JP6507618B2 - 診断装置並びに当該診断装置における画像処理方法及びそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、診断装置並びに当該診断装置における画像処理方法及びそのプログラムに関する。

皮膚病変の診断として視診は必ず行われ、多くの情報を得ることが出来る。しかしながら、肉眼やルーペだけでは、ホクロとしみの判別さえ難しく、良性腫瘍と悪性腫瘍の鑑別も難しい。そこで、ダーモスコープ付きカメラを用いて病変を撮影するダーモスコピー診断が行われている。

ダーモスコープとは、ＬＥＤ照明やハロゲンランプ等で病変部を明るく照らし、エコージェルや偏光フィルタなどにより反射光の無い状態にし、１０倍程度に拡大して観察する非侵襲性の診察器具である。この器具を用いた観察法をダーモスコピーと呼んでいる。ダーモスコピー診断については、インターネットＵＲＬ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｗｍｕ．ａｃ．ｊｐ／ＤＮＨ／ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ／ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｙ／ｄｅｒｍｏｓｃｏｐｙ．ｈｔｍｌ）＜平成２６年９月１日閲覧＞に詳細に記載されている。ダーモスコピー診断によれば、角質による乱反射がなくなることにより、表皮内から真皮浅層までの色素分布が良く見えてくる。

例えば、特許文献１に、上記したダーモスコープで撮影された皮膚画像に対して、色味、テクスチャ、非対称度、円度等の値を用いて診断を行う色素沈着部分の遠隔診断システムの技術が開示されている。それは、ダーモスコープを付けたカメラ付き携帯電話を用い、ダーモスコープを通して、メラノーマの心配がある良性色素性母斑などがある皮膚を撮影する。そして、携帯電話のネットワーク接続機能を用いてインターネットに接続し、撮影した皮膚画像を遠隔診断装置に送信して診断を依頼するものである。皮膚画像を受信した遠隔診断装置は、メラノーマ診断プログラムを用い、皮膚画像から、それがメラノーマであるか否か、あるいはメラノーマであった場合にどの病期のメラノーマであるかを診断し、その結果を医師に返信する。

特開２００５−１９２９４４号

ところで、皮膚病変は、表皮内、および真皮の浅い部分に発生し、メラノーマや基底細胞癌等の病変の色素と人体の皮膚の各層との関係でダーモスコープ画像の色味が変化することが知られている。現状、ダーモスコープ画像による診断が普及しつつあるが、病変部分の平面画像の色味の変化から深さ方向の進行の度合いを推測することにより診断を行っている。この深さ方向の進行の度合いを推測するためには診断医にダーモスコピー診療のスキルが必要とされるため、ダーモスコピー診療が広く普及しない原因にもなっている。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、病変の色素と人体の皮膚の各層との関係でダーモスコープ画像の色味が変化する事実を捉え、病変の深さ方向の進行を把握することができるようにした、診断装置並びに当該診断装置における画像処理方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明は、皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断する診断装置における画像処理方法であって、前記撮影画像を処理するステップを備え、前記処理するステップは、ダーモスコープ付き撮影装置で撮影された平面画像である患部の前記撮影画像を取得する撮影画像取得ステップと、前記撮影画像の断面画像を表示したい部分に解析対象線を指定する解析対象線指定ステップと、前記解析対象線をｎ分割して複数のプロット点を設定するプロット点設定ステップと、前記撮影画像の解析対象線上のプロット点の色の変化から、その病変が角質層にあるか表皮にあるか、あるいは真皮にあるかを判定し、前記判定された色毎に、皮膚の各層、病変に含まれる色素の色、及び深さに関する項目を含む対応表を参照することによりその色に相当する深さ情報を得る対応表参照ステップと、前記深さ情報にしたがい、複数段に分類し、断面プロットを行い、前記断面プロットにより得たプロット点をつなぐ処理を実行するステップと、前記断面プロットから、全てのポイントの断面プロットが終了した時点で、色の変化部分をつないで病変部分の断面図を作成する断面図作成ステップと、前記作成した断面図を表示させる断面図を表示ステップと、を含む。

