(57)【要約】【課題】胸部の動態画像から精度良く換気量を算出できるようにする。【解決手段】診断用コンソール３の制御部３１は、撮影用コンソール２から送信された胸部の動態画像における肺野領域上に特徴点を設定し、各時間位相における特徴点の移動量を計測する。また、制御部３１は、被写体の基準換気量を取得し、基準換気量と各時間位相における特徴点の移動量に基づいて、各時間位相における換気量を算出する。【選択図】図３
2018064848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の胸部を動態撮影することにより取得された少なくも呼吸一周期以上の動態画像を解析する動態解析システムであって、
前記動態画像における肺野領域上に特徴点を設定する特徴点設定部と、
前記動態画像の各時間位相における前記特徴点の移動量を計測する移動量計測部と、
前記被写体の基準換気量を取得する基準換気量取得部と、
前記基準換気量と前記各時間位相における前記特徴点の移動量に基づいて、前記各時間位相における換気量を算出する換気量算出部と、
を備える動態解析システム。
【請求項２】
前記基準換気量取得部は、前記動態画像における前記特徴点の最大移動量に基づいて前記胸部における肺野の体積変化量を算出し、算出した体積変化量に基づいて、前記基準換気量を算出する請求項１に記載の動態解析システム。
【請求項３】
前記基準換気量取得部は、前記動態画像が複数の呼吸周期を含む場合、各呼吸周期毎に前記特徴点の最大移動量を算出し、算出した各呼吸周期毎の最大移動量の平均値に基づいて、前記基準換気量を算出する請求項２に記載の動態解析システム。
【請求項４】
前記基準換気量取得部は、スパイロメーターにより測定された前記被写体の換気量を前記基準換気量として取得する請求項１に記載の動態解析システム。
【請求項５】
前記特徴点設定部は、前記動態画像の肺野領域下部の輪郭上に特徴点を設定する請求項１〜４の何れか一項に記載の動態解析システム。
【請求項６】
前記特徴点設定部は、前記動態画像の肺野領域側部の輪郭上に特徴点を設定する請求項１〜４の何れか一項に記載の動態解析システム。
【請求項７】
前記特徴点設定部において複数の前記特徴点が設定された場合、
前記移動量計測部は、前記動態画像の各時間位相における前記特徴点のそれぞれの移動量を計測し、
前記換気量算出部は、前記基準換気量と前記各時間位相における複数の前記特徴点の平均移動量に基づいて、前記各時間位相における換気量を算出する請求項１〜６の何れか一項に記載の動態解析システム。
【請求項８】
前記特徴点設定部は、前記動態画像における左右の肺野領域のそれぞれに特徴点を設定し、
前記移動量計測部は、前記動態画像から各時間位相における左右の前記特徴点の移動量をそれぞれ計測し、
前記基準換気量取得部は、前記被写体の左右の各肺野の基準換気量を取得し、
前記換気量算出部は、前記左右の各肺野の基準換気量と前記各時間位相における左右の前記特徴点の移動量に基づいて、前記各時間位相における左右の各肺野の換気量を算出する請求項１〜６の何れか一項に記載の動態解析システム。
【請求項９】
前記特徴点設定部により前記動態画像の肺野領域下部の輪郭上に特徴点が設定された場合に、前記移動量計測部が下記の（１）、（２）の何れの距離を前記各時間位相における前記特徴点の移動量として計測するかをユーザーが選択するための選択部を備える請求項１〜８の何れか一項に記載の動態解析システム。
（１）前記動態画像の基準となる時間位相における前記特徴点の位置から前記各時間位相における前記特徴点の位置までの相対距離
（２）肺尖から前記各時間位相の前記特徴点までの絶対距離
【請求項１０】
前記動態画像と前記換気量算出部により算出された換気量の時間変化を示すグラフを並べて表示するとともに、前記動態画像に同期して、前記グラフ上の前記動態画像の表示されている時間位相の位置にアノテーションを表示する表示部を備える請求項１〜９の何れか一項に記載の動態解析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動態解析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、胸部を動態撮影することにより得られた動態画像を画像解析し、肺の換気機能の診断に有効な情報を提供する装置が開示されている。
