JP5919970B2 - 医用画像処理装置及びプログラム - Google Patents
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Description
しかしながら、骨塩定量の計測に用いる医用画像(図13参照)は、医師が見慣れている読影用の医用画像(図7参照)とは異なり、画像が全体的に暗く、エッジがはっきりしない。そのため、操作者がこの操作に不慣れである場合、見づらく、正しく二点を指定できない可能性がある。
左手第二中手骨をX線撮影することにより得られた医用画像にエッジを強調する画像処理を施して、操作者が前記左手第二中手骨の所定の二点を指定するための指定用画像を作成する指定用画像作成手段と、
前記医用画像に前記エッジを強調する画像処理とは異なる画像処理を施して、前記指定用画像とは異なる、骨塩定量計測用に最適化された骨塩定量最適化画像を作成する骨塩定量最適化画像作成手段と、
前記指定用画像作成手段により作成された指定用画像を表示するための表示手段と、
前記表示手段に表示された指定用画像から操作者が前記所定の二点を指定するための操作手段と、
前記操作手段により指定された二点の座標と前記骨塩定量最適化画像に基づいて骨塩定量を計測する骨塩定量計測手段と、
を備える。
前記医用画像に階調変換処理、周波数強調処理を含む画像処理を施して読影用画像を作成する読影用画像作成手段を備え、
前記読影用画像作成手段は、前記指定用画像作成手段として、前記読影用画像を作成し、
前記表示手段は、前記読影用画像作成手段により作成された読影用画像を前記指定用画像として表示する。
コンピュータを、
左手第二中手骨をX線撮影することにより得られた医用画像にエッジを強調する画像処理を施して、操作者が前記左手第二中手骨の所定の二点を指定するための指定用画像を作成する指定用画像作成手段、
前記医用画像に前記エッジを強調する画像処理とは異なる画像処理を施して、前記指定用画像とは異なる、骨塩定量計測用に最適化された骨塩定量最適化画像を作成する骨塩定量最適化画像作成手段、
前記指定用画像作成手段により作成された指定用画像を表示するための表示手段、
前記表示手段に表示された指定用画像から操作者が前記所定の二点を指定するための操作手段、
前記操作手段により指定された二点の座標と前記骨塩定量最適化画像に基づいて骨塩定量を計測する骨塩定量計測手段、
として機能させる。
図1は、本実施の形態における施設内システム1のシステム構成を示すブロック図である。
施設内システム1は、開業医やクリニック等の比較的小規模の医療施設に適用されるシステムであり、図1に示すように、モダリティ2と、医用画像処理装置3と、受付装置4と、イメージャー5と、汎用プリンター6と、クライアントPC(Personal Computer)7と、から構成されている。施設内システム1を構成する各装置は、例えば図示しないスイッチングハブ等を介してLAN(Local Area Network)等の通信ネットワーク(以下単に「ネットワーク」という)8に接続されている。医用画像処理装置3は、医師の常駐場所である診察室に設けられたWS(ワークステーション)であることが好ましい。なお、この医用画像処理装置3として作動するWSがモダリティ2の起動や処理条件等を制御する構成としてもよい。
以下、施設内システム1を構成する各装置について説明する。
モダリティ2は、患者の診断対象部位を被写体として撮影を行い、撮影した画像をデジタル変換して医用画像を生成する画像生成装置である。
ここで、CRカセッテは、例えば放射線エネルギーを蓄積する輝尽性蛍光体シートを備える放射線画像変換プレートを内蔵しており、放射線が照射されると被写体の放射線透過率分布に従った量の放射線を輝尽性蛍光体シートの輝尽性蛍光体層に蓄積させ、この輝尽性蛍光体層に被写体の放射線画像を記録するものである。
読取装置は、CRカセッテ内の輝尽性蛍光体シートに励起光を照射し、これによりシートから発光される輝尽光を光電変換し、得られた画像信号をA/D変換して画像データを生成するものである。
ここで入力される患者情報は、例えば患者ID、患者氏名(漢字)、患者氏名(カナ)、患者氏名(ASCII)、性別、生年月日等である。なお、モダリティ2においてこれらすべてを入力する必要はなく、患者情報を何ら入力しないとすることもできる。モダリティ2が患者情報として患者IDのみを入力する仕様である場合には、モダリティ2の入力部は、例えばテンキー等でもよい。
