JP6962030B2 - 動態解析装置、動態解析システム、動態解析プログラム及び動態解析方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、撮影開始タイミングが吸気、呼気の途中でも吸気や呼気の開始タイミングから動画再生されるように位相に基づいて画像を並び替えて表示する技術が記載されている。
第1の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第1の動態画像のフレーム画像から前記第1の被写体の動作状態を表す第1の評価値を算出し、第2の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第2の動態画像のフレーム画像から前記第2の被写体の動作状態を表す第2の評価値を算出する算出手段と、
前記第1の動態画像から、前記第1の評価値が所定の値である第1のフレーム画像を抽出し、前記第2の動態画像から、前記第2の評価値が前記所定の値である第2のフレーム画像を抽出する抽出手段と、
前記第1のフレーム画像及び前記第2のフレーム画像を用いて、前記第1の動態画像及び前記第2の動態画像を解析処理する解析手段と、
を備え、
前記第1の評価値と前記第2の評価値のそれぞれは、複数の構造物間の重なり度合いである。
第1の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第1の動態画像及び第2の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第2の動態画像を取得する取得手段と、
前記第1の動態画像のフレーム画像から前記第1の被写体の動作状態を表す第1の評価値を算出し、前記第2の動態画像のフレーム画像から前記第2の被写体の動作状態を表す第2の評価値を算出する算出手段と、
前記第1の動態画像から、前記第1の評価値が所定の値である第1のフレーム画像を抽出し、前記第2の動態画像から、前記第2の評価値が前記所定の値である第2のフレーム画像を抽出する抽出手段と、
前記第1のフレーム画像及び前記第2のフレーム画像を用いて、前記第1の動態画像及び前記第2の動態画像を解析処理する解析手段と、
を備え、
前記第1の評価値と前記第2の評価値のそれぞれは、複数の構造物間の重なり度合いである。
コンピューターに、
第1の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第1の動態画像のフレーム画像から前記第1の被写体の動作状態を表す第1の評価値を算出し、第2の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第2の動態画像のフレーム画像から前記第2の被写体の動作状態を表す第2の評価値を算出する処理と、
前記第1の動態画像から、前記第1の評価値が所定の値である第1のフレーム画像を抽出し、前記第2の動態画像から、前記第2の評価値が前記所定の値である第2のフレーム画像を抽出する処理と、
前記第1のフレーム画像及び前記第2のフレーム画像を用いて、前記第1の動態画像及び前記第2の動態画像を解析処理する処理と、
を実行させる動態解析プログラムであって、
前記第1の評価値と前記第2の評価値のそれぞれは、複数の構造物間の重なり度合いである。
第1の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第1の動態画像のフレーム画像から前記第1の被写体の動作状態を表す第1の評価値を算出し、第2の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第2の動態画像のフレーム画像から前記第2の被写体の動作状態を表す第2の評価値を算出する工程と、
前記第1の動態画像から、前記第1の評価値が所定の値である第1のフレーム画像を抽出し、前記第2の動態画像から、前記第2の評価値が前記所定の値である第2のフレーム画像を抽出する工程と、
前記第1のフレーム画像及び前記第2のフレーム画像を用いて、前記第1の動態画像及び前記第2の動態画像を解析処理する工程と、
を備え、
前記第1の評価値と前記第2の評価値のそれぞれは、複数の構造物間の重なり度合いである。
まず、本実施形態の構成を説明する。
図1に、本実施形態における動態解析システム100の全体構成を示す。
図1に示すように、動態解析システム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。動態解析システム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1は、例えば、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、被写体の動態を撮影する撮影手段である。動態撮影とは、被写体に対し、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)、もしくは、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、被写体の動態を示す複数の画像を取得することをいう。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。なお、以下の実施形態では、パルス照射により胸部の動態撮影を行う場合を例にとり説明する。
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回当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、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。
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。
