JP6825229B2 - 動態解析システム - Google Patents

Description

本発明は、動態解析システムに関する。

従来のフィルム／スクリーンや輝尽性蛍光体プレートを用いた被写体の放射線による静止画撮影及び診断に対し、ＦＰＤ（flat panel detector）等の半導体イメージセンサーを利用して被写体の動態画像を撮影し、得られた動態画像を解析して診断に提供する動態解析システムが知られている。動態解析システムは、ＦＰＤを用いて動態撮影を行う撮影装置と、撮影装置を制御したり撮影された画像を確認のために表示したりするためのコンソールと、撮影により得られた複数のフレーム画像に基づいて解析を行う解析装置と、解析結果を表示するための表示装置と、を備えて構成される（図１参照）。病院内では、（１）撮影装置及びコンソールを用いた動態撮影ステップ、（２）解析装置を用いた解析ステップ、（３）表示装置を用いた診断ステップ、の流れで撮影から診断までが行われる。

（１）動態撮影ステップ
動態撮影ステップにおいて、撮影技師は、撮影室において撮影装置の所定の位置に検査対象部位が配置されるようにポジショニングを行い、体位を確認するとともに、曝射準備を行う。次いで、操作室のコンソールから撮影条件の設定、曝射スイッチの押下（動態撮影）、画像確認等を行う。
胸部の動態撮影の場合は、解析の種類等によって撮影時の呼吸状態が異なる。例えば、換気機能を解析する場合は安静呼吸状態で撮影を行い、肺血流機能や心臓の状態を解析する場合は息止め状態で撮影を行い、換気機能の一つとして最大呼吸量を解析したい場合は深呼吸状態で撮影を行う。そのため、複数種類の解析を行う場合、複数の呼吸状態下での撮影が必要となる。また、例えば、特許文献１に記載のように、解析の種類によっては、一つの解析でも複数の呼吸状態での撮影が必要となる場合もある。一人の患者に対して複数の呼吸状態の撮影が必要な場合は、一般的に、患者に呼吸状態を指示して呼吸状態毎に撮影が行われる。即ち、呼吸状態毎に、体位確認、曝射準備、撮影条件の設定、動態撮影（曝射）、画像確認等が繰り返される。
動態撮影により取得されたフレーム画像は、コンソールを介して解析装置へ送信される。

（２）解析ステップ
解析ステップにおいて、解析装置は、まず、コンソールから送信された動態画像にデフォルトのパラメーター群、または撮影技師等の操作者により設定されたパラメーター群を用いて解析処理を行い、表示装置からの要求に応じて解析結果を表示装置に表示する。撮影技師や医師等の操作者は、解析処理が終了するのを待機して解析結果を確認し、所望の解析結果が得られていない場合には、パラメーター群の少なくとも一部を調整して解析装置に再度解析処理を実行させる。即ち、所望の解析結果が得られるまで、パラメーター調整、再解析の指示、再解析の結果が出るまでの待機、解析結果の確認を繰り返す。所望の解析結果が得られると、撮影技師や医師等の操作者は、解析結果を記憶部に保存する指示を行う。これにより解析結果が解析装置の記憶部等に記憶される。

（３）診断ステップ
診断ステップにおいて、医師は撮影された動態画像やその解析結果の中から、診断を行う検査の動態画像や解析結果を選択して表示装置に表示して、診断を行う。

特開２０１２−１１５５８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、呼吸状態毎に撮影を行うと、図８に示すように、呼吸状態毎に体位の確認、曝射準備、撮影条件の設定等が繰り返されるため、一人の患者に対する全ての撮影が完了するまでに長い時間がかかってしまう。

