JP2005131258A - 医用画像処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】医用画像の見え方の整合性を取ることのできる医用画像処理システムを提供することにある。
【解決手段】本発明に係る医用画像処理システムによれば、医用画像生成装置のモニタに表示された複数の輝度レベルを輝度計等で測定して輝度値を取得し、取得された輝度値からＧＳＤＦに基づいてＬＵＴの生成を行う。医用画像の階調変換を行う際には、このＬＵＴを使用して医用画像の階調処理を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、医用画像処理技術に係り、特に医用画像処理システムに関する。

近年、医用の分野においては、放射線を利用したＣＴ（Computed Tomography）や、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）、ＣＲ（Computed Radiography）、乳房撮影装置、超音波診断装置などの医用画像生成装置によりデジタル画像として入力された医用画像に各種画像処理を施してＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニタに表示、或いはフィルム出力装置に出力する医用画像処理装置が開発されている。

多くの病院では新旧の様々な医用画像生成装置が使用されており、各装置が種々のメーカや機種のものであると、各装置の出力特性が異なるため、医用画像データを出力する際に適する階調特性も多様化する。このため、医用画像生成装置あるいは医用画像出力装置では、医用画像データを適切な階調に変換することができず、同一の医用画像データであっても、出力される装置によって、医用画像の階調が異なって再現されるという問題が生じる。

撮影された医用画像は、医用画像生成装置のモニタで確認後、イメージャ等のハードコピー装置に出力されるのが一般的である。これまで、医用画像生成装置のモニタで観察した濃度階調と同様のハードコピーの仕上がり濃度階調を得るには、サービスマンによるイメージャ側の各種パラメータをトライアンドエラーにより調整するしかなく、かなりの工数を要するものであった。更に、これらの医用画像生成装置が、全て同一の階調特性を有している訳では無いので、医用画像生成装置毎に上記調整を行わなければならなかった。又、医用画像出力装置が複数存在し、これらの出力階調特性が異なる場合も同様であった。

また、輝度計を用いて基準となる装置の階調特性に他の装置の階調特性を一致させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２５６９９２号公報

しかしながら、従来のＬＵＴ生成は明確な調整基準に基づいたものではなく、設定を行うユーザの勘や経験に依存した試行錯誤的な手作業であり、しかも画像生成装置のモニタの特性と周囲光により調整ポイントが微妙に変化するため手間がかかるものであった。また、特許文献１の方法では、各画像出力装置間の出力階調特性を一致させるために各装置に輝度センサを設けているため、コストが増加するという問題があり、また、基準とすべき装置が複数台存在する場合は適用することができなかった。

本発明の課題は、医用画像の見え方の整合性を取ることのできる医用画像処理システムを提供することにある。

上記問題を解決するため、請求項１の発明は、
被写体を撮影して医用画像を生成する医用画像生成手段と、前記医用画像を表示する表示手段と、前記表示された医用画像を記録媒体にハードコピーを形成する出力手段とを有する医用画像処理システムであって、
前記表示手段に複数の輝度レベルを有する画像を表示する手段と、
前記表示された画像の輝度測定結果を入力する手段と、
前記入力された測定結果に基づいて表示手段の階調特性を算出する算出手段と、
前記算出された階調特性を使用してハードコピーを形成することを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の医用画像システムにおいて、
前記算出手段は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）規格のグレースケール標準表示関数（Grayscale Standard Display Function；以下、ＧＳＤＦと略す）に基づいて階調特性が算出されることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の医用画像システムにおいて、
前記医用画像生成手段は、前記算出された階調特性を前記医用画像の付帯情報に付加することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の医用画像システムにおいて、
前記医用画像に付帯情報を付帯させる情報付加手段をさらに備え、
前記情報付加手段は前記付帯情報に前記医用画像の階調特性を付加することを特徴としている。

