JP2009273605A - 動態画像診断支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】胸部の動態画像を解析して肺に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する際の判定精度を向上させる。
【解決手段】本発明に係る動態画像診断支援システムによれば、撮影用コンソールは、撮影装置において被写体の胸部を動態撮影することにより生成された複数の時間位相における動態画像に、撮影時の気圧情報を付帯させて画像処理装置に送信する。画像処理装置は、受信した複数の時間位相における動態画像に対し画像解析処理を行い、動態画像に付帯された気圧情報に基づいて、肺野の動態に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、動態画像診断支援システムに関する。

近年、従来のフィルム／スクリーンや輝尽性蛍光体プレートを用いた放射線の静止画撮影及び診断に対し、ＦＰＤ（flat panel detector）等の半導体イメージセンサを利用して検査対象部位の動態画像を撮影し、診断に応用する試みがなされるようになってきている。具体的には、半導体イメージセンサの画像データの読取・消去の応答性の早さを利用し、半導体イメージセンサの読取・消去のタイミングと合わせて放射線源からパルス状の放射線を連続照射し、１秒間に複数回の撮影を行って、検査対象部位の動態を撮影する。撮影により取得された一連の複数枚の画像を順次表示することにより、医師は検査対象部位の一連の動きを認識することが可能となる。

例えば、胸部の動態を表す複数の放射線画像を撮影し、複数の放射線画像に対して関心領域を特定し、特定された関心領域に応じて診断支援情報を出力するシステムが開示されている（特許文献１参照）。
特開２００４−４１０号公報

ところで、撮影時の環境によって、撮影対象の患者の体に変化が現れる場合がある。例えば、気圧は、血液酸素化能力（動脈血液中の酸素分圧）に与える影響が大きく、気圧が低い環境では換気機能が低下する。しかしながら、従来、画像解析を行って検査対象部位が正常であるか異常であるかを判定するような場合に、撮影時の周囲環境は考慮されておらず、精度良く判定ができているとはいえなかった。

本発明の課題は、胸部の動態画像を解析して肺に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する際の判定精度を向上させることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
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のそれぞれから肺野領域を抽出し、当該抽出された複数の肺野領域の面積変化率又は信号変化率を算出し、当該算出した面積変化率又は信号変化率に基づいて、前記被写体の肺野の動態に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する画像解析手段と、
を備える動態画像診断支援システムであって、
気圧を計測する気圧計測手段と、
前記撮影手段により生成された動態画像に当該動態画像の撮影時に前記気圧計測手段により計測された気圧情報を付帯させる制御手段と、
を備え、
前記画像解析手段は、前記面積変化率又は信号変化率の算出に用いる動態画像に付帯された気圧情報に基づいて、前記被写体の肺野の動態に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記画像解析手段は、前記被写体の肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記画像解析手段は、前記算出された面積変化率又は信号変化率を前記付帯された気圧情報に基づき補正し、当該補正した面積変化率又は信号変化率を用いて前記被写体の肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記画像解析手段は、前記算出された面積変化率又は信号変化率を予め定められた閾値と比較することにより前記被写体の肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定するものであり、前記付帯された気圧情報に基づき前記閾値を補正し、当該補正した閾値を用いて前記被写体の肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定する。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記画像解析手段が算出する面積変化率は、前記複数の時間位相の動態画像のうち最大呼気位の画像における肺野領域の面積と最大吸気位の画像における肺野領域の面積との面積変化率であり、前記画像解析手段は、前記付帯された気圧情報に基づいて前記最大吸気位の画像における肺野領域の面積を補正し、当該補正した面積を用いて面積変化率を算出する。

請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記画像解析手段が算出する信号変化率は、前記複数の時間位相の動態画像のうち最大呼気位の画像における肺野領域内の画素の平均信号値と最大吸気位の画像における肺野領域内の画素の平均信号値との信号変化率であり、前記画像解析手段は、前記付帯された気圧情報に基づいて前記最大吸気位の画像における肺野領域内の画素の平均信号値を補正し、当該補正した平均信号値を用いて信号変化率を算出する。

本発明によれば、胸部の動態画像を解析して肺に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する際の判定精度を向上させることが可能となる。

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診断支援システム１を示す。
図１に示すように、動態画像診断支援システム１は、撮影装置１０と、撮影用コンソール２０と、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。

