイズ値を取得し、取得した前記除外対象箇所に対応する解剖学的単位の肺サイズ値と前記除外対象箇所を含む側の肺野に対応する解剖学的単位の肺サイズ値の比率を前記特徴量比率に乗じた値に基づいて、前記予測率を算出する。
【００２２】
請求項１４に記載の発明の動態解析システムは、
被写体に放射線撮影を行い、前記被写体の胸部の動態を示す複数のフレーム画像を取得する撮影装置と、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の動態解析装置と、
を備える。
【００２３】
請求項１５に記載の発明のプログラムは、
被写体の胸部の動態を示す複数のフレーム画像を解析して、前記被写体の肺野から一部の除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値を予測する際に前記被写体の呼吸機能値に乗算する予測率を算出する動態解析装置に用いられるコンピューターを、
前記除外対象箇所を解剖学的単位で入力する入力手段、
前記入力手段により入力された解剖学的単位に基づいて、前記複数のフレーム画像において呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域を特定し、前記複数のフレーム画像から前記特定した肺野の一部領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出し、算出した２つの特徴量の比率である特徴量比率に基づいて、前記予測率を算出する予測率算出手段、
として機能させる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、肺の一部を除外した場合の呼吸機能値を胸部の動態画像を用いて予測する際に、除外対象箇所を簡易かつ正確に指定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態における動態解析システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１の撮影用コンソールの制御部により実行される撮影制御処理を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態において図１の診断用コンソールの制御部により実行される呼吸機能予測処理を示すフローチャートである。
【図４】肺を構成する解剖学的単位を示す図である。
【図５】肺野からの除外対象箇所を入力するためのユーザーインターフェースの例を示す図である。
【図６】肺サイズ値テーブルの一例を示す図である。
【図７】肺野領域及び肺門領域を示す図である。
【図８】上側に心臓の血流量の増減を示し、下側に肺野の血流量の増減を示したグラフである。
【図９】呼吸機能計測画面の一例を示す図である。
【図１０】呼吸機能計測画面の血流特徴量表示欄に表示される血流特徴量画像の一例を示す図である。
【図１１】除外対象箇所を強調表示した画像の一例を示す図である。
【図１２】血流特徴量画像の詳細解析の一例を示す図である。
【図１３】（ａ）は、ＤＣＲ有りモードにおける左右比の表示例を示す図、（ｂ）は、ＤＣＲ無しモードにおける左右比の表示例を示す図である。
【図１４】呼吸機能計測画面における呼吸機能予測値の表示の一例を示す図である。
【図１５】術前の呼吸機能値と、予測した術後の呼吸機能値とを並べたグラフの表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
【００２７】
〔動態解析システム１００の構成〕
まず、本実施形態の構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態解析システム１００の全体構成を示す。
図１に示すように、動態解析システム１００は、撮影装置１と、撮影用コンソール２とが通信ケーブル等により接続され、撮影用コンソール２と、診断用コンソール３とがＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークＮＴを介して接続されて構成されている。動態解析システム１００を構成する各装置は、ＤＩＣＯＭ（Digital Image and Communications in Medicine）規格に準じており、各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭに則って行われる。
【００２８】
〔撮影装置１の構成〕
撮影装置１は、例えば、呼吸運動に伴う肺の膨張及び収縮の形態変化、心臓の拍動等の、周期性（サイクル）を持つ胸部の動態を撮影する撮影手段である。動態撮影とは、被写体に対し、Ｘ線等の放射線をパルス状にして所定時間間隔で繰り返し照射するか(パルス照射)、もしくは、低線量率にして途切れなく継続して照射する(連続照射)ことで、被写体の動態を示す複数の画像を取得することをいう。動態撮影により得られた一連の画像を動態画像と呼ぶ。また、動態画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。なお、以下の実施形態では、パルス照射により胸部正面の動態撮影を行う場合を例にとり説明する。
【００２９】
放射線源１１は、被写体Ｍ（被検者）を挟んで放射線検出部１３と対向する位置に配置され、放射線照射制御装置１２の制御に従って、被写体Ｍに対し放射線（Ｘ線）を照射する。
放射線照射制御装置１２は、撮影用コンソール２に接続されており、撮影用コンソール２から入力された放射線照射条件に基づいて放射線源１１を制御して放射線撮影を行う。撮影用コンソール２から入力される放射線照射条件は、例えば、パルスレート、パルス幅、パルス間隔、１撮影あたりの撮影フレーム数、Ｘ線管電流の値、Ｘ線管電圧の値、付加フィルター種等である。パルスレートは、１秒あたりの放射線照射回数であり、後述するフレームレートと一致している。パルス幅は、放射線照射１回当たりの放射線照射時間である。パルス間隔は、１回の放射線照射開始から次の放射線照射開始までの時間であり、後述するフレーム間隔と一致している。
【００３０】
放射線検出部１３は、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）等の半導体イメージセンサーにより構成される。ＦＰＤは、例えば、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線源１１から照射されて少なくとも被写体Ｍを透過した放射線をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の検出素子（画素）がマトリックス状に配列されている。各画素は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング部を備えて構成されている。ＦＰＤにはＸ線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
放射線検出部１３は、被写体Ｍを挟んで放射線源１１と対向するように設けられている。
【００３１】
読取制御装置１４は、撮影用コンソール２に接続されている。読取制御装置１４は、撮影用コンソール２から入力された画像読取条件に基づいて放射線検出部１３の各画素のスイッチング部を制御して、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチングしていき、放射線検出部１３に蓄積された電気信号を読み取ることにより、画像データを取得する。この画像データがフレーム画像である。そして、読取制御装置１４は、取得したフレーム画像を撮影用コンソール２に出力する。画像読取条件は、例えば、フレームレート、フレーム間隔、画素サイズ、画像サイズ（マトリックスサイズ）等である。フレームレートは、１秒あたりに取得するフレーム画像数であり、パルスレートと一致している。フレーム間隔は、１回のフレーム画像の取得動作開始から次のフレーム画像の取得動作開始までの時間であり、パルス間隔と一致している。
【００３２】
ここで、放射線照射制御装置１２と読取制御装置１４は互いに接続され、互いに同期信号をやりとりして放射線照射動作と画像の読み取りの動作を同調させるようになっている。
【００３３】
〔撮影用コンソール２の構成〕
撮影用コンソール２は、放射線照射条件や画像読取条件を撮影装置１に出力して撮影装置１による放射線撮影及び放射線画像の読み取り動作を制御するとともに、撮影装置１により取得された動態画像を撮影技師等の撮影実施者によるポジショニングの確認や診断に適した画像であるか否かの確認用に表示する。
撮影用コンソール２は、図１に示すように、制御部２１、記憶部２２、操作部２３、表示部２４、通信部２５を備えて構成され、各部はバス２６により接続されている。
【００３４】
制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory
）等により構成される。制御部２１のＣＰＵは、操作部２３の操作に応じて、記憶部２２に記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って後述する撮影制御処理を始めとする各種処理を実行し、撮影用コンソール２各部の動作や、撮影装置１の放射線照射動作及び読み取り動作を集中制御する。
【００３５】
