JPS6226047A - 胸部ｘ線検診支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、Ｘ線画像情報に基づき自動的に胸部Ｘ線画像
（被検体）の異常の有無を調べ、Ｘ線検診を支援する胸
部ＸＩ！検診支援装置に関する。

［従来の技術］ 学校、会社等の団体では、年−同程度のＸ線間接撮影に
よる胸部の検診が義務付けられており、それらのＸ線写
真は専門医によって一つ一つ読影され、異常の有無をチ
ェックされる。

このような作業は従来全て手作業で行われており、その
手助けをするものとして、ロール状のフィルムを自動的
に搬送し、次々に別の写真を拡大表示するピュアー等が
開発されているに過ぎない。

［発明が解決しようとする問題点］ ＸＭＩＩＩ接撮影は、検診の対象となっている者仝てに
ついて行われるため、これらのＸ線写真の数は膨大なも
のとムリ、医師が全てを読影するためには、多くの時間
を要する。例えば、学生数１万人の大学では、医師２名
によって約２か月の期間を要すると言われている。

又、短い間に高度な判定を行うことを繰り返すため、長
時間この作業を行うと精神的及び肉体的疲労が大きく、
注意力の低下から疾病を見逃ず恐れがある。

更に被検体の個人差による写真の出来上がりも大きくば
らつくことが多く、中には濃度が高くなり過ぎ肉眼では
￥ａ影が困難になる場合がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は、ｘｍ写真検診における医師の読影作業を支援し、検
診の効率と正確さを向上させることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決する本発明は、Ｘ線画像情報を記憶す
る装置と、該装置に記憶されたＸ線画像情報を順次読み
出し肺野領域と周辺との境界線を抽出する装置と、抽出
された境界線の形状に関し検診項目に相応した計測・演
算を行う装置と、該Ｉｆｆ！ｌにより得られた値から検
診項目に関する正常／異常の判定を行う＠置と、該装置
による判定結果を知らせるＶ４＠とから成ることを特徴
とするものである。

［作用］ 本発明のＸ線写真検診支！１装置では、読取ったＸ線写
真画像に対し画像処理技術を用いたパターン認識を行う
ことによって、画像上に異常があるか否かを調べ、異常
がある場合にはその旨を知らせる。このことにより、医
師は読影をする前に異常の有無とその部位を知ることが
できるため、読影時間を短縮できると共に、疾病の見落
しを防止することができる。

又、画像を電気信号の形で記憶しているので、画像処理
を施すことができ、写真の濃度のばらつきにも容易に対
応できる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の要部構成を示すブロック図
で、この図は、Ｘ線写真を読取る画像入力装置も備えた
実施例番示している。図において、１はＸ線写真を読取
る画像入力装置で、例えばポリゴンミラー等を用いて光
スポットを胸部Ｘ線写真上で掃引して、その透過光をフ
ォトセンサに導き、得られた電気信号を順次Ａ／Ｄ変換
（アナログ／ディジタル変換）シ、ディジタル画像デー
タとして出力するものである。この画像入力装置として
は、光ビームを偏向する構成ではなく、ＣＯＤ等の固体
ｍｅ素子や撮像管を用いて電子的に走査する構成のもの
を使用してもよい。

２は画像入力装置１から送られてきた画像データ等を記
憶する画像記憶装置で、処理の高速性から通常はＲＡＭ
等の半導体メモリが用いられる。

しかし、磁気ディスク、フロッピーディスク、光ディス
ク等のディスクメモリ、或いは磁気デー１゜磁気バブル
等を用いることも可能である。

３は画像記憶装置２′より画像データを順次読出し、肺
野に相当する部分と周辺の部分との境界線〈輪郭線）を
示すデータを求める画像処理装置である。境界線の抽出
方法には、１次又は２数機分オペレータを入力画像に作
用させその後に２１ｉｌＩ化を行って境界を抽出する方
法があるが、本実施例では、後述の如く、まず入力画像
データを２値化し、３×３や２×２等の小画素領域から
なるマスクを用い、このマスクを移動しながら境界線を
求める方法を採用している。この２値化の閾値としては
、例えば、各行の画像データの平均値をその行の閾値と
して用いる。この閾値を用いれば、実質的に濃度変換を
行ったことになり、濃度ヒストグラム等に基づき入力画
像データを濃度変換し、固定閾値を用いて２値化する場
合に比べて、処理が楽である。又、この画像処理装［３
にて、ノイズの除去が行われる。

