JP2018083010A - 動態画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】動態画像において診断対象の動態の情報の可読性を向上させる。【解決手段】診断用コンソール３によれば、制御部３１は、少なくとも一周期以上の呼吸又は拍動を撮影することにより得られた動態画像の時間方向の濃度変化をフーリエ変換してその周波数特性を取得し、診断対象の種類に応じた周波数範囲におけるピーク周波数を取得する。そして、診断対象の種類に応じた周波数範囲におけるピーク周波数のうち最も強度が高い最大ピーク周波数を含む代表周波数を決定し、決定した代表周波数を強調する（抽出する）カットオフ周波数を用いて、動態画像に時間方向のフィルター処理を施す。【選択図】図３

Description

本発明は、動態画像処理装置に関する。
胸部の動態をＸ線撮影することにより得られた胸部の動態画像には、換気による信号成分及び肺血流による信号成分が含まれており、換気の診断をする際には肺血流による信号成分がノイズとなり、肺血流の診断をする際には換気による信号成分がノイズとなる。そこで、例えば特許文献１には、診断対象の種類が換気であるか肺血流であるかに応じたカットオフ周波数で胸部の動態画像に時間方向の周波数フィルター処理を施すことで、診断対象の種類に応じた信号成分を抽出することが記載されている。
特開２０１４−１２８６８７号公報
ところで、胸部の動態画像を用いた換気の診断では、肺気腫やＣＯＰＤ等による局所的な換気異常個所を特定すること、肺血流の診断では、急性肺塞栓症や狭窄等による局所的な肺血流異常個所を特定すること、が目的の一つとして挙げられる。上記の目的を達成するためには、動態画像における診断に必要な情報の可読性が重要となる。即ち、診断目的に応じて換気の信号成分又は肺血流の信号成分を精度良く抽出する必要がある。
しかし、動態画像には、例えば、放射線検出器での信号検出時に発生する電気的なホワイトノイズが含まれており、ホワイトノイズは全ての周波数帯域上に満遍なく存在するため、特許文献１に記載の技術でフィルタリングをかけてもこのようなノイズに対しては効果が少ない。また、被検者によって呼吸や拍動の周期に個体差があるが、特許文献１に記載の技術では、個体差が考慮されていないため、診断対象の動態の信号成分が精度良く抽出できない場合がある。
本発明の課題は、動態画像において診断対象の動態の情報の可読性を向上させることである。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の動態画像処理装置は、
少なくとも一周期以上の呼吸又は拍動を撮影することにより得られた動態画像の時間方向の濃度変化の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、
診断対象の種類に応じた周波数範囲におけるピーク周波数を、前記周波数特性取得部によって取得した周波数特性を基に取得するピーク周波数取得部と、
前記ピーク周波数取得部により取得されたピーク周波数のうち最も強度が高い最大ピーク周波数を含む代表周波数を決定する決定部と、
前記決定部により決定された代表周波数を強調するようなカットオフ周波数を用いて、前記動態画像に時間方向のフィルター処理を施すフィルタリング部と、
を備える。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記診断対象の種類が換気の場合は、前記動態画像の横隔膜軌道上に注目領域を設定し、前記診断対象の種類が肺血流の場合は、前記動態画像の心臓領域上に注目領域を設定する設定部を備え、
前記周波数特性取得部は、前記設定部により設定された注目領域における時間方向の濃度変化の周波数特性を取得する。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記周波数特性取得部は、前記動態画像の各フレーム画像において、前記注目領域内の各画素の濃度値の代表値を算出し、算出した代表値の時間変化を前記動態画像の時間方向の濃度変化として取得する。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、
前記ピーク周波数取得部は、前記診断対象の種類に応じて予め定められた閾値に基づいて限定された周波数範囲におけるピーク周波数を取得する。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記決定部は、前記最大ピーク周波数を代表周波数として決定し、
前記フィルタリング部は、前記決定した代表周波数を基準として低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、前記動態画像に時間方向のフィルター処理を施す。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記決定部は、前記ピーク周波数取得部により取得されたピーク周波数のうち、前記最大ピーク周波数と、前記最大ピーク周波数より強度が低い少なくとも一つ以上のピーク周波数を代表周波数として決定し、
前記フィルタリング部は、前記決定した代表周波数を含む周波数範囲の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、前記動態画像に時間方向のフィルター処理を施す。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記決定部は、前記ピーク周波数取得部により取得されたピーク周波数のうち、強度が予め定められた閾値よりも高いピーク周波数を代表周波数として決定し、