記憶部２２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部２２は、制御部２１で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメーター、或いは処理結果等のデータを記憶する。例えば、記憶部２２は、図２に示す撮影制御処理を実行するためのプログラムを記憶している。また、記憶部２２は、検査対象部位及び撮影方向に対応付けて放射線照射条件及び画像読取条件を記憶している。各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部２１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
【００３６】
操作部２３は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部２１に出力する。また、操作部２３は、表示部２４の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部２１に出力する。
【００３７】
表示部２４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニターにより構成され、制御部２１から入力される表示信号の指示に従って、操作部２３からの入力指示やデータ等を表示する。
【００３８】
通信部２５は、ＬＡＮアダプターやモデムやＴＡ（Terminal Adapter）等を備え、通信ネットワークＮＴに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。
【００３９】
〔診断用コンソール３の構成〕
診断用コンソール３は、撮影用コンソール２から動態画像を取得し、取得した動態画像に基づいて、肺の一部を切除により除外する肺切除手術後の呼吸機能値を予測する装置である。
診断用コンソール３は、図１に示すように、制御部３１、記憶部３２、操作部３３、表示部３４、通信部３５を備えて構成され、各部はバス３６により接続されている。
【００４０】
制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により構成される。制御部３１のＣＰＵは、操作部３３の操作に応じて、記憶部３２に記憶されているシステムプログラムや、各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って、後述する呼吸機能予測処理を始めとする各種処理を実行し、診断用コンソール３の各部の動作を集中制御する。制御部３１は、予測率算出手段、呼吸機能値取得手段、予測手段、修正手段、制御手段、取得手段として機能する。
【００４１】
記憶部３２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部３２は、制御部３１で呼吸機能予測処理を実行するためのプログラムを始めとする各種プログラムやプログラムによる処理の実行に必要なパラメーター、或いは処理結果等のデータを記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部３１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
【００４２】
また、記憶部３２には、過去に撮影された動態画像及び術後の呼吸機能値の予測結果が患者情報（例えば、患者ＩＤ、患者の氏名、身長、体重、年齢、性別等）、検査情報（例えば、検査ＩＤ、検査日、検査対象部位（ここでは、胸部）、撮影方向（正面、側面））に対応付けて記憶されている。
【００４３】
また、記憶部３２には、肺サイズ値テーブル３２１（図６参照）が記憶されている。肺サイズ値テーブル３２１は、肺を構成する解剖学的単位ごとの肺サイズ値を記憶したテーブルである。詳細は後述する。
【００４４】
操作部３３は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、ユーザーによるキーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部３１に出力する。また、操作部３３は、表示部３４の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部３１に出力する。
操作部３３は、制御部３１との協働により入力手段として機能する。また、操作手段として機能する。
【００４５】
表示部３４は、ＬＣＤやＣＲＴ等のモニターにより構成され、制御部３１から入力される表示信号の指示に従って、各種表示を行う。
【００４６】
通信部３５は、ＬＡＮアダプターやモデムやＴＡ等を備え、通信ネットワークＮＴに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。
【００４７】
〔動態解析システム１００の動作〕
次に、本実施形態における上記動態解析システム１００の動作について説明する。
【００４８】
（撮影装置１、撮影用コンソール２の動作）
まず、撮影装置１、撮影用コンソール２による撮影動作について説明する。
図２に、撮影用コンソール２の制御部２１において実行される撮影制御処理を示す。撮影制御処理は、制御部２１と記憶部２２に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
【００４９】
まず、撮影実施者により撮影用コンソール２の操作部２３が操作され、被検者（被写体Ｍ）の患者情報、検査情報の入力が行われる（ステップＳ１）。
【００５０】
次いで、放射線照射条件が記憶部２２から読み出されて放射線照射制御装置１２に設定されるとともに、画像読取条件が記憶部２２から読み出されて読取制御装置１４に設定される（ステップＳ２）。
【００５１】
次いで、操作部２３の操作による放射線照射の指示が待機される（ステップＳ３）。ここで、撮影実施者は、被写体Ｍを放射線源１１と放射線検出部１３の間に配置してポジショニングを行う。撮影準備が整った時点で、操作部２３を操作して放射線照射指示を入力する。
【００５２】
操作部２３により放射線照射指示が入力されると（ステップＳ３；ＹＥＳ）、放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に撮影開始指示が出力され、動態撮影が開始される（ステップＳ４）。即ち、放射線照射制御装置１２に設定されたパルス間隔で放射線源１１により放射線が照射され、放射線検出部１３によりフレーム画像が取得される。動態撮影中、撮影実施者は、例えば「息を吸って」「息を吐いて」「息を止めて」等の呼吸誘導や息止め指示を行う。なお、撮影装置１が音声出力部や表示部を備え、撮影開始指示が出力されると、「息を吸って」「息を吐いて」「息を止めて」等の呼吸誘導や息止め指示の音声や表示を行うこととしてもよい。
【００５３】
操作部２３により放射線照射終了指示が入力されると、制御部２１により放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に撮影終了の指示が出力され、撮影動作が停止される。
【００５４】
撮影により取得されたフレーム画像は順次撮影用コンソール２に入力され、撮影順を示す番号（フレーム番号）と対応付けて記憶部２２に記憶されるとともに（ステップＳ５）、表示部２４に表示される（ステップＳ６）。撮影実施者は、表示された動態画像によりポジショニング等を確認し、撮影により診断に適した画像が取得された（撮影ＯＫ）か、再撮影が必要（撮影ＮＧ）か、を判断する。そして、操作部２３を操作して、判断結果を入力する。
ここで、撮影時の体動や呼吸による被写体Ｍの動きが大きい場合に、後段の呼吸機能予測処理での血流特徴量の精度が悪化してしまうことから、ステップＳ６においては、被写体動きノイズの大小を計測し、予め定められた閾値以上の場合に、撮影技師に再撮影を促す警告を表示部２４に表示することが望ましい。被写体動きノイズの大小は、画像全体や被写体上などに設定したＲＯＩに対し、時間方向の画素値変化が予め定められた閾値以上となる画素数（面積）を算出して計測してもよいし、心拍周波数の近傍であって心拍周波数よりも低周波の範囲について、周波数成分値（パワースペクトルなど）を数値化して計測してもよいし、他の方法でもよい。
警告表示にあたっては、撮影技師が再撮影の必要性を判断可能とするために、被写体動きノイズの数値そのものや閾値と、被写体動きノイズが大であった時間・空間的な位置とを併せて示すことが望ましい。再撮影の場合に、患者の息止め方法をどのように直せばよいかを把握するためにも必要である。例えば、被写体動きノイズが大であった時間的な位置を示すことで、息止め前後の動きが問題だったのか、息止め中の体のふらつきなどが問題だったのか、判断可能となる。空間的な位置が示されれば、呼吸が漏れて横隔膜が動いてしまっているのか、体動により体全体が揺れているのか、外胸郭付近の揺れ程度であるのか、を判断可能となる。
さらには、不整脈が激しい場合にも、再撮影が必要な可能性があるため、警告表示することが望ましい。例えば、６秒の撮影であれば最低でも３心拍が観測されていると想定されるが、不整脈によりそれぞれの心拍の波形が大きく異なると、ノイズ除去もしがたく、安定した血流特徴量の計算が困難となるからである。不整脈の判定にあたっては、心臓上などに設置したＲＯＩの濃度の時間波形をもとに、０．５〜５Ｈｚの範囲で周波数成分ピークを心周期として特定し、特定した心周期ピークが近傍周波数成分ピークよりも２倍以上の高さがあるか、などで判定すればよい。警告表示にあたっては、計測した心臓ＲＯＩの空間位置の表示と、波形や心周期ピーク周波数などを共に表示するとよい。心臓ＲＯＩが不適切な場合もあるため、撮影技師がＲＯＩを修正可能にし、再計算可能とすることが望ましい。
