JP2018157884A - Ｘ線動画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線動画像の処理において、肺野以外が肺野の動態解析に与える影響を抑制し、肺野の動態解析が適切に行われるようにする。
【解決手段】Ｘ線動画像処理装置において、Ｘ線動画像に含まれる複数のフレーム画像の各々である各フレーム画像に含まれる非肺野領域が検出される。複数の画素を含む注目領域が各フレーム画像に設定される。各フレーム画像について複数の画素がそれぞれ有する複数の画素値の少なくとも一部から統計量を得る演算が行われる。演算においては、複数の画素のうちの肺野領域に属する画素が有する画素値に対して行われる処理とは異なる例外処理が複数の画素のうちの非肺野領域に属する画素が有する画素値に対して行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線動画像処理装置に関する。

胸部Ｘ線動画像には、肺野領域が含まれる。このため、胸部Ｘ線動画像は、換気の解析、肺野中の血流の解析等の肺野の動態解析に利用される。特許文献１に記載された技術は、その一例である。特許文献１に記載された技術においては、呼吸動態画像のフレーム間差分画像が作成され、作成された差分画像が疾病の有無の判断に利用される（特許文献１の段落００１１）。

特許第４４０４２９１号公報

しかし、胸部Ｘ線動画像には、肺野領域だけでなく、肺野領域に重なる肋骨領域、肺野領域に隣接する脂肪領域等の非肺野領域も含まれる。このため、特許文献１に記載された技術に代表される従来の技術においては、肺野の動態解析に用いられる画素に非肺野領域に属する画素が混入し、肺野以外が肺野の動態解析に影響を与え、肺野の動態解析が適切に行われない場合がある。

以下で説明する発明は、この問題を解決することを目的とする。以下で説明する発明が解決しようとする課題は、Ｘ線動画像の処理において、肺野以外が肺野の動態解析に与える影響を抑制し、肺野の動態解析が適切に行われるようにすることである。

Ｘ線動画像処理装置において、Ｘ線動画像に含まれる複数のフレーム画像の各々である各フレーム画像に含まれる非肺野領域が検出される。

複数の画素を含む注目領域が各フレーム画像に設定される。

各フレーム画像について複数の画素がそれぞれ有する複数の画素値の少なくとも一部から統計量を得る演算が行われる。演算においては、複数の画素のうちの肺野領域に属する画素の画素値に対して行われる処理とは異なる例外処理が、複数の画素のうちの非肺野領域に属する画素の画素値に対して行われる。

本発明によれば、非肺野領域に属する画素の画素値の統計量への影響を肺野領域に属する画素の画素値の統計量への影響より小さくできるので、肺野以外が肺野の動態解析に与える影響が抑制され、肺野の動態解析が適切に行われる。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムを図示するブロック図である。 第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムにおいて生成されるＸ線動画像を図示する模式図である。 第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムにおける処理の流れを図示するフローチャートである。 第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムにおいて除外処理が行われる場合および除外処理が行われない場合の各々について平均濃度値の時間変化の例を示すグラフである。 第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムにおいて除外処理が行われる場合および除外処理が行われない場合の各々について基準フレーム差分の時間変化の例を示すグラフである。

１ Ｘ線動画像撮影／処理システム
図１は、第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムを図示するブロック図である。図２は、第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムにおいて生成されるＸ線動画像を図示する模式図である。

図１に図示されるＸ線動画像撮影／処理システム１０００は、撮影装置１０２０および処理装置１０２２を備える。

撮影装置１０２０は、Ｘ線源１０４０および平面Ｘ線検出器（ＦＰＤ）１０４２を備え、図２に図示されるＸ線動画像１０６０を生成する。

撮影装置１０２０は、１回のＸ線撮影において、Ｘ線源１０４０によりＸ線を発生し、発生したＸ線に身体を透過させ、ＦＰＤ１０４２により身体を透過したＸ線を検出する。これにより、撮影装置１０２０は、１回のＸ線撮影において、身体の内部の様々な解剖学的領域の像を含む１個のフレーム画像を生成する。撮影装置１０２０は、複数回のＸ線撮影を行うことにより、複数のフレーム画像を含むＸ線動画像１０６０を生成する。

Ｘ線動画像１０６０は、Ｘ線動態画像とも呼ばれる。Ｘ線動画像撮影／処理システム１０００は、胸部をＸ線撮影し胸部Ｘ線動画像１０６０を生成するように構成される。胸部Ｘ線動画像１０６０は、例えば換気の解析、肺野中の血流の解析等の肺野の動態解析を行うために利用される。

処理装置１０２２は、検出部１０８０、設定部１０８２、演算部１０８４および生成部１０８６を備え、生成されたＸ線動画像１０６０を処理する。

検出部１０８０は、複数のフレーム画像の各々である各フレーム画像１１００に含まれる肋骨領域１１２０を検出する。肋骨領域１１２０に代えて、肋骨領域１１２０以外の非肺野領域が検出されてもよい。例えば、肺野領域１１２２に重なる肋骨領域１１２０に代えて、肺野領域１１２２に隣接する脂肪領域１１２４が検出されてもよい。

