(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】撮影装置において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生成する（ステップＳ１）。画像処理装置の画像解析部により、各動態画像を用いて各動態画像に含まれる肺野領域を複数の領域に分割したその領域毎に面積変化率を算出し、当該面積変化率を元に換気能の正常又は異常の判定を行う（ステップＳ３）。さらに、参照画像を用いて各動態画像につき、解剖学的構造の位置及び名称を判定し、その判定結果の情報を動態画像に付帯させる（ステップＳ４）。診断用コンソールの制御部により、表示部に動態画像を表示させるとともに、動態画像の付帯情報に基づいて、異常と判定された画像領域についてはその解剖学的構造の位置及び名称を表示させる（ステップＳ６）。【選択図】図４
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【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生成する撮影手段と、
前記複数の時間位相における動態画像を用いて、各動態画像に含まれる肺野領域を複数の領域に分割した領域毎に時間の経過に伴う面積変化率及び／又は信号変化率を算出し、当該算出した面積変化率及び／又は信号変化率に基づいて換気能の正常又は異常を領域毎に判定する第１判定手段と、
肺における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、前記複数の時間位相における動態画像につき、解剖学的構造の位置及び名称を判定する第２判定手段と、
前記複数の動態画像のうち少なくとも１つを表示する表示手段と、
前記表示された動態画像において、前記異常と判定された領域につき、前記判定された解剖学的構造の位置及び名称の情報を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】
複数の分類レベルで定められる解剖学的構造の位置及び名称に応じて、前記参照画像は複数の分類レベル毎に作成され、
前記第２判定手段は、前記複数の分類レベル毎に作成された参照画像を用いて、各分類レベルにおける解剖学的構造の位置及び名称を判定する請求項１に記載の動態画像処理システム。
【請求項３】
前記参照画像は被写体の属性毎に作成され、
前記動態撮影の被写体の属性に関する情報を入力する入力手段を備え、
前記第２判定手段は、前記被写体の属性毎に作成された参照画像のうち、前記入力された情報に対応する属性の参照画像を用いる請求項１又は２に記載の動態画像処理システム。
【請求項４】
前記制御手段は、異常と判定された領域を示す指標情報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。
【請求項５】
前記制御手段は、異常と判定された領域を正常と判定された領域とは異なる表示形態で表示させる請求項１〜４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発されている（例えば、特許文献１参照）。このような検出装置では、Ｘ線画像等において正常組織とは異なる濃度特性を有する病変部を検出し、検出された病変部の候補領域を指し示す表示を行って、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際の参考情報を提供している。
【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】
【０００３】
しかしながら、肺の換気能については、呼吸のサイクルを通しての観察が必要であり、１枚の画像だけで正常又は異常の判断をすることはできない。また、換気能低下の原因となる局所的な病変部分だけでなく、その病変部分によって影響を受ける肺区域が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。
【０００４】
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】
【０００５】
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生成する撮影手段と、
前記複数の時間位相における動態画像を用いて、各動態画像に含まれる肺野領域を複数の領域に分割した領域毎に時間の経過に伴う面積変化率及び／又は信号変化率を算出し、当該算出した面積変化率及び／又は信号変化率に基づいて換気能の正常又は異常を領域毎に判定する第１判定手段と、
肺における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、前記複数の時間位相における動態画像につき、解剖学的構造の位置及び名称を判定する第２判定手段と、
前記複数の動態画像のうち少なくとも１つを表示する表示手段と、
前記表示された動態画像において、前記異常と判定された領域につき、前記判定された解剖学的構造の位置及び名称の情報を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。
【０００６】
請求項２に記載の発明によれば、
複数の分類レベルで定められる解剖学的構造の位置及び名称に応じて、前記参照画像は複数の分類レベル毎に作成され、
