JP5315686B2 - 動態画像診断支援システム - Google Patents

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Description

本発明は、動態画像診断支援システムに関するものである。
従来、フィルム/スクリーンや輝尽性蛍光体プレートを用いて撮影された静止画像上において診断情報を提供する各種技術が知られている。例えば、特許文献1には、同一被検者の同一部分を撮影した時系列的な静止画像の間で差分画像を求め、差分画像に病気の進行又は回復を表示するための色情報を着色し、静止画像に重畳する技術が記載されている。この技術は、病気の進行又は回復の程度を相対的に表示可能とするもので、フィルム診断時には好ましい態様の一つである。
一方、近年、静止画像における診断に対し、FPD(flat panel detector)等の半導体イメージセンサを利用して検査対象部位の動態画像を撮影し、診断に応用する試みがなされるようになってきている。具体的には、半導体イメージセンサの画像データの読取・消去の応答性の早さを利用し、半導体イメージセンサの読取・消去のタイミングと合わせて放射源からパルス状の放射線を連続照射し、1秒間に複数回の撮影を行って、検査対象部位の動態を撮影する。撮影により取得された一連の複数枚の画像を順次表示することにより、医師は検査対象部位の一連の動きを認識することが可能となる。
動態画像を見やすく表示するための各種技術も提案されている。例えば、特許文献2には、時系列的に連続して取得された動態画像を、時間方向を奥行きに取った「時空間3次元画像」として扱い、その横断像、矢状断像を作成し、観察可能に表示する技術が記載されている。また、特許文献3には、動態画像のフレーム間差分画像を作成し、差分動画像を表示する技術が記載されている。
特許第3931792号公報 特開2004−305487号公報 特開2004−312434号公報
ところで、動態画像を構成する一連の画像を連続的に切り替えて動画表示した場合、医師は、検査対象部位の一連の動作、例えば、肺野の拡大/縮小が行われているか否かを把握することはできるが、その動作が正常であるか否か、例えば、呼吸が十分であるか(肺の喚気量が十分であるか)否かを把握することは難しい。
大病院では、高解像度で画面サイズの大きいビューア装置を使用し、患者の画像をライフサイズ(実寸大)に近い形態で表示しているため、医師が経験等により動態画像から感覚的に正常な動作が行われているか否かを認識できる場合もあるが、一般的に市販されているモニタを使用して診断を行う場合には、被写体の画像全体をライフサイズで表示することは不可能であり、間引き処理等を行った縮小画像での診断となるため、医師が動態画像から感覚的に正常な動作が行われているか否かを認識することは困難である。
一方、上述の特許文献1、2に記載のように、診断用に動態画像から抽出した情報のみを表示したのでは、検査対象部位の一連の動作を把握することはできない。
本発明の課題は、動態画像による診断性能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に記載の発明の動態画像診断支援システムは、
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
請求項に記載の発明は、請求項に記載の発明において、
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に記載の発明によれば、医師は撮影された動態画像を観察しつつ動態画像における動態の特徴量を把握することが可能となり、動態画像における診断性能を向上させることができる。また、動態画像を構成する一連のフレーム画像を動画表示するか静止画表示するかを医師が選択することができるので、医師の診断しやすい態様で動態画像を表示させることが可能となる。更に、表示画面に表示されているフレーム画像が撮影されたタイミングにおいて検査対象部位が十分に機能しているか否かを医師が容易に把握することが可能となる。
請求項に記載の発明によれば、縮小した動態画像における診断性能を向上させることができる。
請求項に記載の発明によれば、動態画像から肺野の喚気量が十分であるか否かを医師が容易に把握することが可能となる。
以下、本発明に係る一実施形態について説明する。ただし、本発明は図示例のものに限定されるものではない。
〔動態画像診断支援システム100の構成 〕
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の構成〕
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。
放射線源11は、放射線照射制御装置12の制御に従って、被写体Mに対し放射線(X線)を照射する。
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。
放射線検出部13は、FPD等の半導体イメージセンサにより構成される。FPDは、例えば、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線源11から照射されて少なくとも被写体Mを透過した放射線をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の画素がマトリックス状に配列されている。各画素は、例えばTFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング部により構成されている。
