JP4727476B2 - 医用画像情報の処理装置および確認作業支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は、医用画像情報の確認作業を支援する機能を備えた情報処理装置と、汎用のコンピュータをそのような情報処理装置として機能させるためのプログラムに関する。

病院や診療所では、放射線撮影などにより得られた画像をモニタに表示し、画像の観察（読影）により病変の有無や病変部の状態を判断する画像診断が行われている。画像診断は、診断に用いる画像が、どの患者のどの部位をどの方向から撮影した画像であるかを正しく認識した上で行う必要がある。画像診断を行う医師は、通常、画像自体の観察と、画像に付与されている付帯情報に基づいて、患者、撮影部位、撮影方向などを識別している。また、撮影により取得された画像を付帯情報とともにサーバコンピュータで管理し、ネットワークを介して診断に利用するＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）システムでは、画像を検索する際に上記付帯情報が用いられる。

上記のような環境では、万一、画像が表す被写体と、その画像に付与されている付帯情報が示す被写体とが異なるようなことがあると、適切な診断を行うことができなくなる。このため、撮影業務を行う技師は、通常、撮影により生成された画像とその画像に対し設定された付帯情報とをモニタ画面に表示して、両者の間に不整合がないか確認した上で、画像とその画像の付帯情報とからなる医用画像情報をサーバコンピュータに転送している。

しかしながら、医用画像情報について確認すべき項目は多数あるため、目視による確認を繰り返すことは、特に取り扱う画像情報の数が多い大病院などでは、技師にとって大きな負担となる。このため技師が行う確認作業を何らかの形で支援する機能の提供が強く望まれている。

付帯情報に含まれる情報のうち撮影方向に関しては、特許文献１において、画像自体から抽出した撮影方向の情報を、付帯情報として設定する装置が提案されている。
特開２００２−７２３８６号公報

特許文献１の装置によれば、例えば、ある被写体の正面画像に対し、誤って背面画像であることを示す情報が付与されてしまったとしても、誤りを容易に検出することができる。しかし、例えば左手を撮影した後、続いて右手を撮影した場合に、左手の画像に誤って右手の画像であることを示す情報が付与されてしまった場合には、誤りの検出は技師による目視確認に頼らざるを得なかった。

そこで、本発明は、被写体の撮影方向を示す情報に誤りがある場合のみならず、被写体自体を示す情報に誤りがある場合も含め、画像と付帯情報との不一致を自動的に検出できるようにし、これにより技師の負担を軽減することを課題とする。

本発明の医用画像情報処理装置は、医用画像とその医用画像の付帯情報により構成された医用画像情報を取り扱う医用画像情報処理装置であって、以下に説明する第１判別手段、第２判別手段および検出手段を備えることを特徴とするものである。

第１判別手段は、医用画像が表す被写体を付帯情報に含まれる被写体の情報に基づいて判別する手段であり、第２判別手段は、医用画像が表す被写体を医用画像が保持する情報に基づいて判別する手段である。「被写体」は撮影される対象のことであり、例えば「胸部側面」、「左手正面」というように、撮影部位と撮影方向により特定される対象を指す。同じ患者の同じ部位であっても撮影方向が異なれば被写体としては区別される。

医用画像情報を構成する付帯情報は、医用画像が生成された後その医用画像に付与され医用画像とともにセットで取り扱われる情報である。一般にタグ情報もしくはヘッダ情報などと称されている情報が、これに相当する。付帯情報として付与される情報には、撮影を行う技師が撮影時に設定する情報のほか、撮影を依頼した医師により設定され検査オーダシステムを介して撮影装置に転送される情報もある。付帯情報は、医用画像の画像処理において利用されたり、医用画像がモニタ画面に出力されるときに、共に画面に表示されたりする。

医用画像が保持する情報とは、医用画像の一部を構成する情報であり、何らかの画像処理を施さない限り医用画像と分離して取り扱うことができない情報を意味する。例えば、医用画像の濃度に係る情報は、医用画像が保持する情報に相当する。濃度に係る情報とは、例えば濃度ヒストグラムや濃度プロファイルである。医用画像の濃度ヒストグラムや濃度プロファイルは撮影部位や撮影方向によって異なる特徴を示すことが知られている。よって、第２判別手段により、医用画像の濃度ヒストグラムや濃度プロファイルを生成することとすれば、その濃度ヒストグラムや濃度プロファイルに基づいて被写体を判別することができる。この際、濃度ヒストグラムや濃度プロファイルから得られる情報に、さらに付帯情報に含まれる撮影条件および被写体の年齢の情報を加味して、被写体の判別を行ってもよい。例えば放射線の照射量などの撮影条件は、撮影部位によって異なるため、撮影条件から撮影部位を特定できるからである。但し、撮影条件は、例えば子供を撮影するときは大人を撮影するときよりも放射線量を抑え目にするなど、年齢によって変化させることが少なくない。よって撮影条件を参照するときは、年齢の情報を合わせて参照することが望ましい。

