JP2015084821A - Diagnosis support information generation method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide diagnosis support information correlated to a dynamic state of a subject part in real life.SOLUTION: A diagnosis support information generation method includes: applying a prescribed load to the chest as a subject site; capturing an image of the chest-part dynamic state in a loaded state affected by the loading, with an imaging device 1 and an imaging console 2 to generate a plurality of frame images related to the chest-part dynamic state in the loaded state; and calculating a prescribed feature quantity related to the chest-part dynamic state in the loaded state by a diagnostic console 3 on the basis of the plurality of generated frame images and generating the diagnosis support information related to the chest-part dynamic state on the basis of the calculated feature quantity.

Description

本発明は、診断支援情報生成方法に関する。   The present invention relates to a diagnosis support information generation method.

従来のスパイロメーター等による肺の換気量測定に替わり、被検者の胸部の動態をX線撮影し、肺の換気機能等の診断(胸部動態機能の診断)に応用する試みがなされるようになってきている。   Instead of using conventional spirometers to measure lung ventilation, X-ray imaging of the subject's chest dynamics and attempts to apply it to the diagnosis of lung ventilation function (diagnosis of chest dynamics) It is coming.

例えば、特許文献1には、胸部の動態撮影により得られた一連のフレーム画像に基づいて、肺野領域を分割した各小領域における呼気期の特徴量と吸気期の特徴量の比の値のヒストグラムを作成して表示するとともに、肺野全体における呼気期の特徴量と吸気期の特徴量の比の値の平均値及び/又は標準偏差を表示することにより、医師が肺野の換気機能に係る病態を把握できるように支援する技術が記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses a value of a ratio of a feature quantity in the expiration period and a feature quantity in the inspiration period in each small region obtained by dividing the lung field region based on a series of frame images obtained by dynamic imaging of the chest. By creating and displaying a histogram, and displaying the average value and / or standard deviation of the ratio of the feature value of the expiration period and the feature quantity of the inspiration period in the entire lung field, the doctor can improve the ventilation function of the lung field. A technology for assisting in understanding such a disease state is described.

また、特許文献2には、安静呼吸時に撮影された画像と深呼吸時に撮影された画像に基づいて、安静呼吸時の余力度合いを示す特徴量を算出し出力する技術が記載されている。   Patent Document 2 describes a technique for calculating and outputting a feature amount indicating a degree of remaining power during rest breathing based on an image photographed during rest breathing and an image photographed during deep breathing.

国際公開第2012/026146号パンフレットInternational Publication No. 2012/026146 Pamphlet 特開2012−115581号公報JP 2012-115581 A

ところで、正常者も疾患患者も、実生活下においては、例えば、重量物を持ったり、階段を上ったり等の何等かの負荷を受けつつ生活している。しかし、特許文献1に記載の技術においては、安静呼吸時(自然呼吸時)に着目した解析を行っており、特許文献2に記載の技術においては、深呼吸時及び安静呼吸時に着目した解析を行っており、実生活における被写体部位の動態と相関のある診断支援情報を提供することができなかった。   By the way, a normal person and a patient with a disease are living under a certain load such as holding a heavy object or going up stairs in real life. However, in the technique described in Patent Document 1, analysis focusing on resting breath (natural breathing) is performed, and in the technique described in Patent Document 2, analysis focusing on deep breathing and resting breathing is performed. Therefore, it was impossible to provide diagnosis support information correlated with the dynamics of the subject part in real life.

本発明の課題は、実生活における被写体部位の動態と相関のある診断支援情報を提供できるようにすることである。   An object of the present invention is to provide diagnosis support information correlated with the dynamics of a subject part in real life.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、
被写体部位の動態を撮影することにより複数のフレーム画像を生成する撮影手段と、 前記撮影手段により生成された複数のフレーム画像を解析して前記被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成する診断支援情報生成手段と、を備える診断支援システムを用いた診断支援情報生成方法であって、
前記被写体部位に所定の負荷を与える負荷付与工程と、
前記負荷の影響のある有負荷状態の前記被写体部位の動態を前記撮影手段により撮影する撮影工程と、
前記撮影工程において前記撮影手段により生成された複数のフレーム画像に基づいて前記診断支援情報生成手段により前記有負荷状態の前記被写体部位の動態に係る所定の特徴量を算出し、当該算出した特徴量に基づいて前記被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成する診断支援情報生成工程と、
を含む。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
Imaging means for generating a plurality of frame images by imaging the dynamics of the subject part; and diagnostic support for generating diagnostic support information related to the dynamics of the subject part by analyzing the plurality of frame images generated by the imaging means A diagnostic support information generation method using a diagnostic support system comprising information generation means,
A load applying step for applying a predetermined load to the subject region;
An imaging step of imaging the dynamics of the subject part in a loaded state affected by the load by the imaging unit;
Based on the plurality of frame images generated by the imaging unit in the imaging step, the diagnosis support information generation unit calculates a predetermined feature amount related to the dynamics of the subject part in the loaded state, and the calculated feature amount A diagnostic support information generating step for generating diagnostic support information related to the dynamics of the subject region based on
including.

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、
前記撮影工程は、前記撮影手段により、更に、前記負荷の影響のない無負荷状態の前記被写体部位の動態を撮影し、
前記診断支援情報生成工程は、前記診断支援情報生成手段により、更に、前記無負荷状態の前記被写体部位の動態を撮影することにより生成された複数のフレーム画像に基づいて、前記無負荷状態の前記被写体部位の動態に係る所定の特徴量を算出し、前記算出された有負荷状態の動態に係る特徴量及び無負荷状態の動態に係る特徴量に基づいて前記被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成する。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The imaging step further images the dynamics of the subject part in an unloaded state without the influence of the load by the imaging means,
In the diagnosis support information generation step, the diagnosis support information generation means further includes a plurality of frame images generated by photographing dynamics of the subject part in the no-load state. Calculating a predetermined feature amount related to the dynamics of the subject region, and based on the calculated feature amounts related to the dynamics in the loaded state and the dynamics in the unloaded state, diagnostic support information related to the dynamics of the subject region Is generated.

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、
前記撮影工程は、前記被写体部位に負荷をかけた直後に前記撮影手段により第1の撮影を行うことにより前記有負荷状態の前記被写体部位の動態を撮影し、前記第1の撮影から予め定められた時間経過後に第2の撮影を行うことにより、前記無負荷状態の前記被写体部位の動態を撮影し、
前記診断支援情報生成工程は、前記診断支援情報生成手段により、前記第1の撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて第1の特徴量を算出し、前記第2の撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて第2の特徴量を算出し、前記第1の特徴量と前記第2の特徴量との変化に基づいて、前記被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成する。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2,
The imaging step captures the dynamics of the subject part in the loaded state by performing first imaging by the imaging unit immediately after applying a load to the subject part, and is predetermined from the first imaging. By taking a second image after a lapse of time, the dynamics of the subject part in the unloaded state is imaged,
The diagnosis support information generation step calculates a first feature amount based on a plurality of frame images generated in the first imaging by the diagnosis support information generation means, and is generated in the second imaging A second feature amount is calculated based on a plurality of frame images, and diagnosis support information related to the dynamics of the subject part is generated based on a change between the first feature amount and the second feature amount.

本発明によれば、実生活における被写体部位の動態と相関のある診断支援情報を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the diagnostic assistance information correlated with the dynamics of the subject part in real life.

本発明の実施形態における胸部診断支援システムの全体構成を示す図である。1 is a diagram showing an overall configuration of a chest diagnosis support system in an embodiment of the present invention. 図1の胸部診断支援システムを用いた診断支援情報の生成の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the production | generation of the diagnostic assistance information using the chest diagnostic assistance system of FIG. 図1の撮影用コンソールの制御部により実行される撮影制御処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a shooting control process executed by a control unit of the shooting console of FIG. 1. (a)、(b)は、それぞれ正常者の胸部に対して高負荷、低負荷をかけた後に胸部動態を撮影することにより得られたフレーム画像群の肺野全体又はこれを分割した各ブロック毎の平均信号値の変化を示す波形を模式的に示す図、(c)、(d)は、それぞれ閉塞性肺疾患の患者に対して高負荷、低負荷をかけた後に胸部動態を撮影することにより得られたフレーム画像群の肺野全体又はこれを分割した各ブロック毎の平均信号値の変化を示す波形を模式的に示す図である。(A), (b) is the whole lung field of the frame image group obtained by photographing the chest dynamics after applying high load and low load to the chest of a normal person, or each block obtained by dividing this The figure which shows the waveform which shows the change of the average signal value for every, (c), (d), respectively, image | photographs a chest dynamics after applying high load and low load with respect to the patient of obstructive pulmonary disease, respectively. It is a figure which shows typically the waveform which shows the change of the average signal value for every block which divided | segmented the whole lung field of the frame image group obtained by this, or this. (a)は、負荷直後の有負荷状態から安静時の無負荷状態に復帰するまでの換気量に対応する特徴量のグラフであり、(b)は、負荷直後の有負荷状態から安静時の無負荷状態に復帰するまでの呼吸周期のグラフであり、(c)は、負荷直後の有負荷状態から安静時の無負荷状態に復帰するまでの最大流速比の平均値(標準偏差値)のグラフである。(A) is a graph of the characteristic amount corresponding to the ventilation amount from the loaded state immediately after the load to the return to the unloaded state at the rest, and (b) is the graph from the loaded state immediately after the load to the rested state. It is a graph of a respiratory cycle until it returns to a no-load state, (c) is the average value (standard deviation value) of the maximum flow velocity ratio until it returns to a no-load state at rest from a loaded state immediately after loading. It is a graph.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated examples.

〔胸部診断支援システム100の構成 〕
まず、構成を説明する。
図1に、本実施形態における胸部診断支援システム100の全体構成を示す。
図1に示すように、胸部診断支援システム100は、撮影装置1と、撮影用コンソール2とが通信ケーブル等により接続され、撮影用コンソール2と、診断用コンソール3とがLAN(Local Area Network)等の通信ネットワークNTを介して接続されて構成されている。胸部診断支援システム100を構成する各装置は、DICOM(Digital Image and Communications in Medicine)規格に準じており、各装置間の通信は、DICOMに則って行われる。尚、一の胸部診断支援システム100内で自己完結するシステムの場合、換言すると、外部システムと直接的に通信等を行わない場合には、DICOM準拠しない構成であっても良い。
[Configuration of the chest diagnosis support system 100]
First, the configuration will be described.
In FIG. 1, the whole structure of the chest diagnosis assistance system 100 in this embodiment is shown.
As shown in FIG. 1, in the chest diagnosis support system 100, an imaging device 1 and an imaging console 2 are connected by a communication cable or the like, and the imaging console 2 and the diagnostic console 3 are connected to a LAN (Local Area Network). Etc., and connected via a communication network NT. Each device constituting the chest diagnosis support system 100 conforms to the DICOM (Digital Image and Communications in Medicine) standard, and communication between the devices is performed in accordance with DICOM. In the case of a system that is self-contained within one chest diagnosis support system 100, in other words, when communication or the like is not performed directly with an external system, a configuration that does not conform to DICOM may be used.

