JP7310552B2 - 画像処理装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置及びプログラムに関する。

従来、造影剤又は造影剤を含む食物を摂食嚥下させたときの状態を放射線撮影し、造影剤の動きや嚥下関連器官の状態と運動を透視下に観察する嚥下造影検査が知られている。
また、嚥下造影検査で得られた各フレーム画像の造影剤の部分のみを強調する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１－１５１２３４号公報

しかしながら、従来の嚥下造影検査には、以下の問題点がある。
一般的な造影剤の種類として、硫酸バリウムとヨード系造影剤がある。硫酸バリウムは、溶解性が低いため、大量に誤嚥した場合に気管支や肺に残存し、窒息・呼吸器障害を引き起こす恐れがある。一方、ヨード系造影剤は、高価なため、医療機関の費用負担が大きい。そのため、造影剤を用いずに検査できることが好ましい。

また、嚥下造影検査で得られるＸ線動画像では、１つの動画像の中に、口腔周辺の骨や軟部組織、人体よりもＸ線透過度が低い造影剤、入れ歯などの金属など、Ｘ線透過度の異なるさまざまな構造物が含まれている。摂食嚥下の運動を正確に評価するためには、特許文献１に記載のように造影剤の部分のみに注目するだけでなく、複数ある摂食嚥下に関する構造物の挙動、例えば、軟口蓋の挙上、舌骨の移動量、咽頭腔面積の狭小、食物の喉頭内侵入（誤嚥）の有無等を同時に観察する必要がある。しかし、従来の技術では、嚥下機能や咀嚼機能の評価において重要となる全ての構造物を良好な画質で観察することが困難で、ユーザーが或る構造物に注目して画質や明るさを調整すると他の構造物の視認性が悪くなるという課題がある。例えば、図５Ａでは、歯や舌（矩形Ｒ１で囲んだ部分）などは視認できるが、喉頭蓋を視認することはできない。一方、図５Ｂでは、喉頭蓋（矩形Ｒ２で囲んだ部分）を視認することはできるが、歯や舌の動きは容易に視認することができない。視認性が悪い構造物が存在することにより、例えば、読影する医師によって診断結果が変わってしまう（ばらつきが出る）といった問題が起こり得る。

また、嚥下造影検査では、造影剤を口から入れ、咀嚼→嚥下という一連の流れを観察するため、フェーズが変わって注目する箇所が変わる度に、ユーザーが画質、明るさ等の調整をする必要があり、手間がかかるという問題があった。

本発明の課題は、摂食嚥下の動作中に被写体を撮影することにより得られた放射線画像における摂食嚥下に関する構造物の視認性を向上させ、撮影時の造影剤の摂食の有無に拘わらず、また、手間をかけることなく、被写体の嚥下機能や咀嚼機能を精度よく評価できるようにすることである。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、
摂食嚥下の動作中に被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像を取得する画像取得手段と、
前記放射線画像における摂食嚥下に関する複数の構造物の画像信号成分を強調する強調手段と、
を備え、
前記強調手段は、前記放射線画像を空間周波数帯域の異なる複数の周波数成分画像に分解し、前記摂食嚥下に関する複数の構造物のそれぞれに対応する複数の空間周波数帯域の周波数成分画像に当該周波数成分画像を強調するための強調パラメーターを乗算して前記複数の周波数成分画像及び前記放射線画像を合成することにより、前記摂食嚥下に関する複数の構造物の画像信号成分が強調された放射線画像を生成する。

本発明に係るプログラムは、
コンピューターを、
摂食嚥下の動作中に被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像を取得する画像取得手段、
前記放射線画像における摂食嚥下に関する構造物の画像信号成分を強調する強調手段、
として機能させ、
前記強調手段は、前記放射線画像を空間周波数帯域の異なる複数の周波数成分画像に分解し、前記摂食嚥下に関する複数の構造物のそれぞれに対応する複数の空間周波数帯域の周波数成分画像に当該周波数成分画像を強調するための強調パラメーターを乗算して前記複数の周波数成分画像及び前記放射線画像を合成することにより、前記摂食嚥下に関する複数の構造物の画像信号成分が強調された放射線画像を生成する。