例えば、特許文献１には、最大呼気位と最大吸気位間における絶対換気量の情報を取得し、当該絶対換気量と、動態画像のうち最大呼気位及び最大吸気位のフレーム画像間の信号値の変化量とから単位信号変化量当たりの推定換気量を算出し、この単位信号変化量あたりの推定換気量の値を各時間位相における最大呼気位又は最大吸気位からの信号変化量に乗算することにより各時間位相における推定換気量を算出して提供する動態解析システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５３６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、信号変化量には、体動や呼吸に伴う構造物の動き等による信号変化（ノイズ）が含まれている。そのため、特許文献１の技術では、精度良く換気量が算出できない場合がある。
【０００５】
本発明の課題は、胸部の動態画像から精度良く換気量を算出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】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
被写体の胸部を動態撮影することにより取得された少なくも呼吸一周期以上の動態画像を解析する動態解析システムであって、
前記動態画像における肺野領域上に特徴点を設定する特徴点設定部と、
前記動態画像の各時間位相における前記特徴点の移動量を計測する移動量計測部と、
前記被写体の基準換気量を取得する基準換気量取得部と、
前記基準換気量と前記各時間位相における前記特徴点の移動量に基づいて、前記各時間位相における換気量を算出する換気量算出部と、
を備える。
【０００７】
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、
前記基準換気量取得部は、前記動態画像における前記特徴点の最大移動量に基づいて前記胸部における肺野の体積変化量を算出し、算出した体積変化量に基づいて、前記基準換気量を算出する。
【０００８】
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、
前記基準換気量取得部は、前記動態画像が複数の呼吸周期を含む場合、各呼吸周期毎に前記特徴点の最大移動量を算出し、算出した各呼吸周期毎の最大移動量の平均値に基づいて、前記基準換気量を算出する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記基準換気量取得部は、スパイロメーターにより測定された前記被写体の換気量を前記基準換気量として取得する。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記特徴点設定部は、前記動態画像の肺野領域下部の輪郭上に特徴点を設定する。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記特徴点設定部は、前記動態画像の肺野領域側部の輪郭上に特徴点を設定する。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記特徴点設定部において複数の前記特徴点が設定された場合、
前記移動量計測部は、前記動態画像の各時間位相における前記特徴点のそれぞれの移動量を計測し、
前記換気量算出部は、前記基準換気量と前記各時間位相における複数の前記特徴点の平均移動量に基づいて、前記各時間位相における換気量を算出する。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記特徴点設定部は、前記動態画像における左右の肺野領域のそれぞれに特徴点を設定し、
前記移動量計測部は、前記動態画像から各時間位相における左右の前記特徴点の移動量をそれぞれ計測し、
前記基準換気量取得部は、前記被写体の左右の各肺野の基準換気量を取得し、
前記換気量算出部は、前記左右の各肺野の基準換気量と前記各時間位相における左右の前記特徴点の移動量に基づいて、前記各時間位相における左右の各肺野の換気量を算出する。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、
前記移動量計測部が下記の（１）、（２）の何れの距離を前記各時間位相における前記特徴点の移動量として計測するかをユーザーが選択するための選択部を備える。
（１）前記動態画像の基準となる時間位相における前記特徴点の位置から前記各時間位相における前記特徴点の位置までの相対距離
（２）肺尖から前記各時間位相の前記特徴点までの絶対距離
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記動態画像と前記換気量算出部により算出された換気量の時間変化を示すグラフを並べて表示するとともに、前記動態画像に同期して、前記グラフ上の前記動態画像の表示されている時間位相の位置にアノテーションを表示する表示部を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、胸部の動態画像から精度良く換気量を算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】図１の診断用コンソールの制御部により実行される換気量算出処理Ａを示すフローチャートである。
