JP2010227394A - 医用画像表示装置及び医用画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な操作で観察対象にあったウインドウ条件（ＷＷ，ＷＬ）を算出することができる医用画像表示装置を提供する。
【解決手段】医用画像診断装置によって取得した画像データが供給され、画像データに基づく医用画像を表示可能な表示部と、ユーザによって操作可能な操作部を含み表示部に表示された医用画像の観察対象位置を操作部によって指定する入力部と、指定した位置近傍の所定範囲内の画素を画像データから収集し、収集した画素群の画素値を基にウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方を算出する統計計算部と、算出したウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方で規定された画素値を輝度変換して表示部に出力するウインドウ変換部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、医用画像表示装置に係り、ＭＲＩ装置等の医用画像診断装置で取得した医用画像を表示部に表示し、診断に際して重要な観察対象領域を、診断に適した輝度レベルに変換して表示する医用画像表示装置及び医用画像表示方法に関する。

従来、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置（磁気共鳴画像診断装置）等で撮影した医用画像の画素値は、約−３００００〜＋３００００の広いダイナミックレンジを有しているため、そのまま表示しても濃度やコントラストの乏しい画像となってしまう。このため、比較的狭い範囲内の画素値を表示装置のグレイスケールに拡大して表示するようにしている。これはウインドウ変換機能と呼ばれ、軟らかい組織や、骨部といった狭い範囲内の画素値を、例えば２５６階調に輝度変換して表示するものである。

上記した比較的狭い画素値の範囲をウインドウ幅（ＷＷ）、ウインドウ幅の中心値をウインドウレベル（ＷＬ）と言い、ウインドウ条件（ＷＷ,ＷＬ）をマウスやダイヤルエンコーダを用いて調整することにより、観察対象の画像を適切な輝度に変換して表示することができる。

ところで、Ｘ線ＣＴ画像のように、物質とＸ線の吸収量の間に線形の関係がある場合には、撮影部位や撮影条件によって予め最適なウインドウレベル、ウインドウ幅を予測することができるが、ＭＲＩのように絶対的尺度がない場合には、撮影部位及び撮影条件から最適なウインドウレベル、ウインドウ幅を予測することは難しく、ウインドウレベル及びウインドウ幅を何度も調整しなければならないという問題がある。また、ＣＴ画像においても、予め設定された値と違う部位の画像を見たい場合は、ウインドウレベル、ウインドウ幅を何度も調整する必要があった。

特許文献１には、ウインドウ機能を有する医用画像表示装置について開示されており、複数のウインドウ変換手段を備え、被検体の複数領域の組織を区別して最適なコントラストで表示できるようにした例が記載されている。しかしながら、特許文献１の例では、観察部位毎に複数のウインドウ変換手段を備える必要があり、さらなる改善が求められている。

特開２００６−６１２７７号公報

従来の医用画像表示装置では、ＭＲＩ画像のようにウインドウレベル、ウインドウ幅を予測するための絶対的尺度がない場合には、観察対象を適切に表示するためウインドウレベル及びウインドウ幅を何度も調整する必要があった。また特許文献１の例では、観察部位毎に複数のウインドウ変換手段を備える必要があり、さらなる改善が要望されている。

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、簡単な操作で観察対象にあったウインドウ条件（ＷＷ，ＷＬ）を算出することができる医用画像表示装置及び医用画像表示方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の医用画像表示装置は、医用画像診断装置によって取得した画像データが供給され、前記画像データに基づく医用画像を表示可能な表示部と、ユーザによって操作可能な操作部を含み、前記表示部に表示された医用画像の観察対象位置を前記操作部によって指定する入力部と、前記画像データから前記指定した位置近傍の所定範囲内の画素を収集し、収集した画素群の画素値を基にウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方を算出する統計計算部と、前記算出したウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方で規定された画素値を輝度変換して前記表示部に出力するウインドウ変換部と、を具備したことを特徴とする。

また、請求項６記載の本発明の医用画像表示方法は、医用画像診断装置によって取得した画像データを表示部に供給し、前記画像データに基づく医用画像を前記表示部に表示し、前記表示部に表示された医用画像の観察対象位置を操作部によって指定し、前記画像データから前記指定した位置近傍の所定範囲内の画素を収集し、収集した画素群の画素値を基にウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方を算出し、前記算出したウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方で規定された画素値を輝度変換して前記表示部に出力することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な操作で診断に適したウインドウ条件（ＷＷ，ＷＬ）を算出することができる。

