JP6599113B2 - 自動測定装置及び自動測定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動解析装置及び自動解析方法に関する。
胸部を撮影した胸部CT(Computed Tomography)画像を用いた肺気腫の診断は、ゴダート法による診断が標準化されている。肺はスポンジ状の肺胞(はいほう)という小さな空間が集まって出来ているが、この空間が何らかの理由によって大きくなったまま戻らなくなり、十分な酸素を取り込むことが出来ず息切れを起こすようになるのが肺気腫である。ゴダート法では、肺の特定の断面における二次元での分析を行う。肺気腫の病変部は、図2の肺気腫病変部22に示すように、CT画像において黒く映る。
一方、胸部CT画像を用いた間質性肺炎の診断方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。肺胞の中身(空間)に炎症を起こすのが通常の肺炎(細菌性肺炎)であり、肺胞の壁(=間質)に炎症を起こすものを間質性肺炎という。間質性肺炎の病変部は、図1の間質性肺炎病変部21に示すように、CT画像において白く映る。
特開2008−200368号公報
胸部CT画像を用いた間質性肺炎の診断は未だ標準化されておらず、肺気腫及び間質性肺炎を同時に定量評価する方法は提案されていない。また、肺気腫を合併する間質性肺炎が多い。しかし、肺気腫と間質性肺炎が合併している場合に、この合併が見逃されることがあった。
本発明は、肺気腫と間質性肺炎の合併症を診断可能にすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本願発明の自動解析装置及び自動解析方法は、胸部CT画像を用いて肺気腫及び間質性肺炎の病変部が占める割合を単位ブロックごとに算出し、算出結果を単位ブロックの位置に対応させて表示する。
具体的には、本願発明の自動解析装置は、肺の全体が含まれる胸部CT画像を体積が設定された単位ブロックに分割し、前記単位ブロックに対する間質性肺炎の病変部であることを示す高吸収域の割合及び前記単位ブロックにおいて肺気腫の病変部であることを示す低吸収域の割合を、前記単位ブロックごとに算出する処理部と、全ての前記単位ブロックにおける前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記胸部CT画像における前記単位ブロックの位置に対応させて表示する表示部と、を備える。
本願発明の自動解析装置では、前記処理部は、等しい体積で全ての単位ブロックを分割し、前記表示部は、全ての単位ブロックを大きさの等しい表示領域で表示し、共通の単位ブロックから算出された前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記表示領域内の異なる端部から、前記単位ブロックに対する前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合と等しい比率で表示してもよい。
本願発明の自動解析装置では、前記処理部は、前記胸部CT画像から肺の輪郭を抽出し、前記表示部は、全ての前記単位ブロックにおける前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記肺の輪郭における前記単位ブロックの位置に対応させて表示してもよい。
具体的には、本願発明の自動解析方法は、肺の全体が含まれる胸部CT画像を体積が設定された単位ブロックに分割し、前記単位ブロックに対する間質性肺炎の病変部であることを示す高吸収域の割合及び前記単位ブロックにおいて肺気腫の病変部であることを示す低吸収域の割合を、前記単位ブロックごとに算出する解析手順と、全ての前記単位ブロックにおける前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記胸部CT画像における前記単位ブロックの位置に対応させて表示する表示手順と、を順に有する。
本願発明の自動解析方法では、前記解析手順において、等しい体積で全ての単位ブロックを分割し、前記表示手順では、全ての単位ブロックを大きさの等しい表示領域で表示し、共通の単位ブロックから算出された前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記表示領域内の異なる端部から、前記単位ブロックに対する前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合と等しい比率で表示してもよい。
