JP5315686B2 - 動態画像診断支援システム - Google Patents
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Description
表示画面上に画像を表示する表示手段と、
撮影により取得された人体の検査対象部位の動態を示す複数のフレーム画像に基づいて、前記動態の特徴量を算出する演算手段と、
前記動態を示す複数のフレーム画像を前記表示手段の表示画面上に表示するとともに、前記演算手段による特徴量の算出結果に応じた色で前記複数のフレーム画像の少なくとも一つを着色して前記表示画面上に表示する表示制御手段と、
を備え、
前記表示制御手段は、前記動態を示す複数のフレーム画像を前記表示画面上に動画表示する動画表示モードと、前記動態を示す複数のフレーム画像を前記表示画面上に並べて静止画表示する静止画表示モードを有し、
前記動画表示モード又は静止画表示モードを選択するための操作手段を備え、
前記演算手段は、前記複数のフレーム画像のうち撮影順が隣り合うフレーム画像間における前記検査対象部位の画像領域の面積比を特徴量として算出し、
前記表示制御手段は、前記動画表示モードが選択された際に、前記動態を示す複数のフレーム画像を前記表示画面上に動画表示するとともに、前記動画表示において現在表示されているフレーム画像を、前記演算手段によって当該フレーム画像と一つ前に撮影されたフレーム画像との間で算出された面積比に応じた色で着色して前記動画表示と並べて表示する。
前記表示制御手段は、前記複数のフレーム画像を縮小して前記表示手段の表示画面上に表示する。
前記複数のフレーム画像は、肺野を含む胸部の動態を示す画像であり、
前記演算手段は、前記特徴量として前記複数のフレーム画像間の面積比を算出することによって前記肺野の喚気率を算出する。
まず、構成を説明する。
図1に、本実施の形態における動態画像診断支援システム100の全体構成を示す。
図1に示すように、動態画像診断支援システム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、演算装置4と、画像サーバ5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。動態画像診断支援システム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は、例えば、呼吸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(サイクル)をもつ人体の動態を撮影する装置である。動態撮影は、検査対象部位に対し、放射線を連続照射して複数の画像を取得(即ち、連続撮影)することにより行う。この連続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。
撮影装置1は、図1に示すように、放射線源11、放射線照射制御装置12、放射線検出部13、読取制御装置14、サイクル検出センサ15、サイクル検出装置16等を備えて構成されている。
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、連続照射時のパルスレート、パルス幅、パルス間隔、撮影開始/終了タイミング、X線管電流の値、X線管電圧の値、フィルタ種等である。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、連続撮影において、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。
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。そして、読取制御装置14は、取得した画像データ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、連続撮影において、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。
サイクル検出装置16は、例えば、検査対象部位が肺(喚気)の場合は、サイクル検出センサ15(呼吸モニタベルト、CCDカメラ、光学カメラ、スパイロメータ等)により肺の状態が吸気から呼気への変換点であることを示す検出情報が入力されたタイミングを1サイクルの基点とし、次にこの状態が検出されるタイミングまでの間を1サイクルとして認識する。
また、サイクル検出装置16は、検査対象部位が心臓の場合は、サイクル検出センサ15(心電計等)によりR波が入力されたタイミングを基点とし、次にR波が検出されるタイミングまでの間を1サイクルとして認識する。
そして、1秒当たりに認識したサイクル数をサイクル数として検出する。
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により取得された画像データを撮影技師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。
診断用コンソール3は、画像サーバ5から動態画像の画像データを取得し、取得した画像データに基づいて動態画像を表示して医師が読影診断するための端末である。
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。
演算装置4は、撮影用コンソール2から送信された動態画像の画像データに演算処理を施して、動態画像の特徴量(後述する各フレーム間の面積比)を算出し、画像サーバ5に送信する演算手段である。
演算装置4は、図1に示すように、制御部41、記憶部42、通信部43等を備えて構成され、各部はバス44により接続されている。
画像サーバ5は、ハードディスク等により構成される記憶装置を有し、演算装置4から送信された動態画像の画像データを記憶装置に検索可能に記憶し管理するコンピュータ装置である。画像サーバ5は、診断用コンソール3から動態画像の取得要求が送信されると、要求された動態画像の画像データを記憶装置から読み出して診断用コンソール3に送信する。
次に、上記動態画像診断支援システム100における動作について説明する。
まず、動態画像診断支援システム100における撮影の流れについて説明する。
図2に、撮影装置1及び撮影用コンソール2において実行される撮影フローを示す。
次に、演算装置4における動作について説明する。
演算装置4においては、通信部43を介して撮影用コンソール2から動態画像の一連の画像データが受信されると、制御部41と記憶部42に記憶されている演算処理プログラムとの協働により図3に示す演算処理が実行される。