〔撮影装置1の構成〕
撮影装置1は、例えば、呼吸運動に伴う肺の膨張及び収縮の形態変化、心臓の拍動等の、周期性(サイクル)を持つ胸部の動態を撮影する撮影手段である。動態撮影は、人体の胸部に対し、X線等の放射線を連続的に、或いは、パルス的に照射して複数の画像を取得(即ち、連続撮影)することにより行う。この連続撮影により得られた一連の画像を動態画像と呼ぶ。また、動態画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。
撮影装置1は、図1に示すように、放射線源11、放射線照射制御装置12、放射線検出部13、読取制御装置14等を備えて構成されている。
[Configuration of the photographing apparatus 1]
The imaging device 1 is imaging means for imaging the dynamics of the chest having a periodicity (cycle), such as changes in the morphology of lung expansion and contraction associated with respiratory motion, heart pulsation, and the like. Dynamic imaging is performed by irradiating the chest of a human body with radiation such as X-rays continuously or in pulses to acquire a plurality of images (that is, continuous imaging). A series of images obtained by this continuous shooting is called a dynamic image. Each of the plurality of images constituting the dynamic image is called a frame image.
As shown in FIG. 1, the imaging apparatus 1 includes a radiation source 11, a radiation irradiation control device 12, a radiation detection unit 13, a reading control device 14, and the like.

放射線源11は、被検者Mの被写体部位を挟んで放射線検出部13と対向する位置に配置され、放射線照射制御装置12の制御に従って、被検者Mの被写体部位である胸部に対し放射線(X線)を照射する。
放射線照射制御装置12は、撮影用コンソール2に接続されており、撮影用コンソール2から入力された放射線照射条件に基づいて放射線源11を制御して放射線撮影を行う。撮影用コンソール2から入力される放射線照射条件は、例えば、連続照射時の照射時間、パルス照射時のパルスレート、パルス幅、パルス間隔、1撮影あたりの撮影フレーム数、X線管電流の値、X線管電圧の値、フィルター種等である。パルスレートは、1秒あたりの放射線照射回数であり、後述するフレームレートと一致している。パルス幅は、放射線照射1回当たりの放射線照射時間である。パルス間隔は、連続撮影において、1回の放射線照射開始から次の放射線照射開始までの時間であり、後述するフレーム間隔と一致している。なお、本実施形態においては、被検者Mに対し複数回の撮影を行うため、放射線照射条件には、撮影回数、撮影間の時間間隔(例えば、一の連続照射から次の連続照射までの時間間隔)が含まれる。
The radiation source 11 is disposed at a position facing the radiation detection unit 13 with the subject part of the subject M interposed therebetween, and receives radiation (for the chest that is the subject part of the subject M) under the control of the radiation irradiation control device 12. X-rays).
The radiation irradiation control device 12 is connected to the imaging console 2 and controls the radiation source 11 based on the radiation irradiation conditions input from the imaging console 2 to perform radiation imaging. The radiation irradiation conditions input from the imaging console 2 are, for example, the irradiation time during continuous irradiation, the pulse rate during pulse irradiation, the pulse width, the pulse interval, the number of imaging frames per imaging, the value of the X-ray tube current, X-ray tube voltage value, filter type, and the like. The pulse rate is the number of times of radiation irradiation per second, and matches the frame rate described later. The pulse width is a radiation irradiation time per one irradiation. The pulse interval is the time from the start of one radiation irradiation to the start of the next radiation irradiation in continuous imaging, and coincides with a frame interval described later. In this embodiment, since the subject M is imaged a plurality of times, the radiation irradiation conditions include the number of times of imaging and the time interval between imaging (for example, from one continuous irradiation to the next continuous irradiation). Time interval).

放射線検出部13は、FPD(Flat Panel Detector)等の半導体イメージセンサーにより構成される。FPDは、例えば、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線源11から照射されて少なくとも被検者Mを透過した放射線をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の検出素子(画素)がマトリックス状に配列されている。各画素は、例えばTFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング部を備えて構成され、画素サイズは50〜200μm(ミクロン)である。FPDにはX線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、X線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
放射線検出部13は、被検者Mを挟んで放射線源11と対向するように設けられている。
The radiation detection unit 13 includes a semiconductor image sensor such as an FPD (Flat Panel Detector). The FPD has, for example, a glass substrate or the like, detects radiation that has been irradiated from the radiation source 11 and transmitted through at least the subject M at a predetermined position on the substrate according to its intensity, and detects the detected radiation. A plurality of detection elements (pixels) that are converted into electrical signals and accumulated are arranged in a matrix. Each pixel includes a switching unit such as a TFT (Thin Film Transistor), and has a pixel size of 50 to 200 μm (micron). The FPD includes an indirect conversion type in which X-rays are converted into electric signals by a photoelectric conversion element via a scintillator, and a direct conversion type in which X-rays are directly converted into electric signals, either of which may be used.
The radiation detection unit 13 is provided so as to face the radiation source 11 with the subject M interposed therebetween.

読取制御装置14は、撮影用コンソール2に接続されている。読取制御装置14は、撮影用コンソール2から入力された画像読取条件に基づいて放射線検出部13の各画素のスイッチング部を制御して、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチングしていき、放射線検出部13に蓄積された電気信号を読み取ることにより、画像データを取得する。この画像データがフレーム画像である。そして、読取制御装置14は、取得したフレーム画像を撮影用コンソール2に出力する。画像読取条件は、例えば、フレームレート、フレーム間隔、ビニングサイズ(後述するビニング処理で何個の画素を一のブロックとして扱うか)、画像サイズ(マトリックスサイズ)等である。フレームレートは、1秒あたりに取得するフレーム画像数であり、パルスレートと一致している。フレーム間隔は、連続撮影において、1回のフレーム画像の取得動作開始から次のフレーム画像の取得動作開始までの時間であり、パルス間隔と一致している。また、上述のように、本実施形態においては、被検者Mに対し複数回の撮影を行うため、画像読取条件には、撮影回数、撮影間の時間間隔(連続読取を行ってから次の連続読取を行うまでの時間間隔)が含まれる。
ビニング処理は、フレーム画像をビニングサイズの画素単位のブロックに分割し、各ブロックの画素の信号値の代表値(ここでは、平均信号値とする)を算出してブロック内の画素の信号値を算出された代表値に置き換える処理である。ビニング処理は、撮影用コンソール2で行っても良いが、放射線検出部13で実施し、例えば、10画素×10画素を1ブロックに圧縮された画像データ(ビニング画像データ)を、後述する撮影用コンソール2に送信表示して、再撮影の要否を技師が判断可能とし、再撮不要、即ち、動態解析に使用可能と判断されると、当該ビニング画像データを診断用コンソール3に転送し解析に使用することができる。つまり、ビニング画像データを再撮要否確認用プレビュー表示及び動態解析の両方に使用することが好ましい。
The reading control device 14 is connected to the imaging console 2. The reading control device 14 controls the switching unit of each pixel of the radiation detection unit 13 based on the image reading condition input from the imaging console 2 to switch the reading of the electrical signal accumulated in each pixel. Then, the image data is acquired by reading the electrical signal accumulated in the radiation detection unit 13. This image data is a frame image. Then, the reading control device 14 outputs the acquired frame image to the photographing console 2. The image reading conditions include, for example, a frame rate, a frame interval, a binning size (how many pixels are handled as one block in a binning process described later), an image size (matrix size), and the like. The frame rate is the number of frame images acquired per second and matches the pulse rate. The frame interval is the time from the start of one frame image acquisition operation to the start of the next frame image acquisition operation in continuous shooting, and coincides with the pulse interval. Further, as described above, in the present embodiment, since the subject M is imaged a plurality of times, the image reading conditions include the number of times of imaging, the time interval between the imaging (after the continuous reading, Time interval until continuous reading) is included.
The binning process divides the frame image into blocks of pixel units of the binning size, calculates a representative value (here, an average signal value) of the pixel signal value of each block, and calculates the signal value of the pixel in the block. This is a process of replacing the calculated representative value. The binning process may be performed by the imaging console 2, but is performed by the radiation detection unit 13. For example, image data (binning image data) obtained by compressing 10 pixels × 10 pixels into one block is used for imaging described later. When it is determined that re-shooting is necessary and the engineer can determine whether re-shooting is necessary or not, that is, it can be used for dynamic analysis, the binning image data is transferred to the diagnostic console 3 for analysis. Can be used for That is, it is preferable to use the binning image data for both the preview display for re-examination necessity confirmation and the dynamic analysis.

ここで、放射線照射制御装置12と読取制御装置14は互いに接続され、互いに同期をとりながら放射線照射動作と画像の読み取りの動作を同調させるようになっている。同期の取り方としては、放射線照射制御装置12と読取制御装置14とが同期信号を通信する方式の他、放射線照射制御装置12が自己で照射開始及び終了を検知する方式等を用いることができる。   Here, the radiation irradiation control device 12 and the reading control device 14 are connected to each other so as to synchronize the radiation irradiation operation and the image reading operation in synchronization with each other. As a method of synchronization, in addition to a method in which the radiation irradiation control device 12 and the reading control device 14 communicate synchronization signals, a method in which the radiation irradiation control device 12 detects the start and end of irradiation by itself can be used. .

〔撮影用コンソール2の構成〕
撮影用コンソール2は、放射線照射条件や画像読取条件を撮影装置1に出力して撮影装置1による放射線撮影及び放射線画像の読み取り動作を制御するとともに、撮影装置1により取得された動態画像を撮影技師によるポジショニングの確認や診断に適した画像であるか否かの確認用に表示する。
撮影用コンソール2は、図1に示すように、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、各部はバス26により接続されている。
[Configuration of the shooting console 2]
The imaging console 2 outputs radiation irradiation conditions and image reading conditions to the imaging apparatus 1 to control radiation imaging and radiographic image reading operations by the imaging apparatus 1, and also captures dynamic images acquired by the imaging apparatus 1. Displayed for confirmation of whether the image is suitable for confirmation of positioning or diagnosis.
As shown in FIG. 1, the imaging console 2 includes a control unit 21, a storage unit 22, an operation unit 23, a display unit 24, and a communication unit 25, and each unit is connected by a bus 26.

制御部21は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory
)等により構成される。制御部21のCPUは、操作部23の操作に応じて、記憶部22に記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してRAM内に展開し、展開されたプログラムに従って後述する撮影制御処理を始めとする各種処理を実行し、撮影用コンソール2各部の動作や、撮影装置1の放射線照射動作及び読み取り動作を集中制御する。
The control unit 21 includes a CPU (Central Processing Unit) and a RAM (Random Access Memory).
) Etc. The CPU of the control unit 21 reads the system program and various processing programs stored in the storage unit 22 in accordance with the operation of the operation unit 23, expands them in the RAM, and performs shooting control processing described later according to the expanded programs. Various processes including the beginning are executed to centrally control the operation of each part of the imaging console 2 and the radiation irradiation operation and the reading operation of the imaging apparatus 1.