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。
ここで、放射線照射制御装置12と読取制御装置14は互いに接続され、互いに同期信号をやりとりして放射線照射動作と画像の読み取りの動作を同調させるようになっている。
サイクル検出センサ15は、被写体Mの検査対象部位の状態を検出して検出情報をサイクル検出装置16に出力する。サイクル検出センサ15としては、例えば、検査対象部位が肺(喚気)の場合、呼吸モニタベルト、CCD(Charge Coupled Device)カメラ、光学カメラ、スパイロメータ等を適用することができる。また、検査対象部位が心臓(血流)である場合、心電計等を適用することができる。
サイクル検出装置16は、サイクル検出センサ15により入力された検出情報に基づいて、検査対象部位の動態のサイクル数、及び現在の検査対象部位の状態が1サイクル中のどの状態であるかを検出し、検出結果(サイクル情報)を撮影用コンソール2の制御部21に出力する。ここで、サイクル数とは、より詳しくは、単位時間当たりのサイクル数のことであり、例えば、検査対象部位が肺(喚気)の場合は呼吸数(回/秒)、心臓(血流)、心臓の場合は心拍数(回/秒)である。
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の構成〕
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。
制御部21は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)等により構成される。制御部21のCPUは、操作部23の操作に応じて、記憶部22に記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してRAM内に展開し、展開されたプログラムに従って撮影用コンソール2各部の動作や、撮影装置1の放射線照射動作及び読み取り動作を集中制御する。また、制御部21には、図示しないタイマが接続されている。
記憶部22は、不揮発性の半導体メモリやハードディスク等により構成される。記憶部22は、制御部21で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメータ、或いは処理結果等のデータを記憶する。例えば、記憶部22は、図2に示す撮影フローの制御を行うための撮影制御処理プログラムを記憶している。また、記憶部22は、検査対象部位に対応付けて放射線照射条件及び画像読取条件を記憶している。各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部21は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
操作部23は、カーソルキー、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、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部21に出力する。また、操作部23は、表示部24の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部21に出力する。
表示部24は、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)等のモニタにより構成され、制御部21から入力される表示信号の指示に従って、操作部23からの入力指示やデータ等を表示する。
通信部25は、LANアダプタやモデムやTA(Terminal Adapter)等を備え、通信ネットワークNTに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。
〔診断用コンソール3の構成〕
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。
制御部31は、CPU、RAM等により構成される。制御部31のCPUは、操作部33の操作に応じて、記憶部32に記憶されているシステムプログラムや、各種処理プログラムを読み出してRAM内に展開し、展開されたプログラムに従って、後述する表示制御処理を始めとする各種処理を実行し、診断用コンソール3各部の動作を集中制御する。
記憶部32は、不揮発性の半導体メモリやハードディスク等により構成される。記憶部32は、制御部31で実行される表示制御処理プログラムを始めとする各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメータ、或いは処理結果等のデータを記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部31は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