また、医用画像処理装置3は、骨塩定量検査機能を備えている。骨塩定量検査は、左手及びアルミスロープ(詳細後述)が撮影された医用画像から骨塩定量を計測する検査である。
また、RAM32は、受付装置4から受信した患者情報リストを記憶する。
画像DB331は、医用画像や骨塩定量のグラフ画像を格納するためのデータベースである。画像DB331は、画像DB331に格納されている画像に関する各種情報を格納するための画像情報テーブル331aを有している。
画像情報テーブル331aは、図3に示すように、「UID」、「撮影日時」、「検査ID」、「撮影部位」、「患者ID」、「患者氏名」、「年齢」、「性別」、「画像保存先」等の項目を有しており、画像DB331に格納された各画像に係る検査情報、患者情報、画像保存先のパス等を記憶する。なお、画像保存先として、モダリティ2から送信された医用画像(オリジナル画像という)、オリジナル画像から作成された処理済み画像、オリジナル画像から作成されたサムネイル画像、骨塩定量検査により作成されたグラフ画像、及びグラフ画像から作成されたグラフサムネイル画像、のそれぞれの画像保存先のパスを格納する。画像情報テーブル331aに格納される情報により、医用画像やグラフ画像は、患者情報や検査情報等と対応付けられ、患者情報や撮影日時等をキーとして検索可能に記憶される。
次に、施設内システム1を設置した医療施設における骨塩定量検査の流れ(1)〜(5)について説明する。
(1)まず、受付において、患者の受付が行われる。受付された患者の患者情報は受付装置4により入力され、この患者情報を含む患者情報リストが医用画像処理装置3に送信される。医用画像処理装置3においては、受付装置4から送信された患者情報リストがRAM32に記憶される。
(2)次いで、診察室において、診察や必要な検査の決定が行われる。診察は、問診や、患者の過去のカルテ、画像やレポートの閲覧等により行われる。
(3)骨塩定量検査が必要であると決定された場合、撮影室において、モダリティ2により患者の左手のX線撮影が行われる。
本実施の形態においては、DIP法により骨塩定量検査を行うこととして説明する。DIP法は、図5に示すように、アルミスロープALと左手第二中手骨Bを並べて等倍でX線撮影して、得られた医用画像におけるアルミスロープALと第二中手骨Bの陰影濃度を比較解析するものである。アルミスロープALは、長手方向に1cmで1mm厚さの変わる斜度のついたアルミニウム製のスロープ部材である。撮影時には、アルミスロープALを患者左手の右隣に、手前に厚い側がくるように配置してモダリティ2によりX線撮影が行われる。
なお、医用画像処理装置3は、後述するように、被写体となる患者の体型の個体差やモダリティ2の装置特性の変化による照射X線量の変動に拘わらず、読影に適した読影用画像を作成することができる。そのため、撮影時には特に個別に調整を行わず、固定の撮影条件で撮影を行うことができる。
(4)左手のX線撮影後、撮影により得られた医用画像は、医用画像処理装置3において取り込まれ、骨塩定量の計測が行われ、結果値やグラフ等の計測結果(検査結果)が出力される。
(5)計測結果に基づいて診断や治療が行われる。
次に、医用画像処理装置3の動作について説明する。
図6に、医用画像処理装置3の制御部31により実行される診断支援処理のフローチャートを示す。診断支援処理は、制御部31と記憶部33に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
画像取込ボタン351bは、モダリティ2から送信される医用画像を現在診断対象となっている患者(患者表示欄351fに表示されている患者)の画像として取り込むことを指示するためのボタンである。画像取込ボタン351bが押下された場合、次に画像取込ボタン351bが押下されて取り込みの解除が指示されるか又はビューアー画面351が閉じられるか他の画面に遷移するまでの間にモダリティ2から受信された医用画像は、現在診断対象となっている患者の画像として取り込まれる。
計測ボタン351cは、計測メニューの表示を指示するためのボタンである。計測メニューには、骨塩定量計測が含まれる。
患者表示欄351fは、現在診断対象として選択されている患者の患者情報を表示するための欄である。
サムネイル表示欄351gは、画像表示欄351aに表示する医用画像を選択するために、同一患者の医用画像(過去に撮影された画像を含む)のサムネイル画像を表示するための欄である。
