JP5133505B2 - Image determination apparatus and X-ray CT apparatus - Google Patents
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Images
Description
本発明は、医療用画像診断機器または産業用画像判定装置において、画像を用いた画像判定装置の画像判定・診断・分類の論理の結果出力方法に関する。 The present invention relates to a method for outputting a result of logic of image determination / diagnosis / classification of an image determination apparatus using an image in a medical image diagnostic apparatus or an industrial image determination apparatus.
従来の画像判定装置においては、画像判定のパラメータ(parameter)を変更するとその判定結果から過去の判定論理に基く判定結果は再現できなかった(例えば、特許文献1参照)。しかし、画像判定アルゴリズム(algorithm)の進化、新たな画像特徴パラメータの発見により判定論理を変更したい場合がある。しかし、それと同時に過去に積上げた判定結果も再現させられるようにしておきたい要望もある。これらを考えると、「新しい判定論理と以前の判定論理の複数の判定論理を実現できるシステム(system)」,「新しい判定論理に基づく結果から以前の判定論理に基づく判定結果を再現できるシステム」を実現しない限りは、新しい判定論理だけを出力するシステムは使い勝手が悪い場合があり問題であった。
今後は、学習機能を持った画像判定装置、画像判定論理を進歩させて行く画像判定装置は必須の方向である。しかしその一方で、その判定論理の進化の過程のある時点の判定論理に基づいて、すべての蓄積された画像を同一の判定論理で判定結果を再現できる画像判定装置の必要性は大きくなる方向である。 In the future, an image determination apparatus having a learning function and an image determination apparatus that advances image determination logic will be essential directions. However, on the other hand, based on the decision logic at a certain point in the process of evolution of the decision logic, there is a growing need for an image decision device that can reproduce the decision result of all accumulated images with the same decision logic. is there.
そこで、本発明の目的は、進化し続ける学習機能を持った画像判定装置であっても、過去のある時点の判定基準に基づいて判定したり、現在の判定基準に基づいて判定したりできるような複数の判定論理からある1つの判定論理に基づいた、判定結果を出力できる画像判定装置を実現することにある。 Therefore, an object of the present invention is to enable determination based on a determination criterion at a certain past time or determination based on a current determination criterion even in an image determination device having a learning function that continues to evolve. Another object of the present invention is to realize an image determination apparatus capable of outputting a determination result based on one determination logic from a plurality of determination logics.
また、本発明の別の目的は、複数の判定論理に基づいた複数の判定結果を出力できる画像判定装置を実現することにある。 Another object of the present invention is to realize an image determination apparatus capable of outputting a plurality of determination results based on a plurality of determination logics.
本発明は、画像を用いた画像判定装置においては、通常、判定・診断・分類論理(以下判定論理と呼ぶ)を変更すると前の判定論理に戻ることはできない。しかし、新しい判定論理を古い判定論理の上に構築すれば前の判定論理を再現することは可能である。また、これを操作者・使用者にわからないようにする場合は、内部的に行うことで過去の判定論理および現在の判定論理を再現させることを特徴とする画像判定装置、画像判定方法およびX線CT装置を提供する。 In the image determination apparatus using an image according to the present invention, it is usually not possible to return to the previous determination logic when the determination / diagnosis / classification logic (hereinafter referred to as determination logic) is changed. However, if the new decision logic is built on the old decision logic, it is possible to reproduce the previous decision logic. In order to prevent the operator / user from knowing this, the image determination apparatus, the image determination method, and the X-ray are characterized by reproducing the past determination logic and the current determination logic internally. A CT apparatus is provided.
第1の観点では、本発明は、画像データを入力する画像データ入力手段と、前記画像データに対して前処理をし2値化する画像2値化手段と、前記2値化された画像に対して連続領域ごとにラベリングを行う連続領域番号付手段と、前記ラベリングされた連続領域(セグメント)ごとに画像特徴パラメータを計測・測定する画像特徴パラメータ計測手段と、前記画像特徴パラメータを用いて、判定論理、診断論理または分類論理により、判定・診断・分類を行う画像判定手段と、前記判定・診断・分類により得られた結果を出力する結果出力手段と、を備える画像判定装置において、前記画像判定手段は、前記判定論理を変更する場合に、過去の判定論理に新しい論理を付加させる判定論理手段を有することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a first aspect, the present invention provides an image data input means for inputting image data, an image binarization means for pre-processing the image data and binarizing, and the binarized image. On the other hand, using continuous area numbering means for labeling each continuous area, image feature parameter measuring means for measuring and measuring image feature parameters for each labeled continuous area (segment), and using the image feature parameters, In the image determination apparatus, comprising: an image determination unit that performs determination / diagnosis / classification by determination logic, diagnosis logic, or classification logic; and a result output unit that outputs a result obtained by the determination / diagnosis / classification. The determination means provides an image determination apparatus comprising determination logic means for adding a new logic to a past determination logic when the determination logic is changed.
上記第1の観点における画像判定装置では、過去の判定論理に新しい判定論理を付加させているため、過去の判定論理の判定結果も出力可能である。
第2の観点では、本発明は、画像データを入力する画像データ入力手段と、前記画像データに対して前処理をし2値化する画像2値化手段と、前記2値化された画像に対して連続領域ごとにラベリングを行う連続領域番号付手段と、前記ラベリングされた連続領域(セグメント)ごとに画像特徴パラメータを計測・測定する画像特徴パラメータ計測手段と、前記画像特徴パラメータを用いて、判定論理、診断論理あるいは分類論理により、判定・診断・分類を行う画像判定手段と、前記画像判定手段に対し、複数ある判定論理の種類・条件を入力できる判定論理条件入力手段と、前記画像判定手段により得られた結果を出力する結果出力手段と、を備える画像判定装置において、前記画像判定手段は、前記判定論理条件入力手段で指定された判定論理に基づいて判定を行うことを特徴とする画像判定装置を提供する。
In the image determination apparatus according to the first aspect, since a new determination logic is added to the past determination logic, the determination result of the past determination logic can also be output.
In a second aspect, the present invention provides an image data input means for inputting image data, an image binarization means for performing preprocessing on the image data and binarizing, and the binarized image. On the other hand, using continuous area numbering means for labeling each continuous area, image feature parameter measuring means for measuring and measuring image feature parameters for each labeled continuous area (segment), and using the image feature parameters, Image determination means for performing determination / diagnosis / classification by determination logic, diagnosis logic or classification logic, determination logic condition input means for inputting a plurality of types / conditions of determination logic to the image determination means, and the image determination A result output means for outputting a result obtained by the means, wherein the image determination means is a determinism specified by the determination logic condition input means. Provided is an image determination apparatus characterized in that determination is performed based on a reason.
上記第2の観点における画像判定装置では、指定された判定論理に切り換えて判断の結果出力をすることは画像特徴パラメータ計測手段に影響を与えずに、判定論理部のみを入れかえればよいので可能である。 In the image determination apparatus according to the second aspect, it is possible to switch to the specified determination logic and output the determination result because it is sufficient to replace only the determination logic unit without affecting the image feature parameter measurement means. It is.
第3の観点では、本発明は、第1または2の観点に記載の画像判定装置において、前記結果出力手段が、前記画像判定手段により複数の判定論理により得られた複数種類の結果を出力することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a third aspect, the present invention provides the image determination apparatus according to the first or second aspect, wherein the result output means outputs a plurality of types of results obtained by the image determination means using a plurality of determination logics. An image determination apparatus characterized by the above is provided.
上記第3の観点における画像判定装置では、複数の判定論理により得られた複数種類の結果を出力することは可能である。これにより、診断する人、最終判断をする人の判定精度を上げることが可能である。 In the image determination device according to the third aspect, it is possible to output a plurality of types of results obtained by a plurality of determination logics. Thereby, it is possible to improve the determination accuracy of the person making the diagnosis and the person making the final decision.
第4の観点では、本発明は、第1ないし3のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記結果出力手段が、複数種の判定結果を持てる構造の判定結果データベースを備えることを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a fourth aspect, the present invention provides the image determination apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the result output unit includes a determination result database having a structure capable of holding a plurality of types of determination results. An image determination apparatus is provided.