前記第２判定手段は、前記複数の分類レベル毎に作成された参照画像を用いて、各分類レベルにおける解剖学的構造の位置及び名称を判定する請求項１に記載の動態画像処理システムが提供される。
【０００７】
請求項３に記載の発明によれば、
前記参照画像は被写体の属性毎に作成され、
前記動態撮影の被写体の属性に関する情報を入力する入力手段を備え、
前記第２判定手段は、前記被写体の属性毎に作成された参照画像のうち、前記入力された情報に対応する属性の参照画像を用いる請求項１又は２に記載の動態画像処理システムが提供される。
【０００８】
請求項４に記載の発明によれば、
前記制御手段は、異常と判定された領域を示す指標情報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。
【０００９】
請求項５に記載の発明によれば、
前記制御手段は、異常と判定された領域を正常と判定された領域とは異なる表示形態で表示させる請求項１〜４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、肺の換気能に異常がある可能性が高い領域の情報だけでなく、その異常によって影響を受ける可能性のある解剖学的構造の位置及び名称の情報を医師に提供することができる。従って、肺の換気能の診断に有効な情報を医師に提供することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、各分類レベルでの解剖学的構造の位置又は名称の情報を医師に提供することができる。医師は各分類レベルの視点から診察が可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、被写体の特徴に近い参照画像を用いて解剖学的構造の位置及び名称の判定を行うことができ、精度の高い判定が可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、医師は異常と判定された領域の位置を容易に把握することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、医師は異常と判定された領域を容易に識別することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、撮影用コンソール２０、診断用コンソール３０は、被写体のＸ線画像を撮影する際に用いられるものである。
図２に示すように、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。
【００１７】
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。動態撮影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。
【００１８】
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Ｘ線照射を開始するまでの時間である。
【００１９】
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。
【００２０】
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、画像サイズ等がある。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。
【００２１】
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、撮影部位が肺野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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。操作部２３は、被写体Ｗの属性に関する情報を含む患者情報を入力するための入力手段の１つである。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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を省略する。
【００３０】
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。
【００３１】
画像解析部４７は、ＣＰＵと判定処理に係るプログラムとの協働により、胸部を動態撮影して得られた複数の時間位相におけるＸ線画像を解析し、換気能の正常又は異常を判定する。また、画像解析部４７は、Ｘ線画像について解剖学的構造の位置及び名称を判定する。具体的な判定方法については後述する。
【００３２】
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。
【００３３】
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、換気能の正常又は異常を判定するとともに、解剖学的構造の位置及び名称を判定し、その判定結果を表示する。
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。
【００３４】
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）。
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。なお、患者情報の入力手段として操作部２３の例を挙げたが、診断用コンソール３０やサーバ５０等で管理されている患者情報を取得することとしてもよく、この場合は通信部２５が入力手段として機能する。
