(57)【要約】【課題】地殻振動を検出限界以下の初期状態で検知することができ、専用の地殻変動データ収集システムの定常的運用に関わる人員の確保、及びこれに伴う経費の発生を低減することが可能な災害予測システムを提供する。【解決手段】医療用画像を生成する画像生成手段１と、画像生成手段１により生成された画像を出力する画像出力手段２と、画像出力手段２により出力された画像の異常を計測して災害を予測する画像異常計測手段３と、画像異常計測手段３により計測された結果に基づいて起動して災害予測情報を出力する災害警告手段４とを備えた。【選択図】        図２
2004275390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段により生成された画像を出力する画像出力手段と、
前記画像出力手段により出力された画像の異常を計測して災害を予測する画像異常計測手段と、
前記画像異常計測手段により計測された結果に基づいて起動して災害予測情報を出力する災害警告手段と
を備えた災害予測システム。
【請求項２】
請求項１に記載の災害予測システムにおいて、
前記画像異常計測手段は、前記画像出力手段から出力される隣接画像の差分画像を得る差分画像演算手段と、画像歪みを判定するための閾値を設定する閾値設定手段と、前記差分画像演算手段からの差分画像と前記閾値設定手段により設定された閾値に基づいて画像歪を判定する画像歪判定手段とを備えた
ことを特徴とする災害予測システム。
【請求項３】
請求項１に記載の災害予測システムにおいて、
前記画像異常計測手段は、前記画像出力手段から出力される画像に対して２次元のウェーブレット変換を施すウェーブレット変換手段と、前記ウェーブレット変換手段から得られるウェーブレットスペクトルを隣接画像間で比較するスペクトル比較手段と、その比較結果に基づいて画像の異常を判定する画像の異常判定手段とを備えた
ことを特徴とする災害予測システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の災害予測システムにおいて、
前記画像生成手段と、前記画像出力手段と、前記画像異常計測手段と、前記災害警告手段とは、複数の病院にそれぞれ備えられ、かつインターネット網を介して防災センタに接続され、
前記防災センタは、遠隔保守情報と災害予測情報の収集機能を兼ね備える
ことを特徴とする災害予測システム。
【請求項５】
請求項４に記載の災害予測システムにおいて、
前記防災センタは、同期クロック信号を配信する同期クロック配信手段と、１箇所から異常が検出された場合、リモートで多数箇所の機器を起動し、データの同時観測体制の準備状態にする同時観測体制準備手段と、複数の病院からの異常が一定の時間内に同時観測されるか否かを判定する同時性確認手段とを備えたことを特徴とする災害予測システム。
【請求項６】
請求項５に記載の災害予測システムにおいて、
前記防災センタは、各病院からの災害予測情報を用いて災害発生源を推定することを特徴とする災害予測システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震、火山噴火などで代表される自然災害の災害予測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震予知・地震工学・振動計測においては、弾性体等の媒質を伝わる弾性波を計測することが基本であり、従来は、この計測のためのセンサーとして振子を使ったセンサーや歪ゲージによるセンサーが用いられている。
【０００３】
しかしながら、上記従来の振子を使ったセンサーは、可動部分があるため設置や運搬を行うに際して機器保全上の問題があり、また、歪ゲージによるセンサーは、分解能及び安定度が悪いという問題がある。
【０００４】
これに対して、最近、光フアイバー式地震計が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、直交する２つ又は３つの光フアイバーループを計測部位に埋め込み周囲に膨張材を充填して固定すると共に、各光フアイバーループに対して光フアイバー方向性結合器により光信号を分岐して各光フアイバーループの左右両方向に伝播し、各光フアイバーループを抜け出た光を結合し２方向の光の位相差を計測して直交する２軸又は３軸方向の速度に比例する信号を取り出すことを特徴とし、光フアイバーループの軸方向の回転角速度に比例した電気信号を取り出するものである。
【０００５】
そのため、この光フアイバー式地震計は、光フアイバー内の光伝播特性の周囲条件依存性をキャンセルするものになっており、ファイバーの巻数・径を選ぶことにより分解能をほぼ無限に向上させることができる。また、この光フアイバー式地震計は、三つの光フアイバーループを直交させて計測部位に埋め込んで固定するので、これらの計測信号を演算することによって直交する３軸方向の速度に比例する信号を取り出すことができる。
【０００６】
【特許文献１】
特公平４−７４６５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光フアイバー式地震計においては、可動部がないセンサーが得られるが、地震予測を目的とする場合、地殻振動の検出限界以下の初期状態を計測できないため、早期予測が難しい問題があった。また、これら地震検出専用のセンサーを広域に亙って配置し、常時観測体制を維持することは多くの自治体等にとって経済的に困難であった。