上記第4の観点における画像判定装置では、複数の判定論理に基づく判定結果を持てる構造のデータベースを作成すれば可能である。これにより、複数の判定結果を出力することができ、診断する人、最終判断をする人の判定精度を上げることが可能である。 In the image determination apparatus according to the fourth aspect, it is possible to create a database having a structure that can have determination results based on a plurality of determination logics. As a result, a plurality of determination results can be output, and the determination accuracy of the person making the diagnosis and the person making the final determination can be increased.
第5の観点では、本発明は、第1ないし4のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記結果出力手段が、複数種の判定結果を出力できるように細分化された判定結果データベースを備えることを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a fifth aspect, the present invention provides the determination result database subdivided so that the result output means can output a plurality of types of determination results in the image determination apparatus according to any one of the first to fourth aspects. An image determination apparatus is provided.
上記第5の観点における画像判定装置では、複数の判定論理に対応できるように、画像特徴パラメータの組合わせを多重にしておき、細分化されたデータベース構造を実現しているので複数の判定結果を出力することはできる。これにより、診断する人、最終判断をする人の判定精度を上げることが可能である。 In the image determination apparatus according to the fifth aspect, a combination of image feature parameters is multiplexed so as to correspond to a plurality of determination logics, and a subdivided database structure is realized. It can be output. Thereby, it is possible to improve the determination accuracy of the person making the diagnosis and the person making the final decision.
第6の観点では、本発明は、第1ないし5のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記結果出力手段が、複数種の判定結果を出力できるように細分化された判定結果データベースから、複数種の判定結果を出力することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a sixth aspect, the present invention provides a determination result database subdivided so that the result output means can output a plurality of types of determination results in the image determination apparatus according to any one of the first to fifth aspects. From the above, an image determination apparatus is provided that outputs a plurality of types of determination results.
上記第6の観点における画像判定装置では、複数の判定論理に対応できるように、画像特徴パラメータの組合わせを多重にしておき、細分化されたデータベース構造を実現しているので複数の判定結果を出力することはできる。これにより、診断する人、最終判断をする人の判定精度を上げることが可能である。 In the image determination apparatus according to the sixth aspect, a combination of image feature parameters is multiplexed so that a plurality of determination results can be handled, so that a plurality of determination results can be obtained. It can be output. Thereby, it is possible to improve the determination accuracy of the person making the diagnosis and the person making the final decision.
第7の観点では、本発明は、第1ないし6のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記結果出力手段が、複数種の判定結果を出力できるように細分化された判定結果データベースから、1種類の判定結果を出力することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a seventh aspect, the present invention is the image determination apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the result output unit is subdivided so that a plurality of types of determination results can be output. Therefore, an image determination apparatus is provided that outputs one type of determination result.
上記第7の観点における画像判定装置では、複数種の判定結果を用いて、それらの結果の論理演算などの結果をもって1つの最終結果とすることができる。これにより、判定結果の精度を上げることが可能である。 In the image determination apparatus according to the seventh aspect, a plurality of types of determination results can be used, and a result of a logical operation or the like of these results can be used as one final result. Thereby, the accuracy of the determination result can be increased.
第8の観点では、本発明は、第1ないし7のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記結果出力手段が、複数種の判定結果をそれぞれ演算して最終的な判定結果として複数種の判定結果を出力することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In an eighth aspect, the present invention provides the image determination apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the result output unit calculates a plurality of determination results as a plurality of final determination results. An image determination apparatus is provided that outputs a determination result of a seed.
上記第8の観点における画像判定装置では、複数種の判定結果を用いて、それらの結果の論理演算などの結果をもって複数種の判定結果を出すことができる。これにより、診断する人、最終判断をする人の判定精度を上げることが可能である。 In the image determination apparatus according to the eighth aspect, it is possible to use a plurality of types of determination results and to output a plurality of types of determination results with the result of logical operation or the like of the results. Thereby, it is possible to improve the determination accuracy of the person making the diagnosis and the person making the final decision.
第9の観点では、本発明は、第1ないし8のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記画像判定手段が、学習機能により判定論理を変化でき、前記変化の過去の判定論理を記憶し、さらに前記結果出力手段は、前記画像判定手段から過去から現在までの学習している各種の段階の中から複数の判定結果を選択して結果出力することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a ninth aspect, the present invention provides the image determination apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the image determination unit can change the determination logic by a learning function, and the past determination logic of the change can be obtained. An image determination apparatus characterized in that the result output means selects a plurality of determination results from various stages learned from the past to the present from the image determination means, and outputs the results. provide.
上記第9の観点における画像判定装置では、過去から現在まで学習している各々の学習過程段階の中の複数の判定結果を選択して複数の判定結果を出すので、これにより、診断する人、最終判断をする人の判定精度を上げることが可能である。 In the image determination device according to the ninth aspect, since a plurality of determination results in each learning process stage learning from the past to the present are selected and a plurality of determination results are output, It is possible to improve the determination accuracy of the person who makes the final determination.
第10の観点では、本発明は、第1ないし9のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記画像判定手段が、学習機能により判定論理を変化でき、前記変化の過去の判定論理を記憶し、前記結果出力手段は、前記画像判定手段から過去から現在までの学習している各々の学習過程段階の中から1つの判定結果を選択して結果出力することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a tenth aspect, the present invention provides the image determination apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the image determination unit can change the determination logic by a learning function, and the past determination logic of the change can be obtained. And the result output means selects one determination result from each learning process stage learned from the past to the present from the image determination means, and outputs the result. I will provide a.
上記第10の観点における画像判定装置では、過去から現在まで学習している各種の段階の中の複数の判定結果の論理演算などの結果をもって1つの最終結果とすることができる。例えば、学習過程の進行状況に応じて収束しそうな方向をあらかじめ予測して判定結果を出すことも可能である。 In the image determination apparatus according to the tenth aspect, a result such as a logical operation of a plurality of determination results in various stages learned from the past to the present can be used as one final result. For example, it is possible to predict in advance a direction that is likely to converge according to the progress of the learning process, and to output a determination result.
第11の観点では、本発明は、第1ないし10のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記画像データ入力手段が、X線画像データを入力することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In an eleventh aspect, the present invention provides the image determination apparatus according to any one of the first to tenth aspects, wherein the image data input means inputs X-ray image data. provide.
上記第11の観点における画像判定装置では、X線画像データを入力することにより、X線画像判定装置が実現できる。
第12の観点では、本発明は、第1ないし11のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記画像データ入力手段が、複数枚のX線断層像からなる3次元X線断層像を入力することを特徴とする画像判定装置を提供する。
In the image determination apparatus according to the eleventh aspect, an X-ray image determination apparatus can be realized by inputting X-ray image data.
In a twelfth aspect, the present invention provides the image determination apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, in which the image data input unit generates a three-dimensional X-ray tomographic image including a plurality of X-ray tomographic images. Provided is an image determination device characterized by inputting.
上記第12の観点における画像判定装置では、複数枚のX線断層像からなる3次元X線断層像つまり、xyz座標空間に広がる3次元X線断層像またはxy座標空間と時間軸方向に広がる3次元X線断層像を入力することにより、xyz座標空間の3次元X線断層像画像判定装置、時系列X線断層像の3次元X線断層像画像判定装置を実現できる。
In the image determination apparatus according to the twelfth aspect, a three-dimensional X-ray tomogram composed of a plurality of X-ray tomograms, that is, a three-dimensional X-ray tomogram that extends in the xyz coordinate space or an xy coordinate space that extends in the
第13の観点では、本発明は、第1ないし12のいずれか1つに記載の画像判定装置において、前記画像データ入力手段が、複数枚のX線断層像からなる4次元X線断層像を入力することを特徴とする画像判定装置を提供する。 In a thirteenth aspect, the present invention provides the image determination apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the image data input unit generates a four-dimensional X-ray tomographic image including a plurality of X-ray tomographic images. Provided is an image determination device characterized by inputting.
上記第13の観点における画像判定装置では、z軸方向と時間軸方向に広がった複数枚のX線断層像から4次元X線断層像を構成することができる。これにより、時系列のxyz座標空間による4次元X線断層像画像判定装置を実現できる。 In the image determination apparatus according to the thirteenth aspect, a four-dimensional X-ray tomographic image can be formed from a plurality of X-ray tomographic images spread in the z-axis direction and the time-axis direction. As a result, a four-dimensional X-ray tomographic image determination apparatus using a time-series xyz coordinate space can be realized.