操作手段としての操作部33は、カーソルキー、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、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部31に出力する。また、操作部33は、表示部34の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部31に出力する。
表示手段としての表示部34は、LCDやCRT等のモニタにより構成され、制御部31から入力される表示信号の指示に従って、操作部33からの入力指示やデータ等を表示する。
通信部35は、LANアダプタやモデムやTA等を備え、通信ネットワークNTに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。
〔演算装置4の構成〕
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。
制御部41は、CPU、RAM等により構成される。制御部41のCPUは、記憶部42に記憶されているシステムプログラムや、各種処理プログラムを読み出してRAM内に展開し、展開されたプログラムに従って、後述する演算処理を始めとする各種処理を実行し、演算装置4各部の動作を集中制御する。
記憶部42は、不揮発性の半導体メモリやハードディスク等により構成される。記憶部42は、制御部41で実行される演算処理プログラムを始めとする各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメータ、或いは処理結果等のデータを記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部41は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
通信部43は、LANアダプタやモデムやTA等を備え、通信ネットワークNTに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。
〔画像サーバ5の構成〕
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。
〔動態画像診断支援システム100の動作〕
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。
(撮影動作)
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。
まず、撮影技師により撮影用コンソール2の操作部23が操作され、撮影対象(被写体M)の患者情報の入力、検査対象部位や撮影方向等の選択が行われる(ステップS1)。
次いで、撮影用コンソール2の制御部21により、選択された検査対象部位に対応する放射線照射条件が読み出されて放射線照射制御装置12に設定されるとともに、選択された検査対象部位に対応する画像読取条件が記憶部22から読み出されて読取制御装置14に設定される(ステップS2)。
次いで、操作部23の操作による放射線照射の指示が待機され、操作部23により放射線照射指示が入力されると(ステップS3;YES)、制御部21により、サイクル検出装置16にサイクル検出開始の指示が出力され、サイクル検出センサ15及びサイクル検出装置16による被写体Mの検査対象部位の動態のサイクル検出が開始されるとともに(ステップS4)、放射線照射制御装置12及び読取制御装置14に撮影開始指示が出力され、撮影装置1によって動態撮影が行われる(ステップS5)。即ち、放射線照射制御装置12に設定されたパルス間隔で放射線源11により放射線が照射され、放射線検出部13により画像データが取得される。サイクル検出装置16により予め定められた動態サイクル(例えば、肺の呼吸1サイクル)が検出されると、制御部21により放射線照射制御装置12及び読取制御装置14に撮影終了の指示が出力され、撮影動作が停止される。
撮影により取得された画像データは順次撮影用コンソール2に入力され、制御部21により、撮影順を示す番号と対応付けて記憶部22に記憶されるとともに(ステップS6)、表示部24に表示される(ステップS7)。撮影技師は、表示された一連の動態画像によりポジショニング等を確認し、撮影により診断に適した画像が取得された(撮影OK)か、再撮影が必要(撮影NG)を判断する。そして、操作部23を操作して、判断結果を入力する。
操作部23の所定の操作により撮影OKを示す判断結果が入力されると(ステップS8;YES)、制御部21により、動態撮影で取得された一連の画像データ(動態画像の画像データ)のそれぞれに、動態画像を識別するための識別IDや、患者情報、検査対象部位、放射線照射条件、画像読取条件、撮影順を示す番号等の情報が付帯され(例えば、DICOM形式の画像データのヘッダ領域に書き込まれ)、通信部25を介して演算装置4に送信される(ステップS9)。そして、本処理は終了する。一方、操作部23の所定の操作により撮影NGを示す判断結果が入力されると(ステップS8;NO)、制御部21により、記憶部22に記憶された一連の画像データが削除され(ステップS10)、本処理は終了する。
(演算装置4の動作)
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。
