(57)【要約】【課題】肺の換気能の診断に有効な情報を提供する。【解決手段】撮影装置により被写体の胸部を動態撮影して複数の時間位相における動態画像を、少なくとも１つの呼吸位相について生成する。一方、画像処理装置の画像解析部により絶対換気量の情報を取得し（ステップＳ１３）、最大呼気位と最大吸気位間の動態画像の総信号変化量と絶対換気量とから単位信号変化量あたりの推定変化量を算出する（ステップＳ１４）。さらに、画像解析部は、単位信号変化量あたりの推定変化量の値を用いて、最大呼気位と最大吸気位の動態画像と他の時間位相の動態画像間の信号値の変化量から各時間位相における推定換気量を算出する（ステップＳ１６）。診断用コンソールでは、算出された推定換気量を制御部により表示部に表示する。【選択図】図６
2009153678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の胸部を動態撮影し、複数の時間位相における動態画像を少なくとも１つの呼吸位相について生成する撮影手段と、
前記呼吸位相のうち最大呼気位と最大吸気位間における絶対換気量の情報を取得し、当該絶対換気量と、前記生成された動態画像のうち最大呼気位及び最大吸気位の動態画像間の信号値の変化量とから単位信号変化量あたりの推定換気量を算出し、この単位信号値あたりの推定換気量の値を用いて各時間位相における推定換気量を算出する画像解析手段と、
表示手段と、
前記各時間位相について算出された推定換気量を前記表示手段に表示させる制御手段と、
を備える動態画像処理システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記算出された推定換気量を示す数値を表示させる請求項１に記載の動態画像処理システム。
【請求項３】
前記制御手段は、各動態画像の肺野領域において前記算出された推定換気量を示すイメージ画像を生成し、時間位相に応じて当該イメージ画像を連続的に切り替えて表示させる請求項１又は２に記載の動態画像処理システム。
【請求項４】
前記画像解析手段は、前記動態画像に含まれる肺野領域を複数の領域に分割し、この分割した領域毎に前記推定換気量を算出し、
前記制御手段は、前記動態画像において前記分割した領域毎に算出された推定換気量を表示させる請求項１〜３の何れか一項に記載の動態画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動態画像処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線画像等を画像解析し、病変部と推定される画像領域を検出する装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。医師がＸ線画像等を観察して異常か正常かの判断を行うにあたり参考となるように、情報提供を行うため、このような装置ではＸ線画像等において検出された病変部の候補領域を指し示す表示を行う。
【０００３】
また、濃度分布をグラフ化する等して濃度変化を定量化し、診断に必要な情報として表示する方法についても開示されている（例えば、特許文献２参照）。病変部は正常組織部分に比べて濃度変化があることが一般的であり、このような濃度変化に関する情報を医師に提供することにより、診断支援を行うものである。
【特許文献１】特開平７−３７０６１号公報
【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、肺の換気能については、機能低下の原因となる局所的な病変部分だけでなく、換気量等の所見も診断に重要となる場合がある。よって、従来のように病変部のみを検出して表示する方法では、換気能について十分な診断支援ができるとはいえない。
【０００５】
本発明の課題は、肺の換気能の診断に有効な情報を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、
被写体の胸部を動態撮影し、複数の時間位相における動態画像を少なくとも１つの呼吸位相について生成する撮影手段と、
前記呼吸位相のうち最大呼気位と最大吸気位間における絶対換気量の情報を取得し、当該絶対換気量と、前記生成された動態画像のうち最大呼気位及び最大吸気位の動態画像間の信号値の変化量とから単位信号変化量あたりの推定換気量を算出し、この単位信号値あたりの推定換気量の値を用いて各時間位相における推定換気量を算出する画像解析手段と、
表示手段と、
前記各時間位相について算出された推定換気量を前記表示手段に表示させる制御手段と、
を備える動態画像処理システムが提供される。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、
