JP2021194140A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】医師の診断時間を短縮させる。【解決手段】画像処理装置は、同一の被写体を放射線撮影することにより得られた静止画像４１と動態画像４３とを取得し、静止画像４１から第１解析対象範囲４２を検出するとともに、動態画像４３から第１解析対象範囲４２に対応する第２解析対象範囲４４を検出する。第２解析対象範囲４４において動態画像４３を解析し、生体運動に伴う変化から代表機能情報４６を生成する。第２解析対象範囲４４を第１解析対象範囲４２に合わせるように、第２解析対象範囲４４の変形及び位置合わせを行い、変形及び位置合わせが行われた第２解析対象範囲４４における代表機能情報４６を静止画像４１に重ねて、代表機能情報が付加された静止画像４７を生成する。【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関する。

従来の放射線撮影検査における静止画像は、動きの情報がないため、機能情報は得られず、形態情報についてのみ評価が可能である。これに対し、生体の動態を放射線撮影することにより得られる動態画像は、呼吸に伴う肺の動きや血流の動き等を観察できることから、病気の診断に役立つことが期待されている。
その一方で、動態画像は複数のフレーム画像から構成されているため、その情報は、静止画像に比べて非常に膨大であり、動態画像から診断に有効な情報を読み取ろうとすると、時間がかかってしまう。

このような問題に対し、被検体にＸ線を照射するとともに被検体を透過したＸ線を検出することにより、Ｘ線動画像を表示するＸ線診断装置において、Ｘ線動画像の中から重要度の高い複数の画像を選出し、選出された複数の画像をサムネイルとして一覧表示するものが提案されている（特許文献１参照）。

また、所定の時間内に複数回のＸ線撮影を行って得られる複数のＸ線透過画像を連続画像として記録するＸ線画像診断装置において、Ｘ線透過画像のピクセル値に基づいて、連続画像の関心区間を設定し、設定された関心区間にある複数のＸ線透過画像を連続して表示するものが提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１２−１１１２０号公報 特開２００６−１３０１２９号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術においても、動態画像の中から選出される画像が複数あるため、読影する際には、ある程度の時間がかかってしまう。このように、動態画像の情報については、静止画像に比べて読み取りに時間がかかり、医師の診断時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、医師の診断時間を短縮させることを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、同一の被写体を放射線撮影することにより得られた静止画像と動態画像とを取得する取得手段と、前記静止画像から第１解析対象範囲を検出する第１検出手段と、前記動態画像から前記第１解析対象範囲に対応する第２解析対象範囲を検出する第２検出手段と、前記第２解析対象範囲において前記動態画像を解析し、生体運動に伴う変化から代表機能情報を生成する生成手段と、前記第２解析対象範囲を前記第１解析対象範囲に合わせるように、前記第２解析対象範囲の変形及び位置合わせを行う位置調整手段と、前記変形及び位置合わせが行われた前記第２解析対象範囲における代表機能情報を、前記静止画像に重ねる重ね手段と、を備える画像処理装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記代表機能情報が重ねられた静止画像を表示手段に表示させる表示制御手段を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像処理装置において、前記代表機能情報は、換気、血流、換気血流バランス、肺の運動量又は肺の移動方向を示す情報である。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像処理装置において、前記代表機能情報は、胸郭幅、横隔膜移動量、気道径、心臓幅、肺野面積、気道面積又は心臓面積の計測に係る情報である。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像処理装置において、前記代表機能情報は、異常部位を示す情報である。

請求項６に記載の発明は、請求項３又は４に記載の画像処理装置において、前記生成手段は、前記動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、前記生体運動に伴う変化が最大となるフレーム画像から前記代表機能情報を生成する。

請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の画像処理装置において、前記生成手段は、前記代表機能情報として、前記動態画像を構成する複数のフレーム画像のそれぞれに対応する前記生体運動に伴う変化を示す値を画素値とする複数の画像に画像処理を施すことによって、１枚の代表画像を生成する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像処理装置において、前記画像処理は、ＭＩＰ処理、ＭＩＮＩＰ処理又はＰｅａｋ Ｔｏ Ｐｅａｋ処理である。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の画像処理装置において、前記静止画像は、前記動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、一部の複数のフレーム画像を合成した画像である。

請求項１０に記載の発明は、同一の被写体を放射線撮影することにより得られた静止画像と動態画像とを取得する工程と、前記静止画像から第１解析対象範囲を検出する工程と、前記動態画像から前記第１解析対象範囲に対応する第２解析対象範囲を検出する工程と、前記第２解析対象範囲において前記動態画像を解析し、生体運動に伴う変化から代表機能情報を生成する工程と、前記第２解析対象範囲を前記第１解析対象範囲に合わせるように、前記第２解析対象範囲の変形及び位置合わせを行う工程と、前記変形及び位置合わせが行われた前記第２解析対象範囲における代表機能情報を、前記静止画像に重ねる工程と、を含む画像処理方法である。