４は抽出された境界線の形状に関し検診項目に相応した
計測・演算を行う画像計測装置で、画像処理＠Ｒ３にて
求められ画像記憶装置２に格納された境界線データの中
から、必要なデータを読出して、後述の計測・演算を行
うもの、５は該画像計測装置１４の出力から検診項目に
関する判定を行う判定装置である。判定装置５にて画像
計測装置の出力が正常の値を越えていると判定した場合
には、異常であることが医師にわかるように表示装置６
に表示される構成になっている。

次に、上記実施例の動作を第２図乃至第９図を用いて具
体的に説明する。

（Ｘ線写真の入力） Ｘ線写真は、画像入力装置１によって約２００μＩのサ
ンプリングピッチで読取られ、濃度範囲０〜３を２５６
Ｗ１１１に量子化される。このときＸ線写真は正立して
入力され、第２図に示すように、写真の左上が（１，１
）、右下が（Ｋ、Ｌ）としたに行り列の行列として表現
され、画像記憶ｖ４ｖ１１２に格納される。尚、サンプ
リングピッチは、２００μ−に固定されたものではなく
、場合に応じて２５μ−からｉ　ｏｏｏμ曽程度まで変
化させることができる。又、読取り濃度範囲や、量子化
レベルも変化させてもよい。

（境界線の抽出） 肺野領域の境界の抽出は、画像処理１１ｉ１ｔ３によっ
て、２値化、境界線追跡、の２段階によって行われる。

２値化は、適当な閾値を用いその値を越えた画素を１、
その値以下の画素をＯとする処理により、肺野領域とそ
の周辺とを明確に分離するために行う。このようにして
２値画像に変換された画像データについて、１とＯとの
境界を追跡することにより、肺野領域の境界線を抽出す
る。

抽出された境界線データは、第３図に示すように、後の
計測に都合のよいように左右それぞれの肺野について、
（Ａ）肺野外側の境界線ＲＯＢ及びＬＯＢｌ　（Ｂ）肺
野内側の境界線ＲＩＢ及びＬＩＳ、（Ｃ）横隔膜の境界
線ＲＤＢ及びＬＤＢの左右それぞれ３つのデータとして
求める。これらの境界線データは、（Ａ）、（Ｂ）は各
行における境界線の存在する列の値の配列として、（Ｃ
）は各列における境界線の存在する行の値の配列として
与えらレル。尚、Ｒｏｅ、ＲＩＢ、ＲＤＢ１７）先頭文
字ｒＲＪは右肺を意味し、ＬＯＢ・ＬＩＢ・ＬＤＢの先
頭文字ｒＬＪは左肺を意味する〇（異常の判定方法） 入力されたＸ線画像に疾病等の異常があるがどうかを判
定するための項目と、判定処理について述べる。

判定項目は次の６点である。

（Ｉ）左右の肺が対称であるかどうか （ＩＩ）横隔膜の形がなめらかな円弧状であるかどうか ＜ＩＩＩ）右の横隔膜が左のものより高い位置にあるか
どうか （ＩＶ　’）を橿が真直ぐかどうか （Ｖ）心陰影に肥大が見られないかどうか（Ｖｌ）大動
脈に突出が見られないかどうかこれらの判定項目につい
て画像計測装＠４によコて求めれた計測値が、判定装置
５によって、別に定めた基準値と比較され、異常の有無
が判定される。

この基準値は、同様の計測を正常例について多数計測し
、その結果の値の平均値及び標準偏差を用いて決定すれ
ばよい。

次に、各項目を列挙し、その判定処理について述べる。

（Ｉ）左右の肺が対称であるかどうか これは、右肺と左肺との幅の差の二乗平均を求め、それ
が基準値以下かどうかによって判定を行うものである。

幅の差の二乗平均をＳＦとすると、を求めればよい。こ
こで、第４図に丞すようにＮ（≠ｎ）は右肺の上端部１
ｏから下端部Ｉｎまでの画素数であり、ＲＬＷ（［）及
びＬＬＷ（Ｉ）は、行番号Ｉにおける右肺の幅と左肺の
幅を示すものである。