【０００８】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、地殻振動を検出限界以下の初期状態で検知することができ、専用の地殻変動データ収集システムの定常的運用に関わる人員の確保、及びこれに伴う経費の発生を低減することが可能な災害予測システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る災害予測システムは、医療用画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段により生成された画像を出力する画像出力手段と、前記画像出力手段により出力された画像の異常を計測して災害を予測する画像異常計測手段と、前記画像異常計測手段により計測された結果に基づいて起動して災害予測情報を出力する災害警告手段とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、この発明に係る災害予測システムの原理について述べる。最近、トルコ国において広範に情報収集した結果、ＭＲＩ画像診断装置、医用画像用レーザイメージャから出力される画像に、比較的大規模な地震発生の数日前に再現性をもって、アーティファクト（偽像）が混入することが判明した。ここで、医用画像用レーザイメージャとは、医用画像装置（ＭＲＩ、ＣＴなど）で計算により再構成されたデジタル画像情報を高分解能にフィルムに焼き付ける装置で、レーザビームをフィルム上で２次元走査するものである。このアーティファクトを検出することにより、早期に地震発生を予測することができる。
【００１１】
予測精度を向上する方法としては、全国の病院に広く普及しているＭＲＩ画像診断装置、医用画像用レーザイメージャの遠隔保守機能を拡張することが考えられる。最近の医療機器は、遠隔保守機能が装備されていることが多く、製造企業が遠隔保守を実現している。この遠隔保守機能を拡張し、前記アーティファクトを検出後、これを遠隔地にあるデータ管理センタまたは防災センタに転送する。複数の病院から同時刻にアーティファクト情報が入着した場合に、信頼できる災害予測情報と判断する。さらに、災害発生場所も推定する。
【００１２】
このような災害としては、種々の自然災害が考えられ、上記の地震以外に、火山噴火、地すべりなどが本方式で予測できる。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、地震発生前に観測されたレーザイメージャで出力されたＭＲＩ（磁気共鳴）画像の一部を示す図である。このＭＲＩ画像は、多数のスライス画像を１枚のフィルムにマトリックス状に生成しており、図１には、横に配置された４枚のスライス画像領域を示している。
【００１４】
図１に示す４枚のスライス画像には、水平方向に帯状の画像の乱れが観測されている。このような乱れは、地震発生前に再現性をもって、頻繁に観測された。レーザイメージャは、通常、光音響素子に超音波を印加してレーザビームを水平方向に偏向走査すると共に、垂直方向には鏡を駆動することにより偏向走査する手段を有する。この結果、画像撮像用フィルムにレーザビームを２次元走査することにより、図１のようなＭＲＩ診断画像をフィルム上に焼き付けることができる。このような乱れが生じる理由は、機械的な振動が記録系駆動機構に変動を与え、アーティファクトを生じる場合などが想定される。
【００１５】
従って、このような再現性のある歪を含む画像出力を自動解析することにより、地震または火山噴火などの自然災害を事前に予測するシステムを構築できる。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態１に係る災害予測システムの基本的なシステム構成図である。図２に示す災害予測システムは、画像生成手段（例えば、ＭＲＩ診断装置）１で生成された画像（例えば、ＭＲＩ画像）を画像出力手段（例えば、レーザイメージャ）２に出力表示する。表示された画像出力の画像歪を画像異常計測手段３で計測・判定し、その結果、災害を予測した場合は、災害警告手段３を起動する。
【００１７】
図３は、図２に示す画像異常計測手段３の詳細な構成図である。図３に示すように、実施の形態１に係る画像異常計測手段３は、隣接するスライス画像との差分画像を演算する差分画像演算手段３１ａと、画像歪みを判定するための閾値を設定する閾値設定手段３１ｂと、差分画像演算手段３１ａからの差分画像と閾値設定手段３１ｂにより設定された閾値に基づいて画像歪みを判定する画像歪判定手段３１ｃとを備えている。
【００１８】
図１に示すような画像歪を有する画像は、多数枚の磁気共鳴スライス画像を取得した場合、一部にしか生成されないことが判明している。図４は、横方向３枚、縦方向３枚のマトリクス配置されたスライス画像であり、異常は下段の３枚にのみ観測されている。したがって、磁気共鳴スライス画像の隣接スライスの差分画像を差分画像演算手段３１ａにより順次取得することにより、検出することができる。なぜならば、隣接スライス間では、画像の類似度が高いため、差分画像の画素強度の２乗和は小さくなる。したがって、閾値設定手段３１ｂにおいて閾値を設定することにより、画像歪判定手段３１ｃにより図１に示す画像歪を検出することが可能である。２乗和以外の画像間演算として、正規化相関を計算してもよい。正規化相関は２つの画像における画素強度をベクトルとして並べた後、そのベクトルの大きさを１に規格化した後、内積演算を行うことにより得られる。
