(57)【要約】胸部Ｘ線動画像における肺内のピクセル値（画素値）が心拍動性により変化する性質を利用し、ピクセル値の変化情報を肺血流の情報とみなして、肺塞栓症や心臓疾患等の診断のために有効利用する。連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、胸部Ｘ線動画像をＸ線検出器２から入力し、心拍動性変化の元情報となる心電図を心電図記録装置５から入力する。また、心電図または胸部Ｘ線動画像上で計測した心壁動態により心室収縮期及び心室拡張期の心臓動態を認識し、心室収縮期における心臓から肺への血流増加（肺血流の増加）に伴う胸部Ｘ線動画像のピクセル値の変化等の情報を生成する。
2007078012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者のＸ線動画像を入力し、該Ｘ線動画像を用いて血流を評価するための情報を生成する連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置であって、
前記Ｘ線動画像を構成する複数のフレームが格納される画像格納部と、
該画像格納部からフレームを読み出し、該読み出したフレーム毎に所定範囲内のピクセル値を算出し、該算出したピクセル値の時間的変化量を血流情報として生成する解析部とを備えたことを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、画像格納部からフレームを読み出し、該読み出したフレームに基づいて心拍位相との時間的関係の血流情報を生成することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
さらに、前記被検者の心電図が格納される心電図格納部を備え、
前記解析部は、画像格納部からフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、前記読み出したフレームに基づいて心電図との時間的関係の血流情報を生成することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、読み出したフレーム毎に、肺野領域、肺野領域を分割した領域、及びオペレータにより指定された関心領域のうちのいずれかの領域の平均ピクセル値を算出し、該領域毎の平均ピクセル値及び前記読み出した心電図を、時系列に同期させた情報として生成する局所肺血流解析手段を有することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、読み出したフレーム毎に、縦隔部内における所定領域の平均ピクセル値を算出する局所心血流解析手段を有することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項６】
請求項４に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記局所肺血流解析手段は、さらに、前記心電図から１心拍を認識し、１心拍の各フレームの平均ピクセル値からピクセル変化率を算出し、該算出したピクセル変化率を前記領域毎に比較することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項７】
請求項４に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記局所肺血流解析手段は、さらに、前記心電図のＲ波が発生してから平均ピクセル値が最小となる時点までの遅延時間、平均ピクセル値が最小となる時点以降の立ち上がり角度、及び平均ピクセル値の最大値と最小値との間の差のうちの少なくとも一つの情報を算出することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項８】
請求項４に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、さらに、フレーム毎に、ピクセル値に基づいて肺野領域と心臓との間の境界部位を検出し、該境界部位の変動量を心壁移動量として算出する心壁移動量解析手段を有することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項９】
請求項４に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、心電図からＲ波が発生したタイミングを特定し、Ｒ波に対応するフレームを特定し、該特定したフレームと１心拍における他のフレームとの間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて肺血流動態画像を生成する肺血流動態解析手段を有することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、時間的に隣り合うフレーム間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて肺血流動態画像を生成する肺血流動態解析手段を有することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項１１】
請求項４に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、該心電図に基づいて、１心拍におけるフレーム毎のピクセル値の最大値及び最小値から平均値を画素毎に算出し、前記ピクセル値と算出した平均値との差を算出し、該ピクセル値との差を用いて肺血流動態画像を生成する肺血流動態解析手段を有することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項１２】
請求項４に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、心電図からＲ波が発生したタイミングを特定し、Ｒ波に対応するフレームを特定し、１心拍におけるＭＩＰ画像を生成し、該ＭＩＰ画像と前記特定したフレームの画像との間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて肺血流分布画像を生成する肺血流分布解析手段を有することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
さらに、Ｘ線の検出タイミングを示すＸ線パルス波形が格納されるパルス波形格納部を備え、
前記肺血流分布解析手段は、前記パルス波形格納部からＸ線パルス波形を読み出し、Ｒ波に対応するフレームを、Ｘ線パルス波形に基づいて特定することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、読み出したフレームの肺領域のピクセル値を算出し、該ピクセル値に基づいて、心拍位相におけるＲ波に対応するフレームを決定し、肺血流情報を生成することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、読み出したフレームから心壁移動量を算出し、該心壁移動量に基づいて、心拍位相におけるＲ波に対応するフレームを決定し、肺血流情報を生成することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項１６】
請求項５に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置において、
前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、心電図からＲ波が発生したタイミングを特定し、Ｒ波に対応するフレームを特定し、該特定したフレームと１心拍における他のフレームとの間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて心血流動態画像を生成する心血流動態解析手段と、
前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、心電図からＲ波が発生したタイミングを特定し、Ｒ波に対応するフレームを特定し、１心拍におけるＭＩＰ画像を生成し、該ＭＩＰ画像と前記特定したフレームの画像との間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて心血流分布画像を生成する心血流分布解析手段とを有し、
前記局所心血流解析手段は、さらに、前記心電図から１心拍を認識し、１心拍の各フレームの平均ピクセル値からピクセル変化率を算出し、該算出したピクセル変化率を前記領域毎に比較することを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【請求項１７】
