JP6874484B2 - 動態画像処理システム - Google Patents

Description

本発明は、動態画像処理システムに関する。

従来、生体の動きを放射線撮影することにより得られた動態画像に各種処理を施す技術が提案されている。例えば、特許文献１には、胸部の動態画像における最大呼気画像と最大吸気画像の間に基準画像を設け、最大呼気画像と最大吸気画像の一方と基準画像との間にある中間画像に順次位置合わせを行うことが記載されている。

特許第４４９３４０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、動態画像のフレーム画像における肺野等の軟部を他のフレーム画像の軟部に位置合わせする（既存の形状に位置合わせする）ことで、肺野の濃度変化を見やすくするものであり、医師が頭の中で想定している処置後又は手術後の生体の形状や動きの変化を他の医師や患者と共有することはできない。

本発明の課題は、医師が頭の中で想定している処置後又は手術後の生体の形状や動きの変化を他の医師や患者と共有することが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画像処理システムは、
生体の動態を放射線撮影することにより得られた動態画像の少なくとも一つのフレーム画像においてユーザーが変形対象部位を指定するための変形対象指定手段と、
前記変形対象部位に対して行う変形の変形条件をユーザーが指定するための変形条件指定手段と、
前記変形条件指定手段により指定された変形条件で前記動態画像における変形対象部位を変形する変形手段と、
前記変形手段により前記変形対象部位が変形された動態画像を表示する表示手段と、
健常者、疾患患者、手術前患者、手術後患者のそれぞれの動態画像から抽出された前記変形対象部位の動き量及び動きの方向の情報を被検者の属性情報及び撮影時における被検者の状態を示す情報に対応付けて記憶する記憶手段と、
を備え、
前記変形条件は、前記変形対象部位に施す変形処理の種類を含み、
前記変形条件指定手段は、前記変形処理の種類として、前記変形対象部位の拡大又は縮小、前記変形対象部位の形態の変形、前記変形対象部位の領域削除、前記変形対象部位の動き量と方向の変更、前記変形対象部位の移動のうちの一つ以上を指定可能であり、前記変形処理の種類として前記変形対象部位の動き量と方向の変更が指定された場合、操作画面上でユーザーにより指定された属性情報及び撮影時における被検者の状態を示す情報に対応付けて記憶されている前記変形対象部位の動き量及び動きの方向を前記変形条件として指定し、
前記変形手段は、前記変形条件指定手段により指定された動き量及び動きの方向に基づいて、前記動態画像における変形対象部位を変形する。

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、
前記変形対象指定手段は、前記動態画像の少なくとも一つのフレーム画像においてユーザー操作により囲まれた領域、点が打たれた箇所、又は線が引かれた箇所を前記変形対象部位として指定する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記変形条件は、さらに前記変形対象部位の変形量及び／又は変形方向を含み、
前記変形条件指定手段は、操作画面上でユーザーにより入力又は選択された値を前記変形量及び/又は変形方向として指定する。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記変形条件は、さらに前記変形対象部位の変形量及び／又は変形方向を含み、
前記変形条件指定手段は、操作画面上に表示された前記動態画像の少なくとも一つのフレーム画像における前記変形対象部位に対するユーザー操作に基づいて前記変形量及び／又は変形方向を指定する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、
前記表示手段は、前記変形対象部位が変形された動態画像と同一の画面上又は別画面に前記指定された変形対象部位及び変形条件の情報を表示する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、
前記動態画像は、前記生体の胸部を撮影した胸部動態画像であり、
前記変形対象部位は、前記動態画像における肺野領域の一部である。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発明において、
前記変形対象指定手段は、処置又は手術により変形される前記生体の変形対象部位をユーザーが指定するためのものであり、
前記変形条件指定手段は、前記処置又は前記手術による前記変形対象部位の変形に応じた変形条件をユーザーが指定するためのものであり、
前記変形手段は、前記変形条件指定手段により指定された変形条件で前記動態画像における変形対象部位を前記処置又は前記手術の後の形態に変形する。

