JP7353853B2 - 画像処理装置、放射線撮影システム、プログラム、および画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置放射線撮影システム、プログラム、および画像処理方法に関する。

放射線検出器を用いた放射線画像の撮影が知られている。一般に、放射線検出器は２次元の矩形の撮像領域を持つ。放射線検出器を用いた放射線画像の撮影に際して、撮像領域のサイズや被写体のポジショニング等の理由から、撮像領域に対して被写体が斜めの状態で撮影されることがある。その場合、医師等の利用者は、画像診断時に、被写体が画面の垂直方向あるいは水平方向と平行になるように、画像を回転し表示させることがある。

画像を回転させる技術として、特許文献１には、透視撮影を行う場合に、画像を縮小して表示する方法が記載されている。

また、特許文献２には、入力画像情報が回転処理に必要な所定の記憶サイズより大きいか否かを判断し、大きいと判断した場合には、所定の記憶サイズ以下に画像を縮小する方法が記載されている。

特開２０１１－６７４３６号公報 特開平６－２５１１３９号公報

特許文献１に記載の方法では、必要以上に画像が縮小されてしまう虞があり、詳細を確認するための診断画像には適さない虞がある。一方、特許文献２に記載の方法では、画像の回転時に画像記憶領域を再確保することで画像表示の操作性が低下してしまう問題があった。医用画像装置の場合、どちらか一方の方法だけでは迅速な画像確認と診断画像に足る画質の画像の出力を両立させることができないという課題がある。

上述の課題に鑑みて、本発明は、迅速な画像確認と、診断に適した診断画像を出力することとを両立させることを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による画像処理装置は、以下の構成を備える。すなわち、第１のサイズの画像を回転させた第１の回転後画像の所定の範囲が前記第１のサイズの画像記憶領域に包含されるように、前記第１のサイズの画像に回転処理および縮小処理を施す第１の変換手段と、前記第１の変換手段による前記第１のサイズの画像の回転角度に応じて前記第１のサイズの画像を回転させた、前記第１のサイズよりも大きい第２のサイズの第２の回転後画像を得る第２の変換手段と、を備える。

本発明によれば、迅速な画像確認と、診断に適した診断画像を出力することとを両立させることができる。

第１実施形態に係る放射線撮影システムの構成例を示す図。 第１実施形態に係る撮影処理を示すフローチャート。 第１実施形態に係る第１の変換手段の処理を示すフローチャート。 第１実施形態に係る第１の変換手段による画像生成例を示す図。 第１実施形態に係る第２の変換手段の処理を示すフローチャート。 第１実施形態に係る第２の変換手段による画像生成例を示す図。 第２実施形態に係る放射線撮影システムの構成例を示す図。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、放射線という用語は、Ｘ線の他、例えば、α線、β線、γ線粒子線、宇宙線などを含み得る。また、以下の実施形態は適宜組み合わせることが可能であり、実施形態を適宜組み合わせた形態も、本発明の実施形態に含まれる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る放射線撮影システムの構成例を示す図である。放射線撮影システムは、制御部１００、放射線検出装置１１０、操作部１２０、放射線科情報システム、ＲＩＳ（放射線科情報システム）１３０、ＰＡＣＳ（医療用画像管理システム）１３１、ＰＲＩＮＴＥＲ１３２、表示部１４０、放射線発生装置１５０を備えている。制御部１００は、ＲＩＳ１３０、ＰＡＣＳ１３１、ＰＲＩＮＴＥＲ１３２、と接続されており、放射線検出装置１１０と放射線発生装置１５０を用いた放射線撮影を制御する。

放射線検出装置１１０は、放射線発生装置１５０から発生し、被検者（図示しない）を通過した放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像データを出力する。なお、画像データは、医用画像、放射線画像と言い換えることもできる。より具体的には、放射線検出装置１１０は、被検者を透過した放射線を、透過放射線量に相当する電荷として検出する。放射線検出装置１１０には、例えば、放射線を電荷に直接的に変換するａ－Ｓｅなどの直接変換型センサや、放射線を可視光に変換するＣｓＩなどのシンチレータとａ－Ｓｉなどの光電変換素子を用いた間接型センサが用いられる。放射線検出装置１１０は、画素が２次元状に配列された２次元撮像素子を含んで構成されているとする。さらに、放射線検出装置１１０は、検出された電荷量に基づく信号をＡ／Ｄ変換することにより、画像データを生成し、制御部１００へ出力する。