本発明によれば、摂食嚥下の動作中に被写体を撮影することにより得られた放射線画像における摂食嚥下に関する構造物の視認性を向上させることができるので、撮影時の造影剤の摂食の有無に拘わらず、また、手間をかけることなく、被写体の嚥下機能や咀嚼機能を精度よく評価することが可能となる。

本発明の実施形態に係る放射線撮影システムを表すブロック図である。 図１の放射線撮影システムが備える画像処理装置を表すブロック図である。 図２の画像処理装置が実行する構造物強調処理Ａの流れを示すフローチャートである。 摂食嚥下に関する構造物を説明するための図である。 従来の嚥下造影検査の画像の一例を示す図である。 従来の嚥下造影検査の画像の一例を示す図である。 構造物強調処理Ａが施された嚥下造影検査の画像の一例を示す図である。 図２の画像処理装置が実行する構造物強調処理Ｂの流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明の範囲は、以下の実施形態や図面に記載されたものに限定されるものではない。

＜放射線撮影システム１００の構成＞
初めに、本実施形態に係る放射線撮影システム１００の概略構成について説明する。図１は放射線撮影システム１００を表すブロック図である。

本実施形態の放射線撮影システム１００は、図１に示すように、放射線発生装置１と、放射線検出器２と、画像処理装置３と、サーバー４と、を備えている。
これらは、通信ネットワークＮＴを介して互いに通信可能となっている。

なお、放射線撮影システム１００は、図示しない病院情報システム（Hospital Information System：ＨＩＳ）や、放射線科情報システム（Radiology Information System：ＲＩＳ）、画像保存通信システム（Picture Archiving and Communication System：ＰＡＣＳ）、画像解析装置等と接続することが可能となっていてもよい。

放射線発生装置１は、図示を省略するが、照射指示スイッチが操作されたことに基づいて、予め設定された放射線照射条件（管電圧や管電流、照射時間（ｍＡｓ値）等）に応じた電圧を印加するジェネレーターや、ジェネレーターから電圧が印加されると、印加された電圧に応じた線量の放射線（例えばＸ線）を生成する放射線源等を備えている。
そして、放射線発生装置１は、撮影する放射線画像（静止画像・動態画像）に応じた態様で放射線を発生させるようになっている。ここで、動態画像は、被写体の動態を示す複数のフレーム画像からなる動画像を指す。

なお、放射線発生装置１は、撮影室内に据え付けられたものであってもよいし、画像処理装置３等と共に回診車と呼ばれる移動可能に構成されたものとなっていてもよい。

放射線検出器２は、図示を省略するが、放射線を受けることで線量に応じた電荷を発生させる放射線検出素子や電荷の蓄積・放出を行うスイッチ素子を備えた画素が二次元的（マトリクス状）に配列された基板や、各スイッチ素子のオン／オフを切り替える走査回路、各画素から放出された電荷の量を信号値として読み出す読み出し回路、読み出し回路が読み出した複数の信号値から放射線画像を生成する制御部、生成した放射線画像のデータ等を外部へ出力する出力部等を備えている。
そして、放射線検出器２は、放射線発生装置１から放射線が照射されるタイミングと同期して、照射された放射線に応じた放射線画像を生成するようになっている。

なお、放射線検出器２は、シンチレーター等を内蔵し、照射された放射線をシンチレーターで可視光等の他の波長の光に変換し、変換した光に応じた電荷を発生させるもの（いわゆる間接型）であってもよいし、シンチレーター等を介さずに放射線から直接電荷を発生させるもの（いわゆる直接型）であってもよい。
また、放射線検出器２は、撮影台と一体化された専用機型のものでも、可搬型（カセッテ型）のものであってもよい。

画像処理装置３は、ＰＣや専用の装置等で構成されている。
なお、画像処理装置３は、他のシステム（ＨＩＳやＲＩＳ等）から取得した撮影オーダー情報やユーザーによる操作に基づいて、各種撮影条件（管電圧や管電流、照射時間（ｍＡｓ値）、フレームレート、被写体の体格、グリッドの有無等）を放射線発生装置１や放射線検出器２等に設定するコンソールであってもよい。
この画像処理装置３の詳細については後述する。