前記制御手段は、前記算出された推定換気量を示す数値を表示させる請求項１に記載の動態画像処理システムが提供される。
【０００８】
請求項３に記載の発明によれば、
前記制御手段は、各動態画像の肺野領域において前記算出された推定換気量を示すイメージ画像を生成し、時間位相に応じて当該イメージ画像を連続的に切り替えて表示させる請求項１又は２に記載の動態画像処理システムが提供される。
【０００９】
請求項４に記載の発明によれば、
前記画像解析手段は、前記動態画像に含まれる肺野領域を複数の領域に分割し、この分割した領域毎に前記推定換気量を算出し、
前記制御手段は、前記動態画像において前記分割した領域毎に算出された推定換気量を表示させる請求項１〜３の何れか一項に記載の動態画像処理システムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、動態画像が撮影された各時間位相の推定換気量の情報提供を行うことができる。動態画像を観察して換気能を診断する際に、医師は推定換気量の情報を有効な参考情報として用いることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、具体的な数値により推定換気量を把握することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、時間の経過に伴う推定換気量の変化を、視覚的に把握することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、領域毎に変化する推定換気量を把握することができる。測定器では肺全体の換気量の測定ができるのみであるため、換気能が低下している領域に注目して診断する際には領域毎の推定換気量の情報は特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態画像処理システム１を示す。
図１に示すように、動態画像処理システム１は、撮影装置１０、撮影用コンソール２０、診断用コンソール３０と、画像処理装置４０と、サーバ５０とを備えて構成されている。各構成装置１０〜５０はネットワークＮを介して接続されている。
【００１５】
図２を参照して、撮影装置１０、撮影用コンソール２０及び診断用コンソール３０についてさらに説明する。撮影装置１０はＸ線源１１、検出器１２、読取部１３、サイクル検出部１４を備えて構成されている。一方、撮影用コンソール２０は、制御部２１、記憶部２２、操作部２３、表示部２４、通信部２５を備えて構成されている。診断用コンソール３０も同様に、制御部３１、記憶部３２、操作部３３、表示部３４，通信部３５を備えて構成されている。
【００１６】
まず、撮影装置１０について説明する。
撮影装置１０は、被写体Ｗに対しＸ線を照射し、検出器１２からＸ線画像を読み取る。撮影装置１０では動態撮影が可能である。動態画像とは撮影を連続的に行い、複数の時間位相における動態画像を得る撮影方法である。動態画像とは動態撮影により得られた撮影画像をいい、本実施形態では動態画像はＸ線画像である。
【００１７】
Ｘ線源１１は、撮影用コンソール２０の制御部２１の制御に従って、Ｘ線を照射する。制御されるＸ線照射条件としては、例えば動態撮影における連続撮影時のパルスレート、パルス幅、パルス間隔、照射開始／終了タイミング、Ｘ線管電流、Ｘ線管電圧、フィルタ値等が挙げられる。パルスレートとは単位時間あたりの撮影回数をいい。パルス幅は撮影１回あたりのＸ線照射時間である。パルス間隔は、連続撮影においてあるＸ線照射開始から次の撮影でのＸ線照射を開始するまでの時間である。
【００１８】
検出器１２は、被写体Ｗを挟んでＸ線源１１と対向する位置に配置される。検出器１２はＸ線の検出センサがマトリクス状に配置されたＦＰＤ（Flat Panel Detector）等である。すなわち、Ｘ線をその強度に応じた電気信号に変換して画素（検出センサ）毎に蓄積するので、検出器１２にはＸ線画像が記録されることとなる。
【００１９】
読取部１３は、検出器１２からＸ線画像を読み取る処理を行い、読み取られたＸ線画像を撮影用コンソール２０に送信する。なお、読取動作は制御部２１により制御される。制御される画像読取条件としては、フレームレート、フレーム間隔、画素サイズ等がある。フレームレート、フレーム間隔は上記パルスレート、パルス間隔と同意義である。
【００２０】
サイクル検出部１４は、被写体Ｗの撮影部位について生体反応のサイクルを検出する。例えば、撮影部位が肺を含む胸部である場合には、呼吸モニタベルト、ＣＣＤカメラ、光学カメラ、スパイロメータ等を適用して呼吸サイクルを検出する。また、撮影部位が心臓部である場合、心拍計や心電計等を用いて心拍サイクルを検出する。