本願発明の自動解析方法では、前記解析手順において、前記胸部CT画像から肺の輪郭を抽出し、前記表示手順では、全ての前記単位ブロックにおける前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記肺の輪郭における前記単位ブロックの位置に対応させて表示してもよい。
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
本発明によれば、胸部CT画像を用いて肺気腫及び間質性肺炎の病変部が占める割合を単位ブロックごとに算出し、算出結果を単位ブロックの位置に対応させて表示するため、肺気腫と間質性肺炎の合併症の診断が可能になる。
CT画像に映し出された間質性肺炎の病変部の一例を示す。 CT画像に映し出された肺気腫の病変部の一例を示す。 実施形態1に係る自動解析装置の構成の一例を示す。 胸部CT画像の分割の一例を示す。 表示部における第1の表示例を示す。 表示部における第2の表示例を示す。 表示部における第3の表示例を示す。 表示部における第4の表示例を示す。 表示部における第5の表示例を示す。 表示部における第6の表示例を示す。 表示部における第7の表示例を示す。 表示部における第8の表示例を示す。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
(実施形態1)
図3に、本実施形態に係る自動解析装置の一例を示す。本実施形態に係る自動解析装置10は、処理部11と、記憶部12と、表示部13と、を備える。
本実施形態に係る自動解析装置10は、コンピュータを、処理部11と、記憶部12と、表示部13として機能させることで実現してもよい。この場合、自動解析装置10が備えるCPU(Central Processing Unit)(不図示)が情報記憶部(不図示)に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、各構成を実現する。ここで自動解析装置10を実現する際のコンピュータは、コンピュータによって制御される任意の機器をさらに備えてもよい。また、自動解析装置10を実現する際のプログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
処理部11が解析する胸部CT画像や、処理部11、表示部13及び記憶部12の間の通信は、例えば、デジタル画像データや関連する診療データの取り扱いに関する国際標準規格であるDICOM(Digital Imaging and COmmunication in Medicine)に基づく。この場合、処理部11が解析する胸部CT画像は、例えば、患者識別情報や、患者の性別を示す性別情報を有する。
本実施形態に係る自動解析方法は、解析手順と、表示手順とを順に有する。
解析手順では、処理部11が、胸部CT画像を単位ブロックに分割し、単位ブロックにおいて間質性肺炎及び肺気腫の病変部が占めるそれぞれの割合を、単位ブロックごとに算出する。
表示手順では、表示部13が、全ての単位ブロックにおけるそれぞれの割合を、単位ブロックの位置に対応させて表示する。
処理部11は、胸部CT画像を合成して3次元画像とし、気管、気管支及び肺野領域を抽出し、肺の輪郭を抽出し、肺野領域を単位ブロックに均等に分割する。図4に、処理部11が胸部CT画像の解析を行う際の単位ブロックの一例を示す。図4では、気管支93に繋がった右肺91及び左肺92を、x方向、y方向、z方向に分割する例を示す。このとき、右肺91及び左肺92を個別に分割する。
図4では、単位ブロックのうち、R1がRx1とRy1に対応し、R2がRx2とRy1に対応し、R3がRx3とRy1に対応し、R4がRx1とRy2に対応し、R5がRx2とRy2に対応し、R6がRx3とRy2に対応し、R7がRx1とRy3に対応し、R8がRx2とRy3に対応し、R9がRx3とRy3に対応する。R1〜R9の単位ブロックはz方向のRz1〜Rz10ごとに存在する。ここでは右肺91の単位ブロックとの対応関係について説明したが、左肺92の単位ブロックL1〜L9についても、右肺91と同じである。
処理部11は、単位ブロックに含まれるHAA(High Attenuation Area;高吸収域)の割合及びLAA(Low Attenuation Area;低吸収域)の割合を算出する。HAAは、間質性肺炎の病変部であることを示す高吸収域である。高吸収域は、肺に含まれる領域のうちの白く映る領域であり、骨などの肺に属さない領域を除く。LAAは、肺気腫の病変部であることを示す低吸収域である。低吸収域は、肺に含まれる領域のうちの黒く映る領域であり、空洞などの肺に属さない領域を除く。