【図４】肺野領域下部の輪郭及び肺野領域側部の輪郭を説明するための図である。
【図５】換気量算出結果画面の一例を示す図である。
【図６】図１の診断用コンソールの制御部により実行される換気量算出処理Ｂを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
〔動態解析システム１００の構成〕
まず、第１の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。
【００２０】
〔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、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複数の時間位相の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（各時間位相の画像）をフレーム画像と呼ぶ。なお、以下の実施形態では、パルス照射により動態撮影を行う場合を例にとり説明する。
【００２１】
放射線源１１は、被写体Ｍ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。
【００２２】
放射線検出部１３は、ＦＰＤ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
〔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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、撮影部位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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
〔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、取得した動態画像や動態画像の解析結果を表示して医師の診断を支援するための動態解析装置である。
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。
【００３２】
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、後述する換気量算出処理Ａを始めとする各種処理を実行し、診断用コンソール３各部の動作を集中制御する。制御部３１は、換気量算出処理Ａを実行することにより、特徴点設定部、移動量計測部、基準換気量取得部、換気量算出部として機能する。
【００３３】
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で換気量算出処理Ａ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。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。
【００３４】
また、記憶部３２は、身長、体重、年齢、性別等の身体的特徴に対応付けて、その身体的特徴に応じた体厚を記憶している。
【００３５】
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、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
〔動態解析システム１００の動作〕
次に、上記動態解析システム１００における動作について説明する。
【００３９】
（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。
【００４０】
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（患者の氏名、身長、体重、年齢、性別等）、検査情報（例えば、撮影部位（ここでは、胸部）、方向（ここでは、正面）、呼吸方式（胸式呼吸、腹式呼吸）等）の入力が行われる（ステップＳ１）。
【００４１】
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）。
【００４２】
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。また、本実施形態においては、呼吸状態下で撮影を行うため、被検者（被写体Ｍ）に楽にするように指示し、安静呼吸を促す。或いは、「吸って、吐いて」等の深呼吸の誘導を行うこととしてもよい。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。
