JP5643363B2 - 医療画像表示装置および医療画像表示プログラム - Google Patents

Description

本発明は、医療画像表示装置および医療画像表示プログラムに関し、更に詳しくは、医師がＸ線撮影画像，ＣＴ画像，ＭＲ画像などの医療画像を読影診断する際、その診断の効率化を図ることが出来る医療画像表示装置および医療画像表示プログラムに関する。

従来、画素数の多い画像を、単純サンプリングまたは演算サンプリングにより縮退させて、画素数の少ない画像を生成する画像の縮退方法が知られている（特許文献１参照）。
他方、ＬＣＤの１つのピクセルを構成する３個のサブピクセルを独立に駆動するディスプレイ装置が知られている（特許文献２参照）。
特開平１０−３２７４０２号公報 特開２００３−２２８３３７号公報

例えば、画素数４０９６×３３２８のＦＰＤ（Flat Panel Detctor）を用いて撮像した医療画像を画素数１６００×１２００のＬＣＤで表示したい場合がある。
この場合、特許文献１の画像の縮退方法を用いて、ＦＰＤで得た画素数４０９６×３３２８の医療画像を画素数１４７７×１２００の画像に縮退させれば、画素数１６００×１２００のＬＣＤで表示させることが可能である。なお、縮退した画像の短軸画素数が１２００であるのはＬＣＤの短軸画素数に合わせたためであり、縮退した画像の長軸画素数が１４７７であるのは原画像のアスペクト比を保存したためである。
しかし、原画像の短軸方向および長軸方向についてそれぞれ２.７７４（＝４０９６／１４７７＝３３２８／１２００）個の画素がＬＣＤの１個の画素に縮退させられているため、元の解像度が大きく損なわれる問題点がある。
具体例で説明すると、乳ガン診断においては、１００μｍ以下の微小石灰化のような微小な病変を判別することが重要であり、ＦＰＤの画素ピッチは７０μｍであり、必要な解像度を有している。しかし、ＬＣＤでは、ＦＰＤの画素ピッチに換算した画素ピッチが１９４（＝７０＊２.７７４）μｍになるため、必要な解像度が得られなくなってしまう問題点がある。

ここで、モノクロ液晶表示装置のＬＣＤの１つのピクセルは、ＬＣＤの長軸方向に並ぶ３個のサブピクセルから構成されている。そこで、特許文献２のディスプレイ装置のようにＬＣＤのサブピクセルを独立に駆動すれば、ＬＣＤの長軸方向の解像度を向上することが出来る。
しかし、サブピクセルの形状は長方形であり、正方形または円形形状のピクセルを前提としている特許文献１の画像の縮退方法を適用して表示すると、原画像のアスペクト比を保存できなくなる問題点がある。

そこで、本発明の目的は、医師がＸ線撮影画像，ＣＴ画像，ＭＲ画像などの医療画像を読影診断する際、その診断の効率化を図ることが出来る医療画像表示装置および医療画像表示プログラムを提供することにある。

