JP2004275349A - 画像診断支援プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】医療用の超音波断層画像やＸ線画像から対象物の適切な輪郭を簡単な操作で抽出する。
【解決手段】ディスプレイにダイヤログボックスＢを表示してＧＵＩで入力操作する。ウィンドウＷ１に原画像を表示し、ウィンドウＷ２に抽出した輪郭の画像を表示する。スライダ１１，１２の摘み１１ａ，１２ａの操作でディジタルフィルタ（ＤＯＧ）のパラメータσ１，σ２を調整する。摘み１１ａ，１２ａの操作により、ディジタルフィルタで輪郭を抽出して、ウィンドウＷ２に輪郭を即時に表示する。輪郭内の面積や対象物の体積等を計算する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用超音波診断装置、Ｘ線画像診断装置を使用した病気診断において、コンピュータにより画像診断用の原画像の画像データに処理を施して臓器等の対象物の輪郭を表示するための画像診断支援プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医療の分野で画像を用いた診断が普及してきたが、画像診断装置で作成される超音波断層画像やＸ線画像において、臓器等の輪郭を明示することは診断に有用である。この輪郭を明示するには、大別して２つの方法がある。例えば表示装置上に表示した画像に対し、マウスやトラックボール等のポインティングデバイスを使って、オペレータが画像上で輪郭をトレースし、これを表示する方法がある。また、対象となる画像データに画像処理を行うことで、これらの輪郭を自動生成して表示するものがある。
【０００３】
【非特許文献１】
秋山いわき 松平広紀 川崎博明 “医用超音波画像のための輪郭抽出ツール”、平成１４年９月２６〜２８日、日本音響学会講演論文集（発行日：平成１４年９月２６日）、スペシャル・セクション２−６−８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の方法では、ポインティングデバイスで輪郭を描く操作を必要とするなど、医師やオペレータの負荷が多く、現実の運用に制限がある。また、後者の方法については、過去より試されてきたが、画像の輝度やノイズの影響により適切な輪郭を一意に描くことが困難であった。また、単に自動生成した輪郭では診断に適切な輪郭であるという保障がない。
【０００５】
本発明は、画像診断用の画像に対して、医師やオペレータの操作に連動して対象物の輪郭をリアルタイムに変更できるようにし、簡単な操作で診断に適切な輪郭を得ることができるようにすることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の画像診断支援プログラムをコンピュータが実行することにより、入力した原画像の画像データに対して、表示画面に表示された操作摘みを画面操作で操作するとこの操作に応じてフィルタ特性が変更されるとともに、このフィルタ特性の変更ごとに、すなわち入力操作ごとに、即時に画像データから該フィルタ特性に応じた輪郭を抽出して、該輪郭が原画像と共に表示画面に表示される。
【０００７】
請求項２の画像診断支援プログラムをコンピュータが実行することにより、連続原画像のうちの選択されている原画像について、表示画面に表示された第１操作摘みを画面操作で操作するとこの操作に応じてフィルタ特性が変更されるとともに、このフィルタ特性の変更ごとに、即時に該原画像の画像データからフィルタ特性に応じた輪郭が抽出され、この抽出した輪郭が原画像と共に表示画面に表示される。さらに、第２操作摘みの操作に応じて複数の連続原画像から順次原画像が選択されるとともに、選択された原画像について即時にフィルタ特性に応じた輪郭が抽出されて表示画面に表示されるので、第２操作摘みを連続操作すると連続原画像の輪郭が順次に連続して表示される。
【０００８】
請求項３の画像診断支援プログラムをコンピュータが実行することにより、請求項１または３と同様な作用が得られるとともに、輪郭内の面積を計算して表示する。
【０００９】