表示画像選択欄351hは、サムネイル表示欄351gに表示する画像の分類(CR、骨塩定量(グラフ))を選択するための欄である。
ステップS2においては、通信部36によりモダリティ2からの医用画像が受信されると、受信された医用画像が患者リスト画面において選択された患者の患者情報と対応付けられ、オリジナル画像として画像DB331に保存される。画像情報テーブル331aには、受信した画像のヘッダ部に書き込まれているUID、撮影日時、検査部位、オリジナル画像の保存先パス等が書き込まれる。また、オリジナル画像からサムネイル画像が作成され、画像DB331に保存される。また、作成されたサムネイル画像の保存先パスが画像情報テーブル331aに書き込まれる。
ここで、モダリティ2では、毎回の撮影時には特に個別に調整を行わず、固定の撮影条件で撮影を行っている。そのため、オリジナル画像は、患者の体型(骨塩定量検査の場合は手の厚み)やモダリティ2の装置特性の変化等による照射X線量の変動によって画像にバラツキがある。しかし、読影する画像にバラツキがあると、安定した読影診断ができない。そこで、医用画像処理装置3においては、読影に適した画像を安定して出力するために、オリジナル画像に画像処理を施して、読影用として予め定められた基準を満たした読影用画像が作成される。画像処理の内容としては、例えば、階調変換処理、周波数強調処理、ダイナミックレンジ圧縮処理等が挙げられる。作成された読影用画像は、画像DB331に保存されるとともに、その保存先パスが画像情報テーブル331aに書き込まれる。
〈照射野認識処理〉
階調変換処理、周波数強調処理等の前提として、まず入力されたオリジナル画像において照射野認識処理が実行される。照射野とは被写体を介してX線が到達した領域をいい、照射野認識処理ではこの照射野領域と照射野外領域(照射野を除く他の領域)との判別が行われる。これは、偏った信号値(画素のデジタル濃度信号値)の照射野外領域も含めて階調変換処理等を行うと適切な処理がなされないためである。
照射野領域が判別されると、この照射野領域から関心領域(以下、ROI:Region Of Interestという)が設定される。このとき、ROIの設定とともに、基準信号値の設定が行われる。
ROIは、例えば、オリジナル画像の水平方向及び垂直方向を順次走査してそれぞれの方向における信号値のプロファイルを作成し、信号値のプロファイルに基づいて特定することができる。また、パターンマッチングによりROIを特定してもよく、その手法は何れを適用してもよい。
以上のようにして前処理が終了すると、階調変換処理が行われる。
階調変換処理は、オリジナル画像の濃度、コントラストを調整するための処理である。医師がX線画像の読影により人体構造の疾病の有無を診断する場合、X線画像上における構造物の濃度やコントラスト(階調性)に基づき、疾病の有無が判断される。よって、読影に適した濃度、コントラストに調整することにより、医師の疾病の検出作業を支援することができる。
図8A、図8Bの座標系において、第4象限は、モダリティ2の輝尽性蛍光体プレートへの到達X線量と、オリジナル画像の信号値との関係(モダリティ2の読取特性)を示している。また、第3象限は、オリジナル画像の信号値と、正規化処理が施された後の正規化信号値の関係(正規化特性)を示している。第2象限は、正規化信号値と、基本LUTにより変換された読影用画像の信号値(デジタル濃度信号値)との関係(階調変換特性)を示している。なお、ここでは読影用画像の信号値を0〜4095の12ビット分解能としている。
G=(D2−D1)/(logE2−logE1)・・・(1)
ここで、
D1=0.25+Fog、D2=2.0+Fog、Fog=0.2であり、
E1、E2はそれぞれD2、D1に対応する入射X線量である。
胸部や乳房等の人体各部位を観察対象とする場合、G値は一般に、2.5〜5.0程度のものが用いられることが多い。
S=QR×P1/P2・・・(2)
ここで、
QRは量子化領域値であり、P1は信号値1535(QR=200、出力濃度1.2)となる到達X線量、P2は階調変換後の画像で出力濃度1.2となった画素の実際の到達X線量である。
P1の値は、撮影前の量子化領域QR値の設定で一意に決まるものである。
周波数強調処理としては、例えば特公昭62−62373号に示されるアンシャープマスク処理や、特開平9−44645号公報に示される多重解像度解析を適用することができる。周波数強調処理では、下記の式(3)で示される演算を行ってオリジナル画像に含まれるあるマスクサイズの特定の周波数成分に強調係数αを乗じて強調することにより、オリジナル画像から所望の鮮鋭度の画像を得る。
