WO2006043506A1 - 呼吸モニタリング装置、呼吸モニタリングシステム、医療的処理システム、呼吸モニタリング方法、呼吸モニタリングプログラム - Google Patents

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imaging target
pixels
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/20—Analysis of motion

Definitions

  • Respiration monitoring device respiratory monitoring system
  • medical processing system respiratory monitoring method
  • the present invention relates to a respiration monitoring process for discriminating breath expiration and inspiration of a subject.
  • Respiratory-synchronous scanning is a method that scans respiratory moving organs that move with breathing (for example, lung, liver, spleen, etc.) at a certain phase in a respiratory cycle that repeats exhalation and inspiration. It is a technology that enables imaging with
  • a device for detecting tension and the like caused by breathing is attached to the body (for example, in the vicinity of the chest and abdomen) in order to grasp the breathing cycle of the subject. It was common to achieve this.
  • the above-described conventional technique has a configuration in which breathing exhalation and inhalation are discriminated by a device that is directly attached to the body, and thus there is an unpleasant feeling caused by wearing, and there is a problem that the device enters the imaging range. There was a problem.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique capable of discriminating exhalation and inspiration of a subject without contact.
  • a respiratory monitoring device provides an imaging target region including at least one of a chest and an abdomen of a subject with respect to the imaging target region.
  • An image acquisition unit that acquires an image captured so as to have a predetermined angle of inclination at each predetermined timing, and a plurality of images acquired at a plurality of consecutive predetermined timings in the image acquisition unit. Then, the moving direction of the pixel is determined from the temporal displacement of the pixel on the image, and based on the determined moving direction!
  • An expiratory / inspiratory determining unit for determining expiratory and inspiratory of the subject is provided.
  • the expiration inhalation determination unit includes a height direction of the subject in a direction in which pixels on the image are imaged with respect to the subject and a lateral direction with respect to the subject.
  • the intake air and the pixels on the image move to the second direction side substantially opposite to the first direction. In such a case, it is desirable to have a configuration that discriminates expiration.
  • pixel coordinates in a direction substantially parallel to the height direction of the subject in the imaging target region on the image acquired by the image acquisition unit are pixel coordinates in a direction substantially parallel to the height direction of the subject in the imaging target region on the image acquired by the image acquisition unit.
  • y is the coordinate of the pixel in the direction substantially perpendicular to the height direction of the subject
  • x is the time
  • the luminance of the pixel at the coordinate (X, y) at time t is I (x, y, t).
  • the exhalation inhalation determination unit has a timing before the predetermined timing from within the imaging target region on the image acquired at a predetermined timing.
  • Arbitrary multiple pixels within the area to be imaged on the acquired image A second region having pixels having a luminance distribution substantially the same as that of the first region, and a position force of the first region in the imaging target region, which moves to the position of the second region It is desirable to discriminate between inhalation when the direction component in the height direction of the subject is facing the first direction and expiration when the direction component is facing the second direction. .
  • the image acquisition unit determines the luminance of the pixels on the image based on a plurality of images acquired at a plurality of successive predetermined timings. Based on the period determination unit for determining the breathing cycle of the subject from the temporal change and the breathing cycle determined by the cycle determination unit, the timing of expiration or inspiration determined by the expiration / inhalation determination unit is determined It is preferable to have an expiration inhalation timing determination unit.
  • the respiratory monitoring device includes a boundary between at least one of the subject's chest and abdomen and a background set to a lower illuminance than at least one of the chest and abdomen.
  • An image acquisition unit that acquires an image of the imaging target region from the lateral direction with respect to the body of the subject at predetermined timings, and a plurality of consecutive acquired at the predetermined timings in the image acquisition unit.
  • a configuration comprising an exhalation / inspiration discriminating unit for discriminating between exhalation and inhalation of the subject from the temporal increase / decrease of the area of a pixel portion having a luminance of a predetermined value or more in the imaging target region based on an image It has become.
  • the exhalation / inhalation determination unit may perform inspiration when an area of a pixel portion having a luminance of a predetermined value or more in the imaging target region is increased. In the case where the area of a pixel portion having a luminance equal to or higher than a predetermined value in the imaging target area is reduced, it is preferable to determine exhalation.
  • the image acquisition unit determines the luminance of the pixels on the image based on the plurality of images acquired at a plurality of successive predetermined timings. Based on the period determination unit for determining the breathing cycle of the subject from the temporal change and the breathing cycle determined by the cycle determination unit, the timing of expiration or inspiration determined by the expiration / inhalation determination unit is determined Breathing inspiration thymine And a determination unit.
  • an absolute value of temporal change in pixel brightness in a plurality of images acquired at a plurality of consecutive predetermined timings in the image acquisition unit, an absolute value of temporal change in pixel brightness in a plurality of images acquired at a plurality of consecutive predetermined timings.
  • the respiratory monitoring system includes a respiratory monitoring device configured as described above, and a positional force obliquely above the imaging target region on the subject's foot side in a supine position.
  • a respiratory monitoring device configured as described above, and a positional force obliquely above the imaging target region on the subject's foot side in a supine position.
  • it is characterized by comprising an imaging unit that images the imaging target area.
  • the respiratory monitoring system has a lower illuminance than the respiratory monitoring device having the above-described configuration, at least one of the chest and abdomen of the subject, and at least one of the chest and abdomen.
  • the imaging unit includes an imaging unit that images a region to be imaged including a set boundary with the background from the lateral direction of the subject's body.
  • the medical processing system includes a respiratory monitoring device configured as described above and a predetermined medical treatment based on the expiration or inspiration timing determined by the expiration inhalation timing determination unit. It is characterized by having a medical processing execution unit for performing processing.
  • the predetermined medical processing is preferably imaging processing by MRI, but may be imaging processing by CT scanning.
  • the respiratory monitoring method provides an image obtained by capturing an image of an imaging target region including at least one of the chest and abdomen of a subject so as to have an inclination of a predetermined angle with respect to the imaging target region.
  • An image acquisition step to acquire at each timing;
  • the moving direction of the pixels is determined from the temporal displacement of the pixels on the image, Based on the determined moving direction!
  • the exhalation which distinguishes the exhalation and the inspiration of the subject And an intake air determining step.
  • the exhalation inhalation determination step includes: a height direction of the subject in a direction in which pixels on the image are imaged with respect to the subject; and a lateral direction with respect to the subject.
  • the pixel coordinates in a direction substantially parallel to the height direction of the subject in the imaging target region on the image acquired in the image acquisition step are represented by y.
  • the time is t
  • the luminance of the pixel at the coordinate (X, y) at time t is I (x, y, t)
  • the exhalation inspiration determination step is acquired at a timing prior to the predetermined timing from within the imaging target region on the image acquired at a predetermined timing.
  • a second region having pixels having a distribution of substantially the same luminance as the first region having an arbitrary plurality of pixels in the imaging target region on the captured image, and the first region in the imaging target region is extracted.
  • Positional force When the direction component in the height direction of the subject in the direction of moving to the position of the second region is facing the first direction side, intake air is directed toward the second direction side. If it is, it is desirable to discriminate from exhalation.
  • pixels on the image are obtained based on a plurality of consecutive images acquired at the predetermined timing.
  • the respiratory monitoring method includes an imaging target region including a boundary between at least one of a subject's chest and abdomen and a background set to a lower illuminance than at least one of the chest and abdomen.
  • an imaging target region including a boundary between at least one of a subject's chest and abdomen and a background set to a lower illuminance than at least one of the chest and abdomen.
  • the expiration inhalation determination step includes inhalation when an area of a pixel portion having a luminance of a predetermined value or more in the imaging target area is increased, If the area of a pixel portion having a luminance equal to or higher than a predetermined value in the imaging target area is reduced, it can be configured to discriminate expiration.
  • the respiratory monitoring method configured as described above, in the image acquisition step, based on a plurality of images acquired at a plurality of successive predetermined timings, the luminance of pixels on the image is temporally changed.
  • a period determining step for determining the breathing cycle of the subject from the change, and the expiration or inhalation determined in the expiration inhalation determining step based on the breathing cycle determined in the cycle determining step It is preferable to have an expiration inhalation timing determination step for determining timing.
  • the respiratory monitoring method configured as described above, in the image acquisition step, an absolute value of a temporal change in pixel brightness in a plurality of images acquired at a plurality of consecutive predetermined timings is obtained. In the expiratory inhalation determination step, integration is performed during a period in which it is determined that the inhalation is being performed. Hope to have a notification step to make a notification of U.
  • a medical process execution step for performing a predetermined medical process based on the expiration or inspiration timing determined in the exhalation inspiration timing determination step can also be set as the structure which has these.
  • the predetermined medical process is M
  • Imaging processing by RI is preferable, but imaging processing by CT scan may be used.
  • the respiratory monitoring program according to the present invention is an image obtained by capturing an imaging target region including at least one of the chest and abdomen of a subject so as to have a predetermined angle with respect to the imaging target region.
  • the image acquisition step acquired at each predetermined timing, and in the image acquisition step, based on a plurality of images acquired at a plurality of successive predetermined timings, the time of pixels on the image Displacement force Determine the moving direction of the pixel and based on the determined moving direction!
  • the computer is configured to execute an expiration inhalation determination step for determining the expiration and inspiration of the subject.
  • the exhalation inhalation determination step includes the height direction of the subject in the direction in which pixels on the image are imaged with respect to the subject and the subject.
  • the intake air and the pixels on the image are on the second direction side substantially opposite to the first direction. It is desirable to discriminate exhalation when moving.
  • the coordinates of pixels in a direction substantially parallel to the height direction of the subject in the imaging target region on the image acquired in the image acquisition step are y
  • the coordinate of the pixel in the direction substantially perpendicular to the height direction of the subject is x
  • the time is t
  • the luminance of the pixel at the coordinate (X, y) at the time t is I (x, y, t)
  • the sum of all the pixels in, and the second sum is the sum of all the pixels in the other of the X direction and the y direction in the imaging target area.
  • the expiratory inhalation discrimination step discriminates inspiration when the speed direction of the dy / dt is directed toward the first direction on the image, and expiry when directed toward the second direction on the image. It can also be configured.
  • the expiration inspiration determination step is acquired at a timing before the predetermined timing from within the imaging target region on the image acquired at the predetermined timing. Extract a second area having pixels with substantially the same luminance distribution as the first area consisting of a plurality of arbitrary pixels in the imaging target area on the image, and position the first area in the imaging target area Force When the direction component in the height direction of the subject in the direction of moving to the position of the second region is facing the first direction, inhalation and when the direction component is facing the second direction It is preferable to discriminate from exhalation.
  • the respiratory monitoring program configured as described above, in the image acquisition step, based on a plurality of images acquired at a plurality of successive predetermined timings, pixels on the image are determined.
  • the time-varying power of luminance is determined in the expiration inhalation determination step based on the cycle determination step for determining the breathing cycle of the subject and the breathing cycle determined in the cycle determination step.
  • an exhalation inspiration timing determination step for determining the timing of exhalation or inspiration may be employed.
  • the respiratory monitoring program includes an imaging target including a boundary between at least one of a chest and an abdomen of a subject and a background set to an illuminance lower than at least one of the chest and abdomen.
  • the exhalation / inhalation determination step includes inspiration and inspiration when an area of a pixel portion having a luminance of a predetermined value or more in the imaging target region is increased. In the case where the area of the pixel portion having a luminance equal to or higher than a predetermined value in the imaging target region is reduced, it is desirable to discriminate expiration.
  • the respiratory monitoring program configured as described above, in the image acquisition step, based on a plurality of images acquired at a plurality of successive predetermined timings, pixels on the image are determined.
  • the time-varying power of luminance is determined in the expiration inhalation determination step based on the cycle determination step for determining the breathing cycle of the subject and the breathing cycle determined in the cycle determination step. It is preferable to have an expiration / inspiration timing determination step for determining the timing of expiration or inspiration.
