JP2006167187A

JP2006167187A - 医用画像表示装置

Info

Publication number: JP2006167187A
Application number: JP2004364468A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Goto; 良洋後藤
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】肋骨境界の陰影強調を抑制し、血管の陰影を選択的に強調することができる医用画像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】医用画像に矩形状または直線からなるフィルター領域を設定し（Ｓ２０）、前記フィルター領域の向きを調整しながら前記フィルター領域に含まれる画素の濃度変化が所定の条件を満たす方向を決定し、所定条件を満たす方向とフィルター領域の長辺方向とが平行になるように位置を調整した後に前記フィルター領域に含まれる画素の濃度平均値を算出し（Ｓ２１）、前記フィルター領域の中央に位置する中心画素の濃度値と前記濃度平均値との差分値を算出し（Ｓ２２）、その差分値に基づいて強調画像を生成する（Ｓ２３）
【選択図】図２

Description

本発明は、医用画像表示装置に係り、特に、アンシャープマスクの技術に関する。

非特許文献１に示す従来のアンシャープマスクは、図１７に示すような正方形領域を用いた移動平均演算により得ていた。この正方形領域は、アンシャープマスク処理を行なう医用画像に依存させて正方形の大きさを変更させていた。
味村江里子、大澤幸恵著、「ＡＤＣシステムにおける画像処理法について」、INNERVISION、株式会社インナービジョン、２００４年８月２５日発行、１９巻、２００４年９月号、第１０６〜１１１ページ

しかし、図１７に示すように、正方形領域を用いて移動平均演算を行い肺野のデジタル画像を処理すると、肋骨境界が不必要に強調されて、血管陰影を診にくくするという問題があった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、肋骨境界の陰影強調を抑制し、血管の陰影を選択的に強調することができる医用画像表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る医用画像表示装置は、医用画像の各画素毎に、該画素を含むフィルタ領域を設定するフィルタ設定手段と、前記フィルタ領域に含まれる画素の濃度変化が所定の条件を満たす方向を決定し、該方向のフィルタ領域の画素の濃度平均値を算出する濃度平均値算出手段と、前記フィルタ領域の中心に位置する前記画素の濃度値と前記濃度平均値との差分値を算出する差分演算手段と、前記差分値と前記医用画像とから強調画像を生成する画像処理手段と、前記強調画像を表示する表示手段と、を備える。

また、前記フィルタ領域は、矩形状または直線状であって、前記濃度平均値算出手段は、前記決定された方向と前記フィルタ領域の矩形の長辺又は直線の傾きとが平行となるように前記フィルタ領域を調整する。

また、前記医用画像は、被検体の肋骨を含んで撮影し、前記フィルタ設定手段は、前記フィルタ領域の大きさを前記医用画像に写った肋骨領域の特徴量の関数として決定する。

また、前記表示手段は、前記医用画像に前記フィルタ領域を重ねて表示する。

本発明によれば、医用画像を構成する各画素毎に、該画素を中心とし、所定の条件を満たすフィルター領域を設定した後、そのフィルターの濃度平均値と該画素の濃度値との差分値に基づいて強調画像を作るため、肋骨境界の陰影強調を抑制し、血管の陰影を選択的に強調することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る医用画像表示装置の好ましい実施の形態について詳説する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

[ハードウェア構成]
本実施の形態に係る医用画像表示システム１は、医用画像撮影装置により被検体を撮影して得られる医用画像に対してアンシャープマスク処理を行い、生成された強調画像を表示する。以下、図１に基づいて医用画像表示システム１のハードウェア構成について説明する。ここで図１は、本発明の一実施の形態に係る医用画像表示システム１の構成を示すハードウェア構成図である。

図１の医用画像表示システム１は、Ｘ線ＣＴ装置２、デジタルラジオグラフィ（ＤＲ）装置３、眼底顕微鏡４などの医用画像撮影装置と、医用画像撮影装置が撮影して得た医用画像を格納するデータベース５と、医用画像の表示を行なう医用画像表示装置１０とを備え、Ｘ線ＣＴ装置２、デジタルラジオグラフィ（ＤＲ）装置３、眼底顕微鏡４、及びデータベース５と、医用画像表示装置１０とは、ＬＡＮ６等のネットワークにより互いに接続される。

