JP2021115120A - 画像診断支援装置及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】医用画像における目視での領域指定や、領域自動判別による間違いを防止し、信頼度が高い診断を支援することができるようにするとともに、操作者の領域指定の手間を大幅に改善し、診断効率を向上させること。【解決手段】画像診断支援装置によれば、制御部は、表示部に表示された医用画像上において操作部により指定された所定構造物の領域と、医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、医用画像における所定構造物の領域を適正化する。【選択図】図2

Description

本発明は、画像診断支援装置及びプログラムに関する。
従来、医用画像をモニターに表示して医師による診断に供する画像診断支援装置が知られている。画像診断支援装置では、医用画像において自動により判別された、又は手動により指定された所定構造物の領域に線や色を付けて表示したり、計測を行って定量的な情報を提供したりする。
例えば、特許文献1には、被写体の胸部を動態撮影することにより取得された動態画像の複数のフレーム画像のそれぞれから自動的に肺野領域を特定し、被写体の肺の機能情報画像から特定した肺野領域と位置合わせをして統合し、表示することが記載されている。
また、例えば、特許文献2には、肺野を自動又は手動により選択することによってセグメンテーションを実行することが記載されている。
特開2018−183943号公報 特表2018−537175号公報
しかしながら、自動判別の場合、所定のアルゴリズムに従って、例えば医用画像のエッジを抽出して所定構造物の領域を判別するが、その所定構造物のエッジの判断を誤った際に、まったく異なる領域が選択されることになる。また、例えば、図6(a)に示すように、自動判別された領域上にプロットされた可動点を操作者が手動で移動することで、自動判別された領域を調整可能な装置も存在するが、1箇所の点を調整しただけでは、図6(b)に示すように明らかにいびつな状態になってしまう。また、細かな調整をしようとすると、多数の点を調整しなければならず、作業数が多くなり、手間がかかる。
一方、手動で所定構造物の領域を指定する場合、操作者の主観による領域指定となる要素が高く、見た目に応じて実際のエッジ部分と異なるラインを指定しまう恐れがある。また、手作業で正確に領域を指定しようとすると手間がかかり効率性が低い。
本発明の課題は、医用画像における目視での領域指定や、領域自動判別による間違いを防止し、信頼度が高い診断を支援することができるようにするとともに、操作者の領域指定の手間を大幅に改善し、診断効率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に記載の発明の画像診断支援装置は、
操作者の操作に応じた入力を行う操作部と、
医用画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記医用画像上において前記操作部により指定された所定構造物の領域と、前記医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、前記医用画像における前記所定構造物の領域を適正化する制御部と、
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、
前記制御部は、さらに、前記所定構造物に関する情報に基づいて、前記医用画像における前記所定構造物の領域を適正化する。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、
前記制御部は、前記表示部に表示された前記医用画像から所定のアルゴリズムにより前記所定構造物の領域を判別し、その判別結果を前記表示部に表示させ、前記判別結果と異なる領域が前記所定構造物の領域として前記操作部により指定されると、前記指定された領域と、前記医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、前記所定構造物の領域を適正化する。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、
前記制御部は、前記判別結果を前記表示部に表示する際、前記所定構造物の輪郭上に前記操作部により移動可能な可動点を表示し、前記可動点のうち1点が前記操作部により移動されると、移動後の前記可動点の位置と、前記医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、前記所定構造物の領域を適正化する。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発明において、
前記制御部は、前記医用画像が複数のフレーム画像からなる動画像である場合、前記複数のフレーム画像のうち1のフレーム画像において前記所定構造物の領域が適正化されると、その適正化された領域のエッジ情報と、他のフレーム画像のエッジ情報に基づいて、自動的に前記他のフレーム画像における前記所定構造物の領域を適正化する。
請求項6に記載の発明は、
操作者の操作に応じた入力を行う操作部と、医用画像を表示する表示部を備える画像診断支援装置のコンピューターを、