  • the expiratory inhalation determination step includes a notification step of performing accumulation during a period during which it is determined that inhalation is being performed, and performing a predetermined notification when a difference between the accumulated value and a predetermined value is equal to or greater than a predetermined value. It can be.
  • a medical process execution step for performing a predetermined medical process based on the expiration or inspiration timing determined in the exhalation inspiration timing determination step Preferred to have.
  • the predetermined medical process is preferably an imaging process using MRI, but may be an imaging process using CT scan.
  • FIG. 1 is a functional block diagram for explaining a respiratory monitoring device, a respiratory monitoring system, and a medical processing system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the installation position of the imaging unit 101 and the movement of pixels within the ROI based on the vertical movement of the chest or abdomen due to breathing.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the installation position of the imaging unit 101 and the movement of pixels within the ROI based on the vertical movement of the chest or abdomen due to breathing.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining an overall processing flow in the respiratory monitoring method according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining details of the difference processing (S103) in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a method of determining pixel movement on an image in an exhalation inhalation determination unit according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining a method for determining pixel movement on an image in an exhalation inhalation determination unit according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the movement of a predetermined block on the screen and its matching method.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a configuration in which the imaging unit 101 captures an imaging target region including at least one of the chest and abdomen of the subject M from the lateral direction with respect to the body of the subject M.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration in which the imaging unit 101 captures an imaging target region including at least one of a chest and an abdomen of a subject M from a lateral direction with respect to the body of the subject M.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an overall processing flow in the medical processing system including the respiratory monitoring apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a functional block diagram for explaining a respiratory monitoring device, a respiratory monitoring system, and a medical processing system according to the present embodiment.
  • the respiratory monitoring apparatus includes a respiratory cycle determination unit 102, an expiration inspiration determination unit 103, an expiration inspiration timing determination unit 104, an image acquisition unit 105, a storage unit (not shown), a CPU, and an image processing circuit.
  • a control unit (not shown), a display unit (not shown), and a notification unit (not shown) are also provided.
  • the medical processing system includes a scan in addition to the respiratory monitoring device as described above. It consists of a signal output unit (equivalent to a medical processing execution unit) 2 and a CT scanning device 3.
  • the respiratory monitoring system according to the present embodiment captures the imaging target region from the above-described respiratory monitoring device and the position force diagonally above the imaging target region on the foot side of the subject in the supine state.
  • the imaging unit 101 is configured to be configured.
  • the imaging unit 101 is composed of a CCD camera or the like, and an imaging target region ROI including at least one of the chest and abdomen of the subject M has an inclination of a predetermined angle with respect to the imaging target region. It has a role to image. Specifically, as illustrated in FIG. 1, the imaging unit 101 performs imaging from a position obliquely above the imaging target region ROI on the foot side of the subject M in a supine position.
  • the image acquisition unit 105 has a role of acquiring an image captured by the imaging unit 101 at every predetermined timing.
  • Respiration cycle determination unit (cycle determination unit) 102 is based on a plurality of images acquired at a plurality of consecutive predetermined timings in image acquisition unit 105, and the luminance time of pixels on the image is determined. It has a role to determine the breathing cycle of subject M.
  • the expiratory inhalation determination unit 103 is based on a plurality of images acquired at a plurality of consecutive predetermined timings in the image acquisition unit 105!
  • the movement direction of the element is determined, and the exhalation and the inspiration of the subject are determined based on the determined movement direction.
  • the exhalation / inhalation discrimination unit 103 is a first component (on the image) as a direction component on a plane substantially parallel to the height direction of the subject M and the lateral direction of the subject in the direction of imaging with respect to the subject M.
  • the plane substantially parallel to the height direction of the subject M and the lateral direction with respect to the subject means a substantially horizontal surface when the subject M lies on his back as shown in FIG.
  • the imaging unit 101 is configured to capture an image of a positional force obliquely above the imaging target region ROI on the foot side of the subject M in the supine state.
  • Part 103 is a field where pixels on the image move to the head side (first direction side) of subject M. Inhalation, and when the pixel on the image moves to the subject's foot (second direction), it is determined as exhalation.
  • the expiration inhalation timing determination unit 104 has a role of determining the expiration or inspiration timing determined by the expiration inhalation determination unit 103 based on the breathing cycle determined by the breathing cycle determination unit 102. Speak.
  • the scan signal output unit (medical processing execution unit) 2 outputs a scan signal based on the expiration or inspiration timing determined by the expiration inspiration timing determination unit 104, and performs a predetermined medical process. It has the role of causing the CT scan device 3 to perform imaging.
  • FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams showing the relationship between the installation position of the imaging unit 101 and the movement of the pixels within the ROI based on the vertical movement of the chest or abdomen due to breathing.
  • the imaging unit 101 captures an image of the chest or abdomen of the subject M who is the target for setting the imaging target region ROI
  • an arbitrary point on the chest or abdomen is captured by the imaging unit 101.
  • the image appears to move up and down with subject M's breathing. That is, the vertical movement of the chest or abdomen accompanying the breathing of the subject M can be determined based on the displacement of the pixels on the image captured by the imaging unit 101.
  • the distance in the height direction from the imaging unit 101 to the chest or abdomen of the subject M that is the setting target of the imaging target region ROI is h
  • any distance on the chest or abdomen of the subject M from the imaging unit 101 is L
  • the movement amount d of the pixel on the image captured by the imaging unit 101 when the imaging target region ROI moves up and down by the distance m by the subject M breathing is
  • Respiratory cycle determination unit 102 in the present embodiment calculates temporal change (difference between frames) of the luminance of pixels on the image of the imaging target region imaged at a plurality of consecutive predetermined timings. The amount of change is calculated and the respiratory cycle is determined based on this. ing.
  • the inter-frame difference between the image captured at the latest timing and the image captured at the previous timing (previous timing) with respect to this latest timing Is smaller than the absolute value of the interframe difference between the image captured at the previous timing and the image captured at the previous timing (previous timing), and If the absolute value of the difference between frames continues to increase in the last few frames, the time of the previous timing is set as the apex of the waveform of exhalation Z inspiration, and the scan signal is output when a certain time has elapsed from that apex. It can also be the signal output timing in part 2.
  • y is a coordinate in the height direction of the subject M on the image acquired by the image acquisition unit 105
  • X is a coordinate in a direction substantially orthogonal to the height direction of the subject M
  • t is time
  • I (x , y, t) is the brightness of the pixel at the position of the coordinate (x, y) on the image at time t
  • dy / dt -(- ⁇ ((3 I (x, y, t) / 3 x) * (d I (x, y, t) / dy)) * ⁇ ((3 I (x, y , t) / dt) * (d I (x, y, t) / 3 y)) + ⁇ (3 I (x, y, t) / dx) 2 * ⁇ ((3 I (x, y , t) / dy) * (d I (x, y, t) / dt))) / ( ⁇ (3 I (x, y, t) / 3 y) 2 * ⁇ (3 I (x, y, t) / 3 x) 2 — ( ⁇ ((3 I (x, y, t) / dx) * (3 I (x, y, t) / dy) f)
  • the first eye in each eye
  • the amount of change in breathing (the amount of movement of expiration or inspiration) is obtained by adding the absolute values of the displacements in the x and y directions of the pixels on the image of the imaging target region ROI obtained by the same method as described above. You can know.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the overall processing flow in the respiratory monitoring method according to the present embodiment.
  • the imaging unit 101 initially sets an imaging target region ROI (so-called region of interest) including the chest or abdomen of the subject M (S102).
  • the imaging target region ROI is based on the luminance variation of pixels between a plurality of images acquired at a plurality of consecutive predetermined timings by the image acquisition unit 105, and includes the region with the most variation. Set.
  • each of the acquired images Difference processing is performed to obtain the difference in luminance of the pixels (S103).
  • the expiration and inspiration timing determination unit 104 determines the timing of expiration and inspiration based on the determined respiration cycle and the result of determination of expiration inspiration.
  • the scan signal output unit 2 determines whether the expiration or inspiration timing is a timing for outputting a predetermined scan signal (phase check of the respiration waveform cycle) (S104) If it is the timing to output a predetermined scan signal (S105, Yes), the scan signal is output to the CT scan device 3
  • the graph display here is a screen display of the breathing cycle of the subject and the timing of expiration inhalation determined by the respiratory cycle determination unit 102, the exhalation inspiratory segmentation unit 103, and the exhalation inspiration timing determination unit 104. It is a thing. At this time, by simultaneously displaying the graph indicating the breathing of the subject together with the graph indicating the predetermined exemplary breathing state on the screen, the user can easily compare the two graphs displayed on the screen. When it becomes easier to determine whether the subject's breathing is normal!
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining details of the difference processing (S103) in FIG.
  • the image acquisition unit 105 adds a luminance difference of a certain pixel (a pixel specified by an index) on the image between a plurality of consecutive images acquired at a plurality of predetermined timings (S202).
  • the index k of the pixel in the X direction is incremented by 1 (S206), and the index k in the X direction exceeds the width of the imaging target region ROI to check the force (S207).
  • the pixel luminance difference process is performed while the pixel index is within the range of the imaging target region ROI.
  • temporal displacement (velocity and direction) in the Y direction is calculated for all pixels in the imaging target region ROI (S210).
  • the pixels in the imaging target region ROI as a whole in either the head direction or the foot direction. It is determined whether or not it is moving (S211). At this time, it is determined whether there is a contradiction between the current expiration status and the determination result.
  • the information (including information related to the respiration status) calculated by the exhalation inspiration determination unit 103, the respiration cycle determination unit 102, and the exhalation inspiration timing determination unit 104 is invalid. It is stored in the illustrated storage unit.
  • this embodiment is a modification of the above-described first embodiment, the same parts as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. To do.
  • This embodiment is different from the first embodiment described above in the method of determining the moving direction of the pixel on the image captured by the image capturing unit 101 in the exhalation inhalation determining unit 103.
  • FIG. 6 and FIG. 7 are flowcharts for explaining a method of discriminating the movement of pixels on the image in the exhalation inhalation discrimination unit in the present embodiment.
  • FIG. 6 and FIG. 8 is a diagram for explaining the movement of a predetermined block on the screen and the matching method. This figure shows the case where block B in the previous frame (a) is in the position moved in the direction of arrow Q when the current frame (b) timing! /
  • an imaging target region ROI in an image (current frame) acquired at a predetermined timing and an image (previous frame) acquired at a timing immediately before the predetermined timing Set multiple rectangular blocks B (first area) equally divided in the X and Y directions within the imaging target area ROI of the previous frame in the imaging target area ROI at the same position in For each of these rectangular blocks, the density value difference for each pixel between the block and the pixel in the same range in the vicinity of the position where the block was in the current frame is added for each block.
  • the block B in the previous frame and the pixel distribution in the current frame are compared with each other by comparing the block B in the previous frame with the block B near the location where the block B was in the current frame.
  • accurate matching can be performed even when the relevant block B is moved slightly.
  • matching can also be performed by using the force S without moving the block B in units of sections of the plurality of equally divided rectangular blocks.
  • a minimum total value buffer of density differences in a block set in the imaging target region ROI is initialized (S301).
  • the numerical value assigned to “min” is as large as possible! /.
  • a predetermined search range in the Y direction is set, and the Y direction index j is initialized (S302).
  • a predetermined search range in the X direction is set, and the X direction index i is initialized (S303).
  • a search range height index (an index for setting a search range in the Y direction) is initialized (S304).
  • the search range width index (index for setting the search range in the X direction) is initialized (S306).
  • the calculation result is stored in the buffer, and the in-block density difference total value buffer is initialized (S307).
  • the matching height (negative value of 1Z2 of the size of the predetermined block B in the Y direction) is initialized (S308).
  • the calculation result is stored in a buffer (S309).
  • the index of the matching width in the X direction (a negative value of 1Z2 of the size of the predetermined block B in the X direction) is initialized (S310). In order to improve the processing efficiency, the calculation result is stored in the buffer (S311).