肺気腫は、肺胞のサイズ(体積)が大きくなればなるほど重篤化するため、診断時には、肺気腫のサイズの測定が重要となる。自動解析装置10は、LAAの割合を算出することによって肺気腫のサイズを測定することができるため、肺気腫の診断にも有効である。
処理部11は、HAAの割合及びLAAの割合を単位ブロックごとに算出する。例えば、Rz1の単位ブロックR1における階調を解析し、HAAの体積及びLAAの体積を算出し、単位ブロックR1の体積に対するHAAの割合及びLAAの割合を算出する。これと同様に、Rz1の単位ブロックR2〜R9、Rz2〜Rz10の単位ブロックR2〜R9、Lz2〜Lz10の単位ブロックL1〜L9におけるHAAの割合及びLAAの割合を算出する。
処理部11は、HAAの割合及びLAAの割合を単位ブロックごとに記憶部12に送信する。記憶部12は、処理部11から送られた単位ブロックごとのHAAの割合及びLAAの割合を記憶する。表示部13は、HAAの割合及びLAAの割合を、胸部CT画像における単位ブロックの位置に対応させて表示する。
表示部13は、右肺91の位置に右肺91のHAAの割合及びLAAの割合を表示し、左肺92の位置に左肺92のHAAの割合及びLAAの割合を表示する。その際、表示部13は、1行に1つの単位ブロックに対応する右肺91のHAAの割合及びLAAの割合を表示する。また、表示部13は、1行に1つの単位ブロックに対応する左肺92のHAAの割合及びLAAの割合を表示する。同じ行にHAAの割合及びLAAの割合を表示する右肺91及び左肺92の単位ブロックは、例えば、R1とL1である。
表示部13は、右肺91及び左肺92の輪郭を重畳させて表示することが好ましい。右肺91及び左肺92の輪郭は、胸部CT画像から抽出した肺の輪郭であることが好ましい。また、右肺91及び左肺92の輪郭は、胸部CT画像であってもよい。
図5に、第1の表示例を示す。第1の表示例は、画面の左側に右肺91のHAAの割合及びLAAの割合を表示し、画面の右側に左肺92のHAAの割合及びLAAの割合を表示する。これによって、胸部CT画像に映し出される肺の位置と一致した表示を行うことができるため、病変部の正確な位置が特定可能となり、医師の診断が容易になる。
本実施形態の表示部13は、HAAの割合PH及びLAAの割合PLを、胸部CT画像における単位ブロックの高さ方向の位置に対応させて表示する。例えば、Rz1が最も低く、Rz10が最も高い位置にある場合、表示部13は、上から順にRz10、Rz9、・・・Rz2、Rz1の順に表示する。Rz10内の単位ブロックR1〜R9の位置は任意であり、図5では、単位ブロックR1〜R9の順に表示している。
Rz1〜Rz10の位置は表示される右肺91の高さとほぼ一致し、Lz1〜Lz10の位置は表示される左肺92の高さとほぼ一致することが好ましい。この場合、HAAの割合PH及びLAAの割合PLと重畳する右肺91及び左肺92の画像の縮尺を、Lz1〜Lz10の位置に合わせることが好ましい。
本実施形態に係る自動解析装置10は、共通する単位ブロック内に存在するHAAの割合PH及びLAAの割合PLを同時に表示する。そのため、単位ブロックが共通するHAAの割合PH及びLAAの割合PLを、共通の単位ブロックの体積を100%とする枠内に、HAAの割合PH及びLAAの割合PLに応じた領域を占めるよう表示する。例えば、気管支93の位置を0%とし、肺91及び肺92における気管支93からの遠端を100%とし、HAAの割合PHを0%側からの棒グラフで表示し、LAAの割合PLを100%側からの棒グラフで表示する。
本実施形態では、表示された単位ブロックごとの棒グラフを選択すると、選択された棒グラフに対応するPH及びPLの値を表示してもよい。例えば、棒グラフの1つをクリックすると、選択された棒グラフを拡大表示し、選択された棒グラフに対応するPH及びPLの値を表示する。
HAAの割合PHは、HU(Hounsfield Unit)の値が視認できることが好ましく、例えば、−700HU以上、−650HU以上、−600HU以上で分けることが好ましい。また、棒グラフで表示する際に、HUの範囲ごとに色、色の濃さ、模様等を分けて表示することが好ましい。
図6に、第2の表示例を示す。第2の表示例は、画面の右側に右肺91のHAAの割合PH及びLAAの割合PLを表示し、画面の左側に左肺92のHAAの割合PH及びLAAの割合PLを表示する。これによって、患者を背中側から観る場合の、表示部13を観る人の左右方向と一致するため、患者の理解が容易になる。