設定部１０８２は、各フレーム画像１１００に注目領域（ＲＯＩ）１１４０を設定する。ＲＯＩ１１４０は、複数の画素を含む。

演算部１０８４は、各フレーム画像１１００についてＲＯＩ１１４０に含まれる複数の画素がそれぞれ有する複数の画素値の少なくとも一部からＲＯＩ内統計量を得る演算を行う。ＲＯＩ内統計量は、複数の画素値の少なくとも一部の最大値、最小値、平均値または中間値である。ＲＯＩ内統計量がこれらの値以外の値であってもよい。

ＲＯＩ内統計量の演算においては、ＲＯＩ１１４０に含まれる複数の画素のうちの肺野領域１１２２に属する画素の画素値に対して通常処理が行われ、ＲＯＩ１１４０に含まれる複数の画素のうちの肋骨領域１１２０に属する画素の画素値に対して当該通常処理と異なる例外処理が行われる。

例外処理の第１の例は、肋骨領域１１２０に属する画素が有する画素値を無視する処理である。以下では、肋骨領域１１２０に属する画素が有する画素値を無視する処理を除外処理ともいう。

演算により得られるＲＯＩ内統計量が最大値、最小値または中間値であり肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎを無視する例外処理が行われる場合は、肺野領域１１２２に属するｍ個の画素がそれぞれ有する画素値ａ１，ａ２，・・・，ａｍから最大値、最小値または中間値がそれぞれ選択される。

演算により得られるＲＯＩ内統計量が平均値であり肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎを無視する例外処理が行われる場合は、肺野領域１１２２に属するｍ個の画素がそれぞれ有する画素値ａ１，ａ２，・・・，ａｍの和ａ１＋ａ２＋・・・＋ａｍが肺野領域１１２２に属する画素の個数ｍで除され、平均値（ａ１＋ａ２＋・・・＋ａｍ）／ｍが得られる。

例外処理の第１の例によれば、肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎのＲＯＩ内統計量への影響がなくなるので、肺野以外が肺野の動態解析に与える影響が抑制され、肺野の動態解析が適切に行われる。

例外処理の第２の例は、肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎに係数ｋを適用する処理である。画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎへの係数ｋの適用は、画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎに係数ｋを乗じること、画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎを係数ｋで除すること、画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎに係数ｋを加えること、画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎから係数ｋを減じること等である。第２の例は、肺野の状態が肋骨領域１１２０にもある程度反映されている場合に好適に採用される。

演算により得られるＲＯＩ内統計量が最大値、最小値または中間値であり肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎに係数ｋを乗じる例外処理が行われる場合は、肺野領域１１２２に属するｍ個の画素がそれぞれ有する画素値ａ１，ａ２，・・・，ａｍおよび肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎに係数ｋを乗じた画素値ｋ・ｂ１，ｋ・ｂ２，・・・，ｋ・ｂｎから最大値、最小値または中間値がそれぞれ選択される。

演算により得られるＲＯＩ内統計量が平均値であり肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎに係数ｋを乗じる例外処理が行われる場合は、肺野領域１１２２に属するｍ個の画素がそれぞれ有する画素値ａ１，ａ２，・・・，ａｍおよび肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎに係数ｋを乗じた画素値ｋ・ｂ１，ｋ・ｂ２，・・・，ｋ・ｂｎの和ａ１＋ａ２＋・・・＋ａｍ＋ｋ・ｂ１＋ｋ・ｂ２＋・・・＋ｋ・ｂｎが肺野領域１１２２に属する画素の個数ｍおよび肋骨領域１１２０に属する画素の個数ｎの和ｍ＋ｎで除され、平均値（ａ１＋ａ２＋・・・＋ａｍ＋ｋ・ｂ１＋ｋ・ｂ２＋・・・＋ｋ・ｂｎ）／（ｍ＋ｎ）が得られる。

例外処理の第２の例によれば、肋骨領域１１２０に属するｎ個の画素がそれぞれ有する画素値ｂ１，ｂ２，・・・，ｂｎのＲＯＩ内統計量への影響を肺野領域１１２２に属するｍ個の画素がそれぞれ有する画素値ａ１，ａ２，・・・，ａｍのＲＯＩ内統計量への影響より小さくできるので、肺野以外が肺野の動態解析に与える影響が抑制され、肺野の動態解析が適切に行われる。

生成部１０８６は、複数のフレーム画像に含まれる第１のフレーム画像について得られたＲＯＩ内統計量と複数のフレーム画像に含まれる第２のフレーム画像について得られたＲＯＩ内統計量との差分を演算し、第１のフレーム画像と第２のフレーム画像との差分画像を生成する。第１のフレーム画像と第２のフレーム画像との差分画像以外の解析用情報が生成されてもよい。例えば、ＲＯＩ内統計量の時間変化を示すグラフが生成されてもよい。