  • the density difference minimum total value in the predetermined block B and the block density difference total value are compared (S313).
  • the intra-block density difference total value is stored in the minimum total density buffer of the pixel density differences in block B (S314).
  • the search range is determined, and the index in the X direction is incremented (S323).
  • the search range is determined, and is the index in the X direction smaller than the ROI width (S324)?
  • the search range is determined, and the index in the Y direction is incremented (S325).
  • the direction of image fluctuation (temporal displacement) in the imaging target region ROI is determined (S327). 0 In this way, the movement direction of the pixels in the imaging target region ROI is upward or downward. Is discriminated (S329, S328).
  • the expiration inhalation determination unit in the present embodiment is acquired at a predetermined timing.
  • a second region having pixels having a distribution of substantially the same luminance as the first region having an arbitrary multi-pixel force in the image acquired at a timing earlier than the predetermined timing is extracted on the captured image.
  • the directional component in the height direction of the subject in the direction of moving to the position of the second region is facing the subject's head, inspiration and the subject's foot In this case, it is determined that the breath is exhaled.
  • the imaging unit 101 performs imaging from a position obliquely above the imaging target region ROI on the foot side of the subject M in a supine position.
  • the imaging unit 101 may be configured to perform imaging from a position obliquely above the imaging target region ROI on the head side of the subject M in a supine state.
  • inspiration and the pixel on the image is the subject's head side (second direction side).
  • it is determined as exhalation.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment described above, the same parts as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. To do.
  • This embodiment is different from the first embodiment described above in the method of determining expiration and inspiration in the expiration / inhalation determination unit.
  • the imaging unit 101 is inclined and arranged with respect to the imaging target region ROI of the subject (see Figs. 1 and 2). Then, as shown in FIGS. 9 and 10, the imaging unit 101 is arranged so as to capture an imaging target region including at least one of the chest and abdomen of the subject M from the lateral direction with respect to the body of the subject M. .
  • the imaging target region ROI includes a boundary between at least one of the chest and abdomen of the subject M and the background, and the illuminance of the background S in the imaging target region ROI is lower than at least one of the chest and abdomen.
  • the temporal difference of the luminance of the pixels in the imaging target region ROI is taken, the area of the portion with high illuminance increases in the case of inspiration, and the area of the portion with high illuminance decreases in the case of expiration. This makes it possible to distinguish between exhalation and inspiration.
  • exhaled breath determination unit 103 ′ has a brightness equal to or higher than a predetermined value in the imaging target region based on a plurality of images acquired at a plurality of consecutive timings that are consecutive in the image acquisition unit.
  • Temporal increase / decrease in pixel area The subject's expiration and inspiration are discriminated. Specifically, the expiration inhalation determination unit 103 ′ increases the area of the pixel portion having a luminance equal to or higher than a predetermined value in the imaging target region, and if the area of the pixel portion has a luminance equal to or higher than the predetermined value in the imaging target region. When the area of the pixel portion having a decrease is determined, exhalation is determined.
  • the maximum respiration volume that is, the respiration amplitude is always constant. It is preferable.
  • the sum of the absolute values of the differences between frames of the concentration values (luminance) of all pixels in the imaging target region ROI during an exemplary breathing motion is added during inspiration,
  • the result of subtraction is stored in chronological order, and the inhalation or expiration timing of the stored breath is notified to the subject by a sound or the like by a not-illustrated notification unit, and the subject is informed of the synchronized breathing.
  • the maximum depth force of the subject's breathing at this time is judged whether it is equal to the maximum depth of the breath that serves as the stored example, and if the breathing depth or cycle differs by more than a predetermined value, for example, not shown Notify by sound or other means.
  • the absolute value of the temporal change in the luminance of the pixels in the plurality of images acquired at a plurality of consecutive timings obtained by the image acquisition unit is stored in the exhalation inhalation determination unit. Then, integration is performed during a period in which it is determined that the air is being inhaled, and a notification unit (not shown) notifies when the difference between the integrated value and a predetermined value is equal to or greater than a predetermined value.
  • FIG. 11 is a flow chart showing the overall processing flow of the respiratory monitoring method in the medical processing system including the respiratory monitoring device according to the first embodiment of the present invention.
  • an image obtained by imaging an imaging target region including at least one of the chest and abdomen of the subject so as to have an inclination of a predetermined angle with respect to the imaging target region is acquired at each predetermined timing (image Acquisition step) (S401).
  • the temporal displacement force of the pixel on the image is determined based on the plurality of images acquired at a plurality of consecutive predetermined timings, and the moving direction of the pixel is determined. Based on the above, the subject's expiration and inspiration are discriminated (exhalation inspiration discrimination step) (S402).
  • the temporal change force of the luminance of the pixels on the image is also determined for the breathing cycle of the subject (cycle determination step) ) (S403).
  • the expiration or inspiration timing determined in the expiration inhalation determination step is determined (expiration / inspiration timing determination step) (S404).
  • the scan signal output unit 2 performs a CT scan process as a predetermined medical process based on the expiration or inspiration timing determined in the expiration inhalation timing determination step. (Medical processing execution step) (S405).
  • each step in the above-described respiratory monitoring method is realized by causing the control unit (not shown) to execute the respiration monitoring program stored in the storage unit (not shown).
  • the power described in the case where the function for carrying out the invention is recorded in advance in the apparatus is not limited to this, and the same function may be downloaded to the network power apparatus, or the same function May be installed in the apparatus.
  • a recording medium CD-ROM and other programs can be stored and read by the device.
  • the form may be any form.