請求項５の発明は、
被写体を撮影して医用画像を生成するとともに、前記医用画像を表示する表示手段を備えた医用画像生成装置と、前記表示された医用画像を記録媒体にハードコピーを形成する医用画像出力装置とを有する医用画像処理システムであって、
前記医用画像生成装置は、
前記表示手段に複数の輝度レベルを有する画像を表示する手段と、
前記表示された画像の輝度測定結果を入力する手段と、
前記入力された測定結果に基づいて表示手段の階調特性を算出する算出手段と、
前記算出された階調特性を使用して前記医用画像の階調特性を変換する変換手段と、
を備えたことを特徴としている。

ここで、医用画像生成装置とは、ＣＴ、ＭＲＩ、ＣＲ、乳房撮影装置（マンモグラフィ）、超音波診断装置等の被写体を撮影して画像を生成する装置であり、各装置に備えられたモニタに表示される複数の輝度レベルを有する画像パターンの測定が行われる。

請求項１の発明によれば、表示手段に表示された複数の輝度レベルを有する画像を輝度計等で測定して輝度値を取得し、取得された輝度値に基づいて階調特性を算出し、当該階調特性を使用してハードコピーを形成することで、表示手段での医用画像の見え方とハードコピーでの医用画像の見え方とを一致させることが可能である。

請求項２の発明によれば、ＤＩＣＯＭ規格のＧＳＤＦを用いて階調特性を算出することで、医用画像を所定の規格に統一することが可能であるため、医用画像の見え方の整合性をとることが可能となる。

請求項３の発明によれば、算出された階調特性を医用画像に付帯する付帯情報に付加することで、当該医用画像のハードコピーを形成する際には付帯情報に含まれる階調特性に基づいてハードコピーを形成することで表示手段での医用画像の見え方とハードコピーでの医用画像の見え方の整合性をとることが可能となる。

請求項４の発明によれば、ＤＩＣＯＭ規格に非準拠の医用画像のような付帯情報を付帯しない医用画像である場合、当該医用画像に付帯情報を付帯させて、算出された階調特性を付帯情報に付加することでＤＩＣＯＭ規格に準拠した医用画像として取り扱うことが可能となり、当該医用画像のハードコピーを形成する際には付帯情報に含まれる階調特性に基づいてハードコピーを形成することで表示手段での医用画像の見え方とハードコピーでの医用画像の見え方の整合性をとることが可能となる。

請求項５の発明によれば、医用画像生成装置の表示手段に表示された複数の輝度レベルを有する画像を輝度計等で測定して輝度値を取得し、取得された輝度値に基づいて階調特性を算出し、当該階調特性を使用して医用画像の階調特性を変換することで、医用画像を所定の階調特性に統一することが可能であるため、医用画像の見え方の整合性をとることが可能となる。

以下、図１〜図４を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
まず、本実施の形態における構成について説明する。
図１は、本実施の形態における医用画像処理システム１００の全体構成を示す概念図である。図１に示すように、医用画像処理システム１００は、医用画像出力装置である画像生成装置１ａ、１ｂ、画像処理装置２、医用画像出力装置である、画像記録装置３がネットワークＮを介して、相互にデータ送受信可能なように接続されている。

ネットワークＮは、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）、
インターネット等の様々な回線形態を適用可能である。なお、病院等の医療機関内で許可されるのであれば、無線通信や赤外線通信であってもよいが、重要な患者情報を含むため、送受信される情報は暗号化することが好ましい。また、病院内の通信方式としては、一般的に、ＤＩＣＯＭ規格が用いられており、上述したネットワークＮ上の各装置間の通信では、ＤＩＣＯＭ ＭＷＭ(Modality Worklist Management)やＤＩＣＯＭ ＭＰＰＳ（Modality Performed Procedure Step）、ＤＩＣＯＭ Ｐｒｉｎｔといった、通信規格が利用される。

