JP2023011927A - 放射線画像解析装置、プログラム及び放射線画像解析方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2には、X線造影画像の撮影開始時刻を受信する受信部と、造影剤の注入開始時間を決定する決定部と、撮影者に造影剤注入開始を予告するメッセージを通知する通知部と、を備える造影剤注入支援装置について記載されている。
特許文献3には、位相検出手段が検出した位相が所望の位相になった際に、対象物を通常の線量で撮影する放射線画像撮影装置について記載されている。
しかし、特許文献1~3に記載された診断支援技術を用いて得られた動態画像からは、このような不具合に関する情報が読影者に伝わらないため、読影者は不具合の原因を突き止めることが困難であった。
被検者のフレーム画像を繰り返し生成する動態撮影を行うことにより放射線撮影装置が生成した複数のフレーム画像データを含む動態画像データを取得し、
前記動態画像データに基づいて前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であるか否かを解析し、
前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であることを検出した場合、前記特定状況であることを検出したときに撮影された特定フレーム画像に対応するフレーム画像データと、前記被検者が前記特定フレーム画像の状態のときに前記特定状況となっている旨を知らせるための診断支援情報とを表示装置に出力する制御部、
を備えることを特徴とする。
コンピューターを、
被検者のフレーム画像を繰り返し生成する動態撮影を行うことにより放射線撮影装置が生成した複数のフレーム画像データを含む動態画像データを取得し、
前記動態画像データに基づいて前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であるか否かを解析し、
前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であることを検出した場合、前記特定状況であることを検出したときに撮影された特定フレーム画像に対応するフレーム画像データと、前記被検者が前記特定フレーム画像の状態のときに前記特定状況となっている旨を知らせるための診断支援情報とを表示装置に出力する制御部、
として機能させることを特徴とする。
被検者のフレーム画像を繰り返し生成する動態撮影を行うことにより放射線撮影装置が生成した複数のフレーム画像データを含む動態画像データを取得する取得工程と、
前記動態画像データに基づいて前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であるか否かを解析する解析工程と、
前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であることを検出した場合、前記特定状況であることを検出したときに撮影された特定フレーム画像に対応するフレーム画像データと、前記被検者が前記特定フレーム画像の状態のときに前記特定状況となっている旨を知らせるための診断支援情報とを表示装置に出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする。
まず、本実施形態に係る放射線撮影システム(以下撮影システム100)の構成について説明する。図1は撮影システム100の概略構成を表すブロック図である。
制御装置11は、曝射スイッチ12が押下されたことに基づいて、予め設定された放射線曝射条件(管電圧や管電流、照射時間(mAs値)等)に応じた電圧を放射線源13に印加することが可能に構成されている。
放射線源13は、図示しない回転陽極やフィラメント等を有している。そして、制御装置11から電圧が印加されると、フィラメントが印加された電圧に応じた電子ビームを回転陽極に向けて照射し、回転陽極が電子ビームの強度に応じた線量の放射線(X線等)を発生させるように構成されている。
また、照射装置1は、放射線源13の放射線照射口の向きを変えることが可能となっており、立位の被検者にも臥位の被検者にも放射線を照射する(立位撮影も臥位撮影も行う)ことが可能となっている。
なお、照射装置1は、撮影室に据え付けられた固定型のものとしても、車輪を備えた移動型のものとしてもよい。
特に、照射装置1から被検者へパルス放射線を繰り返し照射するとともに、撮影装置2において被検者の放射線画像を繰り返し生成することにより、被検者の動態画像を撮影することが可能となっている。以下、動態画像を撮影することを「動態撮影」、動態画像を構成する各放射線画像を「フレーム画像」と称する。