【００３５】
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、これを考慮して少なくとも１つの呼吸位相について動態撮影を行うため、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）：３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
【００３６】
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サイクル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。
【００３７】
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つの呼吸サイクルの動態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。
【００３８】
撮影装置１０では、設定されたＸ線照射条件に従ってＸ線源１１から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。
【００３９】
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。
【００４０】
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により換気能の正常又は異常の判定を行う（ステップＳ３）。換気能の正常又は異常の判定は、肺野領域の面積変化率及び／又は信号変化率を算出することにより行う。
【００４１】
正常又は異常の判定に係る処理については、図５を参照して説明する。
図５に示すように、画像解析部４７は各時間位相の動態画像のうち任意の動態画像を基準画像として設定する（ステップＳ３１）。次いで、画像解析部４７はこの基準画像から肺野領域を検出し、検出した肺野領域に外接する略矩形の領域において図６の点線で示すように複数の小領域に分割する（ステップＳ３２）。分割する小領域は、例えば０．４〜４ｃｍ角とすればよい。
【００４２】
なお、肺野領域の検出方法は何れの方法であってもよい。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。
【００４３】
次いで、ローカルマッチングにより、他の時間位相の動態画像において基準画像の各分割領域と対応する領域を求める（ステップＳ３３）。具体的には、基準画像と時間位相が隣接する（つまり時間位相が最も近い）動態画像を、例えば基準画像の２倍の大きさの領域に分割する。そして、この２倍の大きさをもつ分割領域の中で基準画像の対応する分割領域を移動させて、移動毎にマッチング度を算出し、マッチング度が最大となる位置を求める。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。この処理を時間位相が隣接する各動態画像間で繰り返し行うことにより、基準画像の各分割領域が他の時間位相の動態画像のどの領域に対応するのかを求めることができる。
【００４４】
次いで、画像解析部４７は対応する領域毎に面積変化率及び／又は信号変化率を算出する（ステップＳ３４）。まず、画像解析部４７は基準画像の分割領域の中心点を頂点とする領域を生成する。図６の実線で示す領域が新たに生成した領域である。そして、新たに生成した領域の面積について時間の経過に伴う面積変化率を求める。面積は領域の画素数で求め、面積変化率は時間位相が隣接する動態画像間で求める。つまり、時間位相が隣接する２つの動態画像において基準画像を元にそれぞれ対応するとされた４つの領域の中心点により定まる領域の面積の割合を面積変化率として、隣接する動態画像間で順次算出する。
【００４５】
一方、新たに生成した領域毎に、その領域内の各画素の信号値をその画素数で除算し、平均信号値を求める。そして、この平均信号値の時間の経過に伴う変化率を信号変化率として求める。つまり、時間位相が隣接する２つの動態画像において基準画像を元にそれぞれ対応するとされた４つの領域の中心点により定まる領域の平均信号値の割合を信号変化率として、隣接する動態画像間で順次算出する。なお、平均信号値ではなく、領域内の各画素の信号値の総和を算出し、この信号値の総和の時間の経過に伴う変化率を信号変化率として採用してもよい。
【００４６】
面積変化率及び／又は信号変化率を算出すると、画像解析部４７は対応する領域毎に求められた面積変化率及び／又は信号変化率を元に、領域毎に換気能が正常か異常かを判定する（ステップＳ３５）。ここでは、多面的に換気能の異常性を判定するため、時間による変化と、各分割領域の周辺における変化という観点から判定を行う。なお、以下の判定は面積変化率又は信号変化率の一方のみを用いて行ってもよいし、双方を用いて行うことも可能である。
【００４７】
時間による変化の観点から判定する場合、肺野を左右と上下に分け、各時間位相の動態画像において算出された面積変化率及び／又は信号変化率から時間の経過によって肺野の左右と上下でどのように面積や信号値が変化しているのかを見る。肺野の上下方向とは図６の動態画像でいう副走査方向であり、左右方向とは図６の動態画像でいう主走査方向である。
【００４８】