【００５５】
操作部２３の所定の操作により撮影ＯＫを示す判断結果が入力されると（ステップＳ７；ＹＥＳ）、動態撮影で取得された一連のフレーム画像のそれぞれに、動態画像を識別するための識別ＩＤや、患者情報、検査情報、放射線照射条件、画像読取条件、撮影順を示す番号（フレーム番号）等の情報が付帯され（例えば、ＤＩＣＯＭ形式で画像データのヘッダ領域に書き込まれ）、通信部２５を介して診断用コンソール３に送信される（ステップＳ８）。そして、本処理は終了する。一方、操作部２３の所定の操作により撮影ＮＧを示す判断結果が入力されると（ステップＳ７；ＮＯ）、記憶部２２に記憶された一連のフレーム画像が削除され（ステップＳ９）、本処理は終了する。この場合、再撮影が必要となる。
【００５６】
（診断用コンソール３の動作）
次に、診断用コンソール３における動作について説明する。
診断用コンソール３においては、通信部３５を介して撮影用コンソール２から胸部の動態画像の一連のフレーム画像が受信されると、制御部３１と記憶部３２に記憶されているプログラムとの協働により、図３に示す呼吸機能予測処理が実行される。呼吸機能予測処理は、肺切除手術の術後の呼吸機能を予測する処理である。以下、図３を参照して呼吸機能予測処理について説明する。
【００５７】
まず、肺切除手術により肺野から除外する除外対象箇所が解剖学的単位で入力される（ステップＳ１１）。
肺の一部切除は、肺を構成する解剖学的単位で行われる。肺を構成する解剖学的単位は、大きい順に、左右、肺葉、肺区域、肺亜区域等に区分される。図４は、肺を構成する解剖学的単位（左右の肺、肺葉（右上葉、右中葉、右下葉・・・）、肺区域（Ｓ１＋２、３、４・・・））を示す図である。肺亜区域は、肺区域よりもさらに細かい区域である。
一般的に、肺の一部切除は肺葉単位で行われる。そこで、ステップＳ１１においては、例えば、図５（ａ）に示すように、表示部３４に肺葉の一覧が表示され、ユーザーの操作部３３の操作により肺葉が選択されると、選択された肺葉が除外対象箇所の解剖学的単位として入力される。手術では、複数の肺葉の切除する場合もあるし、２回目以降切除手術の場合もあるため、図５（ｂ）に示すように、チェックＢＯＸ形式で複数の肺葉を除外対象箇所として選択できるようにしてもよい。また、縮小手術が必要な場合には、肺区域や肺亜区域単位で切除されることもある。そこで、図５（ｃ）に示すように、例えば、表示部３４に肺を構成する解剖学的単位（右肺、左肺、肺葉、肺区域、肺亜区域等）を一覧表示し、操作部３３のマウス等により選択された解剖学的単位を除外対象箇所の解剖学的単位として入力することとしてもよい。
あるいは、操作部３３のキーボード等によりユーザーが除外対象箇所の解剖学的単位を入力することとしてもよい。
また、通信部３５を介して電子カルテシステムに被写体Ｍの肺野の除外対象箇所に対応する解剖学的単位の情報を要求し、電子カルテシステムから被写体Ｍの肺野の除外対象箇所に対応する解剖学的単位の情報が取得された場合には、取得した解剖学的単位の情報を用いてステップＳ１２以降の処理を行うこととしてもよい。
【００５８】
次いで、入力された解剖学的単位に基づいて、患側の肺野が特定され、除外対象箇所の肺サイズ値及び患側の肺サイズ値が取得される（ステップＳ１２）。
患側とは、左右の肺のうち、疾患のある、すなわち除外対象箇所のある方の肺である。
肺サイズ値とは、肺野全体に占める大きさを表す値（例えば、肺野全体の体積に対する割合（％）を特定可能な値）である。
ステップＳ１２においては、例えば、図６に示す肺サイズ値テーブル３２１が参照され、除外対象箇所の解剖学的単位に対応する肺サイズ値が取得される。図６において、肺サイズ値は、日本肺癌学会のガイドラインに示されている、肺全体の肺区域数を１９とカウントする肺区域数に基づいて表されている。このガイドラインで示される１９区域は、図４に示す１８の肺区域の左上葉の「Ｓ１＋２」と「Ｓ３」の区域を３つの区域（肺区域数３）に相当するものとしてカウントとするもので、この肺区域数１が示す肺のサイズは、肺全体を１とするとほぼ１／１９のサイズである。各肺葉及び左右の肺は、複数の肺区域からなる。すなわち、左右の肺や各肺葉に含まれる肺区域数によって、その解剖学的単位の除外対象箇所の肺（左右のいずれか）や肺葉の肺サイズ値（肺全体の体積に対する割合（％））を特定することができる。
【００５９】
なお、図６では、日本肺癌学会のガイドラインに示されている、肺全体の肺区域数を１９として各解剖学的単位の肺区域数を肺サイズ値として示しているが、肺サイズ値としては、上記ガイドラインで示す肺区域数に限定されず、肺野全体に占める大きさを表す値（例えば、肺野全体の体積に対する割合（％）を特定可能な値）として正確性が高ければ他の値を用いてもよい。例えば、肺全体を２２区域とする肺区域の区域数により各解剖学的単位の肺サイズ値を規定してもよいし、肺亜区域の数を肺サイズ値としてもよい。
【００６０】
次いで、除外対象箇所の肺サイズ値と患側の肺の肺サイズ値の比率（式１）がサイズ比率として算出される（ステップＳ１３）。
サイズ比率＝除外対象箇所の肺サイズ値／患側の肺の肺サイズ値・・・（式１）
【００６１】
次いで、患側肺野と肺野全体の呼吸機能に関する特徴量がそれぞれ算出される（ステップＳ１４）。
患側肺野の呼吸機能に関する特徴量とは、患側が右肺であれば右肺の呼吸機能に関する特徴量であり、患側が左肺であれば左肺の呼吸機能に関する特徴量である。肺野全体の呼吸機能に関する特徴量とは、右肺の呼吸機能に関する特徴量と左肺の呼吸機能に関する特徴量の和である。
呼吸機能に関する特徴量としては、例えば、血流特徴量、換気特徴量、又は両者に基づく特徴量（ＶＱ特徴量と呼ぶ）を用いることができる。一般的には、換気機能が低下した肺箇所では血流が低下するため、血流特徴量と換気特徴量のどちらを用いても、現状の呼吸分布状態を把握することができる。しかし、換気障害が起きた直後などでは、換気機能が低下した箇所でもまだ血流が残っていることもある。また、換気機能はあるが、肺塞栓などで血流機能がない箇所もある。換気と血流の両者がなければ、呼吸機能が確保できない。そこで、換気特徴量と血流特徴量を単独で用いるのではなく、換気と血流の両方に基づくＶＱ特徴量を用いることで、より術後の呼吸機能を精度よく予測することができる。
【００６２】
<血流特徴量>
血流特徴量は、例えば、以下の（１）〜（８）の手順により算出することができる。
（１）まず、受信した動態画像の一連のフレーム画像から、息止め状態のフレーム画像を取得する。
例えば、一連のフレーム画像のそれぞれについて、画像全体の平均画素値を算出し、隣接するフレーム画像との平均画素値の差分値の絶対値が予め定められた閾値を超えないフレーム画像が所定数以上連続している場合にその区間を息止め状態のフレーム画像として取得する。
なお、取得するフレーム画像は、安静呼気位・吸気位、深呼吸呼気位・吸気位のいずれでもよく、立位・臥位・座位いずれでもよい。
【００６３】
（２）取得された各フレーム画像から肺野領域（右肺野領域、左肺野領域）を自動抽出し、抽出された肺野領域に計測対象領域を設定する。計測対象領域は、肺野領域からノイズ等の特徴量算出に不要な信号を含む領域を除外した領域である。
まず、取得された各フレーム画像から肺野領域を抽出する。肺野領域の抽出方法は何れの方法であってもよい。例えば、フレーム画像の各画素の画素値（濃度値）のヒストグラムから判別分析によって閾値を求め、この閾値より高信号の領域を肺野領域候補として１次抽出する。次いで、１次抽出された肺野領域候補の境界付近でエッジ検出を行い、境界付近の小ブロックでエッジが最大となる点を境界に沿って抽出すれば肺野領域（右肺野領域、左肺野領域）の境界を抽出することができる。図７に、自動抽出された肺野領域（右肺野領域Ｒ、左肺野領域Ｌ）の一例を示す。
ここで、三次元的には縦郭や横隔膜と重なる領域にも肺実質が存在するが、横隔膜が拍動で動いた場合のノイズが大きいことから、肺野領域は、縦郭や横隔膜との重なり領域を除く範囲とすることが望ましい。心臓や大動脈も、肺血流以外の血流信号が多いことから、領域から除くことが望ましい。
【００６４】
次いで、計測対象領域を設定する。
ここで、抽出された肺野領域をそのまま計測対象領域としてもよいが、肺野領域のうち、ノイズが多い領域等は除いて計測対象領域を設定することが好ましい。
例えば、後段でブロック化処理を行う場合は、抽出された肺野領域の辺縁の内側の、ブロックサイズの半分に相当する距離（ブロックサイズ１０ｍｍの場合は５．０ｍｍ）は、肺野外の信号成分を含むため、計測対象領域から除外することが望ましい。ブロック化処理を行わずに血流特徴量を算出してもよく、その場合は上記が不要となり肺野辺縁まで広く計測対象領域として設定して特徴量の算出に用いることができる。
また、外胸郭辺縁は、微量の体動でもノイズが多く載ってしまうことから、Ｓ／Ｎが悪いため、計測対象領域から除外することが望ましい。また、血流特徴量を算出する場合は、肺野抹消は心拍で変化する血流量が少ないことから、除外しても影響は少ない。除外範囲は、例えば、肺野領域の辺縁から水平方向（ｘ方向）に１ｃｍなどの固定範囲を除外すればよい。固定範囲ではなく、画像解析によって除外範囲を決めても良い。例えば、画像のｘ方向（左右方向）の画素値変化が大きい領域ほど体動によるノイズがのりやすいことから、ｘ方向の画素値プロファイルをとり、外胸郭辺縁から肺野内方向にプロファイルの傾きを確認していき、傾きが所定の閾値以下となる箇所を検出し、外胸郭辺縁とプロファイルの傾きが所定の閾値以下となる箇所との間の範囲を体動ノイズののりやすい範囲と定義して、除外してもよい。
