(57)【要約】【課題】動態画像に基づいて診断に有効な画像を生成すること。【解決手段】連続画像取得ユニット５により時系列に連続して取得された複数のＸ線画像は、ストレージ装置７に格納される。フレーム間差分演算ユニット９は、複数のＸ画像の時間的に隣接する画像の差分画像を算出する。差分画像解析ユニット１０は、フレーム間差分演算ユニット９より得られた複数の差分画像に基づいて結果画像を生成する。この結果画像は、複数の差分画像の対応する画素値群の夫々から得られる最大値を画素値として構成される。差分解析結果表示ユニット１１は、得られた結果画像を表示する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の動態画像を構成する複数の画像に基づき、画像間の画素値の差を示す複数の差分画像を生成する差分手段と、
前記差分手段により生成された前記複数の差分画像を順次切り替えて表示するする表示手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
対象物の動態画像を構成する複数の画像に基づき、画像間の画素値の差を示す複数の差分画像を生成する差分手段と、
前記差分手段により生成された前記複数の差分画像の画像間で対応する画素群毎に、複数の画素値に基づく値としての統合画素値を得、該統合画素値を有する画素から構成される統合画像を生成する統合手段と、
前記統合手段により生成された前記統合画像を表示するする表示手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記表示手段は、表示対象画像の各画素値にオフセット値を加算するとともに、該オフセット値を加算した後の各画素値が所定の画素値範囲の値となるようにクリッピングを行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記差分手段は、前記複数の画像のうちの時間的に隣接する２つの画像の間で差分をとることにより前記複数の差分画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記差分手段は、
前記複数の画像の画像間で対応する画素群毎に、複数の画素値に基づく値としての参照画素値を得、該参照画素値を有する画素から構成される参照画像を生成し、
前記参照画像と前記複数の画像の各々との間で差分をとることにより前記複数の差分画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記参照画素値は、前記複数の画素値の統計量であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記統合手段は、前記複数の画素値の統計量として前記統合画素値を得ることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記統計量は最大値であることを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記表示手段は、前記統合画像を、前記複数の画像のうちの所定の画像に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
重畳して表示される前記統合画像の色が前記所定の画像の色とは異なることを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記動態画像は、前記対象物を透過した放射線の強度分布に基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の画像処理装置と、対象物の動態を撮影する撮影装置とを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
対象物の動態画像を構成する複数の画像に基づき、画像間の画素値の差を示す複数の差分画像を生成する差分工程と、
前記差分工程において生成された前記複数の差分画像を順次切り替えて表示するする表示工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１４】
対象物の動態画像を構成する複数の画像に基づき、画像間の画素値の差を示す複数の差分画像を生成する差分工程と、
前記差分工程において生成された前記複数の差分画像の画像間で対応する画素群毎に、複数の画素値に基づく値としての統合画素値を得、該統合画素値を有する画素から構成される統合画像を生成する統合工程と、