  • the functions obtained by installing or downloading in advance may be realized in cooperation with the OS (operating system) in the device.
  • the imaging unit is installed above the subject's feet and obliquely below the chest or Image the abdomen, find the part that moves, set that part as the imaging target area ROI, calculate the difference in the time series of the image of that part, calculate the change amount, and make it the change amount of respiration Thought.
  • the absolute value of the difference is used as the change amount.
  • the force shown in the example in which the expiration / inhalation determination by the expiration inhalation determination unit 103 is performed prior to the determination of the respiration cycle by the respiration cycle determination unit 102 is limited to this.
  • the processing by the respiratory cycle determination unit 102 and the processing by the exhalation inhalation determination unit 103 may be performed first or both at the same time.
  • the power given by the CT scanning apparatus is not limited to this.
  • other tomographic imaging It is also possible to adopt imaging using an MRI (Magnetic-Resonance-Imaging) device or a surgical procedure.

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Abstract

　被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方を含む撮像対象領域を該撮像対象領域に対して所定角度の傾きをもつように撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する画像取得部と、前記画像取得部において、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づいて、該画像上の画素の時間的変位から該画素の移動方向を判別し、該判別した移動方向に基づいて前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気吸気判別部とを備えてなる。

Description

明 細 書
呼吸モニタリング装置、呼吸モニタリングシステム、医療的処理システム、 呼吸モニタリング方法、呼吸モニタリングプログラム
技術分野
[0001] 本発明は、被検者の呼吸の呼気と吸気を判別するための呼吸モニタリング処理に 関するものである。
背景技術
[0002] 従来、 CTスキャン等の撮像を行う場合において、呼吸同期スキャンと呼ばれる技術 が利用されている。呼吸同期スキャンとは、呼吸に伴って動くような呼吸性移動臓器（ 例えば肺、肝臓、脾臓等)を、呼気と吸気を繰り返す呼吸の周期におけるある位相に おいてスキャンすることにより、一定の位相で撮像することを可能とする技術である。
[0003] これによつて、呼吸によるモーションアーチファクトの影響を受け易い、鮮明な画像 を得ることが困難な身体部位でも、モーションアーチファクトを抑えた画像を取得する ことができる。
[0004] 従来の呼吸同期スキャンでは、被験者の呼吸の周期を把握するため、呼気と吸気 の判別を、呼吸により生ずる張力等を検出する装置を身体 (例えば、胸部や腹部の 近傍）に装着することで実現するのが一般的であった。
[0005] しかし、上記従来技術では、身体に直接装着する装置によって呼吸の呼気と吸気 の判別を行う構成上、装着による不快感がある、当該装置が撮影範囲に入ってしまう ことによる弊害があるといった問題があった。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、非接触で被験者 の呼気と吸気を判別することのできる技術を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸モニタリング装置は、被験者の胸 部および腹部のうち少なくとも一方を含む撮像対象領域を該撮像対象領域に対して 所定角度の傾きをもつように撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する画像取 得部と、前記画像取得部において、連続する複数の前記所定のタイミングで取得さ れた複数の画像に基づ!、て、該画像上の画素の時間的変位から該画素の移動方向 を判別し、該判別した移動方向に基づ！ヽて前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼 気吸気判別部とを備えてなるものである。
[0008] また、上述のような構成の呼吸モニタリング装置において、前記呼気吸気判別部は 、前記画像上における画素が、前記被験者に対して撮像する方向の、前記被験者の 身長方向および該被験者に対する横方向と略平行な平面上における方向成分とし ての第 1の方向側に移動する場合には吸気と、前記画像上における画素が前記第 1 の方向と略反対の第 2の方向側に移動する場合には呼気と判別する構成とすること が望ましい。
[0009] また、上述のような構成の呼吸モニタリング装置において、前記画像取得部にて取 得される画像上の前記撮像対象領域内における、前記被験者の身長方向と略平行 な方向における画素の座標を y、前記被験者の身長方向と略直交する方向における 画素の座標を x、時刻を t、時刻 tにおける座標 (X, y)の画素の輝度を I (x, y, t)とす るとき、前記被験者の身長方向と略平行な方向における前記撮像対象領域内の全 画素に関する速度 dy/dtは、 dy/dt = -(-∑∑(( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y))* ∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d t)*( d I(x,y,t)/ 3 y))+∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d y)*( d I(x,y,t)/ d t)))/(∑∑ ( 3 I(x,y,t)/ 3 y)2*∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2— (∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d x) *( d I(x,y,t)/ d y))2) (ここで、各∑∑における最初の∑は前記撮像対象領域内での x 方向および y方向の内いずれか一方における全画素についての和、 2番目の∑は前 記撮像対象領域内での X方向および y方向の内いずれか他方における全画素につ いての和である。）で与えられ、前記呼気吸気判別部は、前記 dy/dtの速度方向が、 前記画像上における前記第 1の方向側を向くときは吸気と、前記画像上における前 記第 2の方向側を向くときは呼気と判別する構成とすることができる。
[0010] また、上述のような構成の呼吸モニタリング装置において、呼気吸気判別部は、所 定のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域内から、前記所定のタイミングよ りも前のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域内における任意の複数画素 力 なる第 1の領域と略同じ輝度の分布の画素を有する第 2の領域を抽出し、前記撮 像対象領域内における前記第 1の領域の位置力 第 2の領域の位置へと移動する方 向の前記被験者の身長方向における方向成分が前記第 1の方向側を向いている場 合には吸気と、前記第 2の方向側を向いている場合には呼気と判別することが望まし い。
[0011] また、上述のような構成の呼吸モニタリング装置において、前記画像取得部におい て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づいて、該 画像上の画素の輝度の時間的変化から前記被験者の呼吸の周期を判定する周期 判定部と、前記周期判定部において判定された呼吸の周期に基づいて、前記呼気 吸気判別部にて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する呼気吸気タイミン グ判定部とを有することが好まし 、。
[0012] また、本発明に係る呼吸モニタリング装置は、被験者の胸部および腹部のうち少な くとも一方と、該胸部および腹部のうち少なくとも一方よりも低い照度に設定されてい る背景との境界を含む撮像対象領域を前記被験者の身体に対する横方向から撮像 した画像を、所定のタイミング毎に取得する画像取得部と、前記画像取得部におい て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づいて、前 記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する画素部分の面積の時間的 な増減から前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気吸気判別部とを備えてなる構 成となっている。
[0013] また、上述のような構成の呼吸モニタリング装置において、前記呼気吸気判別部は 、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する画素部分の面積が増加 している場合には吸気と、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する 画素部分の面積が減少して 、る場合は呼気と判別することが好ま 、。
[0014] また、上述のような構成の呼吸モニタリング装置において、前記画像取得部におい て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づいて、該 画像上の画素の輝度の時間的変化から前記被験者の呼吸の周期を判定する周期 判定部と、前記周期判定部において判定された呼吸の周期に基づいて、前記呼気 吸気判別部にて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する呼気吸気タイミン グ判定部とを有する構成とすることができる。
[0015] また、上述のような構成の呼吸モニタリング装置において、前記画像取得部におい て、連続する複数の所定のタイミングで取得された複数の画像内における画素の輝 度の時間的変化の絶対値を、前記呼気吸気判別部にぉ 、て吸気中であると判別さ れる期間中積算し、該積算した値と所定値との差が一定値以上であるとき所定の通 知を行う通知部を有することが望まし 、。
[0016] また、本発明に係る呼吸モニタリングシステムは、上述のような構成の呼吸モニタリ ング装置と、仰向けの状態の前記被験者の足側において、前記撮像対象領域に対 して斜め上方の位置力ゝら該撮像対象領域を撮像する撮像部とを備えてなることを特 徴とするちのである。
[0017] また、本発明に係る呼吸モニタリングシステムは、上述のような構成の呼吸モニタリ ング装置と、被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方と、該胸部および腹部の うち少なくとも一方よりも低い照度に設定されている背景との境界を含む撮像対象領 域を前記被験者の身体に対する横方向から撮像する撮像部とを備えてなる構成とな つている。
[0018] また、本発明に係る医療的処理システムは、上述のような構成の呼吸モニタリング 装置と、前記呼気吸気タイミング判定部にて判定された呼気または吸気のタイミング に基づいて、所定の医療的処理を行わせる医療的処理実行部とを有することを特徴 とするちのである。
[0019] 上述のような構成の医療的処理システムにおいて、前記所定の医療的処理は、 M RIによる撮像処理であることが望ましいが、 CTスキャンによる撮像処理であってもよ い。
[0020] 本発明に係る呼吸モニタリング方法は、被験者の胸部および腹部のうち少なくとも 一方を含む撮像対象領域を該撮像対象領域に対して所定角度の傾きをもつよう〖こ 撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づ!、て、該画像上の画素の時間的変位から該画素の移動方向を 判別し、該判別した移動方向に基づ！ヽて前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気 吸気判別ステップとを有することを特徴とするものである。
[0021] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法において、前記呼気吸気判別ステップは 、前記画像上における画素が、前記被験者に対して撮像する方向の、前記被験者の 身長方向および該被験者に対する横方向と略平行な平面上における方向成分とし ての第 1の方向側に移動する場合には吸気と、前記画像上における画素が前記第 1 の方向と略反対の第 2の方向側に移動する場合には呼気と判別することが望ましい。
[0022] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法において、前記画像取得ステップにて取 得される画像上の前記撮像対象領域内における、前記被験者の身長方向と略平行 な方向における画素の座標を y、前記被験者の身長方向と略直交する方向における 画素の座標を x、時刻を t、時刻 tにおける座標 (X, y)の画素の輝度を I (x, y, t)とす るとき、前記被験者の身長方向と略平行な方向における前記撮像対象領域内の全 画素に関する速度 dy/dtは、 dy/dt = -(-∑∑(( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y))* ∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d t)*( d I(x,y,t)/ 3 y))+∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d y)*( d I(x,y,t)/ d t)))/(∑∑ ( 3 I(x,y,t)/ 3 y)2*∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2— (∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d x) *( d I(x,y,t)/ d y))2) (ここで、各∑∑における最初の∑は前記撮像対象領域内での x 方向および y方向の内いずれか一方における全画素についての和、 2番目の∑は前 記撮像対象領域内での X方向および y方向の内いずれか他方における全画素につ いての和である。）で与えられ、前記呼気吸気判別ステップは、前記 dy/dtの速度方 向力 前記画像上における前記第 1の方向側を向くときは吸気と、前記画像上にお ける前記第 2の方向側を向くときは呼気と判別する構成とすることもできる。