前記表示部に表示された前記医用画像上において前記操作部により指定された所定構造物の領域と、前記医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、前記医用画像における前記所定構造物の領域を適正化する制御部、
として機能させる。
本発明によれば、医用画像における目視での領域指定や、領域自動判別による間違いを防止し、信頼度が高い診断を支援することができる。また、操作者の領域指定の手間を大幅に改善し、診断効率を向上させることができる。
本発明の実施形態における画像診断支援装置の機能的構成を示すブロック図である。 図1の制御部により実行される領域適正化処理Aの流れを示すフローチャートである。 (a)は、所定構造物の領域の自動判別状態の診断用画面の画面例を示す図、(b)は、(a)に表示された可動点の移動後の診断用画面の画面例を示す図、(c)は、移動された可動点とエッジ情報に基づく所定構造物の領域の適正化後の診断用画面の画面例を示す図である。 図1の制御部により実行される領域適正化処理Bの流れを示すフローチャートである。 (a)は、所定構造物の領域指定時の診断用画面の画面例を示す図、(b)は、所定構造物の領域の適正化後の診断用画面の画面例を示す図である。 従来技術における所定構造物の領域の調整を説明するための図である。
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>
以下、本発明の第1の実施形態について説明する。第1の実施形態では、画像診断支援装置において、医用画像から自動判別された所定構造物の領域を適正化する例について説明する。
〔画像診断支援装置1の構成〕
まず、本発明の第1の実施形態の構成を説明する。
画像診断支援装置1は、モダリティーにより生成された医用画像から所定構造物の領域を特定し、特定した領域を強調表示したり、特定した領域に関する計測を行ったりすることで、医師による画像診断を支援する装置である。本実施形態では、医用画像が胸部X線画像である場合を例として示して説明するが、他の部位を撮影したX線画像であってもよいし、CT画像やMRI画像等の他のモダリティーにより撮影された医用画像であってもよい。
図1に、画像診断支援装置1の機能構成例を示す。
図1に示すように、画像診断支援装置1は、制御部11、操作部12、表示部13、記憶部14、通信部15を備えて構成され、各部はバス16により接続されている。
制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)等により構成される。制御部11のCPUは、記憶部14に記憶されているシステムプログラムや処理プログラム等の各種プログラムを読み出してRAMに展開し、展開されたプログラムに従って各種処理を実行する。
例えば、制御部11は、通信部15によりモダリティーから医用画像を受信すると、受信した医用画像を、医用画像の付帯情報に含まれる患者情報(患者ID、氏名、年齢、性別等)、検査情報(検査ID、検査部位、検査日時、モダリティー種等)と対応付けて画像DB141に記憶させる。また、制御部11は、記憶部14に記憶されているプログラムとの協働により後述する領域適正化処理Aを始めとする各種処理を実行する。
操作部12は、文字入力キー、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、操作者によりキーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部11に出力する。
表示部13は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等のモニターを備えて構成されており、制御部11から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。
記憶部14は、例えばHDD(Hard Disk Drive)や半導体の不揮発性メモリー等で構成されている。記憶部14には、前述のように各種プログラムや各種データが記憶されている。
また、記憶部14には、画像DB(Data Base)141が設けられている。画像DB141は、モダリティーから送信された医用画像と、当該医用画像の患者情報、検査情報を対応付けて記憶する。
通信部15は、LANカード等により構成され、スイッチングハブを介して通信ネットワークNに接続された外部機器との間でデータの送受信を行う。
〔画像診断支援装置1の動作〕
次に、画像診断支援装置1の動作について説明する。
画像診断支援装置1において、操作部12により、画像DB141に記憶されている医用画像の中から診断対象の医用画像(静止画像)が選択されると、制御部11は、例えば、選択された医用画像の診断用画面131を表示部13に表示させる。診断用画面131において、操作部12により診断対象や計測対象となる所定構造物(例えば、肺野、心臓、骨部等)が選択されると、制御部11は、所定のアルゴリズムに従って、選択された医用画像からエッジの抽出を行い、抽出したエッジの情報(エッジ情報)に基づいて所定構造物の領域を自動的に判別し、判別結果を識別可能に(例えば、線で囲む等して)表示する。この状態において、操作部12により領域の適正化が指示されると、制御部11は、領域適正化処理Aを実行する。