左右での変化を見る場合は、肺野領域において副走査方向の位置が略同一である領域の面積変化率及び／又は信号変化率の平均値を左右それぞれの肺野領域で求める。肺野は呼吸によって上下方向に伸張と収縮を繰り返し、その伸張と収縮の程度は左右の肺野で略同一であることから、換気能が正常であれば面積や信号値の変化も左右の肺野で略同一であるのが一般的である。よって、左右の肺野領域で求められた平均値の差が閾値以上であれば、左右で面積変化率及び／又は信号変化率が大きく異なり換気能の異常が考えられるため、その平均値を求めた領域を異常と判定する。平均値の差が閾値を下回る場合には正常と判定する。この判定を肺野領域の副走査方向において順次行う。なお、閾値は経験的、実験的に異常と判定すべき値を予め求めて設定すればよい。
【００４９】
上下での変化を見る場合は、肺野領域において副走査方向の位置が略同一である領域の面積変化率及び／又は信号変化率の平均値を求める。これを肺野領域の副走査方向において順次求める。そして、各副走査方向において算出した平均値の関係が、下記条件１、２を満たさない場合、異常と判定する。逆に条件１、２を満たす場合には正常と判定する。
条件１：上の肺野（肺先）であるほど小さい
条件２：上の肺野（肺先）であるほど、平均値の変化の開始タイミングが遅い
通常、肺野は吸気によって肺野下部が伸張し、呼気によって肺野下部が収縮して元の大きさに戻る。つまり、換気能が正常であれば肺野上部の伸張や収縮の程度は肺野下部に比べて小さいとともに、伸張や収縮を始めるタイミングも肺野下部に比べて遅い。この上下方向における特徴を示す上記条件１、２を満たさない場合には、換気能の異常が考えられる。
【００５０】
一方、各分割領域の周辺での変化という観点から判定する場合、肺野領域において副走査方向が略同一である領域間で面積変化率及び／又は信号変化率の差を求め、この差を所定の閾値と比較する。通常、肺野は吸気によって肺野下部が伸張し、呼気によって肺野下部が収縮して元の大きさに戻る。つまり肺野の上下方向に伸張と収縮を繰り返すのであり、肺野の左右方向では上下方向ほど大きな変化が見られない。よって、求めた面積変化率及び／又は信号変化率の差が閾値より大きい場合には、主走査方向での面積変化率及び／又は信号変化率が異常に大きいと推定し、その領域を異常と判定する。閾値を下回る場合には当該領域を正常と判定する。
【００５１】
なお、基準画像に対する面積変化率及び／又は信号変化率を求めて、上記と同様に換気能の正常又は異常をさらに判定することとしてもよい。基準画像に対する面積変化率、信号変化率の算出方法は基準画像と他の時間位相の動態画像との間で求めるという点で対象とする画像が異なるが、上述した方法と同様である。また、判定についても求めた基準画像に対する面積変化率及び／又は信号変化率を用いて、上述した方法と同様に行えばよい。これにより、隣接する時間位相での面積や信号値の変化という面に加えて、基準となる時間位相からの変化という面からも正常又は異常の判定を行うことができ、多面的な判定が可能となる。
【００５２】
次いで、画像解析部４７は換気能の正常又は異常の判定結果の情報と、異常と判定された場合にはその画像部分の面積変化率及び／又は信号変化率の情報とを各時間位相の動態画像に付帯させる（ステップＳ３６）。
以上のように、換気能について正常又は異常の判定を終えると、図４に示すように各時間位相の動態画像について解剖学的構造の位置及び名称を判定する処理を画像解析部４７において行う（ステップＳ４）。
【００５３】
図７を参照して、解剖学的構造の位置及び名称を判定する処理を説明する。
図７に示すように、まず画像解析部４７は各時間位相における動態画像を解析し、呼吸位相を決定する（ステップＳ４１）。
【００５４】
図８は、１つの呼吸サイクルにおいて動態撮影された複数の時間位相Ｔ（Ｔ＝ｔ０〜ｔ６）の動態画像を示す図である。図８に示すように呼気時には肺の空気が排気されるため、肺野が収縮している。吸気時には肺に空気が流入するため、肺野が伸張している。よって、画像解析部４７は各時間位相Ｔ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ｔ０から最小となる時間位相ｔ３までの動態画像を呼気位相、面積が最小の時間位相ｔ３から最大の時間位相ｔ６までの動態画像を吸気位相のものとして決定する。なお、横隔膜の高さから呼吸位相を特定することとしてもよい。横隔膜の高さが最大のところが最大呼気位であり、高さが最小のところが最大吸気位である。
【００５５】
次いで、画像解析部４７は、動態画像に付帯されている患者情報に基づいて、複数の参照画像のうち、後述のマッチング処理に用いる参照画像を決定する（ステップＳ４２）。参照画像とは予め肺野について解剖学的構造の名称及び位置が定められた画像をいう。
【００５６】
解剖学的構造の位置及び名称は複数の分類レベルで定められており、参照画像はその分類レベル毎に作成されて保存されている。一例として、３つの分類レベル１〜３に応じて作成された参照画像を図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに示す。図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、参照画像においては肺野領域を複数の解剖学的構造に分類しており、各解剖学構造の位置及び名称が定められている。図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃにおいて、各解剖学的構造の画像領域に示されているのはその解剖学的構造の名称である。