本発明によれば、医師が頭の中で想定している処置後又は手術後の生体の形状や動きの変化を他の医師や患者と共有することが可能となる。

本発明の実施形態における動態画像処理システムの全体構成を示す図である。 図１の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の診断用コンソールの制御部により実行される肺野変形処理を示すフローチャートである。 変形条件指定画面の一例を示す図である。 変形処理の種類として「拡大／縮小」が指定されたときに表示される変形条件指定画面の一例を示す図である。 変形処理の種類として「形態の変形」が指定され、変形量の指定方法として「カーソルの使用」が指定されたときに表示される変形条件指定画面における操作例を示す図である。 変形処理の種類として「動き量と方向の変更」が指定され、変形量の指定方法として「カーソルの使用」が指定されたときに表示される変形条件指定画面及びその操作例を示す図である。 変形処理の種類として「動き量と方向の変更」が指定され、変形量の指定方法として「既存データの使用」が指定されたときに表示される変形条件指定画面及びその操作例を示す図である。 （ａ）は、変形処理の種類として「領域の削除」が指定されたときの操作例を示す図、（ｂ）は、（ａ）に示す操作が行われたときの変形処理の結果を示す図である。 （ａ）は、変形処理の種類として「位置の移動」が指定されたときの操作例を示す図、（ｂ）は、（ａ）に示す操作が行われたときの変形処理の結果を示す図である。 図３のステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面の一例を示す図である。 図３のステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面の一例を示す図である。 図３のステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面の一例を示す図である。 図３のステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面の一例を示す図である。 図３のステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面の一例を示す図である。 図３のステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面の一例を示す図である。 図３のステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面の一例を示す図である。 図３のステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

〔動態画像処理システム１００の構成〕
まず、本実施形態の構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態画像処理システム１００の全体構成を示す。
図１に示すように、動態画像処理システム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。動態画像処理システム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、生体の動態を撮影する撮影手段である。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、被写体の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、パルス照射により胸部の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（被検者）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、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、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（Flat Panel Detector）等の半導体イメージセンサーにより構成される。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。ＦＰＤにはＸ線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
放射線検出部１３は、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。

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。この画像データがフレーム画像である。そして、読取制御装置１４は、取得したフレーム画像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、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。

〔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により取得された動態画像を撮影技師等の撮影実施者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後述する撮影制御処理を始めとする各種処理を実行し、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。

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。例えば、記憶部２２は、図２に示す撮影制御処理を実行するための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（ここでは、胸部とする）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、撮影用コンソール２から動態画像を取得し、取得した動態画像に画像処理を施して表示する動態画像処理装置である。
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、肺野変形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の各部の動作を集中制御する。制御部３１は、変形手段として機能する。

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、制御部３１で肺野変形処理を実行するための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る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、過去に撮影された動態画像が患者情報（例えば、患者ＩＤ、患者の氏名、身長、体重、年齢、性別等）、検査情報（例えば、検査ＩＤ、検査日、検査対象部位（ここでは、胸部）等）に対応付けて記憶されている。
さらに、記憶部３２には、過去に撮影された健常者、疾患患者、手術前患者、手術後患者のそれぞれの胸部動態画像から抽出された肺野下部の動き量及び動きの方向（最大呼気位のフレーム画像→最大吸気位のフレーム画像の動き量及び動きの方向、もしくは最大吸気位のフレーム画像→最大呼気位のフレーム画像の動き量及び動きの方向など）の情報を既存データとして被検者の属性情報及び撮影時の呼吸状態と対応付けて記憶する。

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、ユーザーによる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。

〔動態画像処理システム１００の動作〕
次に、本実施形態における上記動態画像処理システム１００の動作について説明する。

（撮影装置１、撮影用コンソール２の動作）
まず、撮影装置１、撮影用コンソール２による撮影動作について説明する。
図２に、撮影用コンソール２の制御部２１において実行される撮影制御処理を示す。撮影制御処理は、制御部２１と記憶部２２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、撮影実施者により撮影用コンソール２の操作部２３が操作され、被検者（被写体Ｍ）の患者情報、検査情報の入力が行われる（ステップＳ１）。