【００１９】
なお、隣接する２枚の画像がほとんど類似するという仮定は、スライスが厚いときや臓器端部では正しくないことがありえる。そこで、隣接する３枚に着目し、両端の２枚を補間処理した画像と中央のスライス画像の画素強度差の２乗和または正規化相関で判定する方式も考えられる。
【００２０】
また、異常なフィルム出力の場合は、操作者が必ず同一画像を再度フィルム化することになる。したがって、同一画像を連続してフィルム化した場合に、異常画像を得たと判断することができる。この情報を防災センタに自動通知すればよい。通知時は、同一画像の１回目のフィルム化した日時も通知することが好ましい。
【００２１】
これ以外の方式としては、フィルム異常を目視検出した時点で、防災センタへ異常通知するための専用ボタンを押して、その日時を通知することも考えられる。
【００２２】
従って、上記実施の形態１によれば、病院に設置された画像診断装置を用いて災害予測情報を得ることができるので、地殻振動を検出限界以下の初期状態で検知することができ、専用の地殻変動データ収集システムの定常的運用に関わる人員の確保、及びこれに伴う経費の発生を低減することが可能となる。
【００２３】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、レーザイメージャの画像出力歪を活用する方式について述べたが、これ以外に、ＭＲＩ装置のモニタディスプレー上でも地震発生前に、画面全体にスポットノイズが発生することが判明している。この発生理由は、機械的な振動もしくは地電流がＭＲＩセンサーに変動を与え、アーティファクトを生じる場合などが想定される。このような状況下では、ＭＲＩ装置で取得される磁気共鳴信号が減衰してしまい、その結果、計算・表示されるＭＲＩ画像のＳＮ比が著しく劣化することが推定できる。この結果、ＭＲＩ画像に含まれる白色雑音が強調され、画面全体にスポットノイズとして観測される可能性は否定できないと考えられる。本実施の形態２では、図２における画像生成手段１としてＭＲＩ装置、画像出力手段２として、ＭＲＩ装置内のメモリおよびモニタディスプレー、画像異常計測手段３として、画像のＳＮ比測定手段を採用する。
【００２４】
図５は、画像異常計測手段３として採用する画像のＳＮ比測定手段の具体的な構成例を示す図である。図３に示すように、実施の形態２に係る画像異常計測手段３としては、取得された多数のスライス画像の各画像に対して２次元のウェーブレット変換を施す２次元のウェーブレット変換手段３２ａと、高次のウェーブレットスペクトルを隣接画像間で比較する隣接画像の高次スペクトル比較手段３２ｂと、その比較結果に基づいて画像の異常を判定する画像の異常判定手段３２ｃとを備えている。
【００２５】
前述したような画像のＳＮ比低下は、多数のスライス画像を取得した場合に、その一部の画像のみに発生することが知られている。そこで、２次元のウェーブレット変換手段３２ａにより各画像に対して２次元のウェーブレット変換を施し、隣接画像の高次スペクトル比較手段３２ｂにより高次のウェーブレットスペクトルを隣接画像間で比較することにより、その比較結果に基づいて画像の異常判定手段３２ｃにより画像の異常を検出ことができる。なぜならば、スポットノイズは、高次のウェーブレットスペクトル強度に反映することが知られているからである。隣接画像間では、ウェーブレットスペクトルは類似度が高く、もし、高次のウェーブレットスペクトル強度が急激に変化した場合は、画像のＳＮ比が大きく変化したことを意味する。
【００２６】
また、ＭＲＩ装置でスポットノイズが強く含まれる画像が得られた場合は、操作者が再度ＭＲＩ画像化シーケンスを起動して同一画像を再度取得することになる。したがって、同一患者に対して同一画像化パラメータで、再度、連続画像化した場合に、異常画像を得たと判断することができる。この情報を防災センタに自動通知すればよい。通知時は、１回目の画像化の日時も通知することが好ましい。
【００２７】
これ以外の方式としては、スポットノイズ異常を目視検出した時点で、防災センタへ異常通知するための専用ボタンを押して、その日時を通知することも考えられる。
【００２８】
図５に示す実施の形態２に係る画像異常計測手段３として採用した画像のＳＮ比測定手段の処理例を、図６（ａ）〜（ｄ）に示す。図６（ａ）は、２５６×２５６の要素を有する正常ＭＲＩ画像であり、（ｂ）はスポットノイズを含んだ画像である。（ｃ）、（ｄ）は２５６×２５６の２次元ウェーブレット変換後のスペクトル後半領域（１２８×１２８）を示す。スポットノイズにより、後半領域のスペクトル強度が１桁以上大きく増大することが明らかである。この後半領域は通常の医用画像に対しては、空間周波数の高い雑音のみに支配されることがわかっている。したがって、隣接画像間でスペクトル強度レベルの変動を評価してもよいが、隣接画像との比較をしなくても、スポットノイズの有無を判定できることもわかる。