なお、図１においては、各種装置がネットワークＮを介して接続される例を示しているが、これらの装置や端末の台数は特に限定されない。

画像生成装置１ａ、１ｂは、例えば、ＣＲ，ＣＴ，ＭＲＩ，乳房撮影装置、超音波診断装置等から構成され、被写体を撮影し、撮影した医用画像の画像データ（以下、画像データと称する）を生成する装置である。画像生成装置１ａ、１ｂで生成された画像とともに表示部に表示される、ＳＭＰＴＥ（Society of Motion Picture and Television Engineers）等の規格に準拠した複数の輝度レベルを有する階調パターンを輝度計等の装置により測定することで輝度値の取得を行う。なお、画像生成装置１ａで生成される画像データにはＤＩＣＯＭ規格に対応する付帯情報が付帯されるものとする。

一方、画像生成装置１ｂはＤＩＣＯＭ規格に非準拠の装置であり、生成される画像データにはＤＩＣＯＭ規格に対応する付帯情報は付帯されないので、図示しないＤＩＣＯＭ変換装置を用い、ＤＩＣＯＭ規格に対応する付帯情報の入力を行う。なお、ＤＩＣＯＭ変換装置は請求の範囲に記載の情報付加手段の機能を有する。

画像処理装置２は、入力される画像データの階調特性を出力する画像出力装置の出力階調特性に対応するように画像処理を行う装置である。ここで、画像処理装置２は、入力された輝度値に基づいてＬＵＴを生成して画像処理を行うことが可能な装置である。ここでＬＵＴの生成を行う際には、ＤＩＣＯＭ規格のＧＳＤＦ等に基づいて行われるものとする。つまり、画像処理装置２はＰ値に基づいたＬＵＴを生成して画像処理を行う装置である。なお、Ｐ値とは、知覚的線形グレースケール空間において定義される装置から独立した値である。

ここで、ＬＵＴとはデジタル化された画像データを所望する画像に変換するための変換テーブルであり、入力画像の画素値に対応する出力画像の出力値を示すものである。本実施の形態の階調変換においては、このＬＵＴに基づいて画像データの画素数を画像記録装置の出力階調特性に応じた出力値に変換し、所望する画像に仕上げる。

また、ＧＳＤＦとは、人の視覚特性を表す曲線であり、縦軸が輝度値、横軸がＪＮＤインデックス値（Just-Noticeable Difference）であり、観察者が識別できる最小の輝度差を、ＪＮＤインデックス値の一の変化に対応付けたものである。

画像記録装置３は、画像処理装置２から出力される画像データを可視像として再生したハードコピーを出力するイメージャ等の装置である。画像記録装置３は、例えば、入力された画像データに基づいて、透過型記録媒体（フィルム）にレーザ露光することによって潜像を記録し、熱現象処理により潜像を可視化する光熱銀塩方式の画像記録装置、或いは、入力された画像データを光熱銀塩方式或いはサーマル方式で透過型記録媒体（フィルム）に記録する画像記録装置である。なお、画像記録装置３はＰ値に対応した装置であるとする。

図２は、本実施の形態における画像処理装置２の機能的構成を示すブロック図である。画像処理装置２は、制御部１１、入力部１２、表示部１３、Ｉ／Ｆ１４、通信制御部１５、ＲＡＭ（Random Access Memory）１６、記憶部１７、画像処理部１８から構成されており、各部はバス１９により接続されている。

制御部１１は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、記憶部１７に格納された各種プログラムを読み出し、ＲＡＭ１６に展開し、該制御プログラムに従って各部の動作を集中処理する。また、制御部１１は、ＲＡＭ１６に展開したプログラムに従って各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭ１６に格納するとともに、表示部１３に表示させる。そして、ＲＡＭ１６に格納した処理結果を記憶部１７の所定の保存先に保存させる。なお、制御部１１は請求の範囲に記載の算出手段の機能を有しており、記憶部１７に格納された各種プログラムとの協働により行う。