本発明によれば、医師の診断時間を短縮させることができる。

本発明の実施形態における画像撮影システムの全体構成を示す図である。 本発明の概要を示す図である。 撮影用コンソールにおいて実行される撮影制御処理を示すフローチャートである。 診断用コンソールにおいて実行される代表機能情報付加処理を示すフローチャートである。 異常部位を検出する方法の一例を説明するための図である。 胸部正面画像に肺の運動量を示す代表機能情報を重ねた画像の例である。 胸部正面画像に肺の運動量から求めた異常部位を示す代表機能情報を重ねた画像の例である。 胸部正面画像に胸郭幅を示す代表機能情報を重ねた画像の例である。 胸郭幅を示す代表機能情報が肺野と重なった状態の胸部正面画像の例である。 胸部正面画像に肺野面積を示す代表機能情報を重ねた画像の例である。 動態画像の一部から静止画像を合成する方法を説明するための図である。

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

〔画像撮影システムの構成〕
図１に、本実施形態における画像撮影システム１００の全体構成を示す。
図１に示すように、画像撮影システム１００は、撮影装置１と、撮影用コンソール２とが通信ケーブル等により接続され、撮影用コンソール２と、診断用コンソール３とがＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークＮＴを介して接続されて構成されている。画像撮影システム１００を構成する各装置は、ＤＩＣＯＭ（Digital Image and Communications in Medicine）規格に準じており、各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭに則って行われる。

〔撮影装置の構成〕
撮影装置１は、呼吸運動に伴う肺の膨張及び収縮の形態変化、心臓の拍動等の、周期性（サイクル）を持つ動態を撮影可能な撮影手段である。動態撮影では、被写体Ｍに対し、Ｘ線等の放射線をパルス状にして所定時間間隔で繰り返し照射するか（パルス照射）、又は、低線量率にして途切れなく継続して照射する（連続照射）ことで、被写体Ｍの動態を示す複数の画像を取得する。動態撮影により得られた一連の画像を動態画像と呼ぶ。また、動態画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。以下の実施形態では、パルス照射により胸部正面の動態撮影を行う場合を例にして説明する。また、撮影装置１は、静止画像を撮影することもできる。

放射線源１１は、被写体Ｍを挟んで放射線検出部１３と対向する位置に配置され、放射線照射制御装置１２の制御に従って、被写体Ｍに対し放射線（Ｘ線）を照射する。
放射線照射制御装置１２は、撮影用コンソール２に接続されており、撮影用コンソール２から入力された放射線照射条件に基づいて放射線源１１を制御して放射線撮影を行う。撮影用コンソール２から入力される放射線照射条件は、例えば、パルスレート、パルス幅、パルス間隔、１撮影あたりの撮影フレーム数、Ｘ線管電流の値、Ｘ線管電圧の値、付加フィルター種等である。パルスレートは、１秒あたりの放射線照射回数であり、後述するフレームレートと一致している。パルス幅は、放射線照射１回あたりの放射線照射時間である。パルス間隔は、１回の放射線照射開始から次の放射線照射開始までの時間であり、後述するフレーム間隔と一致している。

放射線検出部１３は、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）等の半導体イメージセンサーにより構成される。ＦＰＤは、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線源１１から照射されて少なくとも被写体Ｍを透過した放射線をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の検出素子（画素）がマトリックス状に配列されている。各画素は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング部を備えて構成されている。ＦＰＤには、Ｘ線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、いずれを用いてもよい。
放射線検出部１３は、被写体Ｍを挟んで放射線源１１と対向するように設けられている。

読取制御装置１４は、撮影用コンソール２に接続されている。読取制御装置１４は、撮影用コンソール２から入力された画像読取条件に基づいて放射線検出部１３の各画素のスイッチング部を制御して、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチングしていき、放射線検出部１３に蓄積された電気信号を読み取ることにより、画像データを取得する。この画像データが動態画像の各フレーム画像や静止画像である。動態画像の各フレーム画像や静止画像の各画素は、構造物が存在すると構造物によって放射線検出部１３への放射線到達量が減少するため、画素値（濃度値）が低くなる。例えば、胸部画像の肺野領域において、肋骨、肺血管、腫瘍等が存在する領域は、背景の肺野領域に比べて濃度値が低くなる。読取制御装置１４は、取得した動態画像や静止画像を撮影用コンソール２に出力する。画像読取条件は、例えば、フレームレート、フレーム間隔、画素サイズ、画像サイズ（マトリックスサイズ）等である。フレームレートは、１秒あたりに取得するフレーム画像数であり、パルスレートと一致している。フレーム間隔は、１回のフレーム画像の取得動作開始から次のフレーム画像の取得動作開始までの時間であり、パルス間隔と一致している。

