JP2018015263A - X線画像診断装置、画像処理装置、及び録画再生方法 - Google Patents

X線画像診断装置、画像処理装置、及び録画再生方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 対象の動きを観察する複数回に亘る検査で得られた各X線透視映像を容易に比較可能なX線画像診断装置、画像処理装置、及び録画再生方法を提供する。【解決手段】 嚥下検査において、X線画像診断装置1は舌骨部75を含む部位のX線透視映像を撮像する。画像処理装置22はX線透視映像を取得し、録画再生プログラム50により映像内の舌骨部75の動きを検出する。録画再生プログラム50は舌骨部75の動きが検出されたフレームを特定する情報を同期再生情報としてX線透視映像に付加して記憶装置23に記憶する。再生時は記憶装置23から複数のX線透視映像を読込み、同期再生情報に基づいて複数のX線透視映像を同期再生する。【選択図】図2

Description

本発明は、X線画像診断装置、画像処理装置、及び録画再生方法に係り、詳細にはX線透視映像の録画・再生に関する。
嚥下検査では、X線画像診断装置にて得られるX線透視映像を用いて嚥下運動と嚥下物の通過の観察が行われる。医師等は嚥下検査中に録画した検査映像(X線透視映像)を過去の検査映像と比較することで、嚥下トレーニングの効果の判断に利用していた。しかしながら、複数の検査映像を用いて対象の動きを比較評価するには操作者が映像を切り替える必要があり、比較が容易ではなかった。そこで、複数の検査映像を嚥下運動に合わせて比較しやすく再生するための技術が要望されている。
例えば特許文献1には、映像信号と、撮像手段を操作する操作者及び検査対象の、撮像中における動作・操作に関する音声信号と、を用いて動画ファイルを作成する際に、音声信号強度が所定の閾値以上であるか否かを監視し閾値を超えた時刻を基に動画の記録と再生を行う画像診断装置について記載されている。これにより音声信号を用いて術者や検査対象の動作タイミングを知ることが可能となり、所望の動作タイミングにおける動画の検索を容易にしている。
特開2012−217632号公報
しかしながら、特許文献1には、複数の検査映像を比較しやすく再生する点について開示されていない。そのため、複数の検査映像を比較するには、表示を切り替える操作を行う必要があり、比較が容易でないという問題があった。
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、対象の動きを観察する複数回に亘る検査で得られた各X線透視映像を容易に比較可能なX線画像診断装置、画像処理装置、及び録画再生方法を提供することである。
前述した目的を達成するために第1の発明は、被検体にX線を照射するX線源と、前記X線源と対向配置され前記被検体を透過した透過X線を検出するX線受像器と、前記X線受像器で検出された透過X線に基づいて前記被検体のX線透視映像を生成する画像処理部と、前記X線透視映像に含まれる所定部位の動きを検出する検出部と、前記X線透視映像と、前記動きが検出されたフレームを特定する情報を同期再生情報として前記X線透視映像に付加して記憶する記憶部と、前記記憶部から複数のX線透視映像を読込み、前記同期再生情報に基づいて複数のX線透視映像を同期再生する再生処理部と、前記複数のX線透視映像を並べて表示する表示部と、を備えることを特徴とするX線画像診断装置である。
第2の発明は、X線透視映像を取得する画像取得部と、前記X線透視映像に含まれる所定部位の動きを検出する検出部と、前記動きが検出されたフレームを特定する情報を同期再生情報として前記X線透視映像に付加して記憶する記憶部と、複数のX線透視映像を読込み、前記同期再生情報に基づいて複数のX線透視映像を同期再生する再生処理部と、を備えることを特徴とする画像処理装置である。
第3の発明は、X線透視映像を取得するステップと、前記X線透視映像に含まれる所定部位の動きを検出するステップと、前記動きが検出されたフレームを特定する情報を同期再生情報として前記X線透視映像に付加して記憶するステップと、複数のX線透視映像を読込み、前記同期再生情報に基づいて複数のX線透視映像を同期再生するステップと、を含むことを特徴とする録画再生方法である。
本発明により、対象の動きを観察する複数回に亘る検査で得られた各X線透視映像を容易に比較可能なX線画像診断装置、画像処理装置、及び録画再生方法を提供できる。