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。また、撮影用コンソール２０には、気圧計６０が接続されている。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。

まず、撮影装置１０について説明する。
撮影装置１０は、被写体Ｍ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。

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、付加フィルタ等が挙げられる。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。

検出器１２は、被写体Ｍ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。

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。

サイクル検出部１４は、被写体Ｍ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。

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、検査対象である撮影部位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線画像を医師の読影診断用に表示したりする。

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。

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。

記憶部２２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）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。

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。

次に、画像処理装置４０、サーバ５０及び気圧計６０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。

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。

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。

画像解析部４７は、画像解析処理を実行することにより、胸部を動態撮影して得られた複数の時間位相における動態画像を解析し、肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定する。具体的な判定方法については後述する。画像解析部４７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備え、ＣＰＵとＲＯＭに記憶された画像解析処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理により画像解析処理を実行することとするが、専用のハードウエアとしてもよい。

サーバ５０は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の大容量記憶装置を備え、この記憶装置に画像処理装置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。

気圧計６０は、気圧を測定し、測定結果である気圧情報を撮影用コンソール２０の制御部２１に出力する。

次に、動作について説明する。
本実施形態に係る動態画像診断支援システム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、肺の換気機能が正常であるか否かを判定し、判定結果を表示するものである。
図４は、その際に主に機能する撮影用コンソール２０、画像処理装置４０、サーバ５０、診断用コンソール３０における処理の流れを示すフローチャートである。

まず、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Ｍに関する患者情報の入力、撮影部位の指定操作等を行う（ステップＳ１）。患者情報には被写体Ｍ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。

次いで、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（ステップＳ２）。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。換気機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）：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

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。

また、制御部２１は、気圧計６０からの気圧情報を取得してＲＡＭに格納する（ステップＳ３）。

続いて、制御部２１は、撮影装置１０のＸ線源１１及び読取部１３を制御して動態撮影を行うことにより、複数の時間位相における動態画像の生成を行う（ステップＳ４）。
具体的に、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計時する。

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。

撮影装置１０から各時間位相の動態画像が入力されると、制御部２１は、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のそれぞれに、一連の撮影を識別するためのＩＤや、撮影部位、撮影順番を示す情報、患者情報、撮影時間の情報、気圧計６０から取得された気圧情報等を付帯させて通信部２５を介して画像処理装置４０に送信する（ステップＳ５）。

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により画像解析を行い肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定する画像解析処理を実行する（ステップＳ６）。

図５に、図４のステップＳ６において画像処理装置４０の画像解析部４７により実行される画像解析処理のフローを示す。

まず、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、肺野領域の抽出を行う（ステップＳ１０１）。
各動態画像からの肺野領域の抽出は、例えば、図６Ａ、図６Ｂに示すような信号値（画素信号値）のヒストグラムを作成することにより抽出することができる。胸部を撮影した動態画像の信号値のヒストグラムには大きく分けて３つのピークが現れる（図６Ａ、図６Ｂ参照）。高信号域に現れるのは被写体Ｍ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。そこで、動態画像のうちの一つを基準画像として定め、その基準画像の信号値のヒストグラムから判別分析等によって体幹部領域と肺野領域の閾値（閾値１）、直接Ｘ線領域との閾値（閾値２）をそれぞれ求め、閾値１と閾値２の間の信号値をもつ領域を肺野領域として抽出する。

次いで、画像解析部４７は、複数の時間位相における各動態画像において肺野領域の面積を算出し、その中から最大の面積及び最小の面積を特定することにより、肺野領域の最大面積と最小面積を算出する（ステップＳ１０２）。肺野領域の面積は、肺野領域の信号分布の面積に相当する。つまり、各動態画像における肺野領域の面積は、ステップＳ１０１で算出されたヒストグラムにおける肺野領域（図６Ａ、図６Ｂにおける斜線部）に相当する各信号値の頻度（画素数）を合計することにより算出することができる。そして、算出された中から中から最大の面積及び最小の面積を特定することにより、複数の時間位相における肺野領域の最大面積と最小面積を算出する。