ここで、放射線照射制御装置１２と読取制御装置１４は互いに接続され、互いに同期信号をやり取りして放射線照射動作と画像の読み取りの動作を同調させるようになっている。

〔撮影用コンソールの構成〕
撮影用コンソール２は、放射線照射条件や画像読取条件を撮影装置１に出力して撮影装置１による放射線撮影及び放射線画像の読み取り動作を制御するとともに、撮影装置１により取得された動態画像や静止画像を、撮影技師等の撮影実施者によるポジショニングの確認や診断に適した画像であるか否かの確認用に表示する。
撮影用コンソール２は、図１に示すように、制御部２１、記憶部２２、操作部２３、表示部２４、通信部２５を備えて構成され、各部はバス２６により接続されている。

制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。制御部２１のＣＰＵは、操作部２３の操作に応じて、記憶部２２に記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って撮影制御処理（図３参照）を始めとする各種処理を実行し、撮影用コンソール２の各部の動作や、撮影装置１の放射線照射動作及び読み取り動作を集中制御する。

記憶部２２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部２２は、制御部２１で実行される各種プログラムやプログラムによる処理の実行に必要なパラメーター、処理結果等のデータを記憶する。例えば、記憶部２２は、撮影制御処理を実行するためのプログラムを記憶している。また、記憶部２２は、被写体部位に対応付けて放射線照射条件及び画像読取条件を記憶している。各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部２１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。

操作部２３は、カーソルキー、文字・数字入力キー及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部２１に出力する。また、操作部２３は、表示部２４の表示画面にタッチパネルを備えてもよく、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部２１に出力する。

表示部２４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターにより構成され、制御部２１から入力される表示信号の指示に従って、操作部２３からの入力指示やデータ等を表示する。

通信部２５は、ＬＡＮアダプターやモデムやＴＡ（Terminal Adapter）等を備え、通信ネットワークＮＴに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。

〔診断用コンソールの構成〕
診断用コンソール３は、撮影用コンソール２から動態画像や静止画像を取得し、取得した画像や画像の解析結果を表示して医師の診断を支援するための画像処理装置である。
診断用コンソール３は、図１に示すように、制御部３１、記憶部３２、操作部３３、表示部３４、通信部３５を備えて構成され、各部はバス３６により接続されている。

制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により構成される。制御部３１のＣＰＵは、操作部３３の操作に応じて、記憶部３２に記憶されているシステムプログラムや、各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って、代表機能情報付加処理（図４参照）を始めとする各種処理を実行し、診断用コンソール３の各部の動作を集中制御する。

記憶部３２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部３２は、制御部３１で代表機能情報付加処理を実行するためのプログラムを始めとする各種プログラムやプログラムによる処理の実行に必要なパラメーター、処理結果等のデータを記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部３１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。

また、記憶部３２には、動態画像や静止画像が、患者情報（患者ＩＤ、患者の氏名、身長、体重、年齢、性別等）、検査情報（検査ＩＤ、検査日、被写体部位等）と対応付けられて記憶される。

操作部３３は、カーソルキー、文字・数字入力キー及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部３１に出力する。また、操作部３３は、表示部３４の表示画面にタッチパネルを備えてもよく、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部３１に出力する。

表示部３４は、ＬＣＤ等のモニターにより構成され、制御部３１から入力される表示信号の指示に従って、各種表示を行う。

通信部３５は、ＬＡＮアダプターやモデムやＴＡ等を備え、通信ネットワークＮＴに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。

制御部３１は、同一の被写体Ｍを放射線撮影することにより得られた静止画像と動態画像とを取得する。すなわち、制御部３１は、取得手段として機能する。

制御部３１は、静止画像から第１解析対象範囲を検出する。すなわち、制御部３１は、第１検出手段として機能する。

制御部３１は、動態画像から第１解析対象範囲に対応する第２解析対象範囲を検出する。すなわち、制御部３１は、第２検出手段として機能する。

解析対象範囲（第１解析対象範囲、第２解析対象範囲）は、機能情報（代表機能情報）ごとに予め定められている。各機能情報（代表機能情報）に対する解析対象範囲は、記憶部３２に記憶されている。例えば、換気や血流が解析される胸部正面画像からは、解析対象範囲として、肺野が検出される。

制御部３１は、第２解析対象範囲において動態画像を解析し、生体運動に伴う変化から代表機能情報を生成する。すなわち、制御部３１は、生成手段として機能する。
具体的には、制御部３１は、動態画像を構成する各フレーム画像の第２解析対象範囲を解析し、フレーム画像ごとに機能情報を生成する。機能情報とは、生体運動に伴う変化から得られる情報である。制御部３１は、フレーム画像ごとに生成された機能情報に基づいて、動態画像における代表的な機能情報として、代表機能情報を生成する。

代表機能情報として、例えば、換気、血流、換気血流バランス、肺の運動量、肺の移動方向等を示す情報が用いられる。
また、代表機能情報として、異常部位を示す情報が用いられる。

