(57)【要約】【課題】医療画像中の被写体の大きさの変動に影響を受けずに、その医療画像から所望の領域を効率的に抽出することが可能な画像処理技術を提供する。【解決手段】画像入力部１より、医療画像と、その医療画像に関する付帯情報を入力する。幾何パラメータ抽出部２で、付帯情報に基づいて、医療画像に含まれる特定部位を包含し得る領域の大きさを決定する。基準位置検出部３で、医療画像中の被写体の基準位置を決定する。サーチ範囲決定部４で、基準位置及び領域サイズに基づいて、医療画像の解析領域を決定する。解析部５で、解析領域に対して解析を行い、前記被写体における特定領域を決定する。そして、出力部６で、特定領域の位置を示す位置情報を出力する。【選択図】  図１
2004267450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療画像と、該医療画像に関する付帯情報とを入力する入力手段と、
前記付帯情報に基づいて、領域のサイズを決定するサイズ決定手段と、
前記医療画像中の基準位置を決定する基準位置決定手段と、
前記サイズ及び前記基準位置に基づいて、前記医療画像中の処理対象領域を決定する領域決定手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単純Ｘ線画像等の医療画像に対する画像処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医用画像診断の分野において、ディジタル画像の利用が進んでいる。例えば、半導体センサを使用してＸ線画像を撮影する撮影装置は、従来の銀塩写真を用いる放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって画像を記録できるという実用的な利点を有している。
【０００３】
つまり、このような撮影装置では、非常に広いダイナミックレンジのＸ線を光電変換手段により読み取って電気信号に変換してディジタル信号化する。そして、このディジタル信号を用いて、写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等の表示装置に放射線画像を可視像として出力させることによって、放射線露光量の変動に影響されない放射線画像を得ることができる。
【０００４】
このように医用画像をディジタル化することで、従来の銀塩写真では困難であった診断形態の可能性が生まれている。
【０００５】
例えば、医用画像をＣＲＴ等の表示装置に出力して観察を行う場合に、ディジタル画像化された被写体（対象物）像の必要な部分に対して画像処理を行うことで、当該部分を強調したり、さらに画像解析を行って、病変の疑いのある部分を検出することで診断をより高精度化することが試みられている。
【０００６】
そして、このような画像処理を行うにあたっては、ディジタル画像化された被写体像から診断対象となる領域を抽出する必要があることが多い。
【０００７】
例えば、胸部Ｘ線画像を対象として画像に強調処理を施す際には、肺野領域を抽出して当該領域にのみ処理を行うことが望ましい。また、近年研究開発が行われているＣＡＤ（コンピュータ支援診断）においては、解析処理の過程において擬陽性を削減するために、処理範囲を対象臓器の領域に制限することが、病変部分の検出性能の向上において有効である。
【０００８】
また、被写体が描出された画像から所望の臓器に相当する領域を抽出する方法としては、画像信号を解析して画像中の特徴点を抽出し、その特徴点を用いて領域を抽出する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−３３５２７１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１において、実際に臨床現場で扱われる画像は、撮影条件等の処理条件が異なると、画像内で被写体が占める領域が大きく異なる場合がある。
【００１０】
即ち、実際の医療現場で用いられる撮影装置は全て同一条件であるとは限らないため、撮影に用いられた検出器の画素ピッチが異なったり、Ｘ線源と検出器の距離は常に一定である保証はないため、画像内の被写体の大きさが異なることがある。
【００１１】
また、画像から所望の領域を抽出する際には、画像内をサーチして特徴点を抽出することが多いが、臨床画像においてサーチの範囲は上述のように変化する可能性があるため、最適な範囲を予め決めることが難しいという問題がある。
【００１２】
この問題を解決する方法としては、サーチの範囲を広げることであるが、このようにすると、所望の領域の誤検出発生の確率が高まり、また処理時間の増大を招くことになる。
【００１３】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、医療画像中の処理対象領域を適切に決定することが可能な画像処理技術を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による画像処理装置は以下の構成を備える。即ち、
医療画像と、該医療画像に関する付帯情報とを入力する入力手段と、
前記付帯情報に基づいて、領域のサイズを決定するサイズ決定手段と、
前記医療画像中の基準位置を決定する基準位置決定手段と、
前記サイズ及び前記基準位置に基づいて、前記医療画像中の処理対象領域を決定する領域決定手段と