具体的には、制御部１１は、記憶部１７に記憶される階調変換制御プログラムを読み出して、後述する階調変換処理を実行する。制御部１１は、階調変換処理において、画像生成装置１の表示部に表示される階調パターンから輝度計で測定された輝度値が入力部１２を介して入力されると、その値に基づいて算出が行われＬＵＴが生成される。

入力部１２は、カーソルキー、数字入力キーおよび各種機能キーなどを備えたキーボードと、マウスなどのポインティングデバイスを備えて構成され（何れも図示略）、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部１１に出力する。また、入力部１２は、表示部１３の表示画面に設けられたタッチパネルを備えても良く、このタッチパネルを介して入力された指示信号を制御部１１に出力する。なお、入力部１２は請求の範囲に記載の輝度測定結果を入力する手段の機能を有している。

表示部１３は、図示しないＬＣＤやＣＲＴ等により構成され、制御部１１から入力される表示信号の指示に従って、入力部１２からの入力指示や画像処理部１８により画像処理された画像データ等を表示画面上に表示させる。

Ｉ／Ｆ１４は、画像データを生成する画像生成装置等と接続するための入力インターフェイス及びフィルム出力装置と接続するための出力インターフェイスを備えて構成され、画像生成装置から生成された画像データが入力されると画像処理部１８に出力する。また、制御部１１からフィルム出力指示されると、入力された画像データをフィルム出力装置に出力する。

通信制御部１５は、ＬＡＮボード、ルータあるいはＴＡ（Terminal Adapter）などにより構成され（何れも図示略）、不図示の院内ネットワークに接続された各装置との間で行われる通信を制御する。

ＲＡＭ１６は、制御部１１により実効制御される各種装置において、記憶部１７から読み出された画像処理装置２上で実行可能なシステムプログラム、制御プログラム、入力若しくは出力データ、及びパラメータ等の一時的な格納領域を形成する。

記憶部１７は、プログラムやデータ等が予め記憶された記録媒体（図示せず）を有しており、この記録媒体は磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体のメモリで構成されている。この記録媒体は記憶部１７に固定的に設けられるもの、若しくは着脱自在に装着するものであり、この記録媒体に、画像処理装置２に対応するシステムプログラム、当該システムプログラムに対応する各種処理プログラム及び各種処理プログラムで処理されたデータ等を記憶する。これらの各種処理プログラムは、読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部１１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。まお、記憶部１７は請求の範囲に記載される記憶手段としての機能を有する。

画像処理部１８は、制御部１１からの指示に従って、入力された画像データに周波数処理や階調処理等の各種画像データ処理を施し、Ｉ／Ｆ１４、或いは通信制御部１５に出力する。また、画像処理部１８は、制御部１１から階調処理指示を受けると、指定されたＬＵＴを用いて画像データを階調変換画像データの階調特性の変換、或いは指定されたＬＵＴを画像データの付帯情報に付加する処理を行う。

次に、本実施の形態の動作を、図３〜図６を参照して説明する。
動作説明の前提として、以下のフローチャートに記述されている各処理を実現するためのプログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形態で記憶部１７に記憶されており、制御部１１は、当該プログラムコードに従った動作を実行する。

図３のフローチャートを参照して、制御部１１により実行される階調変換処理を説明する。
まず、画像生成装置１ａの表示部に生成された画像とともに表示される階調ステップを輝度計等の装置により測定して輝度値を取得した後、取得した輝度値がユーザにより入力部１２を介して入力され、その入力された信号を制御部１１が受け取る（ステップＳ１）。

図４は、画像生成装置１ａの表示部に表示される画面例である。
４ａで示された領域に表示される医用画像とともに、１６の階調ステップが領域４ｂに表示されている。この１６の階調ステップを輝度計等で測定を行い輝度値の取得を行う。
なお、階調ステップは少なくとも二以上の階調が表示されることが望ましい。なお、本実施例では階調ステップを診断画像とともに表示することとしたが、それに限定されず、階調ステップのみ表示することとしてもよい。