次いで、放射線照射条件が記憶部２２から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、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る（ステップＳ３）。ここで、撮影実施者は、被写体Ｍを放射線源１１と放射線検出部１３の間に配置してポジショニングを行う。また、被検者（被写体Ｍ）に対し、呼吸状態（深呼吸、安静呼吸、息止め等）を指示する。撮影準備が整った時点で、操作部２３を操作して放射線照射指示を入力する。

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）、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、動態撮影が開始される（ステップＳ４）。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によりフレーム画像が取得される。

予め定められたフレーム数の撮影が終了すると、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。撮影されるフレーム数は、少なくとも１呼吸サイクルが撮影できる枚数である。

撮影により取得されたフレーム画像は順次撮影用コンソール２に入力され、撮影順を示す番号（フレーム番号）と対応付けて記憶部２２に記憶されるとともに（ステップＳ５）、表示部２４に表示される（ステップＳ６）。撮影実施者は、表示された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）か、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Ｓ７；ＹＥＳ）、動態撮影で取得された一連の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）等の情報が付帯され（例えば、ＤＩＣＯＭ形式で画像データのヘッダ領域に書き込まれ）、通信部２５を介して診断用コンソール３に送信される（ステップＳ８）。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Ｓ７；ＮＯ）、記憶部２２に記憶された一連のフレーム画像が削除され（ステップＳ９）、本処理は終了する。この場合、再撮影が必要となる。

（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、通信部３５を介して撮影用コンソール２から動態画像の一連のフレーム画像が受信されると、受信された動態画像の一連のフレーム画像が記憶部３２に記憶される。また、記憶部３２に記憶されている動態画像の中から操作部３３により一の動態画像が選択され、肺野形状の変形が指示されると、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図３に示す肺野変形処理が実行される。以下、図３を参照して肺野変形処理について説明する。

まず、変形条件指定画面３４１が表示部３４に表示される（ステップＳ１１）。
図４に、変形条件指定画面３４１の例を示す。変形条件指定画面３４１は、胸部の動態画像の少なくとも一つのフレーム画像においてユーザーが変形対象部位及び変形条件を指定するための操作画面であり、図４に示すように、変形前の動態画像を表示するための画像表示欄３４１ａと、変形処理の種類を指定するための処理指定欄３４１ｂと、が設けられている。すなわち、変形条件指定画面３４１は、変形対象指定手段、変形条件指定手段として機能する。

画像表示欄３４１ａには、例えば、変形対象の動態画像の複数のフレーム画像が操作部３３による矢印ボタン３４１ｃの操作に応じて順次切り替え可能に表示されており、ユーザーは、矢印ボタン３４１ｃを操作して、変形対象部位や変形条件の指定に用いるフレーム画像を表示させ、表示されたフレーム画像上から変形対象部位や変形条件を指定することができる。

処理指定欄３４１ｂは、プルダウンメニューが表示可能となっており、ユーザーが操作部３３の操作によりプルダウンメニューから動態画像に適用する変形処理の種類を選択することで、変形処理の種類を指定可能である。本実施形態において選択可能な変形処理の種類としては、変形対象部位の「拡大／縮小」、「形態の変形」、「領域の削除」、「動き量と方向の変更」、「位置の移動」が挙げられる。

変形条件指定画面３４１の処理指定欄３４１ｂにおいて操作部３３により変形処理の種類が指定されると（ステップＳ１２）、選択された変形処理の種類に応じて変形条件指定画面３４１の表示が変更され、操作部３３による変形対象部位及び変形条件の指定が受け付けられる（ステップＳ１３）。そして、指定された変形対象部位及び変形条件に基づいて、動態画像の各フレーム画像における肺野領域の変形が実行される（ステップＳ１４）。