本発明の課題は、複数の呼吸状態下での胸部の動態撮影に要する時間を短縮できるようにすることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の動態解析システムは、
胸部の動態画像から肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域に係る特徴量を算出し、算出した特徴量の時間変化を表す波形を生成する特徴量算出部と、
前記特徴量算出部により生成された波形に基づいて前記動態画像の各フレーム画像の撮影時の呼吸状態を判別し、撮影オーダー情報に基づいて前記呼吸状態が安静呼吸、深呼吸、又は息止めと判別された区間を前記胸部の動態解析に有効な有効区間として選択する区間選択部と、
を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記特徴量算出部は、前記肺野領域に係る特徴量として、前記動態画像の一連のフレーム画像のうち時間的に隣り合うフレーム画像間における前記肺野領域の画素信号値の差分値を算出し、前記特徴量の時間変化を表す波形として、前記算出した前記肺野領域の画素信号値の差分値の時間変化を表す前記肺野領域の画素信号値の微分波形を生成する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記特徴量算出部は、前記肺野領域に係る特徴量として、前記動態画像の一連のフレーム画像のうち時間的に隣り合うフレーム画像間における前記肺野領域の面積の差分値を算出し、前記特徴量の時間変化を表す波形として、前記算出した前記肺野領域の面積の差分値の時間変化を表す前記肺野領域の面積の微分波形を生成する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、
前記区間選択部は、前記特徴量算出部により生成された波形において周期が一定で、且つ予め定められた閾値よりも短い区間を前記呼吸状態が安静呼吸の区間と判別する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記区間選択部は、前記特徴量算出部により生成された波形において周期が一定で、且つ予め定められた閾値以上の区間を深呼吸の区間と判別する。

請求項６記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、
前記区間選択部は、前記特徴量算出部により算出された波形における前記差分値が予め定められた閾値よりも小さい区間を息止めの区間と判別する。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記区間選択部により選択された有効区間と前記有効区間として選択されなかった無効区間の間、又は、異なる複数の有効区間の間に分割位置を設定する設定部を備える。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記特徴量算出部により生成された波形、前記分割位置、及び前記呼吸状態のうち少なくとも一つを表示する表示部を備える。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、
前記区間選択部により有効区間として選択されなかった無効区間のフレーム画像を削除する削除部を備える。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記区間選択部により前記動態画像の一連のフレーム画像から複数の有効区間が選択された場合、前記選択された区間の数の情報を外部装置に送信する送信部を備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、
前記外部装置は、前記動態画像の一連のフレーム画像から選択された有効区間の数に対して課金を行う課金情報管理装置である。

本発明によれば、複数の呼吸状態下での胸部の動態撮影に要する時間を短縮することが可能となる。

動態解析システムの全体構成例を示す図である。 コンソールの機能的構成を示すブロック図である。 解析装置の機能的構成を示すブロック図である。 表示装置の機能的構成を示すブロック図である。 動態解析システムの処理の流れを示すフローチャートである。 図５のステップＳ２において解析装置で実行される有効区間選択処理のフローチャートである。 図６のステップＳ２０４において表示される画面の一例を示す図である。 複数の呼吸状態で動態撮影を行う場合の従来の作業の流れを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

〔動態解析システム１００の構成〕
まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態解析システム１００の全体構成例を示す。
図１に示すように、動態解析システム１００は、一般撮影室Ｒ１に設けられた撮影装置１Ａと、撮影装置１Ａを制御するためのコンソール２Ａと、救急室Ｒ２に設けられた撮影装置１Ｂと、撮影装置１Ｂを制御するためのコンソール２Ｂと、解析装置３と、表示装置４Ａ〜４Ｃと、を備えて構成されている。撮影装置１Ａとコンソール２Ａ、撮影装置１Ｂとコンソール２Ｂは、それぞれ通信ケーブル等により接続されている。また、コンソール２Ａと解析装置３、コンソール２Ｂと解析装置３、表示装置４Ａ〜４Ｃのそれぞれと解析装置３は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークを介してデータ送受信可能に接続されて構成されている。

〔撮影装置１Ａ及び１Ｂの構成〕
撮影装置１Ａは、例えば、呼吸運動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）を持つ胸部の動態を撮影する撮影手段であり、放射線源１１、放射線照射制御装置１２、放射線検出部１３を備えて構成されている。動態撮影とは、被写体に対し、Ｘ線等の放射線をパルス状にして所定時間間隔で繰り返し照射するか(パルス照射)、もしくは、低線量率にして途切れなく継続して照射する(連続照射)ことで、動態を示す複数の画像を取得することをいう。動態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。なお、以下の実施形態では、パルス照射により動態撮影を行う場合を例にとり説明する。

