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JP6299504B2 - Image analysis device - Google Patents

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JP6299504B2 JP2014149805A JP2014149805A JP6299504B2 JP 6299504 B2 JP6299504 B2 JP 6299504B2 JP 2014149805 A JP2014149805 A JP 2014149805A JP 2014149805 A JP2014149805 A JP 2014149805A JP 6299504 B2 JP6299504 B2 JP 6299504B2
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Description

本発明は、被検体が写り込んでいる画像をテクスチャ解析してテクスチャ解析指標を算出する画像解析装置に関する。   The present invention relates to an image analysis apparatus that calculates a texture analysis index by performing texture analysis on an image in which a subject is reflected.

医療機関には、被検体に放射線撮影をして得られた被検体像に対して画像解析を行って、被検体の状態を評価する評価値を算出する画像解析装置が備えられている。   A medical institution is equipped with an image analysis device that performs image analysis on a subject image obtained by radiographing a subject and calculates an evaluation value for evaluating the state of the subject.

画像解析を行う際に問題となるのが画像に写り込む被検体の体厚である。放射線には、体厚が厚いほど被検体を透過しにくくなる性質がある。したがって、被検体の体厚が厚いほど撮影が露光不足となり、得られる断層画像のS/N比が悪くなる。断層画像のS/N比が悪くなると、それだけ画像にノイズ成分が多く現れる。従って、画像解析を行うには、被検体の体厚についての補正を行う必要がある(例えば特許文献1参照)。   A problem in image analysis is the body thickness of the subject that appears in the image. Radiation has the property that the greater the body thickness, the less likely it is to penetrate the subject. Therefore, as the body thickness of the subject is thicker, the exposure becomes less exposed and the S / N ratio of the obtained tomographic image becomes worse. As the S / N ratio of a tomographic image becomes worse, more noise components appear in the image. Therefore, in order to perform image analysis, it is necessary to correct the body thickness of the subject (for example, see Patent Document 1).

画像解析の手法の一つとしてテクスチャ解析がある。このテクスチャ解析は、画像を同時生起行列に変換して、同時生起行列を演算することにより評価値の一種であるテクスチャ解析指標を算出するというものである。同時生起行列は、画像を構成する画素値がどのようにバラついているかの統計を表しており、画像上の被検体像の状態によって変化する行列となっている(例えば、非特許文献1,非特許文献2参照)。   One of image analysis techniques is texture analysis. In this texture analysis, an image is converted into a co-occurrence matrix and a co-occurrence matrix is calculated to calculate a texture analysis index which is a kind of evaluation value. The co-occurrence matrix represents statistics on how the pixel values constituting the image vary, and is a matrix that varies depending on the state of the subject image on the image (for example, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 1). Patent Document 2).

特開2001−86409号公報JP 2001-86409 A Haralick RM. Statistical and structural approaches to texture. Proc IEEE 1979;67(5):786−804.Haralick RM. Statistical and structural approaches to texture. Proc IEEE 1979; 67 (5): 786-804. Haralick RM. et al. Textural Features for Image Classification. IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics 1973;6:610−621.Haralick RM. et al. Textural Features for Image Classification. IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics 1973; 6: 610-621.

しかしながら、従来構成に係る画像解析装置には次のような問題点がある。
すなわち、従来構成に係る画像解析装置によれば、テクスチャ解析を用いた画像解析において被検体の体厚の影響を十分に配慮していない。
However, the image analysis apparatus according to the conventional configuration has the following problems.
That is, according to the image analysis apparatus according to the conventional configuration, the influence of the body thickness of the subject is not sufficiently considered in the image analysis using the texture analysis.

従来構成の画像解析装置を説明するのに、ここでは、骨梁解析を例にとることにする。骨梁とは、骨の内部の海綿質を構成する細長状の構造である。従来構成の骨梁解析の対象となるのは、被検体に放射線撮影を行うことで得られた被検体の断層画像である。   In order to describe a conventional image analysis apparatus, here, trabecular analysis is taken as an example. A trabecular bone is an elongated structure that forms the sponge within the bone. The subject of trabecular analysis of the conventional configuration is a tomographic image of the subject obtained by performing radiography on the subject.