また、本発明は、皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断するための診断装置であって、前記撮影画像を処理する処理部を備え、前記処理部が、診断装置における画像処理方法の前記各ステップに対応する処理を行う。

更に、本発明は、皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断する診断装置における画像処理のプログラムであって、コンピュータに、診断装置における画像処理方法の前記各ステップに対応して、前記撮影画像を処理する処理機能を実行させる。

本発明によれば、病変の色素と人体の皮膚の各層との関係でダーモスコープ画像の色味が変化する事実を捉え、病変の深さ方向の進行を把握することができるようにした、診断装置並びに当該診断装置における画像処理方法及びそのプログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る診断装置の構成を示すブロック図である。 図１の対応表のデータ構造の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る診断装置の処理動作を示すフローチャートである。 平面画像に対する解析対象線、および断面の各層の深さを模式的に示した図である。 本発明の実施の形態に係る診断装置により可視化される断面表示の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る診断装置をシステム化した場合のネットワーク構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

（実施形態の構成）
図１は、本実施形態に係る診断装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る診断装置１００は、皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断する機能を有し、ダーモスコープ付き撮影装置１１０が接続されている。ダーモスコープ付き撮影装置１１０は、診断装置１００（処理部１０１）からの指示により撮影を行ない、撮影画像（ダーモスコピー画像）を画像記憶部１０２に格納するとともに表示装置１２０上に表示する。また、撮影画像は、処理部１０１により強調処理が施されて画像記憶部１０２に保存されると共に表示装置１２０上に表示される。入力装置１３０は、ダーモスコープ画像の撮影開始指示、後述するダーモスープ画像中の部分選択操作等を行う。

なお、表示装置１２０、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）モニタにより構成され、入力装置１３０は、マウス等により構成されている。

処理部１０１は、撮影画像に表された病変の色を皮膚の各層に応じて病変の深さを判定する手段として機能する。このとき、処理部１０１は、皮膚の各層として、角質層、表皮層上部、表皮層下部及び真皮層を少なくとも解析の対象とする。処理部１０１は、皮膚の各層、病変に含まれる色素の色、及び深さに関する項目を少なくとも含む対応表１０３を有する。処理部１０１は、撮影画像の解析対象線上に配したプロット点において、撮影画像から判読された色素の色を皮膚の各層に応じて対応表１０３により病変の深さを判定する。

対応表１０３のデータ構造の一例が図２に示されている。対応表１０３は、例えば、メラニン色素が角質から真皮まで存在した場合のメラニン色素のダーモスコピーでの皮膚表面からダーモスコピーで撮影したときのメラニン色素の見え方をデータとして表したものである。このため、皮膚の各層、病変に含まれる色素の色、及び深さに関するデータデータ項目として含む。

ここでは、皮膚断面を、角質、皮膚上部、皮膚下部、真皮の４つの部分に分け、それぞれの部分の色が異なって見える（黒色、茶色、灰色、青色）ため、その色により実際の深さを特定するために、対応するデータ０，１００〜２００［μｍ］，２００〜５００［μｍ］，５００〜１０００［μｍ］が書き込まれている。処理部１０１は、実際の深さを、対応表１０３の断面の表示方法にある倍率（０段、Ａ段、Ｂ段、Ｃ段）を乗算することで、断面構造の可視化を可能にする。一般的に深さ１ｍｍ（１０００μ）まで悪性の病変が到達すると、血管やリンパに癌細胞が入り込み、人体の内部臓器に転移するといわれている。

可視化にあたり、処理部１０１は、判定された病変部分の深さを断面図として表示装置１２０に表示させる。このとき、処理部１０１は、色素としてメラニン色素を用い、メラニン色素は、撮影画像において、角質層では黒色、表皮層上部では茶色、表皮層下部では灰色、及び真皮層では青色として判読する。

（実施形態の動作）
以下、図１、図２に示す本実施形態に係る診断装置１００の動作について、図３以降を参照しながら詳細に説明する。

図３に、本実施形態に係る診断装置１００の処理動作の流れが示されている。図３によれば、処理部１０１は、まず、ダーモスコープ付き撮影装置１１０で撮影された患部（例えば、皮膚病変部分）の撮影画像を取得する（ステップＳ１０１）。そして、取得した撮影画像を画像記憶部１０２の所定の領域に格納するとともに、表示装置１２０に表示する（ステップＳ１０２）。