前記フィルタリング部は、前記決定した代表周波数を含む周波数範囲の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、前記動態画像に時間方向のフィルター処理を施す。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記決定部は、前記ピーク周波数取得部により取得されたピーク周波数のうち、前記最大ピーク周波数と、前記最大ピーク周波数より強度が低い少なくとも一つ以上のピーク周波数を代表周波数として決定し、
前記フィルタリング部は、前記決定された各代表周波数の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定し、設定したカットオフ周波数を用いて前記動態画像にフィルター処理を施す処理を前記代表周波数の数だけ繰り返して複数の動態画像を生成し、生成した複数の動態画像の同じ時間位相のフレーム画像の画素値を足し合わせて動態画像を生成する。
本発明によれば、動態画像において診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。
本発明の実施形態における動態画像処理システムの全体構成を示す図である。 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。 図１の診断用コンソールの制御部により実行される周波数強調処理Ａを示すフローチャートである。 本実施形態における周波数強調処理の処理手順を模式的に示す図である。 図１の診断用コンソールの制御部により実行される周波数強調処理Ｂを示すフローチャートである。 図１の診断用コンソールの制御部により実行される周波数強調処理Ｃを示すフローチャートである。 図１の診断用コンソールの制御部により実行される周波数強調処理Ｄを示すフローチャートである。
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。
＜第１の実施形態＞
〔動態画像処理システム１００の構成〕
まず、第１の実施形態の構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態画像処理システム１００の全体構成を示す。
図１に示すように、動態画像処理システム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。動態画像処理システム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。
〔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、周期性を持つ被写体の動態を撮影する撮影手段である。動態撮影とは、被写体に対し、Ｘ線等の放射線をパルス状にして所定時間間隔で繰り返し照射するか(パルス照射)、もしくは、低線量率にして途切れなく継続して照射する(連続照射)ことで、複数の画像を取得することをいう。動態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。なお、以下の実施形態では、パルス照射により動態撮影を行う場合を例にとり説明する。また、以下の実施形態では、被写体Ｍを被検者の胸部とした場合を例にとり説明するが、これに限定されるものではない。
放射線源１１は、被写体Ｍ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、被写体Ｍ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、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、付加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、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。
放射線検出部１３は、ＦＰＤ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写体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ている。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。本実施形態において、放射線検出部１３において生成される画像データの画素値（信号値）は濃度値であり、放射線の透過量が多いほど高いものとする。
放射線検出部１３は、被写体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。
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、画素サイズ、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、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。
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、互いに同期信号をやりとりして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。
〔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等の撮影実施者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。