検出手段は、第１判別手段により判別された被写体を第２判別手段により判別された被写体と照合することにより、医用画像が取得されたときにその医用画像が表す被写体として設定された被写体と、取得された医用画像が実際に表している被写体との不一致を検出する。例えば、複数の被写体を連続して撮影するときに撮影の順番を誤ったり、付帯情報の入力を誤ったりしたときに、検出手段により不一致が検出される。

また、上記医用画像情報処理装置は、不一致が検出された際に画面表示や音声により警告する警告手段を備えていることが望ましい。

以上に説明した医用画像情報処理装置の各機能は、汎用のコンピュータに本発明の確認作業支援プログラムを実装することによっても提供できる。本発明の確認作業支援プログラムは、医用画像と該医用画像の付帯情報により構成された医用画像情報の確認作業を支援するためのプログラムであって、コンピュータに、医用画像が表す被写体を前記付帯情報に含まれる被写体の情報に基づいて判別する第１判別処理と、医用画像が表す被写体を前記医用画像が保持する情報に基づいて判別する第２判別処理と、第１判別処理において判別された被写体を第２判別処理において判別された被写体と照合することにより、医用画像が取得されたときにその医用画像が表す被写体として設定された被写体と、取得された医用画像が実際に表している被写体との不一致を検出する検出処理とを実行させることを特徴とするものである。

本発明の医用画像情報処理装置および確認作業支援プログラムによれば、医用画像が表す被写体が、その医用画像情報を構成する付帯情報に基づいて判別され、さらにその医用画像情報を構成する医用画像が保持する情報に基づいても判別され、いずれかの情報に誤りがあった場合には２つの判別結果の照合により付帯情報もしくは医用画像のいずれかに問題があることが自動的に検出される。このため、医用画像情報の確認を行う技師の負担が軽減され、確認作業の効率が向上し、診断を行う医師に良質な医用画像情報を迅速に提供できるようになる。

医用画像情報を生成する装置（以下、モダリティ）は、大別すると、撮影により得られる情報から直ちに画像データを生成して出力するタイプのものと、撮影により得られる情報を記録シートに記録し、その記録シートに記録された情報を読み取って画像データを生成して出力するタイプのものがある。撮影業務を行う技師は、モダリティのタイプに拘わらず生成されたすべての画像の内容を確認するが、内容確認の負担が比較的大きいのは後者のタイプのモダリティにより生成された医用画像情報である。特に、撮影装置と記録シートの読取装置が別個の装置である場合、装置間で記録シートを移動する際にシートの順番が入れ替わる可能性があるため、慎重に画像を確認する必要がある。そこで、以下の説明では、そのようなモダリティにより生成された医用画像情報を取り扱う場合を例示しながら説明する。

図１に手正面（甲側）の撮影の様子を例示する。手の撮影は、通常、撮影台１の上にカセッテ２に装填された記録シート３を配し、その上に被写体である手４を載せ、被写体上方に配置されたＸ線管球５により手４に放射線を照射して行う。記録シート３としては、Ｘ線フィルムや、放射線エネルギーを蓄積する輝尽性蛍光体シートが知られている。

図２に示す処理装置６は、本発明の医用画像情報処理装置の一実施形態に相当する装置で、図２（ａ）は装置の概観図、図２（ｂ）は装置の機能を概念的に示した図である。この処理装置６は、挿入口７から挿入された記録シート３から放射線画像を読み取ってデジタル画像データを生成する読取部６１と、そのデジタル画像データに付帯情報を付与して医用画像情報を生成する情報生成部６２を備えている。また処理装置６には、キーボード８とモニタ９が接続されている。

読取部６１は、記録シート３に記録されている放射線画像を光学的に読取って画像データを生成する。例えば、記録シート３が輝尽性蛍光体シートの場合には、励起光を記録シート３に照射して蓄積されているエネルギーに応じた輝尽発光光を生じせしめ、その輝尽発光光を光電変換により電気信号に換え、その電気信号に基づいて各画素の値が数値で表現された画像データを構成する。