サイクル検出部１４は、検出したサイクルの情報を、撮影用コンソール２０の制御部２１に出力する。
【００２１】
次に、撮影用コンソール２０及び診断用コンソール３０について説明する。
撮影用コンソール２０は技師の撮影操作用として用いられ、撮影条件等の入力を受け付けたり、撮影装置１０のＸ線画像を技師の確認用に表示したりする。診断用コンソール３０は、医師の操作用として用いられ、撮影用コンソール２０から送信されるＸ線画像を医師の確認用に表示したりする。
【００２２】
診断用コンソール３０の各部（制御部３１、記憶部３２、操作部３３、表示部３４、通信部３５）の機能は、撮影用コンソール２０の各部（制御部２１、記憶部２２、操作部２３、表示部２４、通信部２５）と基本的に同一である。よって、ここでは撮影用コンソール２０の各部を代表として説明し、診断用コンソール３０の各部の説明を省略する。
【００２３】
制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成されている。制御部２１は記憶部２２に記憶されている各種プログラムをＣＰＵにより読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムとの協働により各種演算を行ったり、各部の動作を集中制御したりして処理を実行する。
なお、制御部２１はＣＰＵクロックを利用して時間を計時するタイマ機能を有する。
【００２４】
記憶部２２は、ハードディスク等のメモリであり、制御部２１により用いられる各種プログラムやプログラムの実行に必要なパラメータ等を記憶している。例えば、撮影部位毎に最適化された撮影条件（Ｘ線照射条件やＸ線画像の画像読取条件等）を記憶している。
【００２５】
操作部２３は、キーボードやマウス等を備えて構成され、これらの操作に応じて操作信号を生成して制御部２１に出力する。
表示部２４はディスプレイを備え、制御部２１の表示制御に従って各種操作画面や撮影により得られたＸ線画像等を表示する。
通信部２５は、通信用のインターフェイスを備え、ネットワークＮに接続された外部装置と通信を行う。
【００２６】
次に、画像処理装置４０及びサーバ５０について説明する。
画像処理装置４０及びサーバ５０は、撮影により得られたＸ線画像を提供するために用いられる。
図３を参照して、画像処理装置４０について説明する。
画像処理装置４０は、Ｘ線画像に対し、医師が観察しやすい画質となるように画像処理を施すものである。図３に示すように、画像処理装置４０は、制御部４１、操作部４２、表示部４３、記憶部４４、通信部４５、画像処理部４６、画像解析部４７を備えて構成されている。
【００２７】
制御部４１〜通信部４５については、上記説明した撮影用コンソール２０の制御部２１〜通信部２５と基本的な機能は同じであるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２８】
画像処理部４６は、Ｘ線画像に対し、階調変換処理、周波数調整処理等の各種画像処理を施す。画像処理は撮影部位に応じた種類のものを、撮影部位に応じた画像処理条件により施す。
【００２９】
画像解析部４７は、胸部を動態撮影して得られた複数の時間位相における動態画像を解析し、各時間位相における推定換気量を算出する。具体的な算出方法については後述する。
【００３０】
サーバ５０は、大容量メモリを備えてこのメモリに画像処理装置４０によって画像処理されたＸ線画像を保存し、管理する。サーバ５０に保存されたＸ線画像は診断用コンソール３０からの要求に応じて配信され、診察に供される。
【００３１】
次に、動作について説明する。
本実施形態に係る動態画像処理システム１は、胸部の動態撮影を行い、得られた複数の時間位相における動態画像を用いて画像解析し、各時間位相における推定換気量を算出、表示する。
図４は、その際に主に機能する撮影装置１０、診断用コンソール３０、画像処理装置４０における処理の流れを示すフローチャートである。
【００３２】
図４に示すように、まず撮影装置１０において動態撮影を行い、複数の時間位相における動態画像を生成する（ステップＳ１）。動態撮影は少なくとも１つの呼吸位相について複数の時間位相の動態画像を生成するように行う。
撮影にあたっては、撮影技師が撮影用コンソール２０の操作部２３を介して、被写体Ｗに関する患者情報の入力、撮影部位の指定操作等を行う。患者情報には被写体Ｗつまり患者の氏名の他、年齢、性別、体重、身長等の患者の属性を示す情報が含まれる。
【００３３】
