JP6116375B2 - 診断支援システム - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、一般的なデジタルカメラも使用可能であるとして、顔画像から特定の領域の色情報を算出して基準データと比較することにより、顔画像の人物の体調の診断が可能な撮像装置が開示されている。
図1は、診断支援システム1の全体構成を模式的に示した図である。診断支援システム1は、ネットワーク9を介して接続された3つの構成要素を有する。
第1に、医師3が操作する医師端末2である。医師端末2は、本体の他、表示部や、マウスやキーボードなどの指定入力手段から構成されている。これらの構成の詳細は図2を用いて後述する。
患者端末4には、内蔵型のカメラ6が備わっており、患者5の顔画像を撮影して、ネットワーク9を介してサーバマシン8に送信する。内蔵型ではなく外付け型のカメラでもよい。また患者5の顔画像を撮影する際に、明るさが足りない、あるいは色合いを調整することを理由に照明装置が備わっていても良い。
また、患者端末4には、患者5の部屋の温度を測定するための温度計などのセンサ類が備わっていてもよい。室温は、患者5の口頭による自覚症状の申告に比べて、顔色が不自然に赤い、または青白いなどの場合、室温が大きな影響を与えているとして、医師3が診断の材料に活用できる。
なお、以下ではネットワーク9をIP網として説明するが、一般公衆回線網、携帯電話網など画像の送受信に支障がなければこれに限るものではない。
医師端末本体25は、CPUや各種I/Fなどを内蔵し、いわゆるパソコン本体部分であり、端末制御部251、表示制御手段252、端末通信部253を有する。
端末制御部251は、図示しない内蔵ハードディスクなどによる記憶手段に記憶されたプログラムモジュールとして実現され、ネットワーク9を介して送信されてきた顔画像を表示部26に表示させるために表示制御手段252に渡すなど、医師端末本体25を制御する。
表示制御手段252が行う表示制御には、例えば、サーバマシン8に記憶されている患者5の過去に撮影された顔画像と、診断中の医師3が撮影指示をすることで取得された現在時刻の患者5の顔画像を並べて表示部26に表示させることがある。また、患者5の顔の色情報について、特定の条件を満たすと顔の色情報の差を表示する際に色づけしたり、患者の顔画像をその患者の顔の大きさそのままに原寸大表示するため拡大縮小などの処理を行う。
記憶部81は、サーバマシン8の処理に必要なプログラムや各種のデータ、パラメータなどを記憶しているハードディスクなどの周辺部品にて構成される。記憶部81には、患者リスト811、診断履歴テーブル812、3次元顔形状813が記憶される。
患者リスト811は、患者5に関する情報がテーブル化されたものであり、患者を特定するための個人名などの個人情報の他、ID情報などが格納されている。患者リスト811の内容を図4を用いて詳述する。
登録顔画像8113は、各患者の顔画像であり、診察時のログインの際の顔画像認証に用いられる。登録顔画像8113は、初診時に患者端末4のカメラ6にて取得され、医師3または病院事務担当者により登録される。別途デジタルカメラにて撮影された証明書用写真などを利用してもよい。
これらの顔サイズデータ8114は、患者5が初診時に自らの顔のサイズを計測しておき、その計測結果を医師3または病院事務担当者に伝えるものとする。患者端末4に測距手段が備わる場合には自動的に計測してもよい。
図5には、診断履歴テーブル812が模式的に示されている。診断履歴テーブル812は、履歴患者ID8121、診断日時8122、履歴顔画像8123、所見8124、コメント8125から構成され、診断履歴テーブルにおける1段が、1回の診断行為に対応しており、1つの診断履歴となる。
診断日時8122は、医師3により診断行為が行われたときの日時であり、履歴顔画像8123が取得されたタイミングで、図示しない内部時計から日時情報を取得して格納する。診断行為の開始または終了時の日時を格納してもよい。