サーバー４は、ＰＣや専用の装置、クラウド上の仮想サーバー等で構成されている。
また、サーバー４は、データベース（ＤＢ）４１を有している。
データベース４１は、放射線検出器２が生成した放射線画像（静止画像、動態画像）
や、画像処理装置３の処理結果を蓄積することが可能となっている。
なお、本実施形態においては、画像処理装置３等から独立したサーバー４にデータベース４１が設けられていることとしたが、データベース４１は、画像処理装置３内（記憶部３３等）に設けられていてもよいし、放射線撮影システム１００が備える他の装置内に設けられていてもよい。
また、放射線撮影システム１００にＰＡＣＳ等の他のシステムが接続される場合には、他のシステム内に設けられたものであってもよい。

このように構成された本実施形態に係る放射線撮影システム１００は、放射線発生装置１の放射線源と放射線検出器２とを間を空けて対向配置し、それらの間に配置された被写体へ放射線源から放射線を照射することにより、被写体を放射線撮影することが可能となっている。
放射線画像が静止画像である場合には、１回の撮影操作（照射指示スイッチの押下）につき放射線の照射及び放射線画像の生成を１回だけ行い、放射線画像が動態画像である場合には、１回の撮影操作につきパルス状の放射線の照射及びフレーム画像の生成を短時間に所定時間間隔で複数回（例えば１秒間に１５回）繰り返す。
その結果、放射線検出器２は、一枚の静止画像又は複数のフレーム画像からなる動態画像を生成する。

＜画像処理装置３の構成＞
次に、上記放射線撮影システム１００が備える画像処理装置３の具体的構成について説明する。図２は画像処理装置３を表すブロック図である。
本実施形態に係る画像処理装置３は、図２に示すように、制御部３１と、通信部３２と、記憶部３３と、表示部３４と、操作部３５と、を備えている。
各部３１～３５は、バス等で電気的に接続されている。
なお、画像処理装置３に表示部３４や操作部３５を備えずに、画像処理装置３に表示部や操作部を備える表示装置（タブレット端末等）を接続するようにしてもよい。

制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成されている。
そして、制御部３１のＣＰＵは、記憶部３３に記憶されている各種プログラムを読出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って各種処理を実行し、画像処理装置３各部の動作を集中制御するようになっている。本実施形態において、制御部３１は、後述する構造物強調処理を実行することにより、画像取得手段、強調手段、記憶制御手段、処理手段として機能する。

通信部３２は、通信モジュール等で構成されている。
そして、通信部３２は、通信ネットワークＮＴ（ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット等）を介して接続された他の装置（放射線検出器２等）との間で各種信号や各種データを送受信するようになっている。

記憶部３３は、不揮発性の半動態メモリーやハードディスク等により構成されている。
また、記憶部３３は、制御部３１が実行する各種プログラムやプログラムの実行に必要なパラメーター等を記憶している。
例えば、記憶部３３は、嚥下機能評価用及び咀嚼機能評価用の空間周波数強調パラメーター（強調パラメーター）αｎ（ｎ＝１、２、３・・・）を記憶している。
なお、記憶部３３は、放射線画像を記憶することが可能となっていてもよい。

表示部３４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等で構成されている。
そして、表示部３４は、制御部３１から入力される制御信号に基づいて、撮影された静止画像や動態画像等を表示するようになっている。

操作部３５は、カーソルキーや、数字入力キー、各種機能キー等を備えたキーボードや、マウス等のポインティングデバイス、表示装置の表面に積層されたタッチパネル等によってユーザーが操作可能に構成されている。
そして、操作部３５は、ユーザーによってなされた操作に応じた制御信号を制御部３１へ出力するようになっている。

＜動作＞
次に、放射線撮影システム１００の動作について説明する。
まず、放射線発生装置１及び放射線検出器２により、摂食嚥下の動作中に被検者（被写体）を所定間隔で繰り返し放射線撮影することにより動態画像を取得する。被検者に摂取させる模擬食品には、造影剤が含まれていても含まれていなくてもよい。撮影方向は、正面、側面、又は斜位を必要に応じて撮影する。

放射線検出器２により生成された動態画像のフレーム画像のそれぞれには、動態画像を識別するための識別ＩＤ、患者情報、検査情報（撮影部位等）、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）、順次画像処理装置３に送信される。なお、動態画像のフレーム画像をまとめて画像処理装置３に送信することとしてもよい。