図５は、変形処理の種類として「拡大／縮小」が指定された際に、表示部３４に表示される変形条件指定画面３４１の一例を示す図である。図５に示すように、変形条件指定画面３４１には、拡大／縮小の倍率の値（パラメーター）を選択するためのパラメーター選択欄３４１ｈが表示される。ユーザーによる操作部３３の操作によりパラメーター選択欄３４１ｈから所望の倍率が選択され、画像表示欄３４１ａに表示されているフレーム画像から、操作部３３により拡大／縮小処理の対象領域を囲むことで変形対象部位が指定されると、動態画像における各フレーム画像の指定された変形対象部位が指定された倍率で拡大又は縮小処理される。

ここで、本実施形態の拡大／縮小は、動態画像の各フレーム画像全体を拡大又は縮小処理するのではなく、各フレーム画像において、肺野領域の指定された変形対象部位のみが拡大又は縮小される。例えば、片方の肺野が疾患により縮こまっているが、ユーザーが処置又は手術により改善が見込めると想定している場合、変形条件指定画面３４１においてユーザーがその片方の肺野を変形対象部位として指定し、処置又は手術により改善が見込まれる倍率を変形条件として指定して、制御部３１により指定された変形対象部位を指定された倍率で拡大することで、処置後又は手術後の改善した形態の肺野の画像を生成し、表示することが可能となる。

図６は、変形処理の種類として「形態の変形」が指定された際に、表示部３４に表示される変形条件指定画面３４１の一例を示す図である。図６に示すように、変形条件指定画面３４１には、変形量等の指定方法を選択するための変形量指定方法選択欄３４１ｄが表示される。変形量指定方法選択欄３４１ｄにはプルダウンメニューが表示可能となっており、ユーザーが操作部３３の操作によりプルダウンメニューから変形量等の指定方法を選択することが可能である。
変形処理の種類として「形態の変形」が指定された際に選択可能な変形量の指定方法としては、「パラメーターの入力」、「カーソルの使用」、が挙げられる。例えば、変形量指定方法選択欄３４１ｄから「カーソルの使用」が指定された場合、図６に示すように、画像表示欄３４１ａにおいて、例えば、図６（ａ）に示すように、操作部３３により変形対象部位に複数点を指定することで、変形対象部位を指定することができ、次いで、図６（ｂ）に示すように、複数点のうち一点ずつ指定して変形後の位置に移動させることで、変形量及び変形方向を指定することができる。変形対象部位、変形量及び変形方向が指定されると、動態画像における指定されたフレーム画像の肺野領域の指定された変形対象部位が指定された変形量だけ指定された変形方向に変形される（図６（ｃ）参照）。また、他のフレーム画像については、指定された変形対象部位に相当する箇所を他のフレーム画像において探索後、探索された箇所に対して、指定された変形量及び変形方向での変形を適用する。なお、各フレーム画像の肺野領域のサイズに合わせて変形量を拡大又は縮小してもよい。

図６に示すように、例えば肺線維症などの疾患により肺野領域の一部が収縮しているが、ユーザーが処置や手術により改善が見込めると想定している場合、変形条件指定画面３４１においてユーザーが収縮している部分を変形対象部位として指定し、処置又は手術により改善が見込まれる形態となるように変形量及び変形方向を指定して、制御部３１により指定された変形対象部位の形態を指定された変形条件で変形することで、処置後又は手術後の改善した形態の肺野の画像を生成し、表示することが可能となる。

図７、図８は、変形処理の種類として「動き量と方向の変更」が指定された際に、表示部３４に表示される変形条件指定画面３４１の一例を示す図である。図７、８に示すように、変形条件指定画面３４１には、変形量の指定方法を選択するための変形量指定方法選択欄３４１ｄが表示される。変形量指定方法選択欄３４１ｄにはプルダウンメニューが表示可能となっており、ユーザーが操作部３３の操作によりプルダウンメニューから変形量の指定方法を選択することが可能である。本実施形態において、変形処理の種類として「動き量と方向の変更」が指定された際に選択可能な変形量の指定方法としては、「パラメーターの入力」、「カーソルの使用」、「既存データの使用」が挙げられる。なお、本実施形態では、肺野下部の動き量と方向の変形を行う場合について説明する。