また、撮影システム100は、図示しない放射線科情報システム(Radiology Information System:RIS)、画像保存通信システム(Picture Archiving and Communication System:PACS)等と接続して用いることも可能となっている。
次に、上記撮影システム100が備える撮影装置2の具体的構成について説明する。図2は、撮影装置2の具体的構成を表すブロック図である。
すなわち、撮影装置2は、シンチレーターを備え、シンチレーターが放射線を受けることで発した光を検知するいわゆる間接型のものであってもよいし、シンチレーター等を介さずに放射線を直接検知するいわゆる直接型のものであってもよい。
例えば、制御部21は、撮影装置2の状態を、「初期化状態」、「蓄積状態」、「読出し・転送状態」の順に、所定周期で繰り返し切り替える機能を有している。
「初期化状態」は、各スイッチ素子にオン電圧が印加され、放射線検出素子が発生させた電荷が各画素に蓄積されない(電荷が信号線に放出される)状態である。
「蓄積状態」は、各スイッチ素子にオフ電圧が印加され、放射線検出素子が発生させた電荷が画素内に蓄積可能となる(電荷が信号線に放出されない)状態である。
「読出し・転送状態」は、各スイッチ素子にオン電圧が印加されるとともに、読出し部33が駆動して、流れ込んできた電荷に基づく信号値を読出すことが可能な状態である。
動態撮影においては画像データが所定周期で繰り返し生成されるため、パルス信号も所定周期で繰り返し送信されることとなる。
次に、上記撮影システム100が備える表示装置3の詳細について説明する。図3は、表示装置3の具体的構成を表すブロック図である。
状況検出部35は、例えば下記のようなもので構成することが可能である。
・被検者が発する音声を拾うためのマイク
・被検者が押下可能な押しボタン
・被検者の顔の表情や体の動きを撮影するカメラ
例えば、制御部31は、放射線撮影を行うことにより撮影装置2が生成した放射線画像の画像データを、通信部32を介して取得する機能を有している。
動態撮影を行う場合には、撮影装置2が生成した複数のフレーム画像の各画像データをそれぞれ取得する取得することとなる。
すなわち、制御部31は、本発明における画像取得手段をなす。
複数のフレーム画像の画像データを取得した場合には、フレーム画像を連続的に動態画像として表示部34に表示したり、一枚の特定のフレーム画像のみを静止画として表示したりすることとなる。
すなわち、制御部31及び表示部34は、本発明における表示手段をなす。
ここで、「特定状況」とは、被検者が不具合(痛みや苦しさ等)を感じた状況を指す。
特定状況の具体的な検出方法としては、例えば下記のようなものが挙げられる。
・被検者の近傍に配置したマイクで被検者の発した声を拾う。
・被検者に持たせた押しボタンが押されたか否かを監視する。
・被検者を撮影するカメラで撮影した画像を解析し、表情や姿勢に顕著な変化が見られるか否かを監視する。
制御部31は、このような機能を有することにより、本発明における被検者状況検出手段をなす。
また、カメラで撮影した画像の代わりに、得られた動態画像を解析し、その結果に基づいて特定状況を検出するようにしてもよい。この場合表示装置3に状況検出部35は不要となり、制御部31が被検者状況検出手段をなす。
また、上記三つの検出方法の中から二つ以上を組合せることで、特定状況の検出精度を向上させることも可能である。
具体的には、撮影装置2から繰り返し送信されてくるパルス信号の数をカウントする。上述したように、パルス信号はフレーム画像が生成される度に送信されるため、カウント数がフレーム番号となる。
そして、状況検出部35へ特定の入力がなされた時点のパルス信号のカウント数(フレーム番号)に、特定の入力がなされた旨を対応づける。
これにより、複数のフレーム画像の中から、少なくとも特定状況が検出されたときに撮影された特定フレーム画像fsを特定することができる。
すなわち、制御部31は、本発明におけるフレーム同期手段をなす。
具体的には、例えば図4に示したように、実際には9枚目のフレーム画像の撮影の際に最も痛みを感じている(知覚レベルが最大である)のに、状況検出部35への特定の入力が10枚目のフレーム撮影時にずれ込んでしまう(1フレーム分遅延する)ことがある。
このため、例えば以下に挙げるような方法で被検者の状況が特定状況であることを検出したタイミングを、実際に特定状況となったタイミングに近づくよう補正し、誤差を小さくするようにしてもよい。
年齢と性別の少なくとも一方の属性と、前記特定状況が発生してから前記特定の入力がなされるまでの前記平均的な遅延量(フレーム数)との関係を表すテーブルを記憶部33に記憶しておく。
そして、撮影の際、フレーム画像と状況検出部35への入力を対応付ける際、テーブルの中から、予め入力しておいた被検者情報に対応する遅延量を探し、特定の入力がなされた旨又は数値を、遅延量の分だけ前にずらしてフレーム画像と対応付ける。
