(57)【要約】  【課題】  被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像について、両画像中の被写体を高い精度で位置合わせし、両画像の比較読影を効果的に行う。  【解決手段】  注目画像１中の被写体の位置を、注目画像１に隣接する第１の中間画像中の被写体の位置に合わせる位置合わせ処理により第１の位置合わせ画像を生成し、第１の位置合わせ画像と、第１の位置合わせ画像に隣接する第２の中間画像についても同様に位置合わせ処理を行い、第２の位置合わせ画像を生成する。同様の処理を繰り返し、注目画像１中の被写体の位置を基準画像中の被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成する。注目画像２についても同様にして、注目画像２中の被写体の位置を基準画像中の被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成する。診断者は、生成された２つの最終位置合わせ画像について比較読影を行う。【選択図】          図１
2005020719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の状態変化を表す３以上の画像を前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援する画像読影支援方法であって、
前記３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、
前記２つの注目画像の一方と前記基準画像との間にあり、該注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を変換した第１の位置合わせ画像を生成し、
次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と前記基準画像との間にあり、前記第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、第ｎの位置合わせ画像に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、前記第ｎの位置合わせ画像に含まれる前記被写体の位置を変換した第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成することを、ｎ＝１から順に前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで繰り返し行い、
前記２つの注目画像の他方についても同様にして、前記第１の位置合わせ画像を生成した後、前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで第ｎの位置合わせ画像から第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成する処理を繰り返し行い、
これにより、前記２つの注目画像に含まれる前記被写体の各々の位置を、前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成することを特徴とする画像読影支援方法。
【請求項２】
被写体の状態変化を表す３以上の画像を前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援する画像読影支援方法であって、
前記３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、
前記２つの注目画像の一方と前記基準画像との間にあり、該注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第１の位置合わせ結果情報を生成し、
次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と前記基準画像との間にあり、前記第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、前記注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を前記第１の位置合わせ結果情報から第ｎの位置合わせ結果情報までの情報に基づいて変換した後の前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成することを、ｎ＝１から順に前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで繰り返し行い、
前記２つの注目画像の他方についても同様にして、前記第１の位置合わせ結果情報を生成した後、前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成する処理を繰り返し行い、
最終的に、前記２つの注目画像に含まれる前記被写体の各々の位置を該２つの注目画像の各々について生成されたすべての位置合わせ結果情報に基づいて各々変換し、該２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成することを特徴とする画像読影支援方法。
【請求項３】
前記２つの最終位置合わせ画像の差分による最終差分画像を生成することを特徴とする請求項１または２記載の画像読影支援方法。
【請求項４】
前記最終差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、該区分を前記最終差分画像中で識別可能な態様にした最終マップ画像を生成することを特徴とする請求項３記載の画像読影支援方法。
【請求項５】
前記注目画像と前記基準画像との間に位置する中間画像の少なくとも１つについても、前記注目画像と同様にして、該中間画像に含まれる前記被写体の位置を前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成し、
前記２つの注目画像に基づいて生成された２つの前記最終位置合わせ画像の一方と、前記２つの注目画像の他方及び前記中間画像に基づいて各々生成された前記各最終位置合わせ画像との差分による差分画像を各々生成することを特徴とする請求項１または２記載の画像読影支援方法。
【請求項６】
前記各差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、該区分を前記各差分画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を各々生成することを特徴とする請求項５記載の画像読影支援方法。
【請求項７】
前記位置合わせ処理が、該処理対象の２つの画像中の前記被写体の位置に注目し、該２つの画像中の各画素の位置の対応関係を求め、該画素毎に、前記２つの画像の一方から他方への移動方向および移動量を求めるものであり、
前記処理対象の２つの画像の一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、
前記画素毎の移動方向および移動量に基づいて、前記局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、
該局所領域毎の移動方向および／または移動量を該局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成することを特徴とする請求項１または２記載の画像読影支援方法。
【請求項８】
前記位置合わせ処理が、該処理対象の２つの画像中の前記被写体の位置に注目し、該２つの画像中の各画素の位置の対応関係を求め、該画素毎に、前記２つの画像の一方から他方への移動方向および移動量を求めるものであり、
前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像間における各画素の移動方向および移動量を、前記２つの画像間に存在する画像を対象とする前記位置合わせ処理の各々によって求められる前記画素毎の移動方向および移動量をベクトルとして加算することによって求め、
前記隣接しない２つの画像のうちの一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、
前記隣接しない２つの画像間における画素毎の移動方向および移動量に基づいて、該隣接しない２つの画像間における局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、
該局所領域毎の移動方向および／または移動量を該局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成することを特徴とする請求項１または２記載の画像読影支援方法。
【請求項９】
前記被写体が少なくとも骨部と軟部とを含むものであり、
前記３以上の画像が医用放射線画像であり、
前記被写体の状態変化を表す３以上の医用放射線画像から前記軟部のみを含む軟部画像を各々生成し、
生成された該軟部画像の各々を入力として、前記各位置合わせ処理を行うことを特徴とする第１項から第８項のいずれか１項に記載の画像読影支援方法。
【請求項１０】
被写体の状態変化を表す３以上の画像を前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援する画像読影支援装置であって、
前記３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、
前記２つの注目画像の一方と前記基準画像との間にあり、該注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を変換した第１の位置合わせ画像を生成し、
次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と前記基準画像との間にあり、前記第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、第ｎの位置合わせ画像に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、前記第ｎの位置合わせ画像に含まれる前記被写体の位置を変換した第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成することを、ｎ＝１から順に前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで繰り返し行い、
前記２つの注目画像の他方についても同様にして、前記第１の位置合わせ画像を生成した後、前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで第ｎの位置合わせ画像から第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成する処理を繰り返し行う累積的位置合わせ画像生成手段を備え、
これにより、該累積的位置合わせ画像生成手段が、前記２つの注目画像に含まれる前記被写体の各々の位置を、前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成するものであることを特徴とする画像読影支援装置。
【請求項１１】
被写体の状態変化を表す３以上の画像を前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援する画像読影支援装置であって、
前記３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、
前記２つの注目画像の一方と前記基準画像との間にあり、該注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第１の位置合わせ結果情報を生成し、
次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と前記基準画像との間にあり、前記第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、前記注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を前記第１の位置合わせ結果情報から第ｎの位置合わせ結果情報までの情報に基づいて変換した後の前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成することを、ｎ＝１から順に前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで繰り返し行い、
前記２つの注目画像の他方についても同様にして、前記第１の位置合わせ結果情報を生成した後、前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成する処理を繰り返し行う累積的位置合わせ結果情報生成手段と、
前記２つの注目画像に含まれる前記被写体の各々の位置を該２つの注目画像の各々について生成されたすべての位置合わせ結果情報に基づいて各々変換し、該２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成する最終位置合わせ画像生成手段と
を備えたことを特徴とする画像読影支援装置。
【請求項１２】
前記２つの最終位置合わせ画像の差分による最終差分画像を生成する最終差分画像生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１０または１１記載の画像読影支援装置。
【請求項１３】
前記最終差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、該区分を前記最終差分画像中で識別可能な態様にした最終マップ画像を生成する最終マップ画像生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１２記載の画像読影支援装置。
【請求項１４】
前記累積的位置合わせ画像生成手段が、前記注目画像と前記基準画像との間に位置する中間画像の少なくとも１つについても、前記注目画像と同様にして、該中間画像に含まれる前記被写体の位置を前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成するものであり、
前記２つの注目画像に基づいて生成された２つの前記最終位置合わせ画像の一方と、前記２つの注目画像の他方及び前記中間画像に基づいて各々生成された前記各最終位置合わせ画像との差分による差分画像を各々生成する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１０または１１記載の画像読影支援装置。
【請求項１５】
前記各差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、該区分を前記各差分画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を各々生成する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１４記載の画像読影支援装置。
【請求項１６】
前記位置合わせ処理が、該処理対象の２つの画像中の前記被写体の位置に注目し、該２つの画像中の各画素の位置の対応関係を求め、該画素毎に、前記２つの画像の一方から他方への移動方向および移動量を求めるものであり、
前記処理対象の２つの画像の一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、前記画素毎の移動方向および移動量に基づいて、前記局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、該局所領域毎の移動方向および／または移動量を該局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１０または１１記載の画像読影支援装置。
【請求項１７】
前記位置合わせ処理が、該処理対象の２つの画像中の前記被写体の位置に注目し、該２つの画像中の各画素の位置の対応関係を求め、該画素毎に、前記２つの画像の一方から他方への移動方向および移動量を求めるものであり、