【００２９】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る災害予測システムを示す構成図である。これまで述べた画像異常判定を単一の病院に設置された画像診断装置で実施するだけでは、統計的な誤り率を十分低減できない可能性がある。そこで、複数の病院で同時検出された場合に、信頼できる災害予測情報として活用することが望ましい。さらに、複数箇所の情報を解析・処理することにより災害発生場所も推定することができる。
【００３０】
図７では、各病院に配備されたＭＲＩ装置の遠隔保守ネットワークを用いた例を示している。ここで、ＭＲＩ装置１１〜１５は、図２に示す画像生成手段１、画像出力手段２、画像異常計測手段３及び災害警告手段４を備える各病院の画像診断装置である。そして、ＭＲＩ装置１１〜１５を、インターネット網を介して防災センタ２０に接続して、防災センタ２０は、各画像診断装置の遠隔保守情報と災害予測情報に収集機能を兼ね備えるようになされている。また、図８は、ＭＲＩ装置１１〜１５を保守する各製造企業の保守センタ２１、２２を、ネットワーク統合した防災センタ２０の例を示している。
【００３１】
図９は、防災センタ２０の構成図である。図９に示すように、防災センタ２０は、インターネット網を介して各病院のＭＲＩ装置（画像診断装置）に同期クロック信号を配信する同期クロック配信手段２０ａと、１箇所から異常が検出された場合、リモートで多数箇所の機器を起動し、データの同時観測体制を準備状態にする同時観測体制準備手段２０ｂと、複数のＭＲＩ装置からの異常が一定の時間内に同時観測されるか否かを判定する同時性確認手段２０ｃとを備えている。
【００３２】
このようにネットワーク接続することにより、災害予測情報が集められ、各病院から自動送信された災害警報の同時性を検討し、警告情報が同時発信された場合災害を予測する情報と認識する。これにより、誤り率が低減できる。さらに、複数の病院からの災害予測情報を用いて、それらの病院位置の重心座標を計算することにより、災害発生源（地震の震源地など）を推定することが可能である。
【００３３】
さらに、図１０に、災害予測機能を分散化し、センタ部が停電等によって機能を失った場合にも、インターネットを介して相互に結合された機器群が、自律分散的に動作し、相互の警戒警報状態の設定フラグをやりとりする機能ブロックを示す。本方式は、ルーチンで利用している装置の遠隔保守機能を拡張する方式であり、新たなシステム構築に比べ、導入しやすい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、地殻振動が検出限界以下の初期状態を検知することができるので防災上有効である。また、平常時の医療機器の遠隔保守機能を兼ね備えるため、専用の地殻変動データ収集システムの定常的運用に関わる人員の確保、またこれに伴う経費の発生を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を説明するために用いたもので、地震発生前に観測されたレーザイメージャで出力されたＭＲＩ（磁気共鳴）画像の一部を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る災害予測システムの基本的なシステム構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る画像異常計測手段３の詳細な構成図である。
【図４】この発明を説明するために用いたもので、横方向３枚、縦方向３枚のマトリクス配置されたスライス画像を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る画像異常計測手段３の詳細な構成図である。
【図６】図５に示す実施の形態２に係る画像異常計測手段３として採用した画像のＳＮ比測定手段の処理例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る災害予測システムを示す構成図である。
【図８】ＭＲＩ装置１１〜１５を保守する各製造企業の保守センタ２１、２２を、ネットワーク統合した防災センタ２０の例を示す図である。
【図９】防災センタ２０の構成図である。
【図１０】インターネットを介して相互に結合された機器群が自律分散的に動作し、相互の警戒警報状態の設定フラグをやりとりする機能ブロックである。
【符号の説明】
１  画像生成手段、２  画像出力手段、３  画像異常計測手段、４  災害警告手段、１１〜１５  ＭＲＩ装置、２０  防災センタ、２０ａ  同期クロック配信手段、２０ｂ  同時観測体制準備手段、２０ｃ  同時性確認手段、２１，２２  保守センタ、３１ａ  差分画像演算手段、３１ｂ  閾値設定手段、３１ｃ  画像歪判定手段、３２ａ  ウェーブレット変換手段、３２ｂ  スペクトル比較手段、３２ｃ  異常判定手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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