本発明に係るX線画像診断装置1の構成図 X線透視映像の録画・再生機能に関する構成図 嚥下運動を撮像したX線透視映像71、72の表示例 第1の実施の形態の録画処理の流れを示すフローチャート 再生処理の流れを示すフローチャート 第2の実施の形態の録画処理の流れを示すフローチャート 第3の実施の形態の録画・再生機能に関する構成図 第3の実施の形態の録画処理の流れを示すフローチャート
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1の実施形態]
まず、図1を参照して本発明に係るX線画像診断装置1の全体構成について説明する。X線画像診断装置1は、被検体3のX線透視映像を撮影、生成する装置である。X線透視映像とは、被検体3にX線を連続的に照射し、被検体3を透過したX線量を検出することにより得られるX線画像の動画像である。
図1に示すように、X線画像診断装置1は、撮影装置10及び操作装置20を備える。撮影装置10と操作装置20とは通信ケーブル等の伝送路を用いて通信接続される。
撮影装置10は、X線源12、X線絞り13、及びX線受像器16等を備える。X線受像器16はX線源12に被検体3を介して対向配置される。なお、図1の撮影装置10は被検体3を載置する天板15の上方からX線を照射する「臥位」の状態を示している。嚥下検査は通常、立位(座位)で撮影が行われる。そのため、本実施形態では、天板15を垂直に立て被検体3の側面からX線の照射が行われるものとする。X線受像器16において検出した透過X線データに基づく画像データは伝送路を介して操作装置20に送信される。操作装置20は、制御装置21、画像処理装置22、記憶装置23、入力装置24、及び表示装置25等を備える。
X線源12は、X線管及び高電圧発生装置を備え、制御装置21から送信される制御信号に従って所定の線量のX線を発生させる。X線源12は、透視映像取得時において透視用の線量のX線を連続的に照射する。
X線源12にはX線絞り13が設けられる。X線絞り13は複数のX線遮蔽板(絞り羽根)を有し、制御装置21から通知される絞り羽根の開度情報に従って、絞り羽根を所定の位置まで開閉させて所望の形状のX線照射野を形成する。
X線受像器16は、例えばシンチレータとフォトダイオードの組み合わせによって構成されるX線検出素子を2次元配列したフラットパネルディテクタ(FPD)やI.I.(image intensifier)等であり、被検体3を介してX線源12に対向する位置に設けられる。
X線受像器16の各検出素子は、X線源12から照射され被検体3を透過したX線である透過X線を検出し、そのX線強度に応じた電気信号に変換し、画像処理装置22へ送出する。
画像処理装置22は、X線受像器16から転送された電気信号を取得し、ガンマ変換、階調変換処理、画像の拡大・縮小処理等を行って表示装置25に表示可能なX線画像を生成する。作成されるX線画像は、例えば透視用のX線を用いて取得されたX線透視映像等である。X線透視映像は複数フレームのX線画像から成る動画像である。作成されたX線画像(X線透視映像)は記憶装置23に記憶される。
記憶装置23は、X線受像器16により検出された透過X線データに基づいて生成されたX線画像(X線透視映像等)を記憶する。また記憶装置23には、撮影や透視動作に関するプログラムや各種撮影条件、及び後述する録画処理や再生処理に必要なプログラム及びデータ等が記憶されている。
制御装置21は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等により構成されるコンピュータである。制御装置21は、入力装置24から入力された入力信号に基づいてX線源12におけるX線照射の動作制御を行ったり、X線受像器16におけるX線の検出、画像処理装置22におけるX線透視映像の作成、表示装置25への表示等の動作制御を行う。
表示装置25は、CRTや液晶パネル等により構成され、撮影装置10により撮影されたX線画像や制御装置21から入力される表示データ等を表示する。
入力装置24は、例えば、キーボードやマウス等の入力装置であり、操作者によって入力される各種の指示や情報を制御装置21に入力する。操作者は、表示装置25及び入力装置24を使用して対話的に操作を行う。なお、入力装置24は、表示装置25の表示画面と一体的に構成されたタッチパネル等としてもよい。