ここで、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。例えば、被写体Ｍ（患者）に最大努力呼吸を行わせた場合、肺野領域が最大面積の動態画像は、最大吸気位（最大限に吸気したときの位相）の動態画像であり、肺野領域が最小面積の動態画像は、最大呼気位（最大限に排気したときの位相）の動態画像となる。図６Ａ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６Ｂ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。最大吸気位の方が肺野領域の面積が大きくなるため、図６Ａに示すヒストグラムｈａにおける肺野領域と比べて図６Ｂ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いことが分かる。
最大吸気位から最大呼気位までの動態画像が呼気位相、最大呼気位から最大吸気位までの動態画像が吸気位相の動態画像である。図７に、各時間位相Ｔ（Ｔ＝ｔ_０〜ｔ_６）の動態画像について呼吸位相（最大吸気位から撮影を開始した場合）を示す。

次いで、画像解析部４７は、最大呼気位の動態画像又は最大吸気位の動態画像から撮影時に付帯された気圧情報を取得し、撮影時の気圧が予め定められた標準気圧Ｐに対し１０％以上低い気圧であるか否か、即ち、撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下であるかを判別する（ステップＳ１０３）。撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下である場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、画像解析部４７は、ステップＳ１０２で算出された最大面積の値を５％増加補正し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０５の処理に移行する。撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝を越える場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、画像解析部４７は、ステップＳ１０５の処理に移行する。

ここで、一般的に、気圧は血液酸素化能力（動脈血液中の酸素分圧）に与える影響が大きく、気圧の変化は肺の換気機能に影響する。気圧が或る程度低くなってしまうと正常な換気機能をもった人であっても十分に吸気できなくなる。そして、最大吸気位での肺野の面積が小さくなる。このような気圧による肺野面積の変化を考慮せずに、標準気圧Ｐに近い気圧下で撮影したときと同じ基準で換気機能の正常／異常を判断してしまうと精度よい判定結果が得られない。例えば、正常な換気機能をもつ人であっても異常と判断される可能性がある。そこで、画像解析処理では、撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下である場合には、複数の時間位相における動態画像群から得られた最大吸気位での肺野の面積を５％増加補正し、その後の判定に使用する。

ステップＳ１０５において、画像解析部４７は、最大面積と最小面積の面積変化率（（最大面積−最小面積）÷最小面積）を算出し、算出された面積変化率が予め定められた閾値ＴＨ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
ここで、一般的に、健康体の肺野の動態を標準気圧下で撮影した場合、最大吸気位での肺野の面積と、最大呼気位での肺野の面積との面積変化率は所定値以上となることが知られている。即ち、面積変化率が上記所定値を下回れば、換気率が十分でないといえる。閾値ＴＨは、標準気圧Ｐにおける上記所定値に相当する値であり、例えば、２０％である。

算出された面積変化率が予め定められた閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、画像解析部４７は、換気機能が正常であると判定し（ステップＳ１０７）、本処理を終了する。算出された面積変化率が予め定められた閾値ＴＨを下回る場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、画像解析部４７は、換気機能が異常であると判定し（ステップＳ１０８）、本処理を終了する。

画像解析処理が終了すると、画像処理装置４０の制御部４１は、画像解析部４７から出力される正常／異常の判定結果を示す情報を各時間位相の動態画像に更に付帯させ、通信部４５を介してサーバ５０に送信する（ステップＳ７）。

サーバ５０では、付帯情報とともに各時間位相の動態画像が受信されると、受信した動態画像をデータベース化して保存する（ステップＳ８）。診断用コンソール３０から要求があれば（ステップＳ９）、サーバ５０は要求に係る患者の動態画像群を診断用コンソール３０に送信する（ステップＳ１０）。

通信部３５を介してサーバ５０からの動態画像群が受信されると、診断用コンソール３０の制御部３１は、表示部３４に動態画像及び正常／異常の判定結果を表示する（ステップＳ１１）。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。また、肺の換気機能が正常であるか異常であるかの判定結果は、撮影時の気圧による被写体Ｍの体の変化が加味されているので、医師に対し、精度の高い判定結果を提供することが可能となる。

〔第２の実施の形態〕
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態では、撮影時の気圧が所定値以下である場合に、換気機能の正常／異常を判定する際の閾値を補正する例について説明する。

第２の実施の形態においては、画像処理装置４０の画像解析部４７が実行する画像解析処理が第１の実施の形態と異なるため、以下、本実施の形態における画像解析処理（画像解析処理Ｂとする）について説明する。その他、動態画像診断支援システム１や該システムを構成する各装置の構成及び動作は第１の実施の形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。