次に、表示装置１２０に表示された撮影画像（平面画像）の病変部分を確認した診断医が、入力装置１３０を操作することにより病層の断面画像を表示したい部分に断面指示カット直線（解析対象線）を入力する。図４（ａ）に、断面指示カット直線の一例が示されている。こここでは、断面Ａ−Ａラインと、断面Ｂ−Ｂラインを断面指示カット直線として描画する。断面指示カット直線入力を検知した処理部１０１は、その直線部分の色味の変化から深さを認識して、図４（ｂ）に示すように、断面Ａ−Ａ、断面Ｂ−Ｂの病層の断面構造を実現する。ここでは、真皮までの深さが１［ｍｍ］の例を示している。

なお、ここでは、断面指示カット直線を診断医が入力することとしたが、例えば、表示装置１２０の任意の画面領域に割り当てられたボタン（図示省略）を操作する等、診断医による断面画像表示のトリガにより、処理部１０１が病変部分を含む平面画像に自動的に断面指示カット直線を描画してもよい。この場合の断面指示カット直線の本数は任意である。

続いて、断面指示カット直線入力を検知した処理部１０１は（ステップＳ１０３）、断面指示カット直線を均等にｎ分割（ｎは分解能）して各プロット点を設定する。例えば、１０分割してそのプロット点の色を判定する（ステップＳ１０４）。そして、そのプロット点の色が、例えば、黒色（角質）、茶色（表皮上部）、灰色（表皮下部）、青色（真皮）の４色のいずれかに属していれば（ステップＳ１０５“ＹＥＳ”）、処理部１０１は、そのプロット点の画像（例えば、病変に含まれるメラニン色素の深さによる色の変化）を解析して、その病変が角質層にあるか表皮にあるか、あるいは真皮にあるかを判定する。

すなわち、処理部１０１は、判定された色毎に、対応表１０３を参照することによりその色に相当する深さ情報（０〜１００［μｍ］）を得、更に、その深さ情報にしたがい、断面の表示方法として規定される０〜Ｃ段に分類し、断面プロットを行う（ステップＳ１０６）。なお、プロット点が深さを特定する４色に該当しない場合（ステップＳ１０５“ＮＯ”）、その部分の断面プロットは行わず、その前後のプロット点をつなぐ処理を実行する（ステップＳ１０７）。

処理部１０１は、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７による断面プロット処理を、断面指示カット直線上に配したプロットの数だけ繰り返し実行し、全てのポイントの断面プロットが終了した時点で（ステップＳ１０８“ＹＥＳ”）、色の変化部分をスムーズな曲線でつなぐスムージング処理を経て病変部分の断面図を作成し（ステップＳ１０９）、表示装置に表示して診断医者の診断に委ねる。

図５（ａ）（ｂ）に、本実施形態に係る診断装置１００によって作成される断面表示した病変画像の一例が示されている。図５（ａ）は実際の病変画像の断面図であり、図５（ｂ）は、断面表示した病変画像を矢印の方向から平面的に見た場合の色の違いを際立てるために色のグラデーションを示すスケールを疑似的に付して示した図である。向かって左端が黒色で、茶色、灰色を経、最左端が青色を示す。

ダーモスコープ付撮影装置１１０で撮影したメラニン色素を含む病変画像は、その構造の色味により皮膚のどの層に病変があるかを判断することができる。病変は、組織の中で存在する位置によって色味が異なって見える。したがって、本実施形態に係る診断装置１００が、皮膚上面から撮影した平面画像を解析してその病理組織を断面図で描画し、診断医がその画像を観察することで、その病変部分の色味から、どの表皮、真皮に病変があるかを推測することができる。したがって、診断医の診断を容易化し、診断精度の向上がはかれる。

なお、本実施形態に係る診断装置１００は、スタンドアロン構成により実現されることを前提に説明したが、診断サイトとしてサーバを用いたネットワーク形態で実現してもよい。図６にその場合の診断システムのシステム構成の一例が示されている。