図2は、領域適正化処理Aを示すフローチャートである。領域適正化処理Aは、制御部11と記憶部14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、制御部11は、表示された医用画像において自動判別された所定構造物の領域の輪郭上に、操作部12の操作により移動可能な可動点を表示して(ステップS1)、操作部12による可動点の位置調整(移動)を受け付ける(ステップS2)。
操作部12の操作により可動点のうちの1点が移動されると(ステップS3;YES)、制御部11は、移動後の可動点の位置と、表示された医用画像のエッジ情報に基づいて、所定構造物の領域を適正化する(ステップS4)。
ステップS4において、制御部11は、医用画像における移動後の可動点が位置するエッジを所定構造物の領域のエッジととらえ、例えば、そのエッジと連続する同様の強度の(例えば、そのエッジの強度との差が所定範囲内の)エッジを所定構造物の領域の輪郭として適正化する。
すなわち、制御部11は、ステップS1〜S4により、自動判別の判別結果と異なる領域が操作部12により所定構造物の領域として指定されると、指定された領域と、医用画像のエッジ情報とに基づいて、所定構造物の領域を適正化する。
そして、制御部11は、適正化された所定構造物の領域の輪郭上に可動点を移動させて表示し(ステップS5)、ステップS6に移行する。
図3(a)は、ステップS1において、自動判別された所定構造物(左肺)の領域の輪郭に、可動点が表示された例を示す。図3(b)は、ステップS3において、可動点の1点が操作部12により移動された例を示す。図3(c)は、ステップS5において、1点の移動後、適正化された所定構造物の領域の輪郭上に可動点が配置された例を示す。
図3(a)〜(c)に示すように、自動判別された所定構造物の領域が正しいものと異なる場合、判別された所定構造物の領域の輪郭上の修正すべき位置のうちの1点を操作者が移動させることにより所定構造物の領域を指定すると、移動後の位置とエッジ情報に基づいて、所定構造物の領域を適正化し、他の可動点の位置を連動して修正するので、医師や技師等の操作者の領域指定の操作の手間が大幅に改善され、診断効率を向上させることができる。
ここで、上述のように、操作部12の操作により可動点の1点の移動が終了した後に、移動後の可動点の位置と、医用画像のエッジ情報に基づいて、所定構造物の領域を適正化してもよいが、可動点の1点の移動動作中(ドラッグ中)に、所定距離移動するごとに、その可動点の移動後の位置及び移動方向と医用画像上のその方向のエッジ情報に基づいて、所定構造物の領域の候補を抽出して、周辺の可動点を抽出された所定構造物の領域の候補の位置に基づいて移動させて表示してもよい。これにより、可動点の移動中も違和感のない表示を行うことができる。
また、所定構造物の領域の適正化を行う際、医用画像に描画された他の構造物の影の影響等により可動点の位置及びエッジ情報だけでは適正化が精度よく行えない場合がある。そこで、移動後の可動点の位置及び医用画像におけるエッジ情報に加えて、所定構造物に関する情報も加味することで、適正化の精度を向上させることができる。例えば、所定構造物ごとに、医用画像の全体に占めるおおよその位置や形状は決まっているので、所定構造物のおおよその位置や形状に従って所定構造物の領域を適正化する。また、骨部は、臓器等の組織と比べ、硬く、直線状で角があるという特徴がある。一方、臓器は柔らかく丸みを帯びており、直線や角は存在しないという特徴がある。そこで、所定構造物が骨部である場合は、直線状や角状のエッジを、臓器である場合は丸みのあるエッジを選択することで、適正化の精度を向上させることができる。
一方、ステップS3において、操作部12の操作により1点の可動点が移動されていない場合(ステップS3;NO)、制御部11は、ステップS6に移行する。
ステップS6において、制御部11は、操作部12により確定が指示されたか否かを判断する(ステップS6)。
確定が指示されていないと判断した場合(ステップS6;NO)、制御部11は、ステップS2に戻り、可動点の再度の位置調整を受け付ける。
確定が指示されたと判断した場合(ステップS6;YES)、制御部11は、ステップS4で適正化された領域を所定構造物の領域として確定する(ステップS7)。そして、表示された医用画像の確定した所定構造物の領域上を囲む等により識別可能に表示し(ステップS8)、領域適正化処理Aを終了する。
なお、所定構造物の領域の面積や幅(距離)等の計測が指示されている場合、制御部11は、確定した所定構造物の領域の計測を行い、計測結果を表示部13に表示する。
このように、本実施形態の領域適正化処理Aでは、コンピューターのアルゴリズムに頼り切りの所定構造物の領域の自動判別による間違いを操作者が修正して正しい領域を指定すると、指定された領域の位置と医用画像におけるエッジ情報に基づいて、所定構造物の領域を適正化することができるので、自動判別による間違いを防止し、信頼度が高い診断を支援することができる。また、自動判別された所定構造物の領域の輪郭上の修正すべき位置のうちの1点を操作者が移動させることにより所定構造物の領域を指定すると、移動後の位置とエッジ情報に基づいて、所定構造物の領域を適正化し、他の可動点の位置を連動して修正するので、医師や技師等の操作者の領域指定の操作の手間が大幅に改善され、診断効率を向上させることができる。結果として、一人あたりの診断効率が向上することで、診断時間や患者の待ち時間を短縮することができる。