)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後述する撮影制御処理を始めとする各種処理を実行し、撮影用コンソール2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。
診断用コンソール3は、撮影用コンソール2から動態画像を取得し、取得した動態画像に解析処理を施して解析結果画像を表示する動態解析装置である。
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。
次に、本実施形態における上記動態解析システム100の動作について説明する。
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2に、撮影用コンソール2の制御部21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。
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。
診断用コンソール3においては、通信部35を介して撮影用コンソール2から一連のフレーム画像が受信されると、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図3に示す動態解析処理が実行される。
まず、受信した動態画像と比較する過去の動態画像が選択される(ステップS11)。
ステップS11においては、例えば、記憶部32に記憶されている過去の動態画像の一覧が表示部34に表示され、表示された動態画像の中からユーザーが所望する動態画像を操作部33により選択する。なお、過去の動態画像は、同一被検者についての過去の動態画像であってもよいし、他の被検者の同一部位(例えば胸部)の動態画像であってもよい。また、受信した動態画像を現在の動態画像と呼ぶ。過去の動態画像においては、通信ネットワークNTを介して接続されている図示しない画像サーバーから、診断用コンソール3へ、動態画像データを転送する構成であってもよい。
なお、上記の所定の値は、例えば、安静呼気位のフレーム画像(最も肺野領域の面積が小さいフレーム画像又は、最も肺尖と横隔膜の距離が小さいフレーム画像)を基準フレーム画像とし、当該基準フレーム画像に対して、肺野領域の面積又は肺尖と横隔膜の距離が等しくなる上記肺野拡大率(1倍)を所定の値の一つとし、2つの動態画像の、最も肺野領域の面積又は肺尖と横隔膜の距離が大きいフレーム画像における上記肺野拡大率のうち小さい方をもう一つの所定の値とする。
なお、所定の肋骨(肋骨番号)としては、例えば、呼吸における安静呼気位のときに横隔膜が重なる肋骨、及び安静吸気位のときに横隔膜が重なる肋骨(肋骨番号)とする。この所定の肋骨(肋骨番号)は、経験的もしくは実験的に予め求められたものを用いる。
なお、上記の所定の値は、例えば、最も心臓領域の面積が小さい(又は、最も所定の肺血管の幅が狭い)フレーム画像を基準フレーム画像として、当該基準フレーム画像に対して、心臓の面積(又は、所定の肺血管の幅)が等しくなるような上記心臓拡大率(又は、肺血管拡大率)(1倍)を所定の値の一つとし、2つの動態画像の、最も心臓領域の面積(又は、所定の肺血管の幅)が大きいフレーム画像における上記心臓拡大率(又は、肺血管拡大率)のうち小さい方をもう一つの所定の値とする。
心臓領域の抽出方法は何れの方法を用いてもよい。例えば、各フレーム画像において抽出した肺野領域の外接矩形領域から探索領域を限定し、探索領域の各画素の信号値から濃度ヒストグラムを作成し、判別分析法等によって閾値を求め、閾値より低信号の領域を心臓の候補領域として抽出する。次いで、候補領域内でエッジ検出を行い、所定の大きさ以上の微分値の極大値を追跡することで、心臓領域の輪郭線を抽出する。このとき、背景若しくは心臓内部のエッジを追跡しないように、近似的心臓領域の形状をもとに輪郭エッジ点の探索領域を限定する。そして、抽出された心臓領域の輪郭線に対して、心臓輪郭線テンプレートでテンプレートマッチングを行い、相関値が最大となる位置でのテンプレート領域を心臓領域として認識する。
所定の肺血管としては、例えば、大動脈弓、肺動脈等を用いることができる。大動脈弓は、心臓の左心室から全身に血液を送り出す動脈の本幹であり、肺動脈は、右心室から肺へ血液を送り出す動脈であり、何れの動きも心臓の拍動を顕著に示すものである。
大動脈弓や肺動脈の抽出方法は何れの方法を用いてもよい。例えば、大動脈弓は、各フレーム画像からエッジを抽出した上で、大動脈弓陰影のテンプレートを用いてテンプレートマッチングすることで、その位置を認識することができる。肺動脈は、大動脈弓と同様、各フレーム画像からエッジを抽出した上で、この太い動脈の陰影のテンプレートを用いてテンプレートマッチングをすることで、その位置を認識することができる。
例えば、ステップS13においては、まず、フィルタリング処理が行われる。例えば、診断対象の機能が換気である場合、各動態画像において、画素毎に、信号値(濃度値)の時間変化を示す濃度波形が生成され、生成された濃度波形が時間方向のローパスフィルター(例えば、カットオフ周波数0.85Hz)によりフィルタリングされる。これにより、肺血流等による高周波成分を除去して肺換気の信号成分の濃度波形を取得することができる。また、診断対象の機能が血流である場合、各動態画像において、画素毎に、信号値(濃度値)の時間変化を示す濃度波形が生成され、生成された濃度波形が時間方向のハイパスフィルター(例えば、カットオフ周波数0.80Hz)によりフィルタリングされる。これにより、換気等による低周波成分を除去して肺血流の信号成分の濃度波形を取得することができる。なお、各動態画像において、複数画素からなる小領域毎に、小領域内の信号値の代表値(例えば、平均値、中央値、最大値等)を算出し、算出した代表値の濃度波形を生成して時間方向のフィルタリング処理を施すこととしてもよい。