請求項４の画像診断支援プログラムをコンピュータが実行することにより、請求項２と同様な作用が得られるとともに、対象物の体積を計算して表示する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図６は本発明の実施の形態の画像診断支援プログラムを実行するパーソナルコンピュータの要部ブロック図である。パーソナルコンピュータは、ＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ディスプレイ４、キーボード５、マウス６、外部記憶装置７、画像データを入力するインターフェース（Ｉ／Ｆ）８を備えている。なお、ディスプレイ４、キーボード５、マウス６および外部記憶装置７の各種インターフェースは図示を省略してある。
【００１１】
ＣＰＵ１は例えば外部記憶装置７のハードディスク装置（ＨＤＤ）にインストールされたＯＳ（オペレーティングシステム）によりＲＡＭ３のワーキングエリアを使用して制御を行う。具体的には、例えばディスプレイ４の表示の制御を行い、キーボード５やマウス６の操作に応じたデータを入力し、ディスプレイ４上のマウスポインタの表示位置の制御やマウス６のクリック操作の検出等を行う。これにより、ユーザによる入力設定操作等を、ディスプレイ４の表示とマウス６の操作による所謂ＧＵＩ（グラフィカル・ユーザーズ・インターフェース）で実行する。また、上記ハードディスク装置にインストールされた後述の画像診断支援プログラムを上記ＯＳ上で実行し、画像処理装置１０から超音波断層画像やＸ線画像などの画像診断用の原画像の画像データを入力する。
【００１２】
図４は画像診断支援プログラムの起動時のディスプレイ４における表示例である。ダイヤログボックスＢには２つのウィンドウＷ１，Ｗ２が並べて表示され、最下部にはテキストボックスＴが表示される。そして、テキストボックスＴに画像のファイル名を入力することにより画像データが選択され、ハードディスク装置から読み出された画像データにより原画像がウィンドウＷ１に表示される。なお、画像データは、例えばディジタル超音波断層画像またはＸ線画像として連続した２次元画像の集合である動画で提供される場合が多いため、１ファイル分の画像データは連続する断層画像（フレーム）から構成されている。
【００１３】
ウィンドウＷ１の下にはスライダ２１が表示されており、このスライダ２１の摘み２１ａ（第２操作摘み）をマウスポインタＰで水平方向にドラッグすることにより、連続する断層画像のフレーム番号が順次選択可能である。そして、選択されたフレーム番号の画像がウィンドウＷ１に表示される。すなわち、摘み２１ａをドラッグしている間は、連続する画像の順次選択され、この連続する画像による動画がウィンドウＷ１に表示される。また、後述のフィルタにより輪郭抽出及び表示を行っているときは、このドラッグ操作により、この連続する画像に対応する輪郭が動画として表示される。
【００１４】
ここで、画像データから輪郭を抽出するためのディジタルフィルタとしてはＤＯＧ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタ（空間微分フィルタ）を採用している。このディジタルフィルタは一般に、人間の視覚処理をモデル化する際に用いられているもので、視覚的に最も感度の強い周波数成分を強調し、残りの成分を抑圧する帯域通過型の特性を有している。図５は上記フィルタのパラメータσ１，σ２と特性を示す図であり、σ１＞σ２の場合、σ１で通過帯域上限の調整を行うことができ、σ２でゼロクロスの位置を代えて通過帯域幅の調整を行うことができる。そして、画像データをこの空間微分フィルタを通過後、フィルタ出力のゼロクロス点の画素をつないで輪郭とし、この輪郭の画像をウインドウＷ２に表示する。図において輪郭はウインドウＷ２内のハイライトの部分であり、この実施形態では輪郭の内側と外側は例えば異なる色や明度で表示される。なお、輪郭と原画像とを重ねて表示してもよい。
【００１５】
上記のフィルタ出力のゼロクロス点は上記パラメータσ１，σ２を調整することにより変化するので、このパラメータσ１，σ２を調整することにより得られる輪郭も変化する。ウィンドウＷ２の横にはスライダ１１，１２が表示されており、このスライダ１１，１２の摘み１１ａ，１２ａ（操作摘み、第１操作摘み）をマウスポインタＰでドラッグすることにより、パラメータσ１，σ２を調整（設定）することができる。図３は輪郭抽出の例を示す図であり、この図３と前掲の図４とでは摘み１１ａ，１２ａの操作位置が異なっており、これによりウィンドウＷ２に表示される抽出された輪郭Ｅも異なっている。すなわち、パラメータの初期値により例えば図４のような輪郭Ｅが得られるが、ノイズが発生しているので摘み１１ａ，１２ａを操作してパラメータσ１，σ２を調整すると、例えば図３のような輪郭（ウインドウＷ２内のハイライトの部分）が得られる。このように、摘み１１ａ，１２ａを操作しながらウィンドウＷ２に表示される輪郭を確認することで、適切と判断される輪郭を容易に得ることができる。