次いで、入力された輝度値に基づいて算出が行われ、ＬＵＴの生成が行われる（ステップＳ２）。ＬＵＴの生成は、入力された少なくとも二つ以上の輝度値から、ＤＩＣＯＭと呼ばれる規格によって定められたＧＳＤＦの特性曲線を用いて行う。ＤＩＣＯＭ規格のＧＳＤＦを使用してＬＵＴを生成し、このＬＵＴに基づいて画像処理を行うことでＰ値に対応した画像データを出力することが可能となる。つまり、画像生成装置が生成する画像データの形式を問わず、Ｐ値に対応した画像データに変換することができるため、画像データの整合性をとることが可能となる。なお、本実施形態ではＧＳＤＦを用いることとしたが、これに限定はされない。

次に、生成されたＬＵＴが画像処理装置２において最適であるか否かの判断が行われ、ユーザにより入力部１２を介して入力される入力信号に基づいて判断が行われる（ステップＳ３）。ここで、最適でない旨の入力信号を制御部１１が受け取ると（ステップＳ３；Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り再度輝度値の入力が行われる。この場合、ユーザは輝度値の微調整することで、最適なＬＵＴを生成することが可能である。

一方、ＬＵＴが最適である旨の入力信号を制御部１１が受け取ると、生成されたＬＵＴが設定内容記憶ファイル１７１に記憶される（ステップＳ４）。

図５は、本発明の画像処理装置２において、ＬＵＴの生成を行う画面例である。
ユーザは、入力部１２を介して領域５ａに画像生成装置１の表示部より取得した１６の輝度値の入力を行う（ステップＳ１）。入力された輝度値に基づいて算出が行われＬＵＴが生成されると（ステップＳ２）、生成されたＬＵＴの特性曲線が５ｂの領域に表示される。ここで、横軸は１６の階調ステップと対応しており、縦軸は測定された輝度値、つまり濃度を表している。ユーザにより、生成されたＬＵＴが画像処理装置２の出力階調特性として最適か否かが判断される。好適であると判断された場合、ＤＥＣＩＳＩＯＮ釦５ｃが押下され、その押下信号に基づいて（ステップＳ３；Ｙｅｓ）生成したＬＵＴが設定内容記憶ファイル１７１に記憶される（ステップＳ４）。

次に、図６のフローチャートを参照してＬＵＴを使用した画像階調変換処理を説明する。
まず、画像生成装置１ａから通信制御部１５を介して画像データが入力されと（ステップＳ１１）、設定内容記憶ファイル１７１に予め記憶された設定に基づいて画像処理が行われる（ステップＳ１２）。なお、画像処理の設定は、入力部１２からの入力によりユーザがいつでも修正することができるものとする。

。
ここで、変換処理（ステップＳ１２；変換）が設定されている場合は、ＬＵＴ生成処理で生成されたＬＵＴで画像データの階調特性が変換された後（ステップＳ１３）、画像記録装置３に画像データの出力が行われる（ステップＳ１５）。

一方、付帯処理（ステップＳ１２；付帯）が設定されている場合は、ＬＵＴ生成処理で生成されたＬＵＴが、画像データの付帯情報に付加された後（ステップＳ１４）、画像記録装置３に画像データの出力が行われる（ステップＳ１５）。

このような処理を行うことで、画像生成装置１ａの表示部に表示される画像データの見え方と、画像記録装置３で出力されるハードコピーの見え方を一致させることができるため、画像データの見え方の整合性をとることが可能となる。

本実施の形態では画像生成装置１ａに対応するＬＵＴを設定内容記憶ファイル１７１に記憶することとしたが、画像生成装置１ｂに対応するＬＵＴを生成、設定する場合についても同様である。また、画像生成装置が複数台存在するような場合は、各々の装置に対応するＬＵＴを複数生成して設定内容記憶ファイル１７１に記憶することとしてもよく、画像生成装置毎にＬＵＴを使い分ける構成としてもよいし、また、複数のＬＵＴをユーザによる選択、或いは自動的に選択することで使い分ける構成としてもよい。