前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像間における各画素の移動方向および移動量を、前記２つの画像間に存在する画像を対象とする前記位置合わせ処理の各々によって求められる前記画素毎の移動方向および移動量をベクトルとして加算することによって求め、前記隣接しない２つの画像のうちの一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、前記隣接しない２つの画像間における画素毎の移動方向および移動量に基づいて、該隣接しない２つの画像間における局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、該局所領域毎の移動方向および／または移動量を該局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１０または１１記載の画像読影支援装置。
【請求項１８】
前記被写体が少なくとも骨部と軟部とを含むものであり、
前記被写体の状態変化を表す３以上の医用放射線画像から前記軟部のみを含む軟部画像を各々生成する軟部画像生成手段をさらに備え、
前記各位置合わせ処理が、生成された該軟部画像の各々を入力として行われるものであることを特徴とする第１０項から第１７項のいずれか１項に記載の画像読影支援装置。
【請求項１９】
前記被写体の状態変化を表す３以上の画像が、複数の呼吸段階を撮影した人間の胸部の医用放射線画像であることを特徴とする第１０項から第１８項のいずれか１項に記載の画像読影支援装置。
【請求項２０】
前記２つの注目画像が、最大呼気画像と最大吸気画像とであることを特徴とする請求項１９記載の画像読影支援装置。
【請求項２１】
コンピュータを、被写体の状態変化を表す３以上の画像を前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援するように機能させる画像読影支援プログラムであって、
前記コンピュータを
前記３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、
前記２つの注目画像の一方と前記基準画像との間にあり、該注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を変換した第１の位置合わせ画像を生成し、
次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と前記基準画像との間にあり、前記第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、第ｎの位置合わせ画像に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、前記第ｎの位置合わせ画像に含まれる前記被写体の位置を変換した第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成することを、ｎ＝１から順に前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで繰り返し行い、
前記２つの注目画像の他方についても同様にして、前記第１の位置合わせ画像を生成した後、前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで第ｎの位置合わせ画像から第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成する処理を繰り返し行う累積的位置合わせ画像生成手段として機能させ、
これにより、該累積的位置合わせ画像生成手段が、前記２つの注目画像に含まれる前記被写体の各々の位置を、前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成するようにしたことを特徴とする画像読影支援プログラム。
【請求項２２】
コンピュータを、被写体の状態変化を表す３以上の画像を前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援するように機能させる画像読影支援プログラムであって、
前記コンピュータを
前記３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、
前記２つの注目画像の一方と前記基準画像との間にあり、該注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、該注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第１の位置合わせ結果情報を生成し、
次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と前記基準画像との間にあり、前記第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる前記被写体の位置に、前記注目画像の一方に含まれる前記被写体の位置を前記第１の位置合わせ結果情報から第ｎの位置合わせ結果情報までの情報に基づいて変換した後の前記被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成することを、ｎ＝１から順に前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで繰り返し行い、
前記２つの注目画像の他方についても同様にして、前記第１の位置合わせ結果情報を生成した後、前記第（ｎ＋１）の中間画像が前記基準画像と一致するまで第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成する処理を繰り返し行う累積的位置合わせ結果情報生成手段と、
前記２つの注目画像に含まれる前記被写体の各々の位置を該２つの注目画像の各々について生成されたすべての位置合わせ結果情報に基づいて各々変換し、該２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成する最終位置合わせ画像生成手段として
機能させることを特徴とする画像読影支援プログラム。
【請求項２３】
前記コンピュータを、前記２つの最終位置合わせ画像の差分による最終差分画像を生成する最終差分画像生成手段としてさらに機能させることを特徴とする請求項２１または２２記載の画像読影支援プログラム。
【請求項２４】
前記コンピュータを、前記最終差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、該区分を前記最終差分画像中で識別可能な態様にした最終マップ画像を生成する最終マップ画像生成手段としてさらに機能させることを特徴とする請求項２３記載の画像読影支援プログラム。
【請求項２５】
前記累積的位置合わせ画像生成手段が、前記注目画像と前記基準画像との間に位置する中間画像の少なくとも１つについても、前記注目画像と同様にして、該中間画像に含まれる前記被写体の位置を前記基準画像に含まれる前記被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成するように前記コンピュータを機能させ、
前記コンピュータを、前記２つの注目画像に基づいて生成された２つの前記最終位置合わせ画像の一方と、前記２つの注目画像の他方及び前記中間画像に基づいて各々生成された前記各最終位置合わせ画像との差分による差分画像を各々生成する手段としてさらに機能させることを特徴とする請求項２１または２２記載の画像読影支援プログラム。
【請求項２６】
前記コンピュータを、前記各差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、該区分を前記各差分画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を各々生成する手段としてさらに機能させることを特徴とする請求項２５記載の画像読影支援プログラム。
【請求項２７】
前記位置合わせ処理が、該処理対象の２つの画像中の前記被写体の位置に注目し、該２つの画像中の各画素の位置の対応関係を求め、該画素毎に、前記２つの画像の一方から他方への移動方向および移動量を求めるものであり、
前記コンピュータを、
前記処理対象の２つの画像の一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、前記画素毎の移動方向および移動量に基づいて、前記局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、該局所領域毎の移動方向および／または移動量を該局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成する手段としてさらに機能させることを特徴とする請求項２１または２２記載の画像読影支援プログラム。
【請求項２８】
前記位置合わせ処理が、該処理対象の２つの画像中の前記被写体の位置に注目し、該２つの画像中の各画素の位置の対応関係を求め、該画素毎に、前記２つの画像の一方から他方への移動方向および移動量を求めるものであり、
前記コンピュータを、
前記状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像間における各画素の移動方向および移動量を、前記２つの画像間に存在する画像を対象とする前記位置合わせ処理の各々によって求められる前記画素毎の移動方向および移動量をベクトルとして加算することによって求め、前記隣接しない２つの画像のうちの一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、前記隣接しない２つの画像間における画素毎の移動方向および移動量に基づいて、該隣接しない２つの画像間における局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、該局所領域毎の移動方向および／または移動量を該局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成する手段としてさらに機能させることを特徴とする請求項２１または２２記載の画像読影支援プログラム。
【請求項２９】
前記被写体が少なくとも骨部と軟部とを含むものであり、
前記コンピュータを、前記被写体の状態変化を表す３以上の医用放射線画像から前記軟部のみを含む軟部画像を各々生成する軟部画像生成手段としてさらに機能させ、
前記各位置合わせ処理が、生成された該軟部画像の各々を入力として行われるように前記コンピュータを機能させることを特徴とする第２１項から第２８項のいずれか１項に記載の画像読影支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読影支援方法及び装置並びにプログラムに関し、より詳細には、被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像の比較読影を支援する画像読影支援方法及び装置並びにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２種類以上の状態変化が同時になされる被写体を撮影した複数の画像に基づき、ある１種類の状態変化のみを比較・観察することが必要な場合がある。この場合、観察対象外の状態変化の影響を除去することにより、観察対象の状態変化を、より高い精度で、より効果的に比較・観察することが可能になる。
【０００３】
例えば、近年、複数の呼吸段階を撮影した単純Ｘ線画像を用いて呼吸機能の診断を行おうとする試みがある。この場合、複数のＸ線画像中には、肋骨や横隔膜といった解剖学的構造物の移動と肺野内の濃度の変化という２つの状態変化が含まれている。これらの状態変化のうち、肺野内の濃度の変化の観察については、慢性閉塞性肺疾患（COPD; Chronic Obstructive Pulmonary Disease)の一種である気流閉塞（閉塞性換気障害）を伴う肺気腫の診断等に有効であると考えられる。
【０００４】
肺気腫の場合、胸部Ｘ線画像の所見では、気腫化による肺胞破壊、消失、肺血管影の減少と肺過膨張による含気の多さを反映して肺野の透過性亢進の増加が認められる。また、胸部ＣＴの所見では、低吸収領域(LAA; Low Attenuation Area)が病理学的な肺気腫を反映するとされている。（川本、神辺、「7．慢性閉塞性肺疾患」、DRG/PPS対応 臨床検査のガイドライン2002：第四次案、日本臨床検査医学会、2002年11月、p.26）  したがって、複数の呼吸段階を撮影したＸ線画像に基づく肺野内の濃度変化の観察にこれらの知見を適用した場合、Ｘ線の吸収量が小さい状態のままで濃度があまり変化しない部分を、空気が入ったままで呼吸によっても出ていかない換気異常部分として検出できることになる。
【０００５】
さて、この複数の呼吸段階を撮影した単純Ｘ線画像を用いた呼吸機能の診断の試みとして、Ｉ.Ｉ.(Image Intensifier）を用いて吸気から呼気までの複数の段階を撮影した動画像から換気異常を検出できるが、このような換気異常の検出をより高い精度で行うためには複数の画像間の位置合わせが必要であるとの見解が報告されている（例えば、非特許文献１）。また、近年、実用化が進んでいる動画対応のＦＰＤ(Flat-Panel Detector；平面検出器）を搭載したＸ線画像デジタル撮影装置を用いた検討も行われており、Ｉ.Ｉ.よりも高解像度の胸部動画像を用いることで、より精密に肺野の濃度の変化から呼吸機能情報を取得できることが示唆されており、さらに、図２４のように、撮影された動画像のうち隣接する画像間の位置合わせを行い、差分を計算した画像による差分動画像を作成した解析も試みられている（例えば、非特許文献２）。
【０００６】
一方、同一の被写体について時系列的に異なるタイミングで撮影して得られた２つの画像中の被写体の位置合わせを行い、両画像の差分による差分画像を生成する経時サブトラクション技術が知られている（例えば、特許文献１、２、３、４、非特許文献３）。この技術は、例えば、同一の被検者の胸部を撮影した放射線画像のうち、１年前のものと現在のものとを比較読影するような場合に有効なものである。
【特許文献１】特開平７-３７０７４号公報
【特許文献２】特開平８-３３５２７１号公報
【特許文献３】特開２００１-１５７６７５号公報
【特許文献４】特開平２００２-０３２７３５号公報
【非特許文献１】J.Liang, et.al, "Dynamic chest image analysis: model-based ventilation study with pyramid images",（米国）, Proceedings of SPIE Medical Imaging 1997: Physiology and Function from Multidimensional Images, SPIE, May 1997, Vol.3033, p.81-92
【非特許文献２】田中，真田，外５名，「胸部動画像を対象とした呼吸性動態の定量化」，医用画像情報学会雑誌，医用画像情報学会，2003年1月，第20巻，第1号, p.13-19
【非特許文献３】A.Kano, K.Doi, H.MacMahon, D.Hassell, M.L.Giger, “Digital image subtraction of temporally sequential chest images for detection of interval change”,（米国）, Medical Physics, AAPM, Vol.21, Issue 3, March 1994, p.453-461
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような肺の換気異常の診断においては、最大呼気画像と最大吸気画像とを比較することにより肺野の濃度の変化を観察することが重要であるとされている。
【０００８】
これに対し、非特許文献１、２では、複数の呼吸段階を表す画像によって連続的な変化を観察しているか、もしくは、隣接する画像間の比較をしているに過ぎず、最大呼気画像と最大吸気画像との間での肺野の濃度の変化を直接的かつ十分に捉えているとはいえない。
【０００９】
また、最大呼気状態と最大吸気状態との間では、肋骨や横隔膜の３次元変動により肺野のサイズ変化が大きく、また肋骨と肺野軟部とで移動量や方向等も異なるため、最大呼気画像と最大吸気画像とを直接比較することは困難である。そこで、特許文献１から４の従来の経時サブトラクション技術による画像中の被写体の位置合わせ処理により最大呼気画像と最大吸気画像との間での両画像中の被写体の位置合わせを行うことが考えられるが、上記のように両画像間の相違が大きすぎるため、精度の高い位置合わせをすることはできなかった。
【００１０】