【００４３】
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。
【００４４】
予め定められたフレーム数の撮影が終了すると、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。撮影されるフレーム数は、呼吸１周期以上が撮影できる枚数である。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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に示す換気量算出処理Ａが実行される。なお、動態画像の各フレーム画像の水平方向をｘ方向、垂直方向をｙ方向とする。
【００４８】
以下、図３を参照して換気量算出処理Ａの流れについて説明する。
まず、動態画像における肺野領域上の一点に特徴点が設定される（ステップＳ１１）。
【００４９】
ここで、腹式呼吸は、主に横隔膜が上下方向に移動することにより、肺野下部を上方向に縮小したり下方向に広げたりすることで換気が行われる。一方、胸式呼吸の場合、主に胸郭を広げたり縮小したりすることにより、肺野を外側方向に広げたり内側方向に縮小したりすることで換気が行われる。そのため、例えば、腹式呼吸の場合、肺野領域下部の輪郭上（図４にＣ１で示す）に特徴点を設定することが好ましい。胸式呼吸の場合、肺野領域側部の輪郭上（図４にＣ２で示す）に特徴点を設定することが好ましい。また、左肺野は心臓と重なる部分があるため、右肺野領域に特徴点を設定することが好ましい。本実施形態においては、右肺野領域に特徴点を設定することとする。
【００５０】
特徴点の設定は、ユーザーの手動で行うこととしてもよいし、制御部３１により自動で行うこととしてもよい。特徴点の設定をユーザーの手動で行う場合、例えば、ステップＳ１１においては、表示部３４に動態画像のうち一のフレーム画像（例えば、１番目のフレーム画像）を表示し、表示されたフレーム画像の肺野領域上の操作部３３により指定（押下）された点を特徴点として設定する。
【００５１】
特徴点の設定を自動で行う場合、動態画像のうち一のフレーム画像から肺野領域を抽出し、例えば、腹式呼吸の場合は、抽出した肺野領域下部の輪郭上(図４のＣ１参照)に、胸式呼吸の場合は、抽出した肺野領域側部の輪郭上（図４のＣ２参照）に特徴点を設定する。
肺野領域の抽出は、何れの方法であってもよい。例えば、肺野領域を認識するフレーム画像の各画素の信号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、境界付近の小領域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の境界を抽出することができる。
【００５２】
次いで、各時間位相における特徴点の移動量が計測される（ステップＳ１２）。
具体的には、まず、動態画像の各時間位相のフレーム画像のそれぞれから特徴点の位置を計測する。例えば、ステップＳ１１で肺野領域下部の輪郭上に特徴点が設定された場合、上述のように、各フレーム画像から特徴点が設定された方の肺野領域（本実施形態では右肺野領域）を抽出し、抽出した肺野領域下部の輪郭上であって、ステップＳ１１で設定された特徴点と同じｘ座標の点の位置をそのフレーム画像における特徴点の位置として取得する。また、例えば、ステップＳ１１で肺野領域側部の輪郭上に特徴点が設定された場合、上述のように、各フレーム画像から特徴点が設定された方の肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域側部の輪郭上であって、ステップＳ１１で設定された特徴点と同じｙ座標の点の位置をそのフレーム画像における特徴点の位置として取得する。
次いで、最大の呼気位のフレーム画像における特徴点の位置と各時間位相の特徴点の位置の相対距離を各時間位相の特徴点の移動量として算出する。最大呼気位のフレーム画像は、特徴点が肺野領域の下部の輪郭上に設定された場合は、特徴点の位置が垂直方向に最も高いフレーム画像である。特徴点が肺野領域の側部の輪郭上に設定された場合は、特徴点の位置が最も内側（水平方向に内側）にあるフレーム画像である。
【００５３】
次いで、基準換気量が取得される（ステップＳ１３）。
例えば、肺野領域下部の輪郭上に特徴点が設定されている場合、基準換気量は、特徴点の最大移動量に基づいて、以下の（式１）により算出することができる。
基準換気量＝最大移動量×体厚×肺野の幅・・・（式１）
