(57)【要約】  【課題】  異常陰影候補を、その候補と組織構造が類似する他の正常組織と比較して異常陰影か否かを判別する異常陰影検出装置において、より的確な位置に比較組織を設定し、判別能を向上させる。  【解決手段】  比較領域画像設定手段４０が、候補領域抽出手段１０により抽出された候補領域の画像Ｑと類似する画像を、その類似性を表す相関値を用いて探索し、当該類似する画像を比較領域画像Ｑ′として設定する。【選択図】          図１
2005334298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出し、
前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定し、
前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出し、
少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する異常陰影検出方法において、
前記比較領域画像の設定が、前記医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定することであることを特徴とする異常陰影検出方法。
【請求項２】
入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出し、
前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定し、
前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出し、
少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する異常陰影検出方法において、
前記医用画像データとは異なる、前記被写体と同種の被写体の比較医用画像データを取得し、
前記比較領域画像の設定が、前記比較医用画像データが表す比較医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定することであることを特徴とする異常陰影検出方法。
【請求項３】
入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出する候補領域抽出手段と、
前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定する比較領域画像設定手段と、
前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する判別手段とを備えた異常陰影検出装置において、
前記比較領域画像設定手段が、前記医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定するものであることを特徴とする異常陰影検出装置。
【請求項４】
前記医用画像データに基づいて、前記医用画像における前記被写体の解剖学的情報を取得する解剖学的情報取得手段と、
前記被写体の解剖学的情報に基づいて、前記候補領域の解剖学的位置情報を取得する解剖学的位置情報取得手段とをさらに備え、
前記比較領域画像設定手段が、前記被写体の解剖学的情報と前記候補領域の解剖学的位置情報とに基づいて、前記比較領域画像を、前記候補領域と解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置近傍で探索するものであることを特徴とする請求項３記載の異常陰影検出装置。
【請求項５】
入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出する候補領域抽出手段と、
前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定する比較領域画像設定手段と、
前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する判別手段とを備えた異常陰影検出装置において、
前記医用画像データとは異なる、前記被写体と同種の被写体の比較医用画像データを取得する比較医用画像取得手段を備え、
前記比較領域画像設定手段が、前記比較医用画像データが表す比較医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定するものであることを特徴とする異常陰影検出装置。
【請求項６】
前記医用画像データに基づいて、前記医用画像における前記被写体の解剖学的情報を取得する解剖学的情報取得手段と、
前記被写体の解剖学的情報に基づいて、前記候補領域の解剖学的位置情報を取得する解剖学的位置情報取得手段と、
前記比較医用画像データに基づいて、前記比較医用画像における前記被写体と同種の被写体の第２の解剖学的情報を取得する第２の解剖学的情報取得手段とをさらに備え、
前記比較領域画像設定手段が、前記第２の解剖学的情報と前記候補領域の解剖学的位置情報とに基づいて、前記比較領域画像を、前記候補領域と解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置近傍で探索するものであることを特徴とする請求項５記載の異常陰影検出装置。
【請求項７】
前記被写体が、人体の胸部であり、
前記解剖学的情報が、少なくとも骨の位置情報を含むものであることを特徴とする請求項３から６いずれか記載の異常陰影検出装置。