被検者のＸ線動画像を構成する複数のフレームが格納された画像格納部を備えた装置により、前記Ｘ線動画像を用いて血流を評価するための情報を生成する連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムであって、前記装置を構成するコンピュータに、
前記画像格納部からフレームを読み出す処理（１）と、
該読み出したフレーム毎に所定範囲内のピクセル値を算出する処理（２）と、
該算出したピクセル値の時間的変化量を血流情報として生成する処理（３）とを実行させる連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムにおいて、前記コンピュータに、
前記（２）及び（３）の処理の代わりに、
前記読み出したフレームに基づいて心拍位相を推定する処理（２）’と、
該推定した心拍位相及び前記読み出したフレームから血流情報を生成する処理（３）’とを実行させる連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラム。
【請求項１９】
請求項１７に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムにおいて、
被検者の心電図が格納された心電図格納部を備えた装置を構成するコンピュータに、
前記心電図格納部から心電図を読み出す処理（４）と、
該読み出した心電図に基づいて心拍位相を推定する処理（５）と、
該推定した心拍位相及び前記読み出したフレームから血流情報を生成する処理（６）とを実行させる連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラム。
【請求項２０】
請求項１７に記載の連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願のクロスリファレンス
本出願は、日本国特許出願２００６−５８７号（２００６年１月５日出願）及び日本国特許出願２００６−１７２７６０号（２００６年６月２２日）の優先権を要求し、参照によってこれらの出願を本明細書に合体させるものである。
技術分野
本発明は、Ｘ線動画像及び心電図を用いてコンピュータ解析を行い、肺血流や心血流等の血流を評価するための情報を生成する連続Ｘ線画像スクリーニング検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、肺塞栓症とは、塞栓子が静脈血流に乗って運ばれことにより、肺動脈（静脈血の酸素化のために肺に送る血管）を閉塞する肺循環障害をいう。例えば、肺塞栓症の一つであるエコノミー症候群は、座席に同じ姿勢で座った状態を長時間維持することにより、膝の裏周辺の静脈血が流れ難くなり、血の固まりである塞栓子ができて、肺塞栓症に至る疾患である。このような肺塞栓症は、塞栓子が肺動脈を閉塞することから、肺血流に異常を来してしまう。
この肺塞栓症を診断するには、心電図、血液検査、胸部レントゲンまたは心臓超音波検査等が行われ、これらの検査は、鑑別診断及び診断の傍証として有用である。しかしながら、これらの検査では肺塞栓症の診断の決め手としては十分ではない。そこで、肺血流シンチグラフィー検査または肺血管造影検査が行われる。
肺血流シンチグラフィー検査は、静脈血管注射した薬が肺に集まる性質を利用し、薬から放出されるＸ線を検出することにより、肺血流の状態を画像化する。具体的には、薬の粒子が肺毛細血管に一時的に塞栓となって留まり、血流がない場合はその粒子が欠損するという性質を利用して、肺血流の分布を得る。また、肺血管造影検査は、カテーテルを挿入後、右房・左心室・肺動脈で造影剤を注入し、肺血流をＸ線で撮影することにより、肺血流の状態を画像化する。
しかしながら、肺血流シンチグラフィー検査及び肺血管造影検査では、静脈血管注射をしたり、カテーテルを用いて造影剤を注入したりする必要があるため、被検者は、検査のために多大な体力が必要になるという負担があった。このため、被検者に検査のための負担を強いることなく、肺血流の状態を画像化する手法が望まれている。
ところで、肺血流等を画像化すると共に定量的に測定するための、Ｘ線によるコンピュータ化放射線技術の研究開発が行われている。このＸ線によるコンピュータ化放射線技術は、Ｘ線を吸収する働きのある安定キセノン、酸素及びヘリウムを被検者へ供給し、患部をＸ線で撮影することにより患部の画像化及び定量化を実現するものである（特許文献１を参照）。また、常に肺動脈を観察できる超音波エコーセンサーを用いて、肺動脈血速度を持続的に測定し、当該速度の低下を感知することにより、肺動脈の血栓または塞栓の存在を警告する技術も開示されている（特許文献２を参照）。
しかしながら、特許文献１の技術では、Ｘ線を吸収する働きのある安定キセノン等を被検者へ供給する必要があるため、患部の画像化等を実現するには簡便ではなく、しかも被検者への負担が大きいという問題があった。また、特許文献２の技術では、超音波エコーセンサーを用いているに過ぎないため、肺動脈の血栓等の診断のために十分な情報を得ることができなかった。
【特許文献１】特開平５−２７９２６８号公報
【特許文献２】特開２００３−２３５８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、肺血流や心血流等の血流に異常を来す原因である肺塞栓症や心臓疾患等の検査において、被検者に多大な負担を与えることなく、かつ、これらの疾患の診断のために有効利用できる情報を簡便に生成することが可能な連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置、プログラム及び記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置は、被検者のＸ線動画像を入力し、該Ｘ線動画像を用いて血流を評価するための情報を生成する連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置であって、前記Ｘ線動画像を構成する複数のフレームが格納される画像格納部と、該画像格納部からフレームを読み出し、該読み出したフレーム毎に所定範囲内のピクセル値を算出し、該算出したピクセル値の時間的変化量を血流情報として生成する解析部とを備えたことを特徴とする。
また、前記解析部は、画像格納部からフレームを読み出し、該読み出したフレームに基づいて心拍位相との時間的関係の血流情報を生成することが好適である。
また、本発明による連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置は、さらに、前記被検者の心電図が格納される心電図格納部を備え、前記解析部は、画像格納部からフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、前記読み出したフレームに基づいて心電図との時間的関係の血流情報を生成することを特徴とする。
この場合、前記解析部は、画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、読み出したフレーム毎に、肺野領域、肺野領域を分割した領域、及びオペレータにより指定された関心領域のうちのいずれかの領域の平均ピクセル値を算出し、該領域毎の平均ピクセル値及び前記読み出した心電図を、時系列に同期させた情報として生成する局所肺血流解析手段を有することが好適である。
また、前記解析部は、画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、読み出したフレーム毎に、縦隔部内における所定領域の平均ピクセル値を算出する局所心血流解析手段を有することが好適である。
また、前記局所肺血流解析手段は、さらに、前記心電図から１心拍を認識し、１心拍の各フレームの平均ピクセル値からピクセル変化率を算出し、該算出したピクセル変化率を前記領域毎に比較することが好適である。
また、前記局所肺血流解析手段は、さらに、前記心電図のＲ波が発生してから平均ピクセル値が最小となる時点までの遅延時間、平均ピクセル値が最小となる時点以降の立ち上がり角度、及び平均ピクセル値の最大値と最小値との間の差のうちの少なくとも一つの情報を算出することが好適である。
また、前記解析部は、さらに、フレーム毎に、ピクセル値に基づいて肺野領域と心臓との間の境界部位を検出し、該境界部位の変動量を心壁移動量として算出する心壁移動量解析手段を有することが好適である。
また、前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、心電図からＲ波が発生したタイミングを特定し、Ｒ波に対応するフレームを特定し、該特定したフレームと１心拍における他のフレームとの間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて肺血流動態画像を生成する肺血流動態解析手段を有することが好適である。