【００５７】
分類レベル１は３つの分類レベルの中で最も大きい分類で解剖学的構造の名称及び位置が定められたものであり、分類レベル２は分類レベル１の解剖学的構造をさらに細かく分類したものである。分類レベル３は肺の気管支単位で解剖学的構造を定めたものであり、分類レベル１、２よりもさらに細かい分類となっている。すなわち、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、同じ位置にある領域（斜線で示す領域）であっても、分類レベルが異なればその解剖学的構造の名称は分類レベル１の参照画像では右中葉領域であり、分類レベル２の参照画像では右第４領域、分類レベル３の参照画像では右第○気管支領域と異なることになる。
【００５８】
上記参照画像は１つの呼吸サイクルの時間位相に応じて複数作成されている。つまり、各時間位相に係る複数の参照画像を１セットとして、記憶部４４に保存している。
さらに、参照画像は患者の属性に応じて作成されている。患者の属性とは患者の性別、年齢、体重、身長等の身体的な属性をいう。例えば、２０代〜６０代までの年代別、男女別に参照画像を作成し、記憶部４４に保存している。
【００５９】
よって、ステップＳ４２では動態画像に付帯されている患者情報に基づいて被写体Ｗとなった患者の属性を判別し、記憶部４４に記憶されている参照画像のうち、判別した属性に対応する参照画像を決定し、読み出す。
【００６０】
次に、参照画像は上述のように複数の時間位相に応じて作成されているので、画像解析部４７はステップＳ４１で決定した呼吸位相に基づいて、動態画像の呼吸位相と参照画像の呼吸位相とが対応するように、各時間位相の動態画像と各時間位相の参照画像との対応付けを行う（ステップＳ４３）。対応付けが終了すると、画像解析部４７は対応付けた動態画像と参照画像とを略一致させるマッチング処理を行う（ステップＳ４４）。
【００６１】
図１０を参照して、マッチング処理を説明する。
図１０に示すように、画像解析部４７は、各時間位相の動態画像について信号値の補正を行う（ステップＳ４４１）。Ｘ線画像はＸ線照射条件等の違いによって信号値にばらつきが生じる場合があり、整合をとる必要があるためである。具体的には、動態画像の信号値のヒストグラムから最大信号値及び最小信号値を求め、これを予め定めた基準信号値に一致させるように信号値の変換を行う。
同様に、画像解析部４７は参照画像についても信号値の補正を行い（ステップＳ４４２）、Ｘ線画像及び参照画像を同じ基準信号値に合わせる。
【００６２】
補正を終えると、画像解析部４７は呼吸位相が対応する動態画像と参照画像に対し、回転、平行移動を繰り返す処理（アフィン変換等）を施して初期位置合わせを行う（ステップＳ４４５）。これは、Ｘ線画像と参照画像に含まれる被写体Ｗの画像の位置がずれていることが多いので、後段の処理を行う前になるべく位置が一致するように合わせておくためである。初期位置合わせは、対応する動態画像と参照画像の組合せ全てについて行う。
【００６３】
次いで、画像解析部４７は初期位置合わせをした動態画像を、複数の小領域に分割する（ステップＳ４４３）。そして、画像解析部４７は、動態画像の分割領域毎に参照画像の画像領域との対応付けを行う（ステップＳ４４５）。対応付けの方法は、図５のステップＳ３３のローカルマッチングの手法と同様である。つまり、参照画像をＸ線画像の分割領域の約２倍の大きさの領域毎に分割する。この参照画像の分割領域の中で、動態画像の分割領域を移動させ、最もマッチング度が高い領域をその動態画像の分割領域と対応付ける。
【００６４】
次いで、対応付けた動態画像の分割領域と参照画像の領域とが略一致するように、動態画像に非線形ワーピング処理を施す（ステップＳ４４６）。非線形ワーピング処理では、動態画像の各分割領域の中心位置から、対応付けられた参照画像の領域の中心位置へのシフト値を求め、各分割領域についてのシフト値を用いて２次元１０次多項式による近似処理することにより、動態画像の全画素について参照画像の全画素に対するシフト値を求める。そして、求めたシフト値分だけ動態画像の全画素をシフトさせる。
【００６５】
図１１を参照して、非線形ワーピング処理について説明する。図１１に示すのは呼吸位相が対応する動態画像ｇ１と参照画像ｒ１である。
動態画像ｇ１を複数領域に分割したものが動態画像ｇ２である。この動態画像ｇ２の分割領域と参照画像ｒ２とを対応付けたのが参照画像ｒ２である。動態画像ｇ２は各分割領域と参照画像ｒ２において対応付けられた領域とが略一致するように非線形ワーピング処理される。非線形ワーピング処理後の画像が動態画像ｇ３である。図１１から分かるように、動態画像ｇ３と参照画像ｒ２における被写体Ｗの画像部分が略一致している。
【００６６】
以上のマッチング処理を、複数の分類レベルについて行う。すなわち、各分類レベルの参照画像を用いてそれぞれマッチング処理を行う。そして、マッチング処理を終えると、図７のステップＳ４５の処理に移行する。
ステップＳ４５では、分類レベル毎に、マッチング処理の結果、それぞれ対応する参照画像に略一致させた動態画像において解剖学的構造の位置及び名称を判別する（ステップＳ４５）。つまり、参照画像とのマッチング処理した場合、参照画像において名称及び位置が定められている解剖学的構造と一致する画像領域についてはその名称の解剖学的構造であると判別する。例えば、分類レベル１の参照画像とのマッチングの結果、図１２に示すように動態画像ｇ１の肺野領域において分類レベル１に係る解剖学的構造の名称及び位置を判別できる。