画像処理装置３においては、放射線検出器２からの動態画像のフレーム画像を通信部３２により受信すると、制御部３１は、受信したフレーム画像を記憶部３３に記憶させる。また、制御部３１は、ユーザーにより記憶部３３に記憶された動態画像の中から処理対象の動態画像が選択されると、記憶部３３に記憶されているプログラムとの協働により構造物強調処理（構造物強調処理Ａとする）を実行する。以下、図３を参照しながら構造物強調処理Ａについて説明する。

まず、制御部３１は、優先的に評価する機能があるか否かを判断する（ステップＳ１）。
ステップＳ１においては、制御部３１は、例えば、優先的に評価する機能があるか否かをユーザーに問い合わせるメッセージ及び優先的に評価する機能があるか否かを選択するための選択ボタンを表示部３４に表示し、操作部３５による選択ボタンの操作に応じて、優先的に評価する機能があるか否かを判断する。

優先的に評価する機能がないと判断した場合（ステップＳ１；ＮＯ）、制御部３１は、デフォルトの評価モード（ここでは、嚥下機能評価モード）に移行する（ステップＳ３）。

優先的に評価する機能があると判断した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、制御部３１は、どの機能の評価を優先するかをユーザーに問い合わせる（ステップＳ２）。
ステップＳ２において、制御部３１は、例えば、嚥下又は咀嚼をユーザー操作により選択させる。

嚥下が選択された場合（ステップＳ２；嚥下）、制御部３１は、嚥下機能評価モードに移行する（ステップＳ３）。

次いで、制御部３１は、記憶部３３に記憶されている嚥下機能評価用の空間周波数強調パラメーターαｎを読み出して、低周波成分画像の空間周波数強調パラメーターα１にＡ１を設定し（ステップＳ４）、中周波成分画像の空間周波数強調パラメーターα２にＡ２を設定し（ステップＳ５）、高周波成分画像の空間周波数強調パラメーターα３にＡ３を設定し（ステップＳ６）、ステップＳ１１に移行する。

ここで、摂食嚥下に関する構造物としては、例えば、食物（模擬食品（造影剤を含むものであっても含まないものであってもよい））、食物の通過経路の構造物（口唇、硬口蓋、咽頭（上咽頭、中咽頭、下咽頭）、喉頭、食道）、食物の通過経路の周辺にある構造物（舌、歯、顎、軟口蓋、舌骨、喉頭蓋、甲状軟骨、輪状軟骨）等が挙げられる（図４参照）。

嚥下機能を重点的に評価する場合、摂食嚥下に関する構造物のうち、主として、舌骨、喉頭蓋、及び食物の通過経路の構造物の動きを観察できることが重要となる。特に、舌骨、及び喉頭蓋の動きを観察できることが重要である。動態画像内の構造物の空間周波数帯域を予め設定された閾値に基づき低周波、中周波、高周波の３つに分ける場合、食物の通過経路の構造物は低周波、舌骨と喉頭蓋は中周波に属する。そこで、ステップＳ４～Ｓ６では、舌骨、喉頭蓋、及び食物の通過経路の構造物、特に、舌骨及び喉頭蓋の周波数成分が強調されるように、すなわち、低周波成分及び中周波成分が強調されるように、空間周波数強調パラメーターα１～α３を設定する。例えば、α１にＡ１、α２にＡ２、α３にＡ３（Ａ１～Ａ３は０以上の数値。Ａ２＞Ａ１＞Ａ３）を設定する。なお、Ａ１～Ａ３は、実験的経験的に予め求められた値である。

一方、ステップＳ２において、咀嚼が選択されたと判断した場合（ステップＳ２；咀嚼）、制御部３１は、咀嚼機能評価モードに移行する（ステップＳ７）。

次いで、制御部３１は、記憶部３３に記憶されている咀嚼機能評価用の空間周波数強調パラメーターαｎを読み出して、低周波成分画像の空間周波数強調パラメーターα１にＡ４を設定し（ステップＳ８）、中周波成分画像の空間周波数強調パラメーターα２にＡ５を設定し（ステップＳ９）、高周波成分画像の空間周波数強調パラメーターα３にＡ６を設定し（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に移行する。