第１の観点では、本発明は、ｍ、ｎ、ｑを自然数とし、ｍ＞ｑとするとき、モノクロ原医療画像におけるｍ行ｎ列の原画像をｑ行（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列の画素からなる表示画像に変換する画像変換手段と、モノクロＬＣＤの行方向に３個並んで正方形の各画素を構成する長方形のサブピクセルを独立に駆動して前記表示画像を表示するモノクロ液晶表示装置とを具備した医療画像表示装置であって、前記画像変換手段が、前記原画像の全ての画素が表示画像に反映されるように前記原画像を列方向に加重平均演算してｍ行からｑ行に減少すると共に前記原画像のアスペクト比が維持されるように行方向に補間演算してｎ列から（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列にすることを特徴とする医療画像表示装置を提供する。
上記第１の観点による医療画像表示装置では、ｍ行ｎ列の原画像を縮退してｑ行（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列の画素からなる表示画像に変換する。原画像のアスペクト比（ｎ／ｍ）に応じた行方向の画素数は（ｎ＊ｑ／ｍ）であるから、表示画像の行方向の画素数は原画像のアスペクト比（ｎ／ｍ）に応じた画素数の３倍になっている。ところが、モノクロＬＣＤの各画素では３個のサブピクセルが行方向に並んでおり、それらサブピクセルを独立に駆動して表示画像を表示するため、表示画像を表示するＬＣＤの行方向の画素数は、（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）／３＝（ｎ＊ｑ／ｍ）となる。よって、表示画像のアスペクト比は（ｎ＊ｑ／ｍ）／ｑ＝（ｎ／ｍ）となる。つまり、原画像のアスペクト比が保存されている。
そして、サブピクセルを独立に駆動しない場合に比べて行方向の解像度を３倍にすることが出来る。ＦＰＤの画素ピッチに換算したＬＣＤのサブピクセル・ピッチは、ＦＰＤの画素ピッチのｎ／（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）＝ｍ／（３＊ｑ）倍になるので、例えばＦＰＤの画素ピッチが７０μｍ、ｍ＝３３２８、ｑ＝１２００なら、ＦＰＤの画素ピッチに換算したＬＣＤのサブピクセル・ピッチは６５（＝７０＊３３２８／（３＊１２００））μｍになる。これにより、乳ガン診断において必要な解像度１００μｍに十分対応できることとなる。すなわち、医師がＸ線撮影画像，ＣＴ画像，ＭＲ画像などの医療画像を読影診断する際、その診断の効率化を図ることが出来る。

第２の観点では、本発明は、ｍ、ｎ、ｑを自然数とし、ｍ＞ｑとするとき、モノクロ原医療画像におけるｍ行ｎ列の原画像をモノクロＬＣＤの行方向に３個並んで正方形の各画素を構成する長方形のサブピクセルを独立に駆動してモノクロ液晶表示装置に表示するために、コンピュータを、前記原画像をｑ行（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列の画素からなる表示画像に変換する画像変換手段、及び前記モノクロＬＣＤのサブピクセルを独立に駆動して前記表示画像を表示させるべく前記表示画像を前記モノクロ液晶表示装置に出力する表示画像出力手段、として機能させるための医療画像表示プログラムであって、前記画像変換手段が、前記原画像の全ての画素が表示画像に反映されるように前記原画像を列方向に加重平均演算してｍ行からｑ行に減少すると共に前記原画像のアスペクト比が維持されるように行方向に補間演算してｎ列から（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列にするステップを有することを特徴とする医療画像表示プログラムを提供する。
上記第２の観点による医療画像表示プログラムでは、ｍ行ｎ列の原画像を縮退してｑ行（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列の画素からなる表示画像に変換する。原画像のアスペクト比（ｎ／ｍ）に応じた画素数は（ｎ＊ｑ／ｍ）であるから、表示画像の行方向の画素数は原画像のアスペクト比（ｎ／ｍ）に応じた画素数の３倍になっている。ところが、モノクロＬＣＤの各画素では３個のサブピクセルが行方向に並んでおり、それらサブピクセルを独立に駆動して表示画像を表示するため、表示画像を表示する行方向の画素数は、（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）／３＝（ｎ＊ｑ／ｍ）となる。よって、表示画像のアスペクト比は（ｎ＊ｑ／ｍ）／ｑ＝（ｎ／ｍ）となる。つまり、原画像のアスペクト比が保存されている。
そして、サブピクセルを独立に駆動しない場合に比べて行方向の解像度を３倍にすることが出来る。ＦＰＤの画素ピッチに換算したＬＣＤのサブピクセル・ピッチは、ＦＰＤの画素ピッチのｎ／（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）＝ｍ／（３＊ｑ）倍になるので、例えばＦＰＤの画素ピッチが７０μｍ、ｍ＝３３２８、ｑ＝１２００なら、ＦＰＤの画素ピッチに換算したＬＣＤのサブピクセル・ピッチは６５（＝７０＊３３２８／（３＊１２００））μｍになる。これにより、乳ガン診断において必要な解像度１００μｍに十分対応できることとなる。すなわち、医師がＸ線撮影画像，ＣＴ画像，ＭＲ画像などの医療画像を読影診断する際、その診断の効率化を図ることが出来る。