次に、図2を参照して、X線透視映像の録画・再生機能に関する構成を説明する。X線画像診断装置1の画像処理装置22は、映像信号処理部41、メモリ42、及び録画再生プログラム50を備え、録画再生プログラム50に従った処理を実行する。
映像信号処理部41は、X線受像器16から透過X線の強度に応じた電気信号を取得し、X線透視映像を生成する。生成されたX線透視映像は、録画再生プログラム50の動き検出部51により所定の部位の動きが解析される。
録画再生プログラム50は映像信号処理部41が処理した映像について録画及び再生を行うためのユーザインターフェースである。録画再生プログラム50は、動き検出部51、同期再生情報記憶部52、再生処理部53、及び表示制御部54を備える。
録画再生プログラム50の動き検出部51は、映像信号処理部41からX線透視映像を取得しX線透視映像内の所定の部位の動きを監視して当該部位の動きの有無を検出する。動きを検出する部位は、入力装置24から操作者によってあらかじめ設定された関心領域内の部位とする。例えば、嚥下運動を観察するためには対象部位を舌骨部75とする。動き検出部51はX線透視映像から頭部、顎部を検出し、舌骨部75の位置に所定サイズの関心領域を設定する。動き検出部51は、例えば、舌骨部75が関心領域からはみ出すような動きがある場合に「動きあり」と判定する。また、動きの検出は、関心領域内の画素値の重心位置を監視するようにし、画素値の重心位置の移動量が所定値よりも大きい場合に「動きあり」と判定してもよい。
同期再生情報記憶部52は、動き検出部51により対象部位の動きが検出されたフレームのうち動きを開始したフレームを特定する情報を生成し、同期再生情報としてX線透視映像に付加して記憶する。具体的には、同期再生情報は所定の部位に動きが検出された最初の時刻(動きを開始した時刻)とその時刻におけるフレーム番号とする。同期再生情報記憶部52は、同期再生情報が付加されたX線透視映像を記憶装置23に記憶する。
再生処理部53は、記憶装置23から複数のX線透視映像を読込み、X線透視映像に付加されている同期再生情報に基づいて読み込んだ複数のX線透視映像を同期再生する。同期再生の詳細については後述する。
表示制御部54は、再生処理部53により同期再生される複数のX線透視映像を表示装置25の表示画面に表示する。例えば、図3に示すように、複数回に亘って行われた嚥下検査の各X線透視映像71、72をそれぞれ表示装置25の表示画面に並べて表示する。図3では、1つの表示装置25の画面を2つの表示領域に分け、各表示領域にそれぞれ嚥下検査のX線透視映像71、72を表示した様子を示している。なお、表示の仕方は図3の例に限定されず、3つ以上のX線透視映像を並べて表示してもよい。また、1画面内に複数の映像を表示するのではなく複数の表示装置にそれぞれX線透視映像71、72、…を表示してもよい。
次に、図4のフローチャートを参照して録画処理の手順を説明する。
画像処理装置22の録画再生プログラム50は、検査の開始(映像の収集の開始)を監視する(ステップS101)。X線画像診断装置1から検査の開始情報が通知されると、画像処理装置22は入力されたX線透視映像の収集を開始する(ステップS102)。
X線透視映像の収集が開始されると、録画再生プログラム50は、収集している映像を解析し、特徴量から頭部・顎部を検出する。そして動きを検出する対象部位に関心領域を設定する(ステップS103)。なお、ステップS103において、録画再生プログラム50は操作者が手動で関心領域を設定するための設定画面を表示し、操作者による関心領域の設定を受け付けてもよい。
次に画像処理装置22の録画再生プログラム50は、操作者による録画開始指示の入力を受け付ける(ステップS104)。録画開始指示に応答して、画像処理装置22の映像信号処理部41は入力映像の録画を開始する(ステップS105)。
録画再生プログラム50は、ステップS103で設定された関心領域内の舌骨部75の動きを監視する(ステップS106)。録画再生プログラム50は、舌骨部75の移動量が予め設定されている閾値を超えるか否かを判定することにより、舌骨部75に嚥下の動きがあるか否かを判定する(ステップS107)。関心領域内の移動量が閾値を超えた場合(ステップS107;Yes)、同期再生情報として時刻とフレーム番号を当該映像の付帯情報として生成する(ステップS108)。収集している映像から動画データが生成される(ステップS109)。録画の終了指示が入力されるまで(ステップS110;No)、ステップS106〜ステップS109の処理が行われる。録画の終了指示が入力されると(ステップS110;Yes)、画像処理装置22は録画を終了する(ステップS111)。録画の終了に合わせて、X線透視映像の動画データが同期再生情報と関連付けられて動画ファイルとして記憶装置23に出力、記憶される(ステップS112)。