[0023] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法において、呼気吸気判別ステップは、所 定のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域内から、前記所定のタイミングよ りも前のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域内における任意の複数画素 力 なる第 1の領域と略同じ輝度の分布の画素を有する第 2の領域を抽出し、前記撮 像対象領域内における前記第 1の領域の位置力 第 2の領域の位置へと移動する方 向の前記被験者の身長方向における方向成分が前記第 1の方向側を向いている場 合には吸気と、前記第 2の方向側を向いている場合には呼気と判別することが望まし い。 [0024] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法にぉ 、て、前記画像取得ステップにお ヽ て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づいて、該 画像上の画素の輝度の時間的変化から前記被験者の呼吸の周期を判定する周期 判定ステップと、前記周期判定ステップにお 、て判定された呼吸の周期に基づ 、て 、前記呼気吸気判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する 呼気吸気タイミング判定ステップとを有する構成とすることもできる。
[0025] 本発明に係る呼吸モニタリング方法は、被験者の胸部および腹部のうち少なくとも 一方と、該胸部および腹部のうち少なくとも一方よりも低い照度に設定されている背 景との境界を含む撮像対象領域を前記被験者の身体に対する横方向から撮像した 画像を、所定のタイミング毎に取得する画像取得ステップと、前記画像取得ステップ にお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づ ヽ て、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する画素部分の面積の時 間的な増減力 前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気吸気判別ステップとを有 することが好ましい。
[0026] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法において、前記呼気吸気判別ステップは 、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する画素部分の面積が増加 している場合には吸気と、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する 画素部分の面積が減少している場合は呼気と判別する構成とすることもできる。
[0027] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法において、前記画像取得ステップにおい て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づいて、該 画像上の画素の輝度の時間的変化から前記被験者の呼吸の周期を判定する周期 判定ステップと、前記周期判定ステップにお 、て判定された呼吸の周期に基づ 、て 、前記呼気吸気判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する 呼気吸気タイミング判定ステップとを有することが好ましい。
[0028] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法において、前記画像取得ステップにおい て、連続する複数の所定のタイミングで取得された複数の画像内における画素の輝 度の時間的変化の絶対値を、前記呼気吸気判別ステップにお 、て吸気中であると判 別される期間中積算し、該積算した値と所定値との差が一定値以上であるとき所定 の通知を行う通知ステップを有することが望ま U、。
[0029] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法において、前記呼気吸気タイミング判定 ステップにて判定された呼気または吸気のタイミングに基づ 、て、所定の医療的処理 を行わせる医療的処理実行ステップとを有する構成とすることもできる。
[0030] 上述のような構成の呼吸モニタリング方法において、前記所定の医療的処理は、 M
RIによる撮像処理であることが好ましいが、 CTスキャンによる撮像処理であってもよ い。
[0031] また、本発明に係る呼吸モニタリングプログラムは、被験者の胸部および腹部のうち 少なくとも一方を含む撮像対象領域を該撮像対象領域に対して所定角度の傾きをも つように撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する画像取得ステップと、前記画 像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数 の画像に基づ 、て、該画像上の画素の時間的変位力 該画素の移動方向を判別し 、該判別した移動方向に基づ！ヽて前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気吸気 判別ステップとをコンピュータに実行させる構成となっている。
[0032] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、前記呼気吸気判別ステ ップは、前記画像上における画素が、前記被験者に対して撮像する方向の、前記被 験者の身長方向および該被験者に対する横方向と略平行な平面上における方向成 分としての第 1の方向側に移動する場合には吸気と、前記画像上における画素が前 記第 1の方向と略反対の第 2の方向側に移動する場合には呼気と判別することが望 ましい。
[0033] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、前記画像取得ステップに て取得される画像上の前記撮像対象領域内における、前記被験者の身長方向と略 平行な方向における画素の座標を y、前記被験者の身長方向と略直交する方向に おける画素の座標を x、時刻を t、時刻 tにおける座標 (X, y)の画素の輝度を I (x, y, t)とするとき、前記被験者の身長方向と略平行な方向における前記撮像対象領域内 の全画素に関する速度 dy/dtは、 dy/dt = -(-∑∑(( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y ))*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d t)*( d I(x,y,t)/ 3 y))+∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d y )*( d Kx,y,t)/ d t)))/(∑∑ ( 3 I(x,y,t)/ 3 y)2*∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2— (∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y))2) (ここで、各∑∑における最初の∑は前記撮像対象領域内 での X方向および y方向の内!、ずれか一方における全画素につ!、ての和、 2番目の ∑は前記撮像対象領域内での X方向および y方向の内 ヽずれか他方における全画 素についての和である。）で与えられ、前記呼気吸気判別ステップは、前記 dy/dtの 速度方向が、前記画像上における前記第 1の方向側を向くときは吸気と、前記画像 上における前記第 2の方向側を向くときは呼気と判別する構成とすることもできる。
[0034] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、呼気吸気判別ステップは 、所定のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域内から、前記所定のタイミン グよりも前のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域内における任意の複数 画素からなる第 1の領域と略同じ輝度の分布の画素を有する第 2の領域を抽出し、前 記撮像対象領域内における前記第 1の領域の位置力 第 2の領域の位置へと移動 する方向の前記被験者の身長方向における方向成分が前記第 1の方向側を向いて いる場合には吸気と、前記第 2の方向側を向いている場合には呼気と判別することが 好ましい。
[0035] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、前記画像取得ステップに ぉ 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づ 、て 、該画像上の画素の輝度の時間的変化力 前記被験者の呼吸の周期を判定する周 期判定ステップと、前記周期判定ステップにお 、て判定された呼吸の周期に基づ 、 て、前記呼気吸気判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定す る呼気吸気タイミング判定ステップとを有する構成とすることもできる。
[0036] また、本発明に係る呼吸モニタリングプログラムは、被験者の胸部および腹部のうち 少なくとも一方と、該胸部および腹部のうち少なくとも一方よりも低い照度に設定され ている背景との境界を含む撮像対象領域を前記被験者の身体に対する横方向から 撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する画像取得ステップと、前記画像取得 ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に 基づいて、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する画素部分の面 積の時間的な増減力 前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気吸気判別ステツ プとをコンピュータに実行させる構成となっている。 [0037] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、前記呼気吸気判別ステ ップは、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する画素部分の面積 が増加している場合には吸気と、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度 を有する画素部分の面積が減少して 、る場合は呼気と判別することが望まし 、。
[0038] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、前記画像取得ステップに ぉ 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複数の画像に基づ 、て 、該画像上の画素の輝度の時間的変化力 前記被験者の呼吸の周期を判定する周 期判定ステップと、前記周期判定ステップにお 、て判定された呼吸の周期に基づ 、 て、前記呼気吸気判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定す る呼気吸気タイミング判定ステップとを有することが好ましい。
[0039] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、前記画像取得ステップに おいて、連続する複数の所定のタイミングで取得された複数の画像内における画素 の輝度の時間的変化の絶対値を、前記呼気吸気判別ステップにお 、て吸気中であ ると判別される期間中積算し、該積算した値と所定値との差が一定値以上であるとき 所定の通知を行う通知ステップを有する構成とすることができる。
[0040] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、前記呼気吸気タイミング 判定ステップにて判定された呼気または吸気のタイミングに基づ 、て、所定の医療的 処理を行わせる医療的処理実行ステップとを有することが好ま 、。
[0041] 上述のような構成の呼吸モニタリングプログラムにおいて、前記所定の医療的処理 は、 MRIによる撮像処理であることが望ましいが、 CTスキャンによる撮像処理であつ てもよい。
図面の簡単な説明
[0042] [図 1]本実施の形態による呼吸モニタリング装置、呼吸モニタリングシステムおよび医 療的処理システムについて説明するための機能ブロック図である。
[図 2]撮像部 101の設置位置と、呼吸による胸部または腹部の上下動に基づく ROI 内における画素の移動との関係を示す図である。
[図 3]撮像部 101の設置位置と、呼吸による胸部または腹部の上下動に基づく ROI 内における画素の移動との関係を示す図である。 [図 4]本実施の形態における呼吸モニタリング方法における全体の処理の流れにつ いて説明するためのフローチャートである。
[図 5]図 4における差分処理（S103)の処理の詳細について説明するためのフローチ ヤートである。
[図 6]本実施の形態における呼気吸気判別部での画像上における画素の移動の判 別方法について説明するためのフローチャートである。
[図 7]本実施の形態における呼気吸気判別部での画像上における画素の移動の判 別方法について説明するためのフローチャートである。
[図 8]画面上における所定のブロックの移動と、そのマッチングの方法について説明 するための図である。
[図 9]被験者 Mの胸部および腹部のうち少なくとも一方を含む撮像対象領域を被験 者 Mの身体に対する横方向から撮像部 101に撮像させる構成について説明するた めの図である。
[図 10]被験者 Mの胸部および腹部のうち少なくとも一方を含む撮像対象領域を被験 者 Mの身体に対する横方向から撮像部 101に撮像させる構成について説明するた めの図である。
[図 11]本実施の形態による呼吸モニタリング装置を含む、医療的処理システムにお ける全体的な処理の流れを示すフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
[0043] (第 1の実施の形態）
以下、本発明の第 1の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
[0044] 図 1は、本実施の形態による呼吸モニタリング装置、呼吸モニタリングシステムおよ び医療的処理システムについて説明するための機能ブロック図である。
[0045] 本実施の形態による呼吸モニタリング装置は、呼吸周期判定部 102、呼気吸気判 別部 103、呼気吸気タイミング判定部 104、画像取得部 105、不図示の記憶部、 CP Uや画像処理回路 (画像処理チップなど)力も構成される不図示の制御部、不図示 の表示部および不図示の通知部を備えてなる構成となっている。また、本実施の形 態による医療的処理システムは、上述のような呼吸モニタリング装置に加え、スキャン 信号出力部（医療的処理実行部に相当） 2および CTスキャン装置 3を備えてなる構 成となっている。また、本実施の形態による呼吸モニタリングシステムは、上述のよう な呼吸モニタリング装置と、仰向けの状態の被験者の足側において、撮像対象領域 に対して斜め上方の位置力ゝら該撮像対象領域を撮像する撮像部 101とを備えてなる 構成となっている。
[0046] 撮像部 101は、 CCDカメラ等から構成され、被験者 Mの胸部および腹部のうち少 なくとも一方を含む撮像対象領域 ROIを、該撮像対象領域に対して所定角度の傾き をもつように撮像する役割を有している。具体的には図 1に示すように、撮像部 101 は、仰向けの状態の被験者 Mの足側における、撮像対象領域 ROIに対して斜め上 方の位置から撮像を行う。
[0047] 画像取得部 105は、撮像部 101で撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する 役割を有している。
[0048] 呼吸周期判定部 (周期判定部） 102は、画像取得部 105において、連続する複数 の所定のタイミングで取得された複数の画像に基づ 、て、該画像上の画素の輝度の 時間的変化力 被験者 Mの呼吸の周期を判定する役割を有している。
[0049] 呼気吸気判別部 103は、画像取得部 105において、連続する複数の所定のタイミ ングで取得された複数の画像に基づ!、て、該画像上の画素の時間的変位から該画 素の移動方向を判別し、該判別した移動方向に基づ 、て被験者の呼気と吸気とを判 別する。具体的に、呼気吸気判別部 103は、被験者 Mに対して撮像する方向の、被 験者 Mの身長方向および該被験者に対する横方向と略平行な平面上における方向 成分としての（画像上における）第 1の方向側に移動する場合には吸気と、画像上に おける画素が第 1の方向と略反対の（画像上における）第 2の方向側に移動する場合 には呼気と判別する。ここで、被験者 Mの身長方向および該被験者に対する横方向 と略平行な平面とは、図 1に示すように被験者 Mが仰向けに横たわつている場合、略 水平な面を意味する。