本発明の画像表示装置および画像表示プログラムによれば、ＬＣＤの長軸方向の解像度を向上させることが出来ると共に原画像のアスペクト比を保存して縮退した画像を表示することが出来るので、医師がＸ線撮影画像，ＣＴ画像，ＭＲ画像などの医療画像を読影診断する際、その診断の効率化を図ることが出来る。

実施例１に係る医療画像表示装置を示す構成説明図である。 医療画像データの画素配列とＬＣＤの画素配列を示す説明図である。 ＬＣＤと縮退された画像を示す説明図である。 ＬＣＤのサブピクセルを示す部分拡大図である。 実施例１に係る医療画像ビューワー処理の手順を示すフロー図である。 図５の続きのフロー図である。 医療画像データの画素配列と短軸加重平均画像の画素配列を示す説明図である。 短軸加重平均演算処理を示す説明図である。 短軸方向の線形補間処理を示す説明図である。 短軸加重平均画像の画素配列と短軸補間中間画像の画素配列を示す説明図である。 長軸方向の線形補間処理を示す説明図である。 短軸補間中間画像の画素配列と表示画像の画素配列を示す説明図である。 表示画像の周波数強調処理を示す説明図である。 表示画像の画素配列と実際の表示画面での見え方を示す説明図である。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
−実施例１−
図１は、実施例１に係る医療画像表示装置１を示す構成図である。
この医療画像表示装置１は、ｍ、ｎ、ｑ、Ｐを自然数とし、ｍ≦ｎ、ｑ＜Ｐ、ｎ／ｍ＜Ｐ／ｑ、ｍ＞ｑとするとき、ｍ行ｎ列の画素からなるモノクロ医療画像データＡ(i,j)を入力し縮退してｑ行（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列の画素からなる表示画像データＭ(k,L)に変換し出力する医療画像ビューワープログラム３１を実行するパソコン３と、ｑ行Ｐ列の画素からなるモノクロＬＣＤを有すると共にモノクロＬＣＤの行方向に並ぶサブピクセルを独立に駆動して表示画像データＭ(k,L)を表示するモノクロ液晶表示装置４とを具備してなる。
モノクロ医療画像データＡ(i,j)は、医療画像撮影装置Ｆのｍ行ｎ列の画素からなるＦＰＤで撮影され、医療画像データサーバＤに記憶されたものである。

なお、ｍ＞ｎの場合、医療画像データＡ(i,j)の長軸方向が被検体の上下方向になることが多いため、ＬＣＤの長軸方向を上下方向にすることが多い。しかし、説明の都合上、医療画像データＡ(i,j)もＬＣＤも横長の状態を想定する。

図２の（ａ）は、モノクロ医療画像データＡ(i,j)の数値例であり、ｍ＝３３２８、ｎ＝４０９６である。
図２の（ｂ）は、ＬＣＤの数値例であり、ｑ＝１２００、Ｐ＝１６００である。

図３は、ＬＣＤと表示画像データＭ(k,L)の関係を示す説明図である。
ｎ／ｍ＜Ｐ／ｑの関係があるため、ＬＣＤの短軸方向に表示画像データＭ(k,L)の短軸方向を一致させるようにモノクロ医療画像データＡ(i,j)を縮退させる。モノクロ医療画像データＡ(i,j)のアスペクト比ｎ／ｍを保持すると、ＬＣＤの長軸方向の画素数Ｐより表示画像データＭ(k,L)の長軸方向の画素数ｐは短くなる。
例えば、ｍ＝３３２８、ｎ＝４０９６、ｑ＝１２００、Ｐ＝１６００なら、ｐ＝４０９６＊１２００／３３２８＝１４７７になる。