例えば、変形量指定方法選択欄３４１ｄから「カーソルの使用」が指定された場合、図７に示すように、画像表示欄３４１ａにおいて、例えば、図７（ａ）に示すように、最大吸気位のフレーム画像から操作部３３により変形対象部位（肺野下部）を線で指定し、図７（ｂ）に示すように、変形対象部位にカーソルを合わせてそのままカーソルを移動方向に移動させる量だけ移動させることで、最大吸気位のフレーム画像における変形対象部位の変形量及び変形方向を指定することができる。変形対象部位、変形量及び変形方向が指定されると、動態画像における最大吸気位のフレーム画像の指定された箇所（肺野下部）が指定された変形量だけ変形される（図７（ｃ）参照）。また、その他のフレーム画像については、最大呼気位から最大吸気位まで動きが滑らかにつながるように補正した変形量を適用して変形を行う。例えば、１フレーム目（最大呼気位）から４フレーム目（最大吸気位）までで構成されているフレーム画像において４フレーム目に下方向に３の変形量が指定された場合、１フレーム目は下に０増加、２フレーム目は下に１増加、３フレーム目は下に２増加、４フレーム目は下に３増加させる。

また、例えば、変形量指定方法選択欄３４１ｄから「既存データの使用」が指定された場合、図８に示すように、使用する既存データの被検者の属性情報（区分、性別、年齢）及び撮影時の呼吸状態等を指定するための既存データ指定欄３４１ｅが表示される。既存データ指定欄３４１ｅから被検者の属性情報及び撮影時の呼吸状態が指定され、画像表示欄３４１ａにおいて、例えば、最大吸気位のフレーム画像から操作部３３により変形対象部位（肺野下部）が指定されると、動態画像における最大吸気位のフレーム画像の肺野領域の指定された箇所が指定された変形量だけ変形される。また、その他のフレーム画像については、上述のように、動きが滑らかにつながるように補正した変形量を適用して変形を行う。

例えば、胸膜癒着などの疾患により肺野領域の一部の動きが低下しているが、ユーザーが処置又は手術により改善が見込めると想定している場合、変形条件指定画面３４１においてユーザーが動きの低下している部分を変形対象部位として指定し、処置又は手術により改善が見込める動きとなるように変形量及び変形方向を指定して、制御部３１により指定された変形対象部位の形態を指定された変形条件で変形することで、処置後又は手術後の改善した肺野の動きを示す画像を生成し、表示することが可能となる。

変形処理の種類として「領域の削除」が指定された場合、例えば、図９（ａ）に示すように、ユーザーが操作部３３の操作により削除対象の部位を囲むことで変形対象部位を指定すると、動態画像における各フレーム画像の指定された変形対象部位と同じ位置の領域の画素値が、例えば、人体部の肺野外の領域等の画素値（濃度値）により置き換えられる。これにより、図９（ｂ）に示すように、肺野領域の指定された領域が削除された画像が得られる。なお、変形処理の種類として「領域の削除」が指定された場合、ユーザーが操作部３３の操作により削除対象の領域を囲むことで、変形対象部位及び変形量（削除する量）を指定していることとなる。

例えば、ユーザーが手術等により肺野領域の一部の除去を検討している場合、変形条件指定画面３４１においてユーザーが手術により除去を検討している領域を変形対象部位として指定し、制御部３１により指定された変形対象部位を人体部の肺野領域外の画素値（近傍の画素値）に置き換えることで、手術により一部を除去した後の肺野を示す画像を生成し、表示することが可能となる。

変形処理の種類として「位置の移動」が指定された場合、例えば、図１０（ａ）に示すように、ユーザーが操作部３３の操作により移動対象の部位を囲むことで変形対象部位を指定し、図１０（ｂ）に示すように、指定した変形対象部位を所望の位置へ移動させる操作を行うと、動態画像における各フレーム画像の指定された変形対象部位と同じ位置の領域が、移動後の位置へ移動される。