記憶部22は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部22は、制御部21で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメーター、或いは処理結果等のデータを記憶する。例えば、記憶部22は、図3に示す撮影制御処理を実行するためのプログラムを記憶している。また、記憶部22は、日被写体部位に対応付けて放射線照射条件及び画像読取条件を記憶している。各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部21は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。   The storage unit 22 is configured by a nonvolatile semiconductor memory, a hard disk, or the like. The storage unit 22 stores various programs executed by the control unit 21 and data such as parameters necessary for execution of processing by the programs or processing results. For example, the storage unit 22 stores a program for executing the shooting control process shown in FIG. Further, the storage unit 22 stores the radiation irradiation condition and the image reading condition in association with the day subject part. Various programs are stored in the form of readable program code, and the control unit 21 sequentially executes operations according to the program code.

操作部23は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、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21に出力する。また、操作部23は、表示部24の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部21に出力する。   The operation unit 23 includes a keyboard having a cursor key, numeric input keys, various function keys, and the like, and a pointing device such as a mouse. The control unit 23 controls an instruction signal input by key operation or mouse operation on the keyboard. To 21. In addition, the operation unit 23 may include a touch panel on the display screen of the display unit 24. In this case, the operation unit 23 outputs an instruction signal input via the touch panel to the control unit 21.

表示部24は、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)等のモニターにより構成され、制御部21から入力される表示信号の指示に従って、操作部23からの入力指示やデータ等を表示する。また、再撮影の要否(動態解析への使用可否)の判断のために、ビニング画像が表示される。   The display unit 24 is configured by a monitor such as an LCD (Liquid Crystal Display) or a CRT (Cathode Ray Tube), and displays an input instruction, data, or the like from the operation unit 23 in accordance with an instruction of a display signal input from the control unit 21. To do. In addition, a binning image is displayed in order to determine whether or not re-shooting is necessary (whether it can be used for dynamic analysis).

通信部25は、LANアダプターやモデムやTA(Terminal Adapter)等を備え、通信ネットワークNTに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。   The communication unit 25 includes a LAN adapter, a modem, a TA (Terminal Adapter), and the like, and controls data transmission / reception with each device connected to the communication network NT.

〔診断用コンソール3の構成〕
診断用コンソール3は、撮影用コンソール2から動態画像を取得し、取得した動態画像を解析して医師が読影診断するための診断支援情報を生成して表示する診断支援情報生成手段である。
診断用コンソール3は、図1に示すように、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、各部はバス36により接続されている。
[Configuration of diagnostic console 3]
The diagnostic console 3 is diagnostic support information generation means for acquiring a dynamic image from the imaging console 2, analyzing the acquired dynamic image, and generating and displaying diagnostic support information for a doctor to make an interpretation diagnosis.
As shown in FIG. 1, the diagnostic console 3 includes a control unit 31, a storage unit 32, an operation unit 33, a display unit 34, and a communication unit 35, and each unit is connected by a bus 36.

制御部31は、CPU、RAM等により構成される。制御部31のCPUは、操作部33の操作に応じて、記憶部32に記憶されているシステムプログラムや、各種処理プログラムを読み出してRAM内に展開し、展開されたプログラムに従って、診断支援情報生成処理を始めとする各種処理を実行し、診断用コンソール3各部の動作を集中制御する。   The control unit 31 includes a CPU, a RAM, and the like. The CPU of the control unit 31 reads out the system program and various processing programs stored in the storage unit 32 in accordance with the operation of the operation unit 33, expands them in the RAM, and generates diagnostic support information according to the expanded programs. Various processes including the process are executed to centrally control the operation of each part of the diagnostic console 3.

記憶部32は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部32は、制御部31で診断支援情報生成処理を実行するためのプログラムを始めとする各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメーター、或いは処理結果等のデータを記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部31は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。   The storage unit 32 is configured by a nonvolatile semiconductor memory, a hard disk, or the like. The storage unit 32 stores various programs such as a program for executing diagnosis support information generation processing by the control unit 31 and data such as parameters necessary for execution of processing by the program or processing results. These various programs are stored in the form of readable program codes, and the control unit 31 sequentially executes operations according to the program codes.

操作部33は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、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31に出力する。また、操作部33は、表示部34の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部31に出力する。   The operation unit 33 includes a keyboard having cursor keys, numeric input keys, various function keys, and the like, and a pointing device such as a mouse. The control unit 33 controls an instruction signal input by key operation or mouse operation on the keyboard. To 31. The operation unit 33 may include a touch panel on the display screen of the display unit 34, and in this case, an instruction signal input via the touch panel is output to the control unit 31.

表示部34は、LCDやCRT等のモニターにより構成され、制御部31から入力される表示信号の指示に従って、操作部33からの入力指示やデータ等を表示する。   The display unit 34 is configured by a monitor such as an LCD or a CRT, and displays an input instruction, data, or the like from the operation unit 33 in accordance with an instruction of a display signal input from the control unit 31.

通信部35は、LANアダプターやモデムやTA等を備え、通信ネットワークNTに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。   The communication unit 35 includes a LAN adapter, a modem, a TA, and the like, and controls data transmission / reception with each device connected to the communication network NT.

〔胸部診断支援システム100の動作〕
次に、上記胸部診断支援システム100における動作について説明する。
[Operation of Chest Diagnosis Support System 100]
Next, the operation in the chest diagnosis support system 100 will be described.

(診断支援情報生成の流れ)
図2を参照して、胸部診断支援システム100を用いた診断支援情報の生成の流れについて説明する。
まず、被検者Mに所定の運動を行ってもらい、被検者Mの被写体部位である胸部に負荷をかける(ステップT1)。このステップは、被検者Mが実生活において受ける負荷による影響を取得するために行われる。例えば、高負荷をかけるのであれば踏台昇降20回、低負荷をかけるのであれば踏台昇降10回等の運動を被検者Mに行ってもらう。なお、負荷のレベルはこれに限定されず、被検者Mの性別、年齢、過去の病歴等に応じて適宜設定すればよい。
(Flow of diagnostic support information generation)
With reference to FIG. 2, the flow of generating diagnosis support information using the chest diagnosis support system 100 will be described.
First, the subject M is caused to perform a predetermined exercise, and a load is applied to the chest that is the subject part of the subject M (step T1). This step is performed in order to acquire the influence by the load which the subject M receives in real life. For example, if a high load is applied, the subject M is caused to perform exercises such as stepping up and down 20 times, and if a low load is applied, the stepping up and down 10 times. The load level is not limited to this, and may be set as appropriate according to the sex, age, past medical history, etc. of the subject M.

ここで、肺や心臓を含む胸部に疾患のない正常者の場合、運動を行うことにより胸部に負荷をかけると、一般的に、呼吸及び心拍は[表1]のように変化することが知られている。

Figure 2015084821
なお、単位時間あたりの呼吸数が増加することは、各呼吸の周期が小さくなることを意味している。
体力測定等で広く用いられている踏み台昇降に於いては、高負荷とは、例えば、踏台昇降20回、低負荷とは、例えば、踏台昇降10回程度の負荷である。 Here, it is known that in the case of a normal person who does not have a disease in the chest including the lungs and the heart, when a load is applied to the chest by exercising, in general, respiration and heart rate change as shown in [Table 1]. It has been.
Figure 2015084821
An increase in the number of breaths per unit time means that the cycle of each breath is reduced.
In the step raising / lowering step widely used in physical strength measurement or the like, the high load is, for example, 20 times of step raising / lowering, and the low load is, for example, a load of about ten times of step raising / lowering.

踏台昇降等の運動を行うと、体内で乳酸が生成され、生成された乳酸は血液中に放出される。血液中に放出された乳酸は中和されて水と二酸化炭素になる。この二酸化炭素を呼吸とともに体外へ排出すべく換気量を増大させる体内メカニズムが知られている。正常者の場合、負荷を与えた直後には、この体内メカニズムに従い、[表1]に示すように呼吸周期が大幅に短くなるとともに(即ち、単位時間当たりの呼吸数が増え)、呼吸1周期あたりの換気量も大幅に増大し、所定時間経過後に安静呼吸状態に遷移することになる。
一方、疾患患者の場合(とりわけ、閉塞性肺疾患の場合)には、正常者に比べて負荷を与えた直後と安静時の呼吸の周期変動が少なく、かつ、負荷を与えた直後と安静時の呼吸1周期あたりの換気量の変化が少ないことが知られている。また、正常者と比べて負荷を与えてから安静な呼吸状態に復帰するまでの時間が長い。また、安静時は正常者に比べて呼吸周期が短く、呼吸一周期あたりの換気量は小さい。
即ち、正常者と疾患患者とでは、負荷を与えた直後の、胸部の動態に負荷の影響のある状態(有負荷状態という)から胸部の動態に負荷の影響がない状態(無負荷状態という。安呼吸静状態と同じ。)に復帰するまでの呼吸周期や換気量の変化の違いが大きく、これらに基づいて両者を弁別するほうが安静呼吸状態の呼吸周期や換気量に基づいて両者を弁別するよりも容易であり、換言すると、診断能が高く、精度良い診断が行えることになる。また、正常者も疾患患者も実生活下では何等かの負荷を受けるので、負荷をかけたほうがより実生活に相関のある診断支援情報の生成が可能となるものと考えられる。
そこで、本実施形態においては、動態撮影前に、被検者Mの胸部に負荷をかける。
When exercise such as stepping up and down is performed, lactic acid is produced in the body, and the produced lactic acid is released into the blood. Lactic acid released into the blood is neutralized into water and carbon dioxide. An internal mechanism that increases the amount of ventilation in order to discharge this carbon dioxide outside the body with breathing is known. In a normal person, immediately after applying a load, according to this internal mechanism, as shown in [Table 1], the respiratory cycle is significantly shortened (that is, the respiratory rate per unit time is increased), and one respiratory cycle The per-ventilation volume also increases greatly, and after a predetermined time elapses, a transition to a resting breathing state occurs.
On the other hand, in the case of patients with disease (especially in the case of obstructive pulmonary disease), there is less change in the respiratory cycle immediately after applying the load and at rest compared to normal subjects, and immediately after applying the load and at rest. It is known that there is little change in ventilation volume per respiratory cycle. Moreover, it takes a longer time to restore a resting breathing state after applying a load than a normal person. In addition, at rest, the respiratory cycle is shorter than that of normal subjects, and the ventilation volume per respiratory cycle is small.
That is, in a normal person and a diseased patient, a state immediately after the load is applied (referred to as a loaded state) from a state in which the load on the chest dynamics is affected (referred to as a no-load state). It is the same as the resting breathing state.) The difference in the change of the respiratory cycle and the ventilation volume until returning to the rest is larger, and discriminating both based on these distinguishes both based on the breathing cycle and ventilation volume in the resting breathing state In other words, the diagnosis capability is high and the diagnosis can be performed with high accuracy. In addition, normal people and diseased patients are subject to some kind of load in real life, and it is considered that generation of diagnosis support information more correlated with real life is possible when the load is applied.
Therefore, in the present embodiment, a load is applied to the chest of the subject M before dynamic imaging.