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。
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２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、撮影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。
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。
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。
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。
〔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、取得した動態画像に画像処理や解析処理を施して表示することにより、医師の診断を支援する動態画像処理装置である。
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。
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、後述する周波数強調処理Ａを始めとする各種処理を実行する。制御部３１は、周波数特性取得部、ピーク周波数取得部、決定部、フィルタリング部、設定部として機能する。
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で周波数強調処理Ａ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。
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。
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、各種表示を行う。
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。
〔動態画像処理システム１００の動作〕
次に、上記動態画像処理システム１００における動作について説明する。
（撮影装置１、撮影用コンソール２の動作）
まず、撮影装置１、撮影用コンソール２による撮影動作について説明する。
図２に、撮影用コンソール２の制御部２１において実行される撮影制御処理を示す。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。
まず、撮影実施者により撮影用コンソール２の操作部２３が操作され、被検者の患者情報（患者の氏名、身長、体重、年齢、性別等）や検査情報（撮影部位（ここでは、胸部）、診断対象の種類（換気、肺血流）等）の入力が行われる（ステップ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）。
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、撮影実施者は、被写体Ｍを放射線源１１と放射線検出部１３の間に配置してポジショニングを行う。また、被検者に楽にするように指示し、安静呼吸を促す。或いは、「吸って、吐いて」等の深呼吸の誘導を行うこととしてもよい。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。
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。撮影されるフレーム数は、少なくとも一周期以上の呼吸又は拍動サイクルが撮影できる枚数である。
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（フレーム番号）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）。撮影実施者は、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。
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、検査情報、放射線照射条件、画像読取条件、撮影順を示す番号（フレーム番号）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）、本処理は終了する。この場合、再撮影が必要となる。
（診断用コンソール３の動作）
次に、診断用コンソール３における動作について説明する。
診断用コンソール３においては、通信部３５を介して撮影用コンソール２から動態画像の一連のフレーム画像が受信されると、制御部３１と記憶部３２に記憶されているプログラムとの協働により図３に示す周波数強調処理Ａが実行される。
以下、図３及び図４を参照して周波数強調処理Ａの流れについて説明する。
まず、受信した動態画像に注目領域が設定される（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１における注目領域の設定は、ユーザーが表示部３４に表示された動態画像上から操作部３３の操作により手動で設定することとしてもよいし、自動で設定することとしてもよい。設定する注目領域の形状や個数は、特に限定されない。また、診断対象の種類が換気である場合は横隔膜軌道上に、肺血流である場合は心臓領域上に設定することが好ましい。診断対象の動態の信号成分が支配的な位置にカットオフ周波数を算出するための注目領域を設定することで、診断対象の動態の信号成分を適切に抽出することが可能となる。