このように、被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像の比較読影を行う場合に、その２つの画像中の被写体の位置合わせをすることによって、観察対象外の状態変化の影響を除去し、観察対象の状態変化を比較読影により観察することは不可能であった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像について、両画像中の被写体を高い精度で位置合わせし、両画像の比較読影を効果的に行うことができるように支援する方法及び装置並びに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】
【００１２】
本発明による画像読影支援方法は、被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の各々について、注目画像に含まれる被写体の位置を、隣接する画像に含まれる被写体の位置に順次合わせていき、最終的に位置合わせの基準となる基準画像に含まれる被写体の位置に合わせることによって、２つの注目画像の比較読影を支援するものである。
【００１３】
図１は、本発明による方法に基づき、注目画像１と注目画像２とをそれぞれ基準画像に位置合わせしていく様子を模式的に表したものである。図に示すように、本発明による画像読影支援方法は、被写体の状態変化を表す３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、この状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の一方（注目画像１とする）と基準画像との間にあり、注目画像１に隣接する第１の中間画像に含まれる被写体の位置に、注目画像１に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、注目画像１に含まれる被写体の位置を変換した第１の位置合わせ画像を生成し、次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と基準画像との間にあり、第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる被写体の位置に、第ｎの位置合わせ画像に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第ｎの位置合わせ画像に含まれる被写体の位置を変換した第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成することを、ｎ＝１から順に第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで繰り返し行い、２つの注目画像の他方（注目画像２とする）についても同様にして、第１の位置合わせ画像を生成した後、第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで第ｎの位置合わせ画像から第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成する処理を繰り返し行い、これにより、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を、基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成することを特徴とする。
【００１４】
なお、基準画像は注目画像の一方と一致していてもよい。したがって、本発明による画像読影支援方法は以下のように表すこともできる。  
すなわち、被写体の状態変化を表し、その状態変化の順に並べられた３以上の画像１から画像Ｎのうち、隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援する画像読影支援方法であって、これら２つの注目画像の一方を画像Ｋとし、これら３以上の画像中の任意の画像Ｌを基準画像としたときに（ただし、Ｎは３以上の自然数、Ｋ及びＬは１以上Ｎ以下の自然数とする）、
（１）Ｋの値がＬの値より小さい場合には、
画像（Ｋ＋１）に含まれる被写体の位置に、注目画像Ｋに含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、注目画像Ｋに含まれる被写体の位置を変換した位置合わせ画像（Ｋ＋１）を生成し、
次に、（Ｋ＋１）以上（Ｌ−１）以下の自然数ｍについて、画像（ｍ＋１）に含まれる被写体の位置に位置合わせ画像ｍに含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、位置合わせ画像ｍに含まれる被写体の位置を変換した位置合わせ画像（ｍ＋１）を生成することを、ｍの値を（Ｋ＋１）から順に１ずつ加算していきｍ＝（Ｌ−１）になるまで繰り返し行って、注目画像Ｋに含まれる被写体の位置を基準画像Ｌに含まれる被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成し、
（２）Ｋの値がＬの値より大きい場合には、
画像（Ｋ−１）に含まれる被写体の位置に、注目画像Ｋに含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、注目画像Ｋに含まれる被写体の位置を変換した位置合わせ画像（Ｋ−１）を生成し、
次に、（Ｌ＋１）以上（Ｋ−１）以下の自然数ｍについて、画像（ｍ−１）に含まれる被写体の位置に位置合わせ画像ｍに含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、位置合わせ画像ｍに含まれる被写体の位置を変換した位置合わせ画像（ｍ−１）を生成することを、ｍの値を（Ｋ−１）から順に１ずつ減算していきｍ＝（Ｌ＋１）になるまで繰り返し行って、注目画像Ｋに含まれる被写体の位置を基準画像Ｌに含まれる被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成し、
（３）Ｋの値とＬの値が等しい場合には、
注目画像Ｋを最終位置合わせ画像とし、
同様にして、２つの注目画像の他方に対しても位置合わせ処理を繰り返し行って、最終位置合わせ画像を生成し、
これにより、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を、基準画像Ｌに含まれる被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明による画像読影支援方法は、このように隣接する中間画像中の被写体に位置合わせを行うたびに中間的な位置合わせ画像を生成せずに、位置合わせ結果情報のみを保持しておき、基準画像中の被写体との位置合わせが完了した後、すべての位置合わせ情報に基づいて最後に位置合わせ画像を生成するようにすることも考えられる。すなわち、２つの注目画像の一方（注目画像１とする）と基準画像との間にあり、注目画像１に隣接する第１の中間画像に含まれる被写体の位置に、注目画像１の一方に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第１の位置合わせ結果情報を生成し、次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と基準画像との間にあり、第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる被写体の位置に、その注目画像の一方に含まれる被写体の位置を第１の位置合わせ結果情報から第ｎの位置合わせ結果情報までの情報に基づいて変換した後の被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成することを、ｎ＝１から順に第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで繰り返し行い、２つの注目画像の他方（注目画像２とする）についても同様にして、第１の位置合わせ結果情報を生成した後、第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成する処理を繰り返し行い、最終的に、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を２つの注目画像の各々について生成されたすべての位置合わせ結果情報に基づいて各々変換し、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成するようにしてもよい。
【００１６】
さらに、これら２つの最終位置合わせ画像の差分による最終差分画像を生成するようにしてもよい。
【００１７】
この最終差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、この区分を最終差分画像中で識別可能な態様にした最終マップ画像を生成するようにしてもよい。
【００１８】
注目画像と基準画像との間に位置する中間画像の少なくとも１つについても、注目画像と同様にして、その中間画像に含まれる被写体の位置を基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成し、前記のようにして２つの注目画像に基づいて生成された２つの最終位置合わせ画像の一方と、２つの注目画像の他方及び前記の中間画像に基づいて各々生成された各最終位置合わせ画像との差分による差分画像を各々生成するようにしてもよい。図２は、被写体の状態変化を表し、状態変化の順に並べられた５つの画像の両端を注目画像１、２とし、中央の画像を基準画像とした場合に、この処理により注目画像１に基づく最終位置合わせ画像と他の画像に基づく最終位置合わせ画像との差分による差分画像を生成する処理を模式的に表したものである。図２（ａ）に示すように、まず、注目画像１、２、中間画像１、２について、各々基準画像への位置合わせ処理を順次行い、最終位置合わせ画像を生成する。ここで、基準画像については位置合わせ処理を行わず、そのまま最終位置合わせ画像としている。次に、図２（ｂ）に示すように、生成された最終位置合わせ画像である注目画像２′、中間画像１′、２′、基準画像の各々について、注目画像１の最終位置合わせ画像である注目画像１′との差分による差分画像１、２、３、４を生成する。なお、ここでは、中間画像のすべてについて最終位置合わせ画像を生成している。
【００１９】
この差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、これらの区分を各差分画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を各々生成するようにしてもよい。
【００２０】
また、位置合わせ処理対象の２つの画像の一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、位置合わせ処理によって求められる画素毎の移動方向および移動量に基づいて、局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、その局所領域毎の移動方向および／または移動量を局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成するようにしてもよい。
【００２１】
もしくは、被写体の状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像間における各画素の移動方向および移動量を、これらの２つの画像間に存在する画像を対象とする位置合わせ処理の各々によって求められる画素毎の移動方向および移動量をベクトルとして加算することによって求め、これらの隣接しない２つの画像のうちの一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、これらの隣接しない２つの画像間における画素毎の移動方向および移動量に基づいて、これらの隣接しない２つの画像間における局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、その局所領域毎の移動方向および／または移動量を局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成するようにしてもよい。
【００２２】
被写体が少なくとも骨部と軟部とを含むものであり、被写体の状態変化を表す３以上の画像が医用放射線画像であれば、これらの３以上の医用放射線画像から軟部のみを含む軟部画像を各々生成し、生成された軟部画像の各々を入力として、前記の各位置合わせ処理を行うようにしてもよい。
【００２３】
次に、本発明による画像読影支援装置について説明する。本発明による画像読影支援装置は、上記の画像読影支援方法を実現する装置である。
【００２４】
すなわち、被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援するものであり、これらの３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、２つの注目画像の一方と基準画像との間にあり、この注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる被写体の位置に、この注目画像の一方に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、この注目画像の一方に含まれる被写体の位置を変換した第１の位置合わせ画像を生成し、次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と基準画像との間にあり、第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる被写体の位置に、第ｎの位置合わせ画像に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第ｎの位置合わせ画像に含まれる被写体の位置を変換した第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成することを、ｎ＝１から順に第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで繰り返し行い、２つの注目画像の他方についても同様にして、第１の位置合わせ画像を生成した後、第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで第ｎの位置合わせ画像から第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成する処理を繰り返し行う累積的位置合わせ画像生成手段を設け、これにより、累積的位置合わせ画像生成手段が、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を、基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成するようにしたことを特徴とする装置である。
【００２５】
また、２つの注目画像の一方と基準画像との間にあり、その注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる被写体の位置に、その注目画像の一方に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第１の位置合わせ結果情報を生成し、次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と基準画像との間にあり、第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる被写体の位置に、注目画像の一方に含まれる被写体の位置を第１の位置合わせ結果情報から第ｎの位置合わせ結果情報までの情報に基づいて変換した後の被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成することを、ｎ＝１から順に第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで繰り返し行い、２つの注目画像の他方についても同様にして、第１の位置合わせ結果情報を生成した後、第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成する処理を繰り返し行う累積的位置合わせ結果情報生成手段と、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置をこれら２つの注目画像の各々について生成されたすべての位置合わせ結果情報に基づいて各々変換し、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成する最終位置合わせ画像生成手段とを設けたものであってもよい。