また、前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、時間的に隣り合うフレーム間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて肺血流動態画像を生成する肺血流動態解析手段を有することが好適である。
また、前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、該心電図に基づいて、１心拍におけるフレーム毎のピクセル値の最大値及び最小値から平均値を画素毎に算出し、前記ピクセル値と算出した平均値との差を算出し、該ピクセル値との差を用いて肺血流動態画像を生成する肺血流動態解析手段を有することを特徴とする。
また、前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、心電図からＲ波が発生したタイミングを特定し、Ｒ波に対応するフレームを特定し、１心拍におけるＭＩＰ画像を生成し、該ＭＩＰ画像と前記特定したフレームの画像との間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて肺血流分布画像を生成する肺血流分布解析手段を有することが好適である。
また、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置は、さらに、Ｘ線の検出タイミングを示すＸ線パルス波形が格納されるパルス波形格納部を備え、前記肺血流動態解析手段は、前記パルス波形格納部からＸ線パルス波形を読み出し、Ｒ波に対応するフレームを、Ｘ線パルス波形に基づいて特定することを特徴とする。
また、前記解析部は、読み出したフレームの肺領域のピクセル値を算出し、該ピクセル値に基づいて、心拍位相におけるＲ波に対応するフレームを決定し、肺血流情報を生成することが好適である。
また、前記解析部は、読み出したフレームから心壁移動量を算出し、該心壁移動量に基づいて、心拍位相におけるＲ波に対応するフレームを決定し、肺血流情報を生成することが好適である。
また、前記解析部は、さらに、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、心電図からＲ波が発生したタイミングを特定し、Ｒ波に対応するフレームを特定し、該特定したフレームと１心拍における他のフレームとの間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて心血流動態画像を生成する心血流動態解析手段と、前記画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、心電図からＲ波が発生したタイミングを特定し、Ｒ波に対応するフレームを特定し、１心拍におけるＭＩＰ画像を生成し、該ＭＩＰ画像と前記特定したフレームの画像との間のピクセル値の差を算出し、該ピクセル値の差を用いて心血流分布画像を生成する心血流分布解析手段とを有し、前記局所心血流解析手段は、さらに、前記心電図から１心拍を認識し、１心拍の各フレームの平均ピクセル値からピクセル変化率を算出し、該算出したピクセル変化率を前記領域毎に比較することを特徴とする。
また、本発明による連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムは、被検者のＸ線動画像を構成する複数のフレームが格納された画像格納部を備えた装置により、前記Ｘ線動画像を用いて肺血流を評価するための情報を生成する連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムであって、前記装置を構成するコンピュータに、前記画像格納部からフレームを読み出す処理（１）と、該読み出したフレーム毎に所定範囲内のピクセル値を算出する処理（２）と、該算出したピクセル値の時間的変化量を肺血流情報として生成する処理（３）とを実行させることを特徴とする。
また、前記（２）及び（３）の処理の代わりに、前記読み出したフレームに基づいて心拍位相を推定する処理（２）’と、該推定した心拍位相及び前記読み出したフレームから肺血流情報を生成する処理（３）’とを実行させることが好適である。
また、被検者の心電図が格納された心電図格納部を備えた装置を構成するコンピュータに、前記心電図格納部から心電図を読み出す処理（４）と、該読み出した心電図に基づいて心拍位相を推定する処理（５）と、該推定した心拍位相及び前記読み出したフレームから肺血流情報を生成する処理（６）とを実行させることが好適である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、肺血流や心血流等の血流に異常を来す原因である肺塞栓症や心臓疾患等の検査において、被検者に多大な負担を与えることなく、かつ、これらの疾患の診断のために有効利用できる情報を簡便に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１図は、本発明の実施の形態による連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１を含む全体システムの構成を示す概略図である。
第２図は、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１の機能構成を示すブロック図である。
第３図は、解析部４０の機能構成を示すブロック図である。
第４図は、解析部４０の処理を示すフローチャート図である。
第５図は、局所肺血流解析手段４１による解析結果例を示す図である。
第６図は、局所肺血流解析手段４１により解析された局所肺血流情報を示す図である。
第７図は、心壁移動量解析手段４２により解析された心壁移動量を示す図である。
第８図は、局所肺血流解析手段４１により解析された局所肺血流情報、及び心壁移動量解析手段４２により解析された心壁移動量を示す図である。
第９図は、図４に示したフローチャート図のステップ４０７の処理を示す図である。
第１０図は、肺血流動態解析手段４３により肺血流動態画像を作成するコンピュータアルゴリズムである。
第１１図は、肺血流動態解析手段４３により解析された肺血流動態画像を示す図である。
第１２図は、肺血流分布解析手段４４により肺血流分布画像を作成するコンピュータアルゴリズムである。
第１３図は、肺血流分布解析手段４４により解析された肺血流分布画像を示す第１の図である。
第１４図は、肺血流分布解析手段４４により解析された肺血流分布画像を示す第２の図である。
第１５図は、心電図を説明するための図である。
第１６図は、肺の平均ピクセル値に基づいて基準フレームを決定する手法を示す図である。
第１７図は、心壁移動量に基づいて基準フレームを決定する手法を示す図である。
第１８図は、局所心血流解析手段により解析される縦隔部を示す図である。
第１９図は、局所心血流解析手段により解析された縦隔部の血流動態情報を示す図である。
第２０図は、肺血流動態解析手段４３により肺血流動態画像を作成する他のコンピュータアルゴリズムである。
第２１図は、肺血流動態解析手段４３により肺血流動態画像を作成する他のコンピュータアルゴリズムである。
【符号の説明】
【０００７】
１  連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置
２  Ｘ線検出器
３  Ｘ線発生装置
４  Ｘ線管球
５  心電図記録装置
１０  ＣＰＵ
１１  ＨＤ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４，１５，１６  Ｉ／Ｆ
１７  表示器
１８  マウス
１９  キーボード
２１  胸部Ｘ線動画像格納部
２２  Ｘ線パルス波形格納部
２３  心電図格納部
３０  制御部
４０  解析部
４１  局所肺血流解析手段
４２  心壁移動量解析手段
４３  肺血流動態解析手段
４４  肺血流分布解析手段
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
〔本発明の概要〕
まず、本発明の概要について説明する。本発明は、胸部Ｘ線動画像における肺内及び縦隔部のピクセル値（画素値）が、心拍動により変化する性質を利用したものである。つまり、ピクセル値が心拍動による肺血流や心血流等の血流に応じて増減することに着目し、このピクセル値の変化情報を肺血流や心血流等の血流の情報とみなして、肺塞栓症や心臓疾患等の診断のために有効利用するものである。胸部Ｘ線動画像はＸ線検出器から得ることができ、心拍の位相情報は心電図記録装置から得ることができる。また、心電図により心室収縮期及び心室拡張期の心臓動態が認識されるから、心室収縮期における心臓から肺への血流増加（肺血流や心血流等の血流の増加）により、当該肺血流や心血流等の血流の増加に伴う胸部Ｘ線動画像のピクセル値の変化等の情報を精度良く得ることができる。また、ピクセル値または心壁動態から心拍位相を推定することが可能である。したがって、ピクセル値または心壁動態から推定した心拍位相情報を心電図の代わりに用いても、目的とする肺血流や心血流等の血流情報を得ることができる。詳細については後述する。