【請求項８】
コンピュータを、
入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出する候補領域抽出手段と、
前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定する比較領域画像設定手段と、
前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する判別手段として機能させるためのプログラムにおいて、
前記比較領域画像設定手段が、前記医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定するものであることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
コンピュータを、
入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出する候補領域抽出手段と、
前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定する比較領域画像設定手段と、
前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する判別手段として機能させるためのプログラムにおいて、
前記コンピュータを、前記医用画像データとは異なる、前記被写体と同種の被写体の比較医用画像データを取得する比較医用画像取得手段として機能させるためのプログラムを含み、
前記比較領域画像設定手段が、該比較医用画像データが表す比較医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定するものであることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異常陰影検出方法および装置並びにそのためのプログラムに関し、詳しくは、医用画像を表す医用画像データに基づいて、医用画像中の異常陰影を検出する異常陰影検出方法および装置並びにそのためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータを用いて、医用画像を表す医用画像データに基づいて、当該医用画像における腫瘤影や石灰化影等の異常陰影を検出するシステムが利用されている（例えば、特許文献１，２等）。
【０００３】
このようなシステムにおいて、異常陰影を検出する手法やその検出能を改善する手法が種々提案されているが、そのうちの１つとして、医用画像中の異常陰影候補を抽出した後、同一画像内でその候補と類似組織部分との組織比較を行ってＦＰ（False Positive；異常陰影として誤って検出される正常陰影）の低減を実現する手法が非特許文献１により提案されている。その内容は、胸部Ｘ線デジタル画像を用いて腫瘤影を検出するシステムに関し、左右肺野の正常組織において、ある程度の類似性が期待できることに着目し、左右の両肺野を合せた領域の重心を通る垂直線を線対称軸として、異常陰影候補点と線対称の点を設定し、濃淡の相関値を１つの特徴量として算出し、当該特徴量に基づいてその候補点が異常陰影であるか否かを判別する判別処理を行うものである。
【特許文献１】特開平８−２９４４７９号公報
【特許文献２】特開平８−２８７２３０号公報
【非特許文献１】「胸部Ｘ線像処理による腫瘤影検出システムの開発」  魏軍，萩原義裕，小畑秀文    MEDICAL IMAGING TECNOLOGY Vol.19 No.6 November 2001
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、胸部に対して正面方向からＸ線を照射しその透過Ｘ線を検出して得られる胸部単純Ｘ線画像においては、肺野の形状および肋骨の形状は、撮影時の人体の姿勢（回転、傾き等）、あるいは各人の左右組織の非対称性により大きく異なるため、線対称な位置関係にある左右組織で比較する従来の上記手法では、比較組織の位置の取得精度に問題があると言える。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、異常陰影候補の比較組織として、より的確な位置の比較組織を設定し、異常陰影候補の判別能を向上させることが可能な異常陰影検出方法および装置並びにそのためのプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の異常陰影検出方法は、入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出し、前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定し、前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出し、少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する異常陰影検出方法において、前記比較領域画像の設定が、前記医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定することであることを特徴とする方法である。
【０００７】