図7に、第3の表示例を示す。第3の表示例は、図5に示す第1の表示例において、HAAの割合PHを100%側からの棒グラフで表示し、LAAの割合PLを0%側からの棒グラフで表示する。図6に示す第2の表示例においても、HAAの割合PHを100%側からの棒グラフで表示し、LAAの割合PLを0%側からの棒グラフで表示してもよい。
図8に、第4の表示例を示す。第4の表示例は、図5に示す第1の表示例において、HAAの割合PHを0%側からの棒グラフで表示する。図8に示す第4の表示例においても、HAAの割合PHを100%側からの棒グラフで表示してもよい。
図9に、第5の表示例を示す。第5の表示例は、図5に示す第1の表示例において、LAAの割合LHを0%側からの棒グラフで表示する。図9に示す第5の表示例においても、LAAの割合PHを100%側からの棒グラフで表示してもよい。
以上説明したように、自動解析装置10は、一度の処理で肺気腫と間質性肺炎の診断が可能となるため、患者は何度もCT画像を撮像する必要がなくなる。また、肺気腫と間質性肺炎の解析を同時に行い、肺の解析領域と解析結果を視覚的にわかりやすく表現するため、病変部の特定や合併症が発生しているか否かの診断が容易になる。また、肺気腫と間質性肺炎の発病のしやすさは肺の高さ方向に依存する傾向にあるため、肺の高さ方向に対応させて表示することで、病状の診断が容易になる。また、数値化して客観的に表示するため、誤診が防止でき、医師の違いによる診断のぶれも防止できる。また、患者への説明に際しても病状説明が容易になる。自動解析装置10は、数値だけでは判断できない症状が発生している三次元的な場所を踏まえた評価を可能とする。
(実施形態2)
本実施形態の表示部13は、HAAの割合PH及びLAAの割合PLを、さらに、胸部CT画像における単位ブロックの平面方向の位置に対応させて表示する。
図10に、第6の表示例を示す。第6の表示例は、単位ブロックR1〜R9、L1〜L9の位置に、HAAの割合PH及びLAAの割合PLを表示する。例えば、Rz4の平面上では、単位ブロックR1〜R9のHAAの割合PH及びLAAの割合PLを表示する。HAAの割合PH及びLAAの割合PLは、例えば、パイチャートで表示する。
図10では、Rz1〜Rz10の一部であるRz2、Rz4、Rz6、Rz8と、Lz1〜Lz10の一部であるLz2、Lz4、Lz6、Lz8に対応する単位ブロックR1〜R9及びL1〜L9を示したが、高さ方向の全ての単位ブロックを表示することが好ましい。
図10のように表示することで、各パイチャートの気管支93からの距離を視覚的に把握するのが容易となる。そのため、気管支93の距離に依存する症状が発見された場合に、この依存性を考慮して診断することが容易となる。
なお、表示部13は、HAAの割合PH又はLAAの割合PLのみを表示してもよい。例えば、図11に示すように、HAAの割合PH又はLAAの割合PLを、数値が大きいほど高くなる棒グラフを用いて表示してもよい。また、図12に示すように、HAAの割合PH又はLAAの割合PLを、数値が大きいほど半径が大きくなる球を用いて表示してもよい。その際、HAAの割合PH又はLAAの割合PLの数値に応じて棒グラフ又は球の色や色の濃さを変えてもよい。
棒グラフの高さ又は球の大きさの大小により、容易にHAAの割合PH及びLAAの割合PLを把握することができる。図11及び図12では、1つの棒グラフ又は球が高くなったり大きくなったりすると、他の棒グラフや球が陰となる場合がある。その場合には、陰となった棒グラフや球を点滅表示させる等で視認性を高めてもよい。
また、HAAの割合PHを示す色とLAAの割合PLを示す色を別の色とし、それらの色を混ぜた後、1つの棒グラフ又は球として表示してもよい。その際、HAAの割合PHLAAの割合PLの値が高くなるほど濃い色とすることで、割合の高さを容易に認識することができる。例えば、PHを示す色を赤とし、PLを示す色を青とすると、紫色で表示される場合はPH及びPLの割合が同程度であり、色が濃いほどそれらの割合が高いことを容易に把握することができる。
さらに、自動解析装置10は、グラフのパターンにより間質性肺炎の詳細な分類が可能となる。
したがって、本実施形態においては、グラフのパターンにより間質性肺炎の詳細な分類が可能であるため、実施形態1の効果に加え、間質性肺炎の診断を容易にすることができる。
(実施例)