図８に、図４のステップＳ６において画像処理装置４０の画像解析部４７により実行される画像解析処理Ｂのフローを示す。

まず、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、肺野領域の抽出を行う（ステップＳ２０１）。

次いで、画像解析部４７は、複数の時間位相における各動態画像において、抽出された肺野領域の面積を算出し、その中から最大の面積及び最小の面積を特定することにより、肺野領域の最大面積と最小面積を算出し（ステップＳ２０２）、最大面積と最小面積の面積変化率（（最大面積−最小面積）÷最小面積）を算出する（ステップＳ２０３）。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０２の具体的な処理は、図５のステップＳ１０１〜ステップＳ１０２で説明したのと同様であるので説明を省略する。

次いで、画像解析部４７は、最大呼気位の動態画像又は最大吸気位の動態画像から撮影時に付帯された気圧情報を取得し、撮影時の気圧が予め定められた標準気圧Ｐに対し１０％以上低い気圧であるか否か、即ち、撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下であるかを判別する（ステップＳ２０４）。撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下である場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）、画像解析部４７は、換気機能の正常／異常を判定するための閾値ＴＨを補正し（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０６の処理に移行する。撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝を越える場合（ステップＳ２０４；ＮＯ）、画像解析部４７は、ステップＳ２０６の処理に移行する。

ここで、上述のように、気圧は血液酸素化能力（動脈血液中の酸素分圧）に与える影響が大きく、気圧の変化は換気機能に影響する。気圧が低くなるにつれて換気機能への影響が大きくなり、気圧が或る程度低くなってしまうと正常な換気機能をもった人であっても十分に吸気できなくなる。そして、最大吸気位での肺野の面積が小さくなる。このような気圧による肺野面積の変化を考慮せずに、標準気圧Ｐに近い気圧下で撮影したときと同じ基準で換気機能の正常／異常を判断してしまうと精度よい判定結果が得られない。例えば、正常な換気機能をもつ人であっても異常と判断される可能性がある。そこで、画像解析処理Ｂでは、撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下である場合には、換気機能の正常／異常を判定するための閾値ＴＨを補正（例えば、閾値ＴＨの値をデフォルト値より５％低く補正）し、その後の判定に使用する。

ステップＳ２０６においては、画像解析部４７は、ステップＳ２０３で算出された面積変化率が予め定められた閾値ＴＨ（ステップＳ２０５で補正された場合は、補正された閾値ＴＨ）以上であるか否かを判断する。
ここで、上述のように、健康体の肺野の動態を標準気圧下で撮影した場合、最大吸気位での肺野の面積と、最大呼気位での肺野の面積との面積変化率は所定値以上となることが知られている。即ち、面積変化率が上記所定値を下回れば、換気率が十分でないといえる。デフォルトの閾値ＴＨは、標準気圧Ｐにおける上記所定値に相当する値であり、例えば、２０％である。

算出された面積変化率が予め定められた閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、画像解析部４７は、換気機能が正常であると判定し（ステップＳ２０７）、本処理を終了する。算出された面積変化率が予め定められた閾値ＴＨを下回る場合（ステップＳ２０６；ＮＯ）、画像解析部４７は、換気機能が異常であると判定し（ステップＳ２０８）、本処理を終了する。

画像解析処理Ｂにおける肺の換気機能が正常であるか異常であるかの判定結果は、撮影時の気圧による被写体Ｍの体の変化が加味されているので、医師に対し、精度の高い判定結果を提供することが可能となる。

〔第３の実施の形態〕
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。
以下に説明する第３、４の実施の形態では、最大呼気位と最大吸気位の信号変化率を用いて換気機能の正常／異常を判定する例について説明する。

第３の実施の形態においては、画像処理装置４０の画像解析部４７が実行する画像解析処理が第１の実施の形態と異なるため、以下、本実施の形態における画像解析処理（画像解析処理Ｃとする）について説明する。その他、動態画像診断支援システム１や該システムを構成する各装置の構成及び動作は第１の実施の形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。

図９に、図４のステップＳ６において画像処理装置４０の画像解析部４７により実行される画像解析処理Ｃのフローを示す。

まず、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、肺野領域の抽出を行う（ステップＳ３０１）。各動態画像からの肺野領域の抽出は、図５のステップＳ１０１で説明したように、画素信号値のヒストグラムを作成して求めることができる。