さらには、医師3が下した所見の他に、患者が自ら測定した体温や血圧、自覚症状などを含めて、健康状態を包括的に表す情報を記憶するようにしてもよい。
コメント8125は、医師3の判断により、任意に入力されるコメントが格納される。
また、患者端末4に温度計などのセンサ類が備わる場合には、各診断行為時の室温を診断履歴の一部に含めて記憶してもよい。
3次元顔形状813には、人間の顔の特徴的な部位について、特徴点が予め付与されており、後述するように、顔画像と位置合わせを行い、3次元顔画像を生成すること、および表示部26における拡大縮小処理の基準として用いられる。
本実施の形態では、特徴点として、左右の目の目頭と目尻、鼻尖点、口について左右の口角点の7箇所を設定するものとした。
特徴点抽出部803は、医師3により撮影が指示されて取得された最新の患者の顔画像から、顔を構成する特徴的な部位に関する点を抽出し、その位置を求める。図6を参照して、特徴点の例を示す。
図6には、患者の最新の顔画像60から左右の目頭、左右の目尻、鼻尖点、左右の口角点の合計7つの特徴点61が抽出され、×印で表現された様子が示されている。特徴点は、エッジ抽出処理の後、各部位に応じたエッジ画像によるテンプレートマッチングなどにより抽出することが可能であり、適宜周知な手法を採用すれば良いので、詳細な説明は省略する。さらに抽出された各特徴点は、診断履歴テーブル812の履歴顔画像8123に対応付けられて記憶される。
一般的に色表現に用いられるRGB表色系は、カメラなどのデバイスに依存し、求めた色の差が同じであっても、色合いや明るさによって画面には同じ差として表現されないため、医師の目視判断による顔色診断には不都合である。そこで、求めた色の差と、画面に表示される色の差とがおおよそ一致することが知られているL*a*b*色空間に変換して、顔の色情報の差を求める。
この場合、顔色判定領域に含まれる画素の色をL*a*b*色空間内に射影して、各軸方向の座標値の平均値を、その顔画像の顔の色情報とする。そして、L*a*b*色空間内における、それぞれの顔画像の顔の色情報どうしのユークリッド距離が顔の色情報の差となる。顔色判定領域に含まれる画素の色の平均を求めてからL*a*b*色空間内に射影して、ユークリッド距離を求めてもよい。
3次元顔画像合成部807は、医師3の指示により撮影された患者5の最新の顔画像、または診断履歴テーブル812に格納された履歴顔画像8123と、記憶部81に記憶された3次元顔形状813とを合成して、その患者5の3次元の顔画像を生成する手段である。生成された3次元の顔画像は、医師3の指示により、表示部26に表示するために用いられ、後述するように、患者5の実際の顔の大きさに拡大して表示して、様々な方向に向けさせて診断する際に有用なものとなる。
患者5の最新の顔画像および履歴顔画像8123は、特徴点抽出部803により、図6に示すように特徴点が抽出済みであり、3次元顔形状813にも対応する特徴点が設定されている。3次元顔画像合成部807は、いずれかの顔画像の特徴点と3次元顔形状813の特徴点とを基準に位置合わせを行い、顔画像上の各画素値を3次元顔形状813上の各点にマッピングすることで、3次元顔画像を生成する。この処理は適宜周知の方法を採用すればよいので、詳細は省略する。
図7(a)には、表示部26に表示される画面表示が模式的に表示されている。診断行為が開始されると、符号20に示される内容が表示部26に表示される。
患者氏名表示欄201は、現在診断中の患者の氏名が、患者リスト811の患者氏名8112から読み出され表示される。これにより医師3は、現在診断中の患者を認識できる。
患者ID表示欄202には、現在診断中の患者に付与された患者IDが表示される。患者ID表示欄202は入力も可能であり、指定入力手段27から患者IDが入力されると、それに応じた患者氏名8112が患者リスト811から読み出され、表示部26に表示される。