図４に示すように、ＬＣＤの１つの画素Ｕは、ＬＣＤの長軸方向に並ぶ３個のサブピクセルｕ１，ｕ２，ｕ３から構成されている。画素Ｕは正方形なので、サブピクセルｕ１，ｕ２，ｕ３の形状は長方形になる。

図５，図６は、パソコン３の医療画像ビューワープログラム３１による医療画像ビューワー処理の手順を示すフロー図である。
ステップＳ０では、ｍ行ｎ列の画素からなるモノクロ医療画像データＡ(i,j)を医療画像データサーバ２から読み込む。
ステップＳ１では、モノクロ医療画像データＡ(i,j)の短軸方向の画素数ｍとＬＣＤの短軸方向の画素数ｑから短軸縮退率ｒy＝ｍ／ｑを求める。例えばｍ＝３３２８、ｑ＝１２００ならｒy＝２.７７４になる。

ステップＳ２では、短軸縮退率ｒyと調整値Ｂから短軸加重平均重みｂ＝（ｒy−１）＊Ｂを求める。例えばｒy＝２.７７４、Ｂ＝０.１２ならｂ＝０.２１２９になる。操作者が調整値Ｂを調整することにより、表示画像の見え方（画像ノイズなど）を調整することが出来る。

ステップＳ３では、医療画像データＡ(i,j)の全ての画素が表示画像に反映されるように、医療画像データＡ(i,j)と短軸加重平均重みｂを用いて医療画像データＡ(i,j)を短軸方向に加重平均した短軸加重平均画像データＡ’(i,j)を求める。
図７に、医療画像データＡ(i,j)と短軸加重平均画像データＡ’(i,j)の概念を示す。
図８及び次式に示すように、隣接する３個の医療画像データＡ(i,j-1)，Ａ(i,j)，Ａ(i,j+1)を加重平均して短軸加重平均画像データＡ’(i,j)を求めているが、これは想定している短軸縮退率ｒy＝２.７７４より大きい最小の整数が「３」だからである。
A’(i,j)＝A(i,j-1)*b+A(i,j)*(1-2*b)+A(i,j+1)*b
但し、A’(i,0)＝A(i,0)、A’(i,m-1)＝A(i,m-1)とする。
i=0,1,…,n-1、j=0,1,…,m-1
一般的には、短軸縮退率ｒyより大きい整数を「２＊ｇ＋１」とするとき、隣接する医療画像データＡ(i,j-g)，…，Ａ(i,j+g)を加重平均して短軸加重平均画像データＡ’(i,j)を求めればよい。短軸加重平均重みも「ｇ」に応じて適宜調整すればよい。

ステップＳ４では、画像列座標ｉ＝０に初期化する。

ステップＳ５では、ＬＣＤ短軸座標Ｌ＝０に初期化する。

ステップＳ６では、ＬＣＤ短軸座標Ｌに対応する画像基準短軸座標ｊq＝int(L*ｒy)を求める。
ステップＳ７では、短軸補間重みＷy(L)＝(L*ｒy)−ｊqを求める。

ステップＳ８では、図９および次式に示すように、短軸加重平均画像データＡ’(i,j)と短軸補間重みＷy(L)を用いて線形補間により短軸補間中間画像データＣ(i,L)を求める。
Ｃ(i,L)＝A’(ｉ,ｊq)*(１−Ｗy(L))＋A’(ｉ,ｊq＋１)*Ｗy(L)

ステップＳ９及びＳ１０では、Ｌ＝ｑ−１までステップＳ６〜Ｓ８を繰り返す。

ステップＳ１１及びＳ１２では、ｉ＝ｎ−１までステップＳ５〜Ｓ１０を繰り返す。
以上により、図１０に示すように、短軸加重平均画像データＡ’(i,j)が短軸補間中間画像データＣ(i,L)に変換される。