なお、変形処理の種類が指定された後に表示される変形条件指定画面３４１には、図５〜図８に示すように、変形の実行を指示するための実行ボタン３４１ｆと、変形処理を追加するための処理追加ボタン３４１ｇとが表示される。操作部３３により変形対象部位及び変形量が指定され、実行ボタン３４１ｆが押下されると、ＣＰＵ３１により変形処理が実行される。処理追加ボタン３４１ｇが押下されると、表示部３４に図４に示す変形条件指定画面３４１が再度表示され、操作部３３の操作に従って変形する処理の種類を追加して、複数種類の変形処理を組み合わせることが可能となる。

ステップＳ１４における肺野形状の変形は、例えば、最近傍補間、バイリニア補間、バイキュービック補間、アフィン変換、ワーピング処理等を用いて行うことができる。例えば、変形処理の種類が「拡大／縮小」、「位置の移動」の場合、例えば、アフィン変換を用いて変形処理を行うことができる。変形処理の種類が「形態の変形」、「動き量と方向の変更」の場合、例えば、最近傍補間、バイリニア補間、バイキュービック補間のいずれかの補間処理及びワーピング処理等を用いて変形処理を行うことができる。変形処理の種類が「領域の削除」の場合は、上述のように、変形対象部位の画素値を人体部の肺野領域外の領域の画素値への置き換えにより変形処理を行うことができる。

変形処理が終了すると、肺野が変形された動態画像が表示部３４に表示され（ステップＳ１５）、肺野変形処理は終了する。

図１１〜図１８に、ステップＳ１５において表示部３４に表示される動態画像表示画面３４２の例を示す。図１１〜図１７においては、動態画像に対して拡大／縮小と動き量と方向の変更が実施された場合の表示の例を示している。図１８は、動態画像に対して動き量と方向の変更のみが実施された場合の表示の例を示している。
例えば、動態画像表示画面３４２には、図１１〜図１８に示すように、動態画像を表示するための画像表示領域３４２ａと、指定された変形対象部位及び変形条件を示す情報（変形情報と呼ぶ）を表示するための変形情報表示領域３４２ｂが設けられている。

画像表示領域３４２ａには、図１１に示すように、変形後の動態画像のみを表示してもよいし、図１２に示すように、変形前後の動態画像を並列表示してもよい。また、図１３に示すように、変形前後の動態画像のうち、代表的なフレーム画像（例えば、最大吸気位の画像）のみを並べて静止画として表示してもよい。また、図１４に示すように、変形後の動態画像については動画表示を行い、変形前の画像については代表的なフレーム画像を表示することとしてもよい。また、図１５に示すように、変更後の動態画像の上に変形前の動態画像を色を変えて重畳表示してもよい。また、図１６に示すように、変形後の動態画像の代表的なフレーム画像に変形前の動態画像の代表的なフレーム画像を色を変えて重畳表示してもよい。また、図１７に示すように、変形後の動態画像に、変形前の代表的なフレーム画像を色を変えて表示してもよい。また、図１８に示すように、変形領域の色を変更した変形後の動態画像を表示することとしてもよい。

なお、変更後の動態画像の表示時には、左右肺野で動きの速度を変更する機能、左右肺野で動きの位相を変更する機能、左右肺野のいずれかの肺野の向きを変更（左右反転など）する機能を持たせ、これらの機能を実行するためのユーザインターフェースを表示することとしてもよい。

変形情報表示領域３４２ｂには、図１１〜図１８に示すように、ユーザーが指定した変形対象部位及び変形に適用した変形条件（変形処理の種類、変形量、変形方向等）が表示される。このように、変形情報を表示することで、どのような変形が動態画像に対して実施されたのかをユーザーが容易に認識することができる。