第14の観点では、本発明は、画像データを入力し、前記画像データに対して前処理の後に2値化し、前記2値化された画像に対して連続領域ごとにラベリングを行い、前記ラベリングされた連続領域(セグメント)ごとに画像特徴パラメータを計測・測定し、前記画像特徴パラメータを用いて、判定論理、診断論理または分類論理により、判定・診断・分類を行い、前記判定・診断・分類により得られた結果を出力する画像判定方法において、前記判定・診断・分類は、前記判定論理を変更する場合に、過去の判定論理に新しい論理を付加させることを特徴とする画像判定方法を提供する。 In a fourteenth aspect, the present invention inputs image data, binarizes the image data after preprocessing, performs labeling on the binarized image for each continuous region, and performs the labeling The image feature parameters are measured and measured for each continuous region (segment), and the image feature parameters are used for determination / diagnosis / classification by determination logic, diagnosis logic or classification logic, and the determination / diagnosis / classification is performed. In the image determination method for outputting the result obtained by the above, the determination / diagnosis / classification provides an image determination method in which a new logic is added to a past determination logic when the determination logic is changed To do.
上記第14の観点における画像判定方法では、過去の判定論理に新しい判定論理を付加させているため、過去の判定論理の判定結果も出力可能である。
第15の観点では、本発明は、画像データを入力し、前記画像データに対して前処理の後に2値化し、前記2値化された画像に対して連続領域ごとにラベリングを行い、前記ラベリングされた連続領域(セグメント)ごとに画像特徴パラメータを計測・測定し、前記画像特徴パラメータを用いて、判定論理、診断論理あるいは分類論理により、判定・診断・分類を行い、前記判定・診断・分類に対し、複数ある判定論理の種類・条件を入力し、前記判定・診断・分類により得られた結果を出力する画像判定方法において、前記判定・診断・分類は、前記種類・条件で指定された判定論理に基づいて判定を行うことを特徴とする画像判定方法を提供する。
In the image determination method according to the fourteenth aspect, since a new determination logic is added to the past determination logic, the determination result of the past determination logic can also be output.
In a fifteenth aspect, the present invention inputs image data, binarizes the image data after preprocessing, performs labeling on the binarized image for each continuous region, and performs the labeling The image feature parameters are measured and measured for each continuous region (segment), and the image feature parameters are used for determination / diagnosis / classification by determination logic, diagnosis logic or classification logic, and the determination / diagnosis / classification On the other hand, in the image determination method for inputting a plurality of types / conditions of determination logic and outputting the results obtained by the determination / diagnosis / classification, the determination / diagnosis / classification is specified by the type / condition Provided is an image determination method characterized by performing determination based on determination logic.
上記第14の観点における画像判定方法では、指定された判定論理に切り換えて判断の結果出力をすることは画像特徴パラメータ計測手段に影響を与えずに、判定論理部のみを入れかえればよいので可能である。 In the image judging method according to the fourteenth aspect described above, it is possible to switch to the designated judgment logic and output the judgment result because only the judgment logic unit needs to be replaced without affecting the image feature parameter measuring means. It is.
第16の観点では、本発明は、画像データを入力する画像データ入力手段と、前記画像データに対して前処理をし2値化する画像2値化手段と、前記2値化された画像に対して連続領域ごとにラベリングを行う連続領域番号付手段と、前記ラベリングされた連続領域(セグメント)ごとに画像特徴パラメータを計測・測定する画像特徴パラメータ計測手段と、前記画像特徴パラメータを用いて、判定論理、診断論理または分類論理により、判定・診断・分類を行う画像判定手段と、前記判定・診断・分類により得られた結果を出力する結果出力手段と、を備えるX線CT装置において、前記画像判定手段は、前記判定論理を変更する場合に、過去の判定論理に新しい論理を付加させる判定論理手段を有することを特徴とするX線CT装置を提供する。 In a sixteenth aspect, the present invention provides image data input means for inputting image data, image binarization means for performing preprocessing on the image data and binarizing, and binarized images. On the other hand, using continuous area numbering means for labeling each continuous area, image feature parameter measuring means for measuring and measuring image feature parameters for each labeled continuous area (segment), and using the image feature parameters, An X-ray CT apparatus comprising: an image determination unit that performs determination / diagnosis / classification by determination logic, diagnosis logic, or classification logic; and a result output unit that outputs a result obtained by the determination / diagnosis / classification, The image determination means provides an X-ray CT apparatus comprising determination logic means for adding a new logic to a past determination logic when the determination logic is changed. .
上記第16の観点におけるX線CT装置では、過去の判定論理に新しい判定論理を付加させているため、過去の判定論理の判定結果も出力可能である。
第17の観点では、本発明は、画像データを入力する画像データ入力手段と、前記画像データに対して前処理をし2値化する画像2値化手段と、前記2値化された画像に対して連続領域ごとにラベリングを行う連続領域番号付手段と、前記ラベリングされた連続領域(セグメント)ごとに画像特徴パラメータを計測・測定する画像特徴パラメータ計測手段と、前記画像特徴パラメータを用いて、判定論理、診断論理あるいは分類論理により、判定・診断・分類を行う画像判定手段と、前記画像判定手段に対し、複数ある判定論理の種類・条件を入力できる判定論理条件入力手段と、前記画像判定手段により得られた結果を出力する結果出力手段と、を備えるX線CT装置において、前記画像判定手段は、前記判定論理条件入力手段で指定された判定論理に基づいて判定を行うことを特徴とするX線CT装置を提供する。
In the X-ray CT apparatus according to the sixteenth aspect, since a new determination logic is added to the past determination logic, the determination result of the past determination logic can also be output.
In a seventeenth aspect, the present invention provides image data input means for inputting image data, image binarization means for performing preprocessing on the image data and binarizing, and binarized images. On the other hand, using continuous area numbering means for labeling each continuous area, image feature parameter measuring means for measuring and measuring image feature parameters for each labeled continuous area (segment), and using the image feature parameters, Image determination means for performing determination / diagnosis / classification by determination logic, diagnosis logic or classification logic, determination logic condition input means for inputting a plurality of types / conditions of determination logic to the image determination means, and the image determination And a result output means for outputting a result obtained by the means, wherein the image determination means is a determination specified by the determination logic condition input means. Provided is an X-ray CT apparatus characterized by making a determination based on logic.
上記第17の観点におけるX線CT装置では、指定された判定論理に切り換えて判断の結果出力をすることは画像特徴パラメータ計測手段に影響を与えずに、判定論理部のみを入れかえればよいので可能である。 In the X-ray CT apparatus according to the seventeenth aspect, switching to the designated determination logic and outputting the determination result does not affect the image feature parameter measuring means, and only the determination logic unit needs to be replaced. Is possible.
本発明の画像判定装置および方法による効果としては、常に進化し続ける学習機能を持った画像判定装置であっても、過去のある時点の判定基準に基づいて判定したり、現在の判定基準に基づいて判定したりできるような複数の判定論理からある1つの判定論理に基づいた、判定結果を出力できる。また、本発明の別の効果は、複数の判定論理に基づいた複数の判定結果を出力できる効果のある画像判定装置を実現できる。 As an effect of the image determination apparatus and method of the present invention, even an image determination apparatus having a learning function that is constantly evolving can be determined based on a determination criterion at a past time point, or based on a current determination criterion It is possible to output a determination result based on one determination logic from a plurality of determination logics that can be determined by Another advantage of the present invention is that it is possible to realize an image determination apparatus that can output a plurality of determination results based on a plurality of determination logics.
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
以下に示す本発明の1つの実施の形態では、X線CT装置により得られた肺野の断層像に対し、画像判定を行った場合を示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
In one embodiment of the present invention described below, a case where image determination is performed on a lung field tomogram obtained by an X-ray CT apparatus is shown.
図1は、本発明の一実施の形態にかかるX線CT装置の構成ブロック図である。このX線CT装置100は、操作コンソール(console)1と、撮影テーブル(table)10と、走査ガントリ(gantry)20とを具備している。
FIG. 1 is a configuration block diagram of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention. The
操作コンソール1は、操作者の入力を受け付ける入力装置2と、前処理、画像再構成処理、後処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で収集したX線検出器データ(data)を収集するデータ収集バッファ(buffer)5と、X線検出器データを前処理して求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ(monitor)6と、プログラム(program)やX線検出器データや投影データやX線断層像を記憶する記憶装置7とを具備している。なお、中央処理装置3は、後述する画像判定装置を含む。
The
撮影テーブル10は、被検体を乗せて走査ガントリ20の開口部に入れ出しするクレードル(cradle)12を具備している。クレードル12は撮影テーブル10に内蔵するモータ(motor)で昇降およびテーブル直線移動される。 The imaging table 10 includes a cradle 12 on which a subject is placed and put into and out of the opening of the scanning gantry 20. The cradle 12 is moved up and down and moved linearly by a motor built in the imaging table 10.
