JP2011019926A - 医用画像診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】医用画像診断装置は、被検体に関する医用画像データを動画として発生する手段と、前記医用画像データを圧縮する圧縮プロセッサ120と、圧縮プロセッサ120の圧縮率が部分的に変化するように圧縮プロセッサ120を制御する制御部とを具備し、圧縮された医用画像データを記録装置に出力することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
これらの問題に関して以下に、具体的に説明する。例えば超音波診断においては、VTRによる検査記録では、一連の診断をビデオテープに記録する場合が多いが、この画像を検査後にレビューする際には、通常、早送り再生などの機能はあるがシーケンシャルに記録されているため、ランダムアクセスができず、このため所望の画像区間を検索するのに効率的でない、という問題点がある。この問題は、最近、普及の著しいMPEGなどに代表されるデジタルフォーマットで動画記録する手段により、一応の解決には至るが、一般的な規格の流用では、以下のような場合不便である。
(第1実施形態)
本実施形態では、医用画像診断装置として、磁気共鳴映像装置を例に説明するものとする。図1は、本発明の第1実施形態に係る磁気共鳴映像装置の外観を示す図である。当該装置は、周知の通り、MRIガントリ1とMRIコンピュータシステム2とから構成される。MRIガントリ1は、磁石部4と寝台部5とからなり、磁石部4には、撮影領域内に静磁場を発生する静磁場磁石、その静磁場に重畳される傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル、そして被検体の対象原子核のスピンに対して励起や反転等の作用を及ぼす高周波磁場を発生し、また対象原子核のスピンからの磁気共鳴信号を受信するためのRFコイル等が設けられている。これら傾斜磁場や高周波磁場の発生から磁気共鳴信号の受信に至る一連の動作及びその繰り返しは、パルスシーケンスデータに従ってMRIコンピュータシステム2のMRIコンピュータユニット8から発生される制御信号によって完全にコントロールされている。MRIコンピュータユニット8の主な機能としてはこのパルスシーケンスコントロール以外に、RFコイルを介して受信した磁気共鳴信号を処理して画像データを発生する機能がある。
上述した第1実施形態では、撮影技師が独自に判断した重要度に従ってマニュアルで栞データをつける、または重要度に応じて栞データの種類を使い分けるという作業を伴うものであったが、上述したように、本第2実施形態は、その作業を自動化又は半自動化するものである。さらに、本第2実施形態は、動画データを圧縮して記録するに際して、栞データを付ける/付けない、及び栞データの種類(画像の重要度)に応じて、その圧縮率を経時的に変化させることを特徴とするものである。
通常の撮影手順としては、撮影断面を動かしながら撮影に適した位置や向きを探索し(位置決め)、それらが決まったとき、その位置及び向きで撮影断面を固定し、撮影(本撮影)を行う。従って、撮影断面の動きの大きさ(変位)が画像の重要度にほぼ対応しており、その変位に基づいて、栞を付けるタイミングを計ることが可能である。撮影断面の動きの大きさを判定する具体的な方法として、ここでは以下の3種類の具体的な方法を提案する。
この方法では、画像データのフレーム間の相関係数が計算される。低い相関係数はフレーム間で像の動きが大きいことを表しており、これは、撮影断面の比較的激しい移動を伴う位置決め作業中であると判断でき、この判断のもとで栞データを付けない又は低い重要度に相当する種類の栞データを付ける。逆に、高い相関係数はフレーム間で像の動きが少ないことを表しており、これは、撮影断面を固定して本撮影に取り掛かっていると判断でき、栞データをつける又は高い重要度に相当する種類の栞データを付ける。
この方法では、フレーム間の輝度変化が計算される。輝度変化を表す指標値としては、フレーム間の輝度の差分合計を求めてもよいし、その平均値を求めてもよい。さらに、差分合計や平均値を、フレーム全体を対象として計算してもよいし、比較的関心の高い指定領域内のピクセルだけをその演算対象としてもよい。輝度変化を表すこれら指標値が高いことは、フレーム間で像の動きが大きいことを表しており、これは、撮影断面を移動しながら位置決め作業中であると判断でき、この判断に基づいて栞データを付けない又は低い重要度に相当する種類の栞データを付ける。逆に、輝度変化を表す指標値が低いことは、フレーム間で像の動きが少ないことを表しており、これは、撮影断面を固定して本撮影に取り掛かっていると判断でき、栞データをつける又は高い重要度に相当する種類の栞データを付ける。
医用画像診断装置が例えば超音波診断装置の場合ならば、超音波プローブの並進移動量、あおりの回転角、それらの速度、加速度から、また磁気共鳴イメージング装置であれば、ダイナミックロケーターによる撮影対象の関心領域(ROI)の移動量、速度、加速度から、撮影領域の動きを捉えることができる。さらに、X線コンピュータ断層撮影であれば、天板の移動量、速度、加速度、またガントリチルトの移動量、速度、加速度から、断面の動きを捉えることができる。これらの指標値が大きい場合には、撮影断面を移動しながら位置決め作業中であると判断でき、栞データをつけない又は低い重要度に相当する種類の栞データを付ける。逆に、低い場合には、撮影断面を固定して本撮影に取り掛かっていると判断でき、栞データをつける又は高い重要度に相当する種類の栞データを付ける。