撮影用コンソール２０では、制御部２１が指定された撮影部位に応じた撮影条件を記憶部２２から読み出し、撮影装置１０のＸ線源１１におけるＸ線照射条件、読取部１３における画像読取条件として設定する。以下、撮影技師により「肺（換気）」の撮影部位が指定されたとして説明する。換気能を見るために肺を撮影する場合、呼吸サイクルは平均０．３回／秒程度であることから、これを考慮して複数の時間位相の動態画像を少なくとも１つの呼吸位相について撮影できるように、例えば下記の撮影条件が設定される。
フレームレート（パルスレート）：２フレーム／秒（つまり１秒あたり３回の撮影）
画素サイズ：４００μｍ
画像サイズ：４０ｃｍ×３０ｃｍ
管電圧：１２０ｋＶ
管電流：５０ｍＡ
撮影タイミング：吸気から呼気への変換点のタイミング（撮影開始タイミング）からフレーム間隔時間毎
【００３４】
なお、制御部２１はサイクル検出部１４により検出された呼吸サイクルの情報に基づいて、フレームレート等の条件を修正する。例えば、検出された呼吸サイクルに基づいて、１つの呼吸位相が所定のフレーム数（例えば、１０フレーム）で撮影されるように制御部２１がフレームレートを算出し、設定し直す。上記のフレームレートの条件例でいえば、サイクル検出部１４により検出された呼吸サイクル数が０．２５回／秒であった場合、フレームレートは２．５フレーム／秒に修正される。
【００３５】
撮影条件を設定後、制御部２１はサイクル検出部１４により検出される呼吸サイクルの情報に基づいて、撮影開始タイミングかどうか、つまり１つの呼吸位相が始まるタイミング（例えば、吸気→呼気の変換点）かどうかを判断する。撮影開始タイミングであれば、制御部２１はＸ線源１１及び読取部１３を制御して動態撮影を開始させる。また、制御部２１は動態撮影開始に合わせて撮影の開始から終了までに要した撮影時間を経時する。
【００３６】
撮影装置１０では、設定されたＸ線照射条件に従って所定のパルスレートでＸ線を照射する。同様に、読取部１３は設定された画像読取条件に従って、所定フレームレートで検出器１２からＸ線画像の読取処理を行う。このＸ線照射動作と画像読取動作は制御部２１が同期させる。これにより、複数の時間位相における動態画像が生成され、撮影用コンソール２０に出力される。
【００３７】
撮影用コンソール２０では、制御部２１の表示制御により動態撮影により得られた各時間位相の動態画像を表示部２４に表示する。撮影技師が画質等を確認するためである。撮影技師により操作部２３を介して承認操作がなされると、制御部２１は各時間位相の動態画像に一連の撮影を識別するためのＩＤや、患者情報、撮影時間の情報を付帯して診断用コンソール３０に送信する。診断用コンソール３０でも同様に確認用の表示を行う（ステップＳ２）。そして、承認操作がなされると、各時間位相の動態画像を画像処理装置４０に送信する。
【００３８】
画像処理装置４０では、各時間位相の動態画像に対し、画像処理部４６により肺（換気）の撮影部位に応じた画像処理を施した後、画像解析部４７により各動態画像について推定換気量を算出する処理を行う（ステップＳ３）。
【００３９】
換気量とは１つの呼吸位相において、図５に示す最大呼気位（最大限に排気したときの位相）と最大吸気位（最大限に吸気したときの位相）間で変化した空気量をいい、特に呼気位相では最大呼気位から最大吸気位までの間に排気された呼気量、吸気位相では最大呼気位から最大吸気位までの間に吸気された吸気量をいう。
呼吸時には肺下部の伸縮運動により、呼吸位相が変化するにつれて肺容量は変化する。換気量は、伸縮部分の肺容量、つまり最大呼気位と最大吸気位間で伸縮する肺部分の体積に略等しいといえる。
【００４０】
肺容量は主に肺下部が上下に伸縮することにより変化するので、伸縮した肺部分を、肺底を底面とする立方体であるとみなし、伸縮した肺部分の面積と肺の厚みを乗じることで肺部分の体積を求めることができる。つまり、図５に示すように正面方向から撮影した肺の肺底の長さをａ、同じく正面方向から撮影した肺の肺底の位置を基準に伸縮した肺部分の長さをΔｈ、側面から撮影した肺の厚みをｂとすると、最大呼気位と最大吸気位間で伸縮した肺部分の体積Ｖは下記式１により求めることができる。なお、長さａ、Δｈ、厚みｂは画素を計数して求める。
Ｖ＝ａ×ｂ×Δｈ・・・（１）
【００４１】
なお、体積Ｖは次の方法により求めることもできる。
正面から撮影したＸ線画像を用いて信号値のヒストグラムを求める。ヒストグラムには肺野領域を示すピーク領域が現れるので、この肺野領域のピーク領域に相当する信号値を有する画素を計数する。これを最大呼気位と最大吸気位のそれぞれについて行い、両者の差分を求める。この差分は正面から撮影したＸ線画像において最大呼気位と最大吸気位間で伸縮した肺部分の面積にあたるので、当該差分に側面から撮影した肺の厚みｂを乗算することにより、体積Ｖを求めることができる。