本発明の第２の異常陰影検出方法は、入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出し、前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定し、前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出し、少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する異常陰影検出方法において、前記医用画像データとは異なる、前記被写体と同種の被写体の比較医用画像データを取得し、前記比較領域画像の設定が、前記比較医用画像データが表す比較医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定することであることを特徴とする方法である。
【０００８】
本発明の第１の異常陰影検出装置は、入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出する候補領域抽出手段と、前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定する比較領域画像設定手段と、前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する判別手段とを備えた異常陰影検出装置において、前記比較領域画像設定手段が、前記医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第１の異常陰影検出装置において、前記医用画像データに基づいて、前記医用画像における前記被写体の解剖学的情報を取得する解剖学的情報取得手段と、前記被写体の解剖学的情報に基づいて、前記候補領域の解剖学的位置情報を取得する解剖学的位置情報取得手段とをさらに備え、前記比較領域画像設定手段は、前記被写体の解剖学的情報と前記候補領域の解剖学的位置情報とに基づいて、前記比較領域画像を、前記候補領域と解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置近傍で探索するものであってもよい。
【００１０】
本発明の第２の異常陰影検出装置は、入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出する候補領域抽出手段と、前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定する比較領域画像設定手段と、前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する判別手段とを備えた異常陰影検出装置において、前記医用画像データとは異なる、前記被写体と同種の被写体の比較医用画像データを取得する比較医用画像取得手段を備え、前記比較領域画像設定手段は、前記比較医用画像データが表す比較医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の異常陰影検出装置において、前記医用画像データに基づいて、前記医用画像における前記被写体の解剖学的情報を取得する解剖学的情報取得手段と、前記被写体の解剖学的情報に基づいて、前記候補領域の解剖学的位置情報を取得する解剖学的位置情報取得手段と、前記比較医用画像データに基づいて、前記比較医用画像における前記被写体と同種の被写体の第２の解剖学的情報を取得する第２の解剖学的情報取得手段とをさらに備え、前記比較領域画像設定手段は、前記第２の解剖学的情報と前記候補領域の解剖学的位置情報とに基づいて、前記比較領域画像を、前記候補領域と解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置近傍で探索するものであってもよい。
【００１２】
本発明の第１のプログラムは、コンピュータを、入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出する候補領域抽出手段と、前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定する比較領域画像設定手段と、前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する判別手段として機能させるためのプログラムにおいて、前記比較領域画像設定手段は、前記医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定するものであることを特徴とするプログラムである。
【００１３】
本発明の第２のプログラムは、コンピュータを、入力された被写体の医用画像データに基づいて、該医用画像データが表す医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出する候補領域抽出手段と、前記候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定する比較領域画像設定手段と、前記候補領域内の画像と前記比較領域画像との相関を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、少なくとも前記特徴量を用いて、前記候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する判別手段として機能させるためのプログラムにおいて、前記コンピュータを、前記医用画像データとは異なる、前記被写体と同種の被写体の比較医用画像データを取得する比較医用画像取得手段として機能させるためのプログラムを含み、前記比較領域画像設定手段が、該比較医用画像データが表す比較医用画像において、前記候補領域内の画像と類似する画像を探索し、該類似する画像を前記比較領域画像として設定するものであることを特徴とするプログラムである。