2−1)画像撮影の手法として、撮影又は画像記録のタイミングを、ECG(心電波形)、呼吸波形、血圧波形等の生体情報に同期させる同期撮影法があるが、この同期撮影を実際に行っているオン状態のときに得られる画像は重要度が高く、逆に、同期撮影がオフ状態のときに得られる画像は重要度が低い。従って、同期撮影がオン状態のときには、栞データをつける又は高い重要度に相当する種類の栞データを付け、逆に、同期撮影がオフ状態のときには、栞データをつけない又は低い重要度に相当する種類の栞データを付ける。
造影剤注入はインジェクタと呼ばれる装置で自動的に行われることが多い。このインジェクタ装置から造影剤注入開始と共に出力される注入信号を取り込み、タイミングを見計らって、栞データを発生することができる。つまり、上述したように、造影剤を用いた撮影では、造影剤が撮影断面に流入する時点から、造影剤が撮影断面から完全に流出し終わるまでの期間が重要である。この期間の始期は、図5に示すように、注入開始から、造影剤が血液と共に撮影断面に到達するまでに要する時間Δtだけ遅延した時点として推定することができ、従って注入信号が出力されてから当該推定した遅れ時間Δtを経過した時点に、栞データを付ける又は高い重要度に相当する種類の栞データを付けることができる。
このようにして、適切に圧縮されたデータは、ネットワーク15経由もしくはCD−Rなどの外部記憶媒体でやり取りしても、転送・書き込みに時間を浪費せずに済む効果がある。特に、専門医から主治医にデータを提供する媒体として、CD−Rは、
1)準備された動画を一括で書き込む媒体として安価である、
2)殆どのコンピュータには、CD−Rを読み取り可能なCD−ROMドライブが装備されている、
3)書き換えが不可能である
などの点で有効であると考えられる。
このように記録された動画データは、例えば読影時に再生される。その際、省力化のために、栞と連動した早回しモードが、再生プロセッサ121に装備されていて、操作者はそのモードを選択可能である。動画データは、例えば、栞データが付けられている位置、又は操作者により指定された重要度以上の栞が付けられている位置までは、自動的に早回しで高速再生が行われ、その栞の位置からは、通常速度もしくはスローモーションにて再生される。また、動画データは、例えば、操作者により指定された重要度以上の栞が付けられている期間の画像だけを断片的に再生表示し、他の期間は再生しないことモード選択も可能である。さらに、操作者により指定された重要度以上の栞が付けられている期間の最初の画像だけをサムネイルで表示し、操作者により再生希望する期間の画像が指定されると、その期間の画像だけが選択的に再生表示されるモードも選択可能である。
ICU25は連続的に得られるフレーム画像を監視しており、フレーム間の変化量を、栞を付けるタイミング及び圧縮率を変えるタイミングを計る指標として計算する。この手段は例えば連続する2フレーム間の相関係数を求めることで可能となる。あるいはピクセル毎の輝度変化の総和あるいは平均を算出することなどが考えられる。この相関が予め設定されたしきい値D以上の場合、画像の動きが少ないため、操作者が感心部位に注目していると判断され、高分解能設定(比較的低い圧縮率)に切り替わる。一方、演算結果がしきい値未満の場合、低分解能設定(比較的高い圧縮率)に切り替わる。
図9に本方法に応じた装置構成を示す。図8と同様の動作を行う部分については同符号を付して詳細な説明は省略する。位置検出器15は、プローブ12に機械的に取り付けられるか、もしくは検知部のみをプローブ12に取り付けた例えば磁気センサであり、これによりプローブ12の空間的な位置情報を3次元的で検出することができる。
図8に示したように、操作者が操作パネル13を利用して、ECG非同期モードから、ECG同期モードに切り替えた場合、このモード切替の通知がコントローラ31に送られる。コントローラ31は、予め定義されているECG同期モードに適した記録フォーマットに切り替えるための指示をICU25に送る。通常、ECG同期モードは、ECG非同期モードに比べて、フレームレートが数分の1又は数十分の1程度(例えば30Hzに対して1Hz)に、比較的低く(比較的遅く)抑えられている。ECG同期モードに適した記録フォーマットとは、通常と同様のフレームレートで、その一方で空間的な分解能として画像サンプリングレートが比較的高く設定される。
操作者の操作パネル13を使用した指示により、栞を付記するタイミングがコントローラ31に送られる。コントローラ31はICU25に記録中の動画像に栞を付記するよう指示する。
図11に本方法に応じた装置構成を示す。図8と同様の動作を行う部分については同符号を付して詳細な説明は省略する。インジェクタ16は、周知のとおり、例えば造影剤を吸引した注射器がセットされた機械式ポンプであり、注入量および注入スピードが制御可能となっている。造影剤の抽出口は通常チューブと注射針で被検体の静脈中に投与される状態となっている。
選択肢1:30秒〜60秒 (造影剤流入の様子を詳細に記録)
選択肢2:180秒〜200秒 (造影剤が平衡状態に達した画像を詳細に記録)
選択肢3:300秒〜310秒 (造影剤が流出した画像を詳細に記録)
(モード変化に追従した記録フォーマットの変更)
動画記録中の記録フォーマットは、操作者が診断モードを変更することによっても自動的に変化する機能を具備する。例えば、超音波診断装置のMモードは、心臓の弁の速い動態などを観察するために使用されるため、このMモード2を起動した場合、高分解能設定に切り替える。また、造影剤を用いるコントラストエコーモードに遷移した場合も、高分解能設定となる。