【００４２】
一方、Ｘ線画像の信号値は被写体ＷのＸ線の透過量によって定まり、Ｘ線の透過量は被写体Ｗの厚みによって変わる。被写体Ｗの厚みが大きいほどＸ線は透過しづらいからである。そのため、Ｘ線画像の信号値は被写体Ｗの肺底の厚みを表す１つの指標であり、信号値が変化していれば厚みが変化している、つまり肺部分の体積Ｖ（換気量）が変化していると考えることができる。本実施形態では、このような動態画像の信号値と換気量との関係を定量化し、定量化した値を用いて各動態画像の時間位相における推定換気量を求める。
【００４３】
推定換気量を算出する処理については、図６を参照して説明する。
図６に示すように、画像解析部４７は複数の時間位相における各動態画像について呼吸位相を判別する（ステップＳ１１）。呼気時には肺下部が収縮し、吸気時には肺下部が伸張するので、画像解析部４７は各時間位相に係る動態画像の肺野領域の面積（画素数）を算出し、この面積が最大となる時間位相から最小となる時間位相までの動態画像を呼気位相、面積が最小の時間位相から最大の時間位相までの動態画像を吸気位相のものと判別する。図７に、各時間位相Ｔ（Ｔ＝ｔ０〜ｔ６）の動態画像について呼吸位相を判別した結果を示す。
【００４４】
なお、肺野領域の認識はどのような方法を適用してもよいが、例えば、基準画像の信号値のヒストグラムから判別分析によって閾値を求め、この閾値より高信号の領域を肺野領域として１次検出する。次いで、１次検出された領域の境界付近でエッジ検出を行い、境界付近の小領域でエッジが最大となる点を境界に沿って抽出すれば肺野領域の境界を検出することができる。
【００４５】
次に、画像解析部４７は、肺野領域の面積が最大となる動態画像を最大吸気位の動態画像、最小となる動態画像を最大呼気位の動態画像と判別する。そして、それぞれの動態画像の信号分布の差から最大吸気位と最大呼気位間で変化する信号量（以下、総信号変化量という）を算出する（ステップＳ１２）。
【００４６】
信号量は動態画像のヒストグラムを作成することにより求めることができる。
図８Ａは、最大呼気位の動態画像ｇａと、その信号値のヒストグラムｈａを示す図である。図８Ｂは、最大吸気位の動態画像ｇｉと、その信号値のヒストグラムｈｉを示す図である。ヒストグラムｈａ、ｈｉには大きく分けて３つのピークが現れる。高信号域に現れるのは被写体Ｗを透過せずに直接Ｘ線が検出された直接Ｘ線領域であり、低信号側に現れるのはＸ線の透過率が低い心臓、骨等の体幹部領域である。それらの間に現れるのが肺を透過した肺野領域である。
【００４７】
各動態画像ｇａ、ｇｉの肺野領域の信号量は、肺野領域の信号分布の面積に相当する。つまり、肺野領域の信号分布を構成する信号値にその頻度を乗算することにより求めることができる。最大吸気位の方が肺野領域の面積が大きくなるため、図８Ａに示すヒストグラムｈａにおける肺野領域と比べて図８Ｂに示すヒストグラムｈｉの方が肺野領域の信号分布の面積が大きく、その信号量が多いことが分かる。
【００４８】
画像解析部４７は、ヒストグラムｈａ、ｈｉにおいて肺野領域の信号分布を検出し、図９に示すようにそれぞれの肺野領域の信号分布の差を算出する。算出した差である信号分布について、分布する信号値にその頻度を乗算して得た信号量が、最大呼気位と最大吸気位間で変化した信号量、つまり総信号変化量である。
【００４９】
次いで、画像解析部４７は総信号変化量に対応する絶対換気量の情報を取得する（ステップＳ１３）。絶対換気量とは、換気量の実測値又は実測値と実質同一といえる値をいい、後述の演算により推定される推定換気量と区別されるものである。絶対換気量の情報は、スパイロメータを接続して又は技師の入力操作によって、スパイロメータにより測定した換気量（１回換気量や努力肺活量等）の実測値を取得することとしてもよい。或いは、図６に示すように正面と側面から被写体Ｗを動態撮影し、最大呼気位及び最大吸気位の動態画像から肺底を検出し、この肺底の位置の差からΔｈを求めるとともに、肺底の長さａと厚みｂを求めて体積Ｖを算出し、絶対換気量として取得することとしてもよい。体積Ｖは実測値ではないが、実測値と実質同一の値として用いることができる。
【００５０】
次いで、画像解析部４７は、絶対換気量分だけ換気（吸気又は呼気）が行われたことにより、総信号変化量分だけ信号変化が生じたものとして、総信号変化量と取得した換気量とを対応付ける。そして、総信号変化量と絶対換気量とから、信号値が１変化することにより変化すると推定される換気量、つまり単位信号変化量あたりの推定換気量を算出する（ステップＳ１４）。