制御部１００は、例えば、有線または無線のネットワークもしくは専用線で放射線検出装置１１０と接続されている。制御部１００は、コンピュータ上で動作するアプリケーション機能を有している。すなわち、制御部１００は、１つ以上のプロセッサーとメモリを有し、該プロセッサーがメモリに格納されたプログラムを実行することにより、以下で説明される各機能部を実現する。但し、各機能部の一部あるいはすべてが、専用のハードウエアにより実現されてもよい。制御部１００は、放射線検出装置１１０から出力された画像データに対して画像処理を行ない、生成した画像を表示部１４０に表示する。操作部１２０は、操作者からの指示を受け付ける。操作部１２０は、マウス、キーボード、スタイラスペン、タッチパネルディスプレイなどの機器を用いて構成される。また、制御部１００は、各構成要素を制御する機能を有している。制御部１００は、放射線検出装置１１０の動作を制御しつつ、表示部１４０へ画像を出力したり、表示部１４０を用いたグラフィカルユーザインターフェースを提供したりする。

制御部１００は、放射線発生部が放射線を発生するタイミングと管電流や管電圧等の放射線の撮影条件を制御する。これは、操作部１２０から受け付けた操作に応じて行われてもよい。また、制御部１００は、画像取得部１０１を備え、放射線検出装置１１０の画像データを取得するタイミング及び制御部１００へ出力するタイミングを制御する。

制御部１００は、操作者が検査情報を操作部１２０で手動入力するため、またはＲＩＳ１３０から取得した検査情報を操作部１２０で選択するための検査情報入力部１０４を備えている。検査情報入力部１０４に入力された検査情報は、放射線検出装置１１０で撮影した画像データと関連付けて管理される。

制御部１００は、放射線検出装置１１０から出力された画像データに対して、ノイズ除去などの画像処理を行うための画像処理部１０２を備える。画像処理部１０２は、放射線検出装置１１０から出力された画像データに基づく画像に対してトリミングや回転、拡大、縮小といった画像処理を行なうこともできる。

画像処理部１０２は、第１の変換手段である第１の変換部１０５と、第２の変換手段である第２の変換部１０６とを含む。第１の変換手段１０５は、画像取得部１０１により取得された画像に対して回転処理を施すとともに、縮小処理を施す機能を少なくとも有する。第２の変換手段１０６は、画像取得部１０１により取得された画像に対して回転処理を施す機能を少なくとも有する。第１の変換手段１０５および第２の変換手段１０６によって行われる処理の詳細は後述する。また、画像処理部１０２は、回転後の画像を表示手段に表示させる表示制御手段としての機能も担う。

表示部１４０は、制御部１００から出力される画像を表示させる。表示部１４０は、例えばＣＲＴ、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ等の表示デバイスを含んで構成される。また、タッチパネルを備えたタブレット端末などにより、操作部１２０と表示部１４０としての機能を１つの装置によって実現してもよい。

制御部１００は、画像処理部１０２から出力される画像をＤＩＣＯＭ形式に変換して外部装置としてのＰＡＣＳ１３１やＰＲＩＮＴＥＲ１３２に出力する出力部１０７を備えている。

次に、図２のフローチャートに従い実施形態にかかる撮影処理を説明する。

ステップＳ２０１では、検査情報入力部１０４に、検査情報が入力される。検査情報は、ＲＩＳ１３０から受信した検査情報を用いてもよいし、操作者による操作部１２０からの入力がある場合には、操作部１２０から入力された検査情報を利用してもよい。前者の入力方法を利用する場合は、ステップＳ２０２で、ＲＩＳ１３０からの検査情報のうち１つを検査対象として設定する。かかる処理は例えば、リスト形式で表示部１４０に表示された複数の検査情報のうち１つを操作者が操作部１２０を介して選択する操作入力に応じて検査情報が撮影対象として設定される。後者の方法を利用する場合は、検査情報の入力後、ステップＳ２０３へ移行する。

ステップＳ２０３では、操作部１２０を介した入力により検査情報が確定され、制御部１００は、当該撮影に係る放射線検出装置１１０に対して、放射線検出装置１１０を準備状態へと遷移させるための信号を送信する。この信号の受信に応じて、放射線検出装置１１０は、２次元撮像素子にバイアス電圧が印加されていない場合には、主制御回路によりバイアス電源を制御し、２次元撮像素子にバイアス電圧を印加する。その後、初期化動作として、画素に蓄積した暗電流信号を読み出すため、駆動回路により画素アレイから画像信号を読み出す。初期化動作の終了後、放射線検出装置１１０は、放射線画像を得るための準備が整った状態であることを示す状態情報を制御部１１０に送信する。