医用画像表示装置１０は、主として各構成要素の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）１１と、装置の制御プログラムが格納されたり、プログラム実行時の作業領域となったりする主メモリ１２と、オペレーティングシステム（ＯＳ）、周辺機器のデバイスドライブ、医用画像の表示処理を行うためのプログラムを含む各種アプリケーションソフト等が格納される磁気ディスク１３と、表示用データを一時記憶する表示メモリ１４と、この表示メモリ１４からのデータに基づいて画像を表示するＣＲＴモニタや液晶モニタ等のモニタ１５と、キーボード１６と、位置座標入力装置としてのマウス１７と、マウス１７の状態を検出してモニタ１５上のマウスポインタの位置やマウス１７の状態等の信号をＣＰＵ１１に出力するコントローラ１８と、上記各構成要素を接続する共通バス１９とを備える。

本実施の形態においては、医用画像表示装置１０は、ＬＡＮ６を介してデータベース５から医用画像を読み出すが、医用画像表示装置１０に接続された記憶装置、例えばＦＤＤ、ＣＤ−ＲＷドライブ、ＭＯドライブ、ＺＩＰドライブ等から医用画像を読み込んでも良い。また、ＬＡＮ６を経由して医用画像撮影装置から直接医用画像を取得してもよい。

[強調画像の生成処理]
次に図２乃至図３に基づいて、強調画像の生成処理について説明する。ここで図２は、強調画像の生成処理の手順を示すフローチャートである。以下、図２の各ステップ順に沿って説明する。

（ステップＳ２０）
図３に示すように、医用画像３０に矩形状のフィルター領域４０を設定する。そして、フィルター領域４０の中心画素Ｐ点を原点としてみたときに、濃度変化が最小となる角度方向Ａを求める（Ｓ２０）。

濃度変化の大小を調べる方法については図４に基づいて後述する。

（ステップＳ２１）
角度方向Ａに沿った向きに、フィルター領域４０に含まれる画素の濃度平均値ＡＶを求める（ステップＳ２１）。

（ステップＳ２２）
中心画素Ｐ点の濃度値とステップＳ２１で求めた濃度平均値ＡＶとを引き算をして差分値を求め、その差分値に基づいて強調画像を得る（ステップＳ２２）。

ここで、「濃度平均値ＡＶを引き算する」とは、加算平均をフィルター領域４０の画素総数で割ったもので引いてもよく、また、図２（ｂ）（ｃ）のように中心画素Ｐ点に正の重み係数をかけた値とそれ以外の画素に負の重み係数をかけた値とを加算してもよい。例えば図２（ｂ）では、フィルター領域４０を７画素からなる直線状に形成する。そして、中心画素Ｐ点の濃度値に縦軸上の重み係数「７」をかけた値に中心画素以外の６つの画素の濃度値に負の重み係数「−１」をかけた値を加えてもよい。更に、図２（ｃ）のように、縦軸上の係数「９」と中心画素Ｐ点の濃度値とをかけた値に、中心画素Ｐ点に隣接する画素の濃度値には重み係数「−２」を、それ以外の画素の濃度値には重み係数「−１」をかけた値を加えてもよい。

また、濃度変化が最小の角度方向Ａを求め、角度方向Ａに沿ってフィルター領域４０を設定する。そのフィルター領域４０を構成する画素の濃度平均値ＡＶを求める処理から（ステップＳ２１）、Ｐ点の濃度値と濃度平均値ＡＶとの引き算するまでの処理を、１点ごとに実行してもよいが、濃度変化最小の角度方向Ａを求める処理を全画像に渡って実行して最小の角度方向Ａだけを先ず得て、次に、最小の角度方向Ａの濃度平均値ＡＶを求めて、医用画像３０（原画像）との引き算をしてもよい。これにより、最小の角度方向Ａにデータに対して平滑化処理などを施せる。

肋骨境界陰影を抑制し血管陰影を強調するためには、図３のように肋骨に沿った方向に（濃度変化の少ない方向）に濃度平均値ＡＶをとり、血管に沿わない方向に濃度平均値ＡＶをとるのがよい。

（ステップＳ２３）
ステップＳ２２で求めた値（Ｐ点の濃度値―濃度平均値ＡＶ）に基づいて強調画像を生成し、モニタ１５に表示する（Ｓ２３）。その後、処理を終了する。

[濃度勾配の大小判定]
次に図４乃至図５に基づいてＳ２０で行なう濃度平均値の大小を求める処理について説明する。

濃度変化の大小を調べるには、図４のようにフィルター領域４０の中心画素Ｐを中心として動径Ｒ１―Ｒ２を用意し、Ｒ１＋Ｐ＋Ｒ２からなるフィルター領域４０の濃度変化を、０＜＝Θ＜＝３６０度にわたって調べる。