【００６７】
次いで、画像解析部４７は解剖学的構造の位置及び名称の判別結果と、正常又は異常の判定情報に基づいて、各時間位相の動態画像において異常と判定された画像領域が属する解剖学的構造の位置及び名称を判別する。この場合も各分類レベルで判別する（ステップＳ４６）。例えば、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに示す斜線部分が異常と判定されている場合、この異常と判定された部分が属する解剖学的構造の名称は、分類レベル１では右中葉領域、分類レベル２では右第４領域、分類レベル３では右第○気管支領域と判別する。
【００６８】
画像解析部４７は、判定結果として、各時間位相の動態画像において判別された解剖学的構造の位置及び名称、さらに異常と判定された画像領域がある場合にはこの画像領域が属する解剖学的構造の位置及び名称の情報を、各時間位相の動態画像に付帯させる（ステップＳ４７）。
その後、判定結果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。
【００６９】
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。
【００７０】
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Ｓ５）。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。医師は動的な変化を把握することが可能である。
【００７１】
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、換気能の判定結果及び解剖学的構造の判定結果を表示させる（ステップＳ６）。具体的には、換気能の判定結果として、異常と判定された画像領域を指し示す指標情報を表示させるとともに、正常組織と識別できるように表示形態を異ならせて表示させる。また、異常と判定された画像領域については面積変化率及び／又は信号変化率の情報を表示させる。一方、解剖学的構造の判定結果としては、異常と判定された画像領域が属する解剖学的構造の名称を分類レベル毎に表示させる。
【００７２】
図１３Ａ、図１３Ｂ図１３Ｃに、その表示画面例を示す。
図１３Ａに示すように、制御部３１は動態画像ｇ１において異常と判定された画像領域ｇ１１の位置を指し示す指標情報ａ１を表示させるとともに、当該画像領域ｇ１１を正常と判定された画像領域と異なる色で表示させる等、表示形態を異なるものとして識別可能に表示させる。また、異常と判定された画像領域が属する解剖学的構造（分類レベル１）の境界線ｇ１２を表示させてその位置を示すとともに、解剖学的構造の名称を示す指標情報ａ２を表示させる。
【００７３】
図１３Ｂに示すのは分類レベル２、図１３Ｃは分類レベル３の場合の表示例である。この場合、異常と判定された画像領域ｇ１１が属する解剖学的構造の境界線ｇ１２は分類レベル２又は３に応じたものとする。また、指標情報ａ２の表示内容を、分類レベル２又は３に応じた名称に変更する。
このように、各分類レベルの表示画面を自動的に切り替えて表示してもよいし、切替操作があったときのみ切り替えて表示することとしてもよい。
【００７４】
図１４は、異常と判定された画像領域について算出された面積変化率の表示画面例である。
例えば異常と判定された画像領域が２つある場合、制御部３１は図１４に示すようにこれらを異常領域Ａ、Ｂと表してそれぞれ算出された面積変化率を時間位相（又は呼吸位相）に応じてグラフ化して表示させる。１つの呼吸サイクルの中で面積変化率をグラフ化することにより、異常領域Ａでは呼気時に異常があり、異常領域Ｂでは一定間隔毎に異常が生じている等、異常の傾向を把握することが可能となる。
【００７５】
この際、呼気と吸気の位相を把握するための参考情報として呼吸位相のグラフを表示させることとしてもよい。呼吸位相のグラフとしては、例えば図１４に示すように横隔膜の高さを各時間位相の動態画像から求めて時間位相によってプロットしたものでもよいし、スパイロメータ等によって得られた測定値をプロットしたスパイログラムであってもよい。
なお、面積変化率の表示例のみ示したが、同様に信号変化率の表示を行ってもよい。
【００７６】
以上のように、本実施形態によれば、撮影装置１０において被写体Ｗ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生成する。画像処理装置４０の画像解析部４７により、各動態画像を用いて各動態画像に含まれる肺野領域を複数の領域に分割したその領域毎に面積変化率及び／又は信号変化率を算出し、当該面積変化率及び／又は信号変化率を元に換気能の正常又は異常の判定を行う。さらに、参照画像を用いて各動態画像につき、解剖学的構造の位置及び名称を判定し、その判定結果の情報を動態画像に付帯させる。診断用コンソール３０の制御部３１により、表示部３４に動態画像を表示させるとともに、動態画像の付帯情報に基づいて、異常と判定された画像領域についてはその解剖学的構造の位置及び名称を表示させる。
【００７７】
これにより、肺の換気能の診断に有効な情報を医師に提供することができる。すなわち、換気能の異常箇所の判定情報だけでなく、その異常箇所が影響する可能性のある解剖学的構造の位置及び名称の情報を医師に提供することができる。
【００７８】