２ 処理の流れ
図３は、第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムにおける処理の流れを図示するフローチャートである。

図３に図示されるステップＳ１０１において、撮影装置１０２０が、Ｘ線動画像１０６０を生成する。

続いて、各フレーム画像１１００に肋骨領域１１２０が含まれる場合は、ステップＳ１０２において、検出部１０８０が各フレーム画像１１００に含まれる肋骨領域１１２０を検出し、ステップＳ１０３において、設定部１０８２が各フレーム画像１１００にＲＯＩ１１４０を設定しＲＯＩ１１４０の内部に肋骨領域１１２０があるか否かを判定する。

一方、各フレーム画像１１００に肋骨領域１１２０が含まれない場合は、検出部１０８０が各フレーム画像１１００に含まれる肋骨領域１１２０を検出することなく、ステップＳ１０３において、設定部１０８２が各フレーム画像１１００にＲＯＩ１１４０を設定しＲＯＩ１１４０の内部に肋骨領域１１２０があるか否かを判定する。

設定部１０８２がＲＯＩ１１４０の内部に肋骨領域１１２０があると判定した場合は、ステップＳ１０４において演算部１０８４が肋骨領域１１２０に属する画素の画素値に対して例外処理を行い、ステップＳ１０５において、演算部１０８４が各フレーム画像１１００についてＲＯＩ１１４０内統計量を演算する。

一方、設定部１０８２がＲＯＩ１１４０の内部に肋骨領域１１２０があると判定しなかった場合は、演算部１０８４が肋骨領域１１２０に属する画素の画素値に対して例外処理を行うことなく、ステップＳ１０５において、演算部１０８４が各フレーム画像１１００についてＲＯＩ内統計量を演算する。

続いて、ステップＳ１０６において、生成部１０８６がフレーム画像間の差分画像を生成する。

３ 除外処理の有無により生じる相違
図４は、第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムにおいて除外処理が行われる場合および除外処理が行われない場合の各々について平均濃度値の時間変化の例を示すグラフである。図５は、第１実施形態のＸ線動画像撮影／処理システムにおいて除外処理が行われる場合および除外処理が行われない場合の各々について基準フレーム差分の時間変化の例を示すグラフである。

肋骨領域１１２０に属する画素の画素値は、一般的には、肺野領域１１２２に属する画素の画素値より低い。このため、図４に図示されるように、除外処理が行われない場合の平均濃度値は、肋骨領域１１２０に属する画素の画素値の影響を受け、除外処理が行われる場合の平均濃度値より低くなる。このため、図５に図示されるように、除外処理が行われない場合の基準フレーム差分が、除外処理が行われる場合の基準フレーム差分より高くなる場合がある。なお、状況によっては、除外処理が行われない場合の基準フレーム差分が除外処理が行われる場合の基準フレーム差分より低くなる場合もある。すなわち、除外処理が行われる場合は高い確度を有する平均濃度値および基準フレーム差分が得られるが、除外処理が行われない場合は高い確度を有する平均濃度値および基準フレーム差分が得られない。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０００ Ｘ線動画像撮影／処理システム
１０２０ 撮影装置
１０２２ 処理装置
１０８０ 検出部
１０８２ 設定部
１０８４ 演算部
１０８６ 生成部
１１２０ 肋骨領域
１１２２ 肺野領域
１１４０ 注目領域（ＲＯＩ）

Claims (6)

1. Ｘ線動画像に含まれる複数のフレーム画像の各々である各フレーム画像に含まれる非肺野領域を検出する検出部と、
   複数の画素を含む注目領域を前記各フレーム画像に設定する設定部と、
   前記各フレーム画像の前記注目領域について前記複数の画素がそれぞれ有する複数の画素値の少なくとも一部から統計量を得る演算を行い、前記演算において前記注目領域の前記複数の画素のうちの肺野領域に属する画素が有する画素値に対して行われる処理とは異なる例外処理を前記注目領域の前記複数の画素のうちの前記非肺野領域に属する画素が有する画素値に対して行う演算部と、
   を備えるＸ線動画像処理装置。
2. 前記非肺野領域は、肋骨領域である
   請求項１のＸ線動画像処理装置。
3. 前記例外処理は、肺野領域と非肺野領域の濃度変化をそれぞれ区別して統計処理を行う請求項１または２のＸ線動画像処理装置。
4. 前記例外処理は、前記非肺野領域に属する画素の画素値を無視する処理である請求項３のＸ線動画像処理装置。
5. 前記例外処理は、前記非肺野領域に属する画素の画素値に係数を適用する処理である
   請求項１または２のＸ線動画像処理装置。
6. 前記複数のフレーム画像に含まれる第１のフレーム画像について得られた統計値と前記複数のフレーム画像に含まれる第２のフレーム画像について得られた統計値との差分を演算し前記第１のフレーム画像と前記第２のフレーム画像との差分画像を生成する生成部
   をさらに備える請求項１から５までのいずれかのＸ線動画像処理装置。

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