このＳＦが、基準値よりも大きければ左右の肺の対称性
が悪いと判断し、何らかの異常があると判定する。

それぞれの肺の幅ＲＬＷ、ＬＬＷは、画像処理装置１３
によって求められた肺野内側の境界線と肺野外側の境界
線との差の絶対値を用いればよい。

即ら、 ＲＬＷ（１）−ＲＩＢ　（１）−Ｒｏｅ　（１）ＬＬＷ
（１）−ＬＯＢ　　（１）−Ｌ［Ｂ　　（Ｎで求められ
る。

又・境界線同士の差を用いる他に、境界線を抽出するた
めの２値画像を用い左右それぞれの肺野領域を含む矩形
領域においての行方向の投影（Ｐ　ｒｏｊｅｃｔｉｏｎ
　）を用いてもよい。

（ＩＦ）横隔膜の形がなめらかな円弧状であるかどうか 横隔膜の異常の判定には、なめらかな円弧状であるかど
うか、適当な傾きがあるかどうか等の観点より、左右そ
れぞれの横隔膜の境界線について、５項目の計測値を求
め、それらが基準範囲内にあるかどうかで行う。

５項目の計測値とは、境界線の両端を結ぶ直線について
、 ■その直線の傾き ■その直線と実際の境界線とのずれの総和境界線を２次
曲線で近似し、 ■近似した２次曲線の係数の値 ■近似した２次曲線と実際の境界線とのずれの総和 及び、 ■境界線の両端の距離 である。

以下、それぞれの計測値の求め方について、第５図を用
いて詳しく述べる。左右それぞれの横隔膜について同様
の計測を行うので、ここでは右の横隔膜についてだけ説
明を行う。

■境界線の両端を結ぶ直線の傾き 横隔膜境界線ＲＤＢの両端をＰｔ　、Ｐ２とし、画像行
列上の位置がそれぞれ（１！、Ｊｔ　）、（１２、Ｊ２
　）であるとすると、両端を結ぶ直線Ｆ（Ｊ）は、 Ｆ　（Ｊ）　−ａ　−Ｊ＋ｂ で表わされ、係数ａは、 ａ＝（Ｉｚ　　Ｉｔ　）／（ＬＪ２　　Ｊｌ　）となる
。

ここで、この係数ａの値が基準範囲以外の場合に、異常
と判定する。

■境界線の両端を結ぶ直線と実際の境界線とのずれの総
和 ■で求めた直線Ｆ（Ｊ）を用い、次の式により、横隔膜
の円弧の曲がり具合を示す係数ＤＰＩを求める。

このＤＦｌの値が、基準値を越えた場合に、異常と判定
する。

■境界線を近似した２次曲線の係数の値境界線ＲＤＢを
２次曲線で近似し、その曲線Ｇ（Ｊ）の式を Ｇ　（Ｊ）　−ｃ　−Ｊ２　＋ｄ　　−Ｊ＋ｅとする。

ここで、係数ｃ、ｄの値が基準範囲以外の場合に、異常
と判定する。

■境界線を近似した２次曲線と実際の境界線とのずれの
総和 ■で求めた２次曲線Ｇ（Ｊ）を用い、実際の境界線ＲＤ
Ｂとのずれの総和ＤＦ２を次式により求める。

、■。

このずれの量（二乗）の総和ＤＦ２の値が、基準値を越
えた場合に、異常と判定する。

■境界線の両端の距離 境界線の両端の距離ＤＦ３は、両端の点Ｐ　１＋Ｐ２の
画像行列上の位置（１１，Ｊｔ　）、（■２゜Ｊ２）よ
り、次式により求められる。

ＤＦ３聰　　　２　　１　　　＋２　　１この境界線の
両端の距＃ＤＦ３の値が基準範囲以外の場合に、異常と
判定する。

（Ｉ）右の横隔膜が左のものより高い位置にあるかどう
か 左右それぞれの横隔膜境界線ＲＤＢ及びＬＤＢは、画像
行列上の各列における境界線の存在する行の値を示して
おり、それぞれ値の最も小さいところが横隔膜の一番高
い位置である。従って、第６図に示すように、境界線デ
ータＲＤＢ、ＬＤＢのそれぞルの最小値を求めそれらを
比較し、ＲＤＢの最小値がＬＤＢのそれより大きい場合
に、異常があると判定すればよい。