演算処理においては、まず、受信された動態画像の一連の画像データの各フレーム画像について、検査対象部位の画像領域が認識され、その面積が算出される(ステップS21)。検査対象部位の画像領域の認識は、検査対象部位毎に予め記憶されたプログラムに従って行われる。
例えば、検査対象部位が肺(喚気)である場合、以下の処理により肺野領域が認識され、面積が算出される。
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。
また、例えば、検査対象部位が心臓である場合、以下の処理により心臓領域が認識され、面積が算出される。
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。
次いで、撮影順が隣り合うフレーム画像間の検査対象部位の画像領域の面積比がそれぞれ算出される(ステップS22)。具体的には、各フレーム画像について、そのフレーム画像における検査対象部位の画像領域と撮影順が一つ前のフレーム画像における検査対象部位の画像領域との面積比が算出される。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。
次いで、一連のフレーム画像の中から検査対象部位の画像領域の面積が最大のフレーム画像(最大画像)と最小のフレーム画像(最小画像)が抽出され(ステップS23)、抽出された最大画像と最小画像における検査対象部位の画像領域の面積比が算出される(ステップS24)。算出結果は、最大画像と最小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。
ステップS21〜24の算出が終了すると、撮影順を示す番号に基づいてRAMに記憶されている算出結果が該当するフレーム画像の画像データと対応付けられ、画像データに付帯される(ステップS25)。最大画像と最小画像については最大画像であることを示すフラグ、最小画像であることを示すフラグも併せて付帯される。そして、入力された一連の画像データが通信部43を介して画像サーバ5に送信され(ステップS26)、本処理は終了する。
画像サーバ5においては、演算装置4から動態画像の一連の画像データが受信されると、受信した一連の画像データを記憶装置に記憶する。
(診断用コンソール3の動作)
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、通信部35を介して、画像サーバ5に入力された識別IDを有する動態画像の一連の画像データ(フレーム画像)の取得要求が送信され、画像サーバ5から表示対象の動態画像の一連の画像データが取得される(ステップS31)。
次いで、表示部34に図示しない表示モード選択画面が表示され、操作部33による表示モードの選択が受け付けられる(ステップS32)。表示モード選択画面においては、操作部33により、取得した動態画像を表示する際の表示モードを「動画表示モード」「静止画表示モード」の中から選択することができる。動画表示モードは、表示部34の表示画面上に、取得した動態画像の一連のフレーム画像を撮影順に連続的に切り替え表示することにより動画表示するモードである。静止画表示モードは、表示部34の表示画面上に、取得した動態画像の一連のフレーム画像を撮影順に並べて静止画表示するモードである。動画表示モードは、更に、「サイクル表示モード」「最大/最小表示モード」の中から何れかの詳細モードを選択することができる。
操作部33により動態画像の表示モードとして「動画表示モード」が選択され(ステップS33;動画)、詳細モードとしてサイクル表示モードが選択されると(ステップS34;サイクル)、サイクル表示モード処理(図5参照)が実行され(ステップS35)、本処理は終了する。
一方、操作部33により動態画像の表示モードとして「動画表示モード」が選択され(ステップS33;動画)、詳細モードとして最大/最小表示モードが選択されると(ステップS34;最大/最小)、最大/最小表示モード処理(図6参照)が実行され(ステップS36)、本処理は終了する。
一方、操作部33により動態画像の表示モードとして「静止画表示モード」が選択されると(ステップS33;静止画)、静止画表示モード処理(図7参照)が実行され(ステップS37)、本処理は終了する。
以下、図5〜図9を参照して、サイクル表示モード処理、最大/最小表示モード処理、静止画表示モード処理について説明する。
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。
まず、取得された全てのフレーム画像に間引き処理等の縮小補間処理が施され、予め定められた動画表示用サイズ(動画表示画面341上の第1領域341a、第2領域341b(図8参照)に対応するサイズ)の縮小画像が作成される(ステップS101)。次いで、表示部34の表示画面上の第1領域341a及び第2領域341bに撮影順が1番目のフレーム画像が表示された動画表示画面341が表示される(ステップS102)。