放射線源１１は、被写体Ｍを挟んで放射線検出部１３と対向する位置に配置され、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、コンソール２Ａに接続されており、コンソール２Ａ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。コンソール２Ａから入力される放射線照射条件は、例えば、パルスレート、パルス幅、パルス間隔、１撮影あたりの撮影フレーム数、Ｘ線管電流の値、Ｘ線管電圧の値、付加フィルター種等である。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、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ーにより構成され、被写体Ｍを挟んで放射線源１１と対向するように設けられている。放射線検出部１３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検出素子（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を備えて構成されている。放射線検出部１３は、コンソール２Ａから入力された画像読取条件に基づいて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、各画素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。この画像データがフレーム画像である。そして、放射線検出部１３は、取得したフレーム画像をコンソール２Ａ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、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と放射線検出部１３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。

撮影装置１Ｂは、上述の撮影装置１Ａと同様に、放射線源１１、放射線照射制御装置１２、放射線検出部１３を備えて構成されている。ただし、撮影装置１Ｂの放射線照射制御装置１２及び放射線検出部１３はコンソール２Ｂに接続されており、放射線照射制御装置１２はコンソール２Ｂ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。また、放射線検出部１３は、コンソール２Ｂから入力された画像読取条件に基づいて各画素のスイッチング部を制御して、各画素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し、取得したフレーム画像の画像データをコンソール２Ｂに出力する。

〔コンソール２Ａ及び２Ｂの構成〕
コンソール２Ａは、一般撮影室Ｒ１近傍の操作室に設けられ、放射線照射条件や画像読取条件を撮影装置１Ａに出力して撮影装置１Ａ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１Ａにより取得された動態画像を撮影技師による確認用に表示する。
コンソール２Ａは、図２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、コンソール２Ａ各部の動作や、撮影装置１Ａの放射線照射動作及び読み取り動作を集中制御する。

記憶部２２は、不揮発性の半導体メモリー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ー、或いは処理結果等のデータを記憶する。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。
また、記憶部２２は、撮影部位（ここでは胸部）に対応する放射線照射条件及び画像読取条件を記憶している。更に、記憶部２２は、図示しないＲＩＳ（Radiology Information System）等から送信される撮影オーダー情報が記憶されている。撮影オーダー情報には、患者情報、検査情報（検査ＩＤ、検査対象部位（ここでは、胸部）、解析の種類（例えば、換気解析、肺血流解析、最大換気量の測定等）、データ属性（緊急、外来一般、病棟経過観察）等）が含まれる。

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。更に、操作部２３には、放射線照射制御装置１２に動態撮影を指示するための曝射スイッチが備えられている。

表示部２４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニターにより構成され、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アダプターやモデムやＴＡ（Terminal Adapter）等を備え、通信ネットワークに接続された解析装置３等との間のデータ送受信を制御する。

コンソール２Ｂは、救急室Ｒ２近傍の操作室に設けられている。コンソール２Ｂの構成は、コンソール２Ａと同様に、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。コンソール２Ｂは、コンソール２Ｂ各部の動作や、撮影装置１Ｂの放射線照射動作及び読み取り動作を集中制御する。

〔解析装置３の構成〕
解析装置３は、コンソール２Ａ及びコンソール２Ｂから送信された動態画像を受信し、受信した動態画像を解析し、表示装置４Ａ〜４Ｃの要求に応じて解析結果を表示させたり、再解析を行ったりする。本実施形態において、解析装置３は、胸部の動態画像に基づいて換気機能や肺血流機能等の解析を行う。
解析装置３は、図３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、解析装置３各部の動作を集中制御する。また、制御部３１は、プログラムとの協働により、動態画像の受信処理、後述する有効区間選択処理、解析処理を実行する。更に、制御部３１は、操作部３３又は表示装置４Ａ〜４Ｃの要求に応じて解析結果を表示部３４又は表示装置４Ａ〜４Ｃに表示させる。制御部３１は、特徴量算出部、区間選択部、設定部、削除部として機能する。

記憶部３２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部３２は、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ー、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。
また、記憶部３２には、コンソール２Ａ又は２Ｂからの受信を開始した各動態画像に係る患者情報や検査情報、ステータス（例えば、受信中、解析処理中、解析終了等の進捗状況）を示すリスト情報が記憶されている。更に、記憶部３２には、動態画像に対応付けて解析結果が記憶されている。

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。

表示部３４は、ＬＣＤやＣＲＴ等のモニターにより構成され、制御部３１から入力される表示信号の指示に従って、各種表示を行う。

通信部３５は、ＬＡＮアダプターやモデムやＴＡ等を備え、通信ネットワークに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。通信部３５は、送信部として機能する。