15…ネットワーク、16…インジェクタ、21…超音波送信ユニット、22…超音波受信ユニット、23…Bモードレシーバユニット、24…ドプラユニット24、25…イメージコーディングユニット、26…イメージメモリ回路、27…表示器、28…ネットワーク回路、29…ハードディスクドライブユニット、30…心拍検出ユニット、31…コントローラ。
Claims (17)
- 被検体に関する医用画像データを動画として発生する手段と、
前記医用画像データを圧縮する圧縮手段と、
前記圧縮手段の圧縮率が部分的に変化するように前記圧縮手段を制御する圧縮率制御手段と、
前記圧縮された医用画像データを記録装置に出力する手段とを具備したことを特徴とする医用画像診断装置。 - 前記圧縮率制御手段は、前記医用画像データのフレーム間相関係数に基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 前記圧縮率制御手段は、前記医用画像データの輝度変化に基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 前記圧縮率制御手段は、前記医用画像診断装置による撮影断面の変位に基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 前記医用画像診断装置は超音波診断装置であり、前記圧縮率制御手段は、前記超音波診断装置の超音波プローブの移動量、移動速度、又は加速度に基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 前記医用画像診断装置は磁気共鳴診断装置であり、前記圧縮率制御手段は、前記磁気共鳴診断装置のダイナミックロケータで移動する撮影領域の変位に基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 前記医用画像診断装置は超音波診断装置であり、前記圧縮率制御手段は、前記超音波診断装置のMモードのオン/オフに基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 前記圧縮率制御手段は、ECG同期撮影のオン/オフに基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 前記圧縮率制御手段は、ECG、呼吸波形、又は血圧波形に基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 前記圧縮率制御手段は、造影剤の注入タイミングに基づいて前記圧縮率を変化させることを特徴とする請求項1記載の医用画像診断装置。
- 被検体に関する医用画像データを動画として連続的に発生する手段と、
前記医用画像データを動画として記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読み出された前記医用画像データを動画として再生表示する再生表示手段とを具備し、
前記記憶手段は、実質的に2系統のイメージメモリを装備し、その一方のイメージメモリには、前記医用画像データが比較的低分解能で継続的に記憶され、他方のイメージメモリには、前記医用画像データが比較的高分解能で任意の期間だけ記憶されることを特徴とする医用画像診断装置。 - 前記再生表示手段は、前記任意の期間には前記医用画像データを比較的低分解能での再生表示から比較的高分解能での再生表示に自動的に切り替える機能を備えることを特徴とする請求項11記載の医用画像診断装置。
- 前記再生表示手段は、前記比較的高分解能の医用画像データを、前記比較的低分解能の医用画像データと時間軸を揃えて並列に表示する機能を備えることを特徴とする請求項11記載の医用画像診断装置。
- 前記再生表示手段は、前記比較的高分解能の医用画像データの先頭画像をサムネイルで表示するとともに、任意の先頭画像から前記医用画像データを比較的高分解能での再生表示する機能を備えることを特徴とする請求項11記載の医用画像診断装置。
- 被検体に関する医用画像データを動画として連続的に発生する手段と、
前記医用画像データを動画として即時表示する手段と、
前記動画の時間スケール上の複数のタイミングで操作者が入力した複数種類の重要度に従って重要度時間変化を表すタイムカーブデータを発生する手段と、
前記医用画像データと前記タイムカーブデータと記憶する記録装置とを具備したことを特徴とする医用画像診断装置。 - 被検体に関する医用画像データを動画として連続的に発生する手段と、
前記医用画像データを動画として即時表示する手段と、
前記医用画像データを、前記動画の時間スケール上の複数のタイミングで発生される複数種類の栞データとともに記録する記録装置と、
前記記録された医用画像データを、操作者の選択指示に従って、前記栞データに対応する医用画像を一覧表示する再生方法、前記栞データに対応する前記動画の一部分に限定して再生する方法、前記複数種類の中の特定種類の栞データに対応する前記動画の一部分を実時間の速度で再生し、前記動画の他の部分を早送りで再生する方法の何れかに従って再生表示するための再生プロセッサとを具備することを特徴とする医用画像診断装置。 - 造影剤を注入された被検体に関する医用画像データを動画として発生する手段と、
前記医用画像データの全体又は一部分の輝度が所定の閾値以上に上昇する時に栞データを発生する栞発生手段と、
前記医用画像データを前記発生された栞データとともに記録する記録装置とを具備することを特徴とする医用画像診断装置。
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