図１５は、心電図を説明するための図である。図中、縦軸は心拍電流、横軸は時間を示す。この心電図は、心臓の筋肉が活動した際に生じる微弱な活動電流（心拍電流）の変化を、体表面の特定部位において記録した曲線であり、心臓の動態を追跡するものである。図中、上部に突出した波形部分（Ｒ波）が周期的に現れており、この周期が心拍に相当する。１心拍は、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波、Ｐ波及びＱ波から成り、心電図は、これらが時間的に連続して繰り返される曲線となる。心室収縮期は、Ｒ波、Ｓ波及びＴ波までの期間をいい、血液は心臓から肺へ流れる。また、心室拡張期は、Ｔ波の後からＰ波及びＱ波までの期間をいい、血液は肺から心臓へ流れる。
ここで、図１５に示した心室収縮期において血液が心臓から肺へ流れると（肺血流が増加すると）、胸部Ｘ線動画像における肺野内のピクセル値が増加する。これは、肺血流の存在により、Ｘ線が透過し難くなり、その透過率が低下するからである。ここで、ピクセル値をＰ、Ｘ線検出器により検出されるＸ線量（Ｘ線検出器への入射線量）をＮとすると、以下の関係となる。これは、心血流の場合も同様である。
Ｐ∝１／ｌｏｇＮ          ・・・（１）
本発明はこのような性質に着目したものであり、その特徴は、心拍動性変化を反映した胸部Ｘ線動画像のピクセル値を定量化することにより、肺局所における肺血流や縦隔局所における心血流等の血流を評価し、当該定量化した情報を肺塞栓症や心臓疾患等の診断のために有効利用することにある。これにより、例えば、ピクセル値の増加が他の肺局所または縦隔局所に比べて少ない局所を判断することができ、肺塞栓症等の診断のための有用な情報として利用することができる。
〔構成〕
図１は、本発明の実施の形態による連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１を含む全体システムの構成を示す概略図である。このシステムは、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１、Ｘ線検出器２、Ｘ線発生装置３、Ｘ線管球４、及び心電図記録装置５により構成される。連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１の内部構成はハードウェア資源を表している。連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、プログラムに従って各処理を実行するＣＰＵ１０、各処理を実行するためのプログラムやデータ、胸部Ｘ線動画像、Ｘ線パルス波形及び心電図が格納されるＨＤ１１、ＯＳ等のシステムプログラムやシステムデータが格納されているＲＯＭ１２、プログラムやデータ等を一時的に格納するＲＡＭ１３、Ｘ線検出器２及びＸ線発生装置３との間の情報の入出力を中継するＩ／Ｆ１４、心電図記録装置５との間の情報の入出力を中継するＩ／Ｆ１５、胸部Ｘ線動画像、Ｘ線パルス波形、心電図及び解析結果等を画面に表示する表示器１７、オペレータの操作を入力するマウス１８、キーボード１９、並びに、表示器１７等を中継するＩ／Ｆ１６を備えている。
ＣＰＵ１０は、Ｘ線管球４がＸ線を曝射するためのタイミング信号をＩ／Ｆ１４を介してＸ線発生装置３へ出力し、Ｘ線検出器２からＩ／Ｆ１４を介して胸部Ｘ線動画像を入力し、ＨＤ１１に格納する。また、Ｉ／Ｆ１４がＸ線情報をＸ線検出器２から入力してＸ線パルス波形を生成すると、ＣＰＵ１０は、当該Ｘ線パルス波形を入力し、ＨＤ１１に格納する。また、ＣＰＵ１０は、Ｉ／Ｆ１５を介して心電図記録装置５から心電図を入力し、ＨＤ１１に格納する。また、ＣＰＵ１０は、各処理を実行するためのプログラム及びデータをＨＤ１１またはＲＯＭ１２から読み出し、ＲＡＭ１３に格納する。そして、ＲＡＭ１３に格納されたプログラムに従って、オペレータによるマウス１８及びキーボード１９の操作により、Ｉ／Ｆ１４を介してＸ線検出器２及びＸ線発生装置３を制御する。また、ＨＤ１１から胸部Ｘ線動画像等を読み出し、各解析処理を実行し、胸部Ｘ線動画像及びその解析結果等をＩ／Ｆ１６を介して表示器１７に表示する。
Ｘ線検出器２は、Ｘ線を検出することにより胸部Ｘ線動画像及びＸ線情報を生成し、当該胸部Ｘ線動画像及びＸ線情報を連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１へ出力する。例えば、被検者に対し５秒間の検査が行われると、Ｘ線検出器２は、５秒間で３０フレームの胸部Ｘ線動画像を生成すると共に、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１のＩ／Ｆ１４により３０個のパルスから成るＸ線パルス波形が生成されるように、Ｘ線情報を生成する。このＸ線検出器２は、Ｘ線を電気信号に変換して画像を得る機器であり、画像を直接デジタル化する平面検出器を使用した撮像機器である。例えばＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が用いられ、従来のＩ．Ｉ．−Ｘ線ＴＶシステムのような透視装置に比べ、Ｘ線に対する感度が高く、撮像視野が広く、かつ画像に歪みがないため、鮮明で安定した動画像を得ることができる。
尚、被検者に対し４秒間の検査を行い、Ｘ線検出器２が、４秒間で２４フレームの胸部Ｘ線動画像を生成すると共に、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１のＩ／Ｆ１４により２４個のパルスから成るＸ線パルス波形が生成されるように、必要なＸ線情報を生成するようにしてもよい。この場合、１画面に４秒間の波形を表示するオシロスコープを用いたときには、前記Ｘ線パルス波形を１画面に表示することができる点で好都合である。
Ｘ線発生装置３は、タイミング信号を連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１から入力し、当該タイミングでＸ線管球４にＸ線を曝射させる。このタイミング信号によるＸ線の曝射により、Ｘ線検出器２において、胸部Ｘ線動画像が生成される。また、心電図記録装置５は、前述の５秒間の検査中における心電図を記録し、当該心電図を連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１へ出力する。
ここで、Ｘ線検出器２により生成される胸部Ｘ線動画像、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１のＩ／Ｆ１４により生成されるＸ線パルス波形、Ｘ線発生装置３へ出力されるタイミング信号、及び、心電図記録装置５により生成される心電図は、それぞれ同期している。したがって、胸部Ｘ線動画像、Ｘ線パルス波形及び心電図は、同期した時間情報と共にＨＤ１１に格納される。
図２は、図１に示した連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１の機能構成を示すブロック図である。この連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、胸部Ｘ線動画像格納部２１、Ｘ線パルス波形格納部２２、心電図格納部２３、制御部３０、及び解析部４０を備えている。胸部Ｘ線動画像格納部２１には、前述したＸ線検出器２により生成された胸部Ｘ線動画像が格納されている。胸部Ｘ線動画像は、５秒間の検査における３０フレームの画像を１セットとし、被検者毎に格納されているものとする。ここで、胸部Ｘ線動画像は、必ずしも５秒間／３０フレームを１セットとする必要はなく、細かな時間間隔で生成された時系列画像であればよい。また、Ｘ線パルス波形格納部２２には、前述したＩ／Ｆ１４により生成されたＸ線パルス波形も格納されている。Ｘ線パルス波形は、５秒間の検査における３０のパルスを有し、被検者毎に格納されているものとする。また、心電図格納部２３には、前述した心電図記録装置５により記録された心電図が格納されている。心電図は、５秒間の検査における心臓動態波形であり、被検者毎に格納されているものとする。
ここで、胸部Ｘ線動画像格納部２１に格納された胸部Ｘ線動画像、Ｘ線パルス波形格納部２２に格納されたＸ線パルス波形、及び心電図格納部２３に格納された心電図は、前述したように同期した情報である。また、胸部Ｘ線動画像格納部２１、Ｘ線パルス波形格納部２２及び心電図格納部２３は、図１に示したＨＤ１１に相当する。