【００２６】
さらに、これら２つの最終位置合わせ画像の差分による最終差分画像を生成する最終差分画像生成手段を設けてもよい。
【００２７】
最終差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、これらの区分を最終差分画像中で識別可能な態様にした最終マップ画像を生成する最終マップ画像生成手段をさらに設けてもよい。
【００２８】
累積的位置合わせ画像生成手段が、注目画像と基準画像との間に位置する中間画像の少なくとも１つについても、注目画像と同様にして、その中間画像に含まれる被写体の位置を基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成するようにし、さらに、前記のようにして２つの注目画像に基づいて生成された２つの最終位置合わせ画像の一方と、２つの注目画像の他方及び前記の中間画像に基づいて各々生成された各最終位置合わせ画像との差分による差分画像を各々生成する手段をさらに設けてもよい。
【００２９】
これらの各差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、これらの区分を各差分画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を各々生成する手段をさらに設けてもよい。
【００３０】
また、位置合わせ処理対象の２つの画像の一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、位置合わせ処理によって求められる画素毎の移動方向および移動量に基づいて、局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、その局所領域毎の移動方向および／または移動量を局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成する手段を設けてもよい。
【００３１】
もしくは、被写体の状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像間における各画素の移動方向および移動量を、これらの２つの画像間に存在する画像を対象とする位置合わせ処理の各々によって求められる画素毎の移動方向および移動量をベクトルとして加算することによって求め、これらの隣接しない２つの画像のうちの一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、これらの隣接しない２つの画像間における画素毎の移動方向および移動量に基づいて、これらの隣接しない２つの画像間における局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、その局所領域毎の移動方向および／または移動量を局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成する手段を設けてもよい。
【００３２】
被写体が少なくとも骨部と軟部とを含むものであり、被写体の状態変化を表す３以上の画像が医用放射線画像であれば、これら３以上の医用放射線画像から軟部のみを含む軟部画像を各々生成する軟部画像生成手段をさらに設け、生成された軟部画像の各々を入力として、前記の各位置合わせ処理を行うようにしてもよい。
【００３３】
さらに、本発明による画像読影支援プログラムについて説明する。本発明による画像読影支援プログラムは、コンピュータに上記の画像読影支援方法を行わせるもの、言い換えると、コンピュータを上記の画像読影支援装置の各手段として機能させるものである。
【００３４】
すなわち、コンピュータを、被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の比較読影を支援するように機能させるプログラムであり、これらの３以上の画像のうちの１つの画像を基準画像とし、２つの注目画像の一方と基準画像との間にあり、この注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる被写体の位置に、この注目画像の一方に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、この注目画像の一方に含まれる被写体の位置を変換した第１の位置合わせ画像を生成し、次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と基準画像との間にあり、第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる被写体の位置に、第ｎの位置合わせ画像に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第ｎの位置合わせ画像に含まれる被写体の位置を変換した第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成することを、ｎ＝１から順に第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで繰り返し行い、２つの注目画像の他方についても同様にして、第１の位置合わせ画像を生成した後、第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで第ｎの位置合わせ画像から第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成する処理を繰り返し行う累積的位置合わせ画像生成手段としてコンピュータを機能させ、これにより、累積的位置合わせ画像生成手段が、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を、基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成するようにしたことを特徴とするものである。
【００３５】
また、２つの注目画像の一方と基準画像との間にあり、その注目画像の一方に隣接する第１の中間画像に含まれる被写体の位置に、その注目画像の一方に含まれる被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第１の位置合わせ結果情報を生成し、次に、１以上の自然数ｎについて、第ｎの中間画像と基準画像との間にあり、第ｎの中間画像に隣接する第（ｎ＋１）の中間画像に含まれる被写体の位置に、注目画像の一方に含まれる被写体の位置を第１の位置合わせ結果情報から第ｎの位置合わせ結果情報までの情報に基づいて変換した後の被写体の位置を合わせる位置合わせ処理を行って、第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成することを、ｎ＝１から順に第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで繰り返し行い、２つの注目画像の他方についても同様にして、第１の位置合わせ結果情報を生成した後、第（ｎ＋１）の中間画像が基準画像と一致するまで第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成する処理を繰り返し行う累積的位置合わせ結果情報生成手段と、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置をこれら２つの注目画像の各々について生成されたすべての位置合わせ結果情報に基づいて各々変換し、２つの注目画像に含まれる被写体の各々の位置を基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた２つの最終位置合わせ画像を生成する最終位置合わせ画像生成手段として、コンピュータを機能させるプログラムとしてもよい。
【００３６】
さらに、これら２つの最終位置合わせ画像の差分による最終差分画像を生成する最終差分画像生成手段としてコンピュータをさらに機能させるようにしてもよい。
【００３７】
最終差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、これらの区分を最終差分画像中で識別可能な態様にした最終マップ画像を生成する最終マップ画像生成手段としてコンピュータをさらに機能させるようにしてもよい。
【００３８】
累積的位置合わせ画像生成手段が、注目画像と基準画像との間に位置する中間画像の少なくとも１つについても、注目画像と同様にして、その中間画像に含まれる被写体の位置を基準画像に含まれる被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成するようにコンピュータを機能させるとともに、前記のようにして２つの注目画像に基づいて生成された２つの最終位置合わせ画像の一方と、２つの注目画像の他方及び前記の中間画像に基づいて各々生成された各最終位置合わせ画像との差分による差分画像を各々生成する手段としてコンピュータをさらに機能させるようにしてもよい。
【００３９】
これらの各差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、これらの区分を各差分画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を各々生成する手段としてコンピュータをさらに機能させるようにしてもよい。
【００４０】
また、位置合わせ処理対象の２つの画像の一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、位置合わせ処理によって求められる画素毎の移動方向および移動量に基づいて、局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、その局所領域毎の移動方向および／または移動量を局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成する手段としてコンピュータをさらに機能させるようにしてもよい。
【００４１】
もしくは、被写体の状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの画像間における各画素の移動方向および移動量を、これらの２つの画像間に存在する画像を対象とする位置合わせ処理の各々によって求められる画素毎の移動方向および移動量をベクトルとして加算することによって求め、これらの隣接しない２つの画像のうちの一方を所定の画素数を有する複数の局所領域に分割し、これらの隣接しない２つの画像間における画素毎の移動方向および移動量に基づいて、これらの隣接しない２つの画像間における局所領域毎の移動方向および／または移動量を求め、その局所領域毎の移動方向および／または移動量を局所領域の各位置に対応づけて表した局所移動状態画像を生成する手段としてコンピュータをさらに機能させるようにしてもよい。
【００４２】
被写体が少なくとも骨部と軟部とを含むものであり、被写体の状態変化を表す３以上の画像が医用放射線画像であれば、これら３以上の医用放射線画像から軟部のみを含む軟部画像を各々生成する軟部画像生成手段としてコンピュータをさらに機能させ、生成された軟部画像の各々を入力として、前記の各位置合わせ処理を行うようにコンピュータをさらに機能させるようにしてもよい。
【００４３】
以下では、これらの本発明による画像読影支援方法及び装置の詳細について説明する。
【００４４】
被写体の状態変化を表す３以上の画像の具体例としては、複数の呼吸段階を撮影した人間の胸部の医用放射線画像が考えられる。
【００４５】
また、この場合、２つの注目画像を最大呼気画像と最大吸気画像とすることも好ましい。
【００４６】
注目画像が３つ以上ある場合も、そのうちの任意の２つの注目画像の組合せについて本発明の方法及び装置により基準画像に含まれる被写体の位置への位置合わせ処理が行われることになるので、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４７】
基準画像は、先に説明したように、被写体の状態変化の順に並べた場合に２つの注目画像の間にある画像であってもよいし、基準画像が２つの注目画像の一方と一致していてもよい（図３(ａ)）。この場合、基準画像と一致する注目画像については、位置合わせ処理を行う必要はなく、その注目画像をそのまま最終位置合わせ画像とすればよい。また、２つの注目画像の外側に位置する画像であってもよい（図３(ｂ)）。なお、基準画像を２つの注目画像の一方と一致させた場合には、他方の注目画像についての位置合わせ処理回数が増加するため、位置合わせ処理による誤差が大きくなったり、ノイズが増加したりしてしまう。また、２つの注目画像の外側に位置する画像にした場合、基準画像を２つの注目画像の間にある画像にした場合よりも２つの注目画像全体での位置合わせ処理回数が増加するため、処理負荷が高くなってしまう。したがって、基準画像は２つの注目画像の間にある画像にするのが位置合わせ処理や位置合わせ画像の精度上は最も好ましいが、基準画像中の被写体の位置や形状が比較読影を行う上で重要な意味を持つ場合には、基準画像を注目画像の一方に一致させたり、２つの注目画像の外側に位置する画像としたりすることも有効である。
【００４８】
位置合わせ処理とは、２つの画像の少なくとも一方に対して線形または非線形の位置変換を行って、２つの画像中の被写体の位置を合わせる画像処理をいう。線形の位置変換の具体例としては、アフィン変換によって画像中の全画素を一定方向へ回転、平行移動させる処理が考えられる。非線形の位置変換とは、線形の位置変換以外の位置変換であり、画像中の画素毎に個別にシフトさせる処理である。具体的には、２つの画像中の被写体の位置に注目し、両画像中の画素毎の位置の対応関係を求め、画素毎に一方の画像から他方の画像へのシフト量を算出して位置変換を行うことが考えられる。また、前述の特許文献１、３、４等に記載の経時サブトラクション手法のように、線形の位置変換である概略的な位置合わせ処理（グローバルマッチング）と非線形の位置変換である局所的な位置合わせ処理（ローカルマッチング）とを組み合わせたものも考えられる。
【００４９】
位置合わせ画像とは、原画像中の各画素をこの線形または非線形の位置合わせ処理により求められたシフト量だけシフトすることによって生成される画像のことである。なお、非線形の位置変換（ワーピング）を行った画像をワープ画像という（特許文献１、３、４等参照）。
【００５０】
位置合わせ結果情報とは、この線形または非線形の位置合わせ処理により得られる各画素のシフト量のことである。このシフト量は、各画素の移動方向および移動量の両方を有するベクトル量である。
【００５１】
なお、前記の第ｎの位置合わせ画像から第（ｎ＋１）の位置合わせ画像を生成する処理、及び、位置合わせ処理対象の注目画像と第１から第ｎまでの位置合わせ結果情報に基づいて第（ｎ＋１）の位置合わせ結果情報を生成する処理は、位置合わせ対象の注目画像と基準画像が隣接する場合には行う必要はない。
【００５２】
最終マップ画像やマップ画像は、もとの画像を所定の画素数の局所領域によりブロック化し、各ブロックの平均画素値に対して閾値処理を行って生成するようにしてもよい。
【００５３】
局所領域の大きさ、すなわち画素数は、被写体の状態変化の観察に適した大きさを設定できるようにしておくことが好ましい。例えば、肺の呼吸機能の診断の場合、肺の放射線医用画像を、２次小葉と呼ばれる肺胞が集まった６〜１０mm程度の組織と同程度の大きさの局所領域に分割することにより、局所的な換気機能の観察が効率的に行えるようになる。
【００５４】
局所領域毎の移動方向および移動量は、例えば、その局所領域内の各画素の移動方向及び移動量を表すベクトルの合成演算により求めることができる。
【００５５】
局所移動状態画像は、局所領域毎の移動方向および／または移動量を、その局所領域の各位置に対応づけ、視認可能な態様で画像中に表示したものである。この場合、局所領域毎の移動方向および／または移動量は、位置合わせ処理対象の２つの画像のいずれか一方に重ね合わせるように表示してもよいし、位置合わせ処理によって、被写体の位置が変換された後の画像に重ね合わせるように表示してもよい。
【００５６】