前記統合工程において生成された前記統合画像を表示する表示工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理技術に関し、特に医療分野における放射線撮影画像の処理に好適な画像処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線に代表される放射線の物質透過能力を用いて、その透過強度分布を画像化する技術は、近代医療技術発展の基本となるものである。Ｘ線の発見以来、その強度分布の画像化については、Ｘ線強度分布を蛍光体により可視光に変換した後、銀塩フィルムで潜像を作り現像するという方法が採られてきた。近年、Ｘ線画像をデジタル化する際に輝尽性蛍光体を用い、Ｘ線照射による輝尽性蛍光体上の蓄積エネルギ分布としての潜像をレーザ光で励起して読み出し、デジタル画像化する、いわゆるイメージングプレートを用いる方法も一般化してきた。さらに、半導体技術の進歩により人体の大きさをカバーできる大判の固体撮像素子、いわゆるフラットパネルディテクタも開発され、潜像をつくることなく直接にＸ線画像をデジタル化し、効率のよい診断が行えるようになって来た。
【０００３】
また一方、光電子増倍管（イメージインテンシファイア）に代表される高感度の撮像素子により微弱なＸ線による蛍光を画像化し、人体内部の動態を観察することも可能であり、一般に用いられてきている。最新のフラットパネルディテクタは、そのようなイメージインテンシファイアにも匹敵する感度を持ち、人体の広範囲における動態を撮影することも可能になってきている。
【０００４】
一般に、医療用のＸ線撮影で最も有効であるのは人体の胸部撮影である。腹部を含む胸部の広範囲を撮影すれば、肺疾患を含む多くの疾病の発見に役立つため、通常の健康診断では胸部Ｘ線撮影は不可欠なものになっている。また、近年、健康診断のために撮影された膨大な量の胸部Ｘ線画像を効率よく診断するため、胸部デジタルＸ線画像に対して計算機を用いて画像解析を行い、医師の初期診断を補助するいわゆる計算機支援診断（ＣＡＤ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）も実用化されつつある。
なお、尚、放射線画像に現われる異常陰影を検出する異常陰影検出装置が特許文献１及び特許文献２において知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２５８２６６５号公報
【特許文献２】
特許第２５８２６６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、健康診断で胸部Ｘ線撮影等により何らかの疾病の疑いがあるとの所見が得られた場合は、いわゆる精密診断により確定診断が行われる。このような精密診断には、多くの場合ＣＴ、ＭＲスキャンが行われる。このＣＴスキャンやＭＲスキャンは、通常のＸ線撮影と比して数倍の診断コストがかかるものである。このような精密診断により初期の診断が誤診であり何の疾病も無いという場合も多く見られるが、このような誤診は無駄な医療費を費やすものであり、医療費高騰の一因ともなっている。これを防ぐには、初期診断である健康診断の正確度を向上させることが重要である。
【０００７】
コスト上昇を抑えて診断の正確度を向上させる方法としては、前述の大判のフラットパネルディテクタを用いて、呼吸などにより動態を示す胸部動画像を取得し、動態観察を行うことが有効である。動態観察では従来の静止画を観察する場合とは異なり、画像を時系列で切り換えて観察することになる。しかしながら、このような動態観察では、静止画観察に比べて観察者の主観に依存するところが多く、あいまいな点が残りやすい。また、多大な観察時間も費やされることになるため、診断効率も悪い。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、動態画像に基づいて診断に有効な画像を生成することを１つの目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決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。すなわち、
対象物の動態画像を構成する複数の画像に基づき、画像間の画素値の差を示す複数の差分画像を生成する差分手段と、
前記差分手段により生成された前記複数の差分画像を順次切り替えて表示するする表示手段とを備える。
また、本発明の他の態様による画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
対象物の動態画像を構成する複数の画像に基づき、画像間の画素値の差を示す複数の差分画像を生成する差分手段と、
前記差分手段により生成された前記複数の差分画像の画像間で対応する画素群毎に、複数の画素値に基づく値としての統合画素値を得、該統合画素値を有する画素から構成される統合画像を生成する統合手段と、
前記統合手段により生成された前記統合画像を表示するする表示手段とを備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