図8に、動画表示画面341の一例を示す。図8に示すように、動画表示画面341は、第1領域341a及び第2領域341bを有する。第1領域341aは、取得した動態画像の一連のフレーム画像を撮影順に連続的に切り替え表示することにより動画表示するための領域である。第2領域341bは、第1領域341aと同時に、取得した動態画像の一連のフレーム画像を撮影順に連続的に切り替え表示するための領域であって、演算装置4において算出された、第1領域341aに現在表示されているフレーム画像とその一つ前(撮影順が一つ前)のフレーム画像間の検査対象部位の画像領域の面積比に応じた色で表示されているフレーム画像を着色して表示するための領域である。また、動画表示画面341は、スタート釦341cを有しており、操作部33によりスタート釦が押下されると、動態画像の動画表示が開始される。
操作部33によりスタート釦341cの押下が待機され、スタート釦341cが押下されると(ステップS103;YES)、カウンタNに2が設定され(ステップS104)、演算装置4において算出された、撮影順がN番目のフレーム画像とN−1番目のフレーム画像における検査対象部位の画像領域の面積比が予め定められた閾値(閾値Nとする。閾値NはカウンタNに応じて変わる。)を下回るか否かが判断される(ステップS105)。撮影順がN番目のフレーム画像とN−1番目のフレーム画像における検査対象部位の画像領域の面積比が予め定められた閾値Nを下回ると判断されると(ステップS105;YES)、撮影順がN番目のフレーム画像が第1領域341a及び第2領域341bに表示され、第2領域341bに表示されたフレーム画像の検査対象部位の領域が認識されて「赤」に着色して表示される(ステップS106)。撮影順がN番目のフレーム画像とN−1番目のフレーム画像の面積比が予め定められた閾値N以上であると判断されると(ステップS105;NO)、撮影順がN番目のフレーム画像が第1領域341a及び第2領域341bに表示され、第2領域341bに表示されたフレーム画像の検査対象部位の領域が認識されて「青」に着色して表示される(ステップS107)。
一般的に、人体構造上、同じ仕様の撮影装置1を用いて或る一定の条件下(例えば、年齢、身長、体重、性別、撮影状態(体位(立位/臥位)、撮影方向(PA/AP)、パルスレート)で健康体の或る検査対象部位の動態を撮影した場合、撮影順が隣り合うフレーム画像との間における検査対象部位の画像領域の面積比は、同じタイミング(動態サイクルの位相)で撮影されたフレーム画像毎に所定の範囲内をとることが知られている。従って、撮影順が隣り合う各フレーム画像との間における検査対象部位の画像領域の面積比がフレーム画像の撮影タイミング毎に予め定められた一定値を下回る場合、検査対象部位の動作が健康体と比較して十分でなく、十分に機能していないと判断できる。例えば、検査対象部位が肺の喚気である場合、撮影順が隣り合うフレーム画像間における肺野領域の面積比は、肺の喚気率を示す特徴量であり、面積比が予め定められた一定値を下回れば、喚気率が十分でないと認識できる。
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。
具体的には、図8に示すように、第1領域341aには動態画像が表示され、第2領域341bには動態画像が表示されるとともに、第2領域341bに表示される動態画像においては、表示されているフレーム画像と撮影順が一つ前の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を下回れば赤、閾値N以上であれば青で検査対象部位(図8においては肺野領域)が着色表示される。このように、サイクル表示モードで動態画像を表示することにより、医師は、第1領域341aにおいて撮影画像を観察しつつ、第2領域341bにおいて、表示されているフレーム画像において検査対象部位が十分に機能しているか否かを容易に把握することが可能となる。
なお、年齢、身長、体重、性別、撮影状態(体位(立位/臥位)、撮影方向(PA/AP)、パルスレート等の条件に応じて、検査対象部位の動態による面積の変化量は変わるので、検査対象部位毎に、これらの各条件に応じた閾値Nを予め算出して記憶しておき、撮影時の被写体Mの検査体対象部位、年齢、身長、体重、性別、撮影状態等の条件に応じて閾値Nを変更する。
図5に戻り、ステップS108においては、カウンタN>フレーム画像数であるか否かが判断され、N>フレーム画像数ではないと判断されると(ステップS108;NO)、カウンタNが1インクリメントされ(ステップS109)、処理はステップS105に戻る。N>フレーム画像数であると判断されると(ステップS108;YES)、動画表示画面341の第1領域341a及び第2領域341bに、撮影順が1番目のフレーム画像が表示される(ステップS109)。操作部33によりスタート釦341cが押下されると(ステップS111;YES)、処理はステップS104に戻り、動態画像が再度表示される。スタート釦が押下されなければ(ステップS111;NO)、サイクル表示モード処理は終了する。
次に、図6を参照して、図4のステップS36において実行される最大/最小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に記憶されている最大/最小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。
まず、取得された全てのフレーム画像に間引き処理等の縮小補間処理が施され、予め定められた動画表示用サイズ(表示画面上の第1領域342a、第2領域342b(図8参照)に対応するサイズ)の縮小画像が作成される(ステップS201)。次いで、表示部34の表示画面上の第1領域342aに撮影順が1番目のフレーム画像が表示され(ステップS202)、第2領域342bに最大画像が表示されて動画表示画面342が表示される(ステップS203)。