診断行為の最初は、最新の履歴顔画像8123を表示するものとするが、後述するように、表示される履歴顔画像8123は更新表示される。
また現在顔画像204と過去顔画像203にはそれぞれ、顔色判定領域が符号205と符号206に示すように重畳表示され、医師3は目視確認できる。
所見入力ボタン211は、顔の色情報や問診などにより形成した心証としての診断結果を入力するためのテキスト入力用のダイアログ(不図示)を表示させるためのボタンである。当該ダイアログに、指定入力手段27を用いて入力した所見やコメントが診断履歴テーブル812の所見8124やコメント8125格納される。
図7(b)には、顔色履歴表示欄210が拡大されて示されている。
顔色履歴表示欄210には、時間を横軸、顔の色情報の差を縦軸にしたグラフ領域215に、顔色履歴グラフ216が折れ線グラフ形式で表示されている。
顔色履歴グラフ216は、顔色差表示欄211に表示される値、即ち顔の色情報の差を、過去顔画像203が撮影された日時、即ち診断履歴テーブル812の診断日時8122に応じて時系列にプロットしたものである。単純に過去顔画像203の並び順に等間隔にプロットしてもよい。
即ち、図5に示した診断履歴テーブル812の例では、診断日時8122が“2013-05-14 11:05:17”と“2013-05-21
09:55:51”のときの診察履歴には、所見8124として“要観察”が付与されている。表示制御手段252は、この2回の診断時に対応した、顔色履歴グラフ216の期間について、異常所見期間217として色づけをする。
したがって、過去の顔画像との顔の色情報の差が無い場合、異常所見のときの顔画像からの差がない場合には、変わらず体調がすぐれないことがわかり、正常所見のときの顔画像からの差がない場合には変わらず健康状態であることがわかる。
さらには、同様にして、患者の体調が快復に向かっているのか、悪化に向かっているのかが把握できることになる。
この表示指定線218の移動と、それに伴う過去顔画像203と顔の色情報の差、および異常所見期間217との関係により、医師3は、現在顔画像204を目視しつつ患者の体調を適切に診断することができる。
尚、原寸大表示ボタン208、209を押下したときの動作については図9を用いて後述する。
ここで、図8のシーケンスチャートは、医師3による診断行為が始まってからの動作を示している。それに先立ち、患者端末4や医師端末2などは起動されており、患者5はID入力あるいは顔画像認証などにより、何れの人物が患者端末4の前にいるかなどの特定はされているものとする。また、患者5の特定がされることと前後して、診断開始要請信号が医師端末2に送信されて、医師端末2が注意喚起のメッセージ表示やアラーム音を鳴動することで、医師3が診察の開始を認識できるものとする。
さらには、以下の説明では、情報の送受信にあたってはネットワーク9を介することは明らかであるので、その旨の記載は適宜省略する。
それに応じて、端末制御部251は、端末通信部253を介して撮影信号を患者端末4に送信し、カメラ6は今現在の患者5の顔画像を撮影する(ステップS110)。
患者端末4は、撮影された顔画像を現在顔画像としてサーバマシン8に送信し、サーバ通信部82を介して現在顔画像を取得した特徴点抽出部803は、顔の特徴点を抽出する(ステップS120)。
診断結果設定部806は、現在顔画像、特徴点情報、患者ID、診察日時などを対応付けさせ診断履歴テーブル812の新たな診断履歴に格納する(ステップS130)。新たな診断履歴は初期状態として各フィールドは空白となっている。
診断履歴検索部802は、患者IDを手がかりに診断履歴テーブル812を検索し、同一の患者の最新の診断履歴を特定する(ステップS140)。
診断処理制御部801は、現在顔画像および、当該ステップにて特定された診断履歴に含まれる履歴顔画像8123を表示部26に表示される過去顔画像203の初期データとして、サーバ通信部82を介して医師端末2に送信する。