S=So+α(So−Sus)・・・(3)
なお、 S :周波数処理画像信号
So :オリジナル画像信号
Sus:非鮮鋭画像信号
α :強調係数
ここで、非鮮鋭画像信号Susは、注目画素を中心として一辺が2N+1画素(Nは正の整数)の正方形領域(マスク)を設定し、マスク内の画素値の平均値を中心画素の非鮮鋭画像信号としたものである。
周波数強調処理により、骨等の構造物のエッジが強調された画像を得ることができる。
ダイナミックレンジ圧縮処理としては、例えば特許250950号に示される手法を適用することができる。ダイナミックレンジ圧縮処理では、下記の式(4)で示される演算を行って、ある信号値Aより低濃度領域の画像信号に補正係数βを乗じて補正を行うことにより、当該低濃度領域の濃度階調を圧縮する。
S=So+β(A−Sus)・・・(4)
ただし、β=βL(Sus≦A)
β=βH(Sus>A)
なお、 S :ダイナミックレンジ圧縮処理画像信号
So :オリジナル画像信号
Sus:非鮮鋭画像信号
β :補正係数
A :定数(閾値)
以上のように、オリジナル画像に階調変換処理、周波数強調処理、ダイナミックレンジ圧縮処理を施すことにより、読影用画像が作成される。
そこで、本実施の形態においては、骨塩定量の計測が指示された際に自動的に骨塩定量最適化画像作成処理を実行して読影用画像から骨塩定量の計測に適した骨塩定量最適化画像を作成し、計測に用いることで、読影用画像を用いて計測することにより計測結果が誤ることを防止することができる。
図10に、骨塩定量画面352の一例を示す。骨塩定量画面352には、診断対象患者の患者情報352a、撮影部位352b、計測日時352c、測定値352d、コメント欄352e、確定ボタン352f等が表示されている。ステップS102においては、測定値352dとして、骨塩定量DB332に記憶されている、診断対象患者の最終の結果値(即ち、前回結果値)が読み出され、初期表示される。
また、骨塩定量画面352には、二点指定欄352gが設けられている。骨塩定量測定においては、左手の第二中手骨の上端の最も突出している部分と下端の最も凹んでいる部分の二点を指定する必要があり、この二点指定欄352gは、二点を指定するための指定 用画像を表示する。
まず、図11Aに示すように、指定された二点(X1、Y1)、(X2、Y2)の座標間の距離がL値(骨長)として算出される。次いで、骨塩定量最適化画像における二点間の中央部の、骨長の10パーセントの部分を縦幅、横幅を固定値とした範囲が測定領域として決定されるとともに、パターンマッチング等により画像中のアルミスロープの位置が検出される。そして、アルミスロープ像の濃度を基準にして測定領域内の骨の濃度がアルミスロープのどの厚さの部分と一致しているかに基づいて骨濃度GSが算出され、算出された骨濃度の積分値ΣGSを骨幅Dで除した値(ΣGS/D(mmAl))がDIP値(骨塩量)として算出される。更に、平均骨皮質幅MCI(MCI=(D−d)/D)が算出される。Dは骨幅、dは骨髄幅dである。図11Bは、左手第二中手骨Bの中央部の断層面及び濃度プロファイルを示す図である。骨幅D、骨髄幅dは、例えば、図11Bに示すように、左手第二中手骨Bの中央部の濃度プロファイルに基づいて算出することができる。
算出されたL値、DIP値、MCI、測定領域座標(左上(X3,Y3)、右下(X4,Y4))、検出されたアルミスロープの位置座標左上(左上(X5,Y5)、右下(X6,Y6))は、RAM32に一時的に記憶される。
操作部34により、二点の座標P1、P2の移動が指示されず(ステップS106;NO)、確定ボタン352fが押下されると(ステップS107;YES)、計測結果が確定され、骨塩定量最適化画像、結果値及び計測に用いたパラメーターが保存され(ステップS108)、処理は図6のステップS9に移行する。ステップS108においては、具体的には、骨塩定量DB332に新たなレコードが追加され、結果値及び計測に用いたパラメーター(算出されたL値、DIP値、MCI、二点指定座標((X1,Y1)、(X2,Y2))、測定領域座標(左上(X3,Y3)、右下(X4,Y4))、検出されたアルミスロープの位置座標左上(左上(X5,Y5)、右下(X6,Y6))が書き込まれる。また、骨塩定量最適化画像が画像DB331に保存され、画像情報テーブル331aの、当該検査のレコードの処理済み画像の保存先パスが骨塩定量最適化画像のパスに変更される。