次いで、画像解析部４７は、複数の時間位相における各動態画像において、最大呼気位の動態画像と最大吸気位の動態画像を特定し、両画像のそれぞれの肺野領域内の画素の平均信号値を算出する（ステップＳ３０２）。
ステップＳ３０２においては、まず、各動態画像において、ステップＳ３０１で作成されたヒストグラムの肺野領域（図６Ａ、図６Ｂの斜線部領域）に相当する各信号値の頻度（画素数）を合計することにより、肺野領域の面積を算出する。次いで、算出された面積が最大となった動態画像を最大吸気位の動態画像、算出された面積が最小となった動態画像を最大呼気位の動態画像として特定する。そして、両画像のそれぞれについて、肺野領域（図６Ａ、図６Ｂの斜線部領域）に相当する各信号値にその頻度を乗算したものを足し合わせ、得られた値を肺野領域内の総画素数（頻度の合計）で除算することにより、両画像の平均信号値を算出する。

次いで、画像解析部４７は、最大呼気位の動態画像又は最大吸気位の動態画像から撮影時に付帯された気圧情報を取得し、撮影時の気圧が予め定められた標準気圧Ｐに対し１０％以上低い気圧であるか否か、即ち、撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下であるかを判別する（ステップＳ３０３）。

撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下である場合（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）、画像解析部４７は、ステップＳ３０２で特定された最大吸気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値を５％増加補正し（ステップＳ３０４）、ステップＳ３０５の処理に移行する。撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝を越える場合（ステップＳ３０３；ＮＯ）、画像解析部４７は、ステップＳ３０５の処理に移行する。

上述したように、一般的に、気圧は血液酸素化能力（動脈血液中の酸素分圧）に与える影響が大きく、気圧の変化は肺の換気機能に影響する。気圧が或る程度低くなってしまうと正常な換気機能をもった人であっても十分に吸気できなくなる。このような気圧による肺野の動きの変化を考慮せずに、標準気圧Ｐに近い気圧下で撮影したときと同じ基準で換気機能の正常／異常を判断してしまうと精度よい判定結果が得られない。例えば、正常な換気機能をもつ人であっても異常と判断される可能性がある。そこで、画像解析処理Ｃでは、撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下である場合には、正常／異常の判定に用いる平均信号値の補正を行う。具体的には、肺野を撮影した動態画像では、十分に吸気できない状態になると、肺野領域内の画素の平均信号値が正常状態より少なくなることから、最大吸気位の動態画像における肺野領域の画素の平均信号値を５％増加補正し、その後の判定に使用する。

ステップＳ３０５において、画像解析部４７は、最大呼気位の動態画像と最大吸気位の動態画像の肺野領域の信号変化率（（最大吸気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値−最大呼気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値）÷（最大呼気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値））を算出し（ステップＳ３０５）、算出された信号変化率が予め定められた閾値ＴＨ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０６）。
ここで、一般的に、健康体の肺野の動態を標準気圧下で撮影した場合、最大呼気位の動態画像と最大吸気位の動態画像の肺野領域の信号変化率は所定値以上となることが知られている。即ち、信号変化率が上記所定値を下回れば、換気率が十分でないといえる。閾値ＴＨ１は、標準気圧Ｐにおける上記所定値に相当する値であり、例えば、２０％である。

算出された信号変化率が予め定められた閾値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ３０６；ＹＥＳ）、画像解析部４７は、換気機能が正常であると判定し（ステップＳ３０７）、本処理を終了する。算出された信号変化率が予め定められた閾値ＴＨ１を下回る場合（ステップＳ３０６；ＮＯ）、画像解析部４７は、換気機能が異常であると判定し（ステップＳ３０８）、本処理を終了する。

画像解析処理Ｃにおける肺の換気機能が正常であるか異常であるかの判定結果は、撮影時の気圧による被写体Ｍの体の変化が加味されているので、医師に対し、精度の高い判定結果を提供することが可能となる。

〔第４の実施の形態〕
以下、本発明の第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態では、撮影時の気圧が所定値以下である場合に、換気機能の正常／異常を判定する際に用いる、最大呼気位の動態画像と最大吸気位の動態画像における信号変化率の閾値を補正する例について説明する。