図６へ進み、ステップＳ１３では、ＬＣＤの長軸方向の実際に表示に使用する画素数であるＬＣＤ長軸画素数ｐ＝ｎ／ｒyを求める。例えばｎ＝４０９６、ｒy＝２.７７４なら、ｐ＝１４７７になる。
ステップＳ１４では、ＬＣＤの長軸方向に画素１個当たり３個が並ぶサブピクセルを独立に駆動するため画素数ｐを３倍したサブピクセル数（ｐ＊３）を用いて長軸縮退率ｒx＝ｎ／（ｐ＊３）を求める。例えばｎ＝４０９６、ｐ＝１４７７なら、ｒx＝０.９２４４になる。

ステップＳ１５では、ＬＣＤ長軸座標ｋ＝０に初期化する。

ステップＳ１６では、ＬＣＤ長軸座標ｋに対応する画像基準長軸座標ｉp＝int(k*ｒx)を求める。
ステップＳ１７では、長軸補間重みＷx(k)＝(k*ｒx)−ｉpを求める。
ステップＳ１８では、ＬＣＤ短軸座標Ｌ＝０に初期化する。

ステップＳ１９では、図１１および次式に示すように、短軸補間中間画像データＣ(i,L)と長軸補間重みＷx(k)を用いて線形補間により表示画像データＭ’(k,L)を求める。
Ｍ’(k,L)＝Ｃ(ｉp，Ｌ)*(１−Ｗx(k))＋Ｃ(ｉp＋1，Ｌ)*Ｗx(k)

ステップＳ２０及びＳ２１では、Ｌ＝ｑ−１までステップＳ１９を繰り返し、ステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２２及びＳ２３では、ｋ＝ｐ＊３−１までステップＳ１６〜Ｓ２１を繰り返し、ステップＳ２４へ進む。これにより、図１２に示すように、表示画像データＭ’(k,L)が得られる。

ステップＳ２４では、短軸方向の解像度向上のために、３点の重み付け計算による周波数強調処理を表示画像データＭ’(k,L)に施し、最終的な表示画像データＭ(k,L)を得る。これにより、図１３に示すように、最終的な表示画像データＭ(k,L)が得られる。
Ｍ(k,L)＝Ｍ’(k,L-1)*e+Ｍ’(k,L)*(1-2*e)+Ｍ’(k,L+1)*e
但し、Ｍ(k,0)＝Ｍ’(k,0)、Ｍ(k,q-1)＝Ｍ’(k,q-1)とする。
k=0,1,…,p*3-1、L=0,1,…,q-1
ここで、ｅは、周波数強調処理における重み付け係数であり、長軸方向とのバランスや表示された画像の印象を考慮して例えば−０.１〜−０.２の間で調整する。

ステップＳ２５では、表示画像データＭ(k,L)をパソコン３からモノクロ液晶表示装置４へ出力する。

モノクロ液晶表示装置４では、ＬＣＤのサブピクセルを独立に駆動して、図１４に示すように、表示画像データＭ(k,L)を表示する。

実施例１の医療画像表示装置１および医療画像ビューワープログラム３１によれば、次の効果が得られる。
（１）ＬＣＤで実際に表示に使用する長軸方向のサブピクセル数は（ｐ＊３）個であるが、これを画素数に換算すると（ｎ＊ｑ／ｍ）個となる。よって、表示画像のアスペクト比は（ｎ＊ｑ／ｍ）／ｑ＝（ｎ／ｍ）となる。つまり、元の医療画像データＡ(i,j)のアスペクト比が保存されている。
（２）サブピクセルを独立に駆動しない場合に比べて長軸方向の解像度を３倍にすることが出来る。ＦＰＤの画素ピッチに換算したＬＣＤのサブピクセル・ピッチは、ＦＰＤの画素ピッチのｎ／（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）＝ｍ／（３＊ｑ）倍になるので、例えばＦＰＤの画素ピッチが７０μｍ、ｍ＝３３２８、ｑ＝１２００なら、ＦＰＤの画素ピッチに換算したＬＣＤのサブピクセル・ピッチは６５（＝７０＊３３２８／（３＊１２００））μｍになる。これにより、乳ガン診断において必要な解像度１００μｍに十分対応できることとなる。
（３）以上より、医師がＸ線撮影画像，ＣＴ画像，ＭＲ画像などの医療画像を読影診断する際、その診断の効率化を図ることが出来る。