【００５１】
単位信号変化量あたりの推定換気量は、絶対換気量を総信号変化量で除算することにより得られる。例えば、取得した絶対換気量が５０００ｃｃであり、総信号変化量が１００００であった場合、単位信号変化量あたりの推定換気量は５０００／１００００＝０．５である。つまり、信号値が１変化すると、換気量は０．５ｃｃ変化したと推定できる。
【００５２】
次いで、画像解析部４７は最大呼気位の動態画像を基準として、吸気位相に属する動態画像の肺野領域の信号分布の差を算出する。同様に、最大吸気位の動態画像を基準として、呼気位相に属する動態画像の肺野領域の信号分布の差を算出する。そして、算出した差にあたる信号分布の面積（信号値×頻度）を求めることにより、吸気位相、呼気位相のそれぞれの時間位相において最大呼気位、最大吸気位からの肺野領域の信号値の変化量を求める（ステップＳ１５）。
【００５３】
各時間位相における信号値の変化量を求めると、画像解析部４７は単位信号変化量あたりの推定換気量の値を用いて、最大吸気位又は最大呼気位から変化したと推定される推定換気量を算出する（ステップＳ１６）。単位信号変化量あたりの推定換気量が０．５ｃｃである例を説明すると、例えば図７に示すように時間位相Ｔ＝ｔ２の動態画像は呼気位相に属するが、当該動態画像の肺野領域の信号値が基準となる最大吸気位の動態画像（時間位相Ｔ＝ｔ０）に対して３０００だけ変化していたとする。この場合、時間位相ｔ２での推定換気量は、信号値の変化量に単位信号変化量あたりの推定換気量を乗じた値、３０００×０．５＝１５００ｃｃである。
【００５４】
なお、上述のように肺野領域全体の信号量の変化から肺全体における推定換気量を算出するだけでなく、肺野領域を複数の領域に分割し、この領域毎に推定換気量を算出することも可能である。
例えば、図１０Ａに示すように肺野領域を上下に３つに分け、上から領域Ａ、Ｂ、Ｃとして領域Ａ、Ｂ、Ｃ毎に信号値の信号分布を求めて上述した方法により領域Ａ、Ｂ、Ｃ毎の推定換気量を算出する。肺は下部ほど呼吸時の伸縮の動きが大きく、上部は下部に比べて伸縮の程度が小さい。そのため、図１１に示すように領域Ａ、Ｂ、Ｃによって信号変化量は上部の領域Ａが最も小さく、下部の領域Ｃは最も大きいものとなる。このように、領域Ａ〜Ｃ毎に推定換気量を算出することにより、伸縮に伴う換気量の変化をとらえることが可能となる。
【００５５】
上記推定換気量の算出にあたり、各動態画像について領域Ａ〜Ｃを対応付ける必要があるが、これはローカルマッチングにより行うことができる。ローカルマッチングはある動態画像を基準とし、この基準画像を分割した各分割領域と他の動態画像とのマッチング度が高い領域を対応付ける方法である。マッチング度とは画像の一致性を示す度合いをいい、最小二乗法や相互相関によって求めることができる。
【００５６】
また、図１０Ｂに示すように、肺野領域を右上葉、左上葉等の肺の解剖学的構造毎に分割し、分割した領域毎に推定換気量を算出することとしてもよい。この場合は、解剖学的構造毎に換気量の変化をとらえることが可能となる。分割時には、解剖学的構造の位置及び名称が予め定められた参照画像を用いて、当該参照画像の肺野領域と各動態画像の肺野領域とが略一致するように非線形ワーピング処理等により画像変換することにより各解剖学的構造の領域を認識し、分割すればよい。
【００５７】
次いで、画像解析部４７は、単位信号変化量あたりの推定換気量の情報とともに、吸気位相、呼気位相の動態画像についてそれぞれ算出した推定換気量の情報を、当該動態画像に付帯する（ステップＳ１７）。その後、推定換気量の情報が付帯された各時間位相の動態画像は通信部４４を介してサーバ５０に送信される。
【００５８】
サーバ５０では、付帯情報とともに各時間位相の動態画像をデータベース化してメモリに保存する。診断用コンソール３０から要求があれば、サーバ５０は要求に係る患者の動態画像群を送信する。
【００５９】
図４に示すように、診断用コンソール３０では、制御部３１の表示制御により、サーバ５０から取得した各時間位相の動態画像を表示部３４に表示する（ステップＳ４）。このとき、制御部３１は時間位相に応じて各動態画像を連続的に切り替えて動画として表示させる。医師は肺の呼吸運動について動的な変化を把握することが可能である。
次いで、制御部３１は表示した動態画像の付帯情報に基づいて、推定換気量の情報を表示部３４に表示させる（ステップＳ５）。
【００６０】
図１２に、動態画像の表示例と推定換気量の表示例を示す。