走査ガントリ20は、X線管21と、X線コントローラ(controller)22と、コリメータ(collimator)23と、多列X線検出器24と、DAS(Data Acquisition System)25と、被検体の体軸の回りに回転しているX線管21などを制御する回転部コントローラ26と、制御信号などを前記操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御コントローラ29とを具備している。また、走査ガントリ傾斜コントローラ27により、走査ガントリ20はz方向の前方および後方に±約30度ほど傾斜できる。
The scanning gantry 20 includes an
図2は、X線管21と多列X線検出器24の幾何学的配置の説明図である。X線管21と多列X線検出器24は、回転中心ICの回りを回転する。鉛直方向をy方向とし、水平方向をx方向とし、これらに垂直なテーブル進行方向をz方向とするとき、X線管21および多列X線検出器24の回転平面は、xy平面である。また、クレードル12の移動方向は、z方向である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the geometric arrangement of the
X線管21は、コーンビーム(cone beam)CBと呼ばれるX線ビームを発生する。コーンビームCBの中心軸方向がy方向に平行なときを、ビュー角度0度とする。
多列X線検出器24は、例えば256列のX線検出器列を有する。また、各X線検出器列は例えば1024チャネル(channel)のX線検出器チャネルを有する。
The
The multi-row X-ray detector 24 has, for example, 256 X-ray detector rows. Each X-ray detector array has, for example, 1024 channel X-ray detector channels.
X線が照射されて、収集された投影データは、多列X線検出器24からDAS25でA/D変換され、スリップリング(slip ring)30を経由してデータ収集バッファ5に入力される。データ収集バッファ5に入力されたデータは、記憶装置7のプログラムにより中央処理装置3で処理され、断層像に画像再構成されてモニタ6に表示される。また、断層像は記憶装置7の中に保存されたり、ネットワーク(network)経由で他のシステムに転送したりすることもできる。
The projection data collected by the X-ray irradiation is A / D converted from the multi-row X-ray detector 24 by the
図3は、本発明のX線CT装置100の動作の概略を示すフロー図(flowchart)である。
ステップS1では、まず、X線管21と多列X線検出器24とを被検体の回りに回転させ、かつ撮影テーブル10上のクレードル12をテーブルを直線移動させながらヘリカルスキャン(helical scan)動作を行ない、ビュー角度viewと、検出器列番号jと、チャネル番号iとで表わされるX線検出器データD0(view,j,i)にテーブル直線移動z方向位置Ztable(view)を付加させて、X線検出器データを収集する。または、コンベンショナルスキャン(conventional scan;アキシャルスキャンとも称する)またはシネスキャン(cine scan)では撮影テーブル10上のクレードル12を固定させたまま、X線検出器データを収集する。
FIG. 3 is a flow chart showing an outline of the operation of the
In step S1, first, a helical scan operation is performed while rotating the
ステップS2では、X線検出器データD0(view,j,i)に対して前処理を行い、投影データに変換する。前処理は図4のようにステップS21オフセット(offset)補正,ステップS22対数変換,ステップS23X線線量補正,ステップS24感度補正からなる。 In step S2, the X-ray detector data D0 (view, j, i) is preprocessed and converted into projection data. As shown in FIG. 4, the preprocessing includes step S21 offset correction, step S22 logarithmic conversion, step S23 X-ray dose correction, and step S24 sensitivity correction.
ステップS3では、前処理された投影データD1 (view,j,i)に対して、ビームハードニング(beam hardening)補正を行なう。ビームハードニング補正S3では前処理S2の感度補正S24が行なわれた投影データをD1(view,j,i)とし、ビームハードニング補正S3の後のデータをD11(view,j,i)とすると、ビームハードニング補正S3は以下のように、例えば多項式形式で表わされる。 In step S3, beam hardening correction is performed on the preprocessed projection data D1 (view, j, i). In the beam hardening correction S3, the projection data subjected to the sensitivity correction S24 in the pre-processing S2 is D1 (view, j, i), and the data after the beam hardening correction S3 is D11 (view, j, i). The beam hardening correction S3 is expressed, for example, in a polynomial form as follows.
ステップS4では、ビームハードニング補正された投影データD11(view,j,i)に対して、z方向(列方向)のフィルタ(filter)をかけるzフィルタ重畳処理を行なう。 In step S4, a z-filter convolution process for applying a filter in the z direction (column direction) to the projection data D11 (view, j, i) subjected to beam hardening correction is performed.
ステップS4では、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列X線検出器D11(ch,row) (ch=1〜CH, row=1〜ROW)の投影データに対し、列方向に例えば下記のような列方向フィルタサイズが5列のフィルタをかける。 In step S4, the projection of the multi-row X-ray detector D11 (ch, row) (ch = 1 to CH, row = 1 to ROW) subjected to beam hardening correction after pre-processing in each view angle and each data acquisition system. For example, a filter having a column filter size of 5 columns as shown below is applied to the data in the column direction.
(w1(ch),w2(ch),w3(ch),w4(ch),w5(ch))、
ただし、
(W 1 (ch), w 2 (ch), w 3 (ch), w 4 (ch), w 5 (ch)),
However,
とする。
補正された検出器データD12(ch,row)は以下のようになる。
And
The corrected detector data D12 (ch, row) is as follows.
となる。なお、チャネルの最大値はCH,列の最大値はROWとすると、 It becomes. If the maximum channel value is CH and the maximum column value is ROW,
とする。
ステップS5では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ(Fourier)変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理S5では、zフィルタ重畳処理後のデータをD12とし、再構成関数重畳処理後のデータをD13、重畳する再構成関数をKernel(j)とすると、再構成関数重畳処理は以下のように表わされる。
And
In step S5, reconstruction function superimposition processing is performed. That is, Fourier transform, multiplication with a reconstruction function, and inverse Fourier transform are performed. In the reconstruction function superimposing process S5, assuming that the data after the z filter convolution process is D12, the data after the reconstruction function convolution process is D13, and the reconstruction function to be superimposed is Kernel (j), the reconstruction function convolution process is as follows. It is expressed as
なお、*は、重畳演算を現す。
つまり、再構成関数Kernel(j)は検出器の各j列ごとに独立した再構成関数重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ(noise)特性、分解能特性の違いを補正できる。
Note that * represents a superimposition operation.
That is, since the reconstruction function Kernel (j) can perform an independent reconstruction function convolution process for each j column of the detector, the difference in noise (noise) characteristics and resolution characteristics for each column can be corrected.
ステップS6では、再構成関数重畳処理した投影データD13(view,j,i)に対して、3次元逆投影処理を行い、逆投影データD3(x,y)を求める。この時に画像再構成される画像はz軸に垂直な面、xy平面に3次元画像再構成される。 In step S6, three-dimensional backprojection processing is performed on the projection data D13 (view, j, i) subjected to reconstruction function superimposition processing to obtain backprojection data D3 (x, y). At this time, the image to be reconstructed is reconstructed into a three-dimensional image on a plane perpendicular to the z axis and an xy plane.
ステップS7では、逆投影データD3(x,y,z)に対して画像フィルタ重畳、CT値変換などの後処理を行い、断層像D31(x,y)を得る。
後処理の画像フィルタ重畳処理では、3次元逆投影後の断層像をD31(x,y,z)とし、画像フィルタ重畳後のデータをD32(x,y,z)、画像フィルタをFilter(z)とすると、
In step S7, post-processing such as image filter superposition and CT value conversion is performed on the backprojection data D3 (x, y, z) to obtain a tomographic image D31 (x, y).