負荷をかけた後、被検者Mに被写体部位である胸部の動態撮影を実施する(ステップT2)。ステップT2は、具体的には、撮影用コンソール2が図3に示す撮影制御処理を実行して撮影装置1を制御することにより実施される。撮影制御処理は、制御部21と記憶部22に記憶されているプログラムとの協働により実行される。   After applying the load, the subject M is subjected to dynamic imaging of the chest, which is the subject region (step T2). Specifically, step T2 is performed by the imaging console 2 executing the imaging control process shown in FIG. The photographing control process is executed in cooperation with the control unit 21 and a program stored in the storage unit 22.

図3の撮影制御処理においては、まず、撮影技師により撮影用コンソール2の操作部23が操作され、被検者Mの患者情報(被検者Mの氏名、身長、体重、年齢、性別等)の入力が行われる(ステップS1)。   In the imaging control process of FIG. 3, first, the operation unit 23 of the imaging console 2 is operated by an imaging engineer, and patient information of the subject M (name, height, weight, age, sex, etc. of the subject M). Is input (step S1).

次いで、放射線照射条件が記憶部22から読み出されて放射線照射制御装置12に設定されるとともに、画像読取条件が記憶部22から読み出されて読取制御装置14に設定される(ステップS2)。   Next, the radiation irradiation conditions are read from the storage unit 22 and set in the radiation irradiation control device 12, and the image reading conditions are read from the storage unit 22 and set in the reading control device 14 (step S2).

次いで、操作部23の操作による放射線照射の指示が待機される(ステップS3)。ここで、撮影技師等の撮影実施者は、被検者Mの被写体部位のポジショニングを行う。即ち、被検者Mの被写体部位を放射線源11と放射線検出部13の間に配置する。撮影準備が整った時点で、操作部23を操作して放射線照射指示を入力する。   Next, a radiation irradiation instruction by the operation of the operation unit 23 is waited (step S3). Here, the imaging operator such as an imaging engineer positions the subject part of the subject M. That is, the subject part of the subject M is disposed between the radiation source 11 and the radiation detection unit 13. When preparation for imaging is completed, the operation unit 23 is operated to input a radiation irradiation instruction.

操作部23により放射線照射指示が入力されると(ステップS3;YES)、放射線照射制御装置12及び読取制御装置14に撮影開始指示が出力され、動態撮影が開始される(ステップS4)。即ち、放射線照射制御装置12に設定されたパルス間隔で放射線源11により放射線が照射され、放射線検出部13によりフレーム画像が取得される。予め定められたフレーム数(又は、時間)の撮影が終了すると、制御部21により放射線照射制御装置12及び読取制御装置14に予め定められた時間間隔(撮影間の時間間隔)の待機の指示が出力され、撮影が待機される。予め定められた時間間隔が経過すると、次の動態撮影が行われる。予め定められた回数の動態撮影が終了すると、制御部21により放射線照射制御装置12及び読取制御装置14に撮影終了の指示が出力され、撮影動作が停止される。撮影される1撮影あたりのフレーム数は、少なくとも1呼吸サイクルが撮影できる枚数である。   When a radiation irradiation instruction is input by the operation unit 23 (step S3; YES), a photographing start instruction is output to the radiation irradiation control device 12 and the reading control device 14, and dynamic photographing is started (step S4). That is, radiation is emitted from the radiation source 11 at a pulse interval set in the radiation irradiation control device 12, and a frame image is acquired by the radiation detection unit 13. When imaging of a predetermined number of frames (or time) is completed, the control unit 21 instructs the radiation irradiation control device 12 and the reading control device 14 to wait for a predetermined time interval (time interval between imaging). The image is output and shooting is waited. When a predetermined time interval elapses, the next dynamic imaging is performed. When the predetermined number of times of dynamic imaging is completed, the control unit 21 outputs an instruction to end imaging to the radiation irradiation control device 12 and the reading control device 14, and the imaging operation is stopped. The number of frames per shot is the number of frames that can be taken at least for one respiratory cycle.

ここで、複数回の動態撮影を行うのは、負荷を与えた後、安静状態に復帰するまでの全期間にわたり撮影を続ける(放射線を連続、或いは、パルス照射し続ける)と、被検者Mの被曝線量が増大してしまうため、これを防止するためである。そこで、まず、被検者Mの胸部に負荷をかけた直後(負荷直後)に複数サイクルの呼吸が含まれる時間幅、例えば、8秒間の動態撮影(第1の撮影)を行い、その後、予め定められた時間、例えば、30秒経過後に、安静時の複数サイクルの呼吸が含まれる時間幅、例えば、10秒間(第2の撮影)の動態撮影を行う。1回目の撮影と2回目の撮影の時間間隔は、正常者なら負荷の大きさに鑑み、安静呼吸状態に復帰するであろう時間(実験的、経験的に求めた時間)に設定することが好ましい。
なお、必要に応じて、撮影間の時間間隔を短くして第1の撮影と第2の撮影の間に、有負荷状態から無負荷状態に復帰するまでの過渡期の胸部の状態を示す撮影を実施することとしてもよい。このようにすると、有負荷状態から無負荷状態に復帰するまでの過渡期の情報を得ることができるので好ましい。
放射線の照射時間や撮影間の時間間隔は、負荷の大きさに応じて適宜設定することができる。
Here, a plurality of dynamic imaging is performed when the imaging is continued over the entire period from when the load is applied until the state returns to a resting state (continuation of radiation or pulse irradiation). This is to prevent this because the exposure dose increases. Therefore, first, immediately after applying a load on the chest of the subject M (immediately after the load), a time width including multiple cycles of breathing, for example, dynamic imaging (first imaging) for 8 seconds is performed. After a predetermined time, for example, 30 seconds has elapsed, dynamic imaging is performed for a time width including a plurality of cycles of breathing at rest, for example, 10 seconds (second imaging). The time interval between the first imaging and the second imaging may be set to a time (experimental or empirical time) that would return to a resting breathing state in consideration of the load of a normal person. preferable.
Note that if necessary, the time interval between photographings is shortened and photographing between the first photographing and the second photographing indicates the state of the chest in the transition period until the state returns from the loaded state to the unloaded state. It is good also as implementing. This is preferable because information on the transition period from when the loaded state returns to the unloaded state can be obtained.
The irradiation time of radiation and the time interval between imaging can be appropriately set according to the magnitude of the load.

撮影により取得されたフレーム画像は順次撮影用コンソール2に入力され、撮影順を示す番号と対応付けて記憶部22に記憶されるとともに(ステップS5)、表示部24に表示される(ステップS6)。撮影技師は、表示された動態画像によりポジショニング等を確認し、撮影により診断に適した画像が取得された(撮影OK)か、再撮影が必要(撮影NG)か、を判断する。そして、操作部23を操作して、判断結果を入力する。   Frame images acquired by shooting are sequentially input to the shooting console 2, stored in the storage unit 22 in association with numbers indicating the shooting order (step S5), and displayed on the display unit 24 (step S6). . The imaging engineer confirms the positioning and the like based on the displayed dynamic image, and determines whether an image suitable for diagnosis is acquired by imaging (imaging OK) or re-imaging is necessary (imaging NG). Then, the operation unit 23 is operated to input a determination result.

操作部23の所定の操作により撮影OKを示す判断結果が入力されると(ステップS7;YES)、動態撮影で取得された一連のフレーム画像のそれぞれに、動態画像を識別するための識別IDや、患者情報、被写体部位、放射線照射条件、画像読取条件、何回目の撮影かを示す情報、撮影順を示す番号(フレーム番号)、撮影日時等の情報が付帯され(例えば、DICOM形式で画像データのヘッダ領域に書き込まれ)、通信部25を介して診断用コンソール3に送信される(ステップS8)。そして、本処理は終了する。一方、操作部23の所定の操作により撮影NGを示す判断結果が入力されると(ステップS7;NO)、記憶部22に記憶された一連のフレーム画像が削除され(ステップS9)、撮影制御処理は終了する。   When a determination result indicating photographing OK is input by a predetermined operation of the operation unit 23 (step S7; YES), an identification ID for identifying a dynamic image or each of a series of frame images acquired by dynamic photographing is displayed. Patient information, subject part, radiation irradiation condition, image reading condition, information indicating the number of times of imaging, information indicating the order of imaging (frame number), date of imaging, etc. are attached (for example, image data in DICOM format) Is transmitted to the diagnostic console 3 via the communication unit 25 (step S8). Then, this process ends. On the other hand, when a determination result indicating shooting NG is input by a predetermined operation of the operation unit 23 (step S7; NO), a series of frame images stored in the storage unit 22 is deleted (step S9), and shooting control processing is performed. Ends.

なお、より精度のよい診断を行うためには、レベルの異なる複数の負荷を被検者Mに与えて撮影を行うことが好ましい。異なる負荷を与えた撮影を行う際には、与えた負荷の影響が消え、被検者Mが安静呼吸状態に戻った後、次の負荷を与えた撮影を行う必要がある。   In order to perform a more accurate diagnosis, it is preferable to perform imaging while applying a plurality of loads with different levels to the subject M. When performing imaging with a different load, it is necessary to perform imaging with the next load after the influence of the applied load disappears and the subject M returns to a resting breathing state.

動態撮影が終了すると、複数回の動態撮影により得られた複数のフレーム画像群に基づいて、診断用コンソール3において診断支援情報の生成が行われる(ステップT3)。   When the dynamic imaging is completed, the diagnostic support information is generated in the diagnostic console 3 based on the plurality of frame image groups obtained by the multiple dynamic imaging (step T3).

−換気機能の診断支援情報の生成−
ここで、呼吸1周期は、呼気期と吸気期により構成される。呼気期は、横隔膜が上がることによって肺から空気が排出され、肺野の領域が小さくなる。これに伴い、肺野の密度は増加するので、肺野を透過する放射線量及びこれを示す画像の信号値は減少する。吸気期は、横隔膜が下がることにより肺に空気が取り込まれ、胸郭中の肺野の領域が大きくなる。これに伴い、肺野の密度は減少するので、肺野を透過する放射線量及びこれを示す信号値は増加する。よって、胸部の動態撮影により得られた一連のフレーム画像の肺野全体又はこれを分割した各ブロック(例えば、ビニング処理で得られる複数画素のブロック)毎に、横軸を撮影開始からの経過時間、縦軸を画素の平均信号値とした座標平面を作成して、各フレーム画像の撮影開始からの経過時間とその領域について算出された平均信号値が交わる点をプロットすると、最大吸気位を最大信号値、最大呼気位を最小信号値とする波形を得ることができる。最大信号値と最小信号値の差である振幅は、換気量を示す指標値となる。
−Generation of diagnostic support information for ventilation function−
Here, one respiratory cycle is composed of an expiration period and an inspiration period. During the exhalation period, air is expelled from the lungs by raising the diaphragm, and the area of the lung field is reduced. Along with this, the density of the lung field increases, so that the amount of radiation transmitted through the lung field and the signal value of the image indicating this decrease. During the inspiration period, air is taken into the lungs when the diaphragm is lowered, and the area of the lung field in the thorax is enlarged. Along with this, the density of the lung field decreases, so the amount of radiation transmitted through the lung field and the signal value indicating this increase. Therefore, the horizontal axis represents the elapsed time from the start of imaging for the entire lung field of a series of frame images obtained by dynamic imaging of the chest or for each block obtained by dividing the entire lung field (for example, a block of a plurality of pixels obtained by binning processing). , Create a coordinate plane with the vertical axis as the average signal value of the pixels, and plot the point where the elapsed time from the start of capturing each frame image and the average signal value calculated for that area intersect, to maximize the maximum inspiratory position A waveform having the signal value and the maximum expiratory level as the minimum signal value can be obtained. The amplitude which is the difference between the maximum signal value and the minimum signal value is an index value indicating the ventilation volume.