【００６５】
また、血流特徴量を算出する場合には、抽出された肺野領域（右肺野領域、左肺野領域）のうち、図７にＲ１、Ｌ１で示すように、肺門領域のみを計測対象領域として設定することとしてもよい。肺門は、肺の内側のほぼ中央部に存在し、気管支、肺動脈、肺静脈等が肺に出入りする部位である。即ち、肺門は、肺野の血管走行のスタート位置であり、血流量が多く、肺の血管は、肺門から肺野の外側の輪郭に向かって広がっている。
肺門領域を抽出するには、例えば、肺野領域内の直径１ｃｍ以上の肺血管領域などを抽出すればよく、１ｃｍ以上を対象とした線検出フィルターを用いるなどすれば、肺門領域が抽出できる。
【００６６】
なお、上記の手法により自動抽出された肺野領域や計測対象領域の輪郭等が付与されたフレーム画像を表示部３４に表示し、ユーザーが操作部３３により手動で肺野領域や計測対象領域を修正可能としてもよい。
【００６７】
（３）各フレーム画像の計測対象領域にブロック化処理や対数変換等を行う。
ブロック化処理は、各画素の画素値をその画素を含む周辺小ブロック（１０ｍｍ矩形など)の画素値の代表値（平均値等）に置き換える処理であり、ホワイトノイズや動き影響を低減させることができる。また、対数変換により、物質厚みの時間変化の計測が可能となる。
なお、これらの処理は行うことが望ましいが、省略することもできる。
【００６８】
（４）計測対象領域の画素ごとに、画素値の時間変化の波形を取得して、時間方向にハイパスフィルター（例えば０．８Ｈｚ）やバンドパスフィルター（心拍周期）等をかける。
これにより、体動による動き等の影響を低減させることができる。
なお、ノイズ除去は、周波数フィルターによるものに限られない。例えば、画素値の単純な時間方向の平滑化による高周波ノイズ除去でもよく、心周期での画素値の平均値をオフセットとして画素値からオフセットを減算するのでもよい。画素値の時間変化の波形を多項式近似するなどによりノイズ除去をしてもよい。
【００６９】
（５）心臓の心室拡張末期に対応するフレーム画像を基準フレーム画像として設定する。
具体的には、各フレーム画像の心臓の心室領域に関心領域ＲＯＩを設定し、この関心領域ＲＯＩの濃度値（画素値）が最小となるフレーム画像を基準フレーム画像として設定する。
ここで、濃度値が最小であるとは、関心領域ＲＯＩとされた心室領域の血液量が最大であることを意味する。
【００７０】
図８は、上側に心臓の血流量の増減を示し、下側に肺野の血流量の増減を示したグラフである。図８では、各グラフの縦軸に画素値を取り、濃度の濃淡とともに表示させている。
臓器に血液が流入すると血流によって放射線の透過が妨げられるため、放射線画像における放射線透過量が減少し、画素値は小さくなり、放射線画像上は白っぽく（すなわち、濃度が薄く）写る。これを、心臓に流入・流出する心血流と肺野に流入・流出する肺血流との関係で見た場合には、図８に示すように、心臓が心室拡張期にあり、心臓に多くの血流が流入しているときには、心臓部分では放射線の透過が妨げられるため、放射線画像上では画素値が小さく比較的白っぽく（薄い濃度で）写る。これに対して、このタイミングでは肺野に流入する血流は少なく、肺野部分では放射線の透過量が多くなり、放射線画像上では画素値が大きくなり、比較的黒っぽく（濃い濃度で）写る。逆に心臓が心室収縮期にあり、心臓から血流が流出しているときには、心臓部分では放射線の透過量が多くなり、放射線画像上では画素値が大きくなり、比較的黒っぽく（濃い濃度で）写る。これに対して、このタイミングでは心臓から肺野に多くの血流が流入するため、肺野部分では放射線の透過が妨げられ、放射線画像上では画素値が小さく比較的白っぽく（薄い濃度で）写る。
【００７１】
（６）各フレーム画像について、計測対象領域の画素ごとに、基準フレーム画像の対応する画素（位置が同じ画素）との画素値の差分値（基準フレーム画像からの濃度変化量）を求める。これが各画素の血流特徴量となる。
【００７２】
（７）各フレーム画像において、（６）で算出された計測対象領域内の各画素の血流特徴量を全て積算し、肺野全体の血流特徴量とする。また、右肺における計測対象領域内の各画素の血流特徴量を積算し、右肺の血流特徴量とする。また、左肺における計測対象領域内の各画素の血流特徴量を積算し、左肺の血流特徴量とする。
【００７３】
（８）肺野全体の血流特徴量が最大のフレーム画像を代表フレーム画像とし、代表フレーム画像の血流特徴量を、呼吸機能に関する特徴量とする。
肺野全体の血流特徴量が最大のフレーム画像は、肺野領域内に最も強く血流特徴量が表れたＳ／Ｎの高いフレーム画像であるため、代表フレームとして適性が高い。なお、呼吸機能に関する特徴量は、代表フレーム画像の血流特徴量に限定するものではなく、一心拍分などの複数のフレーム画像における血流特徴量の合算値としてもよく、他の手法でもよい。
【００７４】
<換気特徴量>
換気特徴量は、例えば、以下の（１）〜（８）の手順により算出することができる。
（１）まず、受信した動態画像の一連のフレーム画像から、呼吸状態下のフレーム画像を取得する。
例えば、一連のフレーム画像のそれぞれについて、画像全体の平均画素値を算出し、平均画素値の時間変化を表す波形の振幅が予め定められた閾値以上の区間を呼吸状態下のフレーム画像として取得する。
なお、取得するフレーム画像は、安静呼吸、深呼吸のいずれでもよく、立位・臥位・座位のいずれでもよい。
【００７５】
（２）取得された各フレーム画像から肺野領域（右肺野領域、左肺野領域）を自動抽出し、計測対象領域を設定する。
肺野領域の抽出方法及び計測対象領域の設定方法は、上述のとおりである。なお、呼吸に伴いフレーム画像ごとに肺の膨らみ度合が変わるため、公知のローカルマッチング処理及びワーピング処理（例えば、特開２０１２−５７２９号公報参照）を施して、フレーム画像間における肺野領域の位置ずれを補正してもよい。
【００７６】
（３）各フレーム画像の抽出された計測対象領域にブロック化処理や対数変換等を行う。
なお、これらの処理は行うことが望ましいが、省略することもできる。
【００７７】
（４）肺野領域の画素ごとに、画素値の時間変化の波形を取得して、時間方向にローパスフィルター（例えば０．８Ｈｚ）等をかける。
これにより、拍動やホワイトノイズ影響を低減させることができる。
【００７８】
（５）呼気位のフレーム画像を基準フレーム画像として設定する。
例えば、各フレーム画像の横隔膜の位置をテンプレートマッチングなどで自動抽出し、横隔膜が最も肺尖に近いタイミングのフレーム画像を呼気位のフレーム画像として抽出すればよい。もちろん、他の手法で設定してもかまわない。
【００７９】
（６）吸気位のフレーム画像を代表フレーム画像として設定する。
例えば、各フレーム画像の横隔膜の位置をテンプレートマッチングなどで自動抽出し、横隔膜が最も肺尖から遠いタイミングのフレーム画像を吸気位のフレーム画像として抽出すればよい。もちろん、他の手法で設定してもかまわない。
【００８０】
（７）代表フレーム画像の計測対象領域の画素ごとに、基準フレーム画像の対応する画素（位置が同じ画素）との画素値の差分値（基準フレーム画像からの濃度変化量）を求める。これが各画素の換気特徴量となる。
なお、後述する呼吸機能計測画面３４１（図８参照）において換気特徴量の動画表示を可能とするため、各フレーム画像について、抽出された計測対象領域の画素ごとに、基準フレーム画像の対応する画素（位置が同じ画素）との画素値の差分値（基準フレーム画像からの濃度変化量）を求めておくことが好ましい。
【００８１】
（８）（７）で算出された計測対象領域内の各画素の換気特徴量を全て積算し、肺野全体の換気特徴量とする。また、右肺における計測対象領域内の各画素の換気特徴量を積算し、右肺の換気特徴量とする。また、左肺における計測対象領域内の各画素の換気特徴量を積算し、左肺の換気特徴量とする。
【００８２】
なお、呼吸に伴い肺の膨らみ度合が変わるにあたり、肺血管の粗密度合が変わることから、肺血管の粗密度合を計測することで換気特徴量を抽出する、という手法を用いてもよい。例えば、肺血管の分岐点などの特徴点（２点以上）を画像上から検出する処理を行い、各特徴点に対しテンプレートマッチングなどでトラッキングを行い動きを計測し、代表フレーム画像の特徴点同士の距離と基準フレーム画像の特徴点同士の距離の変化量を計測し、それを換気特徴量としてもよい。
【００８３】
〈ＶＱ特徴量〉
ＶＱ特徴量は、例えば、以下の（１）〜（３）の手順により算出することができる。
（１）まず、換気特徴量、血流特徴量のそれぞれの左右比を求める。
（２）（１）で求めた換気特徴量の左右比の右側の値と血流特徴量の左右比の右側の値の代表値を求め、ＶＱ´（Ｒ）とする。例えば、換気特徴量の左右比（右：左）が５：５、血流特徴量の左右比（右：左）が７：３であった場合、換気特徴量の右側の値は５、血流特徴量の右側の値は７であるので、代表値が最小値であればＶＱ´（Ｒ）＝５である。このＶＱ´（Ｒ）を右肺におけるＶＱ特徴量とする。同様に、左肺について、（１）で求めた換気特徴量の左右比の左側の値と血流特徴量の左右比の左側の値の代表値を求め、ＶＱ´（Ｌ）とする。このＶＱ´（Ｌ）を左肺におけるＶＱ特徴量とする。
（３）ＶＱ´（Ｒ）＋ＶＱ´（Ｌ）を肺野全体のＶＱ特徴量とする。