また、代表機能情報として、胸郭幅、横隔膜移動量、気道径、心臓幅、肺野面積、気道面積、心臓面積等の計測に係る情報が用いられる。

機能情報（代表機能情報）は、画像グループと、計測値グループと、に分けられる。
画像グループに含まれる機能情報（代表機能情報）としては、換気、血流、換気血流バランス、肺の運動量、肺の移動方向、異常部位等が挙げられる。

換気は、呼吸運動と同期した低周波数の画素値変化である。換気を示す機能情報は、各位置（画素）について、呼吸運動による呼気・吸気の流れの変化の大きさを画素値として表した情報である。換気を示す機能情報（代表機能情報）を表示する際には、この画素値に応じた色で表した画像が表示される。

血流は、心拍と同期した高周波数の画素値変化である。血流を示す機能情報は、各位置（画素）について、血液の流れの変化の大きさを画素値として表した情報である。血流を示す機能情報（代表機能情報）を表示する際には、この画素値に応じた色で表した画像が表示される。

換気血流バランスは、換気と血流の比率である。換気血流バランスを示す機能情報は、各位置（画素）に対応する換気と血流の比率を画素値として表した情報である。換気血流バランスを示す機能情報（代表機能情報）を表示する際には、この画素値に応じた色で表した画像が表示される。

肺の運動量は、呼吸運動に伴う肺の各位置における移動量であり、例えば、オプティカルフロー処理で計算された任意部位の移動量から求められる。肺の運動量を示す機能情報は、各位置（画素）における移動量を画素値として表した情報である。肺の運動量を示す機能情報（代表機能情報）を表示する際には、この画素値に応じた色で表した画像が表示される。

肺の移動方向（角度）は、呼吸運動に伴う肺の各位置における移動方向であり、例えば、オプティカルフロー処理で計算された任意部位の移動方向から求められる。肺の移動方向を示す機能情報は、各位置（画素）に、その位置での移動方向を対応付けた情報である。肺の移動方向を示す機能情報（代表機能情報）を表示する際には、各位置（画素）における移動方向に応じた色で表した画像が表示される。

異常部位は、換気、血流、換気血流バランス、肺の運動量、肺の移動方向等の解析結果から検出された異常部位（動かないところ、動きが悪いところ等）である。例えば、動きの閾値を１ｃｍとした場合、動きが１ｃｍ未満のところを異常部位と判断する。異常部位を示す代表機能情報を表示する際には、異常部位に相当する位置の画素を、その他の領域と識別可能な色で表した画像が表示される。

異常部位を検出する際には、動態画像を構成する各フレーム画像に対応する、換気、血流、換気血流バランス、肺の運動量、肺の移動方向等の機能情報を示す信号値（生体運動に伴う変化を示す値）を画素値とする各画像から、異常部位を検出する。いずれの機能情報を用いて異常部位を検出するかは、ユーザーにより指定されてもよいし、予め定められていてもよい。

計測値グループに含まれる機能情報（代表機能情報）としては、胸郭幅、横隔膜移動量、気道径、心臓幅、肺野面積、気道面積、心臓面積等が挙げられる。
胸郭幅、横隔膜移動量、気道径、心臓幅を示す代表機能情報には、各部位の計測結果の最小値と最大値（又は変化量）が含まれる。胸郭幅、横隔膜移動量、気道径、心臓幅を示す代表機能情報に、計測対象部位を示す線、点、矢印等が含まれていてもよい。

肺野面積、気道面積、心臓面積を示す代表機能情報には、各部位の計測結果の最小値と最大値（又は変化量）が含まれる。肺野面積、気道面積、心臓面積を示す代表機能情報に、計測対象面積に対応する領域を示す輪郭が含まれていてもよい。

制御部３１は、動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、生体運動に伴う変化が最大となるフレーム画像（特異点）から代表機能情報を生成する。特異点は、動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、動態における代表的な瞬間に対応する代表的なフレーム画像である。
例えば、換気や血流の場合、制御部３１は、肺野内の換気や血流を示す信号値の平均が最大となるフレーム画像を特異点とし、特異点における機能情報（換気や血流を示す信号値を画像化（可視化）した情報）を代表機能情報とする。
胸郭幅や肺野面積の場合、制御部３１は、胸郭幅や肺野面積が最大となるフレーム画像と、胸郭幅や肺野面積が最小となるフレーム画像と、を特異点とし、特異点における機能情報（最大値及び最小値）から代表機能情報を生成する。

制御部３１は、代表機能情報として、動態画像を構成する複数のフレーム画像のそれぞれに対応する生体運動に伴う変化を示す値を画素値とする複数の画像に画像処理を施すことによって、１枚の代表画像を生成する。
画像処理として、ＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）処理、ＭＩＮＩＰ（Minimum Intensity Projection）処理又はＰｅａｋ Ｔｏ Ｐｅａｋ処理が挙げられる。