咀嚼機能を重点的に評価する場合、主として、舌、歯、及び食物の通過経路の動きを観察できることが重要となる。特に、舌及び歯の動きを観察できることが重要である。動態画像内の構造物の空間周波数帯域を予め設定された閾値に基づき低周波、中周波、高周波の３つに分ける場合、舌及び歯は高周波、食物の通過経路の構造物は低周波に属する。そこで、ステップＳ８～Ｓ１０では、歯、舌、及び食物の通過経路の構造物、特に、歯と舌が複雑に重なる領域の周波数成分が強調されるように、すなわち、高周波成分及び低周波成分が強調されるように、空間周波数強調パラメーターα１～α３を設定する。例えば、α１にＡ４、α２にＡ５、α３にＡ６（Ａ４～Ａ６は０以上の数値。Ａ６＞Ａ４＞Ａ５）を設定する。なお、Ａ４～Ａ６は、実験的経験的に予め求められた値である。

ステップＳ１１において、制御部３１は、周波数強調の対象となる動態画像を記憶部３３から読み出して取得する（ステップＳ１１）。

次いで、制御部３１は、取得した動態画像の各フレーム画像に対し、空間周波数強調処理を実行する。
まず、制御部３１は、各フレーム画像に対し、周波数分解処理を行って、空間周波数帯域の異なる複数の周波数成分画像に分解する（ステップＳ１２）。
本実施形態では、空間周波数フィルターを用いて、各フレーム画像を、低周波成分画像、中周波成分画像、高周波成分画像の３つの周波数帯域の周波数成分画像に分解する。空間周波数フィルターとしては、例えば、ハイパスフィルター、ローパスフィルター、バンドパスフィルター等を用いることができる。

次いで、制御部３１は、各フレーム画像について、分解した周波数成分画像のそれぞれに、対応する空間周波数強調パラメーターαｎを乗算して元のフレーム画像（オリジナルのフレーム画像）に加算することにより、周波数成分の強調を行う（ステップＳ１３）。
例えば、嚥下評価モードの場合、低周波成分画像にＡ１、中周波成分画像にＡ２、高周波成分画像にＡ３を乗算して（Ａ２＞Ａ１＞Ａ３）、オリジナルのフレーム画像に加算することにより、低周波成分及び中周波成分（特に、中周波成分）を強調する。これにより、嚥下機能の評価において注目すべき舌骨や喉頭蓋、及び食物の通過経路上の構造物（特に、舌骨や喉頭蓋）の画像信号成分を強調することができる。
例えば、咀嚼評価モードの場合、低周波成分画像にＡ４、中周波成分画像にＡ５、高周波成分画像にＡ６を乗算して（Ａ６＞Ａ４＞Ａ５）、オリジナルのフレーム画像に加算することにより、低周波成分及び高周波成分（特に、高周波成分）を強調する。これにより、咀嚼機能の評価において注目すべき舌や歯が重なる領域の画像信号成分を強調することができる。

図５Ａ、図５Ｂに、従来の嚥下造影検査において取得された画像の例を示す。
図５Ａは、矩形Ｒ１で囲んだ領域（歯・舌）を関心領域としてユーザーが画質及び明るさを調整した画像である。図５Ｂは、矩形Ｒ２で囲んだ喉頭蓋のあたりを関心領域としてユーザーが画質及び明るさを調整した画像である。図５Ａにおいては、関心領域である歯や舌は見えるが、喉は全く見えていない。図５Ｂにおいては、関心領域である喉頭蓋付近は見えるが、歯や舌は全く見えていない。すなわち、関心領域が見えるように調整すると、他の構造物が見えなくなる。したがって、注目する関心領域が変わるたびに画質調整を行う必要があり、手間であった。

図５Ｃに、上記構造物強調処理Ａにおいて嚥下評価モードで生成された画像の例を示す。図５Ｃに示すように、本実施形態の構造物強調処理Ａによれば、嚥下機能の評価において注目すべき舌骨及び喉頭蓋付近の視認性が向上しているともに、従来のように、摂食嚥下に関する他の構造物の視認性が悪化することなく、摂食嚥下に関する構造物の全体が視認可能となっている。したがって、医師等が嚥下機能を精度良く評価することが可能となるとともに、注目する箇所が変わるたびに画質調整を行う必要がなくなり、手間を省き、効率よく観察を行うことが可能となる。
なお、咀嚼評価モードで生成された画像についても、咀嚼評価モードにおいて注目すべき歯や骨の視認性が向上するとともに、従来のように、摂食嚥下に関する他の構造物の視認性が悪化することなく、摂食嚥下に関する構造物の全体が視認可能な画像が得られる。したがって、医師等が咀嚼機能を精度良く評価することが可能となるとともに、注目する箇所が変わるたびに画質調整を行う必要がなくなり、手間を省き、効率よく観察を行うことが可能となる。