例えば、60歳女性の平均遅延量が1フレームとテーブルに記憶されている場合、60歳女性の動態撮影を行う際には、特定の入力がなされた時のフレーム番号を1少なくして対応付けることとなる。
このような補正を行うようにすれば、制御部31は、本発明におけるタイミング補正手段をなすこととなる。
人は痛みを感じると、反射的に動作(声を出す、僅かに動く等)することがある。こうした動作の発生タイミングは、限りなく痛みの発生タイミングに近いと考えられる。そこで、制御部31に、痛みが生じた被検者による反射的な動作を検出する機能を持たせる。この反射的な動作の検出は、状況検出部35(押しボタン以外のものが好ましい)を用いて行ってもよいし、専用の検出手段を別に備えるようにしてもよい。
そして、被検者に、実際に撮影する前に、体を動かす(例:首の前後屈や膝の伸縮・回転)練習をしてもらい、痛みを感じた被検者による反射的な動作が検出されてから、状況検出部35へ入力がなされるまでの時間を測定しておく。なお、この時間の測定は実際の撮影時に行ってもよい。
そして、撮影の際、フレーム画像と状況検出部35への入力を対応付ける際、特定の入力がなされた旨又は数値を、測定した時間の分だけ前にずらしてフレーム画像と対応付ける。
このような補正を行うようにすれば、制御部31は、本発明における反射動作検出手段及びタイミング補正手段をなすこととなる。
特定の出力としては、以下のようなものが挙げられる。
・検出した特定状況に基づく診断支援情報を生成し、当該診断支援情報を特定フレーム画像fsと共に出力する。
・特定フレーム画像fsを静止表示する。
具体的な診断支援情報としては、以下のようなものが挙げられる。
・特定フレーム画像fsのみ色を変えて表示する(図5参照)。
・特定フレーム画像fsを表示する時のみ画像を揺らす。
・特定フレーム画像fsを表示する時のみ画像を点滅させる。
また、状況検出部35からの入力の強度も検知する場合には、例えば図6に示したように、動態画像を再生する間、スケールS(棒グラフ、円グラフ等)を表示し続け、フレーム画像に対応付けられた数値に応じてその表示レベルを変えたり、痛みの強さに応じて音量を変えたりするようにしてもよい。
静止表示の仕方としては、以下のようなものが挙げられる。
・特定フレーム画像fsの画像データのみを自動抽出し、特定画像フレームのみを初めから表示する。
・1枚目のフレーム画像から順に通常の動態画像として再生し、特定フレーム画像fsとなったところで静止させる。
制御部31は、このような機能を有することにより、本発明における診断支援手段をなす。
次に、上記撮影システム100を用いた動態撮影と、この撮影システムで生成された動態画像の読影の流れについて説明する。
なお、以下の説明では、撮影対象とする部位を特に指定しないが、本発明は、全身の可動部(特に、四肢が有効と推定するが、胸部も有効と思われる。)を対象とすることが可能である。
その後、ユーザーが、動態撮影中に特定状況が生じた(痛みや苦しさを感じた)場合には、状態検出部35へ入力する旨(声を出す、ボタンを押す、体を動かす等)の指示を被検者に伝え、曝射スイッチ12を押下すると、動態撮影が開始される。すなわち、照射装置1がパルス放射線の照射を開始し、撮影装置2が画像データの生成を開始するとともに、表示装置へパルス信号を送信する。
・特定状況を検出した後の動態撮影において、撮影対象部位の撮影方法を変える(高精細、高線量、高フレームレートに変更する等)。
・動きの範囲を考慮し、撮影対象部位がはみ出さないよう予め広範囲を撮影する。
・撮影対象部位を関節のみに絞って撮影する(線量低減のため)。
・特定状況が生じる部位にできる平面に、特定状況が生じる箇所を中心にして当該平面と直交するように放射線を照射して撮影する。
・撮影対象部位に応じた周期(例えばメトロノーム等を利用して)で撮影対象部位を動かしながら撮影する。
・加重を掛けながら撮影する。
このようにすれば、より診断性能を高めることができる。
・動かす周期(サイクル)に上限周期を設定する。
・下限周期を設定する。
・上限周期と下限周期の両方を設定する。
・撮影部位によって設定する上限周期と下限周期の少なくともいずれかを変更する。
このため、膝関節を撮影対象部位とする場合は、動きの周期の上限を2.4秒(若年群の2倍)、下限を1.2秒(若年群の1倍)とするのが好ましい。
また、膝関節・頸椎以外の部位を撮影対象部位とする場合は、動きの周期の上限を3.6秒(膝関節若年群の3倍)、下限周期を2.4秒(膝関節若年群の2倍)とするのが好ましい。
なお、年齢群毎に設定した周期の上限や下限を、更に年齢に応じて補正するようにしてもよい。例えば、60才以上の周期は、周期=1+(年齢-60)×0.01とする。
