JP6448142B2 - 放射線照射による皮膚変化予測装置と検証装置 - Google Patents
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Description
グレード1:軽い紅斑
グレード2:強い紅斑
グレード3:水泡、糜爛(ビラン)
グレード4:潰瘍
以下、この発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図2(A)は、ヘモグロビン色素画像の画素値であるH(x,y)とヘモグロビン流量(皮膚血流量)の変化量の測定結果をプロットしたグラフである。全データに対して原点を通る直線でフィットすると、傾きは0.0139(20)(ml/min100g)−1であった。相関係数は0.74であり、両者の間に相関があると言える。なお図中に点線で図示するエラーバンドに、照明環境に起因する15%の画素値の誤差、血流量測定に起因する0.2ml/min/100gの誤差、そしてフィットによる誤差を二乗和して算出されている。血流量測定に起因する誤差とは主には心拍による生体的な効果が原因である。
照射領域受付部17は、生体の皮膚のうち放射線治療計画において放射線を照射する照射領域の入力を表示入力装置3から受け付ける。照射領域受付部17は、受け付けた照射領域を画像変化部23へ送信する。
<皮膚領域条件>
R>R_th
G/R>R_ratio1
B/R>R_ratio2
(注)RはR成分の濃度(例えば0〜255)を示す。
GはG成分の濃度(例えば0〜255)を示す。
BはB成分の濃度(例えば0〜255)を示す。
R_thは所定値であり、例えば100〜160とする、あるいは10とすることができる。なお、R_thは、10以上とすることができ、50以上とすることが好ましく、100以上とすることがより好ましい。また、R_thは、200以下とすることが好ましく、160以下とすることがより好ましい。
R_ratio1は所定値であり、例えば1.1とする、あるいは1.0とする等、適宜の値とすることができる。なお、R_ratio1は、0.5〜1.5とすることが好ましく、0.9〜1.2とすることがより好ましく、1.0〜1.1とすることがさらに好ましい。
R_ratio2は所定値であり、例えば1.1とする、あるいは1.0とする等、適宜の値とすることができる。なお、R_ratio2は、0.5〜1.5とすることが好ましく、0.9〜1.2とすることがより好ましく、1.0〜1.1とすることがさらに好ましい。
rave、gave、baveは、画像中の(r,g,b)の値から(r0,g0,b0)の値を減算した後の値の平均値を示す。
pc1は第一成分、pc2は第二成分、pc3は第三成分を示す。
(r1,g1,b1)は、第一成分を表すベクトルである。
(r2,g2,b2)は、第二成分を表すベクトルである。
(r3,g3,b3)は、第三成分を表すベクトルである。
なお、各ベクトルは1に規格化されており、互いに直交しているためにお互いの内積はゼロとなる。
(rh,gh,bh)は、ヘモグロビンベクトルを表す。
(rm,gm,bm)は、メラニンベクトルを表す。
hは、ヘモグロビン量(ヘモグロビン座標)を示す係数である。
mは、メラニン量(メラニン座標)を示す係数である。
なお、等号ではなく近似等号を使っているのは、第三成分を無視したためである。また、各色素ベクトルは1に規格化されているが、色素ベクトル同士に直交関係はない。
また、上記(数1)および(数2)では平均値rave、gave、baveを各成分に加算することを明確に表記しているが、平均値rave、gave、baveを(数1)及び(数2)の数式におけるR0,B0,G0に含ませて表現上は見えない形に表現してもよい。この場合でも、同じ意味の数式であるから、RGB表現形式をヘモグロビンベクトル等が用いられた生体要素表現形式に変換することができる。
表現形式変換部22は、独立成分分析部33で得られた色素ベクトルを用いて、(r,g,b)の三成分を、次の(数3)の式に示す(h,m,s)の三成分に線形変換(座標変換)する。
(x、y)の関数になっていない箇所は定数であることを意味している。