ステップS9においては、まず、例えば、横軸を日付、縦軸をΣGS/D(mmAl)としたグラフ領域が描画される。次いで、骨塩定量DB332から同一患者IDを持つ過去のレコードが検索され、検索されたレコードのΣGS/Dがグラフ領域に日付順にプロットされる。また、グラフとともに、検索されたレコードのΣGS/DとMCIの値の経時的な変化を一覧にした結果一覧表が作成される。更に、骨塩定量DB332に記憶されている結果値に基づいて、今回の結果が同年代の平均値の何パーセントか(同年代比)、若年成人平均値(YAM)の何パーセントか(YAM比)、が算出され、患者情報、今回の結果値の数値、同年代比、YAM比、グラフ、結果一覧表を含む1枚のグラフ画像が作成される。画像のファイルフォーマットは、PNG、JPEG、PDF等、何れでも良い。作成されたグラフ画像は、画像DB331に保存され、画像情報テーブル331aの、当該検査のレコードに、グラフ画像の保存先パスが格納される。また、グラフ画像のサムネイル画像が作成され、画像DB331に保存されるとともに、画像情報テーブル331aの、当該検査のレコードに、グラフサムネイル画像の保存先パスが格納される。
図13に、グラフが表示されたビューアー画面351の一例を示す。画像表示欄351aには、ステップS9で作成されたグラフ画像及び計測元となった骨塩定量最適化画像が並べて表示される。
医師は、グラフ画面を確認することで、患者の骨塩量の変化を把握することができ、治療の必要性や方針をたてることができる。また、グラフと計測元の画像とを並べて表示するので、前回の結果から大きな変化があった場合、計測元の画像を観察することにより、その結果が正しいのか、撮影条件(撮影倍率、撮影角度や手の配置の仕方等)に起因するものなのかの判断が容易となる。
操作部34により終了ボタン351iが押下されると(ステップS13;YES)、診断支援処理は終了する。
2 モダリティ
3 医用画像処理装置
4 受付装置
5 イメージャー
6 汎用プリンター
7 クライアントPC
8 ネットワーク
31 制御部
32 RAM
33 記憶部
331 画像DB
331a 画像情報テーブル
332 骨塩定量DB
34 操作部
35 表示部
351 ビューアー画面
352 骨塩定量画面
36 通信部
37 メディアドライブ
38 計時部
39 バス
Claims (3)
- 左手第二中手骨をX線撮影することにより得られた医用画像にエッジを強調する画像処理を施して、操作者が前記左手第二中手骨の所定の二点を指定するための指定用画像を作成する指定用画像作成手段と、
前記医用画像に前記エッジを強調する画像処理とは異なる画像処理を施して、前記指定用画像とは異なる、骨塩定量計測用に最適化された骨塩定量最適化画像を作成する骨塩定量最適化画像作成手段と、
前記指定用画像作成手段により作成された指定用画像を表示するための表示手段と、
前記表示手段に表示された指定用画像から操作者が前記所定の二点を指定するための操作手段と、
前記操作手段により指定された二点の座標と前記骨塩定量最適化画像に基づいて骨塩定量を計測する骨塩定量計測手段と、
を備える医用画像処理装置。 - 前記医用画像に階調変換処理、周波数強調処理を含む画像処理を施して読影用画像を作成する読影用画像作成手段を備え、
前記読影用画像作成手段は、前記指定用画像作成手段として、前記読影用画像を作成し、
前記表示手段は、前記読影用画像作成手段により作成された読影用画像を前記指定用画像として表示する請求項1に記載の医用画像処理装置。 - コンピュータを、
左手第二中手骨をX線撮影することにより得られた医用画像にエッジを強調する画像処理を施して、操作者が前記左手第二中手骨の所定の二点を指定するための指定用画像を作成する指定用画像作成手段、
前記医用画像に前記エッジを強調する画像処理とは異なる画像処理を施して、前記指定用画像とは異なる、骨塩定量計測用に最適化された骨塩定量最適化画像を作成する骨塩定量最適化画像作成手段、
前記指定用画像作成手段により作成された指定用画像を表示するための表示手段、
前記表示手段に表示された指定用画像から操作者が前記所定の二点を指定するための操作手段、
前記操作手段により指定された二点の座標と前記骨塩定量最適化画像に基づいて骨塩定量を計測する骨塩定量計測手段、
として機能させるためのプログラム。
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