なお、上記代表値は、最小値としてもよいし、最大値、平均値、又は中央値としてもよい。あるいは、上記代表値は、換気特徴量の左右比の右側の値と血流特徴量の右側の値を足し算した値としてもよいし、掛け算した値としてもよい。最小値を使うと、換気と血流の、より機能が低い方の特徴量を予測率に反映させることができるので好ましい。
【００８４】
特徴量の算出が終了すると、患側肺野と肺野全体の呼吸機能に関する特徴量の比率が特徴量比率として算出される（ステップＳ１５）。この特徴量比率は、呼吸全体における患側肺の寄与率となる。
【００８５】
次いで、算出されたサイズ比率と特徴量比率に基づいて、肺野全体から除外対象箇所を除いた場合の呼吸機能値を予測するための予測率が算出される（ステップＳ１６）。
予測率は、下記（式２）により求めることができる。
予測率＝１−特徴量比率×サイズ比率・・・（式２）
【００８６】
なお、上述の血流特徴量、換気特徴量、ＶＱ特徴量は、呼吸機能に関する特徴量の一例を示したものであって、別の手法で求められたものを用いてもよい。
【００８７】
次いで、被検者の呼吸機能値を取得する（ステップＳ１７）。
呼吸機能値としては、例えば、スパイロメトリー検査により測定された測定値を呼吸機能値として取得する。日本肺癌学会のガイドラインでは、肺がん手術のリスクを算出するために使用する呼吸機能値として％ＦＥＶ１を挙げているが、他の呼吸機能値を取得してもよい。例えば、ＦＥＶ１でもよく、ＶＣ，％ＶＣ，ＦＶＣ，％ＦＶＣ，ＦＥＶ１％，％ＦＥＶ１％でもよい。
【００８８】
なお、動態画像又は静止画像から呼吸機能値を推定しても良い。例えば、深呼吸の呼気位（最大呼気位）のフレーム画像と吸気位（最大吸気位）のフレーム画像の肺野面積の差を用いて換気量を推定することができる。このときの画像は正面撮影でも側面撮影でもよく、両者を用いて肺野体積を算出して肺野体積から換気量を推定すればより精度が改善する。また、安静呼吸時や深呼吸時や努力呼吸時の呼気位のフレーム画像と吸気位のフレーム画像の肺野面積の差を算出してもちろん構わないし、ＦＥＶ１と同様に１秒間の肺野面積の差を用いて換気量を算出することとしてもよい。
静止画の場合は、呼気位や吸気位のみで撮影した画像を用いればよいし、ＦＥＶ１であれば吸気位と呼気開始１秒後の撮影した画像を用いて同様に換気量を推定してもよい。他の手法としては、肺野全体は使わず、横隔膜の動き量から換気量を推定してもよい。
呼吸機能値の測定にあたり、スパイロメトリー検査は患者負荷が高いことから、動態画像から呼吸機能値を測定することで患者負担を低減し、検査も簡便化することができる。
【００８９】
次いで、ステップＳ１６で算出した予測率に基づいて、術後の呼吸機能値（肺野から除外対象箇所を除外した後の呼吸機能値）を予測する（ステップＳ１８）。
術後の呼吸機能値は、以下の（式３）により予測することができる。
術後の呼吸機能値＝呼吸機能値×予測率・・・（式３）
【００９０】
次いで、予測された術後の呼吸機能値が表示部３４に表示され（ステップＳ１９）、呼吸機能値予測処理は終了する。
なお、呼吸機能予測処理のステップＳ１１〜Ｓ１９の順序関係は、上述したものに限定されない。例えば、ステップＳ１７は、ステップＳ１１より前に行うこととしてもよいし、ステップＳ１２、Ｓ１３とステップＳ１４、Ｓ１５も入れ替え可能である。その他、適宜順序の入れ替えを行ってもよい。
【００９１】
ステップＳ１９においては、予測された術後の呼吸機能値を表示するだけでなく、例えば、図９に示す呼吸機能計測画面３４１のように、予測に用いた動態画像や血流特徴量、換気特徴量等を併せて表示することが好ましい。
【００９２】
以下、図９を参照して、ステップＳ１９において表示部３４に表示される画面の一例としての呼吸機能計測画面３４１について説明する。なお、呼吸機能計測画面３４１の表示制御は、制御部３１と記憶部３２に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
【００９３】
呼吸機能計測画面３４１には、動態画像表示欄３４１ａ、血流特徴量表示欄３４１ｂ、血流左右比表示欄３４１ｃ、換気特徴量表示欄３４１ｄ、換気左右比表示欄３４１ｅ、グラフ表示欄３４１ｆ、肺機能推定値表示欄３４１ｇ、予測結果表示欄３４１ｈ等が設けられている。
【００９４】
動態画像表示欄３４１ａには、撮影用コンソール２から送信された一連の動態画像のうち、呼吸状態下で撮影されたフレーム画像からなる動態画像が表示される。デフォルトでは、例えば、最初のフレーム画像から順次、動画として繰り返し再生されていけばよい。動画のクリックで再生・一時停止や、マウスホイールやスクロールバーを用いた表示フレームの変更など、動画や静止画を様々に表示できるようにする。呼吸機能値の予測と同時期に撮影された呼吸時の動態画像を表示することで、術後の呼吸機能値の予測値と併せて、肺野の動きを確認して異常があるか否かを確認することができる。術前の判断にあたっては、術後の呼吸機能値の予測値という一データだけでなく、様々な情報を鑑みた総合的な医師判断を行う必要があるため、胸部全体の動きを捉えた動画を表示することで、静止画だけではわからない肺の癒着や浸潤状態であったり、腫瘍の硬さや他構造物との奥行方向位置関係などもわかり、有用である。
【００９５】
血流特徴量表示欄３４１ｂには、ステップＳ１４で呼吸に関する特徴量として血流特徴量が算出された場合に、算出された血流特徴量が表示される。
例えば、図１０に示すように、代表フレーム画像の計測対象領域の各画素に血流特徴量の値に応じた色を付したもの（血流特徴量画像とよぶ）が血流特徴量表示欄３４１ｂに表示される。図１０においては、代表フレーム画像の各画素の色を血流特徴量に応じた色に書き換えてもよいし、透過的に表示させてもよい。
上述のように、血流特徴量を算出する際、自動抽出された肺野領域の辺縁の内側から所定距離内は、計測対象領域から除いている。自動抽出された肺野領域と計測対象領域との間の領域は、アーティファクトが発生している可能性があるため、アーティファクトを医師等のユーザーに見せて混乱させることがないように、血流特徴量画像においても、計測対象領域内のみの血流特徴量を画像表示することが好ましい。
ただし、自動抽出された肺野領域と計測対象領域との間の領域に血流特徴量が表示されていないと、医師に違和感をもたれる可能性があるため、両領域の間を近傍の計測対象領域内の血流特徴量で埋めて表示させてもよい。
【００９６】
血流特徴量画像においては、図１０に示すように、代表フレーム画像にオーバーレイする形で、自動抽出された肺野領域の輪郭を示す肺野辺縁ラインＬ１０及び計測対象領域の輪郭を示す計測対象輪郭ラインＬ１１も表示するようにすることが好ましい。また、肺野辺縁ラインＬ１０及び計測対象輪郭ラインＬ１１は、代表フレーム画像に限らず、心室拡張末期のフレーム画像に表示することが望ましい。そして、三次元的には縦郭や横隔膜と重なる領域にも肺実質が存在することから、医師の要望に応じて、肺野辺縁ラインＬ１０を修正することで、肺野領域及び計測対象領域を修正可能とすることが望ましい。心室拡張末期は心臓領域が最も大きいため、心室拡張末期のフレーム画像を参照して肺野辺縁ラインＬ１０を修正することで、肺野領域及び計測対象領域内を心壁が出入りすることを防ぐことができる。
例えば、肺野辺縁ラインＬ１０を操作部３３によりドラッグ＆ドロップすると、その操作に応じて肺野辺縁ラインＬ１０を書き換えることとしてもよいし、操作部３３の操作により新しい肺野辺縁ラインを必要な箇所だけ書き加えられた場合に、書き加えられた肺野辺縁ラインに最も近い肺野辺縁ラインを書き加えられたものに置き換えるようにしてもよく、その他どんな方法でもよい。肺野辺縁ラインＬ１０を修正する場合、血流特徴量を示す色を非表示とし、代表フレーム画像の視認性を上げることが望ましい。
肺野辺縁ラインＬ１０が書き換えられた場合、計測対象領域の輪郭が新たな肺野辺縁の内側から所定の距離となるように修正され、血流特徴量、血流左右比表示欄３４１ｃに表示されている左右の血流特徴量の比、予測された術後の呼吸機能値などが修正された計測対象領域に基づいて再計算（修正）され、表示も更新される。
【００９７】
一方、臨床研究を行う医師向けに、血流特徴量表示欄３４１ｂに、背景に代表フレーム画像のない、各画素に血流特徴量に対応する色のみを各画素に付した血流特徴量画像を切り替え表示可能としたり、代表フレーム画像に透過で、肺野領域外まで血流特徴量を算出して対応する色を付した血流特徴量画像を表示させたりしてもよい。このようにすることで、ユーザーが肺野外の血流の異常有無や、心臓や大動脈などの血流状況を把握することが可能となる。また、操作部３３による計測対象輪郭ラインＬ１１の操作（例えば、上述のドラッグ＆ドロップや書き加え等）により計測対象領域を修正可能としてもよい。この場合、血流特徴量、血流左右比表示欄３４１ｃに表示されている左右の血流特徴量の比、術後の呼吸機能予測値などが修正された計測対象領域に基づいて再計算され、表示も更新される。さらに、修正した計測対象領域から逆算的に肺野領域を計算して修正し、血流特徴量表示欄３４１ｂに表示されている肺野辺縁ラインＬ１０を更新することとしてもよい。
また、参考として、代表フレーム画像の肺野領域の上端下端を画像検出し、左右の肺野領域を上中下に３等分に分割して肺野６分割領域を作成し、６分割領域のそれぞれにおける血流特徴量の積算値について、肺野全体の血流特徴量の積算値に対する比率を算出して示しても良い。左右肺それぞれを全体とした比率を算出して表示しても良い。これにより、解剖学的な対応は不正確ではあるが、上中下の肺野の血流分布が正常か否かをある程度把握することができる。併せて６分割領域のそれぞれにおける計測対象領域の面積の肺野全体の計測対象領域の面積に対する比率や、血流特徴量の平均値等を表示してもよい。３等分に限らず、上下２等分などでもよい。