（被写体の状態変化の順に並べた場合に隣接しない）２つの画像間に存在する画像を対象とする位置合わせ処理には、例えば、これらの２つの画像が、一方の注目画像に対する第ｋの中間画像と第ｍの中間画像であった場合、第ｋの位置合わせ画像と第（ｋ＋１）の中間画像による位置合わせ処理から順に、第（ｋ＋１）の位置合わせ画像と第（ｋ＋２）の中間画像による位置合わせ処理、第（ｋ＋２）の位置合わせ画像と第（ｋ＋３）の中間画像による位置合わせ処理、・・・、第（ｍ−１）の位置合わせ画像と第ｍの中間画像による位置合わせ処理までが含まれる。
【００５７】
また、局所領域の移動方向および／または移動量を、被写体の状態変化のさまざまな段階で求め、それらに基づいて複数の局所移動状態画像を生成し、生成された複数の局所移動状態画像を状態変化の順に並べて表示するようにしたり、各々の局所異動状態画像を状態変化の順に所定の時間間隔で切り替えながら動画的に表示するようにしたりしてもよい。
【００５８】
軟部画像の生成方法の具体例としては、エネルギーサブトラクション技術による方法が考えられる、エネルギーサブトラクションとは、異なる管電圧の下で時系列的にほぼ同時に撮影して得られたエネルギー分布の異なる２つの原画像（高圧画像（通常の放射線画像）及び低圧画像（高圧抑制画像））に基づいて、単純減算または加重減算を行うことによって、骨部または軟部のみの画像を生成する技術である（例えば、特開平11-205682号公報、特開2000-60834号公報参照）。
【発明の効果】
【００５９】
本発明の画像読影支援方法及び装置は、被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つの注目画像の各々について、注目画像中の被写体の位置を、その注目画像に隣接する中間画像中の被写体の位置に合わせる位置合わせ処理によって位置合わせ画像を生成し、さらにその位置合わせ画像中の被写体の位置を、その位置合わせ画像に隣接する中間画像中の被写体の位置に合わせる位置合わせ処理によってさらなる位置合わせ画像を生成することを、順次、累積的に繰り返すことにより、最終的に、注目画像中の被写体の位置を基準画像中の被写体の位置に合わせた最終位置合わせ画像を生成する。したがって、２つの注目画像から生成された２つの最終位置合わせ画像中の被写体の位置は基準画像中の被写体の位置に合わせられたものになるので、このような隣接しない２つの注目画像中の被写体を高い精度で位置合わせすることが可能になり、読影者は２つの注目画像の比較読影を容易に行うことができ効果的である。
【００６０】
特に、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像のうち最大呼気画像と最大吸気画像との比較読影を行うようにした場合には、診断上重要な両画像中の被写体の位置合わせが高い精度で実現され、診断者は両画像の比較読影が容易になり、換気異常の診断効率が向上する。
【００６１】
また、位置合わせ処理によって位置合わせ画像を生成せず、位置合わせ結果情報のみ生成し、最後に、生成されたすべての位置合わせ結果情報に基づいて注目画像を変換して最終位置合わせ画像を生成するようにした場合には、位置合わせ画像の生成回数が減少するため処理効率が向上する。
【００６２】
２つの最終位置合わせ画像の差分による最終差分画像を生成するようにした場合には、最終差分画像は、精度の高い位置合わせがなされた最終位置合わせ画像間の差分画像となるため、アーチファクトの少ない画像となり、比較読影がさらに容易になる。特に、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像のうち最大呼気画像と最大吸気画像との比較読影を行う場合には、アーチファクトの少ない差分画像を読影することにより、換気異常の診断が明確にできるようになる。
【００６３】
注目画像だけでなく、注目画像と基準画像との間に位置する中間画像の少なくとも１つについても、注目画像と同様にして最終位置合わせ画像を生成し、前記のようにして２つの注目画像に基づいて生成された２つの最終位置合わせ画像の一方と、それ以外の最終位置合わせ画像との差分による差分画像を各々生成するようにした場合には、注目画像間の比較読影だけでなく、注目画像間の変化の様子も被写体が高い精度で位置合わせされた状態で観察することが可能になるため、より精度の高い読影が実現される。特に、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像のうち最大呼気状態から最大吸気状態までの画像を対象にした場合には、肺野に空気が入っていく様子、または、肺野から空気が出て行く様子を観察することが可能もなり、診断精度の向上が実現される。
【００６４】
前記の最終差分画像や前記の差分画像に対して閾値処理を行い、最終マップ画像やマップ画像を生成する場合には、最終位置合わせ画像間での変化が視覚化され、比較読影がさらに容易になる。特に、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像のうち最大呼気画像と最大吸気画像との比較読影を行う場合には、このような視覚化によって、肺野内の濃度があまり変化しない換気異常部分を、さらに容易に発見することが可能になる。
【００６５】
ところで、上記のような被写体の状態変化に伴う画像間での濃度変化は、位置合わせ処理の誤差によるアーチファクト等のノイズの影響を受けやすいという問題がある。そこで、被写体の状態変化の各段階を表す２つの画像間における各局所領域の移動方向および／または移動量を表す局所移動状態画像を生成するようにした場合には、局所領域の移動方向や移動量は、上記の濃度変化に比べてノイズの影響を受けにくいため、診断効率や精度の低下が防止される。なお、例えば、肺の呼吸機能の診断の場合、画像間の濃度変化ではなく、画像間の局所領域の移動方向や移動量という別の観点から観察を行っても、呼吸段階の変化にかかわらず移動しない局所領域では、空気の移動がないと考えられることから、局所的な換気機能の異常の診断が可能となる。
【００６６】
また、複数の局所移動状態画像を状態変化の順に並べて表示したり、動画的に表示したりした場合、被写体の状態変化に伴う局所領域の移動の様子を連続的に把握することが可能になり、診断精度と効率の向上に資する。
【００６７】
骨部と軟部とを含む放射線画像から軟部画像を生成し、位置合わせ処理の入力としてこの軟部画像を使用するようにした場合には、位置合わせ処理における骨部の変動の影響が減少するため、位置合わせ処理の精度が向上し、軟部の変化の観察が容易になる。特に、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像から軟部画像を各々生成し、これらを位置合わせ処理の入力として使用するようにした場合には、撮影時における被写体の３次元的な体位変動により肋骨と軟部とが異なる方向に移動する場合であっても、軟部の位置合わせが可能になり、また肋骨の変動の影響がほとんどなくなるので、肺野の濃度変化の観察が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像のうち最大吸気画像と最大呼気画像との比較読影を行う場合を例として、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００６９】
図４は、本発明の実施形態となる胸部画像診断支援システムの構成の概要を示したものである。図に示すように、画像撮影・読取システム２０と、画像管理システム３０、画像読影支援システム１０、画像表示システム４０が、ＬＡＮ等のネットワーク５０を経由して通信可能な状態で接続されている。
【００７０】
画像撮影・読取システム２０は、患者の胸部を被写体として、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像を取得するものであり、ＣＲ(Computed Radiography)装置２１や、Ｉ.Ｉ.２２、動画対応のＦＰＤを搭載したＸ線画像デジタル撮影装置（以下、ＦＰＤ装置という）２３等が含まれる。
【００７１】
画像読影支援システム１０は、画像撮影・読取システム２０で撮影された放射線画像に対して画像処理を行い、診断者の読影に適した画像を生成するものであり、画像処理サーバ１１等が含まれる。本発明の実施形態となる画像読影支援装置はこの画像処理サーバ１１に実装されるものである。
【００７２】
画像管理システム３０は、画像撮影・読取システム２０や画像読影支援システム１０で生成された画像を保存・管理するものであり、画像管理サーバ３１と大容量外部記憶装置３２、データベース管理ソフトウェア（例えば、ＯＲＤＢ(Object Relational DataBase)管理ソフトウェア）等が含まれる。
【００７３】
画像表示システム４０は、画像撮影・読取システム２０や画像読影支援システム１０で生成された画像を表示するものであり、クライアントＰＣ４１や３台の高精細液晶ディスプレイ４２等が含まれる。
【００７４】
本発明の第１の実施形態となる画像読影支援装置Ａは、最大吸気画像と最大呼気画像とに含まれる被写体の位置を所定の基準画像中の被写体の位置に合わせた２つの最終ワープ画像を生成する機能を備えたものである。診断者は、この生成された２つの最終ワープ画像の比較読影を行う。
【００７５】
図５は、画像読影支援装置Ａとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図である。図に示すように、画像読影支援装置Ａには、読影条件指定手段２によって指定された読影条件情報に基づいて、画像記憶手段４に記憶されている画像１（最大吸気画像）から画像Ｎ（最大呼気画像）までの画像ファイルを読み込み、２つの注目画像である最大吸気画像と最大呼気画像とに含まれる被写体の位置を所定の基準画像中の被写体の位置に合わせた２つの最終ワープ画像を生成し、さらにこれら２つの最終ワープ画像をファイルに出力し、画像表示手段３に送信する累積的ワープ画像生成手段１が設けられており、画像読影支援システム１０の画像処理サーバ１１に実装されている。
【００７６】
累積的ワープ画像生成手段１は、画像処理サーバ１１で実行可能なプログラムと、画像処理サーバ１１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、複数の画像を記憶するフレームメモリ、出力される最終ワープ画像を記憶するハードディスク等の外部記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。
【００７７】
読影条件指定手段２は、クライアントＰＣ４１に実装され、クライアントＰＣ４１で実行可能なプログラムと、クライアントＰＣ４１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。
【００７８】
画像表示手段３は、画像表示システム４０に実装され、クライアントＰＣ４１で実行可能なプログラムと、クライアントＰＣ４１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、表示対象の画像を記憶するフレームメモリ、表示対象の画像を記憶するハードディスク等の外部記憶装置、表示対象の画像を表示する高精細液晶ディスプレイ４２、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。
【００７９】
読影条件情報には、診断対象の患者を特定する患者ＩＤや撮影日時、画像処理の方法や詳細な設定を特定する読影パターン等が含まれる。なお、本実施形態では、画像処理サーバ１１は、予め定められた複数の読影パターンのうち、読影条件指定手段２で指定された１つのパターンに基づき画像処理を行うように構成されているものとする。
【００８０】
画像記憶手段４は、画像管理システム３０に実装され、画像管理サーバ３１で実行可能なプログラムと、画像管理サーバ３１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、画像データが患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と関連づけられて記憶されている大容量外部記憶装置３２、各種入出力や通信のインターフェース、データベース管理ソフトウェア、オペレーティングシステム等から構成される。
【００８１】
次に、画像読影支援装置Ａとその周辺のシステムで行われる処理の流れを説明する。
【００８２】
まず、画像撮影・読取システム２０において、例えば、動画対応のＦＰＤ装置２３によって、患者の胸部の撮影が行われ、複数の呼吸段階を表す画像１（最大吸気）、画像２、・・・、画像Ｎ（最大呼気）のＮ個（Ｎ≧３）の画像が生成される。生成された画像は、各々、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と関連づけられ、画像毎にファイルに格納され、Ｎ個のファイルが出力される。出力されたＮ個のファイルは、画像管理システム３０にネットワーク５０経由で送信される。なお、本実施形態では、撮影時に最大吸気画像と最大呼気画像とが特定され、付随情報の中に最大吸気画像や最大呼気画像を特定する情報も含まれているものとする。
【００８３】
画像管理システム３０では、画像管理サーバ３１が、送信されてきたＮ個のファイルを受信し、データベース管理ソフトウェアで定められたデータ形式、データ構造に基づき、その受信したＮ個の画像ファイル中の画像データを患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と関連づけて大容量外部記憶装置３２に記憶する。記憶された画像データは、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報の一部または全部を検索キーとして、検索可能な状態となっている。
【００８４】
診断者は、読影条件指定手段２により、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と、読影パターン（ここでは、最大吸気画像と最大呼気画像との比較）とを指定する。この付随情報を指定することによって読影対象の画像が特定され、読影パターンを指定することによってその読影に必要な画像処理の内容が特定される。具体的には、診断者が、クライアントＰＣ４１で読影条件指定のためのプログラムを起動し、表示される画面でキーボードやマウスの操作によって、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報を入力し、予め定められた読影パターンの中から所望のパターンを選択する操作を行う。読影条件指定手段２は、入力、選択された読影条件情報を画像読影支援システム１０に送信する。
【００８５】
画像読影支援システム１０では、画像処理サーバ１１が読影条件情報を受信し、その内容を解析する。ここでは、読影パターンとして「最大吸気画像と最大呼気画像との比較」が選択されているので、その読影のために必要な画像処理を行う累積的ワープ画像生成手段１に処理が引き継がれる。
【００８６】
ここで、累積的ワープ画像生成手段１が行う処理について、図６の累積的ワープ画像生成手段１の処理の全体像を表したフローチャートと、図７のソース画像をターゲット画像に位置合わせする処理（図６の#7）の内容を表したフローチャートとを用いて説明する。なお、以下の処理では、ソース画像メモリとターゲット画像メモリという２つのフレームメモリを使用している。また、画像１から画像Ｎは、画像管理システム３０において、画像管理サーバ３１上で稼働しているデータベース管理ソフトウェアの管理下で、大容量外部記憶装置３２に格納されており、これらの画像の読込みは、画像処理サーバ１１からネットワーク５０を経由して画像管理サーバ３１に読込み要求が送信され、この要求に基づいて、画像管理サーバ３１で、データベースの検索が行われ、画像処理サーバ１１が要求した画像データが抽出され、画像管理サーバ３１がその画像データが格納されたファイルをネットワーク５０経由で画像処理サーバ１１に送信し、画像処理サーバ１１が受信したファイルに格納されている画像データを読み込むことによって行われるが、以下では、単に「画像を読み込む」と記述する。
【００８７】
まず、位置合わせの基準となる基準画像Ｍを決定する(#1)。基準画像Ｍは、注目画像毎のワープ画像の生成回数に偏りがなく、注目画像毎のワープ画像の生成回数の和が最小になるように決定される。本実施形態では、注目画像である画像１（最大吸気画像）と画像Ｎ（最大呼気画像）との中間に位置する画像Ｎ/２（または(Ｎ±１)/２、以下ではＮ/２として説明）に決定される。すなわち、Ｍ＝Ｎ/２となる。
【００８８】
次に、注目画像の１つである画像Ｑ1（以下、注目画像の１つである画像Ｑiを注目画像Ｑiという。本実施形態ではＱ1＝１であり、注目画像Ｑ1は画像１(最大吸気画像)を示す）を読み込み、ソース画像メモリに格納する(#2〜#4)。