注目領域を自動で設定する場合、診断対象の種類が換気である場合は、例えば、動態画像の各フレーム画像から肺野領域を抽出し、肺野領域下部の輪郭を横隔膜として認識し、横隔膜の軌跡の上限と下限（横隔膜の移動範囲の上端と下端）を含む矩形を注目領域として設定する。肺野領域の抽出は何れの方法であってもよい。例えば、フレーム画像の各画素の信号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、境界付近の小領域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。
また、診断対象の種類が肺血流である場合は、例えば、動態画像の各フレーム画像から心臓輪郭を抽出し、抽出した心臓輪郭内の領域に注目領域を設定する。心臓輪郭の抽出は、公知の画像処理技術、例えば、特許第２７９６３８１号公報に記載の心臓輪郭決定方法等を用いて行うことができる。
次いで、注目領域の時間方向の信号変化が取得される（ステップＳ１２）。例えば、各フレーム画像の注目領域内の各画素の信号値（濃度値）の代表値（例えば、平均値、最大値、最小値）が算出され、算出された代表値の時間方向の変化が注目領域の時間方向の信号変化として取得される（ステップＳ１２）。１画素単位の信号値の時間変化ではなく、注目領域内の各画素の信号値の代表値の時間変化を求めることで、ノイズを低減することができる。
次いで、注目領域の時間方向の信号変化がフーリエ変換され、注目領域の時間方向の信号変化の周波数特性（周波数毎の強度）が取得される（ステップＳ１３）。なお、周波数特性の取得手法としては、ウォルシュ変換、ウェーブレット変換の何れの手法を用いてもよい。
次いで、診断対象の種類に基づいて、周波数の解析範囲が限定され（ステップＳ１４）、解析範囲内におけるピーク周波数が取得される（ステップＳ１５）。ピーク周波数は、強度が周囲に比べて大きい周波数である。診断対象が換気の場合は、例えば、解析範囲が０．８Ｈｚ以下の低周波側に限定される。診断対象が肺血流の場合は、例えば、解析範囲が０．８Ｈｚ以上の高周波側に限定される。
次いで、解析範囲内のピーク周波数のうち最も強度が高い最大ピーク周波数が代表周波数に決定され（ステップＳ１６）、代表周波数の±０．２Ｈｚの周波数がカットオフ周波数に設定される（ステップＳ１７）。即ち、診断対象の動態の基本周波数のみを強調するカットオフ周波数が設定される。ここで、±０．２Ｈｚは、周波数の分解能を基に定められた値であるが、これに限定されるものではない。
ここで、胸部をＸ線撮影した動態画像には、図４のグラフＧに示すように、換気による低周波の信号成分と血流による高周波の信号成分が含まれる。そのため、例えば、動態画像から得られる周波数の中心周波数や平均周波数に基づいてカットオフ周波数を設定してしまうと、診断対象となる動態（換気又は肺血流）の最大ピーク周波数、即ち、基本周波数が強調されない可能性がある。そこで、本実施形態では、診断対象の種類に基づいて限定した周波数範囲において最大ピーク周波数が含まれるように代表周波数を決定することで、診断対象となる動態の最大ピーク周波数が必ず強調される（抽出される）周波数範囲に含まれるようにカットオフ周波数を設定することができる（第２〜第４の実施形態についても同様）。
そして、設定されたカットオフ周波数のバンドパスフィルターを用いて、動態画像に時間方向の周波数フィルター処理が施され（ステップＳ１８）、周波数強調処理Ａは終了する。
周波数フィルター処理が施された動態画像は、制御部３１により表示部３４に表示される。或いは、解析処理が施され、解析結果が表示部３４に表示される。
上述のように、周波数強調処理Ａにおいては、撮影された動態画像に基づいて、診断対象の種類に応じた周波数範囲内における最大ピーク周波数を取得し、取得した最大ピーク周波数を基準としてその近傍の高周波側と低周波側にカットオフ周波数を設定して動態画像に時間方向の周波数フィルター処理を行う。従って、患者（被検者）の診断対象の動態の基本周波数のみを精度良く強調してＳ／Ｎ比が高い動態画像を生成することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態における構成は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。
また、第２の実施形態における構成及び撮影装置１、撮影用コンソール２の動作は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用し、診断用コンソール３の動作について説明する。
診断用コンソール３においては、通信部３５を介して撮影用コンソール２から動態画像の一連のフレーム画像が受信されると、制御部３１と記憶部３２に記憶されているプログラムとの協働により図５に示す周波数強調処理Ｂが実行される。
以下、図５を参照して周波数強調処理Ｂの流れについて説明する。
まず、ステップＳ２１〜ステップＳ２５の処理が実行され、解析範囲内においてピーク周波数が取得される。ステップＳ２１〜ステップＳ２５の処理は、第１の実施形態において説明した図３のステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理と同様であるので説明を援用する。