【００９８】
このように、自動抽出された肺野領域や、血流特徴量の算出対象となった計測対象領域を表示部３４に表示することで、ユーザーは、どのような領域に基づいて呼吸機能予測が行われたのかを確認することができる。また、肺野領域や計測対象領域の輪郭をユーザー操作に応じて修正可能とすることで、適切な領域に基づいた呼吸機能予測が可能となる。
【００９９】
また、血流特徴量表示欄３４１ｂに血流特徴量画像を表示する際、除外対象箇所との位置の対応がわかりやすくなるよう除外対象箇所に対応する範囲を強調表示することが望ましい。例えば、右中葉（ＲＭＬ）を除外予定であれば、図１１に示すように除外対象箇所を囲んで強調表示する。正確な位置関係はわからないことと、血流特徴量の計測対象領域と誤解を招くことを防ぐため、図１１に示すように血流特徴量のない領域のみにて強調表示することが望ましい。除外対象箇所の名前（右中葉、ＲＭＬ)も文字表示するとよい。
【０１００】
また、例えば、血流特徴量表示欄３４１ｂに詳細ボタンを設け、詳細ボタンが押下された場合に詳細解析画面（図示せず）を表示し、操作部３３により血流特徴量画像上から設定されたＲＯＩ（関心領域）についての詳細解析を行ってその解析結果を表示することとしてもよい。例えば、図１２に示すように、血流特徴量画像を解析することにより得られるＲＯＩごとの血液［mL］の時間変化を示す波形を表示することとしてもよい（図１２においては、左肺、右肺をそれぞれＲＯＩとしている）。
ＲＯＩにおける血液の時間変化は、以下のようにして求めることができる。
各画素において、２つの時刻の血管・血液以外の厚み変化がない状態であれば、（式４）に示すように、２つの時刻の画素値の対数の差から血管・血液の厚み変化量を求めることができる。
Xb-Xb´=(logI-logI´)/(-μb・ρb)  ・・・（式４）
ここで、各フレーム画像における各画素の画素値をI、基準フレーム画像における各画素の画素値をI´とし、各フレーム画像における各画素の血管・血液(blood)の厚み（すなわち、Ｘ線が被写体を透過する距離）をXb[cm]、基準フレーム画像における各画素の血管・血液(blood)の厚みをXb´とする。また、血管・血液の質量吸収係数をμb[cm2/g]、血管・血液の密度をρb[g/cm3]とする。μb、ρbは、文献情報を元に、例えば、μb=0.2[cm2/g]、ρb=1.1[g/cm3]などとすればよい。すなわち、血流特徴量画像の各画素の画素値（logI-logI´）を(-μb・ρb)で除算することで、各画素の血管・血液の厚み変化量Xb-Xb´を求めることができる。
各画素の血液の時間変化ボリュームVOL[cm3](=VOL[mL])は、（式４）で求めた血管・血液の厚み変化量Xb-Xb’に１画素あたりの面積(例えば0.16[cm2/pix])を乗算することにより求めることができ、ＲＯＩ内の血液の時間変化は、ＲＯＩ内の各画素について求めたVOLを合算することにより、求めることができる。
【０１０１】
詳細解析画面には、例えば、図１２に示すように、右肺と左肺をＲＯＩとした血液の時間変化を示す波形を詳細解析画面にデフォルトで表示するとよい。また、血液の時間変化を示す波形を表示する際には、血流特徴量画像の代表フレーム画像の位置を波形上に表示することが好ましい。これにより、ＲＯＩ内を出入りする血液の時間変化を詳細に確認できるだけでなく、左右の肺の呼吸機能に対する寄与率（左右比）の計算が、どのフレーム画像を用いて行われたかを確認できる。波形と代表フレーム画像の関係が不適切な場合には、医師が代表フレーム画像を修正可能にしてもよい。例えば、体動が起こってしまい、計測した代表フレーム画像が不適切であった場合や、不整脈があった場合など、医師に代表フレーム画像を変更可能とさせることで、より臨床的に意味のある血流特徴量の計測が可能となる。代表フレーム画像を修正した場合は、術後呼吸機能予測の全体の計算を更新（再計算）する。
なお、詳細解析画面に、ＲＯＩ内の各画素の血流特徴量の積算値やその他代表値（例えば、平均値、中央値、最大値、最小値等）の時間変化を示す波形を算出して表示することとしてもよい。
【０１０２】
さらに、血流特徴量は各フレーム画像について算出されていることから、各フレーム画像について血流特徴量画像を生成してもよい。血流特徴量画像は、例えば、その血流特徴量の算出に用いられたフレーム画像の各画素を血流特徴量に応じた色に置き換えるか、又は、そのフレーム画像に重畳して表示させる。そして、操作部３３により血流特徴量表示欄３４１ｂに表示された血流特徴量画像（代表フレーム画像に対応する血流特徴量画像）がクリックされた場合に、フレーム順に血流特徴量画像を順次表示させることにより動画表示させ、動画再生後、再度代表フレーム画像に対応する血流特徴量画像を表示させることとしてもよい。これにより、動態画像そのものを動画再生したのでは把握することのできない血流の変化を見やすく表示することができる。なお、血流特徴量の各フレーム画像への重ね合わせは操作部３３によりＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるようにすることが好ましい。
【０１０３】
なお、血流特徴量画像は息止め状態で撮影した画像なのに対し、動態画像表示欄３４１ａに表示される呼吸状態下で撮影された動態画像（呼吸動態画像と呼ぶ）は動画表示すると呼吸位相が変わることから、横隔膜位置などをもとに、呼吸動態画像のフレーム画像の中から血流特徴量画像と呼吸位相が同一もしくは類似するフレーム画像を抽出し、呼吸動態画像は、そのフレーム画像を代表フレーム画像として静止画表示させておいてもよい。
呼吸動態画像は常に再生表示させておき、代表フレーム画像の位置をスクロールバー上で目立たせて表示させておいてもよい。代表フレーム画像から動画を再生させるボタンを設置するなどしてもよい。さらには、代表フレーム画像の静止画表示上に、血流特徴量画像をマッピング表示させてもよい。これにより、血流特徴量画像と呼吸画像の空間的な位置対応がつきやすく、異常個所があった場合の比較などが容易となる。
【０１０４】
血流左右比表示欄３４１ｃには、右肺の血流特徴量の肺野全体の血流特徴量に対する比率（右肺の特徴量比率（％））と左肺の血流特徴量の肺野全体の血流特徴量に対する比率（左肺の特徴量比率（％））（左右比）が表示される。右肺の特徴量比率は、右肺の呼吸機能に対する寄与率を指し、左肺の特徴量比率は、左肺の呼吸機能に対する寄与率を指す。
ここで、図１３（ａ）に示すように、左右比のうち、患側の方の特徴量比率（患側比と呼ぶ）の表示を強調表示することとしてもよい。これにより、除外対象箇所のある患側の肺の呼吸機能への寄与が他方の肺に比べて大きいのか小さいのかをユーザーが即座に把握することが可能となる。
【０１０５】
また、動態画像の撮影ミスや、呼吸機能に関する特徴量として血流特徴量が算出されなかった場合など、何らかの理由で特徴量比率に基づく左右比が計算できなかった場合は、ＤＣＲ（Dynamic Chest Radiology）無しモード（画像無しで（特徴量比率（すなわち、寄与率）を用いずに）左右比の算出や呼吸機能値の予測を行うモード）で動作できるようにすることが好ましい。この場合、例えば、図１３（ｂ）に示すように、血流特徴量画像は表示せず、ＤＣＲ無しモードである旨を明記する。左右比は、血流特徴量を用いずに区域数から計算し、表示する。例えば、日本肺癌学会のガイドラインに示されている、肺全体の肺区域数を１９とカウントする肺区域数では、右肺の肺区域数：左肺の肺区域数＝１０：９であるため、右：左＝５３％：４７％と表示される。なお、このＤＣＲ無しモードに対し、画像の特徴量を用いて左右比の算出や呼吸機能値の予測を行うモードをＤＣＲ有りモードと呼ぶ。
【０１０６】
換気特徴量表示欄３４１ｄには、ステップＳ１４で呼吸に関する特徴量として換気特徴量が算出された場合に、算出された換気特徴量が表示される。
換気特徴量表示欄３４１ｄにおける換気特徴量の表示手法は、血流特徴量表示欄３４１ｂにおける血流特徴量の表示手法の説明における血流特徴量を換気特徴量に置き換えたものであるため、説明を援用する。
【０１０７】
換気左右比表示欄３４１ｅには、右肺の換気特徴量と左肺の換気特徴量の比（左右比）が表示される。換気左右比表示欄３４１ｅにおける左右比の表示手法は、血流左右比表示欄３４１ｃにおける血流特徴量の左右比の表示手法の説明における血流特徴量を換気特徴量に置き換えたものであるため、説明を援用する。
【０１０８】
グラフ表示欄３４１ｆには、横隔膜の位置の時間変化や、推定される肺容量の時間変化等、動態画像を解析することにより計測可能な呼吸動作に関する計測値の時間変化を算出してグラフ表示される。これにより、呼吸動作を瞬時に把握することができ、呼吸器外科の総合判断を可能とすることができる。
【０１０９】
肺機能推定値表示欄３４１ｇには、動態画像から推定された呼吸機能の推定値が表示される。例えば、ＲＶ、ＴＬＣ、ＲＶ／ＴＬＣ、ＦＲＣ等の肺機能の推定値が表示される。
【０１１０】
予測結果表示欄３４１ｈには、予測された術後の呼吸機能値等が表示される。例えば、図１４に示すように、除外対象の肺区域及び除外対象の肺区域の全体に占める割合を示す情報３４１１、術前のＦＥＶ１と％ＦＥＶ１を示す情報３４１２、予測したＦＥＶ１と％ＦＥＶ１を示す情報（ＤＣＲ無しモードの場合）３４１３、予測したＦＥＶ１と％ＦＥＶ１を示す情報（ＤＣＲ有りモードの場合）３４１４等が表示される。これにより、術後の呼吸機能値の予測値や術前の呼吸機能値からの変化をユーザーが把握することが可能となる。予測結果表示欄３４１ｈには、併せて予測率を表示することとしてもよい。