In post-processing image filter convolution processing, the tomographic image after three-dimensional backprojection is D31 (x, y, z), the data after image filter convolution is D32 (x, y, z), and the image filter is Filter (z )
つまり、検出器の各j列ごとに独立した画像フィルタ重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。得られた断層像はモニタ6に表示される。
That is, since an independent image filter convolution process can be performed for each j column of the detector, a difference in noise characteristics and resolution characteristics for each column can be corrected. The obtained tomographic image is displayed on the
以上のX線CT装置100において、z方向に連続な断層像が得られる。このようにして得られたX線CT装置のz方向に連続な断層像に対して、図6に示すX線CT断層像の処理の流れの例に従って画像判定を行う。なお、この画像判定は、中央処理装置3に含まれる画像判定装置において行われる。そして、画像判定装置は、画像を、例えば記憶装置7から入力する画像データ入力手段、この画像を前処理および2値化する画像2値化手段、2値化された画像を連続領域ごとにラベリングを行う連続領域番号付手段、ラベリングされた連続領域(セグメント)ごとに画像特徴パラメータを計測・測定する画像特徴パラメータ計測手段、この画像特徴パラメータを用いて、判定論理、診断論理または分類論理により、判定・診断・分類を行う画像判定手段および判定・診断・分類により得られた結果を、例えばモニタ6に出力する結果出力手段を含む。
In the
ステップP1では、判定論理の出力方法を選択または指定しておく。
例えば、現在の最新の判定論理に基づく肺野病変部の判定結果候補と、6か月前の判定論理に基づく肺野病変部の判定結果候補と、現在と6か月前の判定論理の異なる部分を出力する。などと言うように、現在の判定結果だけではなく6か月前の結果も合わせて結果出力でき、6か月前に検査した結果と比較が行える。これにより6か月前に画像判定をさせた結果に比べ、どこの病変部が成長しているかなどの判断の材料にすることもできる。
In step P1, a determination logic output method is selected or designated.
For example, the judgment result candidate of the lung field lesion based on the current latest judgment logic and the judgment result candidate of the lung field lesion based on the judgment logic six months ago are different from the judgment logic of the current six months ago. Output part. As described above, it is possible to output not only the current determination result but also the result of six months ago and compare it with the result of the examination six months ago. As a result, it can be used as a material for determining which lesion is growing compared to the result of image determination six months ago.
ステップP2では、画像データ入力手段より画像を入力する。
ステップP3では、画像データ入力手段より入力された画像を前処理および2値化する。
In step P2, an image is input from the image data input means.
In step P3, the image input from the image data input means is preprocessed and binarized.
この場合、2値化としては肺野の内部を切り出せる閾値で2値化を行い、前処理としては論理フィルタの膨張・収縮により2値化された画像の輪郭を整えてマスク(mask)領域として元の断層像から領域切り出しを行う。また、この領域切り出しで切り出された領域について、より精度を高めるためにその切り出した領域についてラベリング(labeling)処理を行い、その連続領域の大きさ、形状の特徴パラメータで肺野の領域を自動判定して選択してもよい。その切り出された領域の中にある肺の病変部の候補を切り出せるような閾値で2値化を行う。 In this case, binarization is performed with a threshold that can cut out the inside of the lung field, and preprocessing is performed by adjusting the contour of the binarized image by expansion / contraction of the logical filter, and a mask area. As above, the region is cut out from the original tomographic image. In addition, in order to improve the accuracy of the region cut out by this region cut-out, a labeling process is performed on the cut-out region, and the lung region is automatically determined by the size and shape feature parameters of the continuous region. You may choose. Binarization is performed with a threshold value that can extract a candidate for a lesion in the lung in the extracted region.
ステップP4では、2値化された画像を連続領域ごとにラベリングを行い、連続領域番号付を行う。そして、肺野内の病変部候補または末梢の血管を連続領域ごとに分けることができる。 In step P4, the binarized image is labeled for each continuous area, and consecutive area numbers are assigned. Then, a lesion candidate in the lung field or a peripheral blood vessel can be divided for each continuous region.
ステップP5では、ラベリングされた連続領域(セグメント;segment)ごとに画像特徴パラメータを求める。ここで、ラベリングされた連続領域ごとに例えば以下の幾何学的特徴パラメータを求める。 In Step P5, an image feature parameter is obtained for each labeled continuous region (segment). Here, for example, the following geometric feature parameters are obtained for each labeled continuous region.
1.面積S
2.濃度和(CT値和)D
3.外接矩形のx方向長さLx,y方向長さLy(Lx,Lyはフェレ径とも言われる)
4.外接矩形のx方向長さLx,y方向長さLy(フェレ径比)
5.周囲長L
6.円形度S/(4πL2)
7.楕円近似した場合の長径RL,短径RS,傾きθ
8.円部の穴の数(オイラー数)
ステップP6では、求められた画像特徴パラメータの値により、あらかじめ選択されたまたは指定された判定論理に従い、判定を行う。
1. Area S
2. Concentration sum (CT value sum) D
3. X-direction length Lx and y-direction length Ly of the circumscribed rectangle (Lx and Ly are also referred to as ferret diameters)
4). X-direction length Lx, y-direction length Ly (ferret diameter ratio) of the circumscribed rectangle
5. Perimeter L
6). Circularity S / (4πL 2 )
7). When the ellipse is approximated, the major axis RL, minor axis RS, inclination θ
8). Number of holes in the circle (Euler number)
In step P6, the determination is performed according to the determination logic selected or designated in advance based on the value of the obtained image feature parameter.
図5に示すように、特徴パラメータP1〜Pmにより定められるパラメータ空間(マハラノビス空間)の一部として各分類された空間領域、つまり結果出力領域は定められる。この各分類空間領域、結果出力領域を定めるのが判定論理である。 As shown in FIG. 5, each classified space region, that is, a result output region, is determined as a part of a parameter space (Mahalanobis space) defined by the characteristic parameters P 1 to P m . The decision logic defines each classification space area and result output area.
ステップP7では、あらかじめ選択されたまたは指定された出力方法に従い、結果出力を行う。
つまり、最新の出力結果のみを出力する、または学習途中、パラメータ変更途中における段階の出力結果も出力する、またはそれらを1つの結果出力に演算処理してまとめる、など結果出力についてあらかじめ選択された、あらかじめ指定された方法に基づいて結果出力を行う。
In Step P7, the result is output according to the output method selected or designated in advance.
In other words, only the latest output result is output, or the output result of the stage in the middle of learning or parameter change is also output, or they are processed into one result output, and the result output is selected in advance, The result is output based on a method specified in advance.
ステップP8では、すべての画像について終了したかを判断し、まだ処理を行っていない断層像が存在しているのであれば、ステップP2に戻って処理を繰り返す。このように、X線CT装置のxy平面の断層像1枚ずつについて2次元画像処理を行ってもよい。またz方向に連続な断層像をX線CT装置から入力して、3次元画像として処理を行ってもよい。以下に3次元画像の場合の画像判定の例を図7に示す。 In step P8, it is determined whether all the images have been completed. If there is a tomographic image that has not yet been processed, the process returns to step P2 to repeat the process. In this way, two-dimensional image processing may be performed for each tomographic image on the xy plane of the X-ray CT apparatus. Alternatively, a tomographic image continuous in the z direction may be input from an X-ray CT apparatus and processed as a three-dimensional image. An example of image determination in the case of a three-dimensional image is shown in FIG.
図7においては、図6の2次元画像処理と同様に処理が進んで行く。
ステップP11では、判定論理の出力方法を選択または指定しておく。
ステップP1と同様に、現在の判定結果だけではなく6か月前の結果も合わせて結果出力でき、6か月前に検査した結果と比較が行える。これにより6か月前に画像判定をさせた結果に比べ、どこの病変部が成長しているかなどの判断の材料にすることもできる。
In FIG. 7, the processing proceeds in the same manner as the two-dimensional image processing of FIG.
In step P11, a determination logic output method is selected or designated.
Similar to step P1, not only the current determination result but also the result of six months ago can be output together and compared with the result of inspection six months ago. As a result, it can be used as a material for determining which lesion is growing compared to the result of image determination six months ago.
ステップP12では、z方向に連続した断層像を入力し、3次元画像として入力する。
z方向に連続した断層像を入力する際には、多列X線検出器を持ったX線CT装置においては、充分にS/Nがある場合は、なるべく薄いスライス(slice)厚の断層像でz方向に細かい画像再構成間隔で画像再構成を行うと、3次元画像としての情報量が増え精度が上がる。ただし、画像処理、計測時間はかかる。画像処理時間を短くしスループット(through‐put)を上げたい場合は、探し求めたい病変部の大きさを考慮してスライス厚、画像再構成間隔を最適化しておくことが好ましい。
In Step P12, a tomographic image continuous in the z direction is input and input as a three-dimensional image.