濃度変化の大小を判定する条件例として、例えば図５（ａ）に示す条件例１、又は図５（ｂ）に示す条件例２がある。

図５（ａ）に示す条件例１は、まず、フィルター領域４０の中心画素Ｐ点を中心に分割し、各々の分割領域Ｒ１，Ｒ２について濃度平均値１及び濃度平均値２を算出する。そして、（Ｒ１上の濃度平均値１−Ｒ２上の濃度平均値２）の絶対値が最小方向を平行モード、絶対値が最大方向を直角モードとする。平行モードとは、濃度変化が最も小さい角度方向を意味し、医用画像におけるある領域を抑制するために使用する平滑化画像を生成する場合に利用する。例えば、胸部を撮影した医用画像において肋骨領域を抑制し、血管の陰影を選択的に強調する場合に利用する。また、直角モードとは、濃度変化が最も大きい角度方向を意味し、医用画像においてある領域を強調するために利用する。例えば、マンモグラフィにおいて乳腺を選択的に強調した画像や、眼底血管を選択的に強調した画像を生成する場合に利用する。

次に図５（ｂ）に基づいて条件例２について説明する。

フィルター領域４０のＲ１＋Ｐ（中心画素）＋Ｒ２において、Ｒ１＋Ｐ＋Ｒ２上でｎ（ｎ＝０，１，２，３…）番目隣の画素の濃度値の差分値が最小である場合を、濃度変化が最小方向（平行モード）とし、ｎ番目隣の画素の濃度値の差分値が最大である場合を、濃度変化が最大方向（直角モード）とする。

なお、濃度変化の大小を求める条件は、上記条件例に限定されず、動径上の濃度分散値などを用いても良い。

[フィルター領域のサイズの決定]
次に図６乃至図９に基づいて、上記Ｒ１＋Ｐ＋Ｒ２の長さ、すなわちフィルター領域４０のサイズを自動的に決定する方法について説明する。

まず、医用画像３０に基づいて、エッジを「１」、他を「０」にした二値画像（図６（ａ））を作る。次に図６（ａ）の肋骨に平行でない方向（例えば縦方向）に走査して、ランレングスの出現頻度を求め（図６（ｂ））、ランレングス出現頻度のピーク位置を肋骨の特徴量（例えば肋骨の長さ）とする。そして、図７及び数１式のように、ヒストグラムのピークを示す肋骨長とフィルター領域のサイズとを対応付けて決定する。

[数１]
フィルター領域のサイズ＝ｆ（肋骨の特徴量）
これにより、受診者ごとにフィルター領域を最適なサイズに決定することができる。

更に、処理の対象となる医用画像のサイズと、その医用画像に写っている被検体の部位に応じてフィルター領域のサイズを変えてもよい。図８は、被検体の部位及び医用画像のサイズとフィルターサイズとの対応関係を示す。

上記で使用したフィルターは、直線状の画素列からなるＲ１＋Ｐ＋Ｒ２を用いたが、フィルター形状は、長方形９０や直線状とは限らず、図９のように十字形状のフィルター領域９１や、肋骨形状に沿った曲線を含むフィルター領域９２等、医用画像に写った部位に応じて種々のものを利用してもよい。

[表示]
次に図１０乃至図１５に基づいて画面表示例について説明する。

図１０は、濃度変化の最小（最大）方向が決定すると、医用画像３０（原画像）に濃度変化の最小方向または最大方向を示すフィルター領域１００を重ねて表示した画面表示例を示す。これにより濃度変化の処理状況の確認ができる。

また、図１１に示すように平行モードと直角モードとを選択させるためのソフトボタン１１１，１１２をモニタ１５上に表示させ、マウス１７によりクリックすることにより、平行モードと直角モードとを選択させてもよい。これにより、医用画像１１０ａ、１１０ｂに写った被検体の臓器に応じた濃度変化の処理モードを選択することができる。例えば、図３の胸部画像において、平行モードを選択し肋骨を抑制した画像を生成してもよい。また、図１１（ａ）に示すように、乳房を撮影した医用画像に対して直角モードを選択する。その結果、図１２に示すように、マンモグラフィ（乳腺）に対して直角する方向にフィルター領域が設定されて乳腺を強調した強調画像が表示される。また、図１１（ｂ）の眼底血管の場合も直角モードを適用し、血管陰影が強調された強調画像を表示する。また、図１３に示すように、Ｘ線ＣＴ装置で撮影した被検体の断層像について、臓器の境界強調処理を行なうために直角モードを適用してもよい。