横隔膜に不規則な形状がある場合には、単なる最小値で
は不確実になる可能性があるが、このようなことを避け
るためには、実際の境界線データではなく、（ＩＩ）で
求めた２次近似曲線を用いるのがよい。又、それぞれの
境界線データの平均値を求めその値を比較することによ
って判定をしてもよい。

（ｒＶ）を椎が真直ぐかどうか 左右両肺野内側境界線の存在する列の左右各点の間の中
点を各行についてそれぞれ求め、それらの中点を結んだ
曲線Ｆ（１）を求める。ここで、Ｆ（Ｉ）は、第７図に
示ずようにＲＩＢ及びＬＩＢから、次式により求められ
る。■は各行の番号である。

Ｆ　（１）−（ＬＩＢ　（１）＋ＲＩＢ（Ｉ））／２こ
のＦ（Ｉ）について、隣接する行毎の差分を求め、肺野
の上半分の部分における差分の平均ＶＦを求める。ＶＦ
は次式により求められる。

／（Ｉｓ−１ｏ＋１）］ このＶＦの値が基準値の範囲を越えた場合に、異常があ
ると判定する。

（Ｖ）心陰影に肥大が見られないかどうか第８図の如く
、左右８肺の内側の境界線ＲＩＢ。

ＬＩＢと、肺野の中央の行及び内側境界線の下端の行で
囲まれる部分の面積が基準範囲以外の場合に、異常があ
ると判定する。

肺野の中央の行を１ｍ、境界線の下端の行をＩｎとする
と面積ＨＦは、 工λ ＨＦ−Σ（１１Ｂ（Ｉ）−ＲＩＢ（Ｉ））１−Ｉ気 で求められる。

このＨＦの値が基準値の範囲を越えた場合に、異常があ
ると判定する。

（Ｖｌ）大動脈に突出が見られないかどうか左肺の内側
の境界線ＬＩＢに注目し、その境界線をいくつかの小区
間に分割し、境界線を近似する垂直な直線とのずれが基
準値以上の小区間がある場合に、被検体に異常があると
判定する。判定に用いるＬＩＢの区間は、上端から肺野
の中央までである。

ＬＩＢの上端の行をＩＯ１肺野の中央の行をＩｎとする
と、境界線を近似する垂直な直線の列の中央１ｎまでの
行数である。更に、この区間をｎ個の小区間に分割しそ
れぞれの小区間のＬＩＢとＭとの差の総和を求める。小
区間−の総和ＭＦＩは、 ここで、ΔＩ　−Ｎ／ｎ Ｉｎ−１ｏ＋Δｌ−ｍ 讃−〇、・・・、ｎ−１ で求められる。

全ての小区間−についてＭＦｍを求め、これらの何れか
が基準値を越えた場合に、異常があると判定する。

（判定結果の表示） 以上のようにして求めた各項目についての判定結果は、
この支援装置を用いている医師等にわかる形で表示され
る。ここでは、操作を指示するためのＣＲＴ端末に、異
常があった場合に、その写真の番号、被検者のデータ及
び異常のあった項目と計測した値とを表示づる。ここで
、表示の形式としては、印字式の端末を用いてもよいし
、表示項目も変更しても構わない。又、計測の対象とな
った画像データを画像表示端末に表示し、異常と判定さ
れた部分に色を付けたり輝度を増す等の表示を行うこと
も可能である。更に、視覚的な表示だけでなく、異常の
際に警告の音を出すことも等も考えられる。又、Ｘ線写
真フィルムを自動的に搬送する機構を持つ装置では、異
常の見られたフィルムのみを正常のフィルムとは別の搬
出口から排出することにより異常を知らせてもよい。

尚、上記説明ではＸ線写真を読取って判定を行う場合を
述べたが、ＸＩＩＩＴＶ等のように撮影時に直接電気信
号に変換される装置を用いる場合には、この信号を直接
Ａ／Ｄ変換して画像記憶装置２に格納してもよい。又、
Ｘ線写真（Ｘ線透過画像）に限らず、ＣＴ等の断層写真
や、ＭＲＩ等の他のモダリティの画像を用いることも可
能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、Ｘ線写真画像上
に異常があるかどうかが、医師が読影する前に表示され
る。従って、異常の疑いのある写真についてはその部位
について細かく観察し、疑いのない写真については確認
のみを行うということができる。従って、従来は全ての
ｘａ写真を１枚１枚丁寧に観察することにより行ってい
たＸ線写真検診の効率を向上させることができる。