第４の実施の形態においては、画像処理装置４０の画像解析部４７が実行する画像解析処理が第３の実施の形態と異なるため、以下、本実施の形態における画像解析処理（画像解析処理Ｄとする）について説明する。その他、動態画像診断支援システム１や該システムを構成する各装置の構成及び動作は第１の実施の形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。

図１０に、図４のステップＳ６において画像処理装置４０の画像解析部４７により実行される画像解析処理Ｄのフローを示す。

まず、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、肺野領域の抽出を行う（ステップＳ４０１）。

次いで、画像解析部４７は、複数の時間位相における各動態画像において、最大吸気位の動態画像と最大呼気位の動態画像を特定し、両画像のそれぞれの肺野領域内の画素の平均信号値を算出する（ステップＳ４０２）。
ステップＳ４０１〜Ｓ４０２の具体的な処理は、図９のステップＳ３０１〜ステップＳ３０２で説明したのと同様であるので説明を省略する。

最大呼気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値及び最大吸気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値が求まると、画像解析部４７は、最大呼気位の動態画像と最大吸気位の動態画像の肺野領域の信号変化率（（最大吸気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値−最大呼気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値）÷（最大呼気位の動態画像における肺野領域内の画素の平均信号値））を算出する（ステップＳ４０３）。

次いで、画像解析部４７は、最大呼気位の動態画像又は最大吸気位の動態画像から撮影時に付帯された気圧情報を取得し、撮影時の気圧が予め定められた標準気圧Ｐに対し１０％以上低い気圧であるか否か、即ち、撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下であるかを判別する（ステップＳ４０４）。

撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下である場合（ステップＳ４０４；ＹＥＳ）、画像解析部４７は、換気機能の正常／異常を判定するための閾値ＴＨ１を補正し（ステップＳ４０５）、ステップＳ４０６の処理に移行する。撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝を越える場合（ステップＳ４０４；ＮＯ）、画像解析部４７は、ステップＳ４０６の処理に移行する。

上述したように、一般的に、気圧は血液酸素化能力（動脈血液中の酸素分圧）に与える影響が大きく、気圧の変化は肺の換気機能に影響する。気圧が或る程度低くなってしまうと正常な換気機能をもった人であっても十分に吸気できなくなる。このような気圧による肺野の動きの変化を考慮せずに、標準気圧Ｐに近い気圧下で撮影したときと同じ基準で換気機能の正常／異常を判断してしまうと精度よい判定結果が得られない。例えば、正常な換気機能をもつ人であっても異常と判断される可能性がある。そこで、画像解析処理Ｄでは、撮影時の気圧が｛Ｐ×（１−１０％）｝以下である場合には、換気機能の正常／異常を判定するための閾値ＴＨ１を補正（例えば、閾値ＴＨ１の値をデフォルト値より５％低く補正）し、その後の判定に使用する。

ステップＳ４０６においては、画像解析部４７は、ステップＳ４０３で算出された信号変化率が予め定められた閾値ＴＨ１（ステップＳ４０５で補正された場合は、補正された閾値ＴＨ１）以上であるか否かを判断する。
ここで、一般的に、健康体の肺野の動態を標準気圧下で撮影した場合、最大吸気位の動態画像と最大呼気位の動態画像における肺野領域の信号変化率は所定値以上となることが知られている。即ち、信号変化率が上記所定値を下回れば、換気率が十分でないといえる。デフォルトの閾値ＴＨ１は、標準気圧Ｐにおける上記所定値に相当する値であり、例えば、２０％である。

算出された信号変化率が予め定められた閾値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ４０６；ＹＥＳ）、画像解析部４７は、換気機能が正常であると判定し（ステップＳ４０７）、本処理を終了する。算出された信号変化率が予め定められた閾値ＴＨ１を下回る場合（ステップＳ４０６；ＮＯ）、画像解析部４７は、換気機能が異常であると判定し（ステップＳ４０８）、本処理を終了する。

画像解析処理Ｄにおける肺の換気機能が正常であるか異常であるかの判定結果は、撮影時の気圧による被写体Ｍの体の変化が加味されているので、医師に対し、精度の高い判定結果を提供することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係る動態画像診断支援システム１によれば、撮影用コンソール２０は、撮影装置１０において被写体の胸部を動態撮影することにより生成された複数の時間位相における動態画像に、撮影時の気圧情報を付帯させて画像処理装置４０に送信する。画像処理装置４０は、受信した複数の時間位相における動態画像に対し画像解析処理を行い、動態画像に付帯された気圧情報に基づいて、被写体の肺野の動態に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する。