【０１１１】
なお、呼吸機能値は、図１５に示すように、術前の呼吸機能値と、予測した術後の呼吸機能値を並べて表示部３４にグラフ表示することが好ましい。グラフ表示することで、術前術後の対比と、術後の呼吸機能値（図１５においては％ＦＥＶ１値）の大小を、ユーザーが即座に視認し理解することができる。
このとき、呼吸機能値だけでなく、患側の肺野のサイズ（全体に占める割合）を肺区域数に基づいて算出して表示することが好ましい。また、術後の予測としては、ＤＣＲ有りモードで予測された呼吸機能値のみを表示してもよいが、患側の呼吸機能の寄与率による影響をわかりやすくするため、ＤＣＲ無しモードで予測された呼吸機能値（すなわち、患側の寄与率を考慮せず、ステップＳ１７で取得された呼吸機能値に、（１−（除外対象箇所の解剖学的単位の肺区域数÷患側の肺区域数）を乗算して予測した呼吸機能値）を併記することが好ましい。
また、術後の予測結果が４０％以下など、術後リスクが予め定められた危険水準範囲である場合は、縮小手術をした場合をシミュレートして併記することが望ましい。
【０１１２】
さらに、肺血流シンチグラフィー検査を行った場合には、肺血流シンチグラフィーによる術後予測も併記してもよい。すべての予測結果を並べた上で、医師が総合的にリスクを判断することが可能となる。また肺血流シンチグラフィーの画像も、例えば血流特徴量画像や換気特徴量画像等と並べて表示してもよい。それぞれのモダリティーで捉えることのできる情報が異なるため、両者を比較することで、より正確な判断が可能となる。
【０１１３】
術後の予測された呼吸機能値が予め定められた危険水準の範囲にある場合は、警告状態であると判断して、その旨を表示部３４に表示することが好ましい。例えば、予測％ＦＥＶ１の表示欄の脇に、”Very High Risk!”などと表示すればよい（図１５参照）。日本肺癌学会のガイドラインに基づき、予測された術後の％ＦＥＶ１が４０％以下の場合は基本的に警告状態と判断するが、それ以外の閾値を設定してもよい。例えば、予測された術後の％ＦＥＶ１が４０％以上であってもリスクは十分高いため、５０％以下を準警告状態として、表示に反映させてもよい。警告状態や準警告状態の判断としては、動態画像に基づいて算出した術後の呼吸機能値の予測結果を用いることを基本とするが、ＤＣＲ無しモードや肺血流シンチグラフィー検査による呼吸機能値の予測結果を用いて判断してもよい。
【０１１４】
術後の呼吸機能値の予測結果が、警告状態や準警告状態である場合は、縮小手術の提案を表示して、縮小手術による除外対象箇所の候補を提示（表示部３４に表示）してもよい。
例えば、左下葉の縮小手術の場合、肺区域だけでも４つ候補があるため、４つの候補を表示部３４に表示し、操作部３３により選択された肺区域を除外対象箇所として上記呼吸機能予測処理を実行し、縮小手術をした場合の呼吸機能値の予測値を再計算して（シミュレートして）表示する。
【０１１５】
逆に、ステップＳ１１において、予め縮小手術を想定して解剖学的単位の入力をさせておいてもよい。例えば、切除対象箇所を入力するための画面を図５（ｃ）に示すように肺区域を選択可能なユーザーインターフェースとする。例えば、左下葉の「Ｓ９」区域に病巣がある場合、図５（ｃ）に示すインターフェースにおいて「左Ｓ９」が選択されると、まず、制御部３１により左下葉が除外対象箇所として呼吸機能予測処理が実行され、予測結果が警告状態又は準警告状態であった場合に、縮小手術により左下葉の「Ｓ９」区域を切除対象箇所とした場合の呼吸機能値の予測値を算出して（シミュレートして）表示部３４に呼吸機能値の予測値を表示する。これにより、縮小手術を提案する場合に除外必須となる肺区域をあらかじめ把握できるとともに、除外対象箇所は通常は肺葉単位で術後予測を行い、警告状態等であれば、直ちに縮小手術をした場合の術後予測を行うことができる。
警告表示や縮小手術提案は、予測値が出た段階で、即座に行ってもよい。例えば、スパイロメトリー検査の結果と動態画像が既に入力されており、除外対象領域を新たに入力したのであれば、その画面で警告・縮小手術の提案をするとよい。
【０１１６】
以上説明したように、診断用コンソール３によれば、制御部３１は、操作部３３により入力された除外対象箇所が解剖学的単位で入力されると、入力された解剖学的単位に基づいて、複数のフレーム画像において呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域を特定し、複数のフレーム画像から特定した肺野の一部領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出し、算出した２つの特徴量の比率である特徴量比率に基づいて、予測率を算出する。
したがって、肺野から除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値を胸部の動態画像を用いて予測する際に、除外対象箇所を簡易かつ正確に指定することが可能となる。
【０１１７】
また、制御部３１は、入力された解剖学的単位に基づいて、左右のうち除外対象箇所を含む側の肺野領域を呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域として特定して特徴量比率を算出し、予め肺を構成する解剖学的単位ごとの肺サイズ値が記憶された記憶部３２から、除外対象箇所に対応する解剖学的単位の肺サイズ値及び除外対象箇所を含む側の肺野に対応する解剖学的単位の肺サイズ値を取得し、取得した除外対象箇所に対応する解剖学的単位の肺サイズ値と前記除外対象箇所を含む側の肺野に対応する解剖学的単位の肺サイズ値の比率を特徴量比率に乗じた値に基づいて予測率を算出する。したがって、複数のフレーム画像上から除外対象箇所の領域を特定することなく予測率を算出することができるので、除外対象箇所の除外後の呼吸機能値の予測精度を向上させることができる。
【０１１８】
また、制御部３１は、被写体の肺全体の呼吸機能値を取得し、取得された呼吸機能値に予測率を乗算して除外対象箇所を肺野から除外した場合の呼吸機能値を予測する。したがって、除外対象箇所を肺野から除外した場合の呼吸機能値を予測することができる。
【０１１９】
また、制御部３１は、除外対象箇所を肺野から除外した場合の呼吸機能値の予測値を表示部３４に表示するので、ユーザーは除外対象箇所を肺野から除外した場合の呼吸機能値の予測値を把握することが可能となる。
【０１２０】
また、呼吸機能値の予測値とともに、さらに特徴量比率を表示することで、ユーザーは患側の肺野の呼吸機能に対する寄与率を認識することが可能となる。
【０１２１】
また、制御部３１は、複数のフレーム画像から左右の肺野領域を抽出し、抽出した左右の肺野領域に計測対象領域を設定し、設定された計測対象領域から前記特定された肺野の一部領域の呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出する。したがって、肺野領域のうち、特徴量に不要な信号の領域を計測対象から除外することができるので、精度のよい特徴量の算出が可能となり、除外対象箇所の除外後の呼吸機能値の予測精度が向上する。
【０１２２】
また、制御部３１は、さらに、複数のフレーム画像のうち予め設定された一のフレーム画像上に、抽出された肺野領域及び設定された計測対象領域を識別可能に表示し、操作部３３により肺野領域又は計測対象領域の輪郭が修正された場合に、その修正に基づいて予測された呼吸機能値を修正する。したがって、例えば、自動抽出された肺野領域や計測対象領域を適切な領域に修正することが可能となる。
【０１２３】
また、制御部３１は、表示されたフレーム画像における除外対象箇所を強調表示する。したがって、除外対象箇所として診断用コンソール３に認識された領域をユーザーが把握することが可能となる。
【０１２４】
また、制御部３１は、予測された呼吸機能値が予め設定された範囲である場合に、警告を表示する。したがって、予測された呼吸機能値が予め設定された範囲（例えば、危険な範囲）である場合に、ユーザーが容易にその旨を認識することが可能となる。
【０１２５】
また、制御部３１は、予測された呼吸機能値が予め設定された範囲である場合に、除外対象箇所を縮小することを提案する表示を表示部３４に表示させるので、ユーザーは、縮小手術が必要であることを認識することが可能となる。
【０１２６】
また、制御部３１は、除外対象箇所を縮小した場合の予測率及び呼吸機能値を再計算して表示部３４に表示させるので、縮小手術を行った場合の呼吸機能値の予測値をユーザーが容易に認識することが可能となる。
【０１２７】
また、制御部３１は、除外対象箇所の解剖学的単位の情報が電子カルテシステムから取得された場合は、取得された除外対象箇所の解剖学的単位に基づいて、肺野から除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値を予測するための予測率を算出する。したがって、より簡易に除外対象箇所を指定することが可能となる。
【０１２８】