又、被検体や撮影の条件による写真の仕上がり濃度のば
らつきも、画像処理により一定の条件での計測が可能に
なるため、肉眼では読影が困難な写真であっても異常の
有無を判定でき、疾病の見落しを減少させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
画像データの行列による表現の説明図、第３図は肺野と
その周辺との境界線の説明図、第４図は左右の肺が対称
であるかどうかを判定するための説明図、第５図は横隔
膜の形がなめらかな円弧状であるかどうかを判定するた
めの説明図、第６図は右の横隔膜が左のものより高い位
置にあるかどうかを判定するための説明図、第７図はを
椎が真直ぐかどうかを判定するための説明図、第８図は
心！＠影に肥大が見られないかどうかを判定するための
説明図、第９図は大動脈に突出が見られないかどうかを
判定するための説明図である。 １・・・画像入力装置　　２・・・画像記憶装置３・・
・画像処理装置　　４・・・画像針３１１［ｔ５・・・
判定袋＠　　　　６・・・表示Ｖ＆装特許出願人　小西
六写真工業株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　井　　島　　藤　　冶外
１名 第２図 （に、Ｌ） 第３図 繭４図 」 第５図 第６図 角年７図 第８図 第９図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線画像情報を記憶する装置と、該装置に記憶さ
   れたＸ線画像情報を順次読み出し肺野領域と周辺との境
   界線を抽出する装置と、抽出された境界線の形状に関し
   検診項目に相応した計測・演算を行う装置と、該装置に
   より得られた値から検診項目に関する正常／異常の判定
   を行う装置と、該装置による判定結果を知らせる装置と
   から成る胸部Ｘ線検診支援装置。
2. （２）次に掲げる観点［１］〜［６］の少なくとも１つ
   について境界線の形状を計測・演算することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の胸部Ｘ線検診支援装置。 ［１］左右の肺が対称であるかどうか ［２］横隔膜の形がなめらかな円弧状であるかどうか ［３］右の横隔膜が左のものより高い位置にあるかどう
   か ［４］脊椎が真直ぐかどうか ［５］心陰影に肥大が見られないかどうか ［６］大動脈に突出が見られないかどうか
3. （３）左右各肺の境界線に注目し、右肺と左肺の幅の差
   の二乗平均を求め、その値が基準値以下で無い場合に被
   検体に異常があると判定することを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の胸部Ｘ線検診支援装置。
4. （４）左右各横隔膜の境界線に注目し、以下の条件の１
   つに合致する場合に被検体に異常があると判定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の胸部Ｘ線検診
   支援装置。 ［１］該境界線の両端を結ぶ直線の傾きの値が基準範囲
   以外の場合 ［２］該境界線の両端を結ぶ直線と実際の境界線とのず
   れの量が基準値を越えた場合 ［３］該境界線を２次曲線で近似し、近似した２次曲線
   の係数の値が基準範囲以外の場合 ［４］該境界線を２次曲線で近似し、近似した２次曲線
   と実際の境界線とのずれの量が基準 値を越えた場合 ［５］該境界線の両端の距離の値が基準範囲以外の場合 ［６］左横隔膜の境界線が右横隔膜の境界線の位置より
   も低い位置にない場合
5. （５）左右各肺の内側の境界線に注目し、それら２本の
   境界線の中心線を求め、その線が基準以上に曲がってい
   る場合に被検体に異常があると判定することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の胸部Ｘ線検診支援装置。
6. （６）左右各肺の内側の境界線に注目し、該境界線と肺
   野の中央を横切る直線及び該境界線の下端を横切る直線
   で囲まれる部分の面積が基準範囲以外の場合に被検体に
   異常があると判定することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の胸部Ｘ線検診支援装置。
7. （７）左肺の内側の境界線に注目し、該境界線をいくつ
   かの小区間に分割し、該境界線を近似する垂直な直線と
   のずれの量が基準値以上の小区間がある場合に被検体に
   異常があると判定する特許請求の範囲第２項記載の胸部
   Ｘ線検診支援装置。