胸部CTにて肺野高吸収域(HAA)の間質性陰影と肺野低吸収域(LAA)の気腫性陰影を呈しCPFE(Combined pulmonary fibrosis and emphysema)の男性21例(平均72.6歳)を対象とし健常男性12例(平均46.8歳)を対照とした。胸部CTは東芝社製16列MDCTを使用した。自動解析ソフトLungVision(サイバネットシステム株式会社)を改良し、低吸収域(LAA)の気腫性病変をLAAスコア、%LAV(% of LAA Volume)およびHAAスコアを算出し、呼吸機能はCHESTAC−8800で測定した。ここで、自動解析ソフトLungVisionを実行するコンピュータは、自動解析装置に相当し、自動解析方法を実行する。
肺野を左肺92及び右肺91のそれぞれについて上中下肺野の六分割で評価し、HAAを閾値−700HU〜、−650HU〜、−600HU〜でHAA%スコアを評価した。CPFEでは右下肺野、左下肺野の−600HU〜のHAA%スコアが有意に増加して、平均値は各々1.40%、0.96%であった。全肺野のLAAスコア、%LAVの平均値は各々6.1、9.6%。肺機能では閉塞性障害は4/21例に、拡散障害が20/21例に見られ、2/21例に肺癌合併した。
本発明の自動解析装置及び自動解析方法は医療装置産業に適用することができる。
10:自動解析装置
11:処理部
12:記憶部
13:表示部
21:間質性肺炎病変部
22:肺気腫病変部
91:右肺
92:左肺
93:気管支

Claims (4)

  1. 肺の全体が含まれる胸部CT(Computed Tomography)画像を体積が設定された単位ブロックに分割し、前記単位ブロックに対する間質性肺炎の病変部であることを示す高吸収域の割合及び前記単位ブロックにおいて肺気腫の病変部であることを示す低吸収域の割合を、前記単位ブロックごとに算出する処理部と、
    全ての前記単位ブロックにおける前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記胸部CT画像における前記単位ブロックの位置に対応させて表示する表示部と、
    を備え、
    前記処理部は、等しい体積で全ての単位ブロックを分割し、
    前記表示部は、
    全ての単位ブロックを大きさの等しい表示領域で表示し、
    共通の単位ブロックから算出された前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記表示領域内の異なる端部から、前記単位ブロックに対する前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合と等しい比率で表示する、
    測定装置。
  2. 前記処理部は、前記胸部CT画像から肺の輪郭を抽出し、
    前記表示部は、全ての前記単位ブロックにおける前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記肺の輪郭における前記単位ブロックの位置に対応させて表示する、
    請求項に記載の自動測定装置。
  3. 肺の全体が含まれる胸部CT(Computed Tomography)画像を体積が設定された単位ブロックに分割し、前記単位ブロックに対する間質性肺炎の病変部であることを示す高吸収域の割合及び前記単位ブロックにおいて肺気腫の病変部であることを示す低吸収域の割合を、前記単位ブロックごとに算出する測定手順と、
    全ての前記単位ブロックにおける前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記胸部CT画像における前記単位ブロックの位置に対応させて表示する表示手順と、
    を順に有し、
    前記測定手順において、等しい体積で全ての単位ブロックを分割し、
    前記表示手順において、
    全ての単位ブロックを大きさの等しい表示領域で表示し、
    共通の単位ブロックから算出された前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記表示領域内の異なる端部から、前記単位ブロックに対する前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合と等しい比率で表示する、
    測定方法。
  4. 前記測定手順において、前記胸部CT画像から肺の輪郭を抽出し、
    前記表示手順において、全ての前記単位ブロックにおける前記高吸収域の割合及び前記低吸収域の割合を、前記肺の輪郭における前記単位ブロックの位置に対応させて表示する、
    請求項に記載の自動測定方法。
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