図１２に示す表示画面ｄ１では、動態画像の表示領域ｄ１１と推定換気量の表示領域ｄ１２とを表示させる。表示領域ｄ１１では、制御部３１は各動態画像を時間位相に応じて連続的に切り替えて表示させる。一方、推定換気量の表示領域ｄ１２では、制御部３１は各動態画像において算出された推定換気量を示すイメージ図を生成してこれを表示させる。
【００６１】
推定換気量を示すイメージ図は、動態画像において推定換気量の算出に用いられた信号値をもつ画素に色を付したものである。つまり、呼気位相に属する動態画像であれば、最大吸気位の動態画像との差分にあたる信号分布を構成する信号値を持つ画素に色を付し、吸気位相に属する動態画像であれば、最大呼気位の動態画像との差分にあたる信号分布を構成する信号値を持つ画素に色を付している。色は換気量が呼気量か吸気量の何れであるかによって異なる色とし、ここでは呼気位相の動態画像において呼気量を示す場合は青色、吸気位相の動態画像において吸気量を示す場合は赤色を付す例を説明する。
【００６２】
図１３Ａ、図１３Ｂに、推定換気量を示すイメージ図の例を示す。図１３Ａは推定換気量が呼気量の場合、図１３Ｂは吸気量の場合を示している。
図１３Ａに示すように、呼気位相の場合は最大吸気位の動態画像（時間位相Ｔ＝ｔ０）の呼気量を０とし、この最大吸気位の動態画像を基準として各時間位相Ｔ＝ｔ１、ｔ２、ｔ３の動態画像において推定換気量の算出に係る画素に青色を付す。青色を付すことにより、最大吸気位の動態画像を基準として変化した呼気量を視覚的に示すことができる。
【００６３】
吸気位相の場合も同様である。図１３Ｂに示すように、最大呼気位の動態画像（時間位相Ｔ＝ｔ３）の吸気量を０とし、この最大吸気位の動態画像を基準としてそれ以降の時間位相Ｔ＝ｔ４、ｔ５、ｔ６の動態画像において推定換気量が算出された画素に赤色を付す。これにより、最大呼気位の動態画像を基準として変化した吸気量を視覚的に示すことができる。
【００６４】
制御部３１は各動態画像において推定換気量に応じた色づけを行って生成したイメージ図を、時間位相に応じて連続的に切替ながら表示領域ｄ１２に表示させる。イメージ図における色の変化によって、時間の経過に伴う推定換気量の変化を視覚的に把握することが可能となる。
なお、切替表示は表示領域ｄ１１における元の動態画像の時間位相に一致させて行う。元の動態画像の表示と動態を連動させることにより、元の動態画像を観察しつつ、推定換気量の情報を参考にすることが可能となる。
【００６５】
推定換気量の値が大きいほど色を付す画素が多くなることから、イメージ図における色の濃度は推定換気量の程度を示す指標となる。制御部３１は、表示領域ｄ１２に隣接して、色の濃度がどのぐらいの換気量にあたるのかを指し示すインジケータｄ１３を表示させる。インジケータｄ１３において、換気量の下限には０を表示し、上限であるＭａｘとして絶対換気量の値（例えば、５０００ｃｃ等）を表示する。
【００６６】
さらに、制御部３１は各動態画像について算出された推定換気量を数値により表示させる。具体的には、図１２に示すように表示領域ｄ１２の下部に推定換気量の数値の表示領域ｄ１４を設け、この表示領域ｄ１４において制御部３１は現在表示領域ｄ１２に表示されているイメージ図の時間位相に対応する推定換気量の数値を表示させる。
【００６７】
なお、表示指示があれば、領域毎に算出した推定換気量の情報を表示することとしてもよい。この場合、推定換気量を示すイメージ図を領域毎に色を付したものとして表示してもよいし、図１１に示したグラフにおいて信号値変化量を推定変化量に置き換えて、最大呼気位、最大吸気位における推定換気量を０として、各時間位相における推定換気量を吸気位相、呼気位相でそれぞれグラフ化して表示することとしてもよい。
【００６８】
以上のように、本実施形態によれば、撮影装置１０により被写体Ｗの胸部を動態撮影して複数の時間位相における動態画像を、少なくとも１つの呼吸位相について生成する。一方、画像処理装置４０の画像解析部４７により絶対換気量の情報を取得し、最大呼気位と最大吸気位間の動態画像の総信号変化量と絶対換気量とから単位信号変化量あたりの推定変化量を算出する。さらに、画像解析部４７は、単位信号変化量あたりの推定変化量の値を用いて、最大呼気位と最大吸気位の動態画像と他の時間位相の動態画像間の信号値の変化量から各時間位相における推定換気量を算出する。診断用コンソール３０では、算出された推定換気量を制御部３１により表示部３４に表示するので、各時間位相の推定換気量の情報を医師に提供することができる。
【００６９】
表示時には推定換気量を示す数値を表示する他、推定換気量を示すイメージ図を制御部３１が生成して表示するので、医師は各時間位相の推定換気量を具体的な数値により把握することができるとともに、イメージ図により視覚的に推定換気量の変化をとらえることが可能となる。