本発明の一実施形態に係る医用画像表示装置の構成を示すブロック図。 ウインドウ条件の調整の一例を示す説明図。 本発明の実施形態におけるウインドウ条件の調整例を示す説明図。 同実施形態におけるウインドウ条件の微調整の仕方を示す説明図。 同実施形態における統計計算部の動作を説明する説明図。 同実施形態におけるＬＵＴ生成部の動作を説明する説明図。 同実施形態におけるウインドウ条件の調整動作を示すフローチャート。 同実施形態におけるウインドウ条件の他の調整動作を示すフローチャート。

以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る医用画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１において、１０は、コンピュータシステムで構成された医用画像表示装置であり、入力部１１、事象制御部１２、ウインドウ変換部１３、表示部１４、統計計算部１５、画像データ管理部１６を含む。

入力部１１は、ユーザ（医師等）が操作するマウス１７（後述）やキーボード等を含む。事象制御部１２は、例えばマウス操作によるユーザからのリクエスト等の事象発生に応じて各種の処理を実行する。ウインドウ変換部１３は、比較的狭い範囲内の画素値を輝度変換して出力するもので、ＬＵＴ生成部１３１を含む。

ＬＵＴ生成部１３１は、入力値である画素値を例えば２５６階調の出力値（輝度）に変換して出力するための対応表（ルックアップテーブル）を生成する。表示部１４は、液晶モニタ等の表示デバイスであり、事象制御部１２からのマウスイベントに応答して医用画像等をＬＵＴ生成部１３１で設定された輝度で表示する。

統計計算部１５は、本発明の特徴部の１つであり、画像表示部１４に表示された画像の観察対象部位（注目部位）をユーザが指定したときに、その指定した位置の画素と周辺部の画素を収集してヒストグラムを生成し、ヒストグラムから画素値の範囲を設定し、ウインドウ幅ＷＷとウインドウレベルＷＬを算出する。ＬＵＴ生成部１３１は、統計計算部１５が算出したウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）でＬＵＴを再構築し、表示部１４にはＬＵＴに従って輝度変換した画像が表示される。

画像データ管理部１６は、画像データを保管するデータベースを含み、ＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置等の医用画像診断装置で撮影した画像データを管理する。画像データ管理部１６は外部の画像サーバ等で構成することもできる。画像データ管理部１６に保存された画像データは、入力部１１からの指示に従って適宜読み出され、表示部１４に表示される。

次に本発明の医用画像表示装置の動作を説明する。本発明では、従来のようにマウスイベントを入力として、直接ウインドウ条件（ＷＷ，ＷＬ）を作成するのではなく、統計計算部１５によってウインドウ条件を決定し、その条件でＬＵＴを再構築して、画像を表示するものである。

図２は、一般的なウインドウ条件（ＷＷ，ＷＬ）の設定方法を説明する図である。図２の特性図は、医用画像の画素値（横軸）と輝度（縦軸）の関係を示している。Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等で撮影した医用画像の画素値は、約−３００００〜＋３００００の広いダイナミックレンジを有しているため、そのまま濃度変換しても識別できない。そこでウインドウ変換機能により、観察したい部分の画素値範囲を絞り、比較的狭い範囲内の画素値を表示装置のグレイスケールに拡大して、例えば２５６階調に輝度変換して表示する。

図２（ａ）において、観察したい部分を点線枠Ａで示している。初期の段階で、例えばウインドウレベルＷＬとウインドウ幅ＷＷが図の左側の位置に設定されていたとすると、表示部１４には表示画像ａ１が表示される。

また図２（ｂ）で示すように、マウス操作によりウインドウレベルＷＬを移動させ、ウインドウ幅ＷＷを調整すると、表示画像はｂ１で示すように変化する。さらに図２（ｃ）で示すように、ウインドウレベルＷＬの移動とウインドウ幅ＷＷの調整を繰り返しながら、観察したい部分Ａまで移動すると、表示画像はｃ１で示すように表示される。