【００８９】
ここで、Ｑ1の値とＭの値とを比較する(#5)。本実施形態ではＱ1＝１、Ｍ＝Ｎ/２、Ｎ≧３より、Ｑ1＜Ｍであるから、画像の番号を表す変数ｋにＱ1＋１(＝２)を設定し(#6a)、ソース画像メモリに格納されている画像データによる画像（以下、ソース画像Ｐ２という）に含まれている被写体の位置を、ターゲット画像メモリに格納されている画像データによる画像（以下、ターゲット画像Ｐ１という）に含まれている被写体の位置に合わせる位置合わせ処理を行う(#7)。
【００９０】
この位置合わせ処理では、まず、画像ｋ(＝２)を読み込み、ターゲット画像メモリに格納する(#7.1〜#7.2）。
【００９１】
次に、ソース画像Ｐ２とターゲット画像Ｐ１との概略的な位置合わせ処理（グローバルマッチング）を行う(#7.3)。これは、ターゲット画像Ｐ１にソース画像Ｐ２を一致させるように、ソース画像Ｐ２に対してアフィン変換（回転、平行シフト）を施す処理であり、この処理によりソース画像Ｐ２は、図８に示すようにソース画像Ｐ２′に変換される。
【００９２】
グローバルマッチング処理の完了後、局所的な位置合わせ処理（ローカルマッチング）を行う(#7.4〜#7.7)。以下に詳細に説明する。
【００９３】
ターゲット画像Ｐ１の全体を多数の関心領域（ＲＯＩ）Ｔ（以下、テンプレートＲＯＩ(Ｔ)という）に区切り、図９のように、各テンプレートＲＯＩ（Ｔ）の中心画素をそれぞれｘ−ｙ座標系（ｘ，ｙ）により表す(#7.4)。また、ソース画像Ｐ２′に探索ＲＯＩ（Ｒ）を設定する(#7.5)。この探索ＲＯＩ（Ｒ）は、ターゲット画像Ｐ１の各テンプレートＲＯＩ（Ｔ）に対応して設定され、同一の中心座標（ｘ，ｙ）を有し、テンプレートＲＯＩ（Ｔ）よりも大きい領域である。ここでは、テンプレートＲＯＩ（Ｔ）の４倍（縦横ともに２倍）の大きさの領域としている。
【００９４】
ソース画像Ｐ２′に設定された各探索ＲＯＩ（Ｒ）の中で、ターゲット画像Ｐ１の対応するテンプレートＲＯＩ（Ｔ）を移動させて、両画像Ｐ１，Ｐ２′のマッチング度合いが最も高くなる位置（ＲＯＩの中心位置（ｘ′，ｙ′））を探索ＲＯＩ（Ｒ）毎に求める（ローカルマッチングによるＲＯＩ毎のシフト量算出; #7.6)）。マッチング度合いの高低を示す指標値としては、最小自乗法や相互相関による指標値を用いることができる。
【００９５】
このようにして求められた各ＲＯＩの中心画素（ｘ，ｙ）毎のシフト値（Δｘ，Δｙ）（ただし、Δｘ＝ｘ′−ｘ，Δｙ＝ｙ′−ｙ）は、各画像Ｐ１，Ｐ２間において図１０に示すようなものとなる。そして中心画素（ｘ，ｙ）毎のシフト値（Δｘ，Δｙ）を用いて、ソース画像Ｐ２′の全ての画素に対するシフト値（Δｘ，Δｙ）を求めるために、２次元１０次のフィッティング多項式による近似処理を行なう(#7.7)。そして得られた画素毎のシフト値（Δｘ，Δｙ）に基づいて、ソース画像Ｐ２′の各画素（ｘ，ｙ）をシフトさせる、非線形歪変換処理（ワーピング）をソース画像Ｐ２′に対して施してワープ画像ｋを生成する(#7.8)。
【００９６】
以上の処理により、注目画像Ｑ１(画像１)中の被写体の位置を、注目画像Ｑ１に隣接する画像ｋ(＝２)中の被写体の位置に合わせたワープ画像ｋ(＝２)が生成される。
【００９７】
そして、ワープ画像ｋ(＝２)をソース画像メモリに格納した後(#7.9)、ｋの値を１加算し、ｋ＝３にする(#8a)。ここで、ｋの値とＭの値との比較を行う(#9a)。
【００９８】
ｋ≦Ｍの場合には、ソース画像をターゲット画像に位置合わせする処理を繰り返し行う(#7)。今回はｋ＝３であるから、画像３を読み込み(#7.1)、ターゲット画像メモリに格納した後(#7.2)、前回と同様の処理を行い(#7.3〜#7.8)、ソース画像Ｐ２（ワープ画像２）中の被写体の位置をターゲット画像Ｐ１（画像３）中の被写体の位置に合わせたワープ画像３を生成する。以降、同様にして、ｋの値を１ずつ加算しながら、位置合わせ処理を繰り返し、ワープ画像（ｋ−１）中の被写体の位置を画像ｋ中の被写体の位置に合わせたワープ画像ｋを生成していく（図１１（ａ）参照）。
【００９９】
そして、ｋ＝Ｍとなった場合に、同様にしてワープ画像（Ｍ−１）中の被写体の位置を基準画像Ｍ中の被写体の位置に合わせたワープ画像Ｍを生成した後、ｋの値を１加算すると(#8a)、ｋ＞Ｍとなるから(#9a)、ソース画像メモリに格納されているワープ画像を最終ワープ画像としてファイルに出力する(#10)。この最終ワープ画像は、注目画像Ｑ1中の被写体の位置を基準画像Ｍ中の被写体の位置に合わせたものである。
【０１００】
次に、ｉの値を１加算してｉ＝２とし(#11)、注目画像の総数Ｉmaxの値との比較を行う(#12)。本実施形態では、Ｉmax＝２であるから、次の注目画像Ｑ2を読み込み(#3)、ソース画像メモリに格納する(#4)。
【０１０１】
本実施形態では、注目画像Ｑ2は画像Ｎ（最大呼気画像）であるからＱ2＝Ｎとなり、Ｑ2の値とＭの値とを比較すると(#5)、はＱ2＝Ｎ、Ｍ＝Ｎ/２より、Ｑ2＞Ｍであるから、ｋにＱ2−１(＝Ｎ−１)を設定し(#6b)、ソース画像Ｐ２に含まれている被写体の位置を、ターゲット画像Ｐ１に含まれている被写体の位置に合わせる位置合わせ処理を行う(#7)。
【０１０２】
以下、注目画像Ｑ1の場合と同様の処理を行い(#7.1〜#7.9)、注目画像Ｑ2中の被写体の位置を画像（Ｎ−１）中の被写体の位置に合わせたワープ画像（Ｎ−１）を生成し、ソース画像メモリに格納する。
【０１０３】
そして、ｋの値を１減算してｋ＝Ｎ−２とし(#8b)、ｋの値とＭの値との比較を行う(#9b)。
【０１０４】
ｋ≧Ｍの場合には、ソース画像をターゲット画像に位置合わせする処理を繰り返し行う(#7)。今回はｋ＝Ｎ−２であるから、画像（Ｎ−２）を読み込み(#7.1)、ターゲット画像メモリに格納した後(#7.2)、前回と同様の処理を行い(#7.3〜#7.8)、ソース画像Ｐ２（ワープ画像(Ｎ−１)）中の被写体の位置をターゲット画像Ｐ１（画像(Ｎ−２)）中の被写体の位置に合わせたワープ画像（Ｎ−２）を生成する。以降、同様にして、ｋの値を１ずつ減算しながら、位置合わせ処理を繰り返し、ワープ画像（ｋ＋１）中の被写体の位置を画像ｋ中の被写体の位置に合わせたワープ画像ｋを生成していく（図１１（ｂ）参照）。
【０１０５】
そして、ｋ＝Ｍとなった場合に、同様にしてワープ画像（Ｍ＋１）中の被写体の位置を基準画像Ｍ中の被写体の位置に合わせたワープ画像Ｍを生成した後、ｋの値を１減算すると(#8b)、ｋ＜Ｍとなるから(#9b)、ソース画像メモリに格納されているワープ画像を最終ワープ画像としてファイルに出力する(#10)。この最終ワープ画像は、注目画像Ｑ2中の被写体の位置を基準画像Ｍ中の被写体の位置に合わせたものである。
【０１０６】
次に、ｉの値を１加算してｉ＝３とし(#11)、注目画像の総数Ｉmaxの値との比較を行う(#12)。本実施形態では、Ｉmax＝２であるから、ｉ＞Ｉmaxとなり、処理を終了する。
【０１０７】
以上、フローチャートを用いて詳細に説明したように、累積的ワープ画像生成手段１は最大吸気画像と最大呼気画像との各々についての最終ワープ画像を生成し、２つの最終ワープ画像ファイルを出力する。これら２つの最終ワープ画像ファイルは、画像処理サーバ１１から画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１にネットワーク５０を経由して送信される。クライアントＰＣ４１では、画像表示手段３が、受信した２つの最終ワープ画像ファイルに基づき、３台の高精細液晶ディスプレイ４２のうちの２台に、２つの最終ワープ画像、すなわち、最大吸気状態と最大呼気状態を表す位置合わせ処理済の２つの画像を各々表示する処理を行い、これらの画像が診断者の比較読影に供される。
【０１０８】
このように本発明の第１の実施形態となる画像読影支援装置Ａによれば、累積的ワープ画像生成手段１が、２つの注目画像の各々について、注目画像中の被写体の位置を、その注目画像に隣接する中間画像中の被写体の位置に合わせる位置合わせ処理によってワープ画像を生成し、さらにそのワープ画像中の被写体の位置を、そのワープ画像に隣接する中間画像中の被写体の位置に合わせる位置合わせ処理によってさらなるワープ画像を生成することを、順次、累積的に繰り返すことにより、最終的に、注目画像中の被写体の位置を基準画像中の被写体の位置に合わせた最終ワープ画像を生成する。したがって、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像のうち、診断上重要な２つの注目画像である最大吸気画像と最大呼気画像とに含まれる被写体の位置合わせが高い精度で実現され、診断者は両画像の比較読影が容易になり、換気異常の診断効率が向上する。
【０１０９】
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について説明する。
【０１１０】
上記の説明では、累積的ワープ画像生成手段１は、ソース画像とターゲット画像との位置合わせを行う度にワープ画像を生成していたが、これを行わず、注目画像中の被写体の位置が基準画像中の被写体の位置に合わせられた時点で、１回のみワープ画像を生成することも考えられる。すなわち、図７のフローチャートで、ソース画像をワーピング（非線形歪変換）して、ワープ画像ｋを生成し(#7.8)、ワープ画像ｋをソース画像メモリに格納する(#7.9)処理を省略し、２次元１０次のフィッティング多項式を用いて近似、算出した画素毎のシフト量を出力するに留め (#7.7)、ｋを１加算（#8a,b)後に繰り返し行われるソース画像Ｐ２をターゲット画像Ｐ１に位置合わせする処理(#7)において、ソース画像Ｐ２（この場合、注目画像Ｑiのまま）と前回までに算出されたシフト量とに基づき、画像ｋとのグローバルマッチング以下の処理を行うようにすればよい。そして、ｋ＞Ｍ（またはｋ＜Ｍ）となり(#9aまたは#9b)、注目画像中の被写体の位置が基準画像中の被写体の位置に合わせられた時点で、ソース画像Ｐ２とそれまでに算出されたシフト量とに基づいて最終ワープ画像を生成し、ファイル出力するようにする(#10)。このようにすれば、ワープ画像の生成回数が減少するため処理効率が向上する。
【０１１１】
また、上記の説明では、注目画像Ｑ1について最終ワープ画像を生成した後、注目画像Ｑ2について最終ワープ画像を生成するというように、注目画像毎の位置合わせ・ワープ画像生成処理を直列的に行っているが、画像処理サーバ１１が並列処理可能な構成であれば、この注目画像毎の位置合わせ・ワープ画像生成処理を同時に並列的に行うことにより、処理時間の短縮を図ることが可能になる。
【０１１２】
上記の説明では、画像１から画像Ｎまでを画像管理サーバ３１から受信して、画像処理サーバ１１が処理を行うようにしているが、画像１から画像Ｎまでを画像撮影・読取システム２０から直接受信するようにしてもよい。このようにすると、比較読影を撮影と同時に行う場合に効率的である。一方、生成された最終ワープ画像を、クライアントＰＣ４１に直接送らず、画像管理サーバ３１に送信し、画像管理サーバ３１上のデータベース管理ソフトウェアの管理下において、受信した最終ワープ画像を患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と関連づけて大容量外部記憶装置３２に記憶しておいてもよい。このようにすると、診断者は比較読影対象の画像に対して行うべき処理を読影条件指定手段２によって予約しておくことが可能になり、比較読影時に画像処理サーバ１１による処理を待つ必要がなくなるだけでなく、画像処理サーバ１１が夜間等のバッチ処理で最終ワープ画像を生成することが可能になり、画像処理サーバ１１の負荷分散にも資する。
【０１１３】
上記説明では、撮影時に最大吸気画像と最大呼気画像とが特定され、付随情報の中に最大吸気画像や最大呼気画像を特定する情報も含まれているものとしたが、累積的ワープ画像生成手段１が、画像の平均濃度等から最大吸気画像と最大呼気画像とを特定するようにしてもよい。
【０１１４】
この他、上記説明では、累積的ワープ画像生成手段１は画像処理サーバ１１に、読影条件指定手段２はクライアントＰＣ４１に、画像表示手段３はクライアントＰＣ４１と高精細液晶ディスプレイ４２に、画像記憶手段４は画像管理サーバ３１と大容量外部記憶装置３２に、それぞれ分散して実装されているが、これらを１台のコンピュータに実装するようにしてもよい。これは小規模なシステムの場合に有効である。
【０１１５】
本発明の第２の実施の形態となる画像読影支援装置Ｂは、最大吸気画像と最大呼気画像とに含まれる被写体の位置を所定の基準画像中の被写体の位置に合わせた２つの最終ワープ画像の差分画像を生成する機能を備えたものである。
【０１１６】
図１２は、画像読影支援装置Ｂとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図である。最大吸気画像と最大呼気画像とについての２つの最終ワープ画像の差分による最終差分画像生成手段５を設けた点のみが、画像読影支援装置Ａと相違している。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１１７】
最終差分画像生成手段５は、画像処理サーバ１１で実行可能なプログラムと、画像処理サーバ１１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、複数の画像を記憶するフレームメモリ、出力される最終差分画像を記憶するハードディスク等の外部記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。
【０１１８】
最終差分画像生成手段５は、累積的ワープ画像生成手段１が生成した２つの最終ワープ画像を読み込み、両画像の対応する画素間で減算処理を行うことにより、最終差分画像を生成し、ファイル出力する。この出力されたファイル（最終差分画像ファイルと呼ぶ）は、累積的ワープ画像生成手段１によって出力された２つの最終ワープ画像ファイルとともに、画像処理サーバ１１から画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１にネットワーク５０を経由して送信される。クライアントＰＣ４１では、画像表示手段３が、受信した３つの画像ファイルに基づき、３台の高精細液晶ディスプレイ４２の各々に、最大吸気状態と最大呼気状態とを表す２つの最終ワープ画像、最終差分画像とを表示する処理を行い、これらの画像が診断者の比較読影に供される（図１３参照）。
【０１１９】
このように本発明の第２の実施形態となる画像読影支援装置Ｂによれば、累積的ワープ画像生成手段１が精度の高い位置合わせをして生成した最大吸気状態と最大呼気状態とを表す２つの最終ワープ画像に基づき、最終差分画像生成手段５が差分画像を生成するので、差分画像はアーチファクトの少ない画像となり、診断者は、比較読影を容易に行うことが可能になり、肺の換気異常の診断がより明確になる。具体的には、換気が正常に行われていれば、空気を吸った状態から空気を吐くことによって肺野内から空気が出て行き、肺野内のＸ線の吸収量が大きくなる。このため、肺野内では最大吸気画像と最大呼気画像との間で濃度が変化し、この変化が最終差分画像中に現れる。しかし、換気異常部分は、空気を吐いても空気が出て行かないため、Ｘ線の吸収量が小さい状態のままで濃度があまり変化しない。したがって、この濃度が変化しない部分が最終差分画像中により顕著に現れ、この部分を換気異常部分として検出できることになる。
【０１２０】
なお、累積的ワープ画像生成手段１と最終差分画像生成手段５との間での最終ワープ画像の受渡しは、ファイルを経由して行ったが、フレームメモリを両手段で共有するようにすれば、フレームメモリを経由して受渡しを行う形態での実施も可能である。
【０１２１】
また、画像表示手段３では、高精細液晶ディスプレイ４２に最終差分画像のみを表示するようにしてもよいし、最終ワープ画像ではなく、もとの最大吸気画像と最大呼気画像を表示するようにしてもよい。
【０１２２】
本発明の第３の実施の形態となる画像読影支援装置Ｃは、最終差分画像について、画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、その区分を最終差分画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を生成する機能を備えたものである。
【０１２３】
図１４は、画像読影支援装置Ｃとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図である。最終差分画像に対して閾値処理等を行い、最終マップ画像を生成するマップ画像生成手段６を設けた点のみが、画像読影支援装置Ｂと相違している。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１２４】