[0050] ここでは、撮像部 101は、仰向けの状態の被験者 Mの足側における、撮像対象領 域 ROIに対して斜め上方の位置力も撮像を行う構成となって 、るため、呼気吸気判 別部 103は、画像上における画素が被験者 Mの頭側（第 1の方向側）に移動する場 合には吸気と、画像上における画素が被験者の足側（第 2の方向側）に移動する場 合には呼気と判別する。
[0051] 呼気吸気タイミング判定部 104は、呼吸周期判定部 102において判定された呼吸 の周期に基づいて、呼気吸気判別部 103にて判別された呼気または吸気のタイミン グを判定する役割を有して ヽる。
[0052] スキャン信号出力部（医療的処理実行部） 2は、呼気吸気タイミング判定部 104にて 判定された呼気または吸気のタイミングに基づいてスキャン信号を出力し、所定の医 療的処理としての撮像を CTスキャン装置 3に行わせる役割を有して 、る。
[0053] 図 2および図 3は、撮像部 101の設置位置と、呼吸による胸部または腹部の上下動 に基づく ROI内における画素の移動との関係を示す図である。
[0054] 同図に示すように、撮像部 101にて撮像対象領域 ROIの設定対象である被験者 M の胸部または腹部を撮像する場合、胸部または腹部上の任意の点は、撮像部 101 により撮像される画像上にぉ 、ては、被験者 Mの呼吸に伴って上下動して 、るように 見える。すなわち、撮像部 101により撮像される画像上における画素の変位に基づ V、て、被験者 Mの呼吸に伴う胸部または腹部の上下動を判別することができる。
[0055] 具体的に、撮像部 101から撮像対象領域 ROIの設定対象である被験者 Mの胸部 または腹部までの高さ方向の距離を h、撮像部 101から被験者 Mの胸部または腹部 上における任意の点までの水平方向における距離を Lとすると、被験者 Mが呼吸す ることにより撮像対象領域 ROIが距離 mだけ上下するときの、撮像部 101により撮像 される画像上における画素の移動量 dは、
d (= (L X m) / (h-m) )
で表される。
[0056] CTスキャン装置による撮像処理を呼吸周期の一定の位相で継続的に実施するた めには（呼吸同期スキャンを行うためには）、呼吸量の大小に拘らず呼吸の位相を把 握する必要がある。
[0057] 本実施の形態における呼吸周期判定部 102は、連続する複数の所定のタイミング で撮像された撮像対象領域の画像上の画素の輝度の時間的変化 (フレーム間での 差分)を計算して変化量を求め、これに基づいて呼吸の周期を判定する構成となつ ている。
[0058] 具体的には、撮像対象領域の画像上の画素の輝度の時間的変化 (差分)の絶対 値のリアルタイム平均を求め、それに対するある定めた固定値の割合を、上述の差分 の絶対値に乗じると、振幅の最大値が常に固定値に近い値となる波形が得られる（ 正規化)。すなわち、スキャン信号出力部 2にてスキャン信号を出力するタイミングを、 このように加工された波形に基づ 、て指定することができる。
[0059] また、最新のタイミングで撮像した画像とこの最新のタイミングに対する 1つ前のタイ ミング (前回のタイミング)で撮像した画像との間でのフレーム間差分 (画素の輝度の 時間的変化）の絶対値が、前回のタイミングで撮像した画像とこの前回のタイミングに 対する 1つ前のタイミング（前々回のタイミング)で撮像した画像との間でのフレーム間 差分の絶対値に比べ減少し、かつ直近の数フレームではフレーム間差分の絶対値 が増加し続けて 、る場合、その前回のタイミングの時点を呼気 Z吸気の波形の頂点 とし、その頂点からの一定時間を経過した時をスキャン信号出力部 2における信号出 力のタイミングとすることもできる。
[0060] 呼吸同期スキャンを行うためには、さらに上述のようにして求められる呼吸の波形の うち、どの波が呼気または吸気であるのかを判別する必要がある。上述のように、呼 気と吸気の判別は、撮像した画像上における画素の移動に基づ 、て判別することが できる。以下、呼気吸気判別部 103における、撮像部 101により撮像した画像上にお ける画素の移動方向の判別方法について述べる。
[0061] yを画像取得部 105にて取得される画像上における、被験者 Mの身長方向におけ る座標、 Xを被験者 Mの身長方向と略直交する方向における座標、 tを時間、 I (x, y, t)を時間 tにおける画像上における座標 (x, y)の位置の画素の輝度とするとき、呼吸 に伴って移動する被験部位の画像上の画素が一定短時間（ δ t)後に他の位置へ移 動することから、 l (x,y,t) =I(x+ δ x,y+ δ y,t+ δ t)という式が成立する。
[0062] 次に、右辺の式を Tailor展開し、 dx、 dy、 dtの高次項は微小であるとして無視し、 dt で割ると、
(dx/dt)* d I(x,y,t)/ d x+(dy/dt)* d I(x,y,t)/ d y+ d I(x,y,t)/ d t=0
が成立する。 [0063] ここで、ある時間における近傍の画素の速度変化は殆ど同じと見做せることから、近 傍画素全てに対する左式の誤差が最小であるとする式が成立する。即ち、 E=∑∑((d x/dt)* d I(x,y,t)/ d x+(dy/dt)* d I(x,y,t)/ 3 y+ 3 I(x,y,t)/ d t)2とし、 u= dx/dtゝ v= dy/dt とおくと、 3 E/ 3 u=0、 3 E/ 3 v=0の 2式が成り立つ。これら 2式より全画素に関する速 度 dy/dtが、
dy/dt=- (-∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ 3 x)*( d I(x,y,t)/ d y))*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d t)*( d I(x,y,t)/ 3 y))+∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d y)*( d I(x,y,t)/ d t)))/(∑∑ ( 3 I(x,y,t) / 3 y)2*∑∑ ( 3 I(x,y,t)/ 3 x)2— (∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d x)*( 3 I(x,y,t)/ d y)f) · · · ( 1) と求められる。ここで、各∑∑における最初の∑は撮像対象領域内での X方向および y方向の内いずれか一方における全画素についての和、 2番目の∑は撮像対象領 域内での X方向および y方向の内いずれか他方における全画素についての和である
[0064] この解を撮像対象領域 ROIの画像の範囲で計算すると、被験部位 (ROI)の画像の 上下への変位幅と向きがわかる。この式の結果、被験部位が上 (頭部方向）に変位し たと判断した時は吸気とし、下 (足元方向）への移動したと判断した時は呼気とする（ すなわち、 y方向において頭側が「 +」、足側が「一」である場合、 dy/dtが、正の値で あるときは吸気と、負の値であるときは呼気と判別する。 ) o
[0065] なお、上記と同様の方法で求めた撮像対象領域 ROIの画像上における画素の x、 y 方向の変位の絶対値を加算することによって呼吸の変化量（呼気または吸気の動作 量)を知ることちできる。
[0066] 図 4は、本実施の形態における呼吸モニタリング方法における全体の処理の流れ につ 、て説明するためのフローチャートである。
[0067] まず、システムを起動する（S101)。
[0068] 次に、撮像部 101にて被験者 Mの胸部または腹部を含む撮像対象領域 ROI ( 、わ ゆる関心領域)を初期設定する (S102)。例えば、撮像対象領域 ROIを、画像取得 部 105にて連続的な複数の所定のタイミングで取得した複数の画像間の画素の輝度 の変動に基づ!、て最も変動のある領域を含むように設定する。
[0069] 次に、呼吸周期判定部 102および呼気吸気判別部 103にて、取得した画像上の各 画素の輝度の差分をとる差分処理を行う（S103)。差分処理に基づいて、判定され た呼吸の周期と、呼気吸気の判別結果に基づいて、呼気吸気タイミング判定部 104 にて呼気と吸気のタイミングを判定する。
[0070] 続いて、スキャン信号出力部 2にて、呼気または吸気のタイミングが所定のスキャン 信号出力を行うタイミングであるカゝ否かの判定を行 ヽ（呼吸波形周期の位相チェック） (S104)、所定のスキャン信号出力を行うタイミングであれば（S105, Yes)、スキャン 信号を CTスキャン装置 3に対して出力する
(S106)。
[0071] その後、その旨のグラフ表示を不図示の表示部にて行う（S107)。なお、ここでのグ ラフ表示とは、呼吸周期判定部 102、呼気吸気班別部 103および呼気吸気タイミン グ判定部 104にて判定された被験者の呼吸の周期や呼気吸気のタイミングを画面表 示したものである。このとき、該被験者の呼吸を表すグラフ表示と共に、所定の模範 的な呼吸状態を示すグラフを同時に画面表示することで、ユーザが画面表示されて いる両グラフを容易に比較することができ、該被験者の呼吸状態が正常であるかどう かを把握しやすくなると!ヽぅ効果を奏する。
[0072] 一方、呼気または吸気のタイミング力 所定のスキャン信号出力を行うタイミングで ない場合（S105, No)、その旨のグラフ表示を不図示の表示部にて行う（S107)。
[0073] 図 5は、図 4における差分処理（S103)の処理の詳細について説明するためのフロ 一チャートである。
[0074] まず、画像上における画素のインデックス nおよび kの初期化を行う（S201)。
[0075] 次に、画像取得部 105にて、連続する複数の所定のタイミングで取得した複数の画 像間において、画像上のある画素 (インデックスにより特定される画素）の輝度の差分 加算処理 (各画素についてのフレーム間での輝度の差分をとることにより得られる差 分の絶対値の加算処理)を行う（S202)。
[0076] 続いて、当該画素の X方向における画素間の輝度の差分 dx、Y方向における画素 間の輝度の差分 dyおよび連続する異なるタイミングで取得されたフレーム間での同 位置画素間での輝度の差分 dtを算出する (S203)。
[0077] 次に、上述のステップ（S203)にて求めた dx、 dvおよび dtに基づいて、 dxX dy、 dt X dx、 dx X dx、 dy X dt、 dy X dy、（½ (11:を算出する（3204)。
[0078] そして、上述のステップ（S204)における結果を、上述のステップ（S204)における 式毎に加算する（S205)。
[0079] 次に、 X方向における画素のインデックス kを 1つ増加させ（S206)、 X方向における インデックス kが撮像対象領域 ROIの幅を超えて 、る力チェックする（S207)。
[0080] X方向におけるインデックス kが撮像対象領域 ROIの X方向における範囲を超えて いる場合（S207, No)、 Y方向における画素のインデックス nを 1つ増加させる（S20
8)。
[0081] 次に、 Y方向における画素のインデックス nが撮像対象領域 ROIの Y方向における 範囲を超えて 、るかどうかをチェックする（S209)。
[0082] このようにして、画素のインデックスが撮像対象領域 ROIの範囲内である間、画素 の輝度の差分処理を行う。
[0083] 上述の式（1)に基づき、撮像対象領域 ROI内における全ての画素について Y方向 における時間的変位 (速度と向き)を算出する (S210)。
[0084] 上述のステップ（S210)において算出された全ての画素についての Y方向におけ る時間的変位に基づいて、撮像対象領域 ROI内の画素が全体として頭部方向と足 部方向のいずれに向かって移動しているかを判別する（S211)。このとき、現在の呼 吸のステータスと判別結果とに矛盾がないかを判定する。
[0085] 例えば、現在の呼吸のステータスが吸気であり、撮像対象領域 ROI内の画素が全 体として頭側（第 1の方向）の方向に移動していると判断された場合、次のフレーム（ 現在判断対象となっているフレームの次のタイミングで取得された画像のフレーム） の画素の処理に移る（S201)。
[0086] 一方、呼吸のステータスが吸気であり、撮像対象領域 ROI内の画素が全体として足 側（第 2の方向側）の方向に移動していると判断された場合、現在の呼吸のステータ スと判別結果とが矛盾しているため、呼気と吸気の判別内容を「呼気」に修正する（S
212)。
[0087] このようにして、呼気吸気判別部 103、呼吸周期判定部 102および呼気吸気タイミ ング判定部 104にて算出された情報（呼吸のステータスに関する情報を含む）は、不 図示の記憶部に格納される。
[0088] (第 2の実施の形態）
続いて、本発明の第 2の実施の形態について説明する。
[0089] 本実施の形態は、上述の第 1の実施の形態の変形例であるため、第 1の実施の形 態において述べた部分と同一の部分については同一符号を付し、説明は割愛する。 本実施の形態は、呼気吸気判別部 103における、撮像部 101により撮像した画像上 における画素の移動方向の判別方法が、上述の第 1の実施の形態と異なる。
[0090] 図 6および図 7は、本実施の形態における呼気吸気判別部での画像上における画 素の移動の判別方法について説明するためのフローチャートである。ここでは、便宜 上 1つのフローチャートを図 6および図 7に分割して示している。図 8は、画面上にお ける所定のブロックの移動と、そのマッチングの方法について説明するための図であ る。同図では、前フレーム（a)におけるブロック Bが現フレーム（b)のタイミングのとき には矢印 Qの方向に移動した位置にある場合を示して！/、る。
[0091] 呼気と吸気を判別する方法として、所定タイミングで取得された画像 (現フレーム） 内における撮像対象領域 ROIと、当該所定タイミングよりも 1つ前のタイミングで取得 された画像 (前フレーム）内における同位置の撮像対象領域 ROIにおいて、前フレー ムの撮像対象領域 ROI内に X方向および Y方向にお ヽて均等に区分された複数の 矩形ブロック B (第 1の領域)を設定し、これら複数の矩形ブロックそれぞれについて、 そのブロックと現フレームにおけるそのブロックがあった位置近傍の、当該ブロックと 同範囲の画素との画素毎の濃度値の差をブロック毎に加算する。
[0092] このとき、前フレームにあったブロック Bと、現フレームにおける画素分布との比較は 、前フレームにあったブロック Bを現フレームにおける当該ブロック Bがあった場所近 傍を、当該ブロック Bの大きさよりも小さい単位で移動させながら行うことで、当該プロ ック Bが微小に移動した場合にも正確なマッチングを行うことができる。もちろん、プロ ック Bを、上述の均等に区分された複数の矩形ブロックの区分毎の単位で移動させな 力 Sらマッチングを行うこともできる。
[0093] 上述のようにして前フレームにおける各ブロックについて加算された結果を不図示 の記憶部に格納し、前フレームにおける全てのブロックについて上述の加算処理を 行う。
[0094] その結果、濃度差の合計が一番小さ 、、前フレームのブロックと現フレームのブロッ ク（第 2の領域)を見つけた場合、その 2つのブロック同士は画素のパターン (画素か ら構成される模様）が最も似ていると言える。これは前フレームにおける当該ブロック 力 現フレームにおけるそのブロックの位置に移動したことによると推定できる。
[0095] このようにして、撮像対象領域 ROI内の被撮像物 (被験部位）がこのブロックの位置 の変位分だけ移動したと推定し、当該ブロックの移動量と移動方向を前フレームのブ ロックのある一点からカレントフレームのブロックの同じ位置の点へのベクトルで考え、 その Y方向の成分の符号で上向き力、下向きかを判断する。
[0096] まず、撮像対象領域 ROI内に設定されるブロック内の濃度差分の最小合計値バッ ファを初期化する（S301)。なお、本実施の形態において示すアルゴリズムでは、「m in」に代入する数値はできるだけ大き!/、値にすることが好ま 、。
[0097] Y方向における所定のサーチ範囲を設定し、 Y方向インデックス jを初期化する（S3 02)。
[0098] 次に、 X方向における所定のサーチ範囲を設定し、 X方向インデックス iを初期化す る（S303)。
[0099] 続いて、サーチ範囲高さのインデックス (Y方向におけるサーチ範囲を設定するた めのインデックス）を初期化する（S304)。
[0100] 処理効率向上のため計算結果をバッファに格納する（S305)。
[0101] サーチ範囲幅のインデックス (X方向におけるサーチ範囲を設定するためのインデ ッタス）を初期化する（S306)。
[0102] 処理効率向上のため計算結果をバッファに格納、ブロック内濃度差合計値バッファ を初期化する（S307)。
[0103] マッチング高さ（所定のブロック Bの Y方向におけるサイズの 1Z2の負にした値)ィ ンデッタスを初期化する（S308)。