しかしながら、このような操作では、ウインドウレベルＷとウインドウ幅ＷＷを少しずつ変え、表示画像を確認しながら最適なウインドウ条件を探ることになるため、何度も試行を繰り返すことになり、時間がかかってしまう。

そこで本発明では、マウス１７を操作して観察したい部位を指定し、その指定した位置にある画素を選択して簡単にウインドウ条件を算出し、観察対象部位の画像を輝度変換して表示できるようにしたものである。図３は、本発明の医用画像表示装置の動作を説明する図である。

図３（ａ）の特性図は、医用画像の画素値（横軸）と輝度（縦軸）の関係を示した図であり、観察したい部分を点線枠Ａで示している。初期の段階で、例えばウインドウ幅ＷＷとウインドウレベルＷＬが、図の位置にあったとすると、表示部１４には表示画像ａ２が表示される。また表示画像にはカーソル１８が表示され、ユーザはマウス１７をドラッグ操作することでカーソル１８を任意の位置に移動することができる。

観察対象となる部分Ａは、表示画像ａ２を見ることで大体見当がつくため、ユーザはカーソル１８を観察対象となる部位に容易に移動させることができる。カーソル１８の移動後、マウス１７をクリック（又はダブルクリック）すると観察対象の位置が決定する。図３（ａ）では、カーソル１８を観察対象位置に移動させた状態を示している。

次に統計計算部１５は、図３（ａ）で示すカーソル１８下の画素と、その画素を中心とした円または矩形領域内の画素を画像データから収集し、収集した画素群の画素値を用いてウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）を算出する。そのあと、ウインドウ変換部１３は算出したウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）で規定された画素値を輝度変換して表示部１４に表示する。ＬＵＴ生成部１３１は、輝度変換のためのＬＵＴを再構築し、表示部１４には、図３（ｂ）で示すようにＬＵＴにしたがって輝度変換した画像ｂ２が表示される。また図３（ｂ）の状態において、マウス１７を操作することによりウインドウレベルＷＬとウインドウ幅ＷＷを微調整することもできる。

図４は、マウス１７によるウインドウレベルＷＬとウインドウ幅ＷＷの調整の仕方を説明する図である。図４（ａ）は、統計計算部１５によって算出されたウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）と、表示画像（ａ３）を示している。また図４（ｂ）は、ウインドウ幅ＷＷを微調整（拡張）したときのウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）と、表示画像（ｂ３）を示している。

図４（ｃ）は、マウス１７によるウインドウレベルＷＬとウインドウ幅ＷＷの調整例を示している。例えばマウス１７の左ボタン１７ａを操作すればＷＷを小さくすることができ、右ボタン１７ｂを操作すればＷＷを大きくすることができる。またダイアル１７ｃを上方向に回せばＷＬが小さくなり、下方向に回せばＷＬが大きくなる。

このようにマウス１７が指示する水平方向の移動量によってＷＷを調整することができ、垂直方向の移動量によってウインドウレベルＷＬを調整することができる。また統計計算部１５は、記憶部１５１を含み、観察対象位置とその位置でのＷＬ，ＷＷのデータを記憶部１５１に記憶するようにしている。

次に統計計算部１５及びウインドウ変換部１３の動作を図５、図６を参照して説明する。

統計計算部１５は、カーソル１８下の画素を中心とした円または矩形領域内の画素を収集し、収集した画素群の画素値を用いて、ウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）を算出するが、収集する領域の大きさは、予めプログラムしておいても良いし、ユーザが任意に指定するようにしても良い。統計計算部１５は、収集した画素のヒストグラムを生成し、ヒストグラムからウインドウ幅ＷＷとウインドウレベルＷＬを算出する。

図５（ａ）は、収集した画素群を示し、（ｂ）は画素群のヒストグラムを示している。ヒストグラムの横軸は画素値を表し、縦軸は頻度を表している。統計計算部１５は、ヒストグラムから画素値の最小値と最大値を求め、最小値と最大値の間にある画素値域をウインドウ幅ＷＷとし、画素値の平均値をウインドウレベルＷＬとして決定する。