情報生成部６２は、キーボード８からの入力やモニタ９への出力を制御しながら医用画像情報の生成に必要な情報を収集し、医用画像情報を生成する。詳細には、情報生成部６２は、医用画像に関する各種設定を受け付ける設定手段６２１、設定された情報と読取部が生成した画像データから診断用の医用画像情報を生成する医用画像情報生成手段６２２、装置のオペレータに生成された医用画像情報を確認させる確認作業支援手段６２３を備える。本実施形態では、設定手段６２１、医用画像情報生成手段６２２および確認作業支援手段６２３は、処理装置６に組み込まれた設定プログラム、医用画像情報生成プログラムおよび確認作業支援プログラムにより実現される。正確には、処理装置６が備えるＣＰＵ（図示せず）が、各プログラムにおいて規定された処理を実行することにより実現される。

以下、設定手段６２１の処理について説明する。撮影時に設定される情報としては、患者の情報（患者ＩＤ、氏名、年齢、性別など）、撮影日時の情報、被写体に関する情報（部位、撮影方向など）、撮影条件（放射線量など）の情報などがある。設定プログラム６２１は、モニタ９に設定画面を表示し、これらの情報の設定入力をキーボード８から受け付ける。

設定手段６２１は、入力を簡単にするための機能も提供している。例えば、過去に入力された患者情報は設定手段６２１の機能により装置内部の患者情報データベースに記憶される。このため、過去に設定を行ったことがある患者については、オペレータは患者ＩＤを入力するだけでよい。患者ＩＤが入力されると、設定手段６２１の機能によりデータベースに登録されている他の患者情報が自動的に読み出されて設定される。また、被写体の部位、撮影方向、撮影条件などは、キー入力しなくても、予め登録されている項目が撮影メニューとしてモニタ９の画面に一覧表示されるので、表示された項目の中から所望の項目を選択するだけで簡単に設定を行うことができる。なお、撮影メニューの項目の中には、「左手正面」、「左手側面」など記録シートごとに選択する項目のほか、「腰椎６方向」など複数シート分の設定を一括して行う項目も用意されている。

医用画像情報生成手段６２２は、読取部６１により生成された画像データと、設定画面において設定された情報とを対応づけ、医用画像と付帯情報とからなる医用画像情報を生成する。付帯情報の中には、撮影メニューにおいて選択された項目も含まれ、その中には例えば「左手正面」、「左手背面」、「左手左側面」、「左手右側面」といった被写体の情報も含まれる。なお、本実施形態では、医用画像情報のフォーマットは、ＤＩＣＯＭ規格に準拠するものとする。

図３は、図２（ｂ）の確認作業支援手段６２３により実行される処理の一例を示すフローチャートである。確認作業支援手段６２３は、表示要求があった医用画像情報、すなわち確認の対象となる医用画像情報を構成する付帯情報の中から、上記撮影メニューにより選択設定された被写体情報、すなわち撮影部位と撮影方向を示す情報を探索して参照する（Ｓ１０１）。この際、撮影条件として設定されている管電圧（ｋＶ）、管電流（ｍＡ）、撮影時間（秒）の情報と、被写体の年齢の情報を、合わせて参照する。そして、参照した被写体情報に基づいて撮影メニューで設定された被写体を判別する（Ｓ１０２）。

次に、その医用画像情報を構成する画像データを作業用メモリに記憶せしめ、その画像データを対象とした濃度解析処理を実行する（Ｓ１０３）。具体的には、その画像データの濃度ヒストグラムと濃度プロファイルを作成する。

一般に、放射線画像では、横軸を濃度、縦軸をその濃度の出現頻度とする濃度ヒストグラムを作成した場合、その濃度ヒストグラムの形状は被写体によって異なることが知られている。下腿骨の画像は、腹部正面の画像と比べると、放射線が直接記録シートに照射される領域（素抜け領域）が広い。このため、下腿骨の画像のヒストグラムでは、図４に示すように、素抜け領域の濃度に相当する濃度に対する値が、腹部正面画像のヒストグラムに比べて大きくなる。同様に、腹部側面の画像も、腹部正面の画像よりは素抜け領域が広く、素抜け領域の多少は濃度ヒストグラムの形状の違いとして現れる。

よって、濃度ヒストグラムを生成し、そのヒストグラムを解析して適切な特徴量を抽出すれば、その特徴量に基づいて被写体を分類することができる。例えば、濃度が所定の閾値を超える画素の累積出現頻度を特徴量として求め、その値が所定値を超えているか否かによって医用画像を分類する方法などが考えられる。

また、被写体は、濃度プロファイルによってもある程度判別することができる。例えば、手の画像の場合、５本の指を横切る線上の画素を対象にして濃度プロファイルを作成すれば、図５に例示するように、指の存在が濃度プロファイルの形状に現れる。この際、親指と人差し指の間の間隔は、親指以外の４本の指の間の間隔よりも広いので、指間距離を特徴量として抽出し、間隔が広い箇所が画像の右寄りにあるか、左寄りにあるかを判別すれば、右手と左手を区別することもできる。