なお、図１１〜図１８においては、変形情報を動態画像表示画面３４２に表示した例を示しているが、別ウィンドウに表示してもよい。また、動態画像表示画面３４２に変更情報の表示を指示するための変更情報表示ボタンを設け、操作部３３により変更情報表示ボタンが押下された際に、動態画像表示画面３４２上に、又は別ウィンドウに変更情報を表示することとしてもよい。

また、例えば、動態画像表示画面３４２に動態画像の解析結果の差分の表示を指示するための解析ボタンを表示し、操作部３３により解析ボタンが押下された場合に、制御部３１により変形前後の動態画像のそれぞれに対し、画素毎又は複数画素のブロック毎に換気や血流の機能の解析を行い、得られた解析結果を示す変形前後の２つの解析結果画像の画素毎又は複数画素のブロック毎の差分画像を表示部３４に表示させることとしてもよい。これにより、変形前後で換気や血流の機能がどれだけ変化するかをユーザーが容易に認識することが可能となる。

解析結果画像を得るための解析の具体的な手法は問わないが、例えば、下記の（１）〜（３）等を用いることができる。なお、下記の（１）〜（３）においては、動態画像の複数画素のブロック（小領域）毎に解析を行うこととしているが、画素毎であってもよい。

（１）血流機能については、例えば、特開２０１２−２３９７９６号公報の記載の手法を用いて解析結果画像を生成することができる。即ち、撮影開始からの拍動信号波形に対して、小領域毎に、血流信号波形を１フレーム間隔ずつずらしながら（時間方向にシフトさせながら）、拍動信号波形と各小領域の血流信号波形との相互相関係数を算出し、１フレームずらす毎に算出された相互相関係数を各小領域に示した画像を１フレームとして並べた動画像を血流解析結果画像として生成する。
血流信号波形は、一連のフレーム画像の各小領域毎に、時間方向のハイパスフィルター処理（例えば、カットオフ周波数０．８Ｈｚ）を施してから小領域内の各画素の信号値の代表値（平均値、最大値等）を算出し、算出した代表値の時間変化を示す波形を取得することにより求めることができる。
拍動信号波形としては、以下のいずれかを用いることができる。
（ａ）心臓領域（又は大動脈領域）にＲＯＩ（関心領域）を定め、そのＲＯＩにおける信号値の時間変化を示す波形
（ｂ）（ａ）の波形を反転させた信号波形
（ｃ）心電検知センサーより得られた心電信号波形
（ｄ）心壁の動き（位置の変化）を示す信号波形
また、相互相関係数は、以下の［数１］により求めることができる。

（２）また、血流機能については、特開２０１３−８１５７９号公報に記載のように、小領域毎に、時間方向のハイパスフィルター処理（例えば、カットオフ周波数０．８Ｈｚ）を施してから隣接するフレーム画像間で小領域内の各画素の信号値の代表値（平均値、最大値等）の差分値を算出し、各隣接するフレーム画像間で算出された差分値を各小領域に示した画像を１フレームとして時系列順に並べた動画像を血流解析結果画像として生成してもよい。上記手法により生成されたフレーム間差分画像は、各小領域における換気による信号変化が除去されており、各小領域における血流による信号変化を示す画像となる。

（３）換気機能については、特開２０１３−８１５７９号公報に記載のように、小領域毎に、時間方向のローパスフィルター処理（例えば、カットオフ周波数０．８５Ｈｚ）を施してから隣接するフレーム画像間で小領域内の各画素の信号値の代表値（平均値、最大値等）の差分値を算出し、各隣接するフレーム画像間で算出された差分値を各小領域に示した画像を１フレームとして時系列順に並べた動画像を換気解析結果画像として生成することができる。上記手法により生成されたフレーム間差分画像は、各小領域における血流による信号変化が除去されており、各小領域における換気による信号変化を示す画像となる。