When inputting a continuous tomographic image in the z direction, in an X-ray CT apparatus having a multi-row X-ray detector, if there is sufficient S / N, the slice image having as thin a slice thickness as possible. If image reconstruction is performed at fine image reconstruction intervals in the z direction, the amount of information as a three-dimensional image increases and the accuracy increases. However, image processing and measurement time are required. In order to shorten the image processing time and increase the throughput (through-put), it is preferable to optimize the slice thickness and the image reconstruction interval in consideration of the size of the lesion to be searched.
また、このスライス厚に見合った充分なS/Nを得るためのX線線量を最適化してX線照射量を少なくしておくと被曝低減上好ましい。
ステップP13では、3次元画像データ入力手段より入力された画像を前処理および2値化する。
Further, it is preferable to reduce the exposure by optimizing the X-ray dose for obtaining a sufficient S / N ratio corresponding to the slice thickness and reducing the X-ray dose.
In step P13, the image input from the three-dimensional image data input means is preprocessed and binarized.
この場合、2値化としては、肺野内部を充分に取り出せる閾値で2値化を行い、前処理としては、検査対象外となる動脈、静脈、心臓などを取り除けるように、3次元論理フィルタ、3次元モフォロジフィルタなどを用いて2値化された領域に対して、または2値化された領域をマスクとして切り出した原画像に対して、対象肺野領域を切り出す。また、この3次元領域(3次元セグメント)の切り出しで切り出された3次元領域の選択の精度をより高めるために、その切り出された3次元領域について3次元ラベリング処理を行い、その3次元連続領域の大きさ、形状などの特徴パラメータで自動判定して3次元領域の選択をしてもよい。このように、切り出された対象肺野領域の中にある肺の病変部の候補を切り出せるような閾値で2値化を行う。 In this case, binarization is performed with a threshold that can sufficiently extract the inside of the lung field, and preprocessing includes a three-dimensional logic filter so that arteries, veins, hearts, etc. that are not to be examined can be removed. A target lung field region is cut out from a binarized region using a three-dimensional morphology filter or an original image cut out using the binarized region as a mask. Further, in order to further improve the accuracy of selection of the three-dimensional region cut out by cutting out the three-dimensional region (three-dimensional segment), the three-dimensional labeling process is performed on the cut-out three-dimensional region, and the three-dimensional continuous region is obtained. The three-dimensional region may be selected by automatically determining the feature parameters such as the size and shape of the image. In this way, binarization is performed with a threshold value that can extract candidate lung lesions in the extracted target lung field region.
ステップP14では、2値化された3次元画像を連続領域ごとに3次元ラベリングを行う。3次元領域の対象肺野内の病変部の候補や、末梢の血管の3次元連続領域に分けてラベリングを行う。この時の画像のS/Nによってラベリングの感度である近傍条件(6近傍/18近傍/26近傍)を選択してもよい。 In Step P14, the binarized three-dimensional image is subjected to three-dimensional labeling for each continuous region. The labeling is performed by dividing into candidates for lesions in the target lung field of the three-dimensional region and three-dimensional continuous regions of peripheral blood vessels. The neighborhood condition (6 neighborhood / 18 neighborhood / 26 neighborhood) that is the sensitivity of the labeling may be selected based on the S / N of the image at this time.
ステップP15では、3次元ラベリングされた3次元連続領域(3次元セグメント)ごとに3次元領域特徴パラメータを求める。
3次元ラベリングされた3次元領域ごとに、例えば以下の幾何学的特徴パラメータを求める。
In Step P15, a three-dimensional region feature parameter is obtained for each three-dimensionally labeled three-dimensional continuous region (three-dimensional segment).
For example, the following geometric feature parameters are obtained for each three-dimensionally labeled three-dimensional region.
1.3次元領域の体積V
2.3次元領域内の濃度和(CT値和)D
3.3次元連続領域の外接直方体のx方向長さLx、y方向長さLy、z方向長さLz(フェレ径)
4.3次元連続領域の外接直方体のフェレ径比、Ly/Lx,Lx/Lz,Lz/Ly
5.3次元領域の表面積S
6.球形度6π1/2・V/S3/2
7.楕円球近似した場合の径RL,RM,RS傾きθx,θy,θz
ステップP16では、求められた3次元領域特徴パラメータの値により、あらかじめ選択されたまたは指定された判定論理に従い、判定を行う。
1.3 Volume of the three-dimensional region V
2. Concentration sum (CT value sum) D in a three-dimensional region
3. X-direction length Lx, y-direction length Ly, z-direction length Lz (Ferret diameter) of the circumscribed cuboid of the three-dimensional continuous region
4. Ferret diameter ratio of circumscribed rectangular parallelepiped in 3D continuous area, Ly / Lx, Lx / Lz, Lz / Ly
5. Surface area S of 3D region
6). Sphericality 6π 1/2・ V / S 3/2
7). Diameter RL, RM, RS slope θx, θy, θz when approximated by ellipsoidal sphere
In Step P16, determination is performed according to the determination logic selected or designated in advance based on the value of the obtained three-dimensional region feature parameter.
ステップP6と同様に、図5に示すように、特徴パラメータP1〜Pmにより定められるパラメータ空間(マハラノビス空間)の一部として各分類された空間領域、つまり結果出力領域は定められる。この各分類空間領域、結果出力領域を定めるのが判定論理である。 Similar to step P6, as shown in FIG. 5, the spatial regions classified as part of the parameter space (Mahalanobis space) defined by the characteristic parameters P 1 to P m , that is, the result output regions are determined. The decision logic defines each classification space area and result output area.
ステップP17では、あらかじめ選択されたまたは指定された出力方法に従い、結果出力を行う。
ステップP7と同様に、つまり、最新の出力結果のみを出力する、または学習途中、パラメータ変更途中における段階の出力結果も出力する、またはそれらを1つの結果出力に演算処理してまとめる、など結果出力についてあらかじめ選択された、あらかじめ指定された方法に基づいて結果出力を行う。
In Step P17, the result is output according to the output method selected or designated in advance.
As in Step P7, that is, only the latest output result is output, or the output result of the stage in the middle of learning or parameter change is also output, or the results are output into a single result output. The result is output based on a method designated in advance and designated in advance.
このようにして、2次元画像処理、3次元画像処理について判定論理で用いる幾何学的特徴パラメータについて説明したが、以下はその判定論理について説明する。
古くから知られる判定論理には、図8(a)に示すような「If then〜,else〜型」の判定木(decision tree)構造の論理構造において、各幾何学的特徴パラメータ値の値を閾値と比較して論理を進め、最終的に各々の分類されたクラス(例えば肺の病変部の種類)に分けることができる。または図8(b)に示すように、重みを付けた各幾何学的特徴パラメータの線形結合された値を閾値と比較しながら判定木構造の論理を進めて行き、各々のクラス(class)に分類することもできる。
In this way, the geometric feature parameters used in the determination logic for the two-dimensional image processing and the three-dimensional image processing have been described. Hereinafter, the determination logic will be described.
The decision logic that has been known for a long time includes the value of each geometric feature parameter value in the decision tree structure of “If then ~, else ~ type” as shown in FIG. The logic can be advanced in comparison with the threshold value, and finally can be divided into each classified class (for example, the type of lung lesion). Alternatively, as shown in FIG. 8B, the logic of the decision tree structure is advanced while comparing the linearly combined value of each weighted geometric feature parameter with a threshold value, and each class is assigned to each class. It can also be classified.
また、図8(c)に示すように、判定木構造をとらずにパラメータ値列に加重係数行列をかけて判定閾値列と比較することで、各クラス1〜クラスmに分類するパラメータ重み付け判定もできる。特に簡単な教師付き学習機能を実現したい場合は、
Also, as shown in FIG. 8 (c), parameter weighting determination for classifying each
とし、Δθ1〜Δθnの誤差が例えば正になるように、θ1〜θn,W11〜W1m,……Wn1〜Wnmに誤差を振り分けて収束させて行く学習方法などがある。
このようにして、判定論理によりクラス分類することができ、またその判定論理は判定閾値、加重係数または判定木構造などにより変化する。
There is a learning method in which errors are distributed to θ 1 to θ n , W 11 to W 1m ,... W n1 to W nm and converged so that the errors of Δθ 1 to Δθ n become positive, for example. .
In this way, classification can be performed based on the determination logic, and the determination logic varies depending on a determination threshold, a weighting coefficient, a determination tree structure, or the like.