また、食物の通過経路の構造物を強調すると、相対的に、強調した経路と食物との信号値に差が生じ、食物の位置が際立って見える。そのため、造影剤を使用しなくても、嚥下機能や咀嚼機能の評価を行うための画像を生成することが可能となる。

次いで、制御部３１は、周波数強調後の動態画像を表示部３４に表示させる（ステップＳ１４）。
例えば、周波数強調後の動態画像のフレーム画像を表示部３４に順次切り替え表示（再生）する。これにより、摂食嚥下に関する構造物の視認性が向上した動態画像で嚥下や咀嚼の様子を観察することが可能となるので、嚥下機能や咀嚼機能を精度良く評価することが可能となる。

または、周波数強調を行っていないオリジナルの動態画像と周波数強調後の動態画像を並べて表示部３４に同期再生してもよい。または、オリジナルの動態画像と周波数強調後の動態画像を切り替えて再生する（例えば、オリジナルの動態画像を再生してから周波数強調を行った動態画像を再生する）こととしてもよい。これにより、オリジナルの動態画像と周波数強調された動態画像の双方の情報を活用して、さらに精度よく嚥下機能や咀嚼機能の評価することが可能となる。

または、周波数強調後の動態画像は視認性が向上しているため、例えば、周波数強調後の動態画像（フレーム画像）を用いて摂食嚥下に関する構造物に関する計測を行い、その計測情報を動態画像（フレーム画像）上に重畳表示してもよい。計測する情報としては、例えば、舌骨の上昇量、移動距離、咽頭面積等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。計測は、表示部３４に表示した周波数強調後の動態画像（フレーム画像）上においてユーザーが操作部３５を用いて手動で計測点を指定して行うこととしてもよいし、自動で行ってもよい。

次いで、制御部３１は、撮影された動態画像（オリジナルの動態画像）及び周波数強調後の動態画像を通信部３２によりサーバー４に送信してデータベース４１に保存（記憶）させ（ステップＳ１５）、構造物強調処理Ａを終了する。
例えば、データベース４１に十分な容量がある場合は、周波数強調後の動態画像の全てのフレーム画像をデータベース４１に保存させることが好ましいが、データベース４１に十分な容量がない場合は、一部のフレーム画像のみを保存（サーバー４に送信）することとしてもよい。
一部のフレーム画像のみを保存する例として、例えば、撮影終了時点から所定期間前までのフレーム画像を保存させることとしてもよい。また、誤嚥が発生したタイミング等の所定のタイミングのフレーム画像を抽出し、そのフレーム画像を含む所定期間のフレーム画像を保存させることとしてもよい。これにより、少ない記憶容量で診断に重要なフレーム画像を保存することが可能となる。なお、誤嚥が発生したタイミングのフレーム画像の抽出方法としては、抽出誤嚥が発生すると気道に模擬食品が入るため、例えば、各フレーム画像から気道の領域を抽出し、気道領域の画素値が低下し始めたタイミングのフレーム画像を誤嚥が発生したタイミングのフレーム画像として抽出することができる。

＜変形例＞
図３に示す構造物強調処理Ａでは、撮影後に、動態画像に対して周波数強調を行う場合のフローを示したが、撮影をしながら、撮影により得られたフレーム画像に順次リアルタイムで周波数強調を行い、順次表示部３４に表示させることとしてもよい。
図６に、撮影により得られたフレーム画像に順次リアルタイムで周波数強調を行う場合の構造物強調処理（構造物強調処理Ｂとする）のフローチャートを示す。構造物強調処理Ｂは、ユーザーによる指示に応じて、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。

構造物強調処理Ｂにおいて、制御部３１は、まずステップＳ２１～Ｓ３０の処理を実行し、評価モードに応じた空間周波数強調パラメーターα１～α３の設定を行う。ステップＳ２１～Ｓ３０の処理は、図３のステップＳ１～Ｓ１０で説明したものと同様であるので説明を援用する。