肺野領域は、放射線(X線)の透過量が多いため、その周辺の領域に比べて信号値が高くなる。そこで、例えば、まず、各画素の信号値から濃度ヒストグラムを作成し、判別分析法等によって閾値を求める。次いで、求められた閾値より高信号の領域を肺野領域の候補として抽出する。次いで、候補領域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していく。そして、抽出されたエッジ点を多項式関数で近似して肺野領域の境界線を取得し、取得した境界線内の画素数をカウントし、カウントした画素数に基づき面積を算出する。算出結果は、各フレーム画像の撮影順を示す番号に対応付けて制御部41のRAMに一時的に記憶される。
まず、肺野領域を認識し、肺野領域の外接矩形領域から探索領域を限定する。次いで、探索領域の各画素の信号値から濃度ヒストグラムを作成し、判別分析法等によって閾値を求め、閾値より低信号の領域を心臓の候補領域として抽出する。次いで、候補領域内でエッジ検出を行い、所定の大きさ以上のエッジ点を抽出する。そして、エッジ点と候補領域の境界線とからなるエッジ画像に対して、心臓形のテンプレートでテンプレートマッチングを行い、相関値が最大となる位置でのテンプレート領域を心臓領域として認識する。心臓領域が認識されたら、認識された領域内の画素数をカウントし、カウントした画素数に基づき面積を算出する。算出結果は、各フレーム画像の撮影順を示す番号に対応付けて制御部41のRAMに一時的に記憶される。
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、操作部33により表示対象の動態画像の識別IDが入力され、画像表示が指示された際に、制御部31と記憶部32に記憶されている表示制御処理プログラムとの協働により図4に示す表示制御処理が実行される。当該処理の実行により表示制御手段が実現される。
まず、図5を参照して、図4のステップS35において実行されるサイクル表示モード処理について説明する。当該処理は、制御部31と記憶部32に記憶されているサイクル表示モード処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理により実現される。
そこで、サイクル表示モード処理においては、撮影順が隣り合うフレーム画像間における検査対象部位の画像領域の面積比が閾値Nを下回る場合に、検査対象部位の画像領域を赤で着色表示することで、検査対象部位の動きが正常でないことを示す情報を医師が容易に把握可能な態様で提供する。また、撮影順が隣り合うフレーム画像間における検査対象部位の画像領域の面積比が閾値N以上である場合に、検査対象部位の画像領域を青で着色表示することで、検査対象部位の動きが正常であることを示す情報を医師が容易に把握可能な態様で提供する。
そこで、最大/最小表示モード処理においては、最大画像と最小画像の検査対象部位の画像領域の面積比が閾値SHを下回る場合に、最大画像の検査対象部位の画像領域を赤で着色表示することで、検査対象部位の動きが正常でないことを示す情報を医師が容易に把握可能な態様で提供する。また、最大画像と最小画像の検査対象部位の画像領域の面積比が閾値SH以上である場合に、最大画像の検査対象部位の画像領域を青で着色表示することで、検査対象部位の動きが正常であることを示す情報を医師が容易に把握可能な態様で提供する。
そこで、静止画表示モード処理においては、撮影順が隣り合うフレーム画像間における検査対象部位の画像領域の面積比が閾値Nを下回る場合に、検査対象部位の画像領域を赤で着色表示することで、検査対象部位の動きが正常でないことを示す情報を医師が容易に把握可能な態様で提供する。また、撮影順が隣り合うフレーム画像間における検査対象部位の画像領域の面積比が閾値N以上である場合に、検査対象部位の画像領域を青で着色表示することで、検査対象部位の動きが正常であることを示す情報を医師が容易に把握可能な態様で提供する。
例えば、上記実施の形態においては、演算装置4において算出された特徴量(面積比)が予め定められた閾値を下回るか否かの判断結果に応じた色でフレーム画像の色を着色表示することとして説明したが、特徴量を予め複数のランクにわけ、動態画像から算出された特徴量のランクに応じた色で着色表示することとしてもよい。
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
15 サイクル検出センサ
16 サイクル検出装置
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
4 演算装置
41 制御部
42 記憶部
43 通信部
44 バス
5 画像サーバ
Claims (3)
- 表示画面上に画像を表示する表示手段と、
撮影により取得された人体の検査対象部位の動態を示す複数のフレーム画像に基づいて、前記動態の特徴量を算出する演算手段と、
前記動態を示す複数のフレーム画像を前記表示手段の表示画面上に表示するとともに、前記演算手段による特徴量の算出結果に応じた色で前記複数のフレーム画像の少なくとも一つを着色して前記表示画面上に表示する表示制御手段と、
を備え、
前記表示制御手段は、前記動態を示す複数のフレーム画像を前記表示画面上に動画表示する動画表示モードと、前記動態を示す複数のフレーム画像を前記表示画面上に並べて静止画表示する静止画表示モードを有し、
前記動画表示モード又は静止画表示モードを選択するための操作手段を備え、
前記演算手段は、前記複数のフレーム画像のうち撮影順が隣り合うフレーム画像間における前記検査対象部位の画像領域の面積比を特徴量として算出し、
前記表示制御手段は、前記動画表示モードが選択された際に、前記動態を示す複数のフレーム画像を前記表示画面上に動画表示するとともに、前記動画表示において現在表示されているフレーム画像を、前記演算手段によって当該フレーム画像と一つ前に撮影されたフレーム画像との間で算出された面積比に応じた色で着色して前記動画表示と並べて表示する動態画像診断支援システム。 - 前記表示制御手段は、前記複数のフレーム画像を縮小して前記表示手段の表示画面上に表示する請求項1に記載の動態画像診断支援システム。
- 前記複数のフレーム画像は、肺野を含む胸部の動態を示す画像であり、
前記演算手段は、前記特徴量として前記複数のフレーム画像間の面積比を算出することによって前記肺野の喚気率を算出する請求項1又は2に記載の動態画像診断支援システム。
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