制御部３０は、オペレータの操作により、被検者の検査を開始する。具体的には、Ｘ線検出器２に対し胸部Ｘ線動画像を、Ｉ／Ｆ１４に対しＸ線パルス波形をそれぞれ生成させ、心電図記録装置５に対し心電図を記録させる。この場合、制御部３０は、Ｘ線管球４にＸ線を曝射させるためのタイミング信号をＸ線発生装置３へ出力する。ここで、５秒間の検査において３０フレームの胸部Ｘ線動画像を生成する場合には、１６６ｍｓｅｃ毎にタイミング信号を出力する。制御部３０は、被検者の検査が終了すると、検査結果である胸部Ｘ線動画像をＸ線検出器２から入力し、胸部Ｘ線動画像格納部２１に格納する。また、Ｘ線パルス波形をＩ／Ｆ１４から入力し、Ｘ線パルス波形格納部２２に格納する。ここで、５秒間の検査において３０フレームの胸部Ｘ線動画像が生成された場合には、Ｘ線パルス波形は１６６ｍｓｅｃ毎のパルスとなる。さらに、制御部３０は、心電図を心電図記録装置５から入力し、心電図格納部２３に格納する。このように、制御部３０は、被検者毎に、胸部Ｘ線動画像、Ｘ線パルス波形及び心電図を胸部Ｘ線動画像格納部２１、Ｘ線パルス波形格納部２２及び心電図格納部２３にそれぞれ格納する。
解析部４０は、オペレータの操作により、指定された被検者毎に、胸部Ｘ線動画像格納部２１から胸部Ｘ線動画像を、Ｘ線パルス波形格納部２２からＸ線パルス波形を、心電図格納部２３から心電図をそれぞれ読み出し、これらの同期した情報に基づいて、心拍動性変化を反映した胸部Ｘ線動画像のピクセル値を定量化し、画面に表示する。これにより、肺局所における肺血流が評価され、肺塞栓症や心臓疾患等の診断のために有効利用されることになる。
図３は、図２に示した解析部４０の機能構成を示すブロック図である。この解析部４０は、局所肺血流解析手段４１、心壁移動量解析手段４２、肺血流動態解析手段４３、及び肺血流分布解析手段４４を備えている。また、図４は、図３に示す解析部４０の各手段の処理を示すフローチャート図である。以下、これらの手段の動作について詳細に説明する。
〔動作〕
まず、局所肺血流解析手段４１の動作について説明する。局所肺血流解析手段４１は、肺野領域を認識し（ステップ４０１）、一連の心拍に対するピクセル値の変化（肺血流の増減）を解析する（ステップ４０２，４０３）。以下、具体的に説明する。局所肺血流解析手段４１による第１の平均ピクセル値算出手法は、胸部Ｘ線動画像の各フレームにおいて、肺毎に平均ピクセル値を算出する処理である。局所肺血流解析手段４１は、オペレータの操作により、胸部Ｘ線動画像格納部２１から胸部Ｘ線動画像を読み出し、読み出した胸部Ｘ線動画像について、ピクセル値が大きく変化する境界を検出し、肺野領域を認識する。そして、肺毎に（右肺及び左肺について）、その肺野領域内の平均ピクセル値を算出する。これをフレーム毎に繰り返し、肺毎の平均ピクセル値を算出する。
局所肺血流解析手段４１による第２の平均ピクセル値算出手法は、各フレームにおいて、肺野領域を分割した領域（分割領域）毎に平均ピクセル値を算出する処理である。局所肺血流解析手段４１は、オペレータの操作により、胸部Ｘ線動画像格納部２１から胸部Ｘ線動画像を読み出し、読み出した胸部Ｘ線動画像について、ピクセル値が大きく変化する境界を検出し、肺野領域を認識する。そして、オペレータの操作に従って、前記認識した左右の肺野領域を複数の領域に分割し、当該分割領域毎に平均ピクセル値を算出する。これをフレーム毎に繰り返し、分割領域毎の平均ピクセル値を算出する。
局所肺血流解析手段４１による第３の平均ピクセル値算出手法は、各フレームにおいて、任意に指定された測定部位（関心領域（ＲＯＩ））毎に平均ピクセル値を算出する処理である。局所肺血流解析手段４１は、オペレータの操作により、胸部Ｘ線動画像格納部２１から胸部Ｘ線動画像を読み出す。そして、オペレータのマウスクリック等の操作により指定された関心領域毎に平均ピクセル値を算出する。これをフレーム毎に繰り返し、関心領域毎の平均ピクセル値を算出する。
また、局所肺血流解析手段４１は、第１の平均ピクセル算出手法では肺野領域毎（肺毎）に、第２の平均ピクセル算出手法では分割領域毎に、第３の平均ピックセル算出手法では関心領域毎に、それぞれ１心拍における平均ピクセル値の変化量を算出し、当該変化量及び階調数を用いてピクセル変化率を算出する。このピクセル変化量は、肺血流量の相対値を示し、ピクセル変化率は、以下の（２）式により算出される。
変化率（％）＝（平均ピクセル値の変化量／階調数）×１００    ・・・（２）
これにより、肺血流量を領域毎に比較することができる。この場合、肺塞栓の箇所には肺血流がないため、肺血流量を示す平均ピクセル値の変化量及び変化率は低下することが予想される。したがって、肺塞栓症の診断のために有効利用できる情報を得ることができる。
また、局所肺血流解析手段４１は、ステップ４０３において、オペレータの操作により、Ｘ線パルス波形格納部２２からＸ線パルス波形を、心電図格納部２３から心電図をそれぞれ読み出す。そして、前述した手法によりそれぞれ算出した平均ピクセル値、Ｘ線パルス波形及び心電図を用いて、肺血流を示す平均ピクセル値の変動を解析すると共に、当該平均ピクセル値と心電図との間の時間的関係を解析する。
図５は、局所肺血流解析手段４１により解析された平均ピクセル値と心電図との間の時間的関係の結果を示す図である。上部は平均ピクセル値のグラフを、下部は心電図を示す。局所肺血流解析手段４１は、心電図におけるＲ波の時点と、平均ピクセル値の最小値の時点との間の時間差（Ｒ波からの遅延時間）を算出する。このＲ波からの遅延時間により、肺血流の巡り速度を認識することができる。また、平均ピクセル値の最小値の時点からの立ち上がり角度を算出する。この立ち上がり角度により、肺血流の増加速度を認識することができる。また、平均ピクセル値の最小値と最大値との間の差（変化量）を算出する。さらに、局所肺血流解析手段４１は、肺毎、分割領域毎及び関心領域毎に、前述したＲ波からの遅延時間、立ち上がり角度、及び平均ピクセル値の最小値と最大値との差（変化量）を算出する（図示せず）。これにより、これらの情報を領域間で比較することができる。
局所肺血流解析手段４１は、解析により得た局所肺血流情報を画面に表示する。図６は、局所肺血流解析手段４１により解析された局所肺血流情報を示す画面イメージ図である。図６において、グラフの横軸は時間軸を、画面上部の縦軸は平均ピクセル値を示す。画面右上部には、オペレータの操作により指定された関心領域の平均ピクセル値がフレーム毎にグラフとして表示され、その下部には、時間軸に合わせた心電図及びＸ線パルス波形が表示されている。また、画面左上部には、胸部Ｘ線動画像における関心領域が黒丸で表示され、その下部には、関心領域における平均ピクセル値の比較結果が表示されている。左肺動脈の変動が最も大きい関心領域のピクセル変動量が９０であり、変化率が２．２％であること等が表示されている。図６から、関心領域の各平均ピクセル値は、Ｘ線パルス波形のパルスを生じた時間に対応しており、図１５に示した心電図において、心臓から肺へ流れる肺血流が増加する心室収縮期には平均ピクセル値が上昇し、肺血流が減少する心室拡張期には平均ピクセル値が下降していることがわかる。同様に、局所肺血流解析手段４１は、肺毎の平均ピクセル値のグラフ、または分割領域毎の平均ピクセル値のグラフを表示する。また、局所肺血流解析手段４１は、解析により得た局所肺血流情報として、図５に示した図を画面に表示する。
次に、心壁移動量解析手段４２の動作について説明する。心壁移動量解析手段４２は、胸部Ｘ線動画像に基づいて肺野領域の境界となる心壁の部位を求め、心壁移動量を解析する（ステップ４０４）。具体的には、心壁移動量解析手段４２は、オペレータの操作により指定された左心室及び右心室付近の部位において、肺野領域との境界であってピクセル値が大きく変化する部位を自動検出し、その部位の変化量を心壁移動量として算出する。これをフレーム毎に算出する。そして、心壁移動量解析手段４２は、指定領域毎に、フレーム毎の心壁移動量を表示する。
図７は、心壁移動量解析手段４２により解析された心壁移動量を示す画面イメージ図である。尚、図７に示すように、心壁移動量を、関心領域毎の平均ピクセル値と共に表示するようにしてもよいし、心壁移動量のみを表示するようにしてもよい。図７において、グラフの横軸は時間軸を、画面上部の縦軸は平均ピクセル値を示す。画面右下部には、オペレータの操作により指定された部位の心壁移動量がフレーム毎のグラフとして表示されている。心壁移動量は、図１５に示した心電図において、心室収縮期には収縮方向に、心室拡張期には拡張方向にそれぞれ変化していることがわかる。
尚、解析部４０は、局所肺血流解析手段４１により解析された局所肺血流情報と、心壁移動量解析手段４２により解析された心壁移動量とを同一画面に表示するようにしてもよい。図８は、局所肺血流情報及び心壁移動量を示す画面イメージ図である。この図は、図６及び図７を同一画面に表示した場合を示しているので、詳細な説明は省略する。