ここで、検査実施者は、ステップＳ２１～Ｓ２２における優先的に評価する機能に関する選択を行った後、被検者（被写体）に摂食嚥下の動作を行わせ、摂食嚥下の動作中の被検者の動態画像の撮影を開始する。

ステップＳ３１において、制御部３１は、変数Ｎに１を設定し（ステップＳ３１）、撮影されたＮ番目のフレーム画像が通信部３２により受信（取得）されるのを待機する（ステップＳ３２）。
Ｎ番目のフレーム画像が通信部３２により受信されると（ステップＳ３２；ＹＥＳ）、制御部３１は、ステップＳ３３～Ｓ３４の処理を実行し、Ｎ番目のフレーム画像に対して空間周波数強調処理を行う。ステップＳ３３～Ｓ３４の処理は、図３のステップＳ１２～Ｓ１３で説明したものと同様であるので説明を援用する。

次いで、制御部３１は、周波数強調後のＮ番目のフレーム画像を表示部３４に表示させる（ステップＳ３５）。周波数強調後のＮ番目のフレーム画像とオリジナルのＮ番目のフレーム画像を並べて表示してもよい。

次いで、撮影が終了したか否かを判断する（ステップＳ３６）。撮影が終了していないと判断した場合（ステップＳ３６；ＮＯ）、制御部３１は、変数Ｎを１インクリメントし（ステップＳ３７）、ステップＳ３２に戻る。
撮影が終了したと判断した場合（ステップＳ３６；ＹＥＳ）、制御部３１は、撮影された動態画像（オリジナルの動態画像）及び周波数強調後の動態画像を通信部３２によりサーバー４に送信してデータベース４１に保存させ（ステップＳ３８）、構造物強調処理Ｂを終了する。ステップＳ３８の処理は、図３のステップＳ１５の処理と同様であるので説明を援用する。

このように、構造物強調処理Ｂでは、撮影された動態画像のフレーム画像にリアルタイムで空間周波数強調処理を行い、表示部３４に表示させることができるため、検査実施者は、リアルタイムで被検者の摂食嚥下の様子を観察することができる。

なお、その他の変形例として、例えば、上記構造物強調処理Ａ、ＢのステップＳ１２（Ｓ３３）の前又はステップＳ１３（Ｓ３４）の後に、制御部３１は、階調処理などの前処理又は後処理を施すこととしてもよい。これにより、さらに摂食嚥下に関する構造物の視認性を向上させることができる。
また、上記構造物強調処理Ａ、ＢのステップＳ１２（Ｓ３３）の前またはステップＳ１３（Ｓ３４）の後に、制御部３１は、動態画像又は周波数強調後の動態画像に対して、時間方向の周波数フィルター処理を施すこととしてもよい。例えば、模擬食品は、咀嚼嚥下の作用及び重力により周辺の構造物よりも運動量が多いため、時間方向のハイパスフィルター処理により低周波成分を低減し、高周波成分を強調させることで、模擬食品が動く様子の視認性を向上させることができる。なお、カットオフ周波数は、実験的経験的に求められた模擬食品の移動に最適化されたものを用いる。

また、被検者の個体ごとに摂食嚥下に関する構造物の強度や位置が異なるため、制御部３１は、個体ごとに空間周波数強調パラメーターαｎを変更することとしてもよい。例えば、年齢や体重、身長、ＢＭＩ(Body Mass Index)を参考指標とし、参考指標に基づいて、空間周波数強調パラメーターαｎを変更する。例えば、年齢が高く、体重、身長、ＢＭＩが低いほど、骨密度が低く放射線画像の視認性が悪くなるため、空間周波数強調パラメーターαｎの値を大きくする。これにより、被写体の個体に拘わらず、視認性を向上させることができる。

また、咀嚼や嚥下の運動によりフレーム画像ごとに構造物の形状や重なりが変化するため、注目する関心領域の周波数のレベルが変化する場合がある。そこで、フレーム画像ごとに異なる空間周波数強調パラメーターαｎを設定することとしてもよい。これにより、注目する関心領域の視認性を全フレーム画像において向上させることができる。

また、上記構造物強調処理Ａ、Ｂにおける周波数分解では、動態画像の各フレーム画像を低周波成分画像、中周波成分画像、高周波成分画像の３つの周波数帯域の周波数成分画像に分ける場合を例にとり説明したが、この周波数帯域の分割数は、特に限定されない。