〔表示装置４Ａ〜４Ｃの構成〕
表示装置４Ａ〜４Ｃは、図４に示すように、制御部４１、記憶部４２、操作部４３、表示部４４、通信部４５等を備えて構成され、各部はバス４６により接続されている。表示装置４Ａ〜４Ｃは、診察室等に設けられ、撮影技師や医師等の操作に応じて動態画像やその解析結果を解析装置３から取得してビューア画面に表示する。また、表示装置４Ａ〜４Ｃは、操作部４３からの指示に応じて後述する処理指定画面を表示し、操作部４３からの入力に応じてパラメーターの調整を受け付け、調整されたパラメーターによる再解析を解析装置３に指示する。

〔動態解析システム１００の処理の流れ〕
次に、上記動態解析システム１００における処理の流れについて説明する。図５は、動態解析システム１００の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、一般撮影室Ｒ１の撮影装置１Ａ及びコンソール２Ａ、又は救急室Ｒ２の撮影装置１Ｂ及びコンソール２Ｂにより動態撮影を行う（ステップＳ１）。
例えば、被写体Ｍが救急患者の場合、救急室Ｒ２の撮影装置１Ｂ及びコンソール２Ｂにより動態撮影を行う。被写体Ｍが救急患者ではない場合、一般撮影室Ｒ１の撮影装置１Ａ及びコンソール２Ａにより動態撮影を行う。
具体的に、撮影技師は、コンソール２Ａ又は２Ｂの表示部２４に表示される撮影オーダー情報のリスト画面から、次の検査に係る撮影オーダー情報を操作部２３により選択して検査対象部位（ここでは、胸部）や解析の種類（例えば、換気解析、肺血流解析、最大換気量の測定等）を確認する。次いで、撮影技師は、撮影装置１Ａ又は１Ｂの所定の位置に検査対象部位が配置されるように患者（被写体Ｍ）のポジショニングを行い、患者の体位を確認するとともに、曝射準備を行う。次いで、撮影技師は、コンソール２Ａ又は２Ｂの操作部２３から撮影条件の設定、曝射スイッチの押下（動態撮影）を行い、動態撮影により撮影装置１Ａ又は１Ｂにおいて取得され表示部２４に表示された画像の確認等を行う。

ここで、例えば、複数種類の解析（例えば、換気解析、肺血流解析、最大換気量の測定等）を行う場合等、一人の患者に対して複数の呼吸状態の撮影が必要な場合、従来は、呼吸状態毎に撮影が行われていた（図８参照）。即ち、呼吸状態毎に、患者の体位確認、曝射準備、撮影条件の設定、動態撮影（曝射）、画像確認等が繰り返されていた。そのため、一人の患者に対する全ての撮影が完了するまでに長い時間がかかっていた。

本実施形態では、複数の呼吸状態の撮影が必要な場合、一回の動態撮影に、異なる複数の呼吸状態を含めて撮影を行う。即ち、撮影技師は、患者の体位確認、曝射準備、撮影条件の設定を行った後、患者に最初の呼吸状態を指示して、コンソール２Ａ又は２Ｂの曝射スイッチを押下する。制御部２１は、曝射スイッチの押下に応じて撮影装置１Ａ又は１Ｂを制御して撮影を開始する。撮影開始から所定時間経過後、撮影技師は、患者に異なる呼吸状態を指示する。必要な全ての呼吸状態下での撮影が終了すると、撮影技師は、曝射スイッチをリリースして撮影を停止させ、画像確認を行う。操作部２３により撮影ＯＫの指示が入力されると、制御部２１は、取得されたフレーム画像のそれぞれに、動態画像を識別するための識別ＩＤや、患者情報、検査情報、放射線照射条件、画像読取条件、撮影順を示す番号（フレーム番号）、コンソールの識別情報等の情報を付帯させてコンソール２Ａ又は２Ｂの通信部２５から解析装置３へ送信する。このように、本実施形態では、複数の異なる呼吸状態で撮影を行う場合においても、体位確認、曝射準備、撮影条件の設定、曝射スイッチの押下、画像確認は１回行えばよいため、動態撮影に要する時間を大幅に短縮することができる。