ＭＩＰ処理は、各フレーム画像に対応する機能情報画像（換気や血流等の機能情報を示す信号値を画素値とする画像）から、時間変化に沿って画素（位置）ごとに信号値の最大値を求め、この最大値を画素値として採用する処理である。
ＭＩＮＩＰ処理は、各フレーム画像に対応する機能情報画像（換気や血流等の機能情報を示す信号値を画素値とする画像）から、時間変化に沿って画素（位置）ごとに信号値の最小値を求め、この最小値を画素値として採用する処理である。
Ｐｅａｋ Ｔｏ Ｐｅａｋ処理は、各フレーム画像に対応する機能情報画像（換気や血流等の機能情報を示す信号値を画素値とする画像）から、時間変化に沿って画素（位置）ごとに信号値の最大値と最小値を求め、この最大値と最小値の差分を画素値として採用する処理である。

制御部３１は、第２解析対象範囲を第１解析対象範囲に合わせるように、第２解析対象範囲の変形及び位置合わせを行う。すなわち、制御部３１は、位置調整手段として機能する。

制御部３１は、変形及び位置合わせが行われた第２解析対象範囲における代表機能情報を、静止画像に重ねる。すなわち、制御部３１は、重ね手段として機能する。

制御部３１は、代表機能情報が重ねられた静止画像を表示部３４に表示させる。すなわち、制御部３１は、表示制御手段として機能する。

〔本発明の概要〕
図２に、本発明の概要を示す。
静止画像４１から第１解析対象範囲４２を検出するとともに、動態画像４３を構成する各フレーム画像から第１解析対象範囲４２に対応する第２解析対象範囲４４を検出する。第１解析対象範囲４２の検出と第２解析対象範囲４４の検出の順序は、いずれが先であってもよい。

各フレーム画像内の第２解析対象範囲４４において、それぞれ機能情報４５を生成し、各フレーム画像に対応する機能情報４５から、動態画像４３を代表する代表機能情報４６を生成する。

第２解析対象範囲４４を第１解析対象範囲４２に合わせるように、代表機能情報４６を含む第２解析対象範囲４４に対し、変形及び位置合わせを行う。
変形及び位置合わせが行われた代表機能情報４６を静止画像４１に重ね、代表機能情報が付加された静止画像４７を生成する。

代表機能情報が付加された静止画像４７は、１枚の画像でありながら、動態画像４３から得られた機能情報４５（代表機能情報４６）を読み取ることができる。

〔画像撮影システムの動作〕
次に、画像撮影システム１００の動作について説明する。

（撮影装置、撮影用コンソールの動作）
まず、撮影装置１、撮影用コンソール２による撮影動作について説明する。
図３に、撮影用コンソール２において実行される撮影制御処理を示す。撮影制御処理は、制御部２１と記憶部２２に記憶されているプログラムとの協働により実行される。

まず、撮影実施者により撮影用コンソール２の操作部２３が操作され、被検者（被写体Ｍ）の患者情報、検査情報の入力が行われる（ステップＳ１）。

次に、制御部２１により、放射線照射条件が記憶部２２から読み出されて放射線照射制御装置１２に設定されるとともに、画像読取条件が記憶部２２から読み出されて読取制御装置１４に設定される（ステップＳ２）。

次に、操作部２３の操作による撮影指示が待機される（ステップＳ３）。ここで、撮影実施者は、被写体Ｍを放射線源１１と放射線検出部１３の間に配置してポジショニングを行う。撮影実施者は、撮影準備が整った時点で、操作部２３を操作して撮影指示を入力する。

操作部２３により撮影指示が入力されると（ステップＳ３；ＹＥＳ）、制御部２１により、放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に静止画像の撮影指示が出力され、静止画像が撮影される（ステップＳ４）。撮影により取得された静止画像は撮影用コンソール２に入力され、記憶部２２に記憶される。

次に、制御部２１により、放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に動態画像の撮影開始指示が出力され、動態画像が撮影される（ステップＳ５）。具体的には、放射線照射制御装置１２に設定されたパルス間隔で放射線源１１により放射線が照射され、放射線検出部１３によりフレーム画像が取得される。予め定められたフレーム数の撮影が終了すると、制御部２１により放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に撮影終了の指示が出力され、撮影動作が停止される。撮影により取得されたフレーム画像は順次撮影用コンソール２に入力され、撮影順を示す番号（フレーム番号）と対応付けられて記憶部２２に記憶される。

次に、制御部２１により、静止画像及び動態画像が表示部２４に表示される（ステップＳ６）。
撮影実施者は、表示された静止画像及び動態画像を確認し、診断に適した画像が取得された（撮影ＯＫ）か、再撮影が必要（撮影ＮＧ）か、を判断する。そして、操作部２３を操作して、判断結果を入力する。