【００１４】
ここで「医用画像」としては、例えば、単純放射線画像、ＣＴ断面画像、ＭＲＩ画像等が考えられる。
【００１５】
また「探索」は、線対称な関係にある位置を求めることを含まない。
【００１６】
また「判別」とは、暫定的に抽出された異常陰影の候補をさらに絞り込むための判定を意味し、候補が異常陰影であるか否かを最終的に決定するという意味に限定されず、異常陰影であると判別された候補に対し、さらに別の手法により異常陰影か否かを判定するようにしてもよい。
【００１７】
「解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置」とは、解剖学的な対称性により組織の構成が互いに類似すると期待される関係にある位置を意味し、例えば、左の第４肋骨上の所定の位置に対して、右の第４肋骨上の所定の位置や、左の第３肋骨上の所定の位置等、左右上下方向に対応する位置が考えられる。
【００１８】
本発明において、「候補領域の抽出」および「候補領域抽出手段」にて適用する、候補領域を抽出する方法としては、例えば、特開２００２−１０９５１０号公報により開示されている、画像中の濃度勾配（または輝度勾配）を濃度勾配ベクトルとして表し、この濃度勾配ベクトルの集中度合いの高い画像部分を候補として抽出するアイリスフィルタ処理や、検出しようとする異常陰影の大きさに応じた多重構造要素を用いて、この多重構造要素よりも空間的に狭い範囲で濃度変動する画像部分を候補として抽出するモフォロジーフィルタ処理、さらに、検出された異常陰影候補をその候補領域における輪郭形状の円形度や濃度の分散などの特徴量を用いて異常陰影候補か否かを判定して絞り込む処理により、異常陰影候補を抽出する方法を考えることができる。
【００１９】
また、「被写体」は人体の胸部であり、「解剖学的情報」は少なくとも骨の位置情報を含むものであってもよい。
【００２０】
「比較医用画像」としては、例えば、「医用画像」と同一被写体の画像であって、過去に撮影された時系列画像、２画像間の差分を表すサブトラクション画像、軟部組織や骨部組織が強調された、いわゆるエネルギーサブトラクション画像や、「医用画像」の被写体と解剖学的情報（肺野や肋骨の形状等）、年齢、性別、体格、喫煙歴、病歴等のいずれかが類似した被写体の画像等を考えることができる。
【００２１】
また、本発明において、「比較医用画像の取得」および「比較医用画像取得手段」にて適用する、比較医用画像を取得する方法としては、例えば、比較医用画像データを、マニュアルで選択して入力することにより取得したり、多数の画像データが保存されている画像データベースから検索して取得したりしてもよい。検索して取得する場合は、「医用画像データ」および画像データベースに保存されている画像データは、被写体を特定する情報や、被写体の年齢、性別、体格、既に計測された解剖学的特徴等を示す情報を付帯し、その付帯情報に基づいて検索するようにしてもよい。
【００２２】
また、本発明において、「候補領域の抽出」および「候補領域抽出手段」は、複数の候補領域を抽出するようにしてもよく、また、「比較領域画像の設定」および「比較領域画像設定手段」は、１つの候補領域に対して複数の異なる比較領域画像を設定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の異常陰影検出方法および装置並びにそのためのプログラムによれば、医用画像データに基づいて、当該医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出し、候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定し、候補領域内の画像と比較領域画像との相関を表す特徴量を算出し、少なくとも上記特徴量を用いて、候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する異常陰影検出の手法において、上記比較領域画像の設定を、比較する対象となる医用画像において、候補領域内の画像と類似する画像を実際に探索し、当該類似する画像を比較領域画像として設定するので、被写体の撮影時の姿勢や個体差に関係なく、候補領域内の画像と比較するのに適した、候補領域内の画像が表す組織と類似した正常組織を表すと期待される比較領域画像を、より的確な位置に設定することができ、異常陰影候補の判別能を向上させることが可能となる。
【００２４】