また、例えば、下腿骨のように太い脛骨と細い腓骨からなる部位の場合には、骨の太さおよび骨の配置が濃度プロファイルの形状に現れるので、これにより下腿骨であること、また右足と左足を区別することができる。さらには、例えば、頭部、胸部、腹部の画像のように、正面や背面の画像は左右対称であるが、側面の画像は左右対称にならない画像の場合も、濃度プロファイルの形状の対称／非対称によって、正面および背面画像と側面画像とを区別することができる。

そこで、確認作業支援手段６２３は、濃度ヒストグラムと濃度プロファイルから抽出された特徴量に基づいて被写体を判別する（Ｓ１０４）。判別には、複数種類の特徴量を用いることが望ましい。１つの特徴量のみでは必ずしも正確に被写体を判別できるとは限らないが、複数の特徴量を組み合わせることにより、少なくとも付帯情報との不一致を検出するのに十分な程度には被写体を判別（分類）することができる。判別に使用する特徴量、およびその組み合わせは、サンプルヒストグラムやサンプルプロファイルを使った学習により求めることが望ましい。

なお、ステップＳ１０４では、濃度解析に基づく判別に先立ち、ステップＳ１０１で参照した撮影条件と被写体の年齢の情報による撮影部位の判別を行ってもよい。放射線の管電圧（ｋＶ）、管電流（ｍＡ）、撮影時間（秒）は、撮影部位によって、また被写体の年齢によって、それぞれ設定すべき値の範囲が制限されているので、撮影条件の情報と被写体の情報から、撮影部位を大まかに特定することができるからである。撮影部位が予め特定されていれば、その撮影部位の判別を行う上で有効な特徴量を優先的に濃度ヒストグラムや濃度プロファイルから抽出することもでき、濃度解析処理の計算量を低減することができる。

続いて、ステップＳ１０２における判別結果と、ステップＳ１０４における判別結果とを照合する（Ｓ１０５）。照合の結果が一致しなかった場合には、確認作業支援プログラム６２３は、図６に例示するように、付帯情報１０と医用画像１１を画面に表示した上で、さらに同じ画面に不一致を警告するとともに修正の要否を問い合わせるメッセージ１２を表示する（Ｓ１０６）。また、メッセージとともに「はい」または「いいえ」を選択するための操作ボタン１３も表示する。この際、メッセージの表示とともに、スピーカから警告音を出力したり、上記メッセージを音声として出力したりしてもよい。

次に、確認作業支援手段６２３は操作ボタン１３の操作入力を受け付ける（Ｓ１０７）。「はい」のボタンが操作されたときには、設定手段６２１を起動し、もしくは設定手段６２１の撮影メニューによる設定機能と同等の機能のみを提供する他の手段を起動し、付帯情報の再設定を行うための画面をモニタに表示する（Ｓ１０８）。

ステップＳ１０５において照合の結果が一致したとき、ステップＳ１０７において「いいえ」ボタンが選択されたとき、およびステップＳ１０８において付帯情報の再設定が完了したときには、確認作業支援手段６２３は、すべての付帯情報と医用画像をモニタ９の画面に表示して、オペレータに最終確認を促す（Ｓ１０９）。ステップＳ１０９において確認が済んだことを示す操作入力が検出されると、医用画像情報に含まれる付帯情報が変更後の付帯情報に更新され、確認済みの医用画像情報が保存される（Ｓ１１０）。この際、付帯情報の１つとして、確認済みであることを示す情報を付加してもよい。

本実施形態の情報処理装置６によれば、撮影順番の誤りや付帯情報の設定誤りにより医用画像と医用画像の付帯情報との間に不整合が生じてしまった場合に、その旨を通知して警告するメッセージが出力される。また、不一致が検出されたときに、その場で付帯情報の設定画面を呼び出して付帯情報を修正することもできる。このため、画像情報の確認を行う技師は、警告があったときに特に慎重に確認を行えばよく、従来に比べ技師による確認作業の負担は大幅に軽減される。

なお、上記実施形態は、確認作業支援の１つとして付帯情報の修正画面を呼び出す機能を提供しているが、単に不一致を警告するだけでもよい。また、上記実施形態では、オペレータに修正要否の問い合わせを行った上で付帯情報を修正しているが、問い合わせを行うことなく自動的に修正する形態も考えられる。