ステップＳ２０４では、制御部１００が放射線発生装置１６０に対して、設定された検査情報に応じた条件の放射線を発生させる指令信号を送信する。これにより、放射線発生装置１６０は放射線を発生し、不図示の被検体を透過した放射線が放射線検出装置１１０に入射する。放射線検出装置１１０の駆動回路は、放射線検出装置１１０の光電変換素子に蓄積された電荷量に基づく画像信号を読出し回路により読み出し、画像データを生成する。その後、放射線検出装置１１０は制御部１００へ画像データを送信する。制御部１００は、画像取得部１０１により、放射線検出装置１１０から送信された画像データを取得する。

ステップＳ２０５では、画像取得部１０１が取得した画像データに基づく画像に対して、画像処理部１０２が画像処理を実行して、画像処理後の画像を表示部１４０に表示する。画像処理には、ノイズ低減処理やコントラスト調整処理などが含まれる。

ステップＳ２０６では、操作者が表示部１４０に表示された画像を見た上で、操作部１２０を介して画像処理の調整や、画像を回転させるための回転角度を入力することができる。制御部１００は、操作部１２０からの指示を受け、画像を回転し表示させる処理を行う。ここで表示部１４０に表示されるのは、第１の変換手段１０５からの出力画像である。本ステップにおける回転処理の詳細は後述する。

ステップＳ２０７では、操作部１２０を介した操作者操作により、撮影処理を終了する。本ステップでは、画像を外部装置であるＰＡＣＳ１３１やＰＲＩＮＴＥＲ１３２に画像を、出力部１０７を介して出力する処理が実行される。画像は、操作者が撮影処理を完了する旨の入力を行ったことを受けて実行されてもよい。ここで、出力部１０７は、第２の変換手段１０６からの出力画像をＤＩＣＯＭ形式に変換して出力してもよい。第２の変換手段１０６による処理の詳細は後述する。

次に、図３のフローチャートに従い、ステップＳ２０５で行われる第１の変換手段１０５による処理内容を説明する。以下では、放射線検出装置１１０から取得された画像データに基づく画像（以下、第１の画像とも称する）はｍ×ｎ画素（ｍ、ｎは整数）の矩形であり、これを第１のサイズとする。つまり、第１の画像は第１のサイズを有する。本処理の開始時点においては、図４の４０１に示すように、矩形の画像が、表示部１４０に表示されているものとする。

ステップＳ３０１は、表示部１４０に表示された画像を回転させるための回転角度を入力するステップである。操作者は、表示部１４０に表示された画像を見ながら、入力手段である操作部１２０を用いて回転角度を入力することができる。回転角度の入力は、操作者が表示された画像を例えばマウス操作により直接回転させるようにしてもよいし、表示部１４０上に提供された回転角度を入力するグラフィカルユーザインターフェースを介して行ってもよい。一例としては、回転角度をキーボードにより入力することが考えられる。

ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１にて指示された回転角度に応じて、画像を回転させる画像回転処理を行う。図４の４０２は、第１のサイズの領域を示している。ここでは、第１のサイズの領域４０２の中心を回転の中心として画像を回転させる例を示す。画像回転処理を行うことで、回転後の第１の画像４０３の一部の領域が、第１のサイズの領域４０２からはみ出した状態になる。この状態では、第１のサイズの領域４０２からはみ出した領域は、表示部１４０に表示されない。そのため、第１の画像の角の領域に存在する被写体が観察できない。

そこで、ステップＳ３０３では、前記第１のサイズの領域４０２に包含されるように、第１の回転後画像４０３を縮小する。本例においては、縮小後の第１の回転後画像４０４の全体が第１のサイズの領域４０２に包含される。画像の縮小率はこの例に限らず、第１の回転後画像４０３の３０％以上の領域が第１のサイズの領域４０２に含まれるような縮小率であればよい。より好ましくは、第１の回転後画像４０３の９０％以上の領域が第１のサイズの領域４０２に含まれるような縮小率である。さらに好ましくは、第１の回転後画像４０３の全体が第１のサイズの領域４０２に含まれるような縮小率であるが、縮小した第１の回転後画像４０４が、第１のサイズの領域４０２に対して小さすぎると、画像の観察に不都合が生じる可能性がある。そこで、縮小後の第１の回転後画像４０４が、第１のサイズの領域４０２の８０％以上の面積を占めるような縮小率の範囲に設定することが好ましい。このように、縮小後の第１の回転後画像４０４が、第１のサイズの領域４０２に包含されるように第１の回転後画像４０３を縮小することで、画像記憶領域を再生成することがなくなる。すなわち、第１のサイズの画像記憶領域を利用できるので、撮影処理の間の操作性を低下させることがない。

上述のように、第１の変換手段１０５により、第１のサイズの第１の画像４０１に対して回転処理およびサイズ変更処理を施した画像４０４が生成される。また、回転処理とサイズ変更処理は、上で説明した順序に限られず、サイズ変更処理の後に回転処理を実行してもよい。