体厚は、ここでは、記憶部３２に記憶されている、動態画像に付帯されている患者情報により特定される被検者の身体的特徴に応じた体厚を用いる。肺野の幅は、動態画像から計測した値であり、例えば、各フレーム画像の左右の肺野領域の外側を結んだ距離の平均である。肺野の垂直方向のどの位置の幅を肺野の幅として用いるかは、ユーザーが操作部３３により指定してもよいし、自動的に肺野領域の垂直方向の中央部の幅としてもよいし、最も広い幅としてもよい。
【００５４】
例えば、肺野領域側部の輪郭上に特徴点が設定されている場合、基準換気量は、特徴点の最大移動量に基づいて、以下の（式２）により算出することができる。
基準換気量＝最大移動量×体厚×肺野の高さ・・・（式２）
体厚は、ここでは、記憶部３２に記憶されている、動態画像に付帯されている患者情報により特定される被検者の身体的特徴に応じた体厚を用いる。肺野の高さは、動態画像から計測した値であり、例えば、各フレーム画像の右肺野の肺尖と肺野下端との距離の平均である。
【００５５】
上記（式１）、（式２）により、呼吸による肺野の体積変化量を算出することができ、この体積変化量を基準換気量として取得する。
【００５６】
動態画像に複数周期の呼吸が含まれている場合、各周期毎に、特徴点の最大移動量を算出し、その平均値を最大移動量として（式１）又は（式２）により基準換気量を算出する。これにより、呼吸周期による換気量のばらつきを吸収することができる。
【００５７】
なお、基準換気量の取得方法としては、上記に限定されず、例えば、スパイロメーターにより測定した被写体Ｍの最大換気量を基準換気量として取得することとしてもよい。
【００５８】
次いで、単位移動量あたりの換気量を表す単位換気量が算出される（ステップＳ１４）。単位換気量は、例えば、以下の（式３）により算出することができる。
単位換気量＝基準換気量÷最大移動量・・・（式３）
【００５９】
次いで、各時間位相における換気量が算出される（ステップＳ１５）。
各時間位相における換気量は、以下の（式４）により算出することができる。
換気量＝単位換気量×特徴点の移動量・・・（式４）
【００６０】
このように、特徴点の移動量に基づいて各時間位相の換気量を算出するので、ノイズの影響を低減することができ、精度良く換気量を算出することが可能となる。
【００６１】
次いで、表示部３４に換気量算出結果が表示され（ステップＳ１６）、換気量算出処理Ａは終了する。
図５は、ステップＳ１６において表示される換気量算出結果画面３４１の一例を示す図である。図５に示すように、換気量算出結果画面３４１には、動態画像３４１ａと、換気量の時間変化を示すグラフ３４１ｂと、が並べて表示されている。グラフ３４１ｂには、動態画像３４１ａと同期して、動態画像３４１ａの表示されているフレーム画像の時間位相の位置を示すアノテーション３４１ｃが表示されている。このように、動態画像３４１ａとグラフ３４１ｂとを並べて同期させて表示することで、換気量を確認しながら動態画像を観察することが可能となり、診断効率が向上させることができる。
【００６２】
なお、上記説明では、肺野領域全体に一つの特徴点を設定した場合について説明したが、複数の特徴点を設定することとしてもよい。この場合、それぞれの特徴点の移動量を算出し、その平均値を（式４）の特徴点の移動量に当てはめて換気量を算出する。身体構造の個体差や撮影環境により、特徴点の位置によってわずかに移動量が異なる場合があるが、複数の特徴点の移動量の平均値を用いることで差異を吸収し、より精度良く換気量を算出することができる。
【００６３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態においては、肺全体の換気量を算出する場合について説明したが、第２の実施形態においては、左右の各肺の換気量を算出する場合について説明する。
【００６４】
第２の実施形態における動態解析システム１００の構成及び撮影動作は、第１の実施形態と同様であるので説明し、以下、第２の実施形態における診断用コンソール３の動作について説明する。
【００６５】
図６は、第２の実施形態において、通信部３５を介して撮影用コンソール２から動態画像の一連のフレーム画像が受信された際に、診断用コンソール３の制御部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換気量算出処理Ｂを示すフローチャートである。以下、図６を参照して換気量算出処理Ｂの流れについて説明する。
【００６６】
まず、動態画像の左右の肺野領域のそれぞれに特徴点が設定される（ステップＳ２１）。
ステップＳ２１における特徴点の設定手法は、左右の肺野領域のそれぞれに設定する点を除いて図３のステップＳ１１で説明したものと同様であるので説明を援用する。
【００６７】