次に、図5を参照して再生処理について説明する。
検査終了後、記憶装置23に保存された複数の検査の動画ファイルが操作者により選択されると(ステップS201)、画像処理装置22の録画再生プログラム50は選択された動画ファイルに関連付けられた同期再生情報を読み出して動画ファイル内の同期再生開始位置を検索する(ステップS202)。録画再生プログラム50は、選択された複数の動画ファイルのうち、動画の先頭位置から同期再生開始位置までが長い方の動画ファイルを先に再生開始する(ステップS203)。この時点では、もう一方の動画ファイルの再生は開始しない。録画再生プログラム50は、先に再生を開始した動画ファイルの同期再生開始位置と、再生を待機している動画ファイルの同期再生開始位置とが同じタイミングで再生されるように監視する(ステップS204)。待機時間が経過し、同じタイミングで再生される時刻に到達すると、再生を待機している動画ファイルの再生も開始する(ステップS205)。
録画再生プログラム50は、操作者による再生停止指示の有無を監視する(ステップS206、ステップS207)。いずれか一方の動画ファイルの再生が停止された場合は(ステップS206;Yes、ステップS207;Yes)、再生中の全ての動画ファイルの再生を同時に停止する(ステップS208、ステップS209)。
これにより、嚥下運動開始時を起点として、複数の動画データ(X線透視映像)を同期させて再生することが可能となる。したがって複数回に渡る嚥下検査の動画同士を動きに基づいて容易に同期させて再生することが可能となり、嚥下運動のトレーニング効果を比較しやすくなる。
[第2の実施の形態]
上述の第1の実施の形態では、嚥下検査においてX線透視映像の収集を開始し、操作者により録画開始指示が入力されたタイミングで録画を開始する手順について説明した。
第2の実施の形態では、操作者により録画開始指示が入力されたタイミングでX線透視映像の録画を開始するのではなく、X線透視映像において関心領域(対象部位)の動きが検出されたタイミングを起点として画像処理装置22(録画再生プログラム50)がX線透視映像の録画を開始する手順について説明する。
図6は第2の実施の形態の録画処理を示すフローチャートである。
まず、第1の実施の形態と同様に、画像処理装置22の録画再生プログラム50は、検査の開始(映像の収集の開始)を監視する(ステップS301)。X線画像診断装置1から検査の開始情報が通知されると、画像処理装置22は入力されたX線透視映像の収集を開始する(ステップS302)。X線透視映像の収集が開始されると、録画再生プログラム50は、収集している映像を解析し、特徴量から頭部・顎部を検出する。そして動きを検出する対象部位に関心領域を設定する(ステップS303)。なお、ステップS303において、録画再生プログラム50は操作者が手動で関心領域を設定するための設定画面を表示し、操作者による関心領域の設定を受け付けてもよい。
関心領域を設定後、録画再生プログラム50は収集している映像が録画中であるか否かを確認する(ステップS304、ステップS305)。ステップS304において録画が開始されていると判定した場合は(ステップS304;Yes)、第1の実施の形態と同様に、録画再生プログラム50は、ステップS303で設定された関心領域内の舌骨部75の動きを監視する(ステップS306)。録画再生プログラム50は、舌骨部75の移動量が予め設定されている閾値を超えるか否かを判定することにより、舌骨部75に嚥下の動きがあるか否かを判定する(ステップS307)。関心領域内の移動量が閾値を超えた場合(ステップS307;Yrs)、同期再生情報として時刻とフレーム番号を当該映像の付帯情報として生成する(ステップS308)。収集している映像から動画データが生成される(ステップS309)。録画の終了指示が入力されるまで(ステップS310;Yes)、ステップS306〜ステップS309の処理が行われる。録画の終了指示が入力されると(ステップS310;Yes)、画像処理装置22は録画を終了する(ステップS311)。録画の終了に合わせて、X線透視映像の動画データが同期再生情報と関連付けられて動画ファイルとして記憶装置23に出力、記憶される(ステップS312)。