また、上記実施形態では、不一致の警告をモニタ画面にメッセージを表示することにより行っているが、画面には確認の対象となる医用画像情報のみを表示し、不一致の警告を音声のみによって行う形態も考えられる。モニタ画面が小さく表示スペースが限られている場合など、音声のみによる警告のほうが好ましい場合もある。

図７に、確認済みの医用画像情報を利用するシステムの一例を示す。図に示すように、このシステムは、画像生成モダリティ１４と、確認用ワークステーション１５と、サーバ１６および医師用ワークステーション１７を備える。これらの装置は、ネットワーク１８を介して互いに通信可能な状態となっている。

上記実施形態において例示した処理装置６は、画像生成モダリティ１４と確認用ワークステーション１５の機能を兼ね備えたものであるが、ＣＴ（Computed Tomography）やＭＲ（Magnetic Resonance）のように撮影、設定、画像生成の機能が一体化された装置の場合には、画像の確認は、確認用ワークステーション１５を用いて行われる。確認用ワークステーションは、汎用のワークステーションに前述の確認作業支援プログラムを組み込んだものとすればよい。

上記構成において確認用ワークステーション１５（画像生成モダリティとの兼用装置を含む）により確認された医用画像情報は、ネットワーク１８を介してサーバ１６に転送され、大容量ストレージ１９にファイリングされる。さらに、サーバ１６は、ファイリングされた画像情報を医師用ワークステーション１７からの要求に応じて提供する。

本発明は、このＰＡＣＳシステムのように多種類のモダリティにより生成された多数の医用画像情報に対し、正確かつ迅速に確認を行わなければならない環境において、特に大きな効果を発揮する。

左手正面の撮影の様子を示す図 医用画像情報処理装置の概要を示す図 確認作業支援手段の処理の一例を示すフローチャート 濃度ヒストグラムに基づく被写体の判別について説明するための図 濃度プロファイルに基づく被写体の判別について説明するための図 警告メッセージの例を示す図 確認された医用画像情報を利用するＰＡＣＳシステムを示す図

符号の説明

１ 撮影台、２ カセッテ、３ 記録シート、４ 被写体（左手）、５ Ｘ線管球、
６ 医用画像情報処理装置、７ 挿入口、８ キーボード、９ モニタ、
１０ 付帯情報、１１ 医用画像、１２ 警告メッセージ、１３ 操作ボタン、
１４ 画像生成モダリティ、１５ 確認用ワークステーション １６ サーバ、
１７ 医師用ワークステーション、１８ ネットワーク、１９ 大容量ストレージ

Claims (3)

1. 医用画像と該医用画像の付帯情報により構成された医用画像情報を取り扱う医用画像情報処理装置であって、
   医用画像が表す被写体を、前記付帯情報に含まれる被写体の情報に基づいて判別する第１判別手段と、
   前記医用画像の濃度ヒストグラムおよび／または濃度プロファイルを生成し、該濃度ヒストグラムおよび／または濃度プロファイルに基づいて、前記医用画像が表す被写体を判別する第２判別手段と、
   前記第１判別手段により判別された被写体を前記第２判別手段により判別された被写体と照合することにより、前記医用画像が取得されたときに該医用画像が表す被写体として設定された被写体と、取得された医用画像が実際に表している被写体との不一致を検出する検出手段とを備え、
   前記第２判別手段が、前記濃度ヒストグラムおよび／または濃度プロファイルに基づく判別処理において、前記付帯情報に含まれる撮影条件および被写体の年齢の情報を利用することを特徴とする医用画像情報処理装置。
2. 前記検出手段により前記被写体の不一致が検出されたときに、該不一致を画面表示および／または音声により警告する警告手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の医用画像情報処理装置。
3. 医用画像と該医用画像の付帯情報により構成された医用画像情報の確認作業を支援するためのプログラムであって、コンピュータに、
   医用画像が表す被写体を、前記付帯情報に含まれる被写体の情報に基づいて判別する第１判別処理と、
   前記医用画像の濃度ヒストグラムおよび／または濃度プロファイルを生成し、該濃度ヒストグラムおよび／または濃度プロファイルに基づいて、前記医用画像が表す被写体を判別する第２判別処理と、
   前記第１判別処理において判別された被写体を前記第２判別処理において判別された被写体と照合することにより、前記医用画像が取得されたときに該医用画像が表す被写体として設定された被写体と、取得された医用画像が実際に表している被写体との不一致を検出する検出処理とを実行させ、
   前記濃度ヒストグラムおよび／または濃度プロファイルに基づく判別処理において、前記付帯情報に含まれる撮影条件および被写体の年齢の情報を利用することを特徴とする医用画像情報の確認作業支援プログラム。

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