次いで、各時間位相における左右の各特徴点の移動量が計測される（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２の処理は、図３のステップＳ１２で説明したものと同様であるので説明を援用する。
【００６８】
次いで、左右の各肺の基準換気量が取得される（ステップＳ２３）。
例えば、肺野領域下部の輪郭上に特徴点が設定されている場合、左右の各肺の基準換気量は、左右の各特徴点の最大移動量に基づいて、以下の（式５）により算出することができる。肺野領域側部の輪郭上に特徴点が設定されている場合、左右の各肺の基準換気量は、左右の各特徴点の最大移動量に基づいて、以下の（式６）により算出することができる。
基準換気量＝最大移動量×体厚×肺の幅÷２・・・（式５）
基準換気量＝最大移動量×体厚×肺の高さ÷２・・・（式６）
なお、体厚、肺の幅、肺の高さは、図３のステップＳ１３で説明したとおりである。
【００６９】
ここで、動態画像に複数周期の呼吸が含まれている場合、左右の特徴点のそれぞれについて、各周期毎に、最大移動量を算出し、その平均値を最大移動量として（式５）又は（式６）により基準換気量を算出する。これにより、呼吸周期による換気量のばらつきを吸収することができる。
【００７０】
なお、基準換気量の取得方法としては、上記に限定されず、例えば、スパイロメーターにより測定した被写体Ｍの最大換気量を用いて左右の各肺の基準換気量を取得することとしてもよい。この場合、左右の特徴点の最大移動量の比に基づいて左右の各肺の重み係数を算出し、算出した重み係数をスパイロメーターにより測定した最大換気量に乗算して、左肺の基準換気量、右肺の基準換気量をそれぞれ算出する。例えば、スパイロメーターにより測定した最大換気量が１リットル、左の特徴点の移動量が４ｃｍ、右の特徴点の移動量が６ｃｍの場合、左肺の基準換気量が４００ミリリットル、右肺の基準換気量が６００ミリリットルとなる。
【００７１】
次いで、左右の各肺の単位移動量あたりの換気量を表す単位換気量が算出される（ステップＳ２４）。単位換気量は、例えば、上記の（式３）により算出することができる。
【００７２】
次いで、各時間位相における左右の各肺の換気量が算出される（ステップＳ２５）。
各時間位相における各肺の換気量は、上記の（式４）により算出することができる。
【００７３】
このように、第２の実施形態においては、左右の特徴点の移動量に基づいて各時間位相の左右の各肺の換気量を算出するので、ノイズの影響を低減することができ、精度良く各肺の換気量を算出することが可能となる。
【００７４】
次いで、表示部３４に換気量算出結果が表示され（ステップＳ２６）、換気量算出処理Ｂは終了する。
ステップＳ２６において表示される換気量算出結果画面は、図５に示す換気量算出結果画面３４１と略同様であるが、グラフ３４１ｂには、左右の各肺の換気量の時間変化が表示され、各肺の時間変化には、動態画像３４１ａと同期して、動態画像３４１ａの表示されているフレーム画像の時間位相の位置を示すアノテーション３４１ｃが表示される。
このように、動態画像３４１ａとグラフ３４１ｂとを並べて同期させて表示することで、左右の各肺の換気量を確認しながら動態画像を観察することが可能となり、診断効率を向上させることができる。
【００７５】
なお、上記説明では、左右の各肺に一つずつ特徴点を設定した場合について説明したが、各肺に複数の特徴点を設定することとしてもよい。この場合、各肺ごとに、それぞれの特徴点の移動量を算出し、その平均値を（式４）の移動量に当てはめて換気量を算出する。身体構造の個体差や撮影環境により、特徴点の位置によってわずかに移動量が異なる場合があるが、複数の特徴点の移動量の平均値を用いることで誤差を吸収し、より精度良く換気量を算出することができる。
【００７６】
以上説明したように、診断用コンソール３の制御部３１によれば、胸部の動態画像における肺野領域上に特徴点を設定し、各時間位相における特徴点の移動量を計測する。また、被写体の基準換気量を取得し、基準換気量と各時間位相における特徴点の移動量に基づいて、各時間位相における換気量を算出する。
従って、胸部の動態画像における各時間位相の特徴点の移動量に基づいて各時間位相の換気量を算出するので、ノイズの影響を低減することができ、各時間位相の換気量を精度良く算出することが可能となる。
【００７７】
例えば、動態画像における特徴点の最大移動量に基づいて胸部における肺野の体積変化量を算出し、算出した体積変化量に基づいて、基準換気量を算出することで、他のモダリティを使用することなく胸部動態撮影のみで基準換気量を取得することが可能となる。また、動態画像が複数の呼吸周期を含む場合、各呼吸周期毎に特徴点の最大移動量を算出し、算出した各呼吸周期毎の最大移動量の平均値に基づいて基準換気量を算出することで、呼吸周期よる換気量のばらつきを吸収して精度良く換気量を算出することが可能となる。