図4(a)に、正常者の胸部に対して高負荷をかけた後に胸部動態を撮影することにより得られたフレーム画像群の肺野全体又はこれを分割した各ブロック毎の平均信号値の変化を示す波形を模式的に示す。図4(b)に、正常者に対して低負荷をかけた後に胸部動態を撮影することにより得られたフレーム画像群の肺野全体又はこれを分割した各ブロック毎の平均信号値の変化を示す波形を模式的に示す。なお、図4(a)、(b)において、信号値の波形は高負荷を与えた直後の有負荷状態及び安静呼吸状態への復帰時の無負荷状態の一部のみを示している。また、信号値は、換気による信号値の時間変化を抽出するため、時間軸方向のローパスフィルター処理を施したものである。   FIG. 4 (a) shows the average signal value for the entire lung field of the frame image group obtained by photographing the chest dynamics after applying a high load to the chest of a normal person or for each block obtained by dividing this. The waveform which shows a change is shown typically. FIG. 4 (b) shows the change in the average signal value for the entire lung field of the frame image group obtained by imaging the chest dynamics after applying a low load to a normal person or for each block obtained by dividing this. The waveform to show is shown typically. 4 (a) and 4 (b), the waveform of the signal value shows only a part of the loaded state immediately after the high load is applied and the unloaded state at the time of returning to the resting breathing state. The signal value is obtained by performing a low-pass filter process in the time axis direction in order to extract a time change of the signal value due to ventilation.

図4(a)、(b)に示すように、正常者に運動を行わせて負荷を与えると、負荷を与えた直後は安静時に比べて信号値変化の周期が短くなり、信号値の振幅が増大する。この状態から所定時間が経過すると、安静呼吸状態の周期及び振幅に戻る。低負荷の方が安静呼吸状態に遷移する時間は短い。   As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), when a normal person exercises and gives a load, the period of change in the signal value becomes shorter immediately after the load than in the rest, and the amplitude of the signal value Will increase. When a predetermined time elapses from this state, the period and amplitude of the resting breathing state are restored. It takes less time to transition to a resting breathing state when the load is low.

図4(c)に、閉塞性肺疾患の患者に対して高負荷をかけた後に胸部動態を撮影することにより得られたフレーム画像群の肺野全体又はこれを分割した各ブロック毎の平均信号値の変化を示す波形を模式的に示す。図4(d)に、閉塞性肺疾患の患者に対して低負荷をかけた後に胸部動態を撮影することにより得られたフレーム画像群の肺野全体又はこれを分割した各ブロック毎の平均信号値の変化を示す波形を模式的に示す。なお、図4(c)、(d)において、信号値の波形は高負荷を与えた直後の有負荷状態及び安静呼吸状態への復帰時の無負荷状態の一部のみを示している。また、信号値は、換気による信号値の時間変化を抽出するため、時間軸方向のローパスフィルター処理を施したものである。   FIG. 4 (c) shows an average signal for the entire lung field of the frame image group obtained by photographing the chest dynamics after applying a high load to a patient with obstructive pulmonary disease, or for each block obtained by dividing this. The waveform which shows the change of a value is shown typically. FIG. 4D shows an average signal for the entire lung field of the frame image group obtained by photographing the chest dynamics after applying a low load to a patient with obstructive pulmonary disease or for each block obtained by dividing this. The waveform which shows the change of a value is shown typically. 4 (c) and 4 (d), the waveform of the signal value shows only a part of the loaded state immediately after the high load is applied and the unloaded state at the time of returning to the resting breathing state. The signal value is obtained by performing a low-pass filter process in the time axis direction in order to extract a time change of the signal value due to ventilation.

図4(c)、(d)に示すように、閉塞性肺疾患の患者に運動を行わせて負荷を与えると、正常者と同様に、負荷を与えた直後は安静時に比べて信号値変化の周期が短くなり、信号値の振幅が増大する。しかし、図4(a)〜(d)を比較すればわかるように、負荷時と安静時との信号値の周期や振幅の変化は正常者よりも小さい。また、閉塞性肺疾患の患者の場合、正常者に比べて安静呼吸状態に復帰するまでの時間が長い。   As shown in FIGS. 4 (c) and 4 (d), when a patient with obstructive pulmonary disease is exercised to give a load, the signal value changes immediately after the load is applied as compared with a normal person, as in a normal person. And the amplitude of the signal value increases. However, as can be seen by comparing FIGS. 4A to 4D, changes in the period and amplitude of the signal value during loading and at rest are smaller than those of normal persons. Further, in the case of a patient with obstructive pulmonary disease, it takes longer to return to a resting breathing state than a normal person.

そこで、診断用コンソール3の制御部31は、記憶部32に記憶されているプログラムとの協働により、診断支援情報生成処理を実行し、ステップT2の複数回の撮影のそれぞれにより得られたフレーム画像群に基づいて、複数の撮影のそれぞれに対応する複数の特徴量を算出し、複数の特徴量に基づいて診断支援情報を生成する。即ち、少なくとも、上記第1の撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて所定の特徴量を算出し(算出された特徴量を第1の特徴量という)、第2の撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて所定の特徴量を算出し(算出された特徴量を第2の特徴量という)、第1の特徴量及び第2の特徴量に基づいて、被検者Mの換気機能に係る診断支援情報を生成する。必要に応じて第1の撮影と第2の間に第3、第4、…第nの撮影を行った場合には、それぞれの撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて所定の特徴量を算出し、算出した複数の特徴量に基づいて診断支援情報を生成する。   Therefore, the control unit 31 of the diagnostic console 3 executes diagnostic support information generation processing in cooperation with the program stored in the storage unit 32, and the frames obtained by each of the plurality of times of photographing at step T2. Based on the image group, a plurality of feature amounts corresponding to each of the plurality of photographings are calculated, and diagnosis support information is generated based on the plurality of feature amounts. That is, a predetermined feature amount is calculated based on at least a plurality of frame images generated in the first shooting (the calculated feature amount is referred to as a first feature amount), and is generated in the second shooting. A predetermined feature amount is calculated based on the plurality of frame images (the calculated feature amount is referred to as a second feature amount), and the ventilation of the subject M is performed based on the first feature amount and the second feature amount. Generate diagnosis support information related to the function. When the third, fourth,..., N-th shooting is performed between the first shooting and the second shooting as required, a predetermined feature amount is based on a plurality of frame images generated in each shooting. And the diagnosis support information is generated based on the plurality of calculated feature amounts.

特徴量を算出するに当たっては、撮影装置1から得られた一連のフレーム画像の肺野領域を互いに対応付ける必要がある。この対応付けは、例えば、特開2012−110400号公報に記載のように、各フレーム画像の肺野領域内の同じ位置の画素(放射線検出部13における同一位置の検出素子の出力を示す画素)をフレーム画像間で互いに対応付けることにより行うことができる。具体的には、フレーム画像群のうち一のフレーム画像を基準画像として肺野領域を抽出し、他のフレーム画像において基準画像の肺野領域内の各画素と同じ位置の画素を基準画像の肺野領域内の各画素に対応付ける。
なお、基準画像は、肺野領域の面積が最小の最大呼気位の画像とすることが好ましい。基準画像の肺野領域内の画素が他のフレーム画像の肺野領域外に対応付けられることがないからである。肺野領域の抽出方法は何れの方法であってもよい。例えば、基準画像の各画素の信号値(濃度値)のヒストグラムから判別分析によって閾値を求め、この閾値より高信号の領域を肺野領域候補として1次抽出する。次いで、1次抽出された肺野領域候補の境界付近でエッジ検出を行い、境界付近でエッジが最大となる点を境界に沿って抽出すれば肺野領域の境界を抽出することができる。
上述のように、複数のフレーム画像間で同じ位置の画素を対応付けることとすれば、処理時間の短縮を図ることができるので好ましい。
また、例えば、特開2012−5729号公報に記載の、公知のローカルマッチング処理及びワーピング処理を行うことによりフレーム画像間の肺野領域の位置を対応付けることとしてもよい。
In calculating the feature amount, it is necessary to associate the lung field regions of a series of frame images obtained from the imaging apparatus 1 with each other. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-110400, this association is performed by a pixel at the same position in the lung field region of each frame image (a pixel indicating the output of the detection element at the same position in the radiation detection unit 13). Can be performed by associating the frame images with each other. Specifically, a lung field region is extracted using one frame image in the frame image group as a reference image, and pixels in the same position as each pixel in the lung field region of the reference image are extracted from the other frame images. Correspond to each pixel in the field.
The reference image is preferably an image of the maximum expiratory position in which the area of the lung field region is minimum. This is because the pixels in the lung field area of the reference image are not associated outside the lung field areas of other frame images. Any method may be used to extract the lung field region. For example, a threshold is obtained by discriminant analysis from a histogram of signal values (density values) of each pixel of the reference image, and a region having a signal higher than this threshold is primarily extracted as a lung field region candidate. Next, by performing edge detection near the boundary of the first extracted lung field region candidate and extracting along the boundary the point where the edge is maximum near the boundary, the boundary of the lung field region can be extracted.
As described above, it is preferable to associate pixels at the same position among a plurality of frame images because the processing time can be shortened.
Further, for example, the position of the lung field region between the frame images may be associated by performing known local matching processing and warping processing described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-5729.

また、胸部の動態画像の信号変化には、換気による信号変化だけでなく、血流による信号変化が含まれるため、換気機能に係る特徴量を算出するに当たっては、特徴量の算出対象の領域の信号値に対して時間軸方向のローパスフィルター処理(例えば、高域カットオフ周波数1.0Hz)を施して、血流による信号変化を除去しておく必要がある。   In addition, since the signal change of the dynamic image of the chest includes not only the signal change due to ventilation but also the signal change due to blood flow, when calculating the feature amount related to the ventilation function, It is necessary to perform low-pass filter processing in the time axis direction (for example, a high-frequency cutoff frequency of 1.0 Hz) on the signal value to remove signal changes due to blood flow.