また、従来の手法における比較領域画像の設定位置は、候補領域に対して幾何学的な左右対称位置のみに限定されており、画像中に含まれる、異常陰影候補の判別に有用な情報を活かしきれていないといった問題があったが、本発明の異常陰影検出方法および装置並びにそのためのプログラムによれば、比較領域画像の設定位置は左右方向に限定されないので、左右方向以外の、候補領域が表す組織と類似した正常組織を表すと期待される画像部分をも比較領域画像として設定することができ、異常陰影候補の判別に有用な情報をさらに活かすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の異常陰影検出装置の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態としての、本発明の第１の異常陰影検出装置の一実施形態による異常陰影検出装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示す異常陰影検出装置１００は、入力された胸部Ｘ線画像データＰ１に基づいて、この胸部Ｘ線画像データＰ１が表す胸部Ｘ線画像Ｐ１（以下、簡便のため、画像データとその画像データが表す画像とを同一の記号を用いて表すことにする）における腫瘤影の候補ｇを含む候補領域Ｑｒを抽出する候補領域抽出手段１０と、胸部Ｘ線画像データＰ１に基づいて、胸部Ｘ線画像Ｐ１における胸部１の解剖学的情報Ｖ１を取得する解剖学的情報取得手段２０と、胸部１の解剖学的情報Ｖ１に基づいて、候補領域Ｑｒの解剖学的位置情報ＱL を取得する解剖学的位置情報取得手段３０と、胸部１の解剖学的情報Ｖ１と候補領域Ｑｒの解剖学的位置情報ＱL とに基づいて、胸部Ｘ線画像Ｐ１における、候補領域Ｑｒと解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置近傍で、候補領域Ｑｒ内の画像Ｑ（以下、候補領域画像Ｑという）に類似した画像を探索し、当該類似した画像を候補領域画像Ｑに対する比較領域画像Ｑ′として設定する比較領域画像設定手段４０と、候補領域画像Ｑを表す画像データと比較領域画像Ｑ′を表す画像データとに基づいて、候補領域画像Ｑと比較領域画像Ｑ′との相関を表す特徴量Ｔを算出する特徴量算出手段５０と、少なくとも特徴量Ｔを用いて、候補領域Ｑｒ内の候補ｇが腫瘤影であるか否かを判別する判別手段６０とを備えている。
【００２７】
次に、本異常陰影検出装置１００の作用について説明する。
【００２８】
図２は、本異常陰影検出装置１００における処理フローを概略的に示した図である。
【００２９】
まず、異常陰影検出装置１００は、ある患者の胸部Ｘ線画像を表す胸部Ｘ線画像データＰ１を入力する（ステップＳ１）。
【００３０】
胸部Ｘ線画像データＰ１が入力されると、候補領域抽出手段１０は、入力された胸部Ｘ線画像データＰ１に基づいて、特開２００２−１０９５１０号公報にて記載されているようなアイリスフィルタ処理等により、胸部Ｘ線画像Ｐ１における腫瘤影の候補領域Ｑｒを抽出する（ステップＳ２）。
【００３１】
一方、解剖学的情報取得手段２０は、入力された胸部Ｘ線画像データＰに基づいて、解剖学的情報Ｖ１を取得する（ステップＳ３）。ここで「解剖学的情報」とは医用画像上に表われた、被写体の構造物に関する情報をいい、具体的には、例えば胸部Ｘ線画像における、肺野部，肺門部，肋骨，心臓，横隔膜等の位置情報等をいう。尚、当然ながら、この解剖学的情報取得手段２０においては、医用画像上に表わされる被写体の構造物の全てを認識する必要はなく、抽出された異常陰影の候補領域の解剖学的位置を求めるのに必要な情報のみが取得できればよい。ここでは、肺野認識および肋骨認識を行い、解剖学的情報Ｖ１として、胸部Ｘ線画像Ｐ１における左右の肺野の位置や、鎖骨、肋骨等の各骨の位置を表す情報を取得する。
【００３２】
肺野認識は、例えば、特許３４３３９２８号公報に記載されているような、平滑化した胸部Ｘ線画像において、中心から外側に向かって、濃度値が所定の閾値を超える位置あるいは1次導関数の変化が最大の位置を探索し、肺野輪郭を検出する手法や、特許２９８７６３３号公報に記載されているような、胸部Ｘ線画像において、その画像濃度のヒストグラム上の所定の山形状および面積に基づいて決定される所定の濃度範囲の部分を肺野部として検出する手法、あるいは、特開２００３−００６６６１号公報に記載されているような、平均的な心胸郭の輪郭と略相似形のテンプレートを用いてテンプレートマッチング処理を行うことにより心胸郭の粗輪郭を検出し、さらに、粗く検出された粗部分輪郭に基づいて部分輪郭を精密に検出し、精密に検出された精部分輪郭を部分輪郭として検出する手法を適用することができる。
【００３３】
また、肋骨認識は、例えば、「間接撮影胸部Ｘ線写真における肋骨像の識別」（社団法人電子通信学会1972年10月26日画像工学研究会資料 資料番号IT72−24（1972−10））に記載されているような、線に敏感なフィルタを用いて胸部Ｘ線画像が走査されて線図形が抽出され、その線図形のＸ線画像上の位置、線図の延びる方向等から肋骨影に対応する線が抽出され、さらに肋骨境界線を二次関数近似することにより肋骨影が抽出される手法や、特願２００３−１８２０９３号にて提案されているような、エッジ検出（放物線近似形状検出）により検出された肋骨の初期形状を、肋骨形状モデル（教師データから得られた平均形状と、教師データの主成分分析により得られた複数の主成分形状との線形和として任意の肋骨形状を生成する）に投影して肋骨のモデル投影形状を求める手法を適用することができる。
【００３４】
候補領域Ｑｒが抽出され、解剖学的情報Ｖ１が取得されると、解剖学的位置情報取得手段３０は、解剖学的情報Ｖ１に基づいて、候補領域Ｑｒの解剖学的位置情報ＱL を、認識された肺野あるいは骨に対する相対的な位置を表す情報として取得する（ステップＳ４）。下記にその具体例を説明する。
【００３５】