[0104] 処理効率向上のため計算結果をバッファに格納する（S309)。
[0105] X方向におけるマッチング幅（X方向における所定のブロック Bのサイズの 1Z2の負 にした値）のインデックスを初期化する（S310)。 [0106] 処理効率向上のため計算結果をバッファに格納する（S311)。
[0107] 所定のブロック B内における濃度差 (画素の輝度の差分)の絶対値の合計値を加算 する（S312)。
[0108] 所定のブロック B内における濃度差分最小合計値とブロック内濃度差合計値との比 較を行う（S313)。
[0109] ブロック B内における画素の濃度の差分の最小合計値バッファへのブロック内濃度 差合計値の格納を行う（S314)。
[0110] 次に、マッチング幅のインデックスのインクリメントを行う（S315)。
[0111] マッチング幅のインデックスが X方向におけるマッチング幅より小さいかの判定を行 う（S316)。
[0112] 次に、マッチング高さのインデックスのインクリメントを行う（S317)。
[0113] 続いて、マッチング高さのインデックスが Y方向におけるマッチング高さよりも小さい か否か判定する（S318)。
[0114] サーチ範囲幅のインデックスをインクリメントする（S319)。
[0115] 次に、サーチ範囲幅のインデックスがサーチ範囲の幅より小さいか否かの判断を行 う（S320)。
[0116] サーチ範囲高さのインデックスをインクリメントする（S321)。
[0117] 次に、サーチ範囲高さのインデックスがサーチ範囲高さより小さいか否かの判断を 行う（S322)。
[0118] サーチ範囲を決定し、 X方向におけるインデックスをインクリメントする（S323)。
[0119] サーチ範囲を決定し、 X方向におけるインデックスが ROI幅より小さいか（S324)。
[0120] サーチ範囲を決定し、 Y方向におけるインデックスをインクリメントする（S325)。
[0121] サーチ範囲を決定し、 Y方向におけるインデックスが ROI高さより小さいか（S326)
[0122] そして、撮像対象領域 ROI内における画像変動（時間的変位)の向きを判断する（ S327) 0このようにして、撮像対象領域 ROI内における画素の移動方向が上向き、 或いは下向きである旨の判別（S329, S328)を行う。
[0123] すなわち、本実施の形態における呼気吸気判別部は、所定のタイミングで取得され た画像上における、所定のタイミングよりも前のタイミングで取得された画像上におけ る任意の複数画素力 なる第 1の領域と略同じ輝度の分布の画素を有する第 2の領 域を抽出し、第 1の領域の位置力 第 2の領域の位置へと移動する方向の被験者の 身長方向における方向成分が被験者の頭側を向いている場合には吸気と、被験者 の足側を向 、て 、る場合には呼気と判別する。
[0124] なお、上述の第 1および第 2の実施の形態においては、撮像部 101により、仰向け の状態の被験者 Mの足側における、撮像対象領域 ROIに対して斜め上方の位置か ら撮像を行う構成を示している力 これに限られるものではなぐ例えば撮像部 101を 、仰向けの状態の被験者 Mの頭側における、撮像対象領域 ROIに対して斜め上方 の位置から撮像を行う構成としてもよぐこの場合には、画像上における画素が被験 者 Mの足側（第 1の方向側）に移動する場合には吸気と、画像上における画素が被 験者の頭側 (第 2の方向側）に移動する場合には呼気と判別する。もちろん、被験者 に対する横側の位置における撮像対象領域 ROI〖こ対して斜め上方の位置力 撮像 を行う構成とすることもできる。すなわち、被験者 Mの胸部または腹部に対して傾きを 有する状態で撮像を行う構成であればょ ヽ。
[0125] (第 3の実施の形態）
続いて、本発明の第 3の実施の形態について説明する。
[0126] 本実施の形態は、上述の第 1の実施の形態の変形例であるため、第 1の実施の形 態において述べた部分と同一の部分については同一符号を付し、説明は割愛する。 本実施の形態は、呼気吸気判別部における、呼気と吸気の判別方法が、上述の第 1 の実施の形態と異なる。
[0127] 第 1の実施の形態では、被験者の撮像対象領域 ROI〖こ対して撮像部 101を傾斜さ せて配置する構成となっている（図 1および図 2参照）が、本実施の形態では、図 9お よび図 10に示すように、撮像部 101を被験者 Mの胸部および腹部のうち少なくとも一 方を含む撮像対象領域を被験者 Mの身体に対する横方向から撮像するように配置 している。また、撮像対象領域 ROIは、被験者 Mの胸部および腹部のうち少なくとも 一方と背景との境界を含み、撮像対象領域 ROI内における背景 Sの照度は、該胸部 および腹部のうち少なくとも一方よりも低い照度に設定されている。 [0128] すなわち、被験者 Mの呼吸状態が吸気の場合は被験者 Mの腹部または胸部は膨 れ上がり、呼気の場合は被験者 Mの腹部または胸部は縮む。これにより、撮像対象 領域 ROI内における画素の輝度の時間的差分を取ると、吸気の場合は照度の高い 部分の面積が増加し、呼気の場合は照度の高い部分の面積が減少する。これにより 呼気と吸気を区別できる。
[0129] すなわち、呼気吸気判別部 103'は、画像取得部において連続する複数の所定の タイミングで取得された複数の画像に基づ ヽて、撮像対象領域内における所定値以 上の輝度を有する画素部分の面積の時間的な増減力 被験者の呼気と吸気とを判 別する。具体的に、呼気吸気判別部 103'は、撮像対象領域内における所定値以上 の輝度を有する画素部分の面積が増加して 、る場合には吸気と、撮像対象領域内 における所定値以上の輝度を有する画素部分の面積が減少している場合は呼気と 判別する。
[0130] また、 CTスキャン装置 3のような断層撮影を行う撮像装置において、呼吸によるモ ーシヨンアーチファクトをより効果的に抑えるには、さらに最大呼吸気量、つまり呼吸 の振幅が常に一定であることが好ましい。
[0131] このため、撮像対象領域 ROI内における全画素の濃度値のフレーム間差分の絶対 値の合計を吸気中加算し、その結果得られる最大値 (呼吸の最大深さ）が常に一定と なっているどうかを判別し、異なっていれば音声などで知らせる構成とすることが望ま しい。
[0132] 具体的には、模範となる呼吸動作中における、撮像対象領域 ROI内における全画 素の濃度値 (輝度)のフレーム間の差分の絶対値の合計を、吸気中は加算し、呼気 中は減算した結果を時系列で保存し、当該保存した呼吸の吸気または呼気のタイミ ングを不図示の通知部によって音などで被験者に通知し、これに同期した呼吸を被 験者にしてもらう。このときの被験者の呼吸の最大深さ力 当該保存した模範となる呼 吸の最大深さと同等になっているかを判断し、例えば呼吸の深さや周期が所定値以 上異なっていれば、不図示の通知部によって音などで通知する。
[0133] すなわち、画像取得部において連続する複数の所定のタイミングで取得された複 数の画像内における画素の輝度の時間的変化の絶対値を、呼気吸気判別部におい て吸気中であると判別される期間中積算し、該積算した値と所定値との差が一定値 以上であるとき不図示の通知部によって通知する。
[0134] 図 11は、本発明の第 1の実施の形態による呼吸モニタリング装置を含む、医療的 処理システムにおける呼吸モニタリング方法の全体的な処理の流れを示すフローチ ヤートである。
[0135] まず、被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方を含む撮像対象領域を該撮 像対象領域に対して所定角度の傾きをもつように撮像した画像を、所定のタイミング 毎に取得する（画像取得ステップ）（S401)。
[0136] 画像取得ステップにおいて、連続する複数の所定のタイミングで取得された複数の 画像に基づいて、該画像上の画素の時間的変位力 該画素の移動方向を判別し、 該判別した移動方向に基づ!/、て被験者の呼気と吸気とを判別する（呼気吸気判別ス テツプ）（S402)。
[0137] 画像取得ステップにおいて、連続する複数の所定のタイミングで取得された複数の 画像に基づいて、該画像上の画素の輝度の時間的変化力も被験者の呼吸の周期を 判定する (周期判定ステップ）（S403)。
[0138] 続いて、周期判定ステップにおいて判定された呼吸の周期に基づいて、呼気吸気 判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する（呼気吸気タイミ ング判定ステップ）（S404)。
[0139] 次に、スキャン信号出力部 2にて、呼気吸気タイミング判定ステップにて判定された 呼気または吸気のタイミングに基づいて、所定の医療的処理としての CTスキャン処 理を行わせる。（医療的処理実行ステップ）（S405)。
[0140] このように、不図示の記憶部に格納された呼吸モニタリングプログラムを不図示の制 御部に実行させることにより、上述した呼吸モニタリング方法における各ステップが実 現される。
[0141] 本実施の形態では装置内部に発明を実施する機能が予め記録されている場合で 説明をした力 これに限らず同様の機能をネットワーク力 装置にダウンロードしても 良いし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものを装置にインストールしてもよい。 記録媒体としては、 CD— ROM等プログラムを記憶でき、かつ装置が読み取り可能 な記録媒体であれば、その形態は何れの形態であっても良い。またこのように予めィ ンストールやダウンロードにより得る機能は装置内部の OS (オペレーティング 'システ ム）等と共働してその機能を実現させるものであってもよ 、。
[0142] 以上のように、本実施の形態では、呼吸に同期した医療的処理を行うために呼吸を 計測する方法として、撮像部を被験者の足元の上方に設置して斜め下方に胸部また は腹部を撮像し、動きのある部分を見つけ出し、その部分を撮像対象領域 ROIとし、 その部分の画像の時系列上の差分を計算して変化量を出し、それを呼吸の変化量と するしくみを考えた。その際、変化を強調するため差分の絶対値を変化量とする。
[0143] なお、上述した実施の形態では、呼気吸気判別部 103による呼気と吸気の判別を 、呼吸周期判定部 102による呼吸の周期の判定に先立って行う例を示した力 これ に限られるものではなぐ呼吸周期判定部 102による処理および呼気吸気判別部 10 3による処理の 、ずれかを先に行ってもょ 、し、両者を同時に行うようにしてもょ 、こと は言うまでもない。
[0144] なお、本実施の形態では、医療的処理実行部により行わせる所定の医療的処理の 一例として、 CTスキャン装置による撮像を挙げた力 これに限られるものではなぐ例 えば他の断層撮像装置である MRI (Magnetic -Resonance -Imaging)装置によ る撮像や、外科的処置などを採用することも可能である。
[0145] 本発明を特定の態様により詳細に説明した力 本発明の精神および範囲を逸脱し ないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。 産業上の利用可能性
[0146] 以上に詳述したように本発明によれば、非接触で被験者の呼気と吸気を判別する ことのできる技術を提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方を含む撮像対象領域を該撮像対象 領域に対して所定角度の傾きをもつように撮像した画像を、所定のタイミング毎に取 得する画像取得部と、
前記画像取得部において、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複 数の画像に基づ 、て、該画像上の画素の時間的変位力 該画素の移動方向を判別 し、該判別した移動方向に基づ！/ヽて前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気吸気 判別部と
を備えてなる呼吸モニタリング装置。
[2] 請求項 1に記載の呼吸モニタリング装置にお!、て、
前記呼気吸気判別部は、前記画像上における画素が、前記被験者に対して撮像 する方向の、前記被験者の身長方向および該被験者に対する横方向と略平行な平 面上における方向成分としての第 1の方向側に移動する場合には吸気と、前記画像 上における画素が前記第 1の方向と略反対の第 2の方向側に移動する場合には呼 気と判別する呼吸モニタリング装置。
[3] 請求項 2に記載の呼吸モニタリング装置において、
前記画像取得部にて取得される画像上の前記撮像対象領域内における、前記被 験者の身長方向と略平行な方向における画素の座標を y、前記被験者の身長方向と 略直交する方向における画素の座標を x、時刻を t、時刻 tにおける座標 (X, y)の画 素の輝度を I (x, y, t)とするとき、前記被験者の身長方向と略平行な方向における前 記撮像対象領域内の全画素に関する速度 dy/dtは、
dy/dt = -(-∑∑(( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y))*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d t)*( d I(x, y,t)/ 3 y))+∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d y)*( d I(x,y,t)/ d t)))/(∑∑( 3 l(x ,y,t)/ 3 y)2*∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2— (∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y))2) (ここで、 各∑∑における最初の∑は前記撮像対象領域内での x方向および y方向の内いず れか一方における全画素についての和、 2番目の∑は前記撮像対象領域内での X 方向および y方向の内いずれか他方における全画素についての和である。 ) で与えられ、 前記呼気吸気判別部は、前記 dy/dtの速度方向が、前記画像上における前記第 1 の方向側を向くときは吸気と、前記画像上における前記第 2の方向側を向くときは呼 気と判別する呼吸モニタリング装置。
[4] 請求項 2に記載の呼吸モニタリング装置において、
呼気吸気判別部は、所定のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域内から 、前記所定のタイミングよりも前のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域内 における任意の複数画素力 なる第 1の領域と略同じ輝度の分布の画素を有する第 2の領域を抽出し、前記撮像対象領域内における前記第 1の領域の位置力 第 2の 領域の位置へと移動する方向の前記被験者の身長方向における方向成分が前記第 1の方向側を向いている場合には吸気と、前記第 2の方向側を向いている場合には 呼気と判別する呼吸モニタリング装置。
[5] 請求項 1に記載の呼吸モニタリング装置にお!、て、
前記画像取得部において、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複 数の画像に基づ 、て、該画像上の画素の輝度の時間的変化から前記被験者の呼吸 の周期を判定する周期判定部と、
前記周期判定部にお 、て判定された呼吸の周期に基づ 、て、前記呼気吸気判別 部にて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する呼気吸気タイミング判定部 と
を有する呼吸モニタリング装置。
[6] 被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方と、該胸部および腹部のうち少なくと も一方よりも低い照度に設定されている背景との境界を含む撮像対象領域を前記被 験者の身体に対する横方向から撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する画 像取得部と、
前記画像取得部において、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複 数の画像に基づいて、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有する画 素部分の面積の時間的な増減力 前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気吸気 判別部と
を備えてなる呼吸モニタリング装置。
[7] 請求項 6に記載の呼吸モニタリング装置において、
前記呼気吸気判別部は、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有す る画素部分の面積が増加している場合には吸気と、前記撮像対象領域内における 所定値以上の輝度を有する画素部分の面積が減少している場合は呼気と判別する 呼吸モニタリング装置。