特徴量は、肺野全体について算出することとしてもよいし、肺野領域のうちユーザーが操作部33により指定した領域について算出することとしてもよい。例えば、聴診器等により予め肺野領域のうちの一部領域が疑わしいことが事前に判明している場合には、指定した領域のみについて算出することで、必要な領域のみに特徴量の算出処理を行えばよいので処理時間が短縮することができる。スパイロメーターによる換気量測定では特定の領域のみについての測定ができないが、本実施形態では、指定領域のみの特徴量の算出が可能であるので好ましい。また、肺野領域を複数のブロック(例えば、200μm画素サイズの場合、10個×10個の画素で構成される2mm×2mm角)に分割したブロック毎に特徴量を算出することが好ましい。前述したように、プレビュー表示と特徴量解析の両方に、ビニング処理された2mm×2mm角のブロックのデータを使用できるからである。勿論、処理時間よりも特徴量の精度を優先する場合は、特徴量解析を各画素単位に行うこととしても良い。   The feature amount may be calculated for the entire lung field, or may be calculated for an area designated by the user using the operation unit 33 in the lung field area. For example, when it is known in advance by a stethoscope or the like that a part of the lung field region is suspicious, the feature amount calculation process is performed only on the necessary region by calculating only the specified region. Therefore, the processing time can be shortened. The ventilation amount measurement using a spirometer cannot measure only a specific region, but in the present embodiment, it is preferable because the feature amount of only the designated region can be calculated. In addition, it is preferable to calculate the feature amount for each block obtained by dividing the lung field region into a plurality of blocks (for example, in the case of a 200 μm pixel size, 2 mm × 2 mm square composed of 10 × 10 pixels). This is because, as described above, data of a 2 mm × 2 mm square block subjected to binning processing can be used for both preview display and feature amount analysis. Of course, when priority is given to the accuracy of the feature amount over the processing time, the feature amount analysis may be performed for each pixel.

算出する所定の特徴量としては、例えば、換気量に対応する特徴量、呼吸周期、最大流速比の平均値や標準偏差値等、肺野の換気機能に係るいずれの特徴量を算出することとしてもよい。ただし、第1の撮影〜第nの撮影に対して、全て同じ特徴量を算出する。
換気量に対応する特徴量としては、例えば、特開2009−153678号公報に記載の、呼吸1サイクルの最大吸気位と最大呼気位の信号量の差等を用いることができる。最大吸気位と最大呼気位の信号量は、例えば、特徴量の算出対象領域の最大吸気位の信号値と最大呼気位の信号値のヒストグラムを生成し、それぞれの信号値に頻度を乗算することにより算出することができる。
また、呼吸周期は、特徴量の算出対象領域内の信号値の平均信号値を算出し、その平均信号値の時間変化を示す信号波形を生成し、生成した波形の1周期の長さ(時間)を算出することにより求めることができる。
また、最大流速比の平均値や標準偏差値は、肺野領域を分割したブロック毎に、隣接する(時間的に隣接する)フレーム画像間でフレーム間差分値を算出し、呼気期のフレーム間差分値の絶対値の最大値を呼気期のフレーム間差分値の絶対値の最大値で除算することにより最大流速比を求め、肺野全体の最大流速比の平均値と標準偏差値を算出することにより求めることができる。なお、最大流速比の平均値や標準偏差値は、肺野全体に対する算出となる。
As the predetermined feature amount to be calculated, for example, any feature amount relating to the ventilation function of the lung field, such as a feature amount corresponding to the ventilation amount, a respiratory cycle, an average value or a standard deviation value of the maximum flow velocity ratio, is calculated. Also good. However, the same feature amount is calculated for all of the first to n-th shooting.
As the feature amount corresponding to the ventilation amount, for example, the difference between the signal amount of the maximum inspiratory position and the maximum expiratory position in one respiratory cycle described in JP-A-2009-153678 can be used. For the maximum inspiratory level and the maximum expiratory signal level, for example, a histogram of the maximum inspiratory position signal value and the maximum expiratory signal level in the feature amount calculation target area is generated, and each signal value is multiplied by the frequency. Can be calculated.
In addition, the respiratory cycle calculates an average signal value of signal values in the feature quantity calculation target region, generates a signal waveform indicating a temporal change of the average signal value, and generates the length (time) of one cycle of the generated waveform. ) Can be obtained.
In addition, the average value and standard deviation value of the maximum flow rate ratio are calculated between adjacent (temporally adjacent) frame images for each block into which the lung field region is divided, and between expiratory frames. Divide the maximum absolute value of the difference value by the maximum absolute value of the difference value between frames during the expiration period to obtain the maximum flow rate ratio, and calculate the average value and the standard deviation value of the maximum flow rate ratio of the entire lung field Can be obtained. The average value and the standard deviation value of the maximum flow velocity ratio are calculated for the entire lung field.

各撮影に対応する特徴量が算出されると、算出された複数の特徴量に基づいて診断支援情報を生成する。例えば、縦軸に特徴量、横軸を撮影開始からの経過時間とした座標空間上に算出したそれぞれの特徴量をプロットしてグラフを生成し、このグラフを診断支援情報とする。グラフは、異なる時点の複数の特徴量に基づいて生成した近似曲線を表示することとしてもよい。また、例えば、複数の撮影における特徴量(例えば、負荷直後の第1の特徴量と安静時の第2の特徴量)の変化率を算出し、これを診断支援情報としてもよい。また、負荷直後の第1の撮影に対応する特徴量の数値を診断支援情報としてもよい。   When the feature amount corresponding to each photographing is calculated, diagnosis support information is generated based on the calculated plurality of feature amounts. For example, a graph is generated by plotting each feature amount calculated on the coordinate space with the feature amount on the vertical axis and the elapsed time from the start of imaging on the horizontal axis, and this graph is used as diagnosis support information. The graph may display an approximate curve generated based on a plurality of feature amounts at different points in time. In addition, for example, a change rate of a feature amount (for example, a first feature amount immediately after loading and a second feature amount at rest) in a plurality of photographings may be calculated and used as diagnosis support information. Further, the numerical value of the feature amount corresponding to the first photographing immediately after the load may be used as the diagnosis support information.

図5(a)に、負荷直後の有負荷状態から安静時の無負荷状態に復帰するまでの換気量に対応する特徴量のグラフを模式的に示す。なお、説明のため、図5(a)においては、正常者であって換気機能が良好な被検者(実線)、正常者に分類されるが換気機能がやや退化ぎみの被検者(一点鎖線)、正常者に分類されるが換気機能がある程度退化している被検者(二点鎖線)、閉塞性肺疾患の発症者(太い実線)の特徴量を一つのグラフに示している。
図5(a)に示すように、換気機能が良好な正常者は負荷直後の換気量が安静時に比べて大幅に増大し、すぐに安静呼吸状態に近い状態まで復帰する。正常者に分類される人であっても、換気機能がやや退化ぎみの場合は、負荷直後の換気量は大きいが、安静呼吸状態に近い状態となるまでに時間がかかる。換気機能がある程度退化している場合は、負荷直後の換気量が換気機能が良好な人に比べて小さく、また安静呼吸状態に近い状態となるまでに時間がかかるが、発症者よりは多い。閉塞性肺疾患の発症者は、負荷直後と安静時の換気量の変化が正常者に比べて非常に小さく、負荷直後の値は正常者と比べてかなり小さい。
FIG. 5A schematically shows a graph of feature amounts corresponding to the ventilation amount from the loaded state immediately after the load to the return to the unloaded state at rest. For the sake of explanation, in FIG. 5A, a subject who is normal and has a good ventilation function (solid line) and a subject who is classified as a normal person but whose ventilation function is slightly degenerate (one point) A graph shows the characteristic quantities of subjects who are classified as normal persons (chain lines), but whose ventilation function is degenerated to some extent (two-dot chain lines), and those who develop obstructive pulmonary disease (thick solid lines).
As shown to Fig.5 (a), the normal person with a favorable ventilation function increases the ventilation volume immediately after a load significantly compared with the time of rest, and returns to the state close | similar to a resting breathing state immediately. Even if the person is classified as a normal person, if the ventilation function is slightly degenerate, the ventilation volume immediately after the load is large, but it takes time to reach a state of resting breathing. If the ventilation function is degenerated to some extent, the ventilation volume immediately after the load is smaller than that of a person with good ventilation function, and it takes more time to reach a state of resting breathing, but it is more than the affected person. The onset of obstructive pulmonary disease has a much smaller change in ventilation volume immediately after the load than at the normal time, and the value immediately after the load is considerably smaller than the normal value.

図5(b)に、負荷直後の有負荷状態から安静時の無負荷状態に復帰するまでの呼吸周期のグラフを模式的に示す。なお、説明のため、図5(b)においては、正常者(実線)、閉塞性肺疾患の発症者(太い実線)の呼吸周期を一つのグラフに示している。
図5(b)に示すように、正常者の負荷直後の呼吸周期は安静時の比べて大幅に短く、安静時に復帰するにつれて呼吸周期が長くなっている。一方、発症者は、負荷直後と安静時との呼吸周期の変動が正常者と比べて非常に小さく、負荷直後の呼吸周期は正常者と比べてかなり長い。
FIG. 5 (b) schematically shows a graph of the respiratory cycle from the loaded state immediately after loading to the return to the unloaded state at rest. For the sake of explanation, in FIG. 5B, the respiration cycle of a normal person (solid line) and an onset of obstructive pulmonary disease (thick solid line) is shown in one graph.
As shown in FIG. 5 (b), the breathing cycle immediately after a normal person's load is significantly shorter than that at rest, and the breathing cycle becomes longer as the person returns at rest. On the other hand, in the onset, the fluctuation of the respiratory cycle immediately after the load and at rest is much smaller than that of the normal person, and the respiratory cycle immediately after the load is considerably longer than that of the normal person.

図5(c)に、負荷直後の有負荷状態から安静時の無負荷状態に復帰するまでの最大流速比の平均値(又は標準偏差値)のグラフを模式的に示す。なお、説明のため、図5(c)においては、正常者(実線)、閉塞性肺疾患の発症者(太い実線)の最大流速比の平均値(又は標準偏差値)を一つのグラフに示している。
図5(c)に示すように、正常者の負荷直後の最大流速比の平均値(標準偏差値)は、安静時とほぼ同じで変動がほとんどない。一方、発症者は、運動負荷後の過換気状態において、呼気時間増大や呼出できずに空気を捉え込むエアートラッピングが増大するため、安静時に対して最大流速比の平均値(標準偏差値)が増加する傾向がある。重症度が高いほど、負荷直後の値は増加する。
FIG. 5 (c) schematically shows a graph of the average value (or standard deviation value) of the maximum flow rate ratio from the loaded state immediately after loading to the unloaded state at rest. For the sake of explanation, in FIG. 5C, the average value (or standard deviation value) of the maximum flow rate ratio of a normal person (solid line) and an onset of obstructive pulmonary disease (thick solid line) is shown in one graph. ing.
As shown in FIG.5 (c), the average value (standard deviation value) of the maximum flow velocity ratio immediately after a normal person's load is substantially the same as at rest, and there is almost no fluctuation | variation. On the other hand, in the hyperventilation state after exercise load, since the time of exhalation increases and air trapping that captures air without being able to be called increases, the average value (standard deviation value) of the maximum flow rate ratio at rest is There is a tendency to increase. The higher the severity, the greater the value immediately after loading.