図３は、候補領域Ｑｒとその近傍にある骨を表す図である。候補領域Ｑｒの中心点Ｃに最も近い骨Ｂを探索し、その骨Ｂの一方の端部Ｂｅ１から他方の端部Ｂｅ２までを結ぶ、骨Ｂの中心軸を表す線分Ｂｓを設定する。線分Ｂｓ上の点で最も中心点Ｃに近い点をＢｘとし、点Ｂｘと点Ｃとを通る直線Ｂｔを設定する。そして、点Ｂｘの位置を、線分Ｂｓの長さに対する端部Ｂｅ１あるいは端部Ｂｅ２から移動した長さとして求めるとともに、点Ｃの位置を、点Ｂｘから点ＣへのベクトルＢｒとして求める。ベクトルＢｒの大きさは、骨Ｂの直線Ｂｔ方向の幅Ｂｈで規格化した大きさとして求める。候補領域Ｑｒの解剖学的位置情報ＱL は、その中心点Ｃを特定する情報、すなわち、骨Ｂに対する点Ｂｘの相対的な位置およびベクトルＢｒとすることができる。
【００３６】
解剖学的位置情報ＱL が取得されると、比較領域設定手段４０が、胸部Ｘ線画像Ｐ１において、候補領域Ｑｒと解剖学的特徴が類似した位置関係にある位置近傍で、候補領域画像Ｑに類似する画像を探索し、探索された当該類似する画像を候補領域画像Ｑに対する比較領域画像Ｑ′として設定する（ステップＳ５）。具体的には、候補領域Ｑｒに最も近い骨Ｂに対応する、左右別の異なるもう一方の骨や、骨Ｂと同種の他の骨である骨Ｂ′を解剖学的情報Ｖ１に基づいて検索し、その骨Ｂ′上の、骨Ｂに対する点Ｂｘと同等の位置関係に相当する位置に、点Ｂｘ′を設定するとともに、向きがベクトルＢｒと同じか左右逆で（骨の左右別が同じときは同じ向き、左右別が異なる場合は左右逆向き）、大きさ（骨Ｂ′の幅で規格化したときの大きさ）がベクトルＢｒと同じであるベクトルＢｒ′を設定し、点Ｂｘ′からベクトルＢｒ′分移動した点Ｃ′を設定する。そして、上記点Ｃ′を候補領域Ｑｒと解剖学的特徴が類似した位置関係にある位置とし、この点Ｃ′を中心に所定の範囲内の全域において、候補領域Ｑｒと同じ大きさの画像を順次切り出し、候補領域画像Ｑとその切り出された画像との類似性を表す相関値を算出してゆき、相関値が最も高い切出し画像を探し出し、その切出し画像を比較領域画像Ｑ′として設定する。相関値としては、例えば、候補領域画像Ｑと切出し画像における対応する画素間毎の画素値の差分の平均値とすることができる。
【００３７】
図４は、候補領域画像Ｑと比較領域画像Ｑ′との位置関係の例を概略的に示した図である。図４（１）に示すように、候補領域画像Ｑが、胸部Ｘ線画像Ｐ１上における左の第７肋骨ＢＲ７と第８肋骨ＢＲ８との交差点に位置する候補領域画像Ｑ１である場合には、その比較領域画像は、左の第６肋骨ＢＲ６と第７肋骨ＢＲ７との交差点に位置する比較領域画像Ｑ′11や、画像Ｐ１上における右の第７肋骨ＢＬ７と第８肋骨ＢＬ８との交差点に位置する比較領域画像Ｑ′12となる。同様に、図４（２）に示すように、候補領域画像Ｑが、胸部Ｘ線画像Ｐ１上における左の第７肋骨ＢＲ７上の点に位置する候補領域画像Ｑ２である場合には、その比較領域画像は、左の第６肋骨ＢＲ６上の対応する点に位置する比較領域画像Ｑ′21や、画像Ｐ１上における右の第７肋骨ＢＬ７上の対応する点に位置する比較領域画像Ｑ′22となる。また、図４（３）に示すように、候補領域画像Ｑが、胸部Ｘ線画像Ｐ１上における左の第７肋骨ＢＲ７と第８肋骨ＢＲ８との間の点に位置する候補領域Ｑ３である場合には、その比較領域画像は、左の第６肋骨ＢＲ６と第７肋骨ＢＲ７との間の対応する点に位置する比較領域画像Ｑ′31や、画像Ｐ１上における右の第７肋骨ＢＬ７と第８肋骨ＢＬ８との間の対応する点に位置する比較領域画像Ｑ′32となる。
【００３８】
なお、被写体が胸部の場合には、左右で対応する組織はその構造が左右対称な構造として現れるので、候補領域画像Ｑと切出し画像との位置関係が左右で対応するような場合には、一方の画像を左右反転してから相関値を求めるようにする。
【００３９】
また、候補領域画像Ｑに類似した画像の探索範囲は、候補領域画像Ｑの解剖学的位置に応じて決定するようにしてもよい。例えば、候補領域Ｑｒが肺門部付近で、左右で対応する組織が心臓裏にある場合には、左右方向には探索しないようにするとか、候補領域Ｑｒが鎖骨付近である場合には、左右方向のみ探索するようにする。このようにすることで、比較領域画像Ｑ′を候補領域画像Ｑと組織が類似しない位置に誤って設定してしまうことがなくなり、かつ、無駄な探索処理を省くことができるので、探索効率も向上する。
【００４０】
比較領域画像Ｑ′が設定されると、特徴量算出手段５０は、候補領域画像Ｑを表す画像データと比較領域画像Ｑ′を表す画像データとに基づいて、当該両画像の相関を表す特徴量を特徴量Ｔとして算出する。例えば、比較する画像間における対応する画素毎の画素値の差分の平均値や、特開平１０−１４３６３４号公報に記載されているような、いわゆるsnakes（スネークス）アルゴリズムに代表される動的輪郭抽出方法を利用して検出された、比較画像内の陰影の「円形度」、「内部輝度」等の比較する画像間における相関値、あるいは、濃度勾配を表すアイリスフィルタ出力値の比較する画像間における相関値等を算出する（ステップＳ６）。
【００４１】
なお、候補領域画像Ｑと比較領域画像Ｑ′とが左右で対応する関係にある場合には、候補領域画像Ｑか比較領域画像Ｑ′のどちらか一方を左右反転してから比較し、特徴量Ｔを算出するようにする。
【００４２】
また、被写体の撮影時の姿勢や個体差によって、候補領域画像Ｑと比較領域画像Ｑ′とで、これらの画像が表す組織の傾きが互いにずれていたり、歪みが生じていたりする場合も考えられるので、候補領域画像Ｑあるいは比較領域画像Ｑ′に対して回転やワーピング等の非線形処理等の画像処理を施して、組織の位置合せを行った後に特徴量Ｔを算出するようにしてもよい。