本実施形態では、取得された呼吸動態画像のフレーム間差分画像を作成し、該差分動画像を表示する。さらに、各差分画像を解析して、対応画素群毎に絶対値が最大の差分画素を求め、当該差分画素からなる最大値画像を作成し、当該最大値画像を特定の呼吸位相の画像上に重ねて１枚の画像を作成し、その画像を観察、解析することで疾病の有無を判断することを可能にする。
【００１２】
図１は第１実施形態による呼吸動態撮影装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１において、１はＸ線強度を画像化するＸ線画像センサであり、連続的な画像取得が可能である。Ｘ線画像センサ１としてはフラットパネルディテクタを用いることができる。２はＸ線発生装置でありＸ線を発生し、被検体に照射する。３は制御装置であり、Ｘ線画像センサ１およびＸ線発生装置２を制御し、Ｘ線発生と画像取得の適切な同期をとる。４は被写体（被検体）としての人体を示している。
【００１３】
５は連続画像取得ユニットであり、Ｘ線画像センサ１から出力される画像データを連続的に取得する。６は動画表示ユニットであり、連続画像取得ユニット５によって連続的に取得される人体の胸部画像を実時間でディスプレイ上に表示する。７はストレージ装置であり、連続画像取得ユニット５で取得された画像を格納する。なお、動画像表示ユニット６はストレージ装置７から随時データを引き出し、順次参照することが可能である。すなわち、動画像表示ユニット６は、実時間での動画的表示や、録画再生のように連続的に取得された画像を後に動画的表示させることができる。
【００１４】
９はフレーム間差分演算ユニットであり、連続画像取得ユニット５により連続的に取得され、ストレージ装置７に格納された時系列Ｘ線画像の各フレーム間差分演算を行う。８はフレーム間差分動画像表示ユニットであり、作成された複数のフレーム間差分画像を動画像としてディスプレイに表示する。１０は差分画像解析ユニットであり、フレーム間差分演算ユニット９より得られた複数の差分画像を解析する。具体的には、本実施形態では、複数の差分画像における対応画素群毎の最大画素値を示す画素で構成された１枚の画像を作成する。１１は差分解析結果表示ユニットであり、差分画像解析ユニット１０による差分解析結果（具体的には、差分画素値の絶対値が最大の差分画素からなる１枚の画像）をディスプレイに表示する。
【００１５】
図２は、フレーム間差分演算ユニット９による差分画像作成の様子を示す図である。図２において、２１は連続画像取得ユニット５により取得されストレージ装置７に格納された呼吸動態を表す複数のフレーム画像である。これらの複数のフレーム画像の隣接するタイミングの画像どうしの差分を演算した結果が２２であり、これらをフレーム間差分画像と呼ぶ。
【００１６】
さて、元の呼吸動態画像の画素値範囲を０〜Ａとすると、理論上はフレーム間差分画像の画素値範囲は−Ａ〜Ａの範囲に広がる。しかし、各フレーム画像は実質的に相似する画像であるため、差分画像の画素値範囲はかなり狭くなる。また、通常のディスプレイでは正の画素値のみを対象にするので、上述のような差分画像を表示するためには全ての画素値を正の値にしなければならない。これを実現する方法として、各画素値にオフセットを加えてすべて正の値にする、各画素について絶対値をとる等の方法がある。本実施形態では、フレーム間差分動画像表示ユニット８において、ディスプレイに差分画像を表示するために、オフセットとしてＡ／２を差分画像の各画素に加え、その結果として０を下回る値は０にクリッピングし、Ａを上回る値はＡにクリッピングすることにより、安定したフレーム間差分画像表示を実現している。
【００１７】
図３は差分画像解析ユニット１０による差分画像解析処理を説明するフローチャートである。また、図４は、フレーム間差分演算ユニット８及び差分画像解析ユニット１０による処理を説明する図である。
【００１８】
図４では、呼吸動態を表す時系列画像がＴ１〜Ｔ５の５枚であるとして説明するが、実際には時系列画像はもっと多くの画像で構成される（例えば３０枚以上）。上述したように、隣接する画像Ｔ１とＴ２の各画素毎の差分が計算され、差分画像Ｄ１が生成される。同様に、画像Ｔ２とＴ３から差分画像Ｄ２が、画像Ｔ３とＴ４から差分画像Ｄ３が、画像Ｔ４とＴ５から差分画像Ｄ４が夫々算出される。これら差分画像は差分画像解析ユニット１０に提供される。差分画像解析ユニット１０は、提供された複数の差分画像から各画素毎に最大値を求め、これを用いて結果画像（統合画像ともいう）Ｃを生成する。以下、結果画像Ｃを取得する処理について図３のフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
まず、ステップＳ１１で結果画像Ｃの各画素値を０にする。そして、ステップＳ１２において、全てのフレーム間差分画像（図４ではＤ１〜Ｄ４の全ての差分画像）について処理したかを判定する。全ての差分画像について処理を終えていれば、結果画像Ｃが得られたことになるので本処理を終了する。