医師3が、指定入力手段27を操作し、現在顔画像204上にて顔色判定領域の設定をすると、表示制御手段252は、現在顔画像204上における座標情報を求め、端末制御部251は端末通信部253を介してサーバマシン8に送信する(ステップS160)。
顔色判定領域算出部804は、送信されてきた座標情報、およびステップS120にて求めた現在顔画像上の特徴点位置、抽出済みの履歴顔画像8123上の特徴点位置から、各顔画像における、対応する顔色判定領域を算出する(ステップS170)。
色差算出部805は、現在顔画像204における顔色判定領域、過去顔画像203における顔色判定領域のそれぞれに含まれる画素の色情報から顔の色情報の差を算出する(ステップS190)。
顔の色情報の差は、医師端末2に送信される(ステップS210)。医師端末2に送信された顔の色情報の差は、顔色差表示欄211にその値が初期値として表示される。
診断処理制御部801は、異常所見が付与された診断履歴の診断日時8122を、医師端末2に送信し、表示制御手段252は、異常所見が付与された期間について、グラフ領域215に異常所見期間217として色づけする(ステップS230)。
色差算出部805は、現在顔画像と、診断履歴テーブル812に格納されている各履歴顔画像8123における顔色判定領域の色の差を算出する(ステップS240)。
各顔画像に付いての色の差の値は、医師端末2に送信され、表示制御手段252は、グラフ領域215に、顔色履歴グラフ216として表示する(ステップS250)。
なお、図8には図示しないが、ステップS260の表示指定線218の位置の変更がないまま、医師3が所見やコメントの入力を開始した場合にはステップS320に移るものとする。
同時に、色差算出部805は、送信された履歴顔画像8123の顔色判定領域に含まれる画素の色情報を用いて、ステップS190と同様に顔の色情報の差を算出する(ステップS290)。
算出された顔の色情報の差は医師端末に送信され、顔色差表示欄211に更新表示される(S300)。また表示指定線218の表示位置も更新される。
図8では省略したが、医師3が診断終了ボタン214を押下すると、診断が終了する。
図4の患者リスト811に示したように、各患者について、顔サイズデータ8114が記憶されている。また、現在顔画像204と履歴顔画像8123には顔の特徴点が抽出されているので、記憶部81に記憶されている3次元顔形状813と特徴点を基準に位置合わせを行い、合成をすると3次元顔画像を求めることができる。
以下では、これらのデータを用い、顔画像を3次元にて原寸大表示するときの処理を述べる。なお、過去顔画像203を対象にしているが、現在顔画像204を対象にしても同様である。
診断処理制御部801は、求めた3次元顔画像とその患者の顔サイズデータ8114を医師端末2に送信する。
医師端末2の表示制御手段252は、表示部26の解像度や1画素の表示上の大きさ等を考慮し、表示部26に患者の顔の原寸大となるように表示する。
そのために、表示制御手段252は、顔サイズデータ8114に示されている、患者5の実際の顔の大きさを、表示部26の1画素分の大きさで除することで、3次元顔画像を正面に向けたときの原寸大表示に必要な画素数を求めて、3次元顔画像を拡大縮小する。
表示制御手段252は、これらの画素数を満たすように、3次元顔画像を拡大縮小して、2次元画像にすることで表示部26に実寸法で表示できる。
顔画像を原寸大表示するのは、表示部26に同じ色で表示しても、大きさによっては目視により受ける印象が異なる可能性があり、実際の顔の大きさに即して診断する方が正確さを望めるからである。
なお、表示部26の1画素の幅と高さは、予めサーバマシン8の記憶部81にシステムの設計パラメータとして記憶しておくものとするが、表示部26のハードウェア情報を内部的に自動取得できるならば、その情報に基づいて決定して用いても良い。