従って、胸部の動態画像を解析して肺に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する際に、撮影時の気圧を加味して判定を行うので、判定精度を向上させることができる。

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、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において画像解析処理を実行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画像解析処理を実行するためのプログラムをインストールし、処理を行うこととしてもよい。

また、画像処理装置４０は、上述の画像解析処理、画像解析処理Ｂ、画像解析処理Ｃ、画像解析処理Ｄの何れを実行することとしてもよく、ユーザが操作部２３等から画像解析処理の種類を選択できるようにしてもよい。

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。

本実施形態における動態画像診断支援システムを示す図である。 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１の画像処理装置の機能的構成を示す図である。 動態画像診断支援システムにおける処理の流れを示す図である。 図４のステップＳ６において実行される画像解析処理を示すフローチャートである。 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。 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。 複数の時間位相の動態画像を示す図である。 図４のステップＳ６において実行される画像解析処理Ｂを示すフローチャートである。 図４のステップＳ６において実行される画像解析処理Ｃを示すフローチャートである。 図４のステップＳ６において実行される画像解析処理Ｄを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 動態画像診断支援システム
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
２２ 記憶部
２３ 操作部
２４ 表示部
２５ 通信部
３０ 診断用コンソール
３１ 制御部
３２ 記憶部
３３ 操作部
３４ 表示部
３５ 通信部
４０ 画像処理装置
４１ 制御部
４２ 操作部
４３ 表示部
４４ 記憶部
４５ 通信部
４６ 画像処理部
４７ 画像解析部
５０ サーバ
６０ 気圧計

Claims (6)

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のそれぞれから肺野領域を抽出し、当該抽出された複数の肺野領域の面積変化率又は信号変化率を算出し、当該算出した面積変化率又は信号変化率に基づいて、前記被写体の肺野の動態に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する画像解析手段と、
   を備える動態画像診断支援システムであって、
   気圧を計測する気圧計測手段と、
   前記撮影手段により生成された動態画像に当該動態画像の撮影時に前記気圧計測手段により計測された気圧情報を付帯させる制御手段と、
   を備え、
   前記画像解析手段は、前記面積変化率又は信号変化率の算出に用いる動態画像に付帯された気圧情報に基づいて、前記被写体の肺野の動態に係る機能が正常であるか異常であるかを判定する動態画像診断支援システム。
2. 前記画像解析手段は、前記被写体の肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定する請求項１に記載の動態画像診断支援システム。
3. 前記画像解析手段は、前記算出された面積変化率又は信号変化率を前記付帯された気圧情報に基づき補正し、当該補正した面積変化率又は信号変化率を用いて前記被写体の肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定する請求項２に記載の動態画像診断支援システム。
4. 前記画像解析手段は、前記算出された面積変化率又は信号変化率を予め定められた閾値と比較することにより前記被写体の肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定するものであり、前記付帯された気圧情報に基づき前記閾値を補正し、当該補正した閾値を用いて前記被写体の肺の換気機能が正常であるか異常であるかを判定する請求項２に記載の動態画像診断支援システム。
5. 前記画像解析手段が算出する面積変化率は、前記複数の時間位相の動態画像のうち最大呼気位の画像における肺野領域の面積と最大吸気位の画像における肺野領域の面積との面積変化率であり、前記画像解析手段は、前記付帯された気圧情報に基づいて前記最大吸気位の画像における肺野領域の面積を補正し、当該補正した面積を用いて面積変化率を算出する請求項３に記載の動態画像診断支援システム。
6. 前記画像解析手段が算出する信号変化率は、前記複数の時間位相の動態画像のうち最大呼気位の画像における肺野領域内の画素の平均信号値と最大吸気位の画像における肺野領域内の画素の平均信号値との信号変化率であり、前記画像解析手段は、前記付帯された気圧情報に基づいて前記最大吸気位の画像における肺野領域内の画素の平均信号値を補正し、当該補正した平均信号値を用いて信号変化率を算出する請求項３に記載の動態画像診断支援システム。

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