次いで、解析範囲内のピーク周波数のうち最も強度が高い最大ピーク周波数と、それ以外の任意のピーク周波数（１つ以上のピーク周波数）が代表周波数に決定され（ステップＳ２６）、代表周波数を含む範囲の±０．２Ｈｚの周波数がカットオフ周波数に設定される（ステップＳ２７）。任意のピーク周波数は、予め操作部３３により設定することができる。任意のピーク周波数の数は、特に限定されない。代表周波数を含む範囲とは、代表周波数のうち最小の周波数から最大の周波数までの範囲である。±０．２Ｈｚは、周波数の分解能を基に定められた値であるが、これに限定されるものではない。
即ち、ステップＳ２７では、診断対象の動態の基本周波数及びその高調波を含む周波数範囲を強調するカットオフ周波数が設定される。基本周波数だけでなく高調波を含めるようにすることで、動態画像に含める信号成分の波形を実際の動態の波形に応じた適切な形状に整えることができる。
そして、設定されたカットオフ周波数のバンドパスフィルターを用いて、動態画像に時間方向の周波数フィルター処理が施され（ステップＳ２８）、周波数強調処理Ｂは終了する。
周波数フィルター処理が施された動態画像は、制御部３１により表示部３４に表示される。或いは、解析処理が施され、解析結果が表示部３４に表示される。
上述のように、周波数強調処理Ｂにおいては、撮影された動態画像に基づいて、診断対象の種類に応じた周波数範囲内における最大ピーク周波数と任意のピーク周波数（最大ピーク周波数の高調波）を取得し、取得したピーク周波数を含む範囲の低周波側と高周波側にカットオフ周波数を設定して動態画像に時間方向の周波数フィルター処理を行う。従って、患者（被検者）の診断対象の動態の基本周波数とその高調波を含む範囲のみを強調することができるので、十分なＳ／Ｎ比を保ちつつ、診断対象の動態の信号波形が適切な形状の動態画像を生成することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態における構成は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。
また、第３の実施形態における構成及び撮影装置１、撮影用コンソール２の動作は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用し、診断用コンソール３の動作について説明する。
診断用コンソール３においては、通信部３５を介して撮影用コンソール２から動態画像の一連のフレーム画像が受信されると、制御部３１と記憶部３２に記憶されているプログラムとの協働により図６に示す周波数強調処理Ｃが実行される。
以下、図６を参照して周波数強調処理Ｃの流れについて説明する。
まず、ステップＳ３１〜ステップＳ３５の処理が実行され、解析範囲内においてピーク周波数が取得される。ステップＳ３１〜ステップＳ３５の処理は、第１の実施形態において説明した図３のステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理と同様であるので説明を援用する。
次いで、解析範囲内のピーク周波数のうち予め定められた閾値よりも強度が高いピーク周波数が代表周波数に決定され（ステップＳ３６）、代表周波数を含む範囲の±０．２Ｈｚの周波数がカットオフ周波数に設定される（ステップＳ３７）。強度の閾値は、予め操作部３３により設定することができる。この強度の閾値は、少なくとも一つ以上のピークが含まれる値である。±０．２Ｈｚは、周波数の分解能を基に定められた値であるが、これに限定されるものではない。
即ち、ステップＳ３７では、診断対象の動態の基本周波数、又は、基本周波数及びその高調波を強調するカットオフ周波数が設定される。
そして、設定されたカットオフ周波数のバンドパスフィルターを用いて、動態画像に時間方向の周波数フィルター処理が施され（ステップＳ３８）、周波数強調処理Ｃは終了する。
周波数フィルター処理が施された動態画像は、制御部３１により表示部３４に表示される。或いは、解析処理が施され、解析結果が表示部３４に表示される。
上述のように、周波数強調処理Ｃにおいては、撮影された動態画像に基づいて、診断対象の種類に応じた周波数範囲内において、強度が予め定められた閾値より高い一つ以上のピーク周波数を取得し、取得したピーク周波数を含む範囲の低周波側と高周波側にカットオフ周波数を設定して動態画像に時間方向の周波数フィルター処理を行う。従って、患者（被検者）の診断対象の動態の基本周波数（又は、基本周波数及びその高調波）を強調することができるので、患者（被検者）の診断対象の動態の基本周波数のみを精度良く強調してＳ／Ｎ比が高い動態画像を生成することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。或いは、十分なＳ／Ｎ比を保ちつつ、診断対象の動態の信号波形が適切な形状の動態画像を生成することができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態における構成は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。
また、第４の実施形態における構成及び撮影装置１、撮影用コンソール２の動作は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用し、診断用コンソール３の動作について説明する。
診断用コンソール３においては、通信部３５を介して撮影用コンソール２から動態画像の一連のフレーム画像が受信されると、制御部３１と記憶部３２に記憶されているプログラムとの協働により図７に示す周波数強調処理Ｄが実行される。
以下、図７を参照して周波数強調処理Ｄの流れについて説明する。