図６によれば、診断サイトが管理運営する診断サーバ２００と、診断サーバ２００とは、例えば、ＩＰ網（Internet Protocol）等のネットワーク４００経由で接続される、利用者サイド（病院）のＰＣ端末３００とにより、システムが構築される。診断サイトは、ダーモスコピー画像診断のネットワークサービス、画像解析サービスのために、病変部分の断面構造を規定するためのＵＩ（ユーザーインターフェース）を提供する。ＰＣ端末３００は、そのＵＩを使用して、断面指示でカット直線をある分解能（１０ポイントから２０ポイント等）したがいプロット点を作成する。

診断サーバ２００はこれをうけてそのプロット点の画像を解析し、その病変が角質層にあるか、表皮にあるか真皮にあるかを判断して断面図を作成し、診断要求があったＰＣ端末３００にネットワーク４００経由で送信する診断サービスを実行する。この場合、利用者サイドは、病変部分の断面画像を少ない資源で自動的に得ることができる。

なお、この場合も上記したスタンドアロン構成の診断装置１００と同様、診断サーバ２００は、皮膚の各層、病変に含まれる色素の色、及び深さに関する項目を少なくともデータ項目として含む対応表１０３をテーブルとして有し、撮影画像の解析対象線上に配したプロット点において、撮影画像から判読された色素の色を皮膚の各層に応じてテーブル索引により病変の深さを判定して病変部分の断面図を作成する。そして、要求のあったＰＣ端末３００にネットワーク４００経由で送信し、利用者サイドの診断医の診断に委ねる。

（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係る診断装置１００によれば、処理部１０１が、撮影画像に表された病変の色を皮膚の各層に応じて病変の深さを判定して診断医に提供することで、診断医は、病変の深さ方向の進行を容易に把握することができる。このとき、処理部１０１は、皮膚の各層、病変に含まれる色素の色、及び深さに関する項目を少なくとも含む対応表を有し、撮影画像の解析対象線上に配したプロット点において、撮影画像から判読された色素の色を皮膚の各層に応じて対応表により病変の深さを判定する。したがって、医師の診断を容易にするとともに診断精度の向上をはかることができる。

具体的に本実施形態に係る診断装置１００は、メラノーマや基底細胞癌等が持つ病変部分の色素と、それが人体の皮膚の層（角質、表皮、真皮）の各層における色味（ダーモスコープ画像）によりその深さを規定し、診断医が、ダーモスコープ画像の任意の位置に解析線（断面指示カット線）を配置することで、その断面の深さ構造を可視化する。このように、ダーモスコープ画像の色味の規則性と人体の皮膚構造との関連付けを行い、指示された断面の色味からその病変がどの位置に（深さに）あるかを可視化することで診断を容易にする効果が得られる。したがって、深さ方向の進行の度合いを推測するのにダーモスコピー診療のスキルをさほど必要とせず、ダーモスコピー診療の普及に寄与することができる。

以上、各実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態及び実施例に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

［付記］
［請求項１］
皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断するための診断装置であって、
前記撮影画像を処理する処理部を備え、
前記処理部が、
前記撮影画像に表された前記病変の色を前記皮膚の各層に応じて前記病変の深さを判定する診断装置。
［請求項２］
前記処理部が、
前記皮膚の各層として、角質層、表皮層上部、表皮層下部及び真皮層を少なくとも判定の対象とすることを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
［請求項３］
前記処理部が、
前記皮膚の各層、前記病変に含まれる色素の色、及び前記深さに関する項目を少なくとも含む対応表を有し、
前記撮影画像の解析対象線上に配したプロット点において、前記撮影画像から判読された前記色素の色を前記皮膚の各層に応じて前記対応表により前記病変の深さを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の診断装置。
［請求項４］
前記処理部が、
判定された前記病変の深さを断面図として表示させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の診断装置。
［請求項５］
前記処理部が、
前記色素としてメラニン色素を用い、前記メラニン色素を、前記撮影画像において、前記角質層では黒色、前記表皮層上部では茶色、前記表皮層下部では灰色、及び前記真皮層では青色として判読させることを特徴とする請求項３又は４に記載の診断装置。
［請求項６］
皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断する診断装置における画像処理方法であって、
前記撮影画像を処理するステップを備え、
前記処理ステップにおいて、
前記撮影画像に表された前記病変の色を前記皮膚の各層に応じて前記病変の深さを判定する画像処理方法。
［請求項７］
皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断する診断装置における画像処理のプログラムであって、
コンピュータに、
前記撮影画像を処理する処理機能を実行させ、
前記撮影画像に表された前記病変の色を前記皮膚の各層に応じて前記病変の深さを判定することを特徴とするプログラム。