マップ画像生成手段６は、画像処理サーバ１１で実行可能なプログラムと、画像処理サーバ１１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、複数の画像を記憶するフレームメモリ、出力される最終差分画像を記憶するハードディスク等の外部記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。
【０１２５】
マップ画像生成手段６は、最終差分画像生成手段５が生成した最終差分画像を読み込み、胸郭検出処理（例えば、特開2002-109548号公報、特開2002-109550号公報参照）により胸郭内の領域を検出し、胸郭内の領域中を所定の大きさ（例えば３６画素×３６画素）の局所領域でブロック化し、各局所領域（ブロック）の平均画素値を求めた局所平均画像を生成する。そして、その局所平均画像に対して１種類以上の画素値を閾値とする閾値処理を行って２以上の区分に分類し、各区分を異なる色にするなどして各区分を局所平均画像中で識別可能な態様にした最終マップ画像を生成し、ファイル出力する。この出力されたファイル（最終マップ画像ファイルと呼ぶ）は、累積的ワープ画像生成手段１によって出力された２つの最終ワープ画像ファイルとともに、画像処理サーバ１１から画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１にネットワーク５０を経由して送信される。クライアントＰＣ４１では、画像表示手段３が、受信した３つの画像ファイルに基づき、３台の高精細液晶ディスプレイ４２の各々に、最大吸気状態と最大呼気状態とを表す２つの最終ワープ画像、最終マップ画像とを表示する処理を行い、これらの画像が診断者の比較読影に供される（図１８（ｄ）参照）。
【０１２６】
このように本発明の第３の実施形態となる画像読影支援装置Ｃによれば、マップ画像生成手段６が最終差分画像に基づきマップ画像を生成するので、最大吸気画像と最大呼気画像とについての最終ワープ画像間での肺野内の濃度の変化が視覚化され、肺野内の濃度があまり変化しない換気異常部分を、さらに容易に発見することが可能になる。
【０１２７】
なお、最終差分画像生成手段５とマップ画像生成手段６との間での最終差分画像の受渡しは、ファイルを経由して行ったが、フレームメモリを両手段で共有するようにすれば、フレームメモリを経由して受渡しを行う形態での実施も可能である。
【０１２８】
また、画像表示手段３では、高精細液晶ディスプレイ４２に最終マップ画像のみを表示するようにしたり、最終ワープ画像ではなく、もとの最大吸気画像と最大呼気画像を表示したり、最終差分画像もさらに表示したりするようにしてもよい。
【０１２９】
本発明の第４の実施の形態となる画像読影支援装置Ｄは、複数の画像の各々について、画像中の被写体の位置を所定の基準画像中の被写体の位置に合わせた最終ワープ画像を生成し、生成された最終ワープ画像の１つを差分基準画像として、他の最終ワープ画像との差分による差分画像を各々生成し、その差分画像中の画素値を１種類以上の閾値により２以上の区分に分類し、その区分を差分画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を生成する機能を備えたものである。
【０１３０】
図１５は、画像読影支援装置Ｄとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図である。累積的ワープ画像生成手段１が、画像１から画像Ｎまでの各々に基づいて最終ワープ画像を生成する点と、図１４の最終差分画像生成手段５の代わりに、複数の差分対象画像の各々について差分基準画像との差分による差分画像を各々生成する差分画像生成手段７を設けた点と、マップ画像のみが画像表示手段３に送信される点とが、画像読影支援装置Ｃと相違している。
【０１３１】
差分画像生成手段７は、画像処理サーバ１１で実行可能なプログラムと、画像処理サーバ１１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、複数の画像を記憶するフレームメモリ、出力される差分画像を記憶するハードディスク等の外部記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。
【０１３２】
以下、この画像読影支援装置Ｄとその周辺のシステムで行われる処理の流れを説明する。
【０１３３】
まず、画像撮影・読取システム２０での被写体の撮影により生成された複数の呼吸段階を表す画像１（最大呼気）、画像２、・・・、画像Ｎ（最大吸気）のＮ個（Ｎ≧３）の画像のファイルが画像管理システム３０にネットワーク５０経由で送信され、画像管理システム３０の大容量外部記憶装置３２に記憶される点は、上記の他の実施形態と同様である。
【０１３４】
診断者は、読影条件指定手段２により、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報とともに、読影パターンとして「最大呼気画像を基準とした差分マップ画像の読影」を指定する。読影条件指定手段２は、選択、入力された読影条件情報を画像読影支援システム１０に送信する。
【０１３５】
画像読影支援システム１０では、画像処理サーバ１１が読影条件情報を受信し、読影パターンの指定（最大呼気画像を基準とした差分マップ画像の読影）に基づき、その読影のために必要な画像処理を行う累積的ワープ画像生成手段１に処理を引き継ぐ。ここで、累積的ワープ画像生成手段１に対して画像１から画像Ｎまでのすべてを注目画像とするように指示がなされる点が、最大呼気画像と最大吸気画像の２つの画像のみが注目画像となる画像読影支援装置Ａの場合とは異なる。
【０１３６】
累積的ワープ画像生成手段１は、画像読影支援装置Ａの場合と同様にして、画像１（最大呼気）から画像Ｎ（最大吸気）までのすべてについて、各々の画像を注目画像として、注目画像中の被写体の位置を基準画像Ｍ中の被写体の位置に合わせる位置合わせ処理を行い、Ｎ個の最終ワープ画像１〜Ｎを生成し、ファイル出力する。この処理は、図６で、Ｉmax＝Ｎで、Ｑ1＝１、Ｑ2＝２、・・・、ＱN＝Ｎの場合に相当する。図１６（ａ）は、Ｎ＝５の場合に、画像３を基準画像として５つの最終ワープ画像を生成する場合の例を示したものである。
【０１３７】
次に、差分画像生成手段７の処理について図１７を参照して説明する。なお、以下の処理では、差分基準画像メモリと差分対象画像メモリという２つのフレームメモリを使用している。また、入力となる最終ワープ画像の読込みは、画像管理サーバ３１において、累積的ワープ画像生成手段１が生成、出力した最終ワープ画像ファイル中の画像データを読み込むことによって行われるが、以下では、単に「最終ワープ画像を読み込む」と記述する。
【０１３８】
差分画像生成手段７は、まず、差分基準画像を読み込み(#21)、差分基準画像メモリに格納する(#22)。本実施形態では、「最大呼気画像を基準とした差分マップ画像の読影」を読影パターンとして指定しているので、差分基準画像は、最大呼気画像１に基づいて生成された最終ワープ画像となる。次に、最終ワープ画像の番号を表す変数ｊに１を設定し(#23)、最終ワープ画像ｊ（＝１）を読み込み（#24)、差分対象画像メモリに格納する(#25)。そして、両画像メモリに格納された画像の対応する画素間で減算処理を行うことにより、差分画像ｊを生成し(#26)、ファイル出力する（以下、出力されたファイルを差分画像ファイルｊという）(#27)。ファイル出力が終了したら変数ｊの値を１加算し(#28)、ｊの値が、差分画像生成対象の画像の総数Ｊmax（ここではＪmax＝Ｎ）以下であれば、同様にして、最終ワープ画像ｊの読込み(#24)から差分画像ｊのファイル出力(#27）までを、ｊの値を１ずつ加算しながら(#28)繰り返し行う。そして、ｊ＞Ｊmaxになった時点で処理を終了する。以上の処理により、最終ワープ画像１〜Ｎの各々について、最大呼気画像１に基づく最終ワープ画像との差分をとった差分画像１〜Ｎが生成され、ファイル出力される。図１６（ｂ）は、Ｎ＝５の場合に、５つの最終ワープ画像について、最大呼気画像１に基づく最終ワープ画像１との差分による差分画像１〜４を生成する場合の例を示したものである。
【０１３９】
マップ画像生成手段６は、差分画像生成手段が生成した差分画像１〜Ｎを順次読み込み、各々の差分画像について、胸郭検出処理（例えば、特開2002-109548号公報、特開2002-109550号公報参照）により胸郭内の領域を検出し、胸郭内の領域中を所定の大きさ（例えば３６画素×３６画素）の局所領域でブロック化し、各局所領域（ブロック）の平均画素値を求めた局所平均画像を生成する。そして、その局所平均画像に対して１種類以上の画素値を閾値とする閾値処理を行って２以上の区分に分類し、各区分を異なる色にするなどして各区分を局所平均画像中で識別可能な態様にしたマップ画像を生成し、ファイル出力する。図１８は、Ｎ＝５の場合に、５つの最終ワープ画像について、最大呼気画像１に基づく最終ワープ画像１との差分による差分画像１から４に基づき各々生成された４つのマップ画像の一例を示す。この処理により出力されたＮ個のファイル（マップ画像ファイルと呼ぶ）は、画像処理サーバ１１から画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１にネットワーク５０を経由して送信される。クライアントＰＣ４１では、画像表示手段３が、受信したＮ個のマップ画像ファイルに基づき、高精細液晶ディスプレイ４２に、マップ画像を状態変化の順に表示する処理を行い、これらの画像が診断者の読影に供される。
【０１４０】
このように本発明の第４の実施形態となる画像読影支援装置Ｄによれば、累積的ワープ画像生成手段１が、最大呼気画像から最大吸気画像までの複数の画像に基づき最終ワープ画像を各々生成し、差分画像生成手段７が、生成された最終ワープ画像の各々について、最大呼気画像に基づく最終ワープ画像を基準として、他の最終ワープ画像との差分による差分画像を生成し、マップ画像生成手段６が、生成された各差分画像のマップ画像を生成するので、診断者は、肺野に空気が入っていく様子、または、肺野から空気が出て行く様子を視覚的に見やすい態様で観察することが可能になり、肺野内の濃度があまり変化しない換気異常部分を、さらに容易に発見することが可能になる。
【０１４１】
なお、累積的ワープ画像生成手段１と差分画像生成手段７との間での最終ワープ画像の受渡し、及び、差分画像生成手段７とマップ画像生成手段６との間での差分画像の受渡しは、ファイルを経由して行ったが、フレームメモリを両手段で共有するようにすれば、フレームメモリを経由して受渡しを行う形態での実施も可能である。
【０１４２】
また、画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１が最大呼気状態と最大吸気状態を表す最終ワープ画像のファイルも画像処理サーバ１１から受信するようにし、画像表示手段３が、３台の高精細液晶ディスプレイ４２のうちの２台には最大呼気状態と最大吸気状態を表す最終ワープ画像を各々表示し、残りの１台にマップ画像を動画的に表示するようにしてもよい。
【０１４３】
本発明の第５の実施形態となる画像読影支援装置Ｅは、エネルギーサブトラクション技術により生成される軟部画像を利用して、最大吸気画像と最大呼気画像とに含まれる被写体の位置を所定の基準画像中の被写体の位置に合わせた２つの最終ワープ画像を生成する機能を備えたものである。診断者は、この生成された２つの最終ワープ画像の比較読影を行う。
【０１４４】
図１９は、画像読影支援装置Ｅとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図である。図に示すように、画像撮影・読取システム２０のＸ線画像生成手段９で撮影された、１からＮまでの呼吸段階を表す高エネルギー画像１（最大吸気）からＮ（最大呼気）までと、低エネルギー画像１（最大吸気）からＮ（最大呼気）までとが画像管理システム３０の画像記憶手段４に記憶されており、画像読影支援装置Ｅは、読影条件指定手段２によって指定された読影条件情報に基づいて、画像記憶手段４に記憶されている高エネルギー画像１からＮまでと、低エネルギー画像１からＮまでの画像ファイルを読み込み、各呼吸段階についての軟部画像１からＮを生成する軟部画像生成手段８と、軟部画像１からＮを入力として、２つの注目画像である最大吸気状態と最大呼気状態とを表す軟部画像に含まれる被写体の位置を所定の基準画像中の被写体の位置に合わせた２つの最終ワープ画像を生成し、さらにこれら２つの最終ワープ画像をファイルに出力し、画像表示手段３に送信する累積的ワープ画像生成手段１とが設けられており、画像読影支援システム１０の画像処理サーバ１１に実装されている。
【０１４５】
軟部画像生成手段８は、画像処理サーバ１１で実行可能なプログラムと、画像処理サーバ１１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、複数の画像を記憶するフレームメモリ、出力される最終ワープ画像を記憶するハードディスク等の外部記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。
【０１４６】
Ｘ線画像生成手段９は、画像撮影・読取システム２０のＸ線撮影装置（図示なし）、ＣＲ装置２１として実装されている。
【０１４７】
次に、画像読影支援装置Ｅとその周辺のシステムで行われる処理の流れを説明する。
【０１４８】
まず、Ｘ線画像生成手段９によって、異なる管電圧の下で患者の胸部の撮影が行われ、１〜Ｎまでの呼吸段階を表す高エネルギー画像１（最大吸気）〜Ｎ（最大呼気）と、低エネルギー画像１（最大吸気）〜Ｎ（最大呼気）とが生成される。この高エネルギー画像と低エネルギー画像の生成方法については従来と同様の方法でよく、例えば、特開平11-205682号公報、特開2000-60834号公報等に開示されている。生成された高エネルギー画像と低エネルギー画像とは、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と関連づけられ、画像毎にファイルに格納され、２Ｎ個のファイルが出力される。出力された２Ｎ個のファイルは、画像管理システム３０にネットワーク５０経由で送信される。なお、本実施形態では、撮影時に最大吸気画像と最大呼気画像とが特定され、付随情報の中に最大吸気画像や最大呼気画像を特定する情報も含まれているものとする。
【０１４９】
画像管理システム３０では、画像管理サーバ３１が、送信されてきた２Ｎ個のファイルを受信し、データベース管理ソフトウェアで定められたデータ形式、データ構造に基づき、その受信した２Ｎ個の画像ファイル中の画像データを患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と関連づけて大容量外部記憶装置３２に記憶する。記憶された画像データは、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報の一部または全部を検索キーとして、検索可能な状態となっている。
【０１５０】
診断者は、読影条件指定手段２により、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報と、読影パターン（ここでは、最大吸気軟部画像と最大呼気軟部画像との比較）とを指定する。読影条件指定手段２は、入力、選択された読影条件情報を画像読影支援システム１０に送信する。
【０１５１】
画像読影支援システム１０では、画像処理サーバ１１が読影条件情報を受信し、その内容を解析する。ここでは、読影パターンとして「最大吸気軟部画像と最大呼気軟部画像との比較」が指定されているので、その読影のために必要な画像処理を行う軟部画像生成手段８に処理が引き継がれる。
【０１５２】
軟部画像生成手段８は、高エネルギー画像１（最大吸気）からＮ（最大呼気）と、低エネルギー画像１（最大吸気）からＮ（最大呼気）とを呼吸段階毎に順次読み込み、エネルギー分布が異なるが呼吸段階の一致する２つの画像毎に、すなわち、高エネルギー画像１と低エネルギー画像１、高エネルギー画像２と低エネルギー画像２、・・・、高エネルギー画像Ｎと低エネルギー画像Ｎの各々の組合せについて、加重減算を行うことによって軟部画像１〜Ｎを生成し、ファイル出力する。この軟部画像の生成方法については従来と同様の方法でよく、例えば、特開平11-205682号公報、特開2000-60834号公報等に開示されている。