を備える。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
＜実施形態１＞
図１は本発明の実施形態１の画像処理装置の基本構成図であり、図２は本発明の実施形態１の画像処理装置の動作を示す概略フローチャートである。
【００１７】
以下に、Ｘ線源（放射線源）と検出器（複数の検出素子からなる）を有する撮影装置で撮影した胸部Ｘ線画像に対して画像処理を行う例を挙げて、実施形態１の画像処理装置の動作の詳細について、これらの図を用いて説明する。
【００１８】
尚、画像処理装置を実現するハードウエアとしては、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用コンピュータで実現されても良く、この場合の汎用コンピュータは、標準的な構成要素として、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、外部記憶装置、ネットワークインタフェース、ディスプレイ、キーボード、マウス等を有している。
【００１９】
［ステップＳ１００］
画像入力部１は、不図示の画像記憶装置或いはネットワーク等の外部インタフェースを経由して解析対象となる医療画像を画像ファイルとして入力する。ここで、画像ファイルには、実際の画像データ及び当該画像が撮影された際の各種パラメータ（付帯情報）が付随しており、これは画像ファイルのヘッダとして画像データとは異なる部分に纏められている。
【００２０】
［ステップＳ２００］
次に、画像入力部１は、入力した画像ファイルからヘッダを分離する。これにより、ヘッダが幾何パラメータ抽出部２へ入力され、画像ファイル中の画像データが基準位置検出部３に入力される。
【００２１】
［ステップＳ３００］
次に、幾何パラメータ抽出部２は、分離したヘッダから、画像データが撮影された際のパラメータを抽出する。ここで、抽出するパラメータとしては、実施形態１においては、撮影装置の検出器の画素ピッチ（画素感覚）と、Ｘ線源と検出器と間の距離（撮影距離）を示す値である。
【００２２】
［ステップＳ４００］
幾何パラメータ抽出部２は、抽出した画素ピッチ及び撮影距離に基づいて、画像データをサーチする際のウィンドウ（画像に含まれる特定部位を包含し得る領域）の大きさ（サイズ）を決定する。図３は胸部正面画像を対象としたときのウィンドウの例であり、同図（ａ）は標準的な状態（以下、標準状態）における胸部Ｘ線正面画像に対するウィンドウの設定例を示している。
【００２３】
ここで、標準状態とは、撮影装置の検出器の画素ピッチが所定値であり、かつＸ線源と検出器間の撮影距離が標準値であることを指している。また、Ｗ０及びＨ０は、この標準状態で成人の患者を撮影した場合の肺野を検索する検索範囲（解析領域）を画素単位で表している。これらの標準状態時の値は、幾何パラメータ抽出部２内の不図示のメモリに予め記憶されている。
【００２４】
一方、撮影環境（車載型の撮影装置の環境等）により、撮影距離を十分に取ることができなかった場合や、検出器の性能向上に伴って画素ピッチが小さくなったような場合には、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に比べて被写体が大きく撮影される。
【００２５】
この場合、幾何パラメータ抽出部２は、画像ファイルのヘッダから抽出された画素ピッチ及び撮影距離に基づいて、Ｗ０およびＨ０を補正して、Ｗ１及びＨ１を計算して出力する。
【００２６】
Ｗ１  ＝  α・β・Ｗ０                                          （１）
Ｈ１  ＝  α・β・Ｈ０                                          （２）
ここで、α、βはそれぞれ撮影距離及び画素ピッチ変化に基づく補正係数であり、以下のように計算される。
【００２７】
α  ＝  γ・Ｌ／（Ｌ−ｔ０）                                    （３）
β  ＝  ｐ０／ｐ                                                （４）
γ  ＝  （Ｌ０−ｔ０）／Ｌ０                                      （５）
ここで、γは、図４に示すような標準的な撮影距離Ｌ０と、標準的な成人の身体寸法に基づく距離ｔ０とから計算される係数である。また、ｐ０は標準の画素ピッチである。また、Ｌおよびｐは、画像ファイルのヘッダから読み出された撮影時の撮影距離及び画素ピッチである。
【００２８】
［ステップＳ５００］
基準位置検出部３は、入力した画像データの特徴から画像における対称軸を検出する。この検出は、図５に示すように、まず、仮対称軸Ｔｘに対して等距離ｄに２つのウィンドウｒｌ、ｒｒを設定し、この仮対称軸Ｔｘを挟んで対称な位置にある各ウィンドウｒｌ、ｒｒ内の画像データ同士を減算し、その二乗和を計算する。そして、この仮対称軸Ｔｘを所定範囲で動かして、最も二乗和が小さくなる位置を対称軸Ｔｘの水平方向位置（基準位置）として決定する。
【００２９】
［ステップＳ６００］