次に、図５のフローチャートおよび図６に従い、第２の変換手段１０６による処理内容を説明する。

ステップＳ５０１は、第１の画像を回転させるための回転角度を入力するステップである。ここで入力される回転角度は、ステップＳ３０１にて入力された回転角度に応じたものである。以下では、説明を簡単にするために、ステップＳ３０１で入力された回転角度がステップＳ５０１でも入力されたものとする。

ステップＳ５０２では、第２の変換手段１０６が、第１のサイズの画像４０１より大きな第２のサイズの領域６０２を生成し、画像記憶領域を確保する。ここでは、第２のサイズはＭ×Ｎ画素（Ｍ＞ｍ、Ｎ＞ｎの整数）の領域であるとする。第２のサイズは、第１のサイズの画像４０１を回転させた場合に、回転後の画像の所定の割合（図６の例では回転後の画像６０３の全体）が包含されるようなサイズである。第２のサイズの領域６０２の各辺が、第１のサイズ（ｍ×ｎ）の領域の対角線の長さ以上であれば、回転後の画像を包含することができる。

ステップＳ５０３では、ステップＳ５０１にて指示された回転角度に応じて、第１のサイズの第１の画像４０１に画像回転処理を施し、第２のサイズの第２の回転後画像６０４を生成する。図中、６０３は、第１のサイズの画像４０１を回転させた結果の領域を示す。つまり、第２のサイズの第２の回転後画像６０４は、第１のサイズよりも大きい画像記憶領域を占めるもので、これにより、縮小を伴わない、診断に適した第２の回転後画像６０４を出力することができる。

上述のように、第１の変換手段１０５によって、縮小された第１の回転後画像を生成することにより、操作者は、迅速に回転後の画像を確認できる。さらに、第２の変換手段１０６によって第２のサイズの回転後画像６０４を生成することにより、情報の欠落が抑制された診断画像を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では、第２の回転後画像を、出力部１０７を介してＰＡＣＳ１３１やＰＲＩＮＴＥＲ１３２に出力する構成を説明したが、第２の回転後画像を高精細表示部１４１に表示させてもよい。放射線撮影装置に接続された高精細表示部１４１を用いて診断を実施するケースがある。これは、ＰＡＣＳ１３１等を有しない小規模病院等で有用である。図７のように、表示部１４０と高精細表示部１４１への表示処理を独立させることで、操作性の低下を抑えることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ 制御部
１０１ 画像取得部
１０２ 画像処理部
１０４ 検査情報入力部
１０５ 第１の変換手段
１０６ 第２の変換手段
１０７ 出力部
１１０ 放射線検出装置
１２０ 操作部
１３０ ＲＩＳ（放射線科情報システム）
１３１ ＰＡＣＳ（医療用画像管理システム）
１３２ ＰＲＩＮＴＥＲ
１４０ 表示部
１４１ 高精細表示部

Claims (11)

1. 第１のサイズの画像を回転させた第１の回転後画像の所定の範囲が前記第１のサイズの画像記憶領域に包含されるように、前記第１のサイズの画像に回転処理および縮小処理を施す第１の変換手段と、
   前記第１の変換手段による前記第１のサイズの画像の回転角度に応じて、前記第１のサイズの画像を回転させた、前記第１のサイズよりも大きい第２のサイズの第２の回転後画像を得る第２の変換手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記所定の範囲は、前記第１の回転後画像の３０％以上の領域であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記所定の範囲は、前記第１の回転後画像の９０％以上の領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記所定の範囲は、前記第１の回転後画像の全体であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記第１の変換手段は、操作者の指示に応じて得られた前記回転角度に応じて前記回転処理を施すことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記第１の変換手段を用いて得た画像を表示手段に表示させる表示制御手段と、
   前記第２の変換手段を用いて得た画像を外部装置に出力する出力部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記表示制御手段は、さらに前記第２の回転後画像を前記表示手段とは異なる第２の表示手段に表示させることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記第２の回転後画像を、ＤＩＣＯＭ形式で前記外部装置に出力することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 放射線を発生する放射線発生部と、
   前記放射線を検出し、検出した前記放射線に基づいて前記第１のサイズの画像を生成する放射線検出器と、
   請求項１～８のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
   を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
10. 第１のサイズの画像を回転させた第１の回転後画像の所定の範囲が前記第１のサイズの画像記憶領域に包含されるように、前記第１のサイズの画像に回転処理及び縮小処理を施す第１の変換工程と、
    前記第１の変換工程による前記第１のサイズの画像を回転させた回転角度に応じて、前記第１のサイズの画像を回転させた、前記第１のサイズよりも大きい第２のサイズの第２の回転後画像を得る第２の変換工程と、
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
11. 請求項１０に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるプログラム。

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