解析装置３において、通信部３５によりコンソール２Ａ又は２Ｂから動態画像の送信要求を受信すると、制御部３１は、動態画像の受信を開始し、記憶部３２に記憶されているリスト情報に受信を開始した動態画像の患者情報や検査情報等を追加して当該動態画像のステータスを「受信中」に設定する。一連のフレーム画像の受信が終了すると、制御部３１は、ステータスを「解析処理中」に変更し、動態画像を解析して、一連のフレーム画像のうち解析に有効な有効区間の選択を行う（ステップＳ２）。
例えば、換気解析を行う場合は、呼吸状態が安静呼吸である区間を、肺血流解析を行う場合は、呼吸状態が息止めである区間を、最大呼吸量の解析を行う場合は、呼吸状態が深呼吸である区間を解析に有効な区間として選択する。

有効区間の選択が終了すると、解析装置３の制御部３１は、動態画像に対する解析処理を実行する（ステップＳ３）。
ステップＳ３において、制御部３１は、動態画像に付帯されている解析の種類に応じた解析処理を実行する。その際、制御部３１は、予め定められたパラメーター群を用いて自動的に、または操作者による操作部３３の操作により設定されたパラメーター群等を用いて解析処理を行う。解析処理としては、例えば、特開２０１２−１１０４５１号公報に記載の換気解析や肺血流解析等の公知の解析処理を適用することができる。
解析処理が終了すると、制御部３１は、記憶部３２に記憶されているリスト情報の当該動態画像についてのステータスを「解析終了」に変更し、解析結果を動態画像の識別ＩＤ、フレーム番号、解析に用いたパラメーター群等に対応付けて記憶部３２に記憶させる。また、制御部３１は、最初に解析処理を行ったときに用いたパラメーター群と種類が同じで値が異なるパラメーター群を自動的に設定して解析処理を実行し、解析結果を動態画像の識別ＩＤ、フレーム番号、解析に用いたパラメーター群等に対応付けて記憶部３２に記憶させる。

ここで、撮影技師や医師等の操作者が表示装置４Ａ〜４Ｃの何れかにログインして解析装置３にアクセスすると、ログインされた表示装置４Ａ〜４Ｃにおいて、制御部４１は、通信部４５により解析装置３からリスト情報を取得して、リスト画面を表示部４４に表示させる。操作者が表示部４４に表示されたリスト情報から操作部４３により検査を選択すると、制御部４１は、選択された検査についてのビューア画面を表示部４４に表示させ、解析装置３に対し、選択された検査の動態画像の解析結果の表示要求を行う。ビューア画面は、動態画像やその動態画像の解析結果を表示する画面である。ステータスが「解析終了」の検査を選択した場合、ビューア画面には解析装置３から送信された解析結果が表示される。また、ビューア画面からは、解析処理のパラメーター群を設定（調整）するための処理指定画面を開くことができる。操作者は、解析結果を見て所望の解析結果が得られていない場合、操作部４３の操作によりビューア画面から処理指定画面を開いてパラメーター群を調整する。制御部４１は、調整されたパラメーター群での再解析処理及び解析結果の表示を解析装置３に要求する。ここで、解析装置３の記憶部３２には、複数の異なるパラメーター群で解析処理された解析結果が記憶されているので、操作者が処理指定画面からパラメーター群を調整すると、調整されたパラメーター群での解析処理が終了している場合には、調整後のパラメーター群を用いた解析結果を直ちに表示することができる。

解析処理が終了すると、表示装置４Ａ〜４Ｃにおいて、医師による診断が行われる（ステップＳ４）。
上述のように、医師は、表示装置４Ａ〜４Ｃのリスト画面から検査を選択して動態画像や解析結果を表示して観察を行う。例えば、救急医は、救急室Ｒ２の撮影装置１Ｂにおいて撮影された動態画像やその解析結果を一般撮影室Ｒ１の撮影装置１Ａにおいて撮影された動態画像やその解析結果に先んじて観察する。そして、観察した結果に基づいて、診断を行う。

以下、ステップＳ２において解析装置３により実行される有効区間選択について、詳細に説明する。
図６に、ステップＳ２において解析装置３において実行される有効区間選択処理のフローチャートを示す。有効区間選択処理は、解析装置３の制御部３１と記憶部３２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。