本発明の医療画像表示装置および医療画像表示プログラムは、医師がＸ線撮影画像，ＣＴ画像，ＭＲ画像などの医療画像を読影診断する際、その診断の効率化を図るのに利用できる。

１ 医療画像表示装置
３ パソコン（パーソナルコンピュータ）
４ モノクロ液晶表示装置
３１ 医療画像ビューワープログラム

Claims (6)

1. ｍ、ｎ、ｑを自然数とし、ｍ＞ｑとするとき、モノクロ原医療画像におけるｍ行ｎ列の被変換画像をｑ行（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列の画素からなる表示画像に変換する画像変換手段と、モノクロＬＣＤの行方向に３個並んで正方形の各画素を構成する長方形のサブピクセルを独立に駆動して前記表示画像を表示するモノクロ液晶表示装置とを具備した医療画像表示装置であって、
   前記画像変換手段が、前記被変換画像の全ての画素が前記表示画像に反映されるように前記被変換画像を列方向にｍ行からｑ行に変換すると共に前記被変換画像のアスペクト比が維持されるように行方向にｎ列から（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列に変換するに際し、列方向の変換は、列方向に隣接する複数の画素を参照画素として被変換画像における列方向の複数の画素から略同一数の画素を生成する加重平均演算処理と、列方向縮退補間演算にて列方向の画素数をｑ画素に削減し、行方向の変換は、列方向の演算にて得た行方向に隣接する複数の画素を参照画素とした行方向補間演算にて表示画像を生成する
   ことを特徴とする医療画像表示装置。
2. 前記列方向縮退補間演算は、列方向に隣接する２画素を参照画素とした線形補間を行うことを特徴とする請求項１に記載の医療画像表示装置。
3. 前記画像変換手段は、ｍ行からｑ行へと行数を削減する際の縮退率をｍ／ｑとする時、ｍ／ｑよりも大きい整数値を参照画素数として列方向の加重平均演算処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の医療画像表示装置。
4. ｍ、ｎ、ｑを自然数とし、ｍ＞ｑとするとき、モノクロ原医療画像におけるｍ行ｎ列の被変換画像をモノクロＬＣＤの行方向に３個並んで正方形の各画素を構成する長方形のサブピクセルを独立に駆動してモノクロ液晶表示装置に表示するために、
   コンピュータを、
   前記被変換画像をｑ行（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列の画素からなる前記表示画像に変換する画像変換手段、及び
   前記モノクロＬＣＤのサブピクセルを独立に駆動して前記表示画像を表示させるべく前記表示画像を前記モノクロ液晶表示装置に出力する表示画像出力手段、
   として機能させるための医療画像表示プログラムであって、
   前記画像変換手段が、
   前記被変換画像の全ての画素が前記表示画像に反映されるように前記被変換画像を列方向にｍ行からｑ行に変換すると共に前記被変換画像のアスペクト比が維持されるように行方向にｎ列から（３＊ｎ＊ｑ／ｍ）列に変換するステップを有し、
   列方向の変換は、列方向に隣接する複数の画素を参照画素として被変換画像における列方向の複数の画素から略同一数の画素を生成する加重平均演算処理と、列方向縮退補間演算にて列方向の画素数をｑ画素に削減し、行方向の変換は、列方向の演算にて得た行方向に隣接する複数の画素を参照画素とした行方向補間演算にて表示画像を生成する
   ことを特徴とする医療画像表示プログラム。
5. 前記列方向縮退補間演算は、列方向に隣接する２画素を参照画素とした線形補間を行うことを特徴とする請求項４に記載の医療画像表示プログラム。
6. 前記画像変換手段は、ｍ行からｑ行へと行数を削減する際の縮退率をｍ／ｑとする時、ｍ／ｑよりも大きい整数値を参照画素数として列方向の加重平均演算処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の医療画像表示プログラム。

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