テクスチャ解析を用いた骨梁解析では、骨梁についての情報のみを表したテクスチャ解析指標を算出するのが理想である。すなわち、骨梁解析のテクスチャ解析指標は、本来は骨梁の状態に応じて変動するのであり、他の条件によっては変動しないはずなのである。   In trabecular analysis using texture analysis, it is ideal to calculate a texture analysis index representing only information about trabeculae. In other words, the texture analysis index for trabecular analysis originally varies depending on the state of the trabecular bone and should not vary depending on other conditions.

しかし、実際の断層画像に骨梁解析を行ってみると、被検体の体厚が厚くなるのに応じて算出されるテクスチャ解析指標が変動してしまう。このような現象が起こる理由は、被検体の体厚が応じて断層画像のノイズ成分の量が変動することにある。ノイズ成分は、被検体の骨梁の状態を表すものではない。にもかかわらず、テクスチャ解析では、ノイズ成分が断層画像を構成する画素値のバラつきの一種であるとしてしまいテクスチャ解析指標の算出に加味する。テクスチャ解析は、断層画像におけるノイズ成分の含有量の変化を捉えてテクスチャ解析指標に反映させてしまう。   However, when a trabecular analysis is performed on an actual tomographic image, the texture analysis index calculated as the body thickness of the subject increases. The reason why such a phenomenon occurs is that the amount of noise components in the tomographic image varies according to the body thickness of the subject. The noise component does not represent the state of the trabecular bone of the subject. Nevertheless, in the texture analysis, the noise component is regarded as a kind of variation in the pixel values constituting the tomographic image, which is taken into account in the calculation of the texture analysis index. Texture analysis captures changes in the content of noise components in tomographic images and reflects them in the texture analysis index.

この体厚の影響をテクスチャ解析指標に及ぼさないようなテクスチャ解析の方法があれば、より正確なテクスチャ解析指標が算出できる。しかしながら、従来の画像解析装置によれば、体厚の違う被検体に対して同じテクスチャ解析を実行するようになっており、この様な配慮はなされていない。果たしてテクスチャ解析をどのように改変すれば体厚の影響を防げるのであろうか。なお、従来より知られている体厚の補正は、テクスチャ解析についてのものではない。   If there is a texture analysis method that does not affect the influence of the body thickness on the texture analysis index, a more accurate texture analysis index can be calculated. However, according to the conventional image analysis apparatus, the same texture analysis is performed on subjects having different body thicknesses, and such consideration is not made. How can texture analysis be modified to prevent the effect of body thickness? Note that the conventionally known correction of body thickness is not for texture analysis.

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、被検体の体厚に影響されずに適切なテクスチャ解析指標を算出するテクスチャ解析を実現できる画像解析装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an image analysis apparatus capable of realizing texture analysis that calculates an appropriate texture analysis index without being affected by the body thickness of a subject. There is to do.

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る画像解析装置は、被検体に対する放射線撮影により得られる放射線画像を解析する画像解析装置であって、放射線画像に含まれる画素値の階調を複数の階調区間に区分けするときの各々の階調幅を設定する階調幅設定手段と、画素値が互いに所定の階調区間に属している2つの画素のペアであって画素同士が所定の距離だけ離間しているものが放射線画像の一部に設けられた解析範囲に何回現れるかを階調区間の組み合わせごとに数えて同時生起行列を生成する同時生起行列生成手段と、同時生起行列に基づいてテクスチャ解析指標を算出する指標算出手段とを備え、階調幅設定手段は、放射線画像に含まれるノイズ成分の増加に応じて広くなるように階調幅を設定することを特徴とするものである。
The present invention has the following configuration in order to solve the above-described problems.
That is, the image analysis apparatus according to the present invention is an image analysis apparatus that analyzes a radiographic image obtained by radiography of a subject, and divides the gradation of pixel values included in the radiographic image into a plurality of gradation sections. The gradation width setting means for setting the respective gradation widths, and a pair of two pixels whose pixel values belong to a predetermined gradation section, the pixels being separated from each other by a predetermined distance are radiation. A co-occurrence matrix generating means for generating a co-occurrence matrix by counting how many times it appears in the analysis range provided in a part of the image for each combination of gradation intervals, and calculating a texture analysis index based on the co-occurrence matrix And a tone width setting means for setting the tone width so as to increase as the noise component included in the radiographic image increases.