まず、ステップＳ４１〜ステップＳ４５の処理が実行され、解析範囲内においてピーク周波数が取得される。ステップＳ４１〜ステップＳ４５の処理は、第１の実施形態において説明した図３のステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理と同様であるので説明を援用する。
次いで、解析範囲内のピーク周波数のうち最も強度が高い最大ピーク周波数と、それ以外の任意のピーク周波数（１つ以上のピーク周波数）が代表周波数に決定され（ステップＳ４６）、各代表周波数±０．２Ｈｚの周波数がカットオフ周波数に設定される（ステップＳ４７）。任意のピーク周波数は、予め操作部３３により設定することができる。任意のピーク周波数の数は、特に限定されない。±０．２Ｈｚは、周波数の分解能を基に定められた値であるが、これに限定されるものではない。
即ち、ステップ４７では、診断対象の動態の基本周波数及びその高調波をそれぞれ強調するカットオフ周波数が設定される。
次いで、設定された各カットオフ周波数のバンドパスフィルターをそれぞれ用いて、動態画像に時間方向の周波数フィルター処理が施され、複数の動態画像が生成される（ステップＳ４８）。即ち、設定されたカットオフ周波数を用いて動態画像に時間方向の周波数フィルター処理を施す処理を代表周波数の数だけ繰り返して複数の動態画像が生成される。
そして、周波数フィルター処理が施された各動態画像の同じ時間位相のフレーム画像の画素値を足し合わせた動態画像が生成され（ステップＳ４９）、周波数強調処理Ｄは終了する。
周波数フィルター処理が施された動態画像は、制御部３１により表示部３４に表示される。或いは、解析処理が施され、解析結果が表示部３４に表示される。
周波数強調処理Ｄにおいては、撮影された動態画像に基づいて、診断対象の種類に応じた周波数範囲内において、最大ピーク周波数と任意のピーク周波数（最大ピーク周波数の高調波）を代表周波数として取得し、取得した各代表周波数の低周波側と高周波側にカットオフ周波数を設定してそれぞれ動態画像に時間方向の周波数フィルター処理を行って複数の動態画像を生成する。そして複数の動態画像における同じ時間位相のフレーム画像の画素値を足し合わせた動態画像を生成する。従って、診断対象の動態の基本周波数とその高調波のみを強調することができるので、Ｓ／Ｎ比が高く、かつ診断対象の動態の信号波形が適切な形状の動態画像を生成することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。
以上説明したように、診断用コンソール３によれば、制御部３１は、少なくとも一周期以上の呼吸又は拍動を撮影することにより得られた動態画像の時間方向の濃度変化をフーリエ変換してその周波数特性を取得し、診断対象の種類に応じた周波数範囲におけるピーク周波数を取得する。そして、診断対象の種類に応じた周波数範囲におけるピーク周波数のうち最も強度が高い最大ピーク周波数を含む代表周波数を決定し、決定した代表周波数を強調する（抽出する）カットオフ周波数を用いて、動態画像に時間方向のフィルター処理を施す。
従って、診断対象の種類に応じた周波数範囲におけるピーク周波数のうち最大ピーク周波数を含む代表周波数を強調するカットオフ周波数を用いて動態画像に時間方向のフィルター処理を施すので、診断対象の動態の最大ピーク周波数を必ず強調することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。
例えば、制御部３１は、最大ピーク周波数を代表周波数として決定し、決定した代表周波数を基準として低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、動態画像に時間方向のフィルター処理を施す。従って、患者（被検者）の診断対象の動態の基本周波数のみを精度良く強調してＳ／Ｎ比が高い動態画像を生成することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。
また、例えば、制御部３１は、取得したピーク周波数のうち、最大ピーク周波数と、最大ピーク周波数より強度が低い少なくとも一つ以上のピーク周波数を代表周波数として決定し、決定した代表周波数を含む周波数範囲の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、動態画像に時間方向のフィルター処理を施す。従って、患者（被検者）の診断対象の動態の基本周波数とその高調波を含む範囲のみを強調することができるので、十分なＳ／Ｎ比を保ちつつ、診断対象の動態の信号波形が適切な形状の動態画像を生成することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。
また、例えば、制御部３１は、取得されたピーク周波数のうち、強度が予め定められた閾値よりも高いピーク周波数を代表周波数として決定し、決定した代表周波数を含む周波数範囲の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、動態画像に時間方向のフィルター処理を施す。従って、患者（被検者）の診断対象の動態の基本周波数（又は、基本周波数及びその高調波）を強調することができるので、患者の診断対象の動態の基本周波数のみを精度良く強調してＳ／Ｎ比が高い動態画像を生成することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。或いは、十分なＳ／Ｎ比を保ちつつ、診断対象の動態の信号波形が適切な形状の動態画像を生成することができる。