正常者も疾患患者も、実生活下においては、例えば、重量物を持ったり、階段を上ったり等の何等かの負荷を受けつつ生活している。従って、負荷を受けた状態で胸部の動態撮影を行って、有負荷状態の換気機能の特徴量を算出し、診断支援情報として提供することで、より被検者Mの実生活における換気機能と相関のある診断支援情報を提供することが可能となる。また、図5(a)〜(c)に示すように、特徴量によってグラフはさまざまなパターンとなるが、何れの特徴量においても、負荷直後においては正常者と発症者の特徴量の差が安静時に比べて大きいことがわかる。従って、少なくとも、負荷直後の特徴量を医師に提供することで、医師による被検者Mの換気機能が正常であるか否かの弁別が容易となる。また、負荷直後の有負荷状態から安静呼吸状態の無負荷状態に復帰するまでの特徴量の変化を図5(a)〜(c)等に示したようにグラフ化することにより、負荷直後の有負荷状態から安静時の呼吸状態に復帰するまでの特徴量の過渡的な変化を医師に提供することができ、医師による被検者Mの換気機能が正常であるか否かの弁別がより一層容易となる。また、運動等の負荷をかけた場合にどのくらいの時間休憩をとる必要があるかといった生活における指導を医師が患者に行うことも可能となる。   In normal life, both normal persons and diseased patients are living under a load such as holding heavy objects or going up stairs. Therefore, by performing dynamic imaging of the chest under a load, calculating a feature value of the ventilated function in a loaded state, and providing it as diagnosis support information, the ventilation function in the real life of the subject M can be further improved. Correlated diagnosis support information can be provided. In addition, as shown in FIGS. 5A to 5C, the graph has various patterns depending on the feature amount. In any feature amount, the difference between the feature amount of the normal person and the onset person is immediately after the load. It can be seen that it is larger than at rest. Therefore, by providing at least the feature amount immediately after the load to the doctor, the doctor can easily discriminate whether or not the ventilation function of the subject M is normal. Further, by graphing the change in the feature amount from the loaded state immediately after the load to the return to the no-load state of the resting breathing state as shown in FIGS. It is possible to provide the doctor with a transient change in the feature amount from the loaded state to the resting breathing state, and the doctor can discriminate whether or not the ventilation function of the subject M is normal. It becomes even easier. In addition, it is possible for the doctor to give guidance to the patient on how long it is necessary to take a break when a load such as exercise is applied.

−血流に係る診断支援情報の生成−
上記の説明では、肺の換気機能の診断支援情報の生成について説明したが、肺の血流に係る診断支援情報を生成することとしてもよい。心拍周期>>呼吸周期であるので、各回の撮影につき1呼吸周期以上の撮影を行えば、換気の診断支援情報生成用の撮影で得られたフレーム画像群を用いて換気及び血流の双方の診断支援情報を生成することができる。
-Generation of diagnostic support information related to blood flow-
In the above description, generation of diagnosis support information for the ventilation function of the lung has been described. However, diagnosis support information related to the blood flow of the lung may be generated. Since it is heartbeat cycle >> respiratory cycle, if imaging is performed for one or more respiratory cycles for each imaging, both ventilation and blood flow are obtained using a frame image group obtained by imaging for generating ventilation diagnosis support information. Diagnosis support information can be generated.

肺野においては、心臓の収縮によって右心室から大動脈を介して血液が急激に吐出されることにより肺野血管が拡がる。肺野において血管が拡張すると、肺血管が拡がった領域の放射線透過量が、肺野(肺胞)領域を透過する放射線透過量よりも比較的大きく減少するので、この領域に対応する放射線検出部13の信号値が低下する。即ち、フレーム画像間で対応する画素(又は上述のブロック)毎に、時間軸方向のハイパスフィルター処理(低域カットオフ周波数0.7Hz)を施して血流に係る信号変化を抽出し、横軸を撮影開始からの経過時間、縦軸を画素の平均信号値とした座標平面を作成して、各フレーム画像の撮影開始からの経過時間とその領域について算出された平均信号値が交わる点をプロットすると、血流により肺血管が拡張〜収縮する変化を示す波形(血流信号波形)を得ることができる。   In the lung field, blood is rapidly discharged from the right ventricle through the aorta due to the contraction of the heart, thereby expanding the lung blood vessels. When a blood vessel dilates in the lung field, the radiation transmission amount in the area where the pulmonary blood vessel has expanded is relatively smaller than the radiation transmission amount that passes through the lung field (alveolar region), so the radiation detection unit corresponding to this region The signal value of 13 decreases. That is, for each corresponding pixel (or the above-mentioned block) between frame images, a high-pass filter process in the time axis direction (low-frequency cutoff frequency 0.7 Hz) is performed to extract a signal change related to blood flow, and the horizontal axis Create a coordinate plane with the elapsed time from the start of shooting and the vertical axis as the average signal value of the pixels, and plot the points where the elapsed time from the start of shooting of each frame image and the average signal value calculated for that area intersect Then, it is possible to obtain a waveform (blood flow signal waveform) indicating a change in which the pulmonary blood vessels expand or contract due to blood flow.

[表1]で示したように、被検者Mに運動を行わせて負荷を与えることにより、生理学上、単位時間当たりの心拍数及び1回心拍量が増加することが知られている。よって、 正常者及び疾患患者に負荷(高負荷、低負荷)を与えたとき及び安静時の血流信号波形の変化は、それぞれ図4(a)〜(d)に示すものと略同様である。即ち、負荷を与えたほうが、正常者及び疾患患者の血流信号波形の違いが顕著になる。
従って、負荷直後の有負荷状態から安静時の無負荷状態に復帰するまでの血流信号の振幅や周期等の特徴量を算出して診断支援情報を生成して提供することにより、医師が被検者Mの肺血流が正常であるか否かを容易に弁別することが可能となる。
As shown in [Table 1], it is known that, by causing the subject M to exercise and applying a load, the heart rate per unit time and the heart rate per stroke increase physiologically. Therefore, changes in blood flow signal waveforms when a load (high load, low load) is applied to a normal person and a sick patient are substantially the same as those shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). . That is, when the load is applied, the difference in blood flow signal waveform between the normal person and the disease patient becomes more prominent.
Therefore, by calculating and providing characteristic information such as the amplitude and period of the blood flow signal from the loaded state immediately after the load to the unloaded state at rest, the doctor can receive the diagnosis support information. It becomes possible to easily discriminate whether or not the examiner's M pulmonary blood flow is normal.

血流に係る特徴量を算出する前提としての各フレーム画像間での肺野領域の対応付けは、換気の特徴量算出と同様の手法により行うことができる。また、血流による信号値の成分を抽出するため、対応付けた各画素(ブロック)に対して時間軸方向のハイパスフィルター処理を施してから特徴量を算出する必要がある。   The association of the lung field regions between the respective frame images as a premise for calculating the feature value related to the blood flow can be performed by the same method as the calculation of the feature value of ventilation. Further, in order to extract a component of a signal value due to blood flow, it is necessary to calculate a feature amount after performing high-pass filter processing in the time axis direction on each associated pixel (block).

特徴量としては、血流に係るどのような特徴量を用いてもよい。例えば、血流信号波形の振幅、周期を用いることができる。また、例えば、特開2009−136573号公報の記載のように、各フレーム画像の低信号部を脈動部として検出し、脈動部の重心の単位時間あたりの移動量(血流速)を特徴量としてもよい。   Any feature amount related to blood flow may be used as the feature amount. For example, the amplitude and period of the blood flow signal waveform can be used. Further, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-136573, a low signal portion of each frame image is detected as a pulsation portion, and a movement amount (blood flow rate) per unit time of the centroid of the pulsation portion is a feature amount. It is good.

また、換気の場合と同様に、負荷直後の有負荷状態から安静時の無負荷状態に復帰するまでの特徴量の変化を示すグラフ、各撮影における特徴量(例えば、負荷直後と安静時)の変化率、負荷直後の特徴量の数値等を診断支援情報として生成することができる。このような血流に係る診断支援情報を医師に提供した場合の効果は、換気において説明したものと同様である。   In addition, as in the case of ventilation, a graph showing the change in the feature amount from the loaded state immediately after loading to the unloaded state at rest, and the feature amount in each shooting (for example, immediately after loading and at rest) A rate of change, a numerical value of a feature amount immediately after loading, and the like can be generated as diagnosis support information. The effect of providing diagnosis support information related to blood flow to a doctor is the same as that described in the ventilation.

また、上述のように、負荷直後のほうが安静時よりも血流信号値の変化量(血流信号波形の振幅)が大きいことから、負荷直後は、血流量の増大する領域(血流有りの領域)と血流量が増大しない領域(血流なしの領域)との信号値差が大きくなる。よって、例えば、胸部に負荷を与えて撮影した一連のフレーム画像を順次表示して診断支援情報としたり、一連のフレーム画像の対応する各画素や各ブロックの信号値を合算した値に応じた色を付して診断支援情報としたり、特開2012−5729号公報に記載のように、隣接するフレーム画像間で対応する画素又は小領域(ブロック)の信号値の差分値(小領域の場合は平均信号値等の代表値の差分値)を算出して、画像上に信号値に応じた色を付加したフレーム間差分画像を生成し、これを順次表示(動画表示)して血流に係る診断支援情報を生成したりする場合等においても、血流ありとなしの領域がより明確となるので、視認性の高い診断支援情報を提供することが可能となる。特に、安静時に血流量が少ない胸郭付近の末梢血管や肺尖部において、負荷を与えることにより血流量が増大するので、これらの領域における血流の有無の視認性が高まり、血流量が低下している疾患部分の視認がしやすくなる。例えば、被検者Mに血栓がある領域(血流のない血管領域)が存在している場合、血栓領域の視認性が向上するので、医師が認識しやすくなり好ましい。また、負荷をかけて撮影したフレーム画像の血流信号やフレーム間差分値に対応する色を付加した診断支援情報は、血栓に対して薬治療を行った場合の血栓の改善状況を確認する場合にも使用することができる。心拍周期>>呼吸周期であるので、短時間で撮影を終了することができ、被曝線量が少なくて済むので好ましい。また、造影剤を使う場合に比べて患者の負担も少ないので好ましい。   Further, as described above, since the amount of change in blood flow signal value (the amplitude of the blood flow signal waveform) is greater immediately after the load than at rest, the region where the blood flow increases (with blood flow) immediately after the load. The signal value difference between the region) and the region where the blood flow volume does not increase (region without blood flow) increases. Therefore, for example, a series of frame images taken with a load applied to the chest are sequentially displayed as diagnosis support information, or a color corresponding to the sum of signal values of corresponding pixels and blocks of the series of frame images Is used as diagnosis support information, or as described in JP 2012-5729 A, the difference value between the signal values of the corresponding pixels or small regions (blocks) between adjacent frame images (in the case of small regions) (Difference value of representative value such as average signal value) is calculated, and an inter-frame difference image in which a color corresponding to the signal value is added to the image is generated, and this is sequentially displayed (moving image display) to relate to blood flow Even in the case of generating diagnostic support information or the like, the region with and without blood flow becomes clearer, so that it is possible to provide diagnostic support information with high visibility. In particular, the peripheral blood vessels near the rib cage and the apex of the lung where the blood flow volume is low when resting increases the blood flow volume by applying a load, so the visibility of the presence or absence of blood flow in these areas is increased, and the blood flow volume decreases. It is easier to see the diseased part. For example, when the subject M has a region with a thrombus (a blood vessel region without blood flow), the visibility of the thrombus region is improved, which is preferable because it is easy for a doctor to recognize. In addition, diagnosis support information with a color corresponding to the blood flow signal of the frame image taken under load and the inter-frame difference value is used to check the improvement status of the thrombus when drug treatment is performed on the thrombus Can also be used. Since it is a heartbeat cycle >> respiration cycle, it is preferable because imaging can be completed in a short time and the exposure dose can be reduced. Further, it is preferable because the burden on the patient is less than in the case of using a contrast agent.