【０１５３】
累積的ワープ画像生成手段１は、この軟部画像１〜Ｎに基づき、画像読影支援装置Ａと同様にして、最大吸気状態を表す軟部画像１と最大呼気状態を表す軟部画像Ｎとに含まれる被写体の位置を、基準画像Ｍに含まれる被写体の位置に合わせた２つの最終ワープ画像を生成し、ファイル出力する。これら２つの最終ワープ画像ファイルは、画像処理サーバ１１から画像表示システム４０のクライアントＰＣ４１にネットワーク５０を経由して送信される。クライアントＰＣ４１では、画像表示手段３が、受信した２つの最終ワープ画像ファイルに基づき、３台の高精細液晶ディスプレイ４２のうちの２台に、最終ワープ画像、すなわち、最大吸気状態と最大呼気状態とを表す位置合わせ処理済の軟部画像を表示する処理を行い、これらの画像が診断者の比較読影に供される。
【０１５４】
このように本発明の第５の実施形態となる画像読影支援装置Ｅによれば、軟部画像生成手段８が、複数の呼吸段階を撮影した放射線画像から軟部画像を各々生成し、これらを位置合わせ処理の入力として使用するようにしたので、撮影時における被写体の３次元的な体位変動により肋骨と軟部とが異なる方向に移動する場合であっても、軟部の位置合わせが可能になり、また肋骨の変動の影響がほとんどなくなるので、軟部の位置合わせの精度が向上し、肺野の濃度変化の観察が容易になる。
【０１５５】
なお、累積的ワープ画像生成手段１が、軟部画像に基づくワープ画像を生成せずに、位置合わせ結果情報（シフト量）を生成するに留め、注目画像Ｑiから基準画像Ｍへの位置合わせのためのすべての位置合わせ結果情報を、もとの画像（高エネルギー画像）に対して適用し、もとの画像に基づく最終ワープ画像を生成するようにしてもよい。軟部画像による位置合わせは、もとの画像による位置合わせに比べて、肋骨の３次元変動の影響を受けない分、位置合わせの精度が向上するが、軟部画像の生成のための画像処理によりノイズが増加してしまうこともある。したがって、位置合わせ結果情報は、精度の高い軟部画像によるものを利用し、最終ワープ画像は、ノイズの少ないもとの画像に基づいて生成することにより、より精度の高い読影を行うことが可能になる。
【０１５６】
また、画像読影支援装置Ｂと同様に、最終差分画像生成手段５をさらに設けたり、画像読影支援装置Ｃと同様に、最終差分画像生成手段５とマップ画像生成手段６とをさらに設けたり、画像読影支援装置Ｄと同様に、差分画像生成手段７とマップ画像生成手段６とをさらに設けたりすることも好ましい実施形態として考えられる。
【０１５７】
本発明の第６の実施の形態となる画像読影支援装置Ｆは、各位置合わせ処理において生成される画素毎の移動方向および移動量を表す画素変位ベクトルに基づいて、各画像間における画像中の局所領域の各々の変位を表す局所変位ベクトルを求め、この局所変位ベクトルの各々を画像中に表した局所移動状態画像を生成する機能を備えたものである。
【０１５８】
図２０は、画像読影支援装置Ｆとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図である。各画像１〜Ｎ−１と隣接する画像間の画素毎の画素変位ベクトルΔｒ1からΔｒn-1とに基づいて局所移動状態画像を生成する局所移動状態画像生成手段１０１を設けた点のみが、画像読影支援装置Ａと相違している。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１５９】
局所移動状態画像生成手段１０１は、画像処理サーバ１１で実行可能なプログラムと、画像処理サーバ１１のＣＰＵ、プログラム中で使用するデータや命令を記憶する主記憶装置、複数の画像を記憶するフレームメモリ、出力される最終差分画像を記憶するハードディスク等の外部記憶装置、各種入出力や通信のインターフェース、オペレーティングシステム等から構成される。
【０１６０】
次に、画像読影支援装置Ｆとその周辺のシステムで行われる処理の流れを説明する。
【０１６１】
まず、画像撮影・読取システム２０での被写体の撮影により生成された複数の呼吸段階を表す画像１（最大呼気）、画像２、・・・、画像Ｎ（最大吸気）のＮ個（Ｎ≧３）の画像のファイルが画像管理システム３０にネットワーク５０経由で送信され、画像管理システム３０の大容量外部記憶装置３２に記憶される点は、上記の他の実施形態と同様である。
【０１６２】
診断者は、読影条件指定手段２により、患者ＩＤや撮影日時等の付随情報とともに、読影パターンとして「局所移動状態画像の読影」を指定する。読影条件指定手段２は、選択、入力された読影条件情報を画像読影支援システム１０に送信する。
【０１６３】
画像読影支援システム１０では、画像処理サーバ１１が読影条件情報を受信し、読影パターンの指定（局所移動状態画像の読影）に基づき、その読影のために必要な画像処理を行う累積的ワープ画像生成手段１に処理を引き継ぐ。ここで、累積的ワープ画像生成手段１に対して、各位置合わせ処理で生成される画素毎の変位ベクトルを局所移動状態画像生成手段１０１に対して出力するように指示がなされる点が、画像読影支援装置Ａの場合とは異なる。
【０１６４】
累積的ワープ画像生成手段１は、画像読影支援装置Ａの場合と同様にして、最大吸気画像と最大呼気画像との各々についての最終ワープ画像を生成するとともに、各々の位置合わせ処理において、図７のステップ#7.7において生成される画素毎のシフト値（Δｘ，Δｙ）を画素変位ベクトルとして局所移動状態画像生成手段１０１に対して出力する。
【０１６５】
局所移動状態画像生成手段１０１は、１からＮ−１までの自然数ｎの各々について、以下の処理を行う。まず、画像ｎを縦横３０〜５０画素程度（１画素0.2mmの標準密度画像とする）の局所領域に分割する。これは、２次小葉と呼ばれる肺胞が集まった６〜１０mm程度の組織の局所的な換気機能の観察を行うためである。次に、ワープ画像ｎと画像ｎ＋１との位置合わせ処理で生成された画素毎の変位ベクトルを局所領域毎に合成することによって、局所領域毎の変位を表す局所変位ベクトルを求める。ここで、ワープ画像ｎとは、ｎ＝１のときは、画像１であり、ｎ≧２のときは、ワープ画像ｎ−１と画像ｎとの位置合わせ処理によって生成される画像である。そして、画像ｎの各局所領域の中心を始点として、対応する局所変位ベクトルの向きと大きさを表現した局所移動状態画像を生成する。
【０１６６】
図２１は、画像数が７で基準画像が画像４の場合に、累積的ワープ画像生成手段１と局所移動状態画像生成手段１０１とで行われる処理を模式的に表したものである。図に示したように、累積的ワープ画像生成手段１は、画像１と画像２の間で位置合わせ処理を行い、ワープ画像１ａを生成するとともに、画素毎の変位ベクトルΔｒ1を生成する。次に、ワープ画像１ａと画像３の間で位置合わせ処理を行い、ワープ画像１ｂ、変位ベクトルΔｒ2を生成し、同様にして、ワープ画像１ｃ、変位ベクトルΔｒ3を生成する。一方、画像７と画像６の位置合わせ処理によりワープ画像７ａ、変位ベクトルΔｒ6を生成し、ワープ画像７ａと画像５の位置合わせ処理により画像７ｂ、変位ベクトルΔｒ5を生成し、同様にして、ワープ画像７ｃ、変位ベクトルΔｒ4を生成する。そして、局所移動状態画像生成手段１０１は、画像１と画素毎の変位ベクトルΔｒ1から局所移動状態画像Δ１を生成し、以下同様にして、局所移動状態画像Δ２，Δ３を生成する。また、画像４と変位ベクトルΔｒ4から局所移動状態画像Δ４を生成するが、変位ベクトルΔｒ4〜Δｒ6は、画像７を画像４に順次位置合わせしていく際に生成されたものであるため、変位ベクトルΔｒ1〜Δｒ3とは向きが逆になっており、変位ベクトルの向きを逆転させてから局所移動状態画像Δ４の生成を行う必要がある。局所移動状態画像Δ５、Δ６についても同様である。
【０１６７】
画像表示手段３は、最大吸気状態と最大呼気状態を表す位置合わせ処理済の２つの画像を各々表示する処理を行うとともに、局所移動状態画像生成手段１０１で生成された複数の局所移動状態画像を呼吸段階の変化の順に（最大吸気から最大呼気の順に）、一定の時間間隔で切り替えながら動画的に表示し、呼吸に伴う肺の局所的な換気機能の観察に供される。図２２は、表示される局所移動状態画像の一例を示したものである。
【０１６８】
このように本発明の第６の実施形態となる画像読影支援装置Ｆによれば、累積的ワープ画像生成手段１の各位置合わせ処理において生成される画素毎の移動方向および移動量を表す画素変位ベクトルに基づいて、局所移動状態画像生成手段１０１が、各画像間における画像中の局所領域の変位を表す局所移動状態画像を生成するので、局所領域の移動方向や移動量に注目した被写体の観察が可能になる。ここで、局所領域の移動方向や移動量は、前述の実施形態において観察対象となっている濃度変化に比べてノイズの影響を受けにくいため、診断効率や精度の低下が防止される。
【０１６９】
なお、局所移動状態画像生成手段１０１は、隣接しない、離れた画像間での局所移動状態画像を生成するようにしてもよい。図２３は、１画像おきに局所移動状態画像を生成するようにした場合を模式的に示したものである。図に示すように、例えば、画像１と画像２の間での位置合わせ処理によって生成される変位ベクトルΔｒ1と、その位置合わせによって生成されたワープ画像１ａと画像３の間での位置合わせ処理によって生成される変位ベクトルΔｒ2と、画像１とに基づいて、局所移動状態画像Δ１を生成している。具体的には、変位ベクトルΔｒ1と変位ベクトルΔｒ2を対応する画素毎に合成し、さらに、局所領域毎に合成することによって局所変位ベクトルを求め、画像１に重ねて表示している。以下、局所移動状態画像Δ２とΔ３も同様にして生成される。
【０１７０】
また、局所移動状態画像生成手段１０１で分割される局所領域が、各位置合わせ処理における図７のステップ#7.6の段階のテンプレートＲＯＩ（Ｔ）と同様に区切られる場合には、前記のように画素毎の変位ベクトルを合成して局所変位ベクトルを求めずに、図７のステップ#7.6における各ＲＯＩの中心画素（ｘ，ｙ）毎のシフト値（Δｘ，Δｙ）を局所変位ベクトルとすることができる。このようにすることにより、処理の効率化が図られる。
【０１７１】
また、上記の説明では、局所変位ベクトルを重ね合わせる画像を変位前の原画像としていたが、変位前のワープ画像とすることもできるし、変位後の原画像やワープ画像とすることもできる。例えば、図２１で、変位ベクトルΔｒ2から求められた局所変位ベクトルを、変位前の原画像である画像２に重ね合わせて局所移動状態画像Δ２を生成しているが、画像２の代わりに、変位前のワープ画像であるワープ画像１ａや変位後の原画像である画像３、変位後のワープ画像であるワープ画像１ｂを用いることも可能である。
【０１７２】
また、前述の胸郭検出処理によって胸郭内の領域を検出すれば、表示する局所変位ベクトルを胸郭領域の内外で色分けして表示することも可能である。
【０１７３】
また、画像表示手段３は、生成された複数の局所移動状態画像を１画面中に並べて表示するようにしてもよい。
【０１７４】
なお、この局所移動状態画像は、被写体の状態変化を表す３以上の画像をその状態変化の順に並べた場合に、隣接する画像間で位置合わせ処理を行うことによって得られる画素変位ベクトルを用いて生成することも可能である。
【０１７５】
以上、本実施の形態では、複数の呼吸段階を撮影した胸部放射線画像における最大吸気画像と最大呼気画像とを比較読影する場合を例としたが、入力となる画像はこれに限定されず、被写体の状態変化を表す３以上の画像を状態変化の順に並べた場合に隣接しない２つ以上の画像であって、隣接する画像間での位置合わせ処理が可能なものであればどのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明による方法に基づき、注目画像１と注目画像２とをそれぞれ基準画像に位置合わせしていく様子を模式的に表した図
【図２】本発明による方法に基づき、５つの画像の各々について最終位置合わせ画像を生成し（ａ）、そのうちの１つの画像とそれ以外の画像との差分画像を生成する（ｂ）様子を模式的に表した図
【図３】基準画像が２つの注目画像の一方と一致している場合（ａ）、基準画像が２つの注目画像の外側に位置する場合（ｂ）に、本発明の方法を適用した様子を模式的に表した図
【図４】本発明の実施形態となる胸部画像診断支援システムの構成の概要を示した図
【図５】本発明の第１の実施形態による画像読影支援装置Ａとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図
【図６】本発明の実施形態による累積的ワープ画像生成手段が行う処理を示すフローチャート
【図７】累積的ワープ画像生成手段がソース画像をターゲット画像に位置合わせする処理を示すフローチャート
【図８】累積的ワープ画像生成手段が行うグローバルマッチング処理を説明する図
【図９】累積的ワープ画像生成手段が行うローカルマッチング処理を説明する図
【図１０】累積的ワープ画像生成手段が行うローカルマッチング処理により求めた各ＲＯＩの中心画素のシフトの様子を模式的に表した図
【図１１】累積的ワープ画像生成手段が、最大吸気画像１を基準画像に位置合わせする様子（ａ）、最大呼気画像Ｎを基準画像に位置合わせする様子（ｂ）を模式的に表した図
【図１２】本発明の第２の実施形態による画像読影支援装置Ｂとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図
【図１３】本発明の第２の実施形態において、画像表示手段により表示される最大吸気状態（ａ）、最大呼気状態（ｂ）を示す最終ワープ画像と、最終差分画像（ｃ）の一例を模式的に表した図
【図１４】本発明の第３の実施形態による画像読影支援装置Ｃとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図
【図１５】本発明の第４の実施形態による画像読影支援装置Ｄとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図
【図１６】本発明の第４の実施形態において、累積的ワープ画像生成手段が、５つの画像の各々について最終ワープ画像を生成し（ａ）、そのうちの１つの画像とそれ以外の画像との差分画像を生成する（ｂ）様子を模式的に表した図
【図１７】差分画像生成手段が行う処理を示すフローチャート
【図１８】本発明の第４の実施形態において、マップ画像生成手段が生成した４つのマップ画像の一例を模式的に表した図
【図１９】本発明の第５の実施形態による画像読影支援装置Ｅとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図
【図２０】本発明の第６の実施形態による画像読影支援装置Ｆとその周辺のシステムの論理的な構成とデータの流れとを表したブロック図
【図２１】本発明の第６の実施形態において累積的ワープ画像生成手段１と局所移動状態画像生成手段１０１とで行われる処理を模式的に表した図
【図２２】局所移動状態画像の一例を示す図
【図２３】本発明の第６の実施形態の変形例において累積的ワープ画像生成手段１と局所移動状態画像生成手段１０１とで行われる処理を模式的に表した図
【図２４】従来の技術により、複数の呼吸段階を表す動画像の隣接する画像間の差分による差分動画像を生成する処理の模式図
【符号の説明】
【０１７７】
１    累積的ワープ画像生成手段
２    読影条件指定手段
３    画像表示手段
４    画像記憶手段
５    最終差分画像生成手段
６    マップ画像生成手段
７    差分画像生成手段
８    軟部画像生成手段
９    Ｘ線画像生成手段
１０    画像読影支援システム
１１    画像処理サーバ
２０    画像撮影・読取システム
２１    ＣＲ装置
２２    Ｉ.Ｉ.
２３    ＦＰＤを搭載したＸ線画像デジタル撮影装置
３０    画像管理システム
３１    画像管理サーバ
３２    大容量外部記憶装置
４０    画像表示システム
４１    クライアントＰＣ
４２    高精細液晶ディスプレイ
５０    ネットワーク
１０１    局所移動状態画像生成手段
Ａ    本発明の第１の実施形態による画像読影支援装置
Ｂ    本発明の第２の実施形態による画像読影支援装置
Ｃ    本発明の第３の実施形態による画像読影支援装置
Ｄ    本発明の第４の実施形態による画像読影支援装置
Ｅ    本発明の第５の実施形態による画像読影支援装置
Ｆ    本発明の第６の実施形態による画像読影支援装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２２】
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