次いで、フィルタリングされた各動態画像において、抽出されたフレーム画像間における各画素の濃度値の比の値(濃度比)が算出され、各画素がフレーム画像間における濃度比を表す解析結果画像が生成される。
ステップS14においては、例えば、各動態画像の解析結果画像の各画素に信号値に応じた色を付して並べて表示される。
1 撮影装置
11 放射線源
12 放射線照射制御装置
13 放射線検出部
14 読取制御装置
2 撮影用コンソール
21 制御部
22 記憶部
23 操作部
24 表示部
25 通信部
26 バス
3 診断用コンソール
31 制御部
32 記憶部
33 操作部
34 表示部
35 通信部
36 バス
Claims (8)
- 第1の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第1の動態画像のフレーム画像から前記第1の被写体の動作状態を表す第1の評価値を算出し、第2の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第2の動態画像のフレーム画像から前記第2の被写体の動作状態を表す第2の評価値を算出する算出手段と、
前記第1の動態画像から、前記第1の評価値が所定の値である第1のフレーム画像を抽出し、前記第2の動態画像から、前記第2の評価値が前記所定の値である第2のフレーム画像を抽出する抽出手段と、
前記第1のフレーム画像及び前記第2のフレーム画像を用いて、前記第1の動態画像及び前記第2の動態画像を解析処理する解析手段と、
を備え、
前記第1の評価値と前記第2の評価値のそれぞれは、複数の構造物間の重なり度合いである動態解析装置。 - 前記第1の被写体と前記第2の被写体は同一被検者である請求項1に記載の動態解析装置。
- 前記算出手段は、前記第1の動態画像の複数フレームの各々の前記第1の評価値を算出し、前記第2の動態画像の複数フレームの各々の前記第2の評価値を算出する、請求項1又は2に記載の動態解析装置。
- 前記動態画像は、胸部動態画像であり、
前記第1の評価値は、前記第1の動態画像のフレーム画像における横隔膜、所定の肺血管、又は所定の肺血管の分岐箇所のいずれかと、複数の肋骨のうち第N肋骨(1≦N≦12)との重なり度合いを示し、前記第2の評価値は、前記第2の動態画像のフレーム画像における横隔膜、所定の肺血管、又は所定の肺血管の分岐箇所のいずれかと、複数の肋骨のうち第N肋骨(1≦N≦12)との重なり度合いを示す請求項1〜3のいずれか一項に記載の動態解析装置。 - 前記第2の動態画像は、前記第1の動態画像と同じ被検者を放射線撮影することにより得られた、前記第1の動態画像よりも過去の動態画像であり、
前記第1の動態画像と比較する対象として、前記第2の動態画像を選択する選択手段を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の動態解析装置。 - 第1の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第1の動態画像及び第2の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第2の動態画像を取得する取得手段と、
前記第1の動態画像のフレーム画像から前記第1の被写体の動作状態を表す第1の評価値を算出し、前記第2の動態画像のフレーム画像から前記第2の被写体の動作状態を表す第2の評価値を算出する算出手段と、
前記第1の動態画像から、前記第1の評価値が所定の値である第1のフレーム画像を抽出し、前記第2の動態画像から、前記第2の評価値が前記所定の値である第2のフレーム画像を抽出する抽出手段と、
前記第1のフレーム画像及び前記第2のフレーム画像を用いて、前記第1の動態画像及び前記第2の動態画像を解析処理する解析手段と、
を備え、
前記第1の評価値と前記第2の評価値のそれぞれは、複数の構造物間の重なり度合いである動態解析システム。 - コンピューターに、
第1の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第1の動態画像のフレーム画像から前記第1の被写体の動作状態を表す第1の評価値を算出し、第2の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第2の動態画像のフレーム画像から前記第2の被写体の動作状態を表す第2の評価値を算出する処理と、
前記第1の動態画像から、前記第1の評価値が所定の値である第1のフレーム画像を抽出し、前記第2の動態画像から、前記第2の評価値が前記所定の値である第2のフレーム画像を抽出する処理と、
前記第1のフレーム画像及び前記第2のフレーム画像を用いて、前記第1の動態画像及び前記第2の動態画像を解析処理する処理と、
を実行させる動態解析プログラムであって、
前記第1の評価値と前記第2の評価値のそれぞれは、複数の構造物間の重なり度合いである動態解析プログラム。 - 第1の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第1の動態画像のフレーム画像から前記第1の被写体の動作状態を表す第1の評価値を算出し、第2の被写体の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像を含む第2の動態画像のフレーム画像から前記第2の被写体の動作状態を表す第2の評価値を算出する工程と、
前記第1の動態画像から、前記第1の評価値が所定の値である第1のフレーム画像を抽出し、前記第2の動態画像から、前記第2の評価値が前記所定の値である第2のフレーム画像を抽出する工程と、
前記第1のフレーム画像及び前記第2のフレーム画像を用いて、前記第1の動態画像及び前記第2の動態画像を解析処理する工程と、
を備え、
前記第1の評価値と前記第2の評価値のそれぞれは、複数の構造物間の重なり度合いである動態解析方法。
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