次に、肺血流動態解析手段４３の動作について説明する。肺血流動態解析手段４３は、胸部Ｘ線動画像の１心拍のフレームからＲ波が起きる直前（心室が拡張する直前）のフレームを決定し、当該フレームと他のフレームとの間のピクセル値の差から、肺血流動態画像を作成する。具体的には、肺血流動態解析手段４３は、オペレータの操作により、Ｘ線パルス波形格納部２２からＸ線パルス波形を、心電図格納部２３から心電図をそれぞれ読み出し、読み出したＸ線パルス波形について、Ｘ線が曝射された時間（横軸の値）を決定する（ステップ４０５）。また、読み出した心電図について、Ｒ波が起きた時間（横軸の値）を決定する（ステップ４０６）。そして、Ｒ波が起きる直前のフレーム番号を決定する（ステップ４０７）。ここで、Ｒ波が起きる直前のフレームを基準フレームという。尚、以下の説明では、Ｒ波が起きる直前のフレームを基準フレームとするが、必ずしも直前のフレームである必要はなく、心電図におけるＲ波のタイミングのフレームまたはそのタイミングに近いフレームであればよい。つまり、心電図におけてＲ波が発生した時の状況が反映されたフレーム（Ｒ波に対応するフレーム）であればよい。
図９は、図４に示したフローチャート図のステップ４０７の処理を説明するための図である。図９の右図は、左図に示す心電図及びＸ線パルス波形の一部を拡大したものであり、その上部は心電図を、下部はＸ線パルス波形を示す。この心電図において、波形が上方向に突出する箇所がＲ波であり、Ｘ線パルス波形において、波形が上方向に突出する箇所が、Ｘ線が曝射されたタイミングである。ここで、Ｒ波をそれぞれＲ１，Ｒ２とし、Ｘ線パルス波形のパルスをそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆとする。また、Ｘ線パルス波形のパルスａ〜ｆのタイミングで撮影した胸部Ｘ線動画像のフレーム番号をそれぞれＦａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ，Ｆｅ，Ｆｆとする（図示せず）。図９より、Ｒ１波が起きる直前のパルスはｂであり、Ｒ２波が起きる直前のパルスはｆであるから、肺血流動態解析手段４３は、心室拡張期のフレーム番号として、フレーム番号Ｆｂ，Ｆｆを決定する。尚、肺血流動態解析手段４３は、ステップ４０５において、Ｘ線パルス波形が下方向に突出する曝射タイミングの時間（パルスａ〜ｆ等のタイミング時間）を決定する。また、ステップ４０６において、心電図の波形が上方向に突出するＲ波（Ｒ１，Ｒ２等）の時間を決定する。
図４に戻って、肺血流動態解析手段４３は、読み出した胸部Ｘ線動画像のうちの基準フレームの画像と、１心拍における他のフレームの画像との間のピクセル値の差を、以下の（３）式により画素単位に計算し、肺血流動態画像を作成する（ステップ４０８，４０９）。
ＰＶｆｌｏｗ（ｎ）＝ｆ（ｎ）−ｆ（ｎ’）          ・・・（３）
ここで、ＰＶｆｌｏｗは肺血流動態画像を作成するための関数、ｎはフレーム番号（０＜ｎ＜３０）、ｆ（ｎ）はフレーム番号ｎにおける胸部Ｘ線動画像、ｎ’はその心拍における基準フレーム番号、ｆ（ｎ’）はフレーム番号ｎ’における胸部Ｘ線動画像を示す。図９において、肺血流動態画像は、基準フレームであるフレーム番号Ｆｂの画像と、フレーム番号Ｆｃ，Ｆｄ，Ｆｅ，Ｆｆの画像との間のピクセル値の差に基づいて作成される。そして、ピクセル値の差がプラス（平均ピクセル値が増加＝Ｘ線透過性が減少＝肺血流が増加）の場合は暖色で、ピクセル値の差がマイナス（平均ピクセル値が減少＝Ｘ線透過性が増加＝肺血流が減少）の場合は寒色で表し、かつその差の大きさに合わせた濃淡で肺血流動態画像を表し、当該肺血流動態画像と共に、心電図及びＸ線パルス波形を画面に表示する（ステップ４０９）。
図１０は、肺血流動態解析手段４３により肺血流動態画像を作成するコンピュータアルゴリズムである。図１０において、グラフの横軸は時間軸を示し、上から心電図、Ｘ線パルス波形、胸部Ｘ線動画像、及び、ピクセル値の差を濃淡色で表した肺血流動態画像が表示されている。肺血流動態画像は、基準フレームとフレームａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ及び次の心拍の基準フレームとの間のピクセル値の差に基づいてそれぞれ作成され、基準フレームが更新されると、更新後の基準フレームとフレームａ’，ｂ’等との間のピクセル値の差に基づいてそれぞれ作成される。図１５に示したように心電図から心室収縮期及び心室拡張期を認識できるから、各時期における肺血流動態画像のピクセル変化量、すなわち肺血流の増減度合いを画素単位で認識することができる。
また、図１１は、肺血流動態解析手段４３により解析された肺血流動態画像を示す画面イメージ図である。図１１において、右側には心電図が表示され、左側には胸部Ｘ線動画像及び肺血流動態画像が表示されている。心電図上の縦のスクロールバー（図示せず）を時間軸に沿って移動させることにより、肺血流動態画像表示部には、基準フレームと、スクロールバーが時間軸に交差する箇所のフレームとの間のピクセル値の差から作成された肺血流動態画像が表示される。
次に、肺血流分布解析手段４４の動作について説明する。肺血流分布解析手段４４は、１心拍における胸部Ｘ線動画像の各フレームから最大値投影（ＭＩＰ）画像を作成し、ＭＩＰ画像と基準フレームの画像との間のピクセル値の差から、肺血流分布画像を作成する。具体的には、肺血流分布解析手段４４は、まず、肺血流動態解析手段４３におけるステップ４０５，４０６，４０７と同様の処理を行う。すなわち、オペレータの操作により、Ｘ線パルス波形格納部２２からＸ線パルス波形を、心電図格納部２３から心電図をそれぞれ読み出し、Ｘ線パルス波形について、Ｘ線が曝射された時間を決定し（ステップ４０５）。心電図について、Ｒ波が起きた時間を決定し（ステップ４０６）、そして、基準フレームの番号を決定する（ステップ４０７）。
肺血流分布解析手段４４は、胸部Ｘ線動画像格納部２１から読み出した胸部Ｘ線動画像の各フレーム、及びステップ４０５〜４０７において決定した基準フレームに基づいて、１心拍毎のＭＩＰ画像を作成する（ステップ４１０）。具体的には、１心拍毎の各フレームにおいて、画素毎に時間軸方向に最大値を投影し、１枚のＭＩＰ画像を作成する。図９においては、基準フレーム番号はＦｂ，Ｆｆだから、Ｆｂの基準フレームを含む心拍におけるＭＩＰ画像は、基準フレーム番号Ｆｂから次の基準フレーム番号Ｆｆの一つ前のフレーム番号Ｆｅまでのフレームの画像（フレーム番号Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ，Ｆｅの胸部Ｘ線動画像）に基づいて作成される。
次に、肺血流分布解析手段４４は、１心拍毎に、ステップ４１０において作成したＭＩＰ画像と基準フレームの画像との間のピクセル値の差を、以下の（４）式により、画素毎に算出する（ステップ４１１）。ここで、１心拍は、基準フレームから次の基準フレームまでをいうものとする。
ＰＶｄｉｓ（ｎ’）＝ＭＩＰ（ｎ’）−ｆ（ｎ”）          ・・・（４）
ここで、ＰＶｄｉｓは肺血流分布画像を作成するための関数、ｎ’は心室拡張期の通し番号（０＜ｎ’＜心室拡張期の回数）、ＭＩＰはＭＩＰ画像を作成するための関数、ｎ”はその心拍における基準フレーム番号、ｆ（ｎ”）はｎ”番目の胸部Ｘ線動画像を示す。図９においては、フレームＦｂ，Ｆｃ，Ｆｄ，Ｆｅにおける肺血流分布画像は、その心拍におけるＭＩＰ画像と、その心拍における基準フレーム（フレーム番号Ｆｂの胸部Ｘ線動画像）との間のピクセル値の差に基づいて作成される。
そして、肺血流差分布解析手段４４は、ステップ４１１において作成した肺血流分布画像に対し、肺血流をカラー表示した静止画像を作成する（ステップ４１２）。この場合、算出した差に応じてカラーの濃淡を付け、差が大きい場合は濃く、差が小さい場合は淡く表示する。
図１２は、肺血流分布解析手段４４により肺血流分布画像を作成するコンピュータアルゴリズムである。図１２において、グラフの横軸は時間軸を示し、上から心電図、Ｘ線パルス波形、胸部Ｘ線動画像、ＭＩＰ画像、及び、ピクセル値の差を濃淡色で表した肺血流分布画像が表示されている。ＭＩＰ画像は、基準フレーム及びフレームａ〜ｅから作成される。また、肺血流分布画像は、ＭＩＰ画像と基準フレームの画像との間のピクセル値の差に基づいてそれぞれ作成される。また、基準フレームが更新されると、ＭＩＰ画像が更新後の基準フレーム及びフレームａ’〜ｅ’から作成され、肺血流分布画像がそのＭＩＰ画像及び基準フレームから作成される。