サーチ範囲決定部４は、幾何パラメータ抽出部２の出力（パラメータ）と、基準位置検出部３の出力（基準位置）に基づいて、対象となる画像において胸郭位置をサーチするサーチ範囲（解析領域）を決定する。図６は、決定されたサーチ範囲の例であり、対称軸Ｓｘを挟んで対称的に、サーチ範囲Ｗｓｒ及びＷｓｌが設定されている。
【００３０】
［ステップＳ７００］
解析部５は、サーチウィンドウｒｒ及びｒｌ内から胸郭（被写体における関心領域）を検出する。胸郭検出の方法としては、例えば、特開平８−３３５２７１号に開示されているように、画像を１次元のデータに積算投影した結果に対して、エッジを抽出し、エッジ間を補間することで検出できる。
【００３１】
図６は検出例を図示したものであり、対称軸Ｓｘ（基準位置）に対して左右対称な位置に設定されたサーチ領域（解析領域）に対して、肺野Ｆｒ及びＦｌ（被写体における関心領域）の検出が行われた結果を示している。
【００３２】
［ステップＳ８００］
出力部６は、検出された肺野の位置を示す位置情報を外部（外部機器）に出力する。位置情報は、各肺野の輪郭をあらわす座標点等の情報で表現されており、出力部６は、具体的には、後続の処理に対して位置情報を転送するモジュール、インタフェース等の機器として機能する。
【００３３】
ここで、後続の外部装置自体は、本発明の範囲ではないが、例えば、階調処理や病変部分を検出する解析装置等の機器であり、検出された位置情報に基づいて階調処理等の処理が行われる。
【００３４】
以上説明したように、実施形態１によれば、被写体の大きさに影響されない画像の基準位置を検出し、さらに画像に付加された、撮影装置または被写体に関する情報を用いて所定の解剖学的な特徴点をサーチするサーチ範囲（解析領域）を決定することにより、高精度の検出を処理時間の増加を抑制しつつ実現することができる。
【００３５】
＜実施形態２＞
実施形態１においては、撮影距離及び画素ピッチを画像ファイルのヘッダから読み出してサーチ範囲を決定したが、さらにヘッダに含まれる被写体（患者等）の情報を反映させてもよい。
【００３６】
即ち、図４におけるｔ０およびｈ０は成人の標準的な身体寸法の値から予め設定されていたが、ヘッダ中の年齢や性別等、身体寸法に相関のある因子に基づいて、これらの値を補正し、その結果に基づいてサーチ範囲を決定してもよい。
【００３７】
例えば、患者の年齢が児童であり、成人に対して身体寸法が小さい場合は、予め該当する年齢の標準的な値に基づいて、補正係数を計算する。この時の計算式は、以下のようになる。
【００３８】
α  ＝  ε・ｈｃ／（Ｌ０−ｔｃ）                                  （６）
ε  ＝  （Ｌ０−ｔａ）／ｈａ                                      （７）
ここで、ｈａ、ｈｃおよびｔａ、ｔｃは、図４におけるｈ０およびｔ０に対応する、成人および児童の代表値である。
【００３９】
以上説明したように、実施形態２によれば、撮影対象となる患者の身体寸法に対応して、サーチ範囲を適正に設定することができるようになる。
【００４０】
＜実施形態３＞
実施形態１においては、基準位置検出部３は、画像の対称軸を検出しているが、他の基準位置を用いてもよい。例えば、入力画像を２値化して重心を求め、重心を基準位置としてサーチ範囲を決定してもよい。
【００４１】
＜実施形態４＞
以上説明した上記各実施形態において、画像処理装置に対する入力は、画像データとパラメータを含むヘッダとから構成される画像ファイルであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ヘッダに相当するデータ（付帯情報）が別ファイルとして画像データとは別に入力されるようになっていてもよい。
【００４２】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００４３】
以上説明した実施形態１〜３における画像処理装置は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置により実現できる。また、その処理手順は方法の発明として捉えることができる。また、コンピュータにより実現できるわけであるから、本発明はそれぞれの装置で実行されるコンピュータプログラム、更には、そのコンピュータプログラムを格納し、当該プログラムをコンピュータが読み込めるＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ可読記憶媒体にも適用できるのは明らかであろう。
【００４４】
従って、上記実施形態１〜３に係る実施態様を列挙すると、次の通りである。すなわち、画像処理装置及び方法、プログラムは、次のようになる。
【００４５】
［実施態様１］  医療画像と、該医療画像に関する付帯情報とを入力する入力手段と、
前記付帯情報に基づいて、領域のサイズを決定するサイズ決定手段と、
前記医療画像中の基準位置を決定する基準位置決定手段と、
前記サイズ及び前記基準位置に基づいて、前記医療画像中の処理対象領域を決定する領域決定手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【００４６】
［実施態様２］  前記処理対象領域を解析することにより、前記医療画像中の関心領域を決定する関心領域決定手段を備える
ことを特徴とする実施態様１に記載の画像処理装置。