この場合、パラメータ空間では図9(a),(c)のように、ある判定論理によりクラス1,2,3の各領域に分かれていたものが、判定論理の学習または調整などによる変化により、図9(b),(d)のように、クラス1,2,3の各々の領域が移動する。これはつまり境界線となる線形加重係数Wi1・P1+Wi2・P2+……+Wim・Pm>θi(i=1〜n)のパラメータである加重係数,閾値が変化することによりこれらの境界は変化し、領域が移動する。
In this case, in the parameter space, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (c), what is divided into each of the
図10のように、簡単にパラメータ空間を横軸方向に取ったとすると、図10(a)においては時刻T1の判定論理でJ1でクラスA1,B1に分類できたことを示す。時刻T2で判定論理がJ2に変わり、クラスA2,B2,C2に分類された場合、判定論理J2でクラスA2に入ったものは判定論理J1ではクラスA1に入ることがわかる。同様に判定論理J2でクラスB2に入ったものは判定論理J1ではクラスB1に入ることもわかる。しかし、判定論理J2でクラスC2に入ったものは判定論理J1ではクラスA1に入るか、クラスB1に入るかは不明である。つまり、判定論理J2から判定論理J1の判定結果は復元できない。 As shown in FIG. 10, briefly and took parameter space in the horizontal axis direction, indicating that were classified into Class A 1, B 1 in J 1 at decision logic time T 1 in FIG. 10 (a). Decision logic in time T 2, is changed to J 2, when it is classified into class A 2, B 2, C 2 , which was the decision logic J 2 Class A 2 enters the decision logic J 1 in Class A 1 I understand that. Similarly, it can also be seen that what has entered class B 2 in decision logic J 2 enters class B 1 in decision logic J 1 . However, it is unclear whether a decision logic J 2 that has entered class C 2 will enter decision logic J 1 in class A 1 or class B 1 . That is, the determination result of the determination logic J 1 cannot be restored from the determination logic J 2 .
例えば、肺がん検診における肺の病変部の自動診断アルゴリズムを評価する場合、長期間に渡って評価を行い、非常に少ない被検体においてでしか肺の病変部は見つからない。このような場合には判定論理のアルゴリズムを変えてしまうと、以前の判定論理の評価、以前の判定論理における判定結果がわからなくなってしまい、評価は振り出しに戻ってしまう。また、このように、検出するべき対象が非常に少ない場合は、判定論理のアルゴリズムを試行錯誤で元に戻したくなる場合も多々ある。このため、判定論理を更新しても、元の判定が簡単に行えるような自動診断システムは、評価結果を複数の判定論理で同時に行い、その判定結果を評価をする上で非常に便利である。 For example, when evaluating an automatic diagnosis algorithm for a lung lesion in lung cancer screening, the evaluation is performed over a long period of time, and a lung lesion is found only in a very small number of subjects. In such a case, if the algorithm of the determination logic is changed, the evaluation of the previous determination logic and the determination result in the previous determination logic are not known, and the evaluation returns to the start. In addition, when there are very few objects to be detected as described above, there are many cases where it is desired to restore the algorithm of the determination logic by trial and error. For this reason, an automatic diagnosis system that can easily perform the original determination even if the determination logic is updated is very convenient for performing evaluation results simultaneously with a plurality of determination logics and evaluating the determination results. .
そこで、判定論理を変更する場合に、過去の判定論理に新しい論理を付加させる画像判定手段の判定論理手段について以下に説明する。
例えば図10(b)においては、時刻T1の判定論理J1でクラスA1,B1に分類できたとする。時刻T2の判定論理J2ではクラスA2,B2,CA2,CB2に分類されたとする。この場合、判定論理J1の境界線はクラスCA2,CB2の境界線で保存されているため、判定論理J2のクラスA2,CA2は判定論理J1ではクラスA1に分類され、判定論理J2のクラスB2,CB2は判定論理J1ではクラスB1に分類されることが容易にわかる。つまりこの場合は、判定論理J2から判定論理J1の結果は復元できると言える。このように、過去の判定論理で用いられた境界線を継続して持っておけば過去の判定論理は復元可能であることがわかる。
Therefore, the determination logic means of the image determination means for adding new logic to the past determination logic when changing the determination logic will be described below.
For example, in FIG. 10B, it is assumed that classification can be made into classes A 1 and B 1 by the determination logic J 1 at time T 1 . It is assumed that the decision logic J 2 at time T 2 is classified into classes A 2 , B 2 , CA 2 , and CB 2 . In this case, the boundary line of the judgment logic J 1 because it is stored in the boundary line of the class CA 2, CB 2, Class A 2, CA 2 of the decision logic J 2 are classified into the determination logic J 1 in Class A 1 , class B 2, CB 2 decision logic J 2 is readily seen to be classified in the decision logic J 1 in class B 1. That is, in this case, it can be said that the result of the determination logic J 1 can be restored from the determination logic J 2 . In this way, it is understood that the past judgment logic can be restored if the boundary line used in the past judgment logic is continuously held.
例えば、図11においては、下記のような判定論理の履歴を持っている。
(1)時刻T1における判定論理J1,
(2)時刻T2における判定論理J2,
(3)時刻T3における判定論理J3,
(4)時刻T4における判定論理J4,
この場合に、各々の判定結果であるクラス分類は以下のようになっている。
For example, FIG. 11 has the following decision logic history.
(1) Judgment logic J 1 at time T 1
(2) Judgment logic J 2 at time T 2
(3) determining at time T 3 logical J 3,
(4) determining at time T 4 logical J 4,
In this case, the classification as a result of each determination is as follows.
(1)判定論理J1では、B1:正常,R1:異常
(2)判定論理J2では、B2:正常,K2:疑わしい,R2:異常
(3)判定論理J3では、B3,G3:正常,K3:疑わしい,R3:異常
(4)判定論理J4では、B4,G4:正常,K4:疑わしい,R4,P4:異常
これに対する判定結果データベース(database)は、クラスC1〜C11までに詳細に分類しておけば、いつの時刻のどの判定論理にも戻れる。この判定結果データベースは、初めからクラスC1〜C11に分かれていたわけではなく、各時刻において細分化を進めて行くことになる。
(1) In decision logic J 1 , B 1 : normal, R 1 : abnormal (2) In decision logic J 2 , B 2 : normal, K 2 : doubtful, R 2 : abnormal (3) In decision logic J 3 B 3, G 3: normal, K 3: doubtful, R 3: In abnormal (4) decision logic J 4, B 4, G 4 : normal, K 4: suspicious, R 4, P 4: the abnormality determination result for this If the database is classified in detail into classes C 1 to C 11, it can return to any decision logic at any time. This determination result database is not divided into classes C 1 to C 11 from the beginning, and is subdivided at each time.
時刻T1ではC1〜C3と,C4〜C11
時刻T2ではC1〜C3と,C4と,C5〜C8と,C9〜C11
時刻T3ではC1〜C2と,C3と,C4と,C5〜C6と,C7〜C8と,C9とC10〜C11
時刻T4ではC1〜C11まで1つ1つが分類される。
At time T 1 , C 1 to C 3 and C 4 to C 11
At time T 2, and C 1 -C 3, a C 4, and C 5 ~C 8, C 9 ~C 11
At time T 3 , C 1 to C 2 , C 3 , C 4 , C 5 to C 6 , C 7 to C 8 , C 9 and C 10 to C 11
At time T 4 , one by one is classified from C 1 to C 11 .
このように、常に細分化されるデータベースは判定論理とともに育って行く様子がわかる。このようなデータベースが、「判定結果をすぐ以前の判定論理に戻せることが可能なデータベース」である。 In this way, it can be seen that a database that is always fragmented grows with decision logic. Such a database is “a database capable of returning the determination result to the previous determination logic immediately”.
また、この画像判定装置を動かす際に、判定出力のパターンをあらかじめ選択、設定して入力しておくことが可能であり、操作上都合が良い。その場合は図12のように、判定出力に用いる判定論理アルゴリズムまたはその結果の演算方法が選択できる。これにより過去のアルゴリズムと現在のアルゴリズムの複数種の判定が行えたり、その各々の判定論理間の差分がわかったりすることができる。特に画像判定アルゴリズム評価中の比較段階では本機能は有効であるし、また、複数の判定結果を参考にして診断したい場合にも有効である。 Further, when the image determination apparatus is moved, it is possible to select, set and input a determination output pattern in advance, which is convenient for operation. In that case, as shown in FIG. 12, the decision logic algorithm used for the decision output or the calculation method of the result can be selected. As a result, a plurality of types of determinations can be made between the past algorithm and the current algorithm, and the difference between the respective determination logics can be known. In particular, this function is effective in the comparison stage during the evaluation of the image determination algorithm, and is also effective when it is desired to make a diagnosis with reference to a plurality of determination results.