図１３は、肺血流分布解析手段４４により解析された第１の肺血流分布画像を示す画面イメージ図である。この図は、図１２に示したグラフの時間軸を拡張し、心拍毎の肺血流分布画像を時系列に表示したものである。また、図１４は、肺血流分布解析手段４４により解析された第２の肺血流分布画像を示す画面イメージ図である。この図は、図１１に示した画面イメージ図に加えて、１心拍目から５心拍目までの肺血流分布画像を表示したものである。図１２〜１４によれば、肺血流分布画像から総血流を認識することができ、これは肺血流シンチグラフィに相当する。これにより、１心拍毎の総血流を評価することができる。例えば、肺血流が少ない箇所は、ピクセル値の差分の値が小さいため淡く表示され、肺血流が少ない箇所は、カラー表示が欠損することが予想される。したがって、肺血流分布解析手段４４により、肺塞栓症の診断のために有効利用できる情報を得ることができる。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び意図を逸脱しない限り、種々変形が可能である。例えば、図１及び図２に示した連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、１台のコンピュータにより構成されるが、複数のコンピュータにより構成されるようにしてもよい。例えば、胸部Ｘ線動画像格納部２１、Ｘ線パルス波形格納部２２及び心電図格納部２３の各種情報を備えた情報格納用機器、制御部３０を備えた制御用機器、並びに、解析部４０を備えた解析用機器により構成され、それぞれネットワークにより接続されるようにしてもよい。
また、図１及び図２に示した連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１において、制御部３０が、心電図記録装置５から心電図を入力して心電図格納部２３に格納し、解析部４０が、心電図格納部２３から心電図を読み出してＲ波が起きた時間を決定し、基準フレームを決定するようにした。この場合、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、基準フレームを決定するために、心電図を用いなくてもよい。具体的には、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、肺の平均ピクセル値に基づいてＲ波が起きた時間を決定し、基準フレームを決定するようにしてもよいし、心壁移動量に基づいてＲ波が起きた時間を決定し、基準フレームを決定するようにしてもよい。
図１６は、肺の平均ピクセル値に基づいて基準フレームを決定する手法を示す図である。肺のピクセル値と心拍位相との間には高い相関性があり、この性質を利用することにより心拍位相を推定し、Ｒ波が起きた時間を決定することができる。図１６に示すように、肺の平均ピクセル値が最小値から最大値へ変化する期間が心室収縮期に相当し、最大値から最小値へ変化する期間が心室拡張期に相当する。したがって、肺の平均ピクセル値の最小値となる時間がＲ波が起きる時間であることから、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、平均ピクセル値の最小値となる時間の直前のフレームを、基準フレームとして決定することができる。
図１７は、心壁移動量に基づいて基準フレームを決定する手法を示す図である。心壁移動量から心拍位相を推定し、Ｒ波が起きた時間を決定することができる。図１７に示すように、心壁移動量において、心臓が拡張する方向を＋、収縮する方向を−とすると、心壁移動量が最大値から最小値へ変化する期間が心室収縮期に相当し、最小値から最大値へ変化する期間が心室拡張期に相当する。したがって、心壁移動量が最大値となる時間がＲ波が起きる時間であることから、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、心壁移動量の最大値となる時間の直前のフレームを、基準フレームとして決定することができる。
また、図１及び図２に示した連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１において、解析部４０の局所肺血流解析部４１、肺血流動態解析部４３及び肺血流分布解析部４４は、肺血流を対象にして解析処理を行うようにしたが、心血流を対象にして解析を行うようにしてもよい。ここで、局所肺血流解析部４１、肺血流動態解析部４３及び肺血流分布解析部４４は、それぞれ局所心血流解析部、心血流動態解析部及び心血流分布解析部となる。
この場合、局所心血流解析手段は、縦隔部におけるピクセル値の変化を解析する。ここで、縦隔部とは、左右の肺の中間に位置し、肺と同様に肋骨や胸郭等によって囲まれた部分をいう。具体的には、心臓を構成する心室、心房、心筋及び心隔、並びに、接続のある上大静脈、下大静脈及び大動脈等の大血管系、さらに、リンパ節等をいう。
図１８は、局所心血流解析手段により解析される縦隔部を示す図である。図１８（１）は、心臓の構成を示す図であり、図１８（２）は、胸部Ｘ線動画像の１フレームにおいて、各部の位置を示す図である。心室拡張及び収縮に伴い、房室弁、大動脈弁及び肺動脈弁が開閉し、左心室圧、左心房圧、右心室圧及び右心房圧が変化することにより、後述のように、心拍出量等の心臓の血流動態情報を得ることができる。
図１９は、局所心血流解析手段により解析された縦隔部の血流動態情報を示す図である。図１９において、（１）は大動脈、左心室、左心房の各圧力、（２）は大動脈の血流速、（３）は左心室の容積、（４）は心音、（５）は心電図、（６）は心臓における各所の平均ピクセル値をそれぞれ示している。横軸は時間を示す。局所肺血流解析手段４１による心臓における各所の平均ピクセル値算出手法は、胸部Ｘ線動画像の各フレームにおいて、オペレータの操作により指定された大動脈弓、肺動脈、左心室等の測定部位（関心領域（ＲＯＩ））毎に平均ピクセル値を算出する処理である。具体的には、局所肺血流解析手段４１は、オペレータの操作により胸部Ｘ線動画像格納部２１から胸部Ｘ線動画像を読み出す。そして、第１のフレームにおいて、オペレータのマウスクリック等の操作により指定された大動脈弓等の関心領域毎に平均ピクセル値を算出する。第２のフレーム以降においては、第１フレームと同じ関心領域で平均ピクセル値を算出し、図１９（６）に示すピクセル値のグラフを画面に表示する。
次に、図１９（１）〜（５）により、心臓の１心拍の動作について説明する。まず、房室弁が閉になると、心音（４）はＳ１の波形となり、心電図（５）はＲ波が生じる。そして、心室収縮期に入ると、心室は収縮し始めて左心室の圧力（１）が急激に上昇し、大動脈弁が開になる。この間、心室容積（３）は一定を維持する。大動脈弁が開になると、心室容積（３）が小さくなり、大動脈血流速（２）が大きくなる。これに伴い、大動脈弓・肺動脈のピクセル値（６）が上昇し、心室のピクセル値（６）が下降する。そして、大動脈血流速（２）が下がり始めると、左心室圧（１）も下がり、大動脈弁が閉になる。そして、心室拡張期に入ると、心室は拡張し始めて左心室の圧力（１）が急激に低下し、心音（４）はＳ２の波形となる。この間、心室容積（３）は一定を維持する。そして、房室弁が開となると、心室容積（３）は急激に増加する。これに伴い、心室のピクセル値（６）が上昇し、心房・肺静脈のピクセル値（６）が下降する。
このように、（６）に示した心臓の各所におけるピクセル値は、（１）〜（５）の心臓の１心拍の動作を反映した変化として現れる。このピクセル値の変化と血流の変化との間には高い関連がある。例えば、（６）に示したピクセル値の変化量が低下している部分は血流が低下しているまたは血流がない部分であると判断することができ、肺塞栓症や心臓疾患等の診断のための有用な情報として利用することができる。また、その術中及び術後の管理のための有用な情報として利用することもできる。
また、図１及び図２に示した連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１において、制御部３０の肺血流動態解析手段４３は、Ｒ波が起きる直前のフレームを基準フレームとして、当該基準フレームと他のフレームとの間のピクセル値の差から、肺血流動態画像を作成するようにしたが、隣り合うフレーム間のピクセル値の差から、肺血流動態画像を作成するようにしてもよい。同様に、心血流動態解析手段が、隣り合うフレーム間のピクセル値の差から、心血流動態画像を作成するようにしてもよい。
図２０は、肺血流動態解析手段４３により肺血流動態画像を作成する他のコンピュータアルゴリズムである。図２０において、グラフの横軸は時間軸を示し、上から心電図、Ｘ線パルス波形、胸部Ｘ線動画像、及び、ピクセル値の差を濃淡色で表した肺血流動態画像が表示されている。肺血流動態画像は、隣り合うフレームａ，ｂ、フレームｂ，ｃ、フレームｃ，ｄ、フレームｄ，ｅ、フレームｅ，ｆ間のピクセル値の差に基づいてそれぞれ作成される。図１５に示したように心電図から心室収縮期及び心室拡張期を認識できるから、各時期における肺血流動態画像のピクセル変化量、すなわち肺血流の増減度合いを画素単位で認識することができる。
また、図１及び図２に示した連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１において、制御部３０の肺血流動態解析手段４３は、画素毎に算出した１心拍におけるピクセル値の平均値と、画素毎に算出した１心拍における他のフレームのピクセル値との差から、肺血流動態画像を作成するようにしてもよい。心血流動態解析手段においても同様である。