まず、制御部３１は、動態画像の肺野領域内の特徴量を算出する（ステップＳ２０１）。
ここで、呼吸サイクルは、呼気位相と吸気位相により構成される。呼気位相は、肺から空気が排出され、肺野の領域が小さくなる。これにより肺野の密度は高くなり、動態画像では肺野が低い濃度値（画素信号値）で描画される。吸気位相は、肺に空気が取り込まれ、肺野の領域が大きくなる。これにより肺野の密度は低くなり、動態画像では肺野が高い濃度値で描画される。深呼吸では、肺野の大きさや密度の変化は遅く、安静呼吸では、肺野の大きさや密度の変化は深呼吸より速い。また、息止めでは、肺野の大きさや密度の変化はほとんどない。即ち、動態画像の肺野領域の画素信号値又は面積の変化は、肺野領域の呼吸状態を示す特徴量となる。
そこで、ステップＳ２０１において、制御部３１は、例えば、各フレーム画像から肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域内の画素信号値の代表値（例えば、平均値又は中央値）を算出し、時間的に隣り合うフレーム画像間で画素信号値の代表値の差分値（フレーム間差分値）を算出する。そして、算出したフレーム間差分値を時系列にプロットすることにより肺野領域内の画素信号値の微分波形を生成する。また、例えば、各フレーム画像から肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域の面積を算出し、時間的に隣合うフレーム画像間で肺野領域の面積の差分値（フレーム間差分値）を算出し、算出したフレーム間差分値を時系列にプロットすることにより肺野領域の面積の微分波形を生成することとしてもよい。

なお、各フレーム画像からの肺野領域の抽出は、公知の何れの方法を用いてもよい。例えば、フレーム画像の各画素の画素値のヒストグラムから判別分析によって閾値を求め、この閾値より高信号の領域を肺野領域候補として１次抽出する。次いで、１次抽出された肺野領域候補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すれば肺野領域の境界を抽出することができる。
また、肺野領域の面積は、例えば、抽出した肺野領域内の画素数×画素サイズにより算出することができる。

次いで、制御部３１は、抽出した特徴量に基づいて、動態画像の各フレーム画像の撮影時における肺野の呼吸状態を判別する（ステップＳ２０２）。
ここで、呼吸状態が安静呼吸であるとき、ステップＳ２０１で生成されるフレーム間差分値の波形周期は一定で、且つ予め定められた閾値より短い。呼吸状態が深呼吸であるとき、ステップＳ２０１で生成される波形の周期は一定で、且つ予め定められた閾値より長い。呼吸状態が息止めであるとき、ステップＳ２０１で生成される波形はほぼ０である（フレーム間差分値の絶対値が予め定められた閾値より小さい）。
そこで、ステップＳ２０２において、例えば、制御部３１は、まず、ステップＳ２０１において生成された微分波形から周期性をもつ区間を抽出し、抽出した区間の隣り合う周期の波形の類似度、例えば、相互相関係数を算出する。次いで、制御部３１は、隣り合う周期の波形の類似度が予め定められた閾値以上である区間を抽出し、抽出した区間のうち、予め定められた閾値より周期が短い区間を安静呼吸の区間、予め定められた閾値以上の周期の区間を深呼吸の区間と判別する。また、フレーム間差分値が予め定められた閾値より小さい区間を息止めの区間と判別する。

次いで、制御部３１は、呼吸状態に基づいて、有効区間及び無効区間を選択する（ステップＳ２０３）。例えば、図５のステップＳ３において実行される解析の種類に応じた呼吸状態の区間を有効区間、それ以外の区間を無効区間として選択する。例えば、撮影オーダー情報により指定された解析の種類に換気解析が含まれる場合は、呼吸状態が安静呼吸である区間を、肺血流解析が含まれている場合は、呼吸状態が息止めである区間を、最大呼吸量の解析が含まれている場合は、呼吸状態が深呼吸である区間を解析に有効な区間として選択する。

そして、制御部３１は、有効区間と無効区間の間、又は、異なる複数の有効区間の間に分割位置を設定し、ステップＳ２０１において生成された微分波形、区間の分割位置、及び呼吸状態のうち少なくとも一つを表示部３４に表示させる（ステップＳ２０４）。

図７に、ステップＳ２０４において表示部３４に表示される画面の一例を示す。図７に示すように、ステップＳ２０４においては、例えば、ステップＳ２０１で生成された微分波形と、選択された有効区間と、無効区間と、それぞれの区間の分割位置と、呼吸状態と、が表示される。操作者は、選択された有効区間、無効区間に誤りがないかを確認し、誤りがある場合は、操作部３３により分割位置をスライドさせることで、正しい区間に修正することができる。