操作部２３の所定の操作により撮影ＯＫを示す判断結果が入力されると（ステップＳ７；ＹＥＳ）、制御部２１により、静止画像や、動態撮影で取得された一連のフレーム画像のそれぞれに、画像を識別するための識別ＩＤ、患者情報、検査情報、放射線照射条件、画像読取条件等の情報が付帯され（例えば、ＤＩＣＯＭ形式で画像データのヘッダー領域に書き込まれ）、静止画像及び動態画像が通信部２５を介して診断用コンソール３に送信される（ステップＳ８）。なお、動態撮影を構成する各フレーム画像には、撮影順を示す番号（フレーム番号）が付帯される。

一方、操作部２３の所定の操作により撮影ＮＧを示す判断結果が入力されると（ステップＳ７；ＮＯ）、制御部２１により、記憶部２２に記憶された静止画像及び動態画像が削除される（ステップＳ９）。この場合、再撮影が必要となる。
ステップＳ８又はステップＳ９の後、撮影制御処理が終了する。

（診断用コンソールの動作）
次に、診断用コンソール３における動作について説明する。
図４に、診断用コンソール３において実行される代表機能情報付加処理を示す。代表機能情報付加処理は、制御部３１と記憶部３２に記憶されているプログラムとの協働により実行される。

まず、診断用コンソール３において、医師等の画像診断者による操作部３３の操作により、表示対象とする代表機能情報の種類が選択される（ステップＳ１１）。例えば、静止画像上に換気を示す代表機能情報を付加したい場合には、「換気」が選択される。代表機能情報として、複数の種類が選択されることとしてもよい。また、代表機能情報の種類は、予め指定されていることとしてもよい。

次に、制御部３１により、通信部３５を介して撮影用コンソール２から静止画像及び動態画像（一連のフレーム画像）が取得され（ステップＳ１２）、取得された静止画像及び動態画像が記憶部３２に記憶される。

次に、制御部３１により、静止画像から第１解析対象範囲が検出される（ステップＳ１３）。例えば、胸部正面画像（静止画像）から「肺野」が検出される。具体的には、エッジ検出、動的輪郭モデル、領域分割等の公知の画像処理技術を用いて、肺野の輪郭が認識される。

次に、制御部３１により、動態画像から第１解析対象範囲に対応する第２解析対象範囲が検出される（ステップＳ１４）。例えば、胸部正面画像（動態画像を構成する各フレーム画像）から「肺野」が検出される。具体的には、エッジ検出、動的輪郭モデル、領域分割等の公知の画像処理技術を用いて、肺野の輪郭が認識される。

次に、制御部３１により、第２解析対象範囲において動態画像が解析され、生体運動に伴う変化から代表機能情報が生成される（ステップＳ１５）。

例えば、換気、血流、換気血流バランス、肺の運動量、肺の移動方向の場合、制御部３１により、肺野内の生体運動に伴う変化が最大となるフレーム画像（特異点）が特定され、特異点における機能情報が代表機能情報とされる。
あるいは、制御部３１により、動態画像を構成する複数のフレーム画像のそれぞれに対応する生体運動に伴う変化を示す値を画素値とする複数の画像に画像処理（ＭＩＰ処理、ＭＩＮＩＰ処理、Ｐｅａｋ Ｔｏ Ｐｅａｋ処理等）が施され、代表機能情報（１枚の代表画像）が生成される。

異常部位の場合、制御部３１により、動態画像を構成する各フレーム画像に対応する機能情報から異常部位が検出され、異常部位を示す画像が代表機能情報として生成される。
例えば、予め参考値として正常の場合の機能情報を示す信号値（正常値）が記憶されており、正常値からの剥離が大きい領域が異常部位と判断される。

また、図５に示すように、胸部正面画像５０の左右の肺野に対して高さを合わせたＲＯＩ５１〜５８を配置して、異常部位を検出する方法を用いることとしてもよい。左右の同じ高さのＲＯＩ同士（ＲＯＩ５１とＲＯＩ５２等）で機能情報を示す平均信号値の差異が計算され、差異が大きい領域の片方が異常と判断される。

胸郭幅、気道径、心臓幅、肺野面積、気道面積、心臓面積等の場合、制御部３１により、計測値が最大となるフレーム画像と最小となるフレーム画像とが特異点として特定され、特異点における機能情報から代表機能情報（計測値の最小値と最大値、線、矢印、輪郭等）が生成される。
横隔膜移動量の場合、制御部３１により、横隔膜が最も高い位置となるフレーム画像と最も低い位置となるフレーム画像とが特異点として特定され、両フレーム画像における横隔膜の位置の差（変化量）から代表機能情報（横隔膜移動量、横隔膜の位置を示す線等）が生成される。

次に、制御部３１により、代表機能情報を含む第２解析対象範囲を第１解析対象範囲に合わせるように、第２解析対象範囲の変形及び位置合わせが行われる（ステップＳ１６）。例えば、第１解析対象範囲と第２解析対象範囲の輪郭上において、特徴となる複数組の対応点が求められ、対応点間のシフトベクトル（移動量ベクトル）が計算され、次いで、シフトベクトルに基づいて第２解析対象範囲にアフィン変換が施されることで、第２解析対象範囲が第１解析対象範囲に合わせられる。