また、本実施の形態ではＤＩＣＯＭ変換装置を用いてＤＩＣＯＭ規格に非準拠の装置をＤＩＣＯＭ規格に対応させたが、これに限定されず、画像処理装置に画像データに付帯情報を付帯させる機能を備えることとしてもよい。

また、本実施の形態で示した画像処理装置の機能を画像生成装置又は画像記録装置に備えることとしてもよい。

また、本実施の形態ではハードコピーの形成を行う画像記録装置３をＰ値に対応した装置としたが、これに限定されず、その他の形式に対応した装置であってもよい。その場合は、例えば、相対濃度値を元にした画像データを扱うＤ値に対応した装置である場合、画像データが画像記録装置に入力される前に、Ｐ値からＤ値に変換する階調処理を施す必要がある。

また、画像生成装置が設置される環境に変更がある場合は外的要因によって表示特性に変化が生じる可能性があるため、その都度輝度値を再測定して画像処理装置２に輝度値を反映させてＬＵＴを再生成することが望ましい。

その他、本実施の形態における画像処理装置２を構成する細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る医用画像処理システム１００の全体構成を示す図である。 本発明を適用した実施の形態の画像処理装置２の機能的構成を示すブロック図である。 図１の制御部１１により実行されるＬＵＴ生成処理を示すフローチャートである。 階調ステップが表示される画面例を示す図である。 ＬＵＴを生成する画面例を示す図である。 図１の制御部１１により実行される画像階調変換処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ａ、１ｂ 画像生成装置
２ 画像処理装置
３ 画像記録装置
１１ 制御部
１２ 入力部
１３ 表示部
１４ Ｉ／Ｆ
１５ 通信制御部
１６ ＲＡＭ
１７ 記憶部
１８ 画像処理部
１９ バス
１００ 医用画像処理システム
１７１ 設定内容記憶ファイル

Claims (5)

1. 被写体を撮影して医用画像を生成する医用画像生成手段と、前記医用画像を表示する表示手段と、前記表示された医用画像を記録媒体にハードコピーを形成する出力手段とを有する医用画像処理システムであって、
   前記表示手段に複数の輝度レベルを有する画像を表示する手段と、
   前記表示された画像の輝度測定結果を入力する手段と、
   前記入力された測定結果に基づいて表示手段の階調特性を算出する算出手段と、
   前記算出された階調特性を使用してハードコピーを形成することを特徴とする医用画像処理システム。
2. 前記算出手段は、ＤＩＣＯＭ規格のグレースケール標準表示関数に基づいて階調特性が算出されることを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理システム。
3. 前記医用画像生成手段は、前記算出された階調特性を前記医用画像の付帯情報に付加することを特徴とする請求項１又は２に記載の医用画像処理システム。
4. 前記医用画像に付帯情報を付帯させる情報付加手段をさらに備え、
   前記情報付加手段は前記付帯情報に前記医用画像の階調特性を付加することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の医用画像処理システム。
5. 被写体を撮影して医用画像を生成するとともに、前記医用画像を表示する表示手段を備えた医用画像生成装置と、前記表示された医用画像を記録媒体にハードコピーを形成する医用画像出力装置とを有する医用画像処理システムであって、
   前記医用画像生成装置は、
   前記表示手段に複数の輝度レベルを有する画像を表示する手段と、
   前記表示された画像の輝度測定結果を入力する手段と、
   前記入力された測定結果に基づいて表示手段の階調特性を算出する算出手段と、
   前記算出された階調特性を使用して前記医用画像の階調特性を変換する変換手段と、
   を備えたことを特徴とする医用画像処理システム。

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