以上説明したように、動態画像処理システム１００によれば、診断用コンソール３の制御部３１は、生体の動態を放射線撮影することにより得られた動態画像の少なくとも一つのフレーム画像においてユーザーが変形対象部位及び変形条件を指定するための変形条件指定画面３４１を表示部３４に表示し、変形条件指定画面３４１から指定された変形条件で動態画像における変形対象部位を変形し、変形された動態画像を表示部３４に表示する。
したがって、医師が頭の中で想定している処置後又は手術後の生体の形状や動きの変化を他の医師や患者と共有することが可能となる。

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、胸部動態画像において肺野領域を変形する場合を例にとり説明したが、他の部位を撮影した動態画像における構造物等を変形する場合についても本発明を適用可能である。

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ハードディスクや半導体の不揮発性メモリー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 動態画像処理システム
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
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

Claims (7)

1. 生体の動態を放射線撮影することにより得られた動態画像の少なくとも一つのフレーム画像においてユーザーが変形対象部位を指定するための変形対象指定手段と、
   前記変形対象部位に対して行う変形の変形条件をユーザーが指定するための変形条件指定手段と、
   前記変形条件指定手段により指定された変形条件で前記動態画像における変形対象部位を変形する変形手段と、
   前記変形手段により前記変形対象部位が変形された動態画像を表示する表示手段と、
   健常者、疾患患者、手術前患者、手術後患者のそれぞれの動態画像から抽出された前記変形対象部位の動き量及び動きの方向の情報を被検者の属性情報及び撮影時における被検者の状態を示す情報に対応付けて記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記変形条件は、前記変形対象部位に施す変形処理の種類を含み、
   前記変形条件指定手段は、前記変形処理の種類として、前記変形対象部位の拡大又は縮小、前記変形対象部位の形態の変形、前記変形対象部位の領域削除、前記変形対象部位の動き量と方向の変更、前記変形対象部位の移動のうちの一つ以上を指定可能であり、前記変形処理の種類として前記変形対象部位の動き量と方向の変更が指定された場合、操作画面上でユーザーにより指定された属性情報及び撮影時における被検者の状態を示す情報に対応付けて記憶されている前記変形対象部位の動き量及び動きの方向を前記変形条件として指定し、
   前記変形手段は、前記変形条件指定手段により指定された動き量及び動きの方向に基づいて、前記動態画像における変形対象部位を変形する動態画像処理システム。
2. 前記変形対象指定手段は、前記動態画像の少なくとも一つのフレーム画像においてユーザー操作により囲まれた領域、点が打たれた箇所、又は線が引かれた箇所を前記変形対象部位として指定する請求項１に記載の動態画像処理システム。
3. 前記変形条件は、さらに前記変形対象部位の変形量及び／又は変形方向を含み、
   前記変形条件指定手段は、操作画面上でユーザーにより入力又は選択された値を前記変形量及び/又は変形方向として指定する請求項１又は２に記載の動態画像処理システム。
4. 前記変形条件は、さらに前記変形対象部位の変形量及び／又は変形方向を含み、
   前記変形条件指定手段は、操作画面上に表示された前記動態画像の少なくとも一つのフレーム画像における前記変形対象部位に対するユーザー操作に基づいて前記変形量及び／又は変形方向を指定する請求項１又は２に記載の動態画像処理システム。
5. 前記表示手段は、前記変形対象部位が変形された動態画像と同一の画面上又は別画面に前記指定された変形対象部位及び変形条件の情報を表示する請求項１〜４のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
6. 前記動態画像は、前記生体の胸部を撮影した胸部動態画像であり、
   前記変形対象部位は、前記動態画像における肺野領域の一部である請求項１〜５のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
7. 前記変形対象指定手段は、処置又は手術により変形される前記生体の変形対象部位をユーザーが指定するためのものであり、
   前記変形条件指定手段は、前記処置又は前記手術による前記変形対象部位の変形に応じた変形条件をユーザーが指定するためのものであり、
   前記変形手段は、前記変形条件指定手段により指定された変形条件で前記動態画像における変形対象部位を前記処置又は前記手術の後の形態に変形する請求項１〜６のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。

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