医師3は、原寸大顔画像280上を、指定入力手段27を用い、例えばマウスのドラッグ操作により顔の向きを上下左右に任意に向けることが可能となる。この任意の方向に向ける処理は、公知のCG技術を用いればよいので、説明を省略する。
医師3が、閉じるボタン281を押下すると、原寸大顔画像280は消去され、図7に示す画面表示に戻る。
この場合、サーバマシンは、大量に記憶されることになる顔画像や診断履歴の管理に特化した装置として動作する。
これにより、医師が診断に有用な情報が含まれていると判断した顔画像が、診断歴テーブルの履歴顔画像に格納されるので、顔の色情報の差に基づく診断の精度を確保することができる。
これにより、現在顔画像を目視確認した医師が、特に着目したい領域を、簡単な処理で決定できる。
これにより、医師はその都度ボタンを押下すること無しに、患者の顔の原寸大に即して顔の色を詳細に観察することが可能となる。
2・・・医師端末
4・・・患者端末
8・・・サーバマシン
20・・・画面表示
216・・・顔色履歴グラフ
217・・・表示指定線
250・・・原寸大顔画像
812・・・診断履歴テーブル
Claims (7)
- 顔画像の色情報から健康状態を診断するための診断支援システムであって、
人物の過去顔画像を撮影時の健康状態に対応付けて履歴顔画像として記憶する記憶部と、
前記人物の現在顔画像を受信する受信部と、
前記受信部にて受信した現在顔画像と前記履歴顔画像を表示部に表示させる表示制御部と、
前記現在顔画像における顔色判定領域を決定するとともに、当該顔色判定領域に対応する前記履歴顔画像における対応領域を算出する顔色判定領域算出部と、
前記顔色判定領域と前記対応領域との色情報の差を求める色差算出部とを有し、
前記表示制御部は、前記現在顔画像および前記履歴顔画像とともに前記色情報の差と当該履歴顔画像に対応する前記健康状態を前記表示部に表示させることを特徴とした診断支援システム。 - 前記表示制御部は、前記現在顔画像上に前記顔色判定領域を表示させるとともに前記履歴顔画像上に前記対応領域を表示させる請求項1に記載の診断支援システム。
- 前記記憶部は、互いに異なる時点にて撮影された前記履歴顔画像を複数記憶し、
前記表示制御部は、前記履歴顔画像ごとの前記色情報の差を時系列に表すグラフを表示する請求項1または請求項2に記載の診断支援システム。 - 前記表示制御部は、前記グラフ上にて前記色情報の差が指定されると、当該色情報の差を求めるために用いられた履歴顔画像と当該色情報の差に表示を更新する請求項3に記載の診断支援システム。
- 更に、顔の3次元形状に前記履歴顔画像を合成して3次元顔画像を生成する3次元顔画像合成部と、前記3次元顔画像の顔向きを指定する顔向き指定手段を備え、
前記表示制御部は、前記指定された顔向きの前記3次元顔画像を2次元化して表示することを特徴とした請求項1に記載の診断支援システム。 - 更に、前記現在顔画像上にて前記顔色判定領域を指定する領域指定手段と、前記現在顔画像および前記履歴顔画像の特徴点位置を抽出する特徴点抽出部を備え、
前記顔色判定領域算出部は、前記現在顔画像における特徴点位置と前記指定された顔色判定領域との位置関係を算出し、前記履歴顔画像における特徴点位置を用いて当該位置関係から前記対応領域を特定する請求項1〜5の何れか一項に記載の診断支援システム。 - 前記記憶部は、前記人物の顔における特徴点間の実寸法を予め記憶し、
前記現在顔画像および/または前記履歴顔画像の特徴点位置を抽出する特徴点抽出部を備え、
前記表示制御部は、前記表示部に表示される前記現在顔画像および/または前記履歴顔画像の特徴点位置間の画面上の距離が前記記憶部に記憶した実寸法となるように表示することを特徴とした請求項1〜5の何れか一項に記載の診断支援システム。
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