【００４７】
［実施態様３］  前記関心領域の位置を示す位置情報を出力する出力手段を備える
ことを特徴とする実施態様２に記載の画像処理装置。
【００４８】
［実施態様４］  前記付帯情報は、前記医療画像を生成した放射線撮影装置における検出器の画素ピッチの情報を含む
ことを特徴とする実施態様１に記載の画像処理装置。
【００４９】
［実施態様５］  前記付帯情報は、前記医療画像を生成した放射線撮影における撮影距離の情報を含む
ことを特徴とする実施態様１に記載の画像処理装置。
【００５０】
［実施態様６］  前記付帯情報は、前記医療画像中の被写体のサイズに相関のある情報を含む
ことを特徴とする実施態様１に記載の画像処理装置。
【００５１】
［実施態様７］  前記基準位置は、前記医療画像中の被写体領域におけるの対称軸の位置である
ことを特徴とする実施態様１に記載の画像処理装置。
【００５２】
［実施態様８］  前記基準位置は、前記医療画像中の被写体領域の重心位置である
ことを特徴とする実施態様１に記載の画像処理装置。
【００５３】
［実施態様９］  医療画像と、該医療画像に関する付帯情報とを入力する入力工程と、
前記付帯情報に基づいて、領域のサイズを決定するサイズ決定工程と、
前記医療画像中の基準位置を決定する基準位置決定工程と、
前記サイズ及び前記基準位置に基づいて、前記医療画像中の処理対象領域を決定する領域決定工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【００５４】
［実施態様１０］  医療画像と、該医療画像に関する付帯情報とを入力する入力工程のプログラムコードと、
前記付帯情報に基づいて、領域のサイズを決定するサイズ決定工程のプログラムコードと、
前記医療画像中の基準位置を決定する基準位置決定工程のプログラムコードと、
前記サイズ及び前記基準位置に基づいて、前記医療画像中の処理対象領域を決定する領域決定工程のプログラムコードと
を備えることを特徴とする画像処理プログラム。
【００５５】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（例えば、図示したフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【００５６】
従って、本発明の処理をコンピュータで実現するために該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の処理を実現するためのコンピュータプログラム自体を含む。
その場合、当該プログラムは、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【００５７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００５８】
また、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても、プログラムは供給され得る。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても、プログラムは供給され得る。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００５９】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせることによっても、プログラムは供給され得る
【００６０】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行なうことによっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００６１】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行なうことによっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、医療画像中の処理対象領域を適切に決定することが可能な画像処理技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の画像処理装置の基本構成図である。
【図２】本発明の実施形態１の画像処理装置の動作を示す概略フローチャートである。
【図３】本発明の実施形態１のウィンドウの配置例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１の撮影系の配置概略図である。
【図５】本発明の実施形態１の画像の対称軸及びサーチ範囲例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１の胸郭検出例を示す図である。
【符号の説明】
１  画像入力部
２  幾何パラメータ抽出部
３  基準位置検出部
４  サーチ範囲決定部
５  解析部
６  出力部
【図１】
2004267450.tif 000003
【図２】
2004267450.tif 000004
【図３】
2004267450.tif 000005
【図４】
2004267450.tif 000006
【図５】
2004267450.tif 000007
【図６】
2004267450.tif 000008