【００２０】
未処理の差分画像があれば、ステップＳ１２からステップＳ１３へ進み、処理対象の差分画像を選択し、これをＢとする。最初の処理では例えばＤ１が選択される。そして、ステップＳ１４において、選択された差分画像の画素とこれに対応する結果画像Ｃの画素を示す処理アドレスｘを０に初期化する。
【００２１】
ステップＳ１５では、ｘが差分画像の画像サイズ（結果画像Ｃの画像サイズでもある）を超えたか否かを判定し、超えていれば当該差分画像の全ての画素について処理を終えたことになるので処理をステップＳ１２に戻す。ｘが画像サイズを超えていなければ、ステップＳ１６へ進み、ｘで示される処理対象差分画像中の画素値の絶対値（｜Ｂ（ｘ）｜）と、結果画像Ｃ中の対応する画素に現在設定されている画素値（Ｃ（ｘ））とを比較する。｜Ｂ（ｘ）｜の方がＣ（ｘ）よりも大きい場合は、ステップＳ１７へ進み、Ｂ（ｘ）で結果画像Ｃの画素（Ｃ（ｘ））を更新する。そして、処理アドレスｘを１つインクリメントしてステップＳ１５に戻る。一方、｜Ｂ（ｘ）｜がＣ（ｘ）以下の場合は、Ｃ（ｘ）を更新する必要が無いので、ステップＳ１７をスキップし、そのまま次の処理アドレスへ以降する。
【００２２】
以上の図３の処理により、差分画素値の絶対値が最大の差分画素で構成された結果画像Ｃが得られる。差分解析結果表示ユニット１１ではこの結果画像を表示する。尚、結果画像の表示にあたり、結果画像の各画素値に対してオフセット値の加算とクリッピングとを行なうことは上述と同様である。このような結果画像を観察することで、胸部の呼吸による動きの多い部分と少ない部分とが明確に理解される。したがって、例えば、胸部の疾患などの影響で肺機能に損傷がある場合には、損傷部分の動きが少なくなるため、観察者は本実施形態に従って表示された画像により明確に肺機能の損傷部分を認識できる。
【００２３】
［第２実施形態］
第１実施形態では隣接するフレームから差分画像を生成した。第２実施形態では、複数画像（複数フレーム画像）から統合された１つのリファレンス画像を作成し、そのリファレンス画像と各フレームから差分画像を生成し、表示・解析する。
【００２４】
図５は第２実施形態による呼吸動態撮影装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１と同様である部分には同一の参照番号を付してある。図５において、３１はフレーム画像統合処理ユニットであり、連続画像取得ユニット５により取得され、ストレージ装置７に格納された複数のフレーム画像を１つの画像に統合する。以下、フレーム画像統合処理ユニット３１によって複数のフレーム画像を統合して得られた画像をリファレンス画像と称する。３２はフレーム画像統合処理３１で得られたリファレンス画像を保存する保存装置であり、半導体メモリ等の手段でも代用できる。３３は差分演算ユニットであり、リファレンス画像と各フレーム画像との差分を計算する。３４は差分画像動画表示ユニットであり、差分演算ユニット３３により計算された複数の差分画像を動画像として表示する。
【００２５】
なお、フレーム画像統合処理３１による複数画像の統合とは、例えば下記の画像処理を意味する。
・最大値投影画像：複数の画像のそれぞれ対応する画素中の最大値を保持することにより複数画像を統合する。
・最小値投影画像：複数の画像のそれぞれ対応する画素中の最小値を保持することにより複数画像を統合する。
・平均値画像：複数の画像のそれぞれ対応する画素の平均値を保持することにより複数画像を統合する。
・中間値画像：複数の画像のそれぞれ対応する画素値の中間値を保持することにより複数画像を統合する。
本実施形態では、目的に応じてそれぞれの統合方法が選択できるものとする。
【００２６】
第２実施形態によれば、差分演算ユニット３３では統合された画像（リファレンス画像）とそれぞれのフレーム画像との差分を計算し、差分画像動画表示ユニット３４によってこれを表示するので、各フレーム画像における変動量が強調された画像を表示することができる。なお、表示のためのオフセット処理及びクリッピング処理は第１実施形態と同様である。
【００２７】
また、第１実施形態と同様に、差分画像解析ユニット１０により、全ての差分画像より、対応画素群中の最大絶対値を示す画素から構成された画像が生成、表示される。図６は第２実施形態による差分画像の生成と結果画像Ｃの生成を説明する図である。差分画像解析ユニット１０は、統合された画像（リファレンス画像Ｒ）とそれぞれのフレーム画像（Ｔ１〜Ｔ５）との差分である差分画像（Ｄ１〜Ｄ５）を用いて、対応画素群中の最大絶対値を示す画素から構成された結果画像Ｃを生成する。このため、第２実施形態によれば、変動量の大きい部位がより明瞭な画像を得ることができる。