次に、制御部３１により、変形及び位置合わせが行われた第２解析対象範囲における代表機能情報が、静止画像に重ねられる（ステップＳ１７）。代表機能情報を静止画像に重ねる際に、代表機能情報を指定された透過度で透過させた上で、静止画像に重ねることとしてもよい。

次に、制御部３１により、代表機能情報が重ねられた静止画像が表示部３４に表示される（ステップＳ１８）。
以上で、代表機能情報付加処理が終了する。

画像グループの代表機能情報が選択されている場合には、代表機能情報として、生体運動に伴う動きを示す画像が静止画像に付加される。
図６は、胸部正面画像（静止画像）に、肺の運動量を示す代表機能情報を重ねた画像の例である。図６では、代表機能情報が、肺の運動量の大小に応じた色で画像化（可視化）されている。

図７は、胸部正面画像（静止画像）に、肺の運動量から求めた異常部位を示す代表機能情報を重ねた画像の例である。図７では、代表機能情報として、異常部位に相当する位置が、所定の色で画像化（可視化）されている。肺の運動量が局所的に低下している場合、胸膜癒着や肺気腫が生じている可能性がある。

計測値グループの代表機能情報が選択されている場合には、代表機能情報として、計測値や計測位置等が静止画像に付加される。計測値は、生体運動に伴い変化するため、計測値としては、最小値と最大値の組み合わせや最大変化量が表示される。

具体的には、静止画像上に計測位置が線や点で表示される。計測対象が幅や直径等の長さの場合、計測範囲を示す矢印や計測値が表示される。
図８は、胸部正面画像（静止画像）に、胸郭幅を示す代表機能情報を重ねた画像の例である。図８では、代表機能情報として、胸郭幅の最小値と最大値、胸郭幅の位置を示す線、矢印が表示されている。

なお、矢印や計測値を静止画像上に表示する際、矢印や計測値を解析対象範囲（関心領域）と重ならないように配置することが望ましい。図９に示すように、胸郭幅を示す矢印及び計測値が胸部正面画像内の肺野と重なってしまうと、画像診断に支障をきたすおそれがあるため、図８に示すように、矢印及び計測値が胸部正面画像内の肺野と重ならないように配置する。
例えば、計測対象範囲が画像の上半分にある場合、肺野領域と画像上端の間に矢印や計測値を配置する。計測対象範囲が画像の下半分にある場合、肺野領域と画像下端の間に矢印や計測値を配置する。

計測対象が面積の場合、計測対象の領域の輪郭や計測値が表示される。
図１０は、胸部正面画像（静止画像）に、肺野面積を示す代表機能情報を重ねた画像の例である。図１０では、代表機能情報として、左肺・右肺に分けて算出された肺野面積の最小値と最大値、左右の肺野領域の輪郭が表示されている。

以上説明したように、本実施形態によれば、動態画像を解析して得られた機能情報から代表的な結果（代表機能情報）を生成し、代表機能情報を静止画像に重ねるので、１枚の画像から代表機能情報を読み取ることができる。このため、医師の診断時間を短縮させることができる。

また、代表機能情報が重ねられた静止画像を表示させるので、動態画像に対する診断評価を省くことができる。

また、動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、生体運動に伴う変化が最大となるフレーム画像から代表機能情報を生成する場合には、生体運動が大きくなった瞬間を捉えた代表機能情報を生成することができる。

また、動態画像を構成する複数のフレーム画像のそれぞれに対応する生体運動に伴う変化を示す値を画素値とする複数の画像に画像処理（ＭＩＰ処理、ＭＩＮＩＰ処理、Ｐｅａｋ Ｔｏ Ｐｅａｋ処理等）を施すことによって、１枚の代表画像を生成する場合には、目的に応じた画像処理を利用して、代表機能情報を生成することができる。

なお、上記実施形態における記述は、本発明に係る画像処理装置及び画像処理方法の例であり、これに限定されるものではない。装置を構成する各部の細部構成及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

例えば、静止画像は、動態画像とは別に撮影したものだけでなく、動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、一部の複数のフレーム画像を合成した画像であってもよく、また、合成した画像は、画素ごとに複数フレームの画素値の平均値を算出したものであってもよい。
呼吸時の胸部正面画像では、呼気・吸気の呼吸動作に応じて、画像の濃度が変化する。動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、呼吸動作において同位相（近い位相）のフレーム画像を合成して、静止画像を生成してもよいし、呼吸動作において最大吸気位（又は最大呼気位）に該当する複数フレームを合成してもよい。
図１１に、動態画像（胸部正面画像）のフレーム（時間の経過）に沿った肺野内の平均画素値の変化を示す。画素値が小さい部分が呼気に相当し、画素値が大きい部分が吸気に相当する。また、心拍に応じて、呼吸より短い周期で平均画素値が変動している。図１１に示す最大吸気、かつ、心収縮期に相当する４点Ｐ１〜Ｐ４に相当するフレーム画像を合成し、合成した画像を静止画像として利用する。