[作用・効果]本発明の構成によれば、被検体の体厚の違いが解析結果に影響しないテクスチャ解析の手法を具体的に示したものとなっている。すなわち、放射線画像に含まれるノイズ成分が増えるに応じて広くなるように階調幅を設定しておく。この階調幅は、同時生起行列生成時において同一視する階調の幅を表している。つまり、本発明によれば放射線画像に含まれるノイズ成分が増えると同時生起行列を構成する要素が少なくなるように工夫がされている。放射線画像のノイズ成分が増えると、それだけ放射線画像における画素値のバラつきが大きくなる。このような画像をテクスチャ解析するに当たり、従来構成のように同時生起行列の要素を多くしたままだと、ノイズ成分に由来する画素値のバラつきも同時生起行列に表現されるので、テクスチャ解析指標はノイズ成分を加味した値となってしまう。
本発明の構成のように、画像のノイズ成分が多くなるほど同時生起行列を構成する要素を少なくするようにすると、ノイズ成分に由来する画素値のバラつきの影響が解析途中の同時生起行列生成時に吸収されて、テクスチャ解析指標には現れない。したがって、本発明の画像解析装置によれば、より信頼性の高いテクスチャ解析指標を算出することができるのである。
[Operation / Effect] According to the configuration of the present invention, a texture analysis technique in which the difference in body thickness of the subject does not affect the analysis result is specifically shown. That is, the gradation width is set so as to increase as the noise component included in the radiation image increases. This gradation width represents the gradation width to be identified at the time of co-occurrence matrix generation. That is, according to the present invention, when the noise component included in the radiographic image increases, the elements constituting the co-occurrence matrix are reduced. As the noise component of the radiographic image increases, the variation in pixel values in the radiographic image increases accordingly. In texture analysis of such an image, if the elements of the co-occurrence matrix are increased as in the conventional configuration, the variation in pixel values derived from the noise component is also expressed in the co-occurrence matrix. It becomes the value which considered the noise component.
As in the configuration of the present invention, as the noise component of the image increases, the number of elements constituting the co-occurrence matrix is reduced, so that the influence of the variation in pixel values derived from the noise component is absorbed when the co-occurrence matrix is generated during the analysis. Therefore, it does not appear in the texture analysis index. Therefore, according to the image analysis apparatus of the present invention, a more reliable texture analysis index can be calculated.

また、上述の画像解析装置において、階調幅設定手段が被検体の体厚に基づいてノイズ成分を推定すればより望ましい。   In the above-described image analysis apparatus, it is more desirable that the tone width setting unit estimates the noise component based on the body thickness of the subject.

[作用・効果]上述の構成は、本発明の画像解析装置をより具体的に示したものとなっている。放射線画像に含まれるノイズ成分の量は、被検体の体厚に相関して変動する。被検体の体厚によってノイズ成分の量を推定することができるのである。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically shows the image analysis apparatus of the present invention. The amount of the noise component included in the radiation image varies in correlation with the body thickness of the subject. The amount of the noise component can be estimated from the body thickness of the subject.

また、上述の画像解析装置において、術者に体厚を入力させる入力手段を備えればより望ましい。   In the above-described image analysis apparatus, it is more desirable to include an input unit that allows the operator to input the body thickness.

[作用・効果]上述の構成は、本発明の画像解析装置をより具体的に示したものとなっている。ノイズ成分の量を推定するのに用いる被検体の体厚を術者に入力させるような構成とすれば、より確実に体厚を取得することができるようになる。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically shows the image analysis apparatus of the present invention. If the configuration is such that the operator inputs the body thickness of the subject used to estimate the amount of the noise component, the body thickness can be acquired more reliably.

また、上述の画像解析装置において、放射線画像に写り込んだ被検体像を構成する画素値のバラツキの大きさに基づいて、体厚を推定すればより望ましい。   In the above-described image analysis apparatus, it is more desirable to estimate the body thickness based on the variation in pixel values constituting the subject image reflected in the radiation image.

[作用・効果]上述の構成は、本発明の画像解析装置をより具体的に示したものとなっている。被検体像を構成する画素の間で見られる画素値のバラツキの強度により体厚を推定すれば、より確実にノイズ成分の量を算出することができる。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically shows the image analysis apparatus of the present invention. If the body thickness is estimated from the intensity of the variation in pixel values seen between the pixels constituting the subject image, the amount of noise component can be calculated more reliably.