そして、制御部３１は、無効区間のフレーム画像を一連のフレーム画像から削除して（ステップＳ２０５）、有効区間選択処理を終了する。
なお、解析装置３が、撮影枚数に応じて課金を行う課金情報管理装置に通信ネットワークを介して接続されている場合、制御部３１は、通信部３５により課金情報管理装置に一連のフレーム画像から選択された有効区間の数の情報を送信することが好ましい。これにより、撮影した呼吸状態の数に応じた課金を行うことが可能となる。

以上説明したように、動態解析システム１００の解析装置３によれば、制御部３１は、コンソール２Ａ又は２Ｂから送信された胸部の動態画像から肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域に係る特徴量を算出し、算出した特徴量に基づいて、動態画像の一連のフレーム画像のうち、動態解析に有効な有効区間を選択する。
従って、複数の呼吸状態の動態画像が動態解析に必要な場合に、呼吸状態毎に撮影を行わずに１回の動態撮影に複数の異なる呼吸状態を含めることが可能となり、複数の呼吸状態下の胸部の動態撮影に要する時間を短縮することが可能となる。また、一つの呼吸状態での動態撮影を行った場合においても、動態解析に有効な有効区間のみを用いて解析を行うことができるので、解析精度を向上させることができる。

例えば、制御部３１は、動態画像の一連のフレーム画像のうち時間的に隣り合うフレーム画像間における肺野領域の画素信号値の差分値又は面積の差分値を算出して肺野領域の画素信号値又は面積の微分波形を生成する。次いで、制御部３１は、生成した波形に基づいて、各フレーム画像の撮影時の呼吸状態を判別し、判別した呼吸状態に基づいて、動態画像の一連のフレーム画像のうち、胸部の動態解析に有効な有効区間を選択する。例えば、生成された波形において周期が一定で、且つ予め定められた閾値よりも短い区間を安静呼吸の区間と判別し、周期が一定で、且つ予め定められた閾値以上の区間を深呼吸の区間と判別し、算出した差分値が予め定められた閾値よりも小さい区間を息止めの区間と判別し、実施すべき動態解析の種類に応じて、安静呼吸、深呼吸、及び／又は息止めと判別された区間を有効区間として選択する。従って、複数の呼吸状態の動態画像が動態解析に必要な場合の撮影に要する時間を短縮することが可能となる。

また、制御部３１は、選択された有効区間と有効区間として選択されなかった無効区間の間、又は、異なる複数の有効区間の間に分割位置を設定し、生成した波形、分割位置、及び呼吸状態のうち少なくとも一つを表示部３４に表示させる。
従って、操作者は有効区間と判定された有効区間やその呼吸状態を確認することが可能となる。

また、制御部３１は、有効区間として選択されなかった無効区間のフレーム画像を削除するので、解析に有効な区間のみを用いて解析を行うことができる。

また、制御部３１は、動態画像の一連のフレーム画像から複数の有効区間が選択された場合、選択された有効区間の数の情報を、通信部３５により課金情報管理装置に送信するので、課金情報管理装置において、撮影した呼吸状態の数に応じた課金を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態における記述内容は、本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、動態画像の肺野領域の画素信号値又は面積の波形に基づいて、肺野の呼吸状態を判別し、呼吸状態に基づいて一連のフレーム画像の有効区間と無効区間を選択する場合を例にとり説明したが、有効区間と無効区間の選択手法はこれに限定されない。例えば、動態画像と同じ患者の過去の動態画像等、解析する動態画像とは異なる動態画像の肺野領域の画素信号値又は面積の波形を生成し、その波形との類似度が予め定められた閾値以上の区間を有効区間として選択することとしてもよい。このようにすれば、過去検査と同様の呼吸状態の区間を解析に有効な有効区間として選択することができる。