また、被検者が息を止めた状態で動態画像（胸部正面画像）を撮影した場合には、息止め期間内の連続した複数のフレーム画像を合成し、静止画像を生成することとしてもよいし、心収縮期（又は心拡張期）に該当する複数のフレーム画像を合成し、静止画像を生成することとしてもよい。

また、代表機能情報付加処理（図４参照）では、静止画像と動態画像の両方を取得した後に（ステップＳ１２）、ステップＳ１３以降の処理を行うこととしたが、静止画像又は動態画像の片方を受信した段階で、実施可能な処理（静止画像であればステップＳ１３の処理、動態画像であればステップＳ１４、Ｓ１５の処理）を開始することとしてもよい。

また、上記実施形態では、診断用コンソール３が代表機能情報付加処理を実行する場合について説明したが、診断用コンソール３等の画像処理装置で生成された代表機能情報を画像管理装置（ＰＡＣＳ）に保存しておき、ＰＣから画像管理装置に画像の取得要求があった場合に、画像管理装置が静止画像に代表機能情報を重ね合わせ、ＰＣ上に代表機能情報が重ねられた静止画像を表示させることとしてもよい。

また、静止画像上に代表機能情報として計測値を表示する場合、計測対象を示す線や輪郭の位置は、静止画像の第１解析対象範囲から求めることとしてもよい。

また、上記の説明では、各処理を実行するためのプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体として不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することも可能である。また、プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）を適用することとしてもよい。

１ 撮影装置
２ 撮影用コンソール
３ 診断用コンソール
２１ 制御部
２２ 記憶部
２３ 操作部
２４ 表示部
２５ 通信部
３１ 制御部
３２ 記憶部
３３ 操作部
３４ 表示部
３５ 通信部
１００ 画像撮影システム
ＮＴ 通信ネットワーク

Claims (10)

1. 同一の被写体を放射線撮影することにより得られた静止画像と動態画像とを取得する取得手段と、
   前記静止画像から第１解析対象範囲を検出する第１検出手段と、
   前記動態画像から前記第１解析対象範囲に対応する第２解析対象範囲を検出する第２検出手段と、
   前記第２解析対象範囲において前記動態画像を解析し、生体運動に伴う変化から代表機能情報を生成する生成手段と、
   前記第２解析対象範囲を前記第１解析対象範囲に合わせるように、前記第２解析対象範囲の変形及び位置合わせを行う位置調整手段と、
   前記変形及び位置合わせが行われた前記第２解析対象範囲における代表機能情報を、前記静止画像に重ねる重ね手段と、
   を備える画像処理装置。
2. 前記代表機能情報が重ねられた静止画像を表示手段に表示させる表示制御手段を備える請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記代表機能情報は、換気、血流、換気血流バランス、肺の運動量又は肺の移動方向を示す情報である請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記代表機能情報は、胸郭幅、横隔膜移動量、気道径、心臓幅、肺野面積、気道面積又は心臓面積の計測に係る情報である請求項１又は２に記載の画像処理装置。
5. 前記代表機能情報は、異常部位を示す情報である請求項１又は２に記載の画像処理装置。
6. 前記生成手段は、前記動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、前記生体運動に伴う変化が最大となるフレーム画像から前記代表機能情報を生成する請求項３又は４に記載の画像処理装置。
7. 前記生成手段は、前記代表機能情報として、前記動態画像を構成する複数のフレーム画像のそれぞれに対応する前記生体運動に伴う変化を示す値を画素値とする複数の画像に画像処理を施すことによって、１枚の代表画像を生成する請求項３に記載の画像処理装置。
8. 前記画像処理は、ＭＩＰ処理、ＭＩＮＩＰ処理又はＰｅａｋ Ｔｏ Ｐｅａｋ処理である請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記静止画像は、前記動態画像を構成する複数のフレーム画像のうち、一部の複数のフレーム画像を合成した画像である請求項１から８のいずれか一項に記載の画像処理装置。
10. 同一の被写体を放射線撮影することにより得られた静止画像と動態画像とを取得する工程と、
    前記静止画像から第１解析対象範囲を検出する工程と、
    前記動態画像から前記第１解析対象範囲に対応する第２解析対象範囲を検出する工程と、
    前記第２解析対象範囲において前記動態画像を解析し、生体運動に伴う変化から代表機能情報を生成する工程と、
    前記第２解析対象範囲を前記第１解析対象範囲に合わせるように、前記第２解析対象範囲の変形及び位置合わせを行う工程と、
    前記変形及び位置合わせが行われた前記第２解析対象範囲における代表機能情報を、前記静止画像に重ねる工程と、
    を含む画像処理方法。

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