画像変化部23は、上記(数3)の式におけるh成分に対して、変化量決定部13で決定された変化量(ヘモグロビン増加量)を増加させる。
このようにして画像変化させた後に各成分を合成し元のRGB表現形式に復元すると、図3(E)に示す予測皮膚画像が得られる。図3(E)の予測皮膚画像は、特許図面としてモノクロ画像になっているが、実際にはカラー画像である。この図3(E)の例は、四角形の第1照射領域41と、この第1照射領域41と一部重なる四角形の第2照射領域42にそれぞれ放射線を照射した場合の予測皮膚画像を示している。この第1照射領域41と第2照射領域42は、照射領域受付部17で受け付けた領域である。第1照射領域41は、第2照射領域42よりも皮膚線量が多いために第2照射領域42よりも濃く(赤く)表示されており、かつ、第1照射領域41と第2照射領域42が重なっている重複照射領域43はさらに濃く(赤く)表示されている。
予測値マーク53は、予測値を正確に示す予測値明示部54と、この予測値から誤差が生じ得る範囲を示す誤差範囲表示部55とを備えている。この誤差範囲表示部55が予測グレード目盛表示部52の目盛の並ぶ報告に幅をもっており、その内側で重なるように予測値マーク53が設けられていることで、予測値の中央値と誤差の範囲を直観的にわかりやすく認識できる。誤差範囲表示部55で表示される誤差は、予め定めた一定の範囲とする、あるいは、その都度演算で求めるなど、適宜の方法によって定めることができる。予め定めた一定の範囲とする場合は、例えば、レーザー血流計によって測定するヘモグロビン量の誤差(例えば10%〜15%)に撮影環境に依存する誤差(例えば15%)を加味した誤差(例えば18%〜21%)とすることができる。
検証装置6は、予測皮膚画像取得部61と、照射後皮膚画像取得部62と、比較検証部63と、検証結果出力部64とを備えている。検証装置6は、少なくともプログラムおよびデータを記憶する記憶部と、前記プログラムに従って各種動作や演算を行うCPUと、皮膚変化予測装置4等の外部機器を接続するUSB等の接続インターフェースとを備えている。検証装置6の記憶部には、記録媒体9から検証プログラムがインストールされている。この検証装置6は、皮膚変化予測装置4と別のハードウェアとしても良いが、皮膚変化予測装置4と同じハードウェアに機能を搭載して構成してもよい。
また、皮膚変化予測装置4は、放射線照射後の皮膚の変化を予測皮膚画像で明瞭に表示することができる。このため、操作者は、放射線治療を行う前に、どの程度の皮膚変化が生じるかを目視で分かり易く把握することができる。
また、この平均値を、画像全体の平均値ではなく皮膚領域のみのRGB画素値から算出した平均値とすることで、照明環境や撮影環境の影響を受けずに精度よくヘモグロビン量を推定することができる。すなわち、背景色や衣服の色による影響を防止することができ、ゆるやかな撮影条件で誰でも容易に利用することができる。また、過去に撮影した撮影画像で解析を意図していない撮影画像であっても、精度よく解析してヘモグロビン量を推定することができる。
例えば、色素ベクトルとしてヘモグロビンベクトルとメラニンベクトルを用いたが、メラニン成分をその他成分としてまとめてヘモグロビンベクトルとその他としてもよい。この場合でも、ヘモグロビン成分のみに画像変化を行えば良いため、皮膚線量の照射による皮膚変化の予測画像を適切に作成することができる。
6…検証装置
11…放射線情報受付部
13…変化量決定部
14…グレード判定部
21…照射前皮膚画像取得部
22…表現形式変換部
23…画像変化部
24…表現形式復元部
25…予測皮膚画像出力部
61…予測皮膚画像取得部
62…照射後皮膚画像取得部
63…比較検証部
211,311…皮膚領域抽出部
Claims (6)
- 照射予定の放射線の放射線情報の入力を受け付ける放射線情報受付部と、
生体の皮膚を撮影した皮膚画像を取得する皮膚画像取得部と、
前記放射線情報により定まる放射線を照射したことによる前記皮膚の変化を演算して前記皮膚画像から変化後の予測皮膚画像を得る変化演算部と、
前記予測皮膚画像を出力する出力部とを備え、
前記変化演算部は、