図8に、動画表示画面342の一例を示す。図8に示すように、動画表示画面342は、第1領域342a及び第2領域342bを有する。第1領域342aは、取得した動態画像の一連のフレーム画像を撮影順に連続的に切り替え表示することにより動画表示するための領域である。第2領域342bは、一連のフレーム画像のうち、検査対象部位の面積が最大の最大画像を表示するための領域であって、演算装置4において算出された、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に応じた色で表示対象のフレーム画像を着色して表示するための領域である。また、動画表示画面342は、スタート釦342cを有しており、操作部33によりスタート釦342cが押下されると、第1領域342aの動態画像の動画表示及び第2領域342bの着色表示が開始される。
次いで、操作部33によりスタート釦342cの押下が待機され、スタート釦342cが押下されると(ステップS204;YES)、演算装置4において算出された最大画像と最小画像における検査対象部位の画像領域の面積比が予め定められた閾値(閾値SHとする)を下回るか否かが判断される(ステップS205)。最大画像と最小画像における検査対象部位の画像領域の面積比が予め定められた閾値SHを下回ると判断されると(ステップS205;YES)、第2領域342bに表示されている最大画像における検査対象部位の領域が認識され、「赤」に着色して表示される(ステップS206)。最大画像と最小画像の面積比が予め定められた閾値SH以上であると判断されると(ステップS205;NO)、第2領域342bに表示された最大画像における検査対象部位の領域が認識され、「青」に着色して表示される(ステップS207)。
一般的に、人体構造上、同じ仕様の撮影装置1を用いて或る一定の条件下(例えば、年齢、身長、体重、性別、撮影状態(体位(立位/臥位)、撮影方向(PA/AP))で健康体の或る検査対象部位の動態(1サイクル以上)を撮影した場合、検査対象部位の画像領域の面積が最大となる最大画像と検査対象部位の画像領域の面積が最小となる最小画像との間における検査対象部位の画像領域の面積比は、所定の範囲内をとることが知られている。従って、最大画像と最小画像との間における検査対象部位の画像領域の面積比が予め定められた一定値を下回る場合、検査対象部位の動作が健康体と比較して十分でなく、十分に機能していないと判断できる。例えば、検査対象部位が肺の喚気である場合、最大画像と最小画像の肺野領域の面積比は、肺の喚気率を示すものであり、面積比が予め定められた一定値を下回れば、喚気率が十分でないと認識できる。
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。
具体的には、図8に示すように、第1領域342aには動態画像が表示され、第2領域342bには最大画像が表示されるとともに、第2領域342bには、最大画像と最小画像における検査対象部位の画像領域の面積比が閾値SHを下回れば赤、閾値SH以上であれば青で検査対象部位(図8においては肺野領域)が着色表示される。このように、最大/最小表示モードで動態画像を表示することにより、医師は、第1領域342aにおいて撮影画像を観察しつつ、第2領域342bにおいて、検査対象部位が全体として十分に機能しているか否かを容易に把握することが可能となる。
なお、年齢、身長、体重、性別、撮影状態(体位(立位/臥位)、撮影方向(PA/AP)等の条件に応じて、検査対象部位の動態による面積の変化量は変わるので、検査対象部位毎に、各条件に応じた閾値SHを予め算出して記憶しておき、撮影時の被写体Mの検査体対象部位、年齢、身長、体重、性別、撮影状態等の条件に応じて閾値SHを変更する。
図6に戻り、ステップS208においては、カウンタNに2が設定され(ステップS208)、撮影順がN番目のフレーム画像が第1領域342aに表示される(ステップS209)。このとき、第2領域342bの表示は変化しない。次いで、N>フレーム画像数であるか否かが判断され、N>フレーム画像数ではないと判断されると(ステップS210;NO)、カウンタNが1インクリメントされ(ステップS211)、処理はステップS209に戻る。N>フレーム画像数であると判断されると(ステップS210;YES)、動画表示画面342の第1領域342aに、撮影順が1番目のフレーム画像が表示され、第2領域342bに最大画像が表示される(ステップS212)。操作部33によりスタート釦342cが押下されると(ステップS213;YES)、処理はステップS205に戻り、動態画像が再度表示される。スタート釦342cが押下されなければ(ステップS213;NO)、最大/最小表示モード処理は終了する。
なお、図6においては、第2領域342bに最大画像を表示することとして説明したが、最小画像を表示することとしてもよい。
次に、図7を参照して、図4のステップS37において実行される静止画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に記憶されている静止画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。