１００…診断装置、１０１…処理部、１０２…画像記憶部、１０３…対応表、１１０…ダーモスコープ付き撮影装置、１２０…表示装置、１３０…入力装置、２００…診断サーバ、３００…ＰＣ端末、４００…ネットワーク

Claims (8)

1. 皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断する診断装置における画像処理方法であって、
   前記撮影画像を処理するステップを備え、
   前記処理するステップは、
   ダーモスコープ付き撮影装置で撮影された平面画像である患部の前記撮影画像を取得するステップと、
   前記撮影画像の断面画像を表示したい部分に解析対象線を指定するステップと、
   前記解析対象線をｎ分割して複数のプロット点を設定するステップと、
   前記撮影画像の解析対象線上のプロット点の色の変化から、その病変が角質層にあるか表皮にあるか、あるいは真皮にあるかを判定し、前記判定された色毎に、皮膚の各層、病変に含まれる色素の色、及び深さに関する項目を含む対応表を参照することによりその色に相当する深さ情報を得るステップと、
   前記深さ情報にしたがい、複数段に分類し、断面プロットを行い、前記断面プロットにより得たプロット点をつなぐ処理を実行するステップと、
   前記断面プロットから、全てのポイントの断面プロットが終了した時点で、色の変化部分をつないで病変部分の断面図を作成するステップと、
   前記作成した断面図を表示するステップと、
   を含む、診断装置における画像処理方法。
2. 前記深さ情報を得るステップは、前記各プロット点の色が、深さを特定する色である黒色、茶色、灰色、青色の４色のいずれかに属していれば、そのプロット点の画像から病変に含まれるメラニン色素の深さによる色の変化を解析して、その病変が角質層にあるか表皮にあるか、あるいは真皮にあるかを判定する、請求項１に記載の診断装置における画像処理方法。
3. 前記プロット点をつなぐ処理を実行するステップは、前記プロット点が深さを特定する前記４色に該当しない場合、その部分の断面プロットは行わず、その前後のプロット点をつなぐ処理を実行する、請求項２に記載の診断装置における画像処理方法。
4. 前記プロット点をつなぐ処理を実行するステップは、前記深さ情報にしたがい、断面の表示方法として規定される０段、Ａ段、Ｂ段、Ｃ段に分類し、前記プロット点が深さを特定する前記４色に該当しない場合、その部分の断面プロットは行わず、その前後のプロット点をつなぐ処理を実行する、請求項３に記載の診断装置における画像処理方法。
5. 前記断面図を作成するステップは、前記断面プロットを、解析対象線上に配したプロットの数だけ繰り返し実行し、全てのポイントの断面プロットが終了した時点で、色の変化部分をスムーズな曲線でつなぐスムージング処理を経て病変部分の断面図を作成する、請求項１に記載の診断装置における画像処理方法。
6. さらに、前記断面図を表示するステップは、前記表示した断面図を平面的に見た場合の色の違いを際立てるために色のグラデーションを示すスケールを疑似的に付すステップを実行する請求項１に記載の診断装置における画像処理方法。
7. 皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断するための診断装置であって、
   前記撮影画像を処理する処理部を備え、
   前記処理部が、請求項１から６のいずれか１項に記載の各ステップに対応する処理を行う診断装置。
8. 皮膚の表面から撮影した患部の撮影画像を用いて病変を診断する診断装置における画像処理のプログラムであって、
   コンピュータに、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の各ステップに対応して、前記撮影画像を処理する処理機能を実行させるプログラム。