最終的に表示する画像は、図１４に示す処理により、種々の変形が可能である。

例えば、図１４（ａ）は、より細かい領域を強調して表示させるための例である。

[数２]
Ｆ（ｘ、ｙ）＝周波数＊｛原画（ｘ、ｙ）−平滑化画（ｘ、ｙ）｝
周波数：フィルター領域で濃度平均値を上下する回数、不必要なら１
また、図１４（ｂ）に示すように、一定値＋Ｆ（ｘ、ｙ）を濃度変換テーブル（γ変換テーブル）を通して、表示用値としてもよい。γ変換テーブルは任意に作ることができるので、所望する表示画像を生成することができる。

表示画像の例を図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示す。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、互いに白黒反転した表示画像である。

[異常陰影候補の検出]
次に図１６に基づいて、本実施の形態の応用として異常陰影候補の検出を行なう処理を説明する。

図１６では、フィルター１及びフィルター２からなる複数のフィルターを用いる。そしてフィルター１で処理した画像に定数「１」をかけ、またフィルター２で処理した画像に定数「２」をかける。そして、定数「１」をかけた値から定数「２」をかけた値を減算して差分値を求める。そしてこの差分値に定数０を加えて差分画像を生成する。フィルターの種類を変えると陰影の強調具合が異なるので、この差分画像では異常陰影候補が強調される。

さらに、上記差分値をニューロフィルターに入力し、異常陰影候補の有無を出力させても良い。

本発明に係る医用画像表示システムを示す概略構成図強調画像の生成処理の手順を示すフローチャートフィルター領域の例を示す模式図濃度変化の大小を求める処理を示す模式図濃度変化の大小を求める条件例を示す模式図フィルター領域サイズを決定する処理を示す模式図フィルター領域サイズを決定する処理を示す模式図被検体の部位及び画像サイズとフィルター領域のサイズとの関係を示す模式図フィルター領域の例を示す模式図フィルター領域を原画像に合わせて表示した画面表示例を示す模式図平行モードと直角モードとの選択アイコンを表示した画面表示例を示す模式図マンモグラフィ強調の例を示す模式図境界強の例を示す模式図表示画素の作り方を示す模式図強調画像の表示画像例を示す模式図フィルター１、フィルター２を変えて処理した二枚の画像に定数をかけて引き算した場合の応用例を示す模式図先行技術を示す模式図

符号の説明

１…医用画像表示システム、２…Ｘ線ＣＴ装置、３…ＤＲ装置、４…眼底顕微鏡、５…データベース、６…ＬＡＮ、１０…医用画像表示装置、１１…ＣＰＵ、１２…主メモリ、１３…磁気ディスク、１４…表示メモリ、１５…モニタ、１６…キーボード、１７…マウス、１８…コントローラ、１９…共通バス

Claims

医用画像の各画素毎に、該画素を含むフィルタ領域を設定するフィルタ設定手段と、
前記フィルタ領域に含まれる画素の濃度変化が所定の条件を満たす方向を決定し、該方向のフィルタ領域の画素の濃度平均値を算出する濃度平均値算出手段と、
前記フィルタ領域の中心に位置する前記画素の濃度値と前記濃度平均値との差分値を算出する差分演算手段と、
前記差分値と前記医用画像とから強調画像を生成する画像処理手段と、
前記強調画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする医用画像表示装置。
前記フィルタ領域は、矩形状または直線状であって、
前記濃度平均値算出手段は、前記決定された方向と前記フィルタ領域の矩形の長辺又は直線の傾きがと平行となるように前記フィルタ領域を調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載の医用画像表示装置。
前記医用画像は、被検体の肋骨を含んで撮影し、
前記フィルタ設定手段は、前記フィルタ領域の大きさを前記医用画像に写った肋骨領域の特徴量の関数として決定する、
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか一つに記載の医用画像表示装置。
前記表示手段は、前記医用画像に前記フィルタ領域を重ねて表示する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の医用画像表示装置。