このため、読影者は、撮影対象部位が特定フレーム画像fsに示された状態のときに特定状況となることを知ることができる。その結果、読影者は、特定フレーム画像fs及びその前後のフレーム画像に絞って重点的に読影することができ、特定状況となった原因を正確に突き止めることができる。
しかし、これらの部位を本実施形態に係る撮影システム100で動態撮影し、得られた動態画像を読影することで、これらの部位の特定状況であっても容易に発見することができる。
1 放射線照射装置
11 制御装置
12 放射線源
2 放射線撮影装置
3 放射線画像表示装置
31 制御部
32 通信部
33 記憶部
34 表示部
35 状況検出部
36 バス
f フレーム画像
fs 特定フレーム画像
Claims (12)
- 被検者のフレーム画像を繰り返し生成する動態撮影を行うことにより放射線撮影装置が生成した複数のフレーム画像データを含む動態画像データを取得し、
前記動態画像データに基づいて前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であるか否かを解析し、
前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であることを検出した場合、前記特定状況であることを検出したときに撮影された特定フレーム画像に対応するフレーム画像データと、前記被検者が前記特定フレーム画像の状態のときに前記特定状況となっている旨を知らせるための診断支援情報とを表示装置に出力する制御部、
を備えることを特徴とする放射線画像解析装置。 - 前記特定状況は、被験者が痛み又は苦しみを感じた状況であること、を特徴とする請求項1に記載の放射線画像解析装置。
- 前記制御部は、前記診断支援情報を前記特定フレーム画像と共に前記表示装置に表示すること、を特徴とする請求項1又は2に記載の放射線画像解析装置。
- 前記制御部は、前記表示装置に前記特定フレーム画像を静止表示すること、を特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の放射線画像解析装置。
- コンピューターを、
被検者のフレーム画像を繰り返し生成する動態撮影を行うことにより放射線撮影装置が生成した複数のフレーム画像データを含む動態画像データを取得し、
前記動態画像データに基づいて前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であるか否かを解析し、
前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であることを検出した場合、前記特定状況であることを検出したときに撮影された特定フレーム画像に対応するフレーム画像データと、前記被検者が前記特定フレーム画像の状態のときに前記特定状況となっている旨を知らせるための診断支援情報とを表示装置に出力する制御部、
として機能させるためのプログラム。 - 前記特定状況は、被験者が痛み又は苦しみを感じた状況であること、を特徴とする請求項5に記載のプログラム。
- 前記制御部は、前記診断支援情報を前記特定フレーム画像と共に前記表示装置に表示すること、を特徴とする請求項5又は6に記載のプログラム。
- 前記制御部は、前記表示装置に前記特定フレーム画像を静止表示すること、を特徴とする請求項5~7のいずれか一項に記載のプログラム。
- 被検者のフレーム画像を繰り返し生成する動態撮影を行うことにより放射線撮影装置が生成した複数のフレーム画像データを含む動態画像データを取得する取得工程と、
前記動態画像データに基づいて前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であるか否かを解析する解析工程と、
前記動態撮影の際の前記被検者の状況が特定状況であることを検出した場合、前記特定状況であることを検出したときに撮影された特定フレーム画像に対応するフレーム画像データと、前記被検者が前記特定フレーム画像の状態のときに前記特定状況となっている旨を知らせるための診断支援情報とを表示装置に出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする放射線画像解析方法。 - 前記特定状況は、被験者が痛み又は苦しみを感じた状況であること、を特徴とする請求項9に記載の放射線画像解析方法。
- 前記出力工程は、前記診断支援情報を前記特定フレーム画像と共に前記表示装置に表示すること、を特徴とする請求項9又は10に記載の放射線画像解析方法。
- 前記出力工程は、前記表示装置に前記特定フレーム画像を静止表示すること、を特徴とする請求項9~11のいずれか一項に記載の放射線画像解析方法。
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