まず、取得された全てのフレーム画像に間引き処理等の縮小補間処理が施され、予め定められた静止画表示用サイズ(静止画表示画面343上のサムネイル領域343a及び詳細表示領域343b(図9参照)に対応するサイズ)の縮小画像が作成される(ステップS301)。次いで、表示部34の表示画面上のサムネイル領域343aに一連のフレーム画像のサムネイル画像が並べて表示された静止画表示画面343が表示される(ステップS302)。
図9に、静止画表示画面343の一例を示す。図9示すように、静止画表示画面343は、一連のフレーム画像を並べて表示するサムネイル領域343aと、サムネイル領域343aに表示されたフレーム画像の中から操作部33の操作により指定されたフレーム画像をサムネイル画像より大きなサイズで表示する詳細表示領域343bを有する。サムネイル領域343aの下部には、スライドバー343cが表示されており、操作部33によりスライドバーの位置を所望のフレーム画像の下に移動させることにより、スライドバーの位置に応じて詳細表示領域343bに表示するフレーム画像を指定することができる。なお、詳細表示領域343bに表示するフレーム画像は、サムネイル領域343aの画像をマウス等により指定するようにしてもよい。
操作部33により静止画表示画面343からフレーム画像が指定されると(ステップS303;YES)、カウンタNに指定されたフレーム画像の撮影順を示す番号が設定され(ステップS304)、演算装置4において算出された、撮影順がN番目のフレーム画像とN−1番目の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予め定められた閾値(閾値Nとする。閾値NはカウンタNに応じて変わる。)を下回るか否かが判断される(ステップS305)。撮影順がN番目のフレーム画像とN−1番目のフレーム画像における検査対象部位の画像領域の面積比が予め定められた閾値Nを下回ると判断されると(ステップS305;YES)、撮影順がN番目のフレーム画像が詳細表示領域343bに表示され、表示されたフレーム画像の検査対象部位の領域が認識され、「赤」に着色して表示され(ステップS306)、処理はステップS308に移行する。一方、撮影順がN番目のフレーム画像とN−1番目のフレーム画像における検査対象部位の画像領域の面積比が予め定められた閾値N以上であると判断されると(ステップS305;NO)、撮影順がN番目のフレーム画像が詳細表示領域343bに表示され、表示されたフレーム画像の検査対象部位の領域が認識され、「青」に着色して表示される(ステップS307)。
一般的に、人体構造上、同じ仕様の撮影装置1を用いて或る一定の条件下(例えば、年齢、身長、体重、性別、撮影状態(体位(立位/臥位)、撮影方向(PA/AP)、パルスレート)で健康体の或る検査対象部位の動態を撮影した場合、撮影順が隣り合うフレーム画像との間における検査対象部位の画像領域の面積比は、同じタイミング(動態サイクルの位相)で撮影されたフレーム画像毎に所定の範囲内をとることが知られている。従って、撮影順が隣り合う各フレーム画像との間における検査対象部位の画像領域の面積比がフレーム画像の撮影タイミング毎に予め定められた一定値を下回る場合、検査対象部位の動作が健康体と比較して十分でなく、十分に機能していないと判断できる。例えば、検査対象部位が肺の喚気である場合、撮影順が隣り合うフレーム画像間における肺野領域の面積比は、肺の喚気率を示すものであり、面積比が予め定められた一定値を下回れば、喚気率が十分でないと認識できる。
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。
具体的には、図9に示すように、サムネイル領域343aに表示されたフレーム画像のなかから一のフレーム画像が指定されると、詳細表示領域343bに選択されたフレーム画像がサムネイル画像より大きなサイズで表示されるとともに、当該フレーム画像と撮影順が一つ前の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を下回れば赤、閾値N以上であれば青で検査対象部位(図9においては肺野領域)が着色表示される。このように、静止画表示モードで動態画像の各フレーム画像を並べて表示し、選択されたフレーム画像とその一つ前の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に応じて検査対象部位を着色して指定されたフレーム画像を表示するので、医師は、動態画像全体を静止画像として観察し、その中で注目したフレーム画像の検査対象部位が十分に機能しているか否かをフレーム画像選択するだけで容易に把握することが可能となる。
なお、年齢、身長、体重、性別、撮影状態(体位(立位/臥位)、撮影方向(PA/AP)、パルスレート等の条件に応じて、検査対象部位の動態による面積の変化量は変わるので、検査対象部位毎に、各条件に応じた閾値Nを予め算出して記憶しておき、撮影時の被写体Mの検査体対象部位、年齢、身長、体重、性別、撮影状態等の条件に応じて閾値Nを変更する。
図7に戻り、ステップS308においては、操作部33により表示終了の指示が入力されたか否かが判断され、入力されていないと判断されると(ステップS308;NO)、処理はステップS303に戻る。操作部33により表示終了の指示が入力されたと判断されると(ステップS308;NO)、本処理は終了する。