また、上記実施形態においては、図６のステップＳ２０１で生成した特徴量の波形に基づいて呼吸状態を求めてから有効区間及び無効区間を選択する場合を例にとり説明したが、特徴量（波形）から直接有効区間及び無効区間を選択してもよい。例えば、解析の種類が最大換気量の測定を含む換気解析の場合は、ステップＳ２０１で生成した波形から周期性を持つ区間を抽出し、抽出した区間の隣り合う周期の波形の類似度が予め定められた閾値以上である区間を有効区間、それ以外を無効区間として選択してもよい。また、例えば、解析の種類が肺血流解析である場合は、ステップＳ２０１で算出されたフレーム間差分値が予め定められた閾値より小さい区間を有効区間、それ以外を無効区間として選択することとしてもよい。

また、上記実施形態においては、有効区間選択処理を動態解析システム１００の解析装置３において行うこととしたが、コンソール２Ａ及び２Ｂにおいて有効区間選択処理を行って、有効区間のフレーム画像のみを解析装置３に送信する構成としてもよい。これにより、解析装置３へのデータ転送量を必要最低限に抑えることができ、データ転送に係る時間や通信ネットワークにかかる負荷を低減することができる。

その他、動態解析システム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。

１００ 動態解析システム
１Ａ、１Ｂ 撮影装置
２Ａ、２Ｂ 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 解析装置
３１ 制御部
３２ 記憶部
３３ 操作部
３４ 表示部
３５ 通信部
３６ バス
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 表示装置
４１ 制御部
４２ 記憶部
４３ 操作部
４４ 表示部
４５ 通信部
４６ バス

Claims (11)

1. 胸部の動態画像から肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域に係る特徴量を算出し、算出した特徴量の時間変化を表す波形を生成する特徴量算出部と、
   前記特徴量算出部により生成された波形に基づいて前記動態画像の各フレーム画像の撮影時の呼吸状態を判別し、撮影オーダー情報に基づいて前記呼吸状態が安静呼吸、深呼吸、又は息止めと判別された区間を前記胸部の動態解析に有効な有効区間として選択する区間選択部と、
   を備える動態解析システム。
2. 前記特徴量算出部は、前記肺野領域に係る特徴量として、前記動態画像の一連のフレーム画像のうち時間的に隣り合うフレーム画像間における前記肺野領域の画素信号値の差分値を算出し、前記特徴量の時間変化を表す波形として、前記算出した前記肺野領域の画素信号値の差分値の時間変化を表す前記肺野領域の画素信号値の微分波形を生成する請求項１に記載の動態解析システム。
3. 前記特徴量算出部は、前記肺野領域に係る特徴量として、前記動態画像の一連のフレーム画像のうち時間的に隣り合うフレーム画像間における前記肺野領域の面積の差分値を算出し、前記特徴量の時間変化を表す波形として、前記算出した前記肺野領域の面積の差分値の時間変化を表す前記肺野領域の面積の微分波形を生成する請求項１に記載の動態解析システム。
4. 前記区間選択部は、前記特徴量算出部により生成された波形において周期が一定で、且つ予め定められた閾値よりも短い区間を前記呼吸状態が安静呼吸の区間と判別する請求項１〜３の何れか一項に記載の動態解析システム。
5. 前記区間選択部は、前記特徴量算出部により生成された波形において周期が一定で、且つ予め定められた閾値以上の区間を深呼吸の区間と判別する請求項１〜４の何れか一項に記載の動態解析システム。
6. 前記区間選択部は、前記特徴量算出部により算出された波形における前記差分値が予め定められた閾値よりも小さい区間を息止めの区間と判別する請求項２又は３に記載の動態解析システム。
7. 前記区間選択部により選択された有効区間と前記有効区間として選択されなかった無効区間の間、又は、異なる複数の有効区間の間に分割位置を設定する設定部を備える請求項１〜６の何れか一項に記載の動態解析システム。
8. 前記特徴量算出部により生成された波形、前記分割位置、及び前記呼吸状態のうち少なくとも一つを表示する表示部を備える請求項７に記載の動態解析システム。
9. 前記区間選択部により有効区間として選択されなかった無効区間のフレーム画像を削除する削除部を備える請求項１〜８の何れか一項に記載の動態解析システム。
10. 前記区間選択部により前記動態画像の一連のフレーム画像から複数の有効区間が選択された場合、前記選択された区間の数の情報を外部装置に送信する送信部を備える請求項１〜９の何れか一項に記載の動態解析システム。
11. 前記外部装置は、前記動態画像の一連のフレーム画像から選択された有効区間の数に対して課金を行う課金情報管理装置である請求項１０に記載の動態解析システム。

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