【００７８】
また、例えば、スパイロメーターにより測定された被写体の換気量を基準換気量として取得することで、基準換気量を精度良く取得することができる。
【００７９】
また、例えば、動態画像の肺野領域下部の輪郭上に特徴点を設定することで、腹式呼吸の寄与度が大きい場合に精度良く換気量を算出することが可能となる。
【００８０】
また、例えば、動態画像の肺野領域側部の輪郭上に特徴点を設定することで、胸式呼吸の寄与度が大きい場合に精度良く換気量を算出することが可能となる。
【００８１】
また、例えば、複数の特徴点が設定された場合、動態画像の各時間位相における特徴点のそれぞれの移動量を計測し、取得した基準換気量と各時間位相における複数の特徴点の平均移動量に基づいて、各時間位相における換気量を算出することで、身体構造の個体差や撮影環境により特徴点の位置によって移動量がわずかに異なる場合にその差異を吸収して精度良く換気量を算出することが可能となる。
【００８２】
また、例えば、動態画像における左右の肺野領域のそれぞれに特徴点が設定された場合、動態画像から各時間位相における左右の特徴点の移動量をそれぞれ計測し、被写体の左右の各肺野の基準換気量を取得し、左右の各肺野の基準換気量と各時間位相における左右の特徴点のそれぞれの移動量に基づいて、各時間位相における左右の各肺野の換気量を算出することで、各時間位相における左右の各肺の換気量を精度良く算出することが可能となる。
【００８３】
また、例えば、動態画像と換気量の時間変化を示すグラフを並べて表示部３４に表示するとともに、動態画像に同期して、グラフ上の動態画像の表示されている時間位相の位置にアノテーションを表示することで、医師が換気量を確認しながら動態画像を観察することが可能となり、診断効率を向上させることができる。
【００８４】
なお、上記実施形態における記述は、本発明に係る好適な動態解析システムの一例であり、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、基準換気量を特徴点の最大移動量に基づいて算出し、単位換気量は、その基準換気量を最大移動量で除算することで求めることとしたが、基準換気量を任意の時間位相の特徴点の移動量に基づいて算出し、単位換気量は、その基準換気量をその任意の時間位相の特徴点の移動量で除算することで求めることとしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態においては、単位換気量に特徴点の移動量を乗算することにより換気量を求めることとしたが、更に係数を乗算して換気量を求めることとしてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態においては、基準となる最大呼気位の特徴点の位置から各時間位相の特徴点の位置までの相対距離を各時間位相の特徴点の移動量として計測することとしたが、肺野領域下部の輪郭上に特徴点を設定した場合、肺尖から各時間位相の特徴点までの絶対距離を各時間位相の特徴点の移動量としてもよい。また、基準となる時間位相における特徴点の位置からの相対距離を移動量とするか、肺尖からの絶対距離を移動量とするかを操作部３３の操作に応じてユーザーが選択できるようにしてもよい。これにより、ユーザーは、実際の換気量との相関性を考慮して、適した移動量を選択することが可能となる。
【００８７】
また、上記実施形態においては、基準換気量を算出する際に用いる体厚は、記憶部３２に予め記憶されている、被検者の身体的特徴に応じた体厚や体幅を用いることとしたが、動態画像に基づいて算出した体厚を用いることとしてもよい。例えば、動態画像を胸部の正面及び側面から撮影し、胸部正面の動態画像から肺野の幅や高さを、胸部側面の動態画像から体厚を算出することとしてもよい。
【００８８】
また、例えば、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。
【００８９】
その他、動態解析システム１００を構成する各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】
【００９０】
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】
2018064848.tif 000003
【図２】
2018064848.tif 000004
【図３】
2018064848.tif 000005
【図４】
2018064848.tif 000006
【図５】
2018064848.tif 000007
【図６】
2018064848.tif 000008