以上説明したように、動態画像診断支援システム100によれば、演算装置4において、撮影装置1で撮影された動態画像の複数のフレーム画像に基づいて動態の特徴量を算出し、診断用コンソール3においては、撮影された動態画像を動画表示又は静止画表示により表示部34の表示画面上に表示するとともに、演算装置4による特徴量の算出結果に応じた色で複数のフレーム画像の少なくとも一つを着色して表示画面上に表示する。従って、撮影された動態画像と、その動態画像から抽出した特徴量に応じた色で着色された画像の両方を一度に表示画面上に表示するので、医師は、撮影された動態画像を観察しつつ動態画像における特徴量を把握することが可能となり、動態画像による診断性能を向上させることができる。
また、診断用コンソール3は、動態画像を表示画面上に動画表示する動画表示モードと、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、操作部33により動画表示モード又は静止画表示モードを選択することができるので、医師の診断しやすい態様で動態画像を表示させることが可能となる。
また、動画表示モードのサイクル表示モードにおいては、動態を示す複数のフレーム画像を表示画面上に動画表示するとともに、動画表示において現在表示されているフレーム画像を、当該フレーム画像と撮影順が一つ前にされたフレーム画像との間の検査対象部位の面積比に応じた色で着色して動画表示と並べて表示するので、医師は、表示されているフレーム画像が撮影されたタイミングにおいて検査対象部位が十分に機能しているか否かを色により容易に把握することが可能となる。
また、動画表示モードの最大/最小表示モードにおいては、動態を示す複数のフレーム画像を表示画面上に動画表示するとともに、検査対象部位の画像領域の面積が最大のフレーム画像(最大画像)と最小のフレーム画像(最小画像)との間における検査対象部位の画像領域の面積比に応じた色で、最大画像又は最小画像を着色して動画表示と並べて表示するので、医師は、検査対象部位が全体として十分に機能しているか否かを色により容易に把握することが可能となる。
また、静止画表示モードにおいては、動態を示す複数のフレーム画像を表示画面上に並べて静止画表示するとともに、操作部33により指定されたフレーム画像を、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表示するので、医師は、注目したフレーム画像が撮影されたタイミングにおいて検査対象部位が十分に機能しているか否かを色により容易に把握することが可能となる。
なお、上述した本実施の形態における記述は、本発明に係る好適な医用画像管理システムの一例であり、これに限定されるものではない。
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。
また、上記実施の形態においては、撮影された動態画像と着色表示した動態画像(フレーム画像)の両方を表示画面上に表示することで診断性能を向上させることとしたが、撮影された動態画像に特徴量に応じた色を重畳して表示する態様も考えられる。
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読み取り可能な媒体としてHDDや半導体の不揮発性メモリ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、動態画像診断支援システム100を構成する各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。
本発明の実施の形態における動態画像診断支援システムの全体構成例を示す図である。 図1に示す撮影用コンソールの制御部により実行される撮影制御処理を示すフローチャートである。 図1に示す演算装置の制御部により実行される演算処理を示すフローチャートである。 図1に示す診断用コンソールの制御部により実行される表示制御処理を示すフローチャートである。 図1に示す診断用コンソールの制御部により実行されるサイクル表示モード処理を示すフローチャートである。 図1に示す診断用コンソールの制御部により実行される最大/最小表示モード処理を示すフローチャートである。 図1に示す診断用コンソールの制御部により実行される静止画表示モード処理を示すフローチャートである。 動画表示モードにおいて表示される動画表示画面の一例を示す図である。 静止画表示モードにおいて表示される静止画表示画面の一例を示す図である。
符号の説明
100 動態画像診断支援システム
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)

  1. 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。
  2. 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に記載の動態画像診断支援システム。
  3. 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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