図２１は、肺血流動態解析手段４３により肺血流動態画像を作成する他のコンピュータアルゴリズムである。図２１において、グラフの横軸は時間軸を示し、上から心電図、Ｘ線パルス波形、ある１画素におけるピクセル値の変化が示されている。肺血流動態解析手段４３は、１心拍において、画素毎にピクセル値の最大値及び最小値を抽出し、最大値及び最小値から平均値を算出する。そして、その平均値と他のフレームのピクセル値との差を算出し、その差を用いて肺血流動態画像を作成する。このような処理を心拍単位に行う。
尚、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、図１に示したように、ＣＰＵ１０、ＲＡＭ１３等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ１２等の不揮発性の記憶媒体、マウス１８やキーボード１９、ポインティングデバイス等の入力装置、画像やデータを表示する表示器１７、及び外部のＸ線検出器２、Ｘ線発生装置３及び心電図記録装置５と通信をするためのインタフェースＩ／Ｆ１４，１５を備えたコンピュータによって構成される。連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１に備えた制御部３０及び解析部４０の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵ１０に実行させることによりそれぞれ実現される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピィーディスク、ハードディスクＨＤ１１等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。
また、このような連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１は、健康診断等のスクリーニング検査、心疾患患者のフォローアップ検査、核医学検査等における精密検査の代替検査等の分野で利用される。また、例えばエコノミー症候群の検査のために、空港の診療所に設置することもできる。
【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９】
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【図１９】
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【図２１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月2日(2007.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
被検者のＸ線動画像を入力し、該Ｘ線動画像を用いて血流を評価するための情報を生成する連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置であって、
前記Ｘ線動画像を構成する複数のフレームが格納される画像格納部と、
該画像格納部からフレームを読み出し、該読み出したフレーム毎に所定範囲内のピクセル値を算出し、心拍動により変化する該算出したピクセル値の時間的変化量を血流情報として生成する解析部とを備えたことを特徴とする連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
被検者のＸ線動画像を構成する複数のフレームが格納された画像格納部を備えた装置により、前記Ｘ線動画像を用いて血流を評価するための情報を生成する連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムであって、前記装置を構成する
コンピュータに、
前記画像格納部からフレームを読み出す処理（１）と、
該読み出したフレーム毎に所定範囲内のピクセル値を算出する処理（２）と、
心拍動により変化する該算出したピクセル値の時間的変化量を血流情報として生成する処理（３）と
を実行させる連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
そこで、本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、肺血流や心血流等の血流に異常を来す原因である肺塞栓症や心臓疾患等の検査において、被検者に多大な負担を与えることなく、かつ、これらの疾患の診断のために有効利用できる情報を簡便に生成することが可能な連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置、プログラム及び記録媒体を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明による連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置は、被検者のＸ線動画像を入力し、該Ｘ線動画像を用いて血流を評価するための情報を生成する装置であって、前記Ｘ線動画像を構成する複数のフレームが格納される画像格納部と、該画像格納部からフレームを読み出し、該読み出したフレーム毎に所定範囲内のピクセル値を算出し、心拍動により変化する該算出したピクセル値の時間的変化量を血流情報として生成する解析部とを備えたことを特徴とする。
また、前記解析部は、画像格納部からフレームを読み出し、該読み出したフレームに基づいて心拍位相との時間的関係の血流情報を生成することが好適である。
また、本発明による連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置は、さらに、前記被検者の心電図が格納される心電図格納部を備え、前記解析部は、画像格納部からフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、前記読み出したフレームに基づいて心電図との時間的関係の血流情報を生成することを特徴とする。
この場合、前記解析部は、画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、読み出したフレーム毎に、肺野領域、肺野領域を分割した領域、及びオペレータにより指定された関心領域のうちのいずれかの領域の平均ピクセル値を算出し、該領域毎の平均ピクセル値及び前記読み出した心電図を、時系列に同期させた情報として生成する局所肺血流解析手段を有することが好適である。
また、前記解析部は、画像格納部から複数のフレームを、心電図格納部から心電図をそれぞれ読み出し、読み出したフレーム毎に、縦隔部内における所定領域
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
該算出したピクセル変化率を前記領域毎に比較することを特徴とする。
また、本発明による連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムは、被検者のＸ線動画像を構成する複数のフレームが格納された画像格納部を備えた装置により、前記Ｘ線動画像を用いて肺血流を評価するための情報を生成する連続Ｘ線画像スクリーニング検査プログラムであって、前記装置を構成するコンピュータに、前記画像格納部からフレームを読み出す処理（１）と、該読み出したフレーム毎に所定範囲内のピクセル値を算出する処理（２）と、心拍動により変化する該算出したピクセル値の時間的変化量を肺血流情報として生成する処理（３）とを実行させることを特徴とする。
また、前記（２）及び（３）の処理の代わりに、前記読み出したフレームに基づいて心拍位相を推定する処理（２）’と、該推定した心拍位相及び前記読み出したフレームから肺血流情報を生成する処理（３）’とを実行させることが好適である。
また、被検者の心電図が格納された心電図格納部を備えた装置を構成するコンピュータに、前記心電図格納部から心電図を読み出す処理（４）と、該読み出した心電図に基づいて心拍位相を推定する処理（５）と、該推定した心拍位相及び前記読み出したフレームから肺血流情報を生成する処理（６）とを実行させることが好適である。
発明の効果
本発明によれば、肺血流や心血流等の血流に異常を来す原因である肺塞栓症や心臓疾患等の検査において、被検者に多大な負担を与えることなく、かつ、これらの疾患の診断のために有効利用できる情報を簡便に生成することが可能となる。
図面の簡単な説明
第１図は、本発明の実施の形態による連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１を含む全体システムの構成を示す概略図である。
第２図は、連続Ｘ線画像スクリーニング検査装置１の機能構成を示すブロック図
【国際調査報告】
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