尚、上述の最大絶対値に代えて、絶対値の最小値、平均値、中間値等各種統計量を用いて結果画像Ｃを生成することも可能であり、同様の効果が得られる。
【００２８】
［第３実施形態］
第３実施形態では、差分解析結果表示ユニット１１による解析結果表示として、第１実施形態もしくは第２実施形態で得られた結果画像を、ストレージ装置７に保存されている複数画像のうちの特定の画像上に重畳して表示する。このような画像を観察することで、観察者は異常部分の解剖学的位置を把握しやすくなる。なお、この特定の一つの画像として、上記複数画像が呼吸動態を表す場合には、最大吸気時の画像を用いることが望ましい。また、重畳する場合には、特定画像と結果画像とで色を変えることがより望ましい。
【００２９】
［第４実施形態］
第４実施形態では、差分解析結果表示ユニット１１による解析結果表示として、上記手順で得られた結果画像Ｃを更に計算機で解析し、異常値を示す領域を検出してこれを識別可能に表示する。これは例えば次のような処理により実現される。すなわち、まず差分画像解析ユニット１０において得られた結果画像Ｃの各画素値を、通常の医学的知識もしくは経験から知られた変動値と比較し、異常値（差分値が異常に大きい等）を示す領域を検出する。そして、異常値を示すと検出された画素値の領域にマークを施して当該結果画像Ｃを表示する。このような表示によれば、さらに診断効率が向上する。
【００３０】
なお、このマークは、結果画像Ｃ上に付すものとしたが、ストレージ装置７に保存されている呼吸動態を表す複数画像のうちの特定の画像上に付してもよい。或いは、結果画像Ｃ或いは特定画像のいずれにマークを付与するかを選択できるようにしてもよい。また、複数画像が呼吸動態を表す場合、この特定の一つの画像としては、最大吸気時の画像を用いることが望ましい。更に、変動量の大きさを複数のランクに分け、ランクによって付されるマークの色を変えるようにしてもよい。このような画像表示を疾患の１次検出結果（疾患候補）として医師に提供することにより、医師による診断を支援することができる。
【００３１】
なお、本発明の目的は、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コードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００３２】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、当該プログラムコード、及び当該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００３３】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００３４】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明の実施態様に含まれることは言うまでもない。
【００３５】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、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込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、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い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も、本発明の実施態様に含まれることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、動態画像に基づいて診断に有効な画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態による呼吸動態撮影装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】フレーム間差分演算ユニット９による差分画像作成の様子を示す図である。
【図３】差分画像解析ユニット１０による差分画像解析処理を説明するフローチャートである。
【図４】第１実施形態によるフレーム間差分演算ユニット８及び差分画像解析ユニット１０による処理を説明する図である。
【図５】第２実施形態による呼吸動態撮影装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】第２実施形態による差分画像の生成と結果画像Ｃの生成を説明する図である。
【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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