【００１６】
図１は画像診断支援プログラムの実行と、これに対応するオペレータの処理動作を示すフローチャートであり、ステップＳ１〜Ｓ５，Ｓ８は前記パーソナルコンピュータの処理であり、ステップＳ６，Ｓ７はオペレータの入力処理である。ステップＳ１，Ｓ２で画像データを読み込み、ステップＳ３〜Ｓ５でディジタルフィルタによる輪郭抽出及び表示の処理を行う。ステップＳ６でオペレータが「輪郭が適切であるか」の判断を行い、適切であれば後述の面積計算等を行って処理を終了する。輪郭が適切でなければ、ステップＳ７でスライダ１１，１２の摘み１１ａ，１２ａを調節する。これによりステップＳ８で摘みの変化（パラメータ）に合わせて、ディジタルフィルタの特性が変更され、ステップＳ３以降で同様に輪郭の抽出と表示を行う。
【００１７】
図２はパーソナルコンピュータのＣＰＵ１が実行する画像診断支援プログラムのフローチャートであり、ステップＳ１〜Ｓ５，Ｓ８は図１と同様な処理である。ＣＰＵ１は、ステップＳ５でディスプレイ４に抽出した輪郭を表示すると、ステップＳ１１で面積計算を指示する操作の有無を判定し、操作が無ければステップＳ１３に進む。操作が有れば、ステップＳ１２で、面積計算を行い、結果を表示するとともに記憶し、さらに輪郭データを記憶して、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では画像切替指示する操作の有無を判定し、操作があればステップＳ２に戻り、操作が無ければステップＳ１４に進む。この画像切替指示に関する処理は、主に体積計算をする場合に複数の画像についての輪郭抽出を行うための処理である。
【００１８】
ステップＳ１４では体積計算を指示する操作の有無を判定し、操作が無ければステップＳ１６に進む。操作が有れば、ステップＳ１５で、体積計算を行い、その結果を表示するとともに記憶し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、終了を指示する操作の有無を判定し、終了が指示されたら処理を終了する。終了が指示されていなければ、ステップＳ１７でスライダ１１，１２の摘み１１ａ，１２ａの操作の有無を判定し、操作が無ければステップＳ１１に戻り、操作があればステップＳ８に進んで、前記同様にディジタルフィルタの特性を変更してステップＳ３に進む。
【００１９】
以上の処理により、輪郭が表示されたあと何も操作しなければ、Ｓ１１→Ｓ１３→Ｓ１４→Ｓ１６→Ｓ１７→Ｓ１１のループで待機状態となり、そのまま輪郭が表示される。そして、上記待機状態で、スライダ１１，１２の摘み１１ａ，１２ａを操作すると、その操作に応じてディジタルフィルタの特性が変更され、即時にその特性に応じた輪郭が抽出されて表示される。すなわち、摘み１１ａ，１２ａに対応してほとんどリアルタイムに輪郭が変更される。
【００２０】
なお、面積計算する場合には、例えば輪郭内の画素数を計数し、予め判明している画像のサイズ（画角）と全画素数から求めることができる。また、体積計算をする場合には、輪郭を抽出した画像と直交する画像を選択して同様に輪郭を抽出し、両画像についての輪郭データからシンプソンズ法等により体積計算を行う。これにより輪郭を抽出した対象物体の体積を近似することができる、なお、計算した体積は一時的に記憶することができ、他の画像との体積比を容易に計算することができる。特に、心臓疾患の診断では、心臓収縮時、拡張時の体積を比較することが有用である。
【００２１】
このように、ディスプレイ４上の摘み１１ａ，１２ａを操作するという、所定の決まった動作をするだけで輪郭が変化するので、適切な輪郭を容易に見つけだすことができるとともに、画像上で輪郭をトレースするという画像毎に異なる動作をしなくてもよく、きわめて操作性が良い。
【００２２】
なお、実施の形態では画面に表示したスライダ１１，１２が請求項における「操作摘み」に対応するが、この操作摘みとしては、画面に表示したダイヤルを操作するものや、アップダウンスイッチを操作してパラメータ表示を変更するものなどを適用できる。
【００２３】