【００４３】
特徴量算出手段５０は、上記特徴量Ｔの他、候補領域Ｑｒにおける異常陰影らしさを表すその他の複数の特徴量、例えば、候補内部の濃度ヒストグラムの特徴を表す分散値、コントラスト、角モーメントや、候補辺縁の特徴を表す分散値、偏り、相関値、モーメント、エントロピーや、候補の形状の特徴を表す円形度等を算出する。
【００４４】
特徴量が算出されると、判別手段６０は、特徴量Ｔを含む複数の特徴量を用いて、候補領域Ｑｒ内の候補ｇが異常陰影であるか否かを判別する。例えば、算出された複数の特徴量のマハラノビス距離を用いて判別する（ステップＳ７）。「マハラノビス距離」とは、画像のパターン認識に用いられる距離尺度の１つであり、その値から画像パターンの類似性を見ることができるものである。画像パターンの特徴を示す複数の特徴量をベクトルで表し、標準の画像と認識対象となる画像とのベクトルの差分が反映されるよう定義されたものである。したがって、このマハラノビス距離を用いて、抽出された候補と一般的な異常陰影（悪性陰影）との画像パターンの類似性を見ることにより、候補が異常陰影であるか否かを判別することができる。
【００４５】
なお、上記判別は、マハラノビス距離のゆう度比に基づいて判別するようにしてもよい。「マハラノビス距離のゆう度比」とは、予め実験的に得られている非悪性陰影を示すパターンクラスからのマハラノビス距離Dm1と、悪性陰影を示すパターンクラスからのマハラノビス距離Ｄm2との比Ｄm1／Ｄm2で表され、このゆう度比が大きいほど異常陰影である可能性が高く、小さいほど良性陰影である可能性が高いと判断できるため、例えば、所定の値を閾値に設定し、ゆう度比がこの閾値以上のときに異常陰影であり、閾値未満のときに異常陰影でないと判別することができる。
【００４６】
また、候補領域画像Ｑと比較領域画像Ｑ′との比較が、異常陰影を含む画像同士の比較になることを避けるため、比較する医用画像において候補領域の抽出を行い、候補領域として抽出された領域上には、比較領域画像Ｑ′を設定しないようにすることが望ましい。
【００４７】
図５は、本発明の第２の実施形態としての、本発明の第２の異常陰影検出装置の一実施形態による異常陰影検出装置２００の構成を示すブロック図である。図５に示す異常陰影検出装置２００は、入力された胸部Ｘ線画像データＰ１に基づいて、この胸部Ｘ線画像データＰ１が表す胸部Ｘ線画像Ｐ１における腫瘤影の候補ｇを含む候補領域Ｑｒを抽出する候補領域抽出手段１０と、胸部Ｘ線画像データＰ１に基づいて、胸部Ｘ線画像Ｐ１における胸部１の解剖学的情報Ｖ１を取得する解剖学的情報取得手段２０と、胸部１の解剖学的情報Ｖ１に基づいて、候補領域Ｑｒの解剖学的位置情報ＱL を取得する解剖学的位置情報取得手段３０と、多数の異なる胸部Ｘ線画像データが保存されている画像データベース３２と、入力された胸部Ｘ線画像データＰ１と何らかの項目において類似性を有する、比較用の他の胸部Ｘ線画像データＰ２を、画像データベース３２から検索して取得する比較医用画像取得手段３４と、取得した胸部Ｘ線画像データＰ２に基づいて、当該画像データＰ２が表す比較用胸部Ｘ線画像Ｐ２における胸部２の解剖学的情報Ｖ２を取得する第２の解剖学的情報取得手段３６と、胸部２の解剖学的情報Ｖ２と候補領域Ｑｒの解剖学的位置情報ＱL とに基づいて、比較用胸部Ｘ線画像Ｐ２における、候補領域Ｑｒと解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置近傍で、候補領域画像Ｑに類似した画像を探索し、当該類似した画像を候補領域画像Ｑに対する比較領域画像Ｑ′として設定する比較領域画像設定手段４０と、候補領域画像Ｑを表す画像データと比較領域画像Ｑ′を表す画像データとに基づいて、候補領域画像Ｑと比較領域画像Ｑ′との相関を表す特徴量Ｔを算出する特徴量算出手段５０と、少なくとも特徴量Ｔを用いて、候補領域Ｑｒ内の候補ｇが腫瘤影であるか否かを判別する判別手段６０とを備えている。
【００４８】
ここで、入力された胸部Ｘ線画像データＰ１および画像データベース３２に保存されている多数の胸部Ｘ線画像データは、その胸部の患者を特定することができる患者ＩＤや、その患者の年齢、性別、身長、体重、喫煙歴、病歴、既に肺野認識や肋骨認識がなされている場合には、その計測結果等を特定することができる情報を付帯するものとする。
【００４９】
次に、本異常陰影検出装置２００の作用について説明する。
【００５０】
図６は、本異常陰影検出装置２００における処理フローを概略的に示した図である。
【００５１】
まず、異常陰影検出装置２００は、胸部画像データＰ１を入力する（ステップＳ１１）。
【００５２】
胸部Ｘ線画像データＰ１が入力されると、候補領域抽出手段１０は、入力された胸部Ｘ線画像データＰ１に基づいて、アイリスフィルタ処理等により、胸部Ｘ線画像Ｐ１における腫瘤影の候補領域Ｑｒを抽出する（ステップＳ１２）。
【００５３】
解剖学的情報取得手段２０は、第１の実施形態と同様に、肺野認識および肋骨認識を行い、胸部Ｘ線画像Ｐにおける左右の肺野の位置や、鎖骨、肋骨等の各骨の位置を表す解剖学的情報Ｖ１を取得する（ステップＳ１３）。
【００５４】
候補領域Ｑｒが抽出され、解剖学的情報Ｖ１が取得されると、解剖学的位置情報取得手段３０は、第１の実施形態と同様に、候補領域Ｑｒの解剖学的位置情報ＱL を取得する（ステップＳ１４）。
【００５５】