診断支援情報の生成が終了すると、診断用コンソール3の制御部31により、表示部34に診断支援情報が表示される(ステップT4)。   When the generation of the diagnostic support information is completed, the diagnostic support information is displayed on the display unit 34 by the control unit 31 of the diagnostic console 3 (step T4).

以上説明したように、本実施形態によれば、被写体部位である胸部に所定の負荷を与え、負荷の影響のある有負荷状態の胸部動態を撮影装置1及び撮影用コンソール2により撮影して有負荷状態の胸部動態に係る複数のフレーム画像を生成し、生成された複数のフレーム画像に基づいて診断用コンソール3により有負荷状態の胸部動態、例えば、肺野の換気機能や血流に係る所定の特徴量を算出し、当該算出した特徴量に基づいて胸部動態に係る診断支援情報を生成する。   As described above, according to the present embodiment, a predetermined load is applied to the chest, which is the subject region, and the chest dynamics in a loaded state affected by the load are imaged by the imaging device 1 and the imaging console 2. A plurality of frame images related to the chest dynamics in the loaded state are generated, and a predetermined state related to the chest dynamics in the loaded state, for example, the ventilation function of the lung field and the blood flow is generated by the diagnostic console 3 based on the generated plurality of frame images And the diagnostic support information related to the chest dynamics is generated based on the calculated feature amount.

従って、実生活と同様に負荷を受けると被検者Mの肺の換気機能や血流がどのような状態になるかを医師が把握することができるので、実生活における被検者Mの換気機能や血流と相関のある診断支援情報を提供することが可能となる。また、負荷直後においては、正常者と疾患患者の特徴量の差が安静時に比べて大きいので、負荷直度の特徴量を診断支援情報として提供することで、医師による被検者Mの換気機能や血流が正常であるか否かの弁別が容易となる。   Accordingly, since the doctor can grasp the state of the ventilation function and blood flow of the lungs of the subject M when receiving a load as in real life, the ventilation of the subject M in real life. It becomes possible to provide diagnosis support information correlated with functions and blood flow. Further, immediately after the load, the difference in the feature amount between the normal person and the diseased patient is larger than that at rest. Therefore, by providing the feature amount of the load straightness as diagnosis support information, the ventilation function of the subject M by the doctor is provided. And whether the blood flow is normal or not can be easily discriminated.

また、撮影装置1及び撮影用コンソール2により、更に、負荷の影響のない無負荷状態の被検者Mの胸部動態を撮影し、診断用コンソール3により、無負荷状態の被検者Mの胸部動態に係る所定の特徴量を算出し、算出された有負荷状態の動態に係る特徴量及び無負荷状態の動態に係る特徴量に基づいて被検者Mの胸部動態に係る診断支援情報を生成するようにすることで、負荷を受けると胸部動態が無負荷状態と比べてどのように変化するのかを医師が容易に把握することが可能となる。   Further, the chest dynamics of the unloaded subject M that is not affected by the load is further photographed by the photographing apparatus 1 and the photographing console 2, and the chest of the unloaded subject M is photographed by the diagnostic console 3. Calculates predetermined feature values related to dynamics, and generates diagnosis support information related to the chest dynamics of subject M based on the calculated feature values related to the dynamics in the loaded state and the dynamics in the unloaded state By doing so, it becomes possible for the doctor to easily understand how the chest dynamics change when subjected to a load compared to the unloaded state.

例えば、被検者Mに負荷をかけた後に第1の撮影を行うことにより有負荷状態の胸部動態を撮影し、第1の撮影から予め定められた時間経過後に第2の撮影を行うことにより、無負荷状態の胸部動態を撮影し、第1の撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて第1の特徴量を算出し、第2の撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて第2の特徴量を算出し、第1の特徴量と第2の特徴量との変化に基づいて、被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成することで、負荷直後の有負荷状態から安静時の呼吸状態に復帰するまでの胸部動態の機能の変化を医師が把握することが可能となる。   For example, by performing a first imaging after applying a load on the subject M, imaging the chest dynamics in a loaded state, and performing a second imaging after a predetermined time has elapsed since the first imaging. The chest dynamics in an unloaded state are photographed, the first feature amount is calculated based on the plurality of frame images generated in the first photographing, and the plurality of frame images generated in the second photographing is calculated. Resting from the loaded state immediately after the load by calculating the second feature amount and generating diagnosis support information related to the dynamics of the subject region based on the change between the first feature amount and the second feature amount It becomes possible for the doctor to grasp the change in the function of the chest dynamics until returning to the respiratory state at the time.

なお、上記実施形態における記述は、本発明に係る好適な胸部診断支援システムの一例であり、これに限定されるものではない。   In addition, the description in the said embodiment is an example of the suitable chest diagnosis assistance system which concerns on this invention, and is not limited to this.

例えば、上記実施形態においては、被写体部位を胸部とした場合を例にとり説明したが、これに限定されるものではない。また、動態を撮影して動態画像を生成する撮影装置をX線撮影装置としたが、これに限定されない。   For example, in the above embodiment, the case where the subject region is the chest has been described as an example, but the present invention is not limited to this. In addition, although an imaging apparatus that captures dynamics and generates a dynamic image is an X-ray imaging apparatus, it is not limited to this.

また、例えば、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、CD-ROM
等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用される。
For example, in the above description, an example in which a hard disk, a semiconductor nonvolatile memory, or the like is used as a computer-readable medium of the program according to the present invention is disclosed, but the present invention is not limited to this example. CD-ROM as other computer-readable medium
It is possible to apply a portable recording medium such as the above. Further, a carrier wave is also applied as a medium for providing program data according to the present invention via a communication line.

その他、胸部診断支援システム100を構成する各装置の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。   In addition, the detailed configuration and detailed operation of each device constituting the chest diagnosis support system 100 can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

100 胸部診断支援システム
1 撮影装置
11 放射線源
12 放射線照射制御装置
13 放射線検出部
14 読取制御装置
2 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
26 バス
3 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
36 バス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Chest diagnosis support system 1 Imaging device 11 Radiation source 12 Radiation irradiation control device 13 Radiation detection unit 14 Reading control device 2 Imaging console 21 Control unit 22 Storage unit 23 Operation unit 24 Display unit 25 Communication unit 26 Bus 3 Diagnosis console 31 Control unit 32 Storage unit 33 Operation unit 34 Display unit 35 Communication unit 36 Bus

Claims (3)

被写体部位の動態を撮影することにより複数のフレーム画像を生成する撮影手段と、 前記撮影手段により生成された複数のフレーム画像を解析して前記被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成する診断支援情報生成手段と、を備える診断支援システムを用いた診断支援情報生成方法であって、
前記被写体部位に所定の負荷を与える負荷付与工程と、
前記負荷の影響のある有負荷状態の前記被写体部位の動態を前記撮影手段により撮影する撮影工程と、
前記撮影工程において前記撮影手段により生成された複数のフレーム画像に基づいて前記診断支援情報生成手段により前記有負荷状態の前記被写体部位の動態に係る所定の特徴量を算出し、当該算出した特徴量に基づいて前記被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成する診断支援情報生成工程と、
を含む診断支援情報生成方法。
Imaging means for generating a plurality of frame images by imaging the dynamics of the subject part; and diagnostic support for generating diagnostic support information related to the dynamics of the subject part by analyzing the plurality of frame images generated by the imaging means A diagnostic support information generation method using a diagnostic support system comprising information generation means,
A load applying step for applying a predetermined load to the subject region;
An imaging step of imaging the dynamics of the subject part in a loaded state affected by the load by the imaging unit;
Based on the plurality of frame images generated by the imaging unit in the imaging step, the diagnosis support information generation unit calculates a predetermined feature amount related to the dynamics of the subject part in the loaded state, and the calculated feature amount A diagnostic support information generating step for generating diagnostic support information related to the dynamics of the subject region based on
Diagnostic support information generation method including
前記撮影工程は、前記撮影手段により、更に、前記負荷の影響のない無負荷状態の前記被写体部位の動態を撮影し、
前記診断支援情報生成工程は、前記診断支援情報生成手段により、更に、前記無負荷状態の前記被写体部位の動態を撮影することにより生成された複数のフレーム画像に基づいて、前記無負荷状態の前記被写体部位の動態に係る所定の特徴量を算出し、前記算出された有負荷状態の動態に係る特徴量及び無負荷状態の動態に係る特徴量に基づいて前記被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成する請求項1に記載の診断支援情報生成方法。
The imaging step further images the dynamics of the subject part in an unloaded state without the influence of the load by the imaging means,
In the diagnosis support information generation step, the diagnosis support information generation means further includes a plurality of frame images generated by photographing dynamics of the subject part in the no-load state. Calculating a predetermined feature amount related to the dynamics of the subject region, and based on the calculated feature amounts related to the dynamics in the loaded state and the dynamics in the unloaded state, diagnostic support information related to the dynamics of the subject region The method for generating diagnosis support information according to claim 1.
前記撮影工程は、前記被写体部位に負荷をかけた直後に前記撮影手段により第1の撮影を行うことにより前記有負荷状態の前記被写体部位の動態を撮影し、前記第1の撮影から予め定められた時間経過後に第2の撮影を行うことにより、前記無負荷状態の前記被写体部位の動態を撮影し、
前記診断支援情報生成工程は、前記診断支援情報生成手段により、前記第1の撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて第1の特徴量を算出し、前記第2の撮影において生成された複数のフレーム画像に基づいて第2の特徴量を算出し、前記第1の特徴量と前記第2の特徴量との変化に基づいて、前記被写体部位の動態に係る診断支援情報を生成する請求項2に記載の診断支援情報生成方法。
The imaging step captures the dynamics of the subject part in the loaded state by performing first imaging by the imaging unit immediately after applying a load to the subject part, and is predetermined from the first imaging. By taking a second image after a lapse of time, the dynamics of the subject part in the unloaded state is imaged,
The diagnosis support information generation step calculates a first feature amount based on a plurality of frame images generated in the first imaging by the diagnosis support information generation means, and is generated in the second imaging A second feature amount is calculated based on a plurality of frame images, and diagnosis support information related to the dynamics of the subject part is generated based on a change between the first feature amount and the second feature amount. Item 3. The diagnostic support information generation method according to Item 2.
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