一方、ステップS304において、録画が開始されていないと判定された場合は(ステップS304;No)、録画再生プログラム50は関心領域内の部位(舌骨部75)の動きを監視する(ステップS313)。関心領域内の部位(舌骨部75)の移動量が予め設定されている閾値を超えた場合(ステップS314;Yes)、録画再生プログラム50は収集中の映像の録画を開始する(ステップS315)。また、録画の開始と同時に同期再生情報を生成する(ステップS308)。同期再生情報は、ステップS314で関心領域の動きを検出した時刻の情報とそのときのフレーム番号である。収集している映像は動画データとして生成され(ステップS309)、録画の終了指示が行われると(ステップS310;Yes)、画像処理装置22は録画を終了する(ステップS311)。録画の終了に合わせて、X線透視映像の動画データが同期再生情報と関連付けられて動画ファイルとして記憶装置23に出力、記憶される(ステップS312)。
なお、ステップS315において、上述したように録画の開始は、関心領域内の部位の動きを検出した時としてもよいし、マージンとして、動き検出時から予め設定された時間分遡った時から録画してもよい。動き検出時から予め設定された時間分遡った時刻から動き検出時までの映像はメモリ42に保持されているものとする。
第2の実施の形態によれば、画像処理装置22による関心領域内の部位の動きの検出を起点として録画の開始タイミングを決定するため、動きが検出されるより前に収集した映像の録画を省くことが可能となる。これにより、動画のデータ量を削減でき、データ可搬性が向上する。また画像処理装置22におけるデータ運用効率を向上できる。
[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態について図7を参照して説明する。第1及び第2の実施の形態と異なる点は、X線画像診断装置1から入力された検査情報をもとに、画像処理装置22が関心領域の設定を行う点である。
第3の実施の形態において録画再生プログラム50aは、第1の実施の形態の構成(動き検出部51、同期再生情報記憶部52、再生処理部53、表示制御部54)に加え、被検体情報入力部55、付帯情報記憶部56、及び関心領域設定部57を更に備える。
被検体情報入力部55は、被検体の氏名、被検体識別情報(診察券番号等のID)、検査識別情報等の被検体情報を入力する。
付帯情報記憶部56は、X線透視映像の付帯情報として、被検体情報入力部55により入力された被検体情報、及び当該X線透視映像に設定された関心領域の設定情報を付加し、記憶装置23に記憶する。関心領域の設定情報は、例えば映像内から検出した頭部、顎部と関心領域との位置関係を表す情報である。
関心領域設定部57は、被検体情報入力部55により入力された被検体情報に基づき記憶装置23から当該被検体の過去のX線透視映像を検索し、検索の結果得たX線透視映像に付帯して記憶されている関心領域の設定情報に基づき、収集中のX線透視映像に関心領域を設定する。例えば、過去に収集されたX線透視映像に設定された関心領域と同一の位置に関心領域を設定する。
図8を参照して、第3の実施の形態の録画処理を説明する。
録画再生プログラム50aは、検査開始指示により映像の収集を開始する(ステップS401)。その後、入力装置24を介して検査情報(被検体情報を含む)が入力されたか否かを確認する(ステップS402)。検査情報が入力されると(ステップS402;Yes)には、記憶装置23に記憶された過去の検査情報からステップS402にて入力された検査情報に該当する被検体の検査情報が存在するかを検索する(ステップS403)。検査情報が見つかった場合(ステップS403;Yes)、過去の検査時に設定された関心領域の位置と特徴量のデータと、現在の検査情報(検出器サイズ、X線管球からX線受像器までの距離)と検出した特徴量のデータとを比較して、現在収集しているX線透視映像内に前回の検査で設定された関心領域と同一の領域を検出して、関心領域を設定する(ステップS404)。
ステップS403において同一被検体についての過去の検査情報が見つからなかった場合は(ステップS403;No)、第1及び第2の実施の形態と同様に、操作者が映像を参照しながら関心領域を設定する(ステップS405)。