尚、ウインドウ幅ＷＷの算出方法としては、分散σから（Ｎ＊σ）をＷＷとしてもよい。またウインドウレベルＷＬは、画素値の平均値以外に、メディアン値をＷＬとして決定する方法や、再頻出現画素値をＷＬとして決定する方法でもよく、ウインドウ幅ＷＷの中心部の画素値をウインドウレベルＷＬとして算出する。

図６は、ウインドウ変換部１３（ＬＵＴ生成部１３１）の動作を説明する図である。図６（ａ）は画素値と輝度の関係を示した図であり、図６（ｂ）は画素値と発光輝度値を対応づけるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を示している。画素値を入力値とし、発光輝度を出力値とすると、画素値に応じて輝度が変化する。

統計計算部１５によって、一旦ウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）が決まると、ＬＵＴ生成部１３１は、決定したウインドウ条件に基づいて、ウインドウ幅内の画素値をＬＵＴの入力値とし、輝度と関連付けたＬＵＴを生成する。したがって、統計計算部１５によって算出したウインドウ幅内の画素値を、例えば２５６階調に輝度変換して表示することができる。また、ウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）が変わったときは、ＬＵＴの入力値が更新される。こうして表示部１４には、ＬＵＴ生成部１３１で生成したＬＵＴを用いて画像を表示することができる。

図７は、本発明の医用画像表示装置の動作を説明するフローチャートである。図７において、ステップＳ０は、図３（ａ）の状態（初期段階）であり、ステップＳ１では画素選択が行われたか否かを判断する。即ち、マウス１７の操作によりカーソル１８が移動し、観察対象部位の画素が選択されるとステップＳ２に移行し、統計計算部１５はカーソル１８下の予め設定した領域内の画素群を収集する。

次のステップＳ３で、統計計算部１５はヒストグラムを基に画素値の平均値と画素値域を算出し、ステップＳ４ではウインドウレベルＷＬに平均値を割り当て、ウインドウ幅ＷＷに画素値域を割り当てる。ステップＳ５では、ＬＵＴ生成部１３１によりＬＵＴを生成するとともに、観察対象位置及びその位置のウインドウレベルＷＬとウインドウ幅ＷＷを記憶部１５１に記憶する。ステップＳ６では生成された最新のＬＵＴを用いて観察対象領域の画像（図４（ａ３）参照）を表示する。そしてステップＳ７で処理を終了する。

一方、ステップＳ１において、画素選択以外の操作が行われた場合は、ステップＳ８に進み、通常の方法でウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）の調整が行われ、ステップＳ９で処理を終了する。

ウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）の調整（ステップＳ８）は、図３、図４で説明した通りであるが、図８のフローチャートを参照して調整動作を説明する。図８においてステップＳ１０は、調整処理の開始ステップであり、ステップＳ１１では、前回の観察対象位置とそのＷＷ，ＷＬのデータが記憶部１５１に記憶されているか否かを判断する。記憶されている場合（ＹＥＳ）、統計計算部１５はステップＳ１２において調整後のＷＷ，ＷＬとの差分の計算を行う。ステップＳ１３において、マウス１７の指示による水平方向の移動量が垂直方向の移動量よりも大きいと判断した場合は、ウインドウ幅ＷＷの調整であると判断し、ステップＳ１４で差分データをウインドウ幅ＷＷの変化値として適用する。

一方、ステップＳ１３でマウス１７の指示による水平方向の移動量が垂直方向の移動量よりも小さいと判断した場合は、ウインドウレベルＷＬの調整であると判断し、差分データをウインドウレベルＷＬの移動値として適用する。ステップＳ１６では、調整されたウインドウレベルＷＬ及びウインドウ幅ＷＷに基づいてＬＵＴを生成（更新）し、ステップＳ１７では画像を新しいＬＵＴを用いて表示する。こうしてウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）を微調整しながら画像を表示し、ステップＳ１８で処理を終了する。

またステップＳ１１において、前回の位置データが記憶されていない場合は、初めてウインドウ条件（ＷＬ，ＷＷ）が設定されたものと判断し、ステップＳ１９において観察対象位置のＷＬ，ＷＷのデータを記憶部１５１に記憶する。そしてステップＳ１６に移行してＬＵＴを生成し、ステップＳ１７では、生成したＬＵＴを用いて画像を表示する。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、観察対象位置をマウス操作で指定することにより、画像を適切な輝度レベルで表示することができ、１回あるいは数回の操作でウインドウ条件を適正に設定することができる。したがって、従来のように何度もウインドウ条件を変更して試行を繰り返す必要がなくなる。