なお、画像DB141に記憶されている医用画像の中から選択された診断対象の医用画像が、被写体を動画撮影(短時間で複数回連続的に撮影)した複数のフレーム画像からなる動画像である場合、制御部11は、例えば、選択された動画像の代表画像が表示された診断用画面131を表示部13に表示させる。代表画像は、例えば、自動的に1番目のフレーム画像を代表画像としてもよいし、表示部13に動画像の各フレーム画像を並べて又は順次表示して、所定構造物の輪郭が見やすいフレーム画像を操作者が操作部12の操作により代表画像として選択できるようにしてもよい。
診断用画面131において、操作部12により診断対象又は計測対象となる所定構造物(例えば、肺野、心臓等)が選択されると、制御部11は、各フレーム画像について、所定のアルゴリズムに従って、例えば、エッジの抽出を行い、抽出されたエッジの情報に基づいて所定構造物の領域を自動的に判別する。次いで、制御部11は、代表画像上の所定構造物の領域の輪郭を識別可能に表示する。この状態において、操作部12により所定構造物の領域の適正化が指示されると、制御部11は、代表画像について、上述の領域適正化処理AのステップS1〜S8の処理を実行する。代表画像の所定構造物の領域が確定すると、制御部11は、確定した所定構造物の領域を他のフレーム画像に展開する。
ここで、動画像の隣り合うフレーム画像は、時間的に連続性のある画像であり、エッジの位置もほとんど変わらない。そのため、制御部11は、代表画像の隣り合うフレーム画像における、代表画像で適正化された所定構造物の領域のエッジ位置の近傍において、そのエッジと同様の方向と強度のエッジを探索し、自動判別された所定構造物の領域のエッジ位置が探索したエッジの位置と異なる場合には、所定構造物の領域のエッジの位置を探索された位置とする。この処理を、順次隣り合うフレーム画像に広げていき、代表画像において確定された所定構造物の領域の位置を他のフレーム画像に展開する。すなわち、代表画像において適正化された所定構造物の領域のエッジ情報と、他のフレーム画像のエッジ情報に基づいて、他のフレーム画像における所定構造物の領域を自動的に適正化する。
このように、動画像の場合、1つのフレーム画像において所定構造物の領域を指定(調整)して適正化すると、自動的に他のフレーム画像における所定構造物の領域を適正化するので、動画像の各フレーム画像について操作者が所定構造物の領域指定を行う必要がなくなり、操作者の手間を大幅に低減することができ、診断効率を向上させることができる。また、所定構造物の輪郭が見やすいフレーム画像に領域指定を行うことで、所定構造物の輪郭が見づらい他のフレーム画像の領域についても容易に適正化することが可能となる。
<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、画像診断支援装置において、医用画像から操作者が手動で指定した所定構造物の領域に基づいて、所定構造物の領域を適正化する場合について説明する。
第2の実施形態における画像診断支援装置の構成は、図1を用いて説明したものと同様であるので同一の符号を用いて説明を援用し、以下、第2の実施形態の動作について説明する。
画像診断支援装置1において、操作部12により、画像DB141に記憶されている医用画像の中から診断対象の医用画像(静止画像)が選択されると、制御部11は、例えば、選択された医用画像の診断用画面131を表示部13に表示させる。診断用画面131において、操作部12により診断対象や計測対象となる所定構造物の情報(例えば、肺野、心臓、骨部等)が指定され、操作部12により領域の指定が指示されると、制御部11は、領域適正化処理Bを実行する。
図4は、領域適正化処理Bを示すフローチャートである。領域適正化処理Bは、制御部11と記憶部14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、制御部11は、表示された医用画像上において、操作部12による所定構造物の領域の位置の指定を受け付ける(ステップS11)。
例えば、操作者が操作部12により医用画像上の所定構造物の輪郭に線を引いたり点をプロットしたりすることによる領域位置の指定を受け付ける。
次いで、制御部11は、操作部12により指定された所定構造物の領域と、医用画像のエッジ情報に基づいて、所定構造物の領域を適正化する(ステップS12)。
ステップS12において、制御部11は、エッジ抽出を行い、ステップS11において指定された領域の位置と医用画像上の指定された位置近傍のエッジを照らし合わせ、指定された位置にエッジが存在している箇所については、そのエッジを所定構造物の領域の輪郭とし、指定された位置にエッジが存在していない箇所(操作者が誤って指定した箇所)、或いは、指定された位置と指定された位置との間については、その周辺の、指定された位置に存在するエッジに連続し、その指定された位置のエッジと同様の強度(例えば、そのエッジの強度との差が所定範囲内の)エッジを所定構造物の領域の輪郭として適正化する。
なお、所定構造物の領域の適正化を行う際、医用画像に描画された他の構造物の影の影響等により指定された所定構造物の領域の位置及びエッジ情報だけでは適正化が精度よく行えない場合がある。そこで、指定された所定構造物の領域の位置及び医用画像におけるエッジ情報に加えて、第1の実施形態で説明したように、所定構造物に関する情報も加味することで、適正化の精度を向上させることができる。
そして、制御部11は、適正化された所定構造物の領域の輪郭を医用画像上に表示する(ステップS13)。