一方、比較医用画像取得手段３４は、入力された胸部Ｘ線画像データＰ１と、その被写体である胸部１において何らかの類似性を有する他の比較用の胸部Ｘ線画像データＰ２を、画像データベース３２から、画像データに付帯する情報に基づいて検索し取得する（ステップＳ１５）。例えば、同一患者の過去に撮影された胸部Ｘ線画像を表すものや、胸部の解剖学的特徴が類似していると思われる、年齢、性別、身長、体重等の一致度が高い患者の胸部Ｘ線画像を表すもの等を考えることができる。
【００５６】
比較用胸部Ｘ線画像データＰ２が取得されると、第２の解剖学的情報取得手段３６が、比較用胸部Ｘ線画像Ｐ２における胸部２の解剖学的情報Ｖ２を、解剖学的情報Ｖ１を取得する場合と同様の手法で取得する（ステップＳ１６）。なお、比較用胸部Ｘ線画像Ｐ２は、胸部Ｘ線画像Ｐ１とその輝度レベルが異なる場合も考えられるが、輝度レベルに差があると、比較領域画像設定手段４０により比較領域画像Ｑ′を探索する際に算出する比較画像間の相関値や、特徴量算出手段５０により算出される特徴量Ｔに悪影響を及ぼす可能性があるので、このように比較対象となる画像が同一でない場合には、輝度を正規化するため、輝度補正（例えば平均画素値を合せる）をすることが好ましい。
【００５７】
第２の解剖学的情報Ｖ２と解剖学的位置情報ＱL が取得されると、比較領域設定手段４０が、比較用胸部Ｘ線画像Ｐ２において、候補領域Ｑｒと解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置近傍で、候補領域画像Ｑに類似する画像を探索し、探索された当該類似する画像を候補領域画像Ｑに対する比較領域画像Ｑ′として設定する（ステップＳ１７）。
【００５８】
比較領域画像Ｑ′が設定されると、特徴量算出手段５０は、候補領域Ｑの画像を表す画像データと比較領域Ｑ′の画像を表す画像データとに基づいて、当該両画像の相関を表す特徴量Ｔを算出するとともに（ステップＳ１８）、候補領域Ｑｒにおける、異常陰影らしさを表す複数の特徴量を算出する。
【００５９】
特徴量が算出されると、判別手段６０は、特徴量Ｔを含む複数の特徴量を用いて、候補領域Ｑｒ内の候補ｇが異常陰影であるか否かを判別する（ステップＳ１９）。
【００６０】
このように、上記第１および第２の実施形態における異常陰影検出装置によれば、医用画像データに基づいて、当該医用画像における異常陰影の候補を含む候補領域を抽出し、候補領域内の画像と比較するための比較領域画像を設定し、候補領域内の画像と比較領域画像との相関を表す特徴量を算出し、少なくとも上記特徴量を用いて、候補領域における候補が異常陰影であるか否かを判別する異常陰影検出の手法において、上記比較領域画像の設定を、比較する対象となる医用画像において、候補領域内の画像と類似する画像を実際に探索し、当該類似する画像を比較領域画像として設定するので、被写体の撮影時の姿勢や個体差に関係なく、候補領域内の画像と比較するのに適した、候補領域内の画像が表す組織と類似した正常組織を表すと期待される比較領域画像を、より的確な位置に設定することができ、異常陰影候補の判別能を向上させることが可能となる。
【００６１】
また、従来の手法における比較領域画像の設定位置は、候補領域に対して幾何学的な左右対称位置のみに限定されており、画像中に含まれる、異常陰影候補の判別に有用な情報を活かしきれていないといった問題があったが、本異常陰影検出装置によれば、比較領域画像の設定位置は左右方向に限定されないので、左右方向以外の、候補領域が表す組織と類似した正常組織を表すと期待される画像部分をも比較領域画像として設定することができ、異常陰影候補の判別に有用な情報をさらに活かすことが可能となる。
【００６２】
なお、上記第１および第２の実施形態においては、比較領域画像を探索する中心となる位置、すなわち、候補領域と解剖学的特徴が類似する位置関係にある位置を、骨を基準とした相対的な位置として厳密に計算して求めているが、より簡略的に、例えば、何番目の肋骨の、肺野のどの位置（中央、辺縁等）付近に位置しているかを基準に探索して求めるようにしてもよい。
【００６３】
また、異常陰影か否かの判別においては、複数の特徴量を用いて判別するのではなく、特徴量Ｔのみを用いて、特徴量Ｔが候補領域画像Ｑと比較領域画像Ｑ′との類似性が低くなる方向に所定の閾値を超えるような場合に、その候補領域内の候補ｇを異常陰影として判別するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態による異常陰影検出装置の構成を示した図
【図２】第１の実施形態による異常陰影検出装置の処理フローを示した図
【図３】候補領域近傍の画像を表した図
【図４】候補領域画像と比較領域画像との位置関係の例を表した図
【図５】本発明の第２の実施形態による異常陰影検出装置の構成を示した図
【図６】第２の実施形態による異常陰影検出装置の処理フローを示した図
【符号の説明】
【００６５】
１０  候補領域抽出手段
２０  解剖学的情報取得手段
３０  解剖学的位置情報取得手段
３２  画像データベース
３４  比較用医用画像取得手段
３６  第２の解剖学的情報取得手段
４０  比較領域画像設定手段
５０  特徴量算出手段
６０  判別手段
【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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