また、このようなデータベースを実現するには以下のような案が考えられる。
1.各特徴パラメータ量を連続値として持っておく。(図13(a)参照)
2.各特徴パラメータ量を充分な分解能で分類しておく。(図13(b)参照)
3.各特徴パラメータ量をその時の分解能で分類しておく。(図13(c)参照)
1,2案は、充分な特徴パラメータ空間の分解能で記録されているので、古い時刻で判定された判定対象例に対しても最新の判定論理で判断することは可能である。しかし、3案のように、古い時刻の判定対象例を粗い特徴パラメータ空間の分解能でしか記録されていないと、新しい時刻での判定論理を適用できない場合がある。このため、適度な特徴パラメータ空間の分解能でデータベースに記録しておくことが好ましい。
In order to realize such a database, the following proposals can be considered.
1. Each feature parameter amount is held as a continuous value. (See Fig. 13 (a))
2. Each feature parameter amount is classified with sufficient resolution. (See FIG. 13 (b))
3. Each feature parameter amount is classified according to the resolution at that time. (See FIG. 13 (c))
Since the
以上の画像判定装置において、本発明の画像判定装置およびその方法によれば、常に進化し続ける学習機能を持った画像判定装置であっても、過去のある時点の判定基準に基づいて判定したり、現在の判定基準に基づいて判定したりできるような複数の判定論理からある1つの判定論理に基づいた、判定結果を出力できる効果のある画像判定装置を実現できる。また、複数の判定論理に基づいた複数の判定結果を出力できる効果のある画像判定装置を実現できる。 In the above image determination apparatus, according to the image determination apparatus and the method of the present invention, even an image determination apparatus having a learning function that is constantly evolving can be determined based on a determination criterion at a certain point in the past. Thus, it is possible to realize an image determination apparatus that can output a determination result based on one determination logic from a plurality of determination logics that can be determined based on the current determination criterion. In addition, it is possible to realize an image determination apparatus that can output a plurality of determination results based on a plurality of determination logics.
なお、画像再構成法は、従来公知のフェルドカンプ法による3次元画像再構成法でもよい。さらに、他の3次元画像再構成方法でもよい。また、2次元画像再構成でもよい。
本実施の形態は、医用X線CT装置を元に書かれているが、産業用X線CT装置または他の装置と組合わせたX線CT−PET装置,X線CT−SPECT装置などで利用できる。
Note that the image reconstruction method may be a three-dimensional image reconstruction method by a conventionally known Feldkamp method. Furthermore, other three-dimensional image reconstruction methods may be used. Also, two-dimensional image reconstruction may be used.
Although this embodiment is written based on a medical X-ray CT apparatus, it is used in an X-ray CT-PET apparatus, an X-ray CT-SPECT apparatus or the like combined with an industrial X-ray CT apparatus or another apparatus. it can.
本実施の形態では、幾何学的特徴パラメータを用いて、そのパラメータ値で判定論理を行っているが、あらかじめ登録された典型的な病変部の標準テンプレート(template)を複数種用意しておき、各種テンプレートとの相関度に基づいて判定論理を組んでも同様の効果を出すことができる。また、画像判定装置に別途、判定論理条件入力手段を設け、この判定論理条件入力手段から入力されるパラメータ値で判定論理を行うこともできる。 In the present embodiment, the determination logic is performed using the geometric feature parameter and the parameter value. However, a plurality of standard templates (templates) of typical lesion sites registered in advance are prepared, The same effect can be obtained even if the determination logic is set based on the degree of correlation with various templates. In addition, a determination logic condition input unit may be separately provided in the image determination apparatus, and the determination logic may be performed using a parameter value input from the determination logic condition input unit.
本実施の形態では、3次元画像処理の場合は、z方向に連続するxy断層像を用いたが、用途によっては連続時間方向のt方向に時系列に連続するxy断層像に適用しても同様の効果が期待できる。また、z方向およびt方向に連続する4次元画像についても同様に有効である。 In the present embodiment, in the case of three-dimensional image processing, an xy tomographic image that is continuous in the z direction is used, but depending on the application, it may be applied to an xy tomographic image that is continuous in time in the t direction in the continuous time direction. Similar effects can be expected. The same applies to a four-dimensional image continuous in the z direction and the t direction.
本実施の形態では、判定木構造の判定論理、重み付け学習法の判定論理を用いているが、逆伝播方式(Back Propagation方式)の判定方法においても同様な効果を出すことは可能である。 In this embodiment, the decision logic of the decision tree structure and the decision logic of the weighted learning method are used, but the same effect can be obtained in the decision method of the back propagation method (Back Propagation method).
本実施の形態では、いくつかの2次元の幾何学的特徴パラメータ量、3次元の幾何学的特徴パラメータ量を用いているが、この他の特徴パラメータ量を用いても同様の効果を出せる。 In the present embodiment, several two-dimensional geometric feature parameter amounts and three-dimensional geometric feature parameter amounts are used, but the same effect can be obtained by using other feature parameter amounts.
本実施の形態では、肺野の検査の例を用いたが、他の部位の検査にも同様に用いれるし、また、医療用の画像判定以外にも他の産業用の画像判定のような検査対象または画像判定装置にも同様に用いることが可能である。 In the present embodiment, an example of lung field inspection is used, but it is also used for inspection of other parts, and other than the medical image determination, other industrial image determination It can be used in the same manner for an inspection object or an image determination apparatus.
本実施の形態では、2次元または3次元画像処理による画像判定装置の例を上げたが、時間軸とxyz座標空間に広がるX線断層像による4次元画像に対する4次元画像処理による画像判定装置にも同様に用いることができる。 In the present embodiment, an example of an image determination apparatus based on two-dimensional or three-dimensional image processing has been described. Can be used similarly.
1 操作コンソール
2 入力装置
3 中央処理装置
5 データ収集バッファ
6 モニタ
7 記憶装置
10 撮影テーブル
12 クレードル
20 走査ガントリ
21 X線管
22 X線コントローラ
23 コリメータ
24 多列X線検出器
25 DAS(データ収集装置)
26 回転部コントローラ
27 走査ガントリ傾斜コントローラ
29 制御コントローラ
30 スリップリング
100 X線CT装置
1
26
Claims (7)
時系列的に異なる時点で、異なる判定論理に基づく処理を行った際に、過去に用いた判定論理に基づく判定結果を示す分類と、新たな判定論理に基づく判定結果を示す、前記過去に用いた判定論理に基づく判定結果を示す分類とは異なる分け方の分類の全てに対応した共通の分類に、判定結果を示す分類を細分化する判定結果データベース
を備えたことを特徴とする画像判定装置。 In an image determination apparatus for performing determination based on predetermined determination logic and obtaining a determination result for image data,
When processing based on different decision logic is performed at different time points in time series, the classification indicating the determination result based on the determination logic used in the past and the determination result based on the new determination logic are used for the past. An image determination apparatus comprising a determination result database for subdividing a classification indicating a determination result into a common classification corresponding to all classifications different from a classification indicating a determination result based on the determination logic based on the determination logic .
画像データを入力する画像データ入力手段と、
前記画像データに対して前処理をし2値化する画像2値化手段と、
前記2値化された画像を連続領域ごとにラベリングを行う連続領域番号付手段と、
前記ラベリングされた連続領域(セグメント)ごとに画像特徴パラメータを計測・測定する画像特徴パラメータ計測手段と、
前記画像特徴パラメータを用いて、所定の判定論理に基づき判定を行う画像判定手段と
を備えたことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の画像判定装置。 The image determination device includes:
Image data input means for inputting image data;
Image binarization means for preprocessing and binarizing the image data;
Continuous area numbering means for labeling the binarized image for each continuous area;
Image feature parameter measurement means for measuring and measuring image feature parameters for each labeled continuous region (segment);
Using said image characteristic parameter, the image determination apparatus according to any one of claim 1 to 4, characterized in that an image determination means for determining based on a predetermined decision logic.
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