例えば、図5(a)に示すように、操作者が所定構造物の領域を間欠的に指定した場合、図5(b)に示すように、その間の輪郭については、指定された領域の位置及び医用画像のエッジ情報に基づいて適正化されて表示される。
次いで、制御部11は、操作部12により確定が指示されたか否かを判断する(ステップS14)。
確定が指示されていないと判断した場合(ステップS14;NO)、制御部11は、ステップS11に戻り、所定構造物の位置の指定(位置調整)を受け付ける。例えば、一度プロットされた点については、操作部12によるドラッグ等により移動して位置調整することができる。
確定が指示されたと判断した場合(ステップS14;YES)、制御部11は、適正化された領域を表示された医用画像における所定構造物の領域として確定し(ステップS15)、表示された医用画像上の確定された所定構造物の領域上を囲む等により識別可能に表示し(ステップS16)、領域適正化処理Bを終了する。
このように、第2の実施形態の領域適正化処理Bでは、操作者の目視による領域指定の間違いを適正化により修正することができるので、操作者による領域指定の間違いを防止し、信頼度が高い診断を支援することができる。また、医師や技師等が所定構造物の輪郭の全てを正確に指定する必要がないため、操作者の領域指定の操作の手間が大幅に改善され、診断効率を向上させることができる。結果として、一人あたりの診断効率が向上することで、診断時間や患者の待ち時間を短縮することができる。
なお、画像DB141に記憶されている医用画像の中から選択された診断対象の医用画像が動画像である場合、制御部11は、代表画像において指定された所定構造物の領域を他のフレーム画像に展開する。代表画像において指定された所定構造物の領域を他のフレーム画像に展開する手法び効果は、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。
以上、本発明に係る画像診断支援装置1の実施形態について説明したが、上記実施形態における記述は、本発明に係る好適な画像診断支援装置の一例であり、これに限定されるものではない。
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ー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ー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、画像診断支援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。
1 画像診断支援装置
11 制御部
12 操作部
13 表示部
14 記憶部
141 画像DB
15 通信部
16 バス

Claims (6)

  1. 操作者の操作に応じた入力を行う操作部と、
    医用画像を表示する表示部と、
    前記表示部に表示された前記医用画像上において前記操作部により指定された所定構造物の領域と、前記医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、前記医用画像における前記所定構造物の領域を適正化する制御部と、
    を備える画像診断支援装置。
  2. 前記制御部は、さらに、前記所定構造物に関する情報に基づいて、前記医用画像における前記所定構造物の領域を適正化する請求項1に記載の画像診断支援装置。
  3. 前記制御部は、前記表示部に表示された前記医用画像から所定のアルゴリズムにより前記所定構造物の領域を判別し、その判別結果を前記表示部に表示させ、前記判別結果と異なる領域が前記所定構造物の領域として前記操作部により指定されると、前記指定された領域と、前記医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、前記所定構造物の領域を適正化する請求項1又は2に記載の画像診断支援装置。
  4. 前記制御部は、前記判別結果を前記表示部に表示する際、前記所定構造物の輪郭上に前記操作部により移動可能な可動点を表示し、前記可動点のうち1点が前記操作部により移動されると、移動後の前記可動点の位置と、前記医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、前記所定構造物の領域を適正化する請求項3に記載の画像診断支援装置。
  5. 前記制御部は、前記医用画像が複数のフレーム画像からなる動画像である場合、前記複数のフレーム画像のうち1のフレーム画像において前記所定構造物の領域が適正化されると、その適正化された領域のエッジ情報と、他のフレーム画像のエッジ情報に基づいて、自動的に前記他のフレーム画像における前記所定構造物の領域を適正化する請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像診断支援装置。
  6. 操作者の操作に応じた入力を行う操作部と、医用画像を表示する表示部を備える画像診断支援装置のコンピューターを、
    前記表示部に表示された前記医用画像上において前記操作部により指定された所定構造物の領域と、前記医用画像におけるエッジ情報とに基づいて、前記医用画像における前記所定構造物の領域を適正化する制御部、
    として機能させるためのプログラム。
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