[8] 請求項 6に記載の呼吸モニタリング装置において、
前記画像取得部において、連続する複数の前記所定のタイミングで取得された複 数の画像に基づ 、て、該画像上の画素の輝度の時間的変化から前記被験者の呼吸 の周期を判定する周期判定部と、
前記周期判定部にお 、て判定された呼吸の周期に基づ 、て、前記呼気吸気判別 部にて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する呼気吸気タイミング判定部 と
を有する呼吸モニタリング装置。
[9] 請求項 5に記載の呼吸モニタリング装置において、
前記画像取得部にお!、て、連続する複数の所定のタイミングで取得された複数の 画像内における画素の輝度の時間的変化の絶対値を、前記呼気吸気判別部におい て吸気中であると判別される期間中積算し、該積算した値と所定値との差が一定値 以上であるとき所定の通知を行う通知部を有する呼吸モニタリング装置。
[10] 請求項 1に記載の呼吸モニタリング装置と、
仰向けの状態の前記被験者の足側において、前記撮像対象領域に対して斜め上 方の位置力ゝら該撮像対象領域を撮像する撮像部とを備えてなる呼吸モニタリングシ ステム。
[11] 請求項 6に記載の呼吸モニタリング装置と、
被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方と、該胸部および腹部のうち少なくと も一方よりも低い照度に設定されている背景との境界を含む撮像対象領域を前記被 験者の身体に対する横方向から撮像する撮像部とを備えてなる呼吸モニタリングシス テム。
[12] 請求項 5に記載の呼吸モニタリング装置と、 前記呼気吸気タイミング判定部にて判定された呼気または吸気のタイミングに基づ いて、所定の医療的処理を行わせる医療的処理実行部と
を有する医療的処理システム。
[13] 請求項 12に記載の医療的処理システムにおいて、
前記所定の医療的処理は、 MRIによる撮像処理である医療的処理システム。
[14] 請求項 12に記載の医療的処理システムにおいて、
前記所定の医療的処理は、 CTスキャンによる撮像処理である医療的処理システム
[15] 被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方を含む撮像対象領域を該撮像対象 領域に対して所定角度の傾きをもつように撮像した画像を、所定のタイミング毎に取 得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づ!、て、該画像上の画素の時間的変位から該画素の移動方向を 判別し、該判別した移動方向に基づ！ヽて前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気 吸気判別ステップと
を有する呼吸モニタリング方法。
[16] 請求項 15に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記呼気吸気判別ステップは、前記画像上における画素が、前記被験者に対して 撮像する方向の、前記被験者の身長方向および該被験者に対する横方向と略平行 な平面上における方向成分としての第 1の方向側に移動する場合には吸気と、前記 画像上における画素が前記第 1の方向と略反対の第 2の方向側に移動する場合に は呼気と判別する呼吸モニタリング方法。
[17] 請求項 16に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記画像取得ステップにて取得される画像上の前記撮像対象領域内における、前 記被験者の身長方向と略平行な方向における画素の座標を y、前記被験者の身長 方向と略直交する方向における画素の座標を x、時刻を t、時刻 tにおける座標 (X, y )の画素の輝度を I (x, y, t)とするとき、前記被験者の身長方向と略平行な方向にお ける前記撮像対象領域内の全画素に関する速度 dy/dtは、 dy/dt = -(-∑∑(( 3 I(x,y,t)/ 3 x)*( 3 I(x,y,t)/ 3 y))*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ 3 1)*( 3 I(x, y,t)/ 3 y))+∑∑( 3 I(x,y,t)/ 3 x)2*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d y)*( 3 I(x,y,t)/ d t)))/(∑∑( 3 l(x ,y,t)/ 3 y)2*∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2— (∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y))2) (ここで、 各∑∑における最初の∑は前記撮像対象領域内での x方向および y方向の内いず れか一方における全画素についての和、 2番目の∑は前記撮像対象領域内での X 方向および y方向の内いずれか他方における全画素についての和である。 ) で与えられ、
前記呼気吸気判別ステップは、前記 dy/dtの速度方向が、前記画像上における前 記第 1の方向側を向くときは吸気と、前記画像上における前記第 2の方向側を向くと きは呼気と判別する呼吸モニタリング方法。
[18] 請求項 16に記載の呼吸モニタリング方法において、
呼気吸気判別ステップは、所定のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域 内から、前記所定のタイミングよりも前のタイミングで取得された画像上の撮像対象領 域内における任意の複数画素力 なる第 1の領域と略同じ輝度の分布の画素を有す る第 2の領域を抽出し、前記撮像対象領域内における前記第 1の領域の位置力 第 2の領域の位置へと移動する方向の前記被験者の身長方向における方向成分が前 記第 1の方向側を向いている場合には吸気と、前記第 2の方向側を向いている場合 には呼気と判別する呼吸モニタリング方法。
[19] 請求項 15に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づいて、該画像上の画素の輝度の時間的変化力 前記被験者の 呼吸の周期を判定する周期判定ステップと、
前記周期判定ステップにおいて判定された呼吸の周期に基づいて、前記呼気吸気 判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する呼気吸気タイミ ング半 IJ定ステップと
を有する呼吸モニタリング方法。
[20] 被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方と、該胸部および腹部のうち少なくと も一方よりも低い照度に設定されている背景との境界を含む撮像対象領域を前記被 験者の身体に対する横方向から撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する画 像取得ステップと、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づいて、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有す る画素部分の面積の時間的な増減力 前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気 吸気判別ステップと
を有する呼吸モニタリング方法。
[21] 請求項 20に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記呼気吸気判別ステップは、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度 を有する画素部分の面積が増加している場合には吸気と、前記撮像対象領域内に おける所定値以上の輝度を有する画素部分の面積が減少している場合は呼気と判 別する呼吸モニタリング方法。
[22] 請求項 20に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づいて、該画像上の画素の輝度の時間的変化力 前記被験者の 呼吸の周期を判定する周期判定ステップと、
前記周期判定ステップにおいて判定された呼吸の周期に基づいて、前記呼気吸気 判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する呼気吸気タイミ ング半 IJ定ステップと
を有する呼吸モニタリング方法。
[23] 請求項 19に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の所定のタイミングで取得された複 数の画像内における画素の輝度の時間的変化の絶対値を、前記呼気吸気判別ステ ップにおいて吸気中であると判別される期間中積算し、該積算した値と所定値との差 が一定値以上であるとき所定の通知を行う通知ステップを有する呼吸モニタリング方 法。
[24] 請求項 19に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記呼気吸気タイミング判定ステップにて判定された呼気または吸気のタイミング に基づ!/、て、所定の医療的処理を行わせる医療的処理実行ステップと を有する呼吸モニタリング方法。
[25] 請求項 24に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記所定の医療的処理は、 MRIによる撮像処理である呼吸モニタリング方法。
[26] 請求項 24に記載の呼吸モニタリング方法において、
前記所定の医療的処理は、 CTスキャンによる撮像処理である呼吸モニタリング方 法。
[27] 被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方を含む撮像対象領域を該撮像対象 領域に対して所定角度の傾きをもつように撮像した画像を、所定のタイミング毎に取 得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づ!、て、該画像上の画素の時間的変位から該画素の移動方向を 判別し、該判別した移動方向に基づ！ヽて前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気 吸気判別ステップと
をコンピュータに実行させる呼吸モニタリングプログラム。
[28] 請求項 27に記載の呼吸モニタリングプログラムにおいて、
前記呼気吸気判別ステップは、前記画像上における画素が、前記被験者に対して 撮像する方向の、前記被験者の身長方向および該被験者に対する横方向と略平行 な平面上における方向成分としての第 1の方向側に移動する場合には吸気と、前記 画像上における画素が前記第 1の方向と略反対の第 2の方向側に移動する場合に は呼気と判別する呼吸モニタリングプログラム。
[29] 請求項 28に記載の呼吸モニタリングプログラムにおいて、
前記画像取得ステップにて取得される画像上の前記撮像対象領域内における、前 記被験者の身長方向と略平行な方向における画素の座標を y、前記被験者の身長 方向と略直交する方向における画素の座標を x、時刻を t、時刻 tにおける座標 (X, y )の画素の輝度を I (x, y, t)とするとき、前記被験者の身長方向と略平行な方向にお ける前記撮像対象領域内の全画素に関する速度 dy/dtは、
dy/dt = -(-∑∑(( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y))*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d t)*( d I(x, y,t)/ 3 y))+∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2*∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ 3 y)*( 3 I(x,y,t)/ 3 1)))/(∑∑( 3 l(x ,y,t)/ 3 y)2*∑∑( 3 I(x,y,t)/ d x)2— (∑∑ (( 3 I(x,y,t)/ d x)*( d I(x,y,t)/ d y))2) (ここで、 各∑∑における最初の∑は前記撮像対象領域内での x方向および y方向の内いず れか一方における全画素についての和、 2番目の∑は前記撮像対象領域内での X 方向および y方向の内いずれか他方における全画素についての和である。 ) で与えられ、
前記呼気吸気判別ステップは、前記 dy/dtの速度方向が、前記画像上における前 記第 1の方向側を向くときは吸気と、前記画像上における前記第 2の方向側を向くと きは呼気と判別する呼吸モニタリングプログラム。
[30] 請求項 28に記載の呼吸モニタリングプログラムにおいて、
呼気吸気判別ステップは、所定のタイミングで取得された画像上の撮像対象領域 内から、前記所定のタイミングよりも前のタイミングで取得された画像上の撮像対象領 域内における任意の複数画素力 なる第 1の領域と略同じ輝度の分布の画素を有す る第 2の領域を抽出し、前記撮像対象領域内における前記第 1の領域の位置力 第 2の領域の位置へと移動する方向の前記被験者の身長方向における方向成分が前 記第 1の方向側を向いている場合には吸気と、前記第 2の方向側を向いている場合 には呼気と判別する呼吸モニタリングプログラム。
[31] 請求項 27に記載の呼吸モニタリングプログラムにおいて、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づいて、該画像上の画素の輝度の時間的変化力 前記被験者の 呼吸の周期を判定する周期判定ステップと、
前記周期判定ステップにおいて判定された呼吸の周期に基づいて、前記呼気吸気 判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する呼気吸気タイミ ング半 IJ定ステップと
を有する呼吸モニタリングプログラム。
[32] 被験者の胸部および腹部のうち少なくとも一方と、該胸部および腹部のうち少なくと も一方よりも低い照度に設定されている背景との境界を含む撮像対象領域を前記被 験者の身体に対する横方向から撮像した画像を、所定のタイミング毎に取得する画 像取得ステップと、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づいて、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度を有す る画素部分の面積の時間的な増減力 前記被験者の呼気と吸気とを判別する呼気 吸気判別ステップと
をコンピュータに実行させる呼吸モニタリングプログラム。
[33] 請求項 32に記載の呼吸モニタリングプログラムにおいて、
前記呼気吸気判別ステップは、前記撮像対象領域内における所定値以上の輝度 を有する画素部分の面積が増加している場合には吸気と、前記撮像対象領域内に おける所定値以上の輝度を有する画素部分の面積が減少している場合は呼気と判 別する呼吸モニタリングプログラム。
[34] 請求項 32に記載の呼吸モニタリングプログラムにおいて、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の前記所定のタイミングで取得され た複数の画像に基づいて、該画像上の画素の輝度の時間的変化力 前記被験者の 呼吸の周期を判定する周期判定ステップと、
前記周期判定ステップにおいて判定された呼吸の周期に基づいて、前記呼気吸気 判別ステップにて判別された呼気または吸気のタイミングを判定する呼気吸気タイミ ング半 IJ定ステップと
を有する呼吸モニタリングプログラム。
[35] 請求項 31に記載の呼吸モニタリングプログラムにお ヽて、
前記画像取得ステップにお 、て、連続する複数の所定のタイミングで取得された複 数の画像内における画素の輝度の時間的変化の絶対値を、前記呼気吸気判別ステ ップにおいて吸気中であると判別される期間中積算し、該積算した値と所定値との差 が一定値以上であるとき所定の通知を行う通知ステップを有する呼吸モニタリングプ ログラム。
[36] 請求項 31に記載の呼吸モニタリングプログラムにお ヽて、
前記呼気吸気タイミング判定ステップにて判定された呼気または吸気のタイミング に基づ!/、て、所定の医療的処理を行わせる医療的処理実行ステップと を有する呼吸モニタリングプログラム。
請求項 36に記載の呼吸モニタリングプログラムにおいて、
前記所定の医療的処理は、 MRIによる撮像処理である呼吸モニタリングプログラム 請求項 36に記載の呼吸モニタリングプログラムにおいて、
前記所定の医療的処理は、 CTスキャンによる撮像処理である呼吸モニタリングプロ
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