また、上記の実施の形態では画像診断支援プログラムをパーソナルコンピュータで実行するようにしているがコンピュータを内蔵した画像処理装置等で実行するようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１の画像診断支援プログラムの実行によれば、表示画面に表示された操作摘みを例えばポインティングデバイスによる画面操作で操作するごとに、即時に画像データの輪郭が原画像と共に表示画面に表示されるので、医師やオペレータが表示される輪郭を見て原画像と輪郭とを比較して判断しながら、適宜入力操作を行うことで短時間で適切な輪郭を得ることができる。
【００２５】
請求項２の画像診断支援プログラムの実行によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、第２操作摘みを連続操作することで連続原画像の輪郭が順次に連続して表示されるので、対象物の形状などの判断が容易になる。
【００２６】
請求項３の画像診断支援プログラムの実行によれば、請求項１または２と同様な効果が得られるとともに、輪郭内の面積により対象物の断面の定量的な大きさを判断できる。
【００２７】
請求項４の画像診断支援プログラムの実行によれば、請求項２と同様な効果が得られるとともに、対象物の体積により全体の定量的な大きさを判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における画像診断支援プログラムの実行とオペレータの処理動作を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態における画像診断支援プログラムのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における輪郭抽出の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における画像診断支援プログラムの起動時のディスプレイにおける表示例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるディジタルフィルタのパラメータと特性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における画像診断支援プログラムを実行するパーソナルコンピュータの要部ブロック図である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
４ ディスプレイ
６ マウス
１０ 画像処理装置
１１，１２ スライダ
１１ａ，１２ａ 摘み
Ｅ 輪郭

Claims (4)

1. 画像診断用の原画像の画像データを入力する処理と、
   表示画面に操作摘みを表示するとともに画面操作による該操作摘みの操作を検出する処理と、
   該操作摘みの操作に応じてフィルタ特性を変更する処理と、
   前記フィルタ特性を変更するごとに、即時に前記画像データから該フィルタ特性に応じた輪郭を抽出して該抽出した輪郭を前記入力した画像データによる原画像と共に前記表示画面に表示する処理と、
   をコンピュータが実行するための画像診断支援プログラム。
2. 画像診断用の連続原画像の画像データを入力する処理と、
   表示画面に第１操作摘みを表示するとともに画面操作による該第１操作摘みの操作を検出する処理と、
   該第１操作摘みの操作に応じてフィルタ特性を変更する処理と、
   前記フィルタ特性を変更するごとに、前記複数の連続原画像のうちの選択されている原画像について、即時に該原画像の画像データから該フィルタ特性に応じた輪郭を抽出して該抽出した輪郭を該原画像と共に前記表示画面に表示する処理と、
   前記表示画面に第２操作摘みを表示するとともに画面操作による該第２操作摘みの操作を検出する処理と、
   該第２操作摘みの操作に応じて前記複数の連続原画像から順次原画像を選択するとともに、該選択された原画像について、即時に該原画像の画像データから該フィルタ特性に応じた輪郭を抽出して該抽出した輪郭を前記表示画面に表示する処理と、
   をコンピュータが実行するための画像診断支援プログラム。
3. 前記抽出した輪郭内の面積を計算して表示する処理を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像診断支援プログラム。
4. 前記連続画像の画像データについて前記輪郭を抽出して該輪郭から対象物の体積を計算して表示する処理を備えたことを特徴とする請求項２記載の画像診断支援プログラム。

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