前記皮膚画像を、元の色成分による表現形式である皮膚画像色成分データから生体要素成分による表現形式である皮膚画像生体要素成分データに変換する表現形式変換部と、
一部の前記皮膚画像生体要素成分データが前記放射線情報で定められる放射線照射によって変化する変化量を決定する変化量決定部と、
前記変化量に応じて前記一部の皮膚画像生体要素成分データを変化させる変化部と、
変化後の画像を元のカラー画像の表現形式に復元する表現形式復元部とを有する
放射線照射による皮膚変化予測装置。 - 前記変化量決定部により決定した変化量に基づいて、従来グレードの区分単位である4段階よりも細かい新グレードでのグレード値を算出するグレード値算出部を備えた
請求項1記載の放射線照射による皮膚変化予測装置。 - 照射予定の放射線の放射線情報の入力を受け付ける放射線情報受付部と、生体の皮膚を撮影した皮膚画像を取得する皮膚画像取得部と、前記放射線情報により定まる放射線を照射したことによる前記皮膚の変化を演算して前記皮膚画像から変化後の予測皮膚画像を得る変化演算部と、前記予測皮膚画像を出力する出力部とを備えた放射線照射による皮膚変化予測装置から前記予測皮膚画像を取得する予測皮膚画像取得部と、
放射線照射後に皮膚が撮影された照射後皮膚画像を取得する照射後皮膚画像取得部と、
前記予測皮膚画像と前記照射後皮膚画像とに基づいて放射線照射が適切に行われたか否かを検証する検証部とを備えた
検証装置。 - コンピュータを、
照射予定の放射線の放射線情報の入力を受け付ける放射線情報受付部と、
生体の皮膚を撮影した皮膚画像を取得する皮膚画像取得部と、
前記放射線情報により定まる放射線を照射したことによる前記皮膚の変化を演算して前記皮膚画像から変化後の予測皮膚画像を得る変化演算部と、
前記予測皮膚画像を出力する出力部として機能させ、
前記変化演算部は、
前記皮膚画像を、元の色成分による表現形式である皮膚画像色成分データから生体要素成分による表現形式である皮膚画像生体要素成分データに変換する表現形式変換部と、
一部の前記皮膚画像生体要素成分データが前記放射線情報で定められる放射線照射によって変化する変化量を決定する変化量決定部と、
前記変化量に応じて前記一部の皮膚画像生体要素成分データを変化させる変化部と、
変化後の画像を元のカラー画像の表現形式に復元する表現形式復元部として機能する
放射線照射による皮膚変化予測プログラム。 - コンピュータを、
照射予定の放射線の放射線情報の入力を受け付ける放射線情報受付部と、生体の皮膚を撮影した皮膚画像を取得する皮膚画像取得部と、前記放射線情報により定まる放射線を照射したことによる前記皮膚の変化を演算して前記皮膚画像から変化後の予測皮膚画像を得る変化演算部と、前記予測皮膚画像を出力する出力部とを備えた放射線照射による皮膚変化予測装置から前記予測皮膚画像を取得する予測皮膚画像取得部と、
放射線照射後に皮膚が撮影された照射後皮膚画像を取得する照射後皮膚画像取得部と、
前記予測皮膚画像と前記照射後皮膚画像とに基づいて放射線照射が適切に行われたか否かを検証する検証部として機能させる
検証プログラム。 - 照射予定の放射線の放射線情報の入力を受け付ける放射線情報受付部により受け付け、
前記生体の皮膚を撮影した皮膚画像を皮膚画像取得部により取得し、
前記放射線情報により定まる放射線を照射したことによる前記皮膚の変化を変化演算部により演算して前記皮膚画像から変化後の予測皮膚画像を得、
前記予測皮膚画像を出力部により出力する皮膚変化予測方法であって、
前記変化演算部は、
前記皮膚画像を、元の色成分による表現形式である皮膚画像色成分データから生体要素成分による表現形式である皮膚画像生体要素成分データに表現形式変換部により変換し、
一部の前記皮膚画像生体要素成分データが前記放射線情報で定められる放射線照射によって変化する変化量を変化量決定部により決定し、
前記変化量に応じて前記一部の皮膚画像生体要素成分データを変化部により変化させ、
変化後の画像を元のカラー画像の表現形式に表現形式復元部により復元する
皮膚変化予測方法。
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