ここで、術後の呼吸機能の予測を行う手法として、肺血流シンチグラフィー検査を用いた手法がある。しかし、肺血流シンチグラフィー検査は検査装置が大掛かりで高価なことから、比較的大きな病院でなければ保有ができず、小さい病院では使うことができなかった。また、シンチグラフィー検査装置の保有施設においても、肺血流シンチグラフィー検査は、放射線同位体の管理のために、オーダー後通常1週間程度待たなければならず、被爆も大きいことから、リスクの大きい患者でしか使用されていなかった。そのため、多くの患者で合併症リスクの把握が正確にできていなかった。
また、画像から呼吸機能値の予測率を算出するには、少なくとも肺野領域の位置を画像から特定する必要がある。しかしながら、肺血流シンチグラフィー検査により得られる画像は、左右の血流像が得られるだけであるため、肺野領域がどこまでであるのかを正確に把握することができない。そのため、医師が自らの責任において手動で肺野領域を設定する必要があり、手間がかかるにもかかわらず、精度よく予測率を算出することができない。
【０１２９】
これに対し、本実施形態の手法によれば、胸部の放射線像を画像化した動態画像を用いるので、肺野領域の輪郭を特定することができ、精度よく呼吸機能値の予測率を算出することができる。また、医師が肺野領域を手動で設定する手間も省くことができる。また、肺血流シンチグラフィー検査により得られる画像から呼吸機能値を予測するには、ＡＮＴとＰＯＳＴの二方向から撮影した画像を用いて平均したりする必要があるが、動画画像を用いることにより、一方向（例えば、ＡＮＴ）から撮影した画像を解析するだけでよく、処理時間を低減することができる。
すなわち、本実施形態によれば、一般的な医療施設で保有可能な放射線撮影装置で撮影した動態画像に基づいて、ユーザーが除外対象箇所の範囲を二次元の画像上から指定することなく、また、患者への負荷を抑えて、除外対象箇所を除外した場合の呼吸機能値の予測率を精度よく算出することが可能となる。
【０１３０】
なお、上記実施形態における記述内容は、本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、肺の一部を手術により切除することによりその部分の呼吸機能が除外される場合の術後の呼吸機能を予測する場合を例として説明したが、本発明は、切除に限らず、放射線治療やレーザー照射によりその部分の呼吸機能が除外される場合の術後の呼吸機能を予測する場合に適用してもよい。
【０１３１】
また、上記実施形態においては、術前に動態撮影を行って術後の呼吸機能の予測を行う場合について説明したが、術後の実際の肺の動きを観察できるように、術後に動態撮影を行って、術後の動態画像に基づいて血流特徴量画像や換気特徴量画像を生成し、術後の動態画像や血流特徴量画像や換気特徴量画像を呼吸機能計測画面３４１に表示してもよい。このとき、術前からの血流特徴量を始めとする各種計測値の変化のグラフを併せて表示することが好ましい。これにより、経過観察が容易となる。
【０１３２】
また、上記実施形態においては、制御部３１は、入力された除外対象箇所の解剖学的単位に基づいて、患側の肺野を特定し、特定した患側の肺野領域を呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域とし、複数のフレーム画像から患側の肺野領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出し、算出した２つの特徴量比率と、除外対象箇所の肺サイズ値と患側の肺野の肺サイズ値の比率とを乗算した値に基づいて予測率を算出することとして説明したが、入力された除外対象箇所の解剖学的単位に基づく予測率の算出手法は、これに限定されるものではない。
【０１３３】
例えば、入力された除外対象箇所の解剖学的単位の領域を複数のフレーム画像から自動により抽出し、抽出した領域を呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域として特定し、抽出した領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量を算出し、算出した２つの特徴量比率を１から引いた値を予測率として算出することとしてもよい。あるいは、入力された除外対象箇所の解剖学的単位の領域を複数のフレーム画像から自動により抽出し、抽出した領域を肺野領域全体から除外した領域を呼吸機能に関する特徴量を算出する肺野の一部領域として特定し、特定した領域における呼吸機能に関する特徴量及び肺野全体の呼吸機能に関する特徴量の比率を予測率として算出することとしてもよい。これらの手法により算出された予測率に基づいて予測された呼吸機能値についても、上記実施形態で予測された呼吸機能値と同様に、上述の呼吸機能計測画面３４１に、呼吸機能計測画面３４１に表示される他の情報とともに表示することができる。
【０１３４】
なお、特徴量の算出領域を肺葉・肺区域のレベルの解剖学的単位とする場合、領域の自動抽出にあたっては、予め肺葉や肺区域の３次元位置情報を記憶部３２に記憶しておき、２次元の胸部画像上に対応位置をマッピングする。
例えば、胸部をＣＴであらかじめ撮影して患者個々の肺葉や肺区域の３次元位置情報を取得して記憶部３２に記憶しておき、２次元の胸部画像上の肺野外縁や血管と位置が合うように３次元位置情報をマッピングさせることで、２次元の胸部画像上での肺葉や肺区域の領域を特定できる。別の方法としては、多くの患者のＣＴ撮影データ等をもとに、肺葉や肺区域の３次元位置の確率マップ（確率アトラス）を記憶部３２に記憶しておき、確率的な平均値や中央値などで作る３次元位置情報を求め、それをマッピングさせてもよい。
３次元位置情報を２次元の胸部画像上にマッピングさせた後、３次元的に複数の肺葉・肺区域が重なりを持つ領域の扱いについては、安全のため除外対象箇所の呼吸機能を大きめに見積もる意味で、除外対象箇所は他の肺葉・肺区域と重なっても除外対象箇所（特徴量をカウントする対象）とすることが望ましい。逆に他の肺葉・肺区域と重なった場合は除外対象箇所から外しても良く、重なりボリュームに応じて中間的な位置などに除外対象箇所を設定してもよい。
さらに別の手段としては、（肺葉切除に限るが）、肺野端点からの距離の比率に基づき分割線を引いて領域を抽出してもよい。例えば、右肺は上中下の３つの葉があることから、肺野領域の上端点と下端点をもとに３等分となるようにラインを設定し、これに基づき肺野領域内を３分割して特徴量の算出領域を抽出すればよい。左肺は上下の２つの葉があるため、２等分のラインなどとすればよい。患者の手術情報を記憶部３２に記憶しておき、記憶されている患者の手術情報を加味して特徴量の算出領域を抽出してもよい。例えば、既に右上肺を除去済みであれば、右肺も２分割で良い。
肺野領域の上端と下端の点は、肺野領域の最上端と最下端などとすればよい。ここで肺野領域には、横隔膜裏を含めても含めなくてもよい。肺野領域の最上端と最下端は、左右差がある患者に対応するため、右肺と左肺とそれぞれで求めることが望ましいが、両肺から求めても良い。また、等分割に限る必要はなく、例えば肺葉ごとの肺区域数や確率マップ（確率アトラス）にもとづき、各肺葉の比率を変更してもよい。肺野領域の上端と下端に限らず、肺動脈や肺静脈や気管支の分岐点など様々なランドマークとなる構造物の位置に基づき、ラインを設定してもよい。ラインは直線でも曲線でもよく、肺血管の走行に沿うように設定などしてもよい。
特徴量の算出領域は、上記実施形態と同様に、抽出された肺野領域からノイズの多い領域等を除いた計測対象領域から抽出することが好ましい。
【０１３５】
また、上記実施形態においては、血流特徴量に対応する色が付された代表フレーム画像上に、制御部３１により自動抽出された肺野領域や計測対象領域を表示し、表示した画像上から操作部３３の操作により肺野領域や計測対象領域の輪郭を修正可能としたが、自動抽出された肺野領域や計測対象領域を表示する画像としては、これに限定されず、例えば、血流特徴量に対応する色が付されていない代表フレーム画像としてもよい。除外対象箇所を強調表示する画像についても同様である。
【０１３６】
また、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）も適用される。
【０１３７】
その他、動態解析装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１００  動態解析システム
１  撮影装置
１１  放射線源
１２  放射線照射制御装置
１３  放射線検出部
１４  読取制御装置
２  撮影用コンソール
２１  制御部
２２  記憶部
２３  操作部
２４  表示部
２５  通信部
２６  バス
３  診断用コンソール
３１  制御部
３２  記憶部
３３  操作部
３４  表示部
３５  通信部
３６  バス
【図１】
2020171476.tif 000003
【図２】
2020171476.tif 000004
【図３】
2020171476.tif 000005
【図４】
2020171476.tif 000006
【図５】
2020171476.tif 000007
【図６】
2020171476.tif 000008
【図７】
2020171476.tif 000009
【図８】
2020171476.tif 000010
【図９】
2020171476.tif 000011
【図１０】
2020171476.tif 000012
【図１１】
2020171476.tif 000013
【図１２】
2020171476.tif 000014
【図１３】
2020171476.tif 000015
【図１４】
2020171476.tif 000016
【図１５】
2020171476.tif 000017