尚、図６のＬＵＴでは、画素値に対して輝度が直線的に変化する例を述べたが、表示部の特性に合わせて非線形な特性を有するようにしてもよい。またカーソル１８の形状や、マウス１７の形状も一例を述べたに過ぎず、本発明の実施形態で述べたものと同様の機能を果たすものであれば他の形状であってもよい。

また本発明の実施形態は、以上の説明に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０…医用画像表示装置
１１…入力部
１２…事象制御部
１３…ウインドウ変換部
１３１…ＬＵＴ（ルックアップテーブル）生成部
１４…表示部
１５…統計計算部
１５１…記憶部
１６…画像データ管理部
１７…マウス（操作部）
１８…カーソル

Claims (10)

1. 医用画像診断装置によって取得した画像データが供給され、前記画像データに基づく医用画像を表示可能な表示部と、
   ユーザによって操作可能な操作部を含み、前記表示部に表示された医用画像の観察対象位置を前記操作部によって指定する入力部と、
   前記画像データから前記指定した位置近傍の所定範囲内の画素を収集し、収集した画素群の画素値を基にウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方を算出する統計計算部と、
   前記算出したウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方で規定された画素値を輝度変換して前記表示部に出力するウインドウ変換部と、を具備したことを特徴とする医用画像表示装置。
2. 前記統計計算部は、前記収集した画素の最小画素値と最大画素値によって決まる画素域値をもとに前記ウインドウ幅を決定し、前記ウインドウ幅の中心部の画素値を前記ウインドウレベルとして決定することを特徴とする請求項１記載の医用画像表示装置。
3. 前記統計計算部は、前記観察対象位置及び算出したウインドウレベル及びウインドウ幅のデータを記憶する記憶部を含むことを特徴とする請求項１記載の医用画像表示装置。
4. 前記入力部は、前記操作部の操作によって前記ウインドウレベル及びウインドウ幅を調整可能にしたことを特徴とする請求項１記載の医用画像表示装置。
5. 前記ウインドウ変換部は、前記統計計算部で算出したウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方で規定される画素値を入力値とし、前記表示部の発光輝度を出力値とするルックアップテーブルを生成するルックアップテーブル生成部を含み、
   前記ルックアップテーブル生成部は、前記操作部によって前記ウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方が調整されたとき、前記ルックアップテーブルを更新することを特徴とする請求項４記載の医用画像表示装置。
6. 医用画像診断装置によって取得した画像データを表示部に供給し、前記画像データに基づく医用画像を前記表示部に表示し、
   前記表示部に表示された医用画像の観察対象位置を操作部によって指定し、
   前記画像データから前記指定した位置近傍の所定範囲内の画素を収集し、収集した画素群の画素値を基にウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方を算出し、
   前記算出したウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方で規定された画素値を輝度変換して前記表示部に出力することを特徴とする医用画像表示方法。
7. 前記収集した画素群の最小画素値と最大画素値によって決まる画素域値をもとに前記ウインドウ幅を決定し、前記ウインドウ幅の中心部の画素値を前記ウインドウレベルとして決定することを特徴とする請求項６記載の医用画像表示方法。
8. 前記観察対象位置及び算出したウインドウレベル及びウインドウ幅のデータを記憶部に記憶することを特徴とする請求項６記載の医用画像表示方法。
9. 前記操作部の操作によって前記ウインドウレベル及びウインドウ幅を調整可能にしたことを特徴とする請求項６記載の医用画像表示方法。
10. 前記算出したウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方で規定される画素値を入力値とし、前記表示部の発光輝度を出力値とするルックアップテーブルを生成し、
    前記ルックアップテーブルを用いて前記輝度変換を行い、
    前記操作部によって前記ウインドウレベル又はウインドウ幅の少なくとも一方が調整されたとき、前記ルックアップテーブルを更新することを特徴とする請求項９記載の医用画像表示方法。