関心領域が設定されると、第1の実施の形態の録画処理のステップS104(図4参照)または第2の実施の形態の録画処理のステップS304(図6参照)へ移行する。以降、第1または第2の実施の形態と同様に、録画処理を実行する。
第3の実施の形態によれば、同一の被検体について複数回にわたって検査が行われた場合、過去の検査で設定された関心領域の設定情報を参照して画像処理装置22が自動的に関心領域を検出・設定する。そのため、検査毎に関心領域を設定するという作業工程を省くことが可能となる。また、各検査で同じ位置(対象部位)に関心領域が設定されるため再生時の比較が容易となる。
以上、各実施形態において、本発明の好適なX線画像診断装置等について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
1・・・・・X線画像診断装置
10・・・・撮影装置
12・・・・X線源
13・・・・X線絞り
15・・・・天板
16・・・・X線受像器
20・・・・操作装置
21・・・・制御装置
22・・・・画像処理装置
23・・・・記憶装置
24・・・・入力装置
25・・・・表示装置
3・・・・・被検体
41・・・・映像信号処理部
42・・・・メモリ
50、50a・・・・録画再生プログラム
51・・・・動き検出部
52・・・・同期再生情報記憶部
53・・・・再生処理部
54・・・・表示制御部
55・・・・被検体情報入力部
56・・・・付帯情報記憶部
57・・・・関心領域設定部
71、72・・・・X線透視映像
75・・・・舌骨部

Claims (6)

  1. 被検体にX線を照射するX線源と、
    前記X線源と対向配置され前記被検体を透過した透過X線を検出するX線受像器と、
    前記X線受像器で検出された透過X線に基づいて前記被検体のX線透視映像を生成する画像処理部と、
    前記X線透視映像に含まれる所定部位の動きを検出する検出部と、
    前記X線透視映像と、前記動きが検出されたフレームを特定する情報を同期再生情報として前記X線透視映像に付加して記憶する記憶部と、
    前記記憶部から複数のX線透視映像を読込み、前記同期再生情報に基づいて複数のX線透視映像を同期再生する再生処理部と、
    前記複数のX線透視映像を並べて表示する表示部と、
    を備えることを特徴とするX線画像診断装置。
  2. 前記検出部は、舌骨部の嚥下運動を検出することを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。
  3. 前記検出部による動きの検出を起点として前記X線透視映像の記憶を開始することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のX線画像診断装置。
  4. 被検体情報を入力する入力部と、
    入力された被検体情報及び関心領域の設定情報とともに前記X線透視映像を前記記憶部に記憶する付帯情報記憶部と、
    入力された被検体情報に基づき前記記憶部から当該被検体のX線透視映像を検索し、当該X線透視映像に付帯して記憶されている関心領域の設定情報に基づき関心領域を設定する関心領域設定部と、
    を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のX線画像診断装置。
  5. X線透視映像を取得する画像取得部と、
    前記X線透視映像に含まれる所定部位の動きを検出する検出部と、
    前記動きが検出されたフレームを特定する情報を同期再生情報として前記X線透視映像に付加して記憶する記憶部と、
    複数のX線透視映像を読込み、前記同期再生情報に基づいて複数のX線透視映像を同期再生する再生処理部と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  6. X線透視映像を取得するステップと、
    前記X線透視映像に含まれる所定部位の動きを検出するステップと、
    前記動きが検出されたフレームを特定する情報を同期再生情報として前記X線透視映像に付加して記憶するステップと、
    複数のX線透視映像を読込み、前記同期再生情報に基づいて複数のX線透視映像を同期再生するステップと、
    を含むことを特徴とする録画再生方法。

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