また、上記構造物強調処理Ａ、Ｂにおいては、空間周波数強調パラメーターαｎを乗算した各周波数成分画像をオリジナル画像に加算して空間周波数を強調した画像を生成することとして説明したが、例えば、強調対象以外の周波数成分画像については、周波数減弱パラメーターβｎを乗算した周波数成分画像をオリジナル画像から減算して減弱することにより、相対的に他の周波数帯域の周波数成分画像を強調させることとしてもよい。

また、上記構造物強調処理においては、摂食嚥下の様子を撮影した動態画像の各フレーム画像に周波数強調を行った場合を例にとり説明したが、摂食嚥下の或るタイミングを撮影した静止画像に対して同様の空間周波数強調処理を行って、静止画像の視認性を向上させることとしてもよい。

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、上述の実施形態及び変形例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、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター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ー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、放射線撮影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 放射線撮影システム
１ 放射線発生装置
２ 放射線検出器
３ 画像処理装置
３１ 制御部
３２ 通信部
３３ 記憶部
３４ 表示部
３５ 操作部
４ サーバー
４１ データベース

Claims (10)

1. 摂食嚥下の動作中に被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像を取得する画像取得手段と、
   前記放射線画像における摂食嚥下に関する複数の構造物の画像信号成分を強調する強調手段と、
   を備え、
   前記強調手段は、前記放射線画像を空間周波数帯域の異なる複数の周波数成分画像に分解し、前記摂食嚥下に関する複数の構造物のそれぞれに対応する複数の空間周波数帯域の周波数成分画像に当該周波数成分画像を強調するための強調パラメーターを乗算して前記複数の周波数成分画像及び前記放射線画像を合成することにより、前記摂食嚥下に関する複数の構造物の画像信号成分が強調された放射線画像を生成する、画像処理装置。
2. 前記強調手段は、前記摂食嚥下に関する複数の構造物として、舌骨、喉頭蓋、及び食物の通過経路の構造物の画像信号成分を強調する請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記強調手段は、前記摂食嚥下に関する複数の構造物として、舌、歯、及び食物の通過経路の構造物の画像信号成分を強調する請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記強調手段は、前記強調パラメーターを前記被写体の個体ごとに変更する請求項１～３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
5. 前記強調手段による強調後の前記放射線画像を表示する表示手段を備える請求項１～４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記表示手段は、前記強調手段による強調後の前記放射線画像を前記強調手段による強調前の前記放射線画像と並べて又は切り替えて表示する請求項５に記載の画像処理装置。
7. 前記放射線画像は、前記摂食嚥下の動作中に前記被写体を所定時間間隔で繰り返し撮影することにより得られた動態画像であり、
   前記動態画像に時間方向のハイパスフィルター処理を施す処理手段を備える請求項１～６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
8. 前記放射線画像は、前記摂食嚥下の動作中に前記被写体を所定時間間隔で繰り返し撮影することにより得られた動態画像であり、
   前記強調手段による強調後の前記動態画像のフレーム画像のうち、最後に撮影されたフレーム画像から所定期間前までのフレーム画像を記憶手段に記憶させる記憶制御手段を備える請求項１～７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
9. 前記放射線画像は、前記摂食嚥下の動作中に前記被写体を所定時間間隔で繰り返し撮影することにより得られた動態画像であり、
   前記強調手段による強調後の前記動態画像のフレーム画像のうち、所定のタイミングで撮影されたフレーム画像を含む所定期間のフレーム画像を記憶手段に記憶させる記憶制御手段を備える請求項１～７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
10. コンピューターを、
    摂食嚥下の動作中に被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像を取得する画像取得手段、
    前記放射線画像における摂食嚥下に関する構造物の画像信号成分を強調する強調手段、
    として機能させ、
    前記強調手段は、前記放射線画像を空間周波数帯域の異なる複数の周波数成分画像に分解し、前記摂食嚥下に関する複数の構造物のそれぞれに対応する複数の空間周波数帯域の周波数成分画像に当該周波数成分画像を強調するための強調パラメーターを乗算して前記複数の周波数成分画像及び前記放射線画像を合成することにより、前記摂食嚥下に関する複数の構造物の画像信号成分が強調された放射線画像を生成する、プログラム。

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