参照画像は解剖学的構造の分類レベルに応じて作成され、解剖学的構造の位置及び名称は複数の分類レベル毎に判定して表示するので、医師は各分類レベルで解剖学的構造を把握することができる。
【００７９】
また、参照画像は患者の属性毎に作成され、患者情報に対応する属性の参照画像を用いて解剖学的構造の位置又は名称の判定を行うので、精度の高い判定を行うことができる。
【００８０】
また、異常と判定された画像領域を表示する際には、その画像領域を指し示す指標情報を表示する。さらに、正常と判定された領域とは異なる表示形態で表示するので、医師は異常と判定された画像領域を容易に把握することができる。
【００８１】
なお、上述した説明は本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、参照画像は通常呼吸と深呼吸の呼吸方法別に作成して用意することとしてもよい。
【００８２】
また、換気能の正常又は異常の判定は、全ての時間位相の動態画像を用いるのではなく、指定された時間位相の動態画像のみを用いて判定することとしてもよい。例えば、医師が呼気から吸気への変換期に異常があると判断しており、その変換期における判定のみを希望する場合には、診断用コンソール３０において判定を行う時間位相として呼気から吸気への変換期の指定操作を行う。この指定操作を受けて画像処理装置４０の画像解析部４７では、呼気から吸気への変換期周辺の時間位相に係る動態画像のみを用いて正常又は異常の判定の処理を実行すればよい。これにより、処理する画像枚数が減り処理効率が向上する。
【００８３】
また、上記実施形態では胸部を動態撮影し、肺の換気能の正常又は異常を判定するとともに、肺野の解剖学的構造の位置及び名称を判定する例を説明したが、例えば心臓部等の他の部位に適用することとしてもよい。つまり、心臓部を動態撮影し、得られた動態画像を用いて上述した方法と同様に心臓部の時間の経過に伴う面積変化率及び／又は信号変化率を算出して、この面積変化率及び／又は信号変化率から心臓部の心機能の正常又は異常を判定する。正常又は異常の判定基準は心臓部に応じた基準とする。また、心臓部について予め右心房や左心室等の解剖学的構造の位置及び名称を定めた参照画像を用いて撮影した動態画像について解剖学的構造の位置及び名称を判定する。これによれば、心機能についても医師に情報提供することが可能となる。
【００８４】
また、診断用コンソール３０において判定結果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において判定を行う構成を説明したが、診断用コンソール３０や他の装置において上記換気能の正常又は異常の判定、解剖学的構造の判定を行う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。
【００８５】
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】
【００８６】
【図１】本実施形態における動態画像処理システムの構成を示す図である。
【図２】図１の撮影装置、撮影用コンソール及び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の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】画像処理装置において換気能の正常又は異常を判定する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】ローカルマッチングによる領域の対応付けの方法を説明する図である。
【図７】画像処理装置において解剖学的構造を判定する際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】複数の時間位相における動態画像の例を示す図である。
【図９Ａ】分類レベル１の参照画像例を示す図である。
【図９Ｂ】分類レベル２の参照画像例を示す図である。
【図９Ｃ】分類レベル３の参照画像例を示す図である。
【図１０】画像処理装置におけるマッチング処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】マッチング処理される動態画像と参照画像の例を示す図である。
【図１２】マッチング処理によって解剖学的構造の位置及び名称が判別された動態画像の例を示す図である。
【図１３Ａ】異常と判定された画像領域を分類レベル１の解剖学的構造によって示した表示例を示す図である。
【図１３Ｂ】異常と判定された画像領域を分類レベル２の解剖学的構造によって示した表示例を示す図である。
【図１３Ｃ】異常と判定された画像領域を分類レベル３の解剖学的構造によって示した表示例を示す図である。
【図１４】異常と判定された画像領域の面積変化率の表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
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
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
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2009153677.tif 000016
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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