【００７０】
また、領域毎に推定換気量を算出、表示する場合には、医師は領域毎に変化する推定換気量を把握することができる。スパイロメータ等では領域毎の換気量の測定はできず、肺全体の換気量の情報のみにとどまることから、換気能の低下している領域を検出する場合等には診断上有効な情報を提供することができる。
【００７１】
なお、上記実施形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。
例えば、上記実施形態では、時間位相が隣接する動態画像間で信号分布の差を求めて、推定換気量を算出していたが、これに限らない。例えば、呼気位相では最大呼気位の動態画像を基準としてこの基準とした動態画像との信号分布の差から推定換気量を算出し、同様に吸気位相では最大吸気位の動態画像を基準としてこの基準とした動態画像との信号分布の差から推定換気量を算出すればよい。
【００７２】
また、診断用コンソール３０において推定換気量を表示する構成を説明したが、撮影用コンソール２０や他の装置（診断用に用いられるＰＣ等）において表示することとしてもよい。また、画像解析を行う画像処理装置４０を設けて画像処理装置４０において推定換気量を算出する構成を説明したが、診断用コンソール３０や他の装置において上記推定換気量を算出するプログラムをインストールし、算出を行うこととしてもよい。
【００７３】
また、上記説明した処理に係るプログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体としては、ＲＯＭ等のメモリの他、ＤＶＤ等の可搬型のものも適用可能である。また、婦ログラムのデータをネットワークを介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）も適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態における動態画像処理システムを示す図である。
【図２】図１の撮影装置、撮影用コンソール、診断用コンソールの機能的構成を示す図である。
【図３】図１の画像処理装置の機能的構成を示す図である。
【図４】動態画像処理システムにおける処理の流れを示す図である。
【図５】正面及び側面から撮影した動態画像のうち最大呼気位及び最大吸気の動態画像を示す図である。
【図６】推定換気量を算出する処理の流れを説明する図である。
【図７】複数の時間位相の動態画像を示す図である。
【図８Ａ】最大呼気位の動態画像及びその信号値のヒストグラムの一例である。
【図８Ｂ】最大吸気位の動態画像及びその信号値のヒストグラムの一例である。
【図９】最大呼気位と最大吸気位の肺野領域の信号分布の差について説明する図である。
【図１０Ａ】領域の分割例を示す図である。
【図１０Ｂ】領域の分割例を示す図である。
【図１１】領域毎の信号値変化量を示す図である。
【図１２】動態画像及び推定換気量のイメージ図の表示例である。
【図１３Ａ】呼気位相におけるイメージ図を示す図である。
【図１３Ｂ】吸気位相におけるイメージ図を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  動態画像処理システム
１０  撮影装置
１１  Ｘ線源
１２  検出器
１３  読取部
１４  サイクル検出部
２０  撮影用コンソール
２１  制御部
２３  操作部
３０  診断用コンソール
３１  制御部
３４  表示部
４０  画像処理装置
４６  画像処理部
４７  画像解析部
５０  サーバ
【図１】
2009153678.tif 000003
【図２】
2009153678.tif 000004
【図３】
2009153678.tif 000005
【図４】
2009153678.tif 000006
【図５】
2009153678.tif 000007
【図６】
2009153678.tif 000008
【図７】
2009153678.tif 000009
【図８Ａ】
2009153678.tif 000010
【図８Ｂ】
2009153678.tif 000011
【図９】
2009153678.tif 000012
【図１０Ａ】
2009153678.tif 000013
【図１０Ｂ】
2009153678.tif 000014
【図１１】
2009153678.tif 000015
【図１２】
2009153678.tif 000016
【図１３Ａ】
2009153678.tif 000017
【図１３Ｂ】
2009153678.tif 000018