また、例えば、制御部３１は、取得されたピーク周波数のうち、最大ピーク周波数と、最大ピーク周波数より強度が低い少なくとも一つ以上のピーク周波数を代表周波数として決定し、決定された各代表周波数の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定し、設定したカットオフ周波数を用いて動態画像にフィルター処理を施す処理を代表周波数の数だけ繰り返して複数の動態画像を生成し、生成した複数の動態画像の同じ時間位相のフレーム画像の画素値を足し合わせて動態画像を生成する。従って、診断対象の動態の基本周波数とその高調波のみを強調することができるので、Ｓ／Ｎ比が高く、かつ診断対象の動態の信号波形が適切な形状の動態画像を生成することができ、診断対象の動態の情報の可読性を向上させることができる。
なお、本実施形態における記述は、本発明に係る好適な動態画像処理システムの一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、診断対象の動態に応じて周波数の解析範囲を限定し、限定した解析範囲内からピーク周波数を取得して代表周波数を決定することとして説明したが、動態画像のピーク周波数を取得してから、診断対象の種類に応じた範囲のピーク周波数のみを取得して代表周波数を決定することとしてもよい。
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。
その他、動態画像処理システム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。
１００ 動態画像処理システム
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

Claims (8)

  1. 少なくとも一周期以上の呼吸又は拍動を撮影することにより得られた動態画像の時間方向の濃度変化の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、
    診断対象の種類に応じた周波数範囲におけるピーク周波数を、前記周波数特性取得部によって取得した周波数特性を基に取得するピーク周波数取得部と、
    前記ピーク周波数取得部により取得されたピーク周波数のうち最も強度が高い最大ピーク周波数を含む代表周波数を決定する決定部と、
    前記決定部により決定された代表周波数を強調するようなカットオフ周波数を用いて、前記動態画像に時間方向のフィルター処理を施すフィルタリング部と、
    を備える動態画像処理装置。
  2. 前記診断対象の種類が換気の場合は、前記動態画像の横隔膜軌道上に注目領域を設定し、前記診断対象の種類が肺血流の場合は、前記動態画像の心臓領域上に注目領域を設定する設定部を備え、
    前記周波数特性取得部は、前記設定部により設定された注目領域における時間方向の濃度変化の周波数特性を取得する請求項１に記載の動態画像処理装置。
  3. 前記周波数特性取得部は、前記動態画像の各フレーム画像において、前記注目領域内の各画素の濃度値の代表値を算出し、算出した代表値の時間変化を前記動態画像の時間方向の濃度変化として取得する請求項２に記載の動態画像処理装置。
  4. 前記ピーク周波数取得部は、前記診断対象の種類に応じて予め定められた閾値に基づいて限定された周波数範囲におけるピーク周波数を取得する請求項１〜３の何れか一項に記載の動態画像処理装置。
  5. 前記決定部は、前記最大ピーク周波数を代表周波数として決定し、
    前記フィルタリング部は、前記決定した代表周波数を基準として低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、前記動態画像に時間方向のフィルター処理を施す請求項１〜４の何れか一項に記載の動態画像処理装置。
  6. 前記決定部は、前記ピーク周波数取得部により取得されたピーク周波数のうち、前記最大ピーク周波数と、前記最大ピーク周波数より強度が低い少なくとも一つ以上のピーク周波数を代表周波数として決定し、
    前記フィルタリング部は、前記決定した代表周波数を含む周波数範囲の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、前記動態画像に時間方向のフィルター処理を施す請求項１〜４の何れか一項に記載の動態画像処理装置。
  7. 前記決定部は、前記ピーク周波数取得部により取得されたピーク周波数のうち、強度が予め定められた閾値よりも高いピーク周波数を代表周波数として決定し、
    前記フィルタリング部は、前記決定した代表周波数を含む周波数範囲の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定して、前記動態画像に時間方向のフィルター処理を施す請求項１〜４の何れか一項に記載の動態画像処理装置。
  8. 前記決定部は、前記ピーク周波数取得部により取得されたピーク周波数のうち、前記最大ピーク周波数と、前記最大ピーク周波数より強度が低い少なくとも一つ以上のピーク周波数を代表周波数として決定し、
    前記フィルタリング部は、前記決定された各代表周波数の低周波側と高周波側にそれぞれカットオフ周波数を設定し、設定したカットオフ周波数を用いて前記動態画像にフィルター処理を施す処理を前記代表周波数の数だけ繰り返して複数の動態画像を生成し、生成した複数の動態画像の同じ時間位相のフレーム画像の画素値を足し合わせて動態画像を生成する請求項１〜４の何れか一項に記載の動態画像処理装置。
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