また、上述の画像解析装置において、階調幅設定手段が参照する階調幅とノイズ成分との関連性を記憶する記憶手段を備え、記憶手段が記憶する関連性は、ある体厚の被検体を写し込んだ放射線画像をテクスチャ解析すると得られるテクスチャ解析指標が基準となる放射線画像についてのテクスチャ解析指標と同じとなるように定められていればより望ましい。   The image analysis apparatus includes a storage unit that stores a relationship between a gradation width that is referred to by the gradation width setting unit and a noise component, and the relationship that the storage unit stores is a copy of a subject having a certain body thickness. It is more desirable if the texture analysis index obtained by texture analysis of the included radiographic image is set to be the same as the texture analysis index for the reference radiographic image.

[作用・効果]上述の構成は、本発明の画像解析装置をより具体的に示したものとなっている。ある体厚の被検体を写し込んだ放射線画像をテクスチャ解析すると、得られるテクスチャ解析指標が基準となる放射線画像についてのテクスチャ解析指標と同じとなるように定められた階調幅とノイズ成分との関連性により階調幅設定手段が動作すれば、階調幅設定手段は、実測結果に基づいて動作することになるので、より信頼性の高いテクスチャ解析指標が取得できる。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically shows the image analysis apparatus of the present invention. When texture analysis is performed on a radiographic image of a subject with a certain body thickness, the relationship between the tone width and the noise component determined so that the obtained texture analysis index is the same as the texture analysis index for the reference radiographic image If the gradation width setting means operates according to the characteristics, the gradation width setting means operates based on the actual measurement result, so that a more reliable texture analysis index can be acquired.

また、上述の画像解析装置によって算出されたテクスチャ解析指標に基づいて、被検体の骨梁の指標を算出すればより望ましい。   It is more desirable to calculate the trabecular index of the subject based on the texture analysis index calculated by the above-described image analysis apparatus.

[作用・効果]上述のように、本発明の構成は具体的には骨梁解析に適用することができる。   [Operation / Effect] As described above, the configuration of the present invention can be specifically applied to trabecular analysis.

また、上述の骨梁解析装置において、指標算出手段が算出するテクスチャ解析指標として、コリレーション、ディシミラレィティ、コントラスト、ホモジェネイティ、エントロピー、アングラーセカンドモーメント、バリアンス、インバースディファレンシャルモーメントのうちの1つまたは複数が選択されていればより望ましい。   Further, in the trabecular bone analysis apparatus described above, as a texture analysis index calculated by the index calculation means, one of correlation, dissimilarity, contrast, homogeneity, entropy, angler second moment, variance, and inverse differential moment is used. Or it is more desirable if a plurality are selected.

[作用・効果]上述の構成は、本発明の画像解析装置をより具体的に示したものとなっている。本発明の構成は多様なテクスチャ解析指標について適用することができる。   [Operation / Effect] The above-described configuration more specifically shows the image analysis apparatus of the present invention. The configuration of the present invention can be applied to various texture analysis indices.

本発明の構成によれば、被検体の体厚の違いが解析結果に影響しないテクスチャ解析の手法を具体的に示したものとなっている。すなわち、被検体の体厚が増えるに応じて広くなるように階調幅を設定しておく。この階調幅は、同時生起行列生成時において同一視する階調の幅を表している。つまり、本発明によれば被検体の体厚が増えると同時生起行列を構成する要素が少なくなるように工夫がされている。このようにすると、ノイズ成分に由来する画素値のバラつきの影響が解析途中の同時生起行列生成時に吸収され、より信頼性の高いテクスチャ解析指標を算出することができる。   According to the configuration of the present invention, a method of texture analysis in which the difference in body thickness of the subject does not affect the analysis result is specifically shown. That is, the gradation width is set so as to increase as the body thickness of the subject increases. This gradation width represents the gradation width to be identified at the time of co-occurrence matrix generation. In other words, the present invention is devised so that the number of elements constituting the co-occurrence matrix decreases as the body thickness of the subject increases. In this way, the influence of the variation in pixel values derived from the noise component is absorbed when the co-occurrence matrix is generated during the analysis, and a more reliable texture analysis index can be calculated.

実施例1に係る画像解析装置の全体構成を説明する機能ブロック図である。1 is a functional block diagram illustrating an overall configuration of an image analysis device according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る背景処理を説明する模式図である。6 is a schematic diagram illustrating background processing according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る体厚値取得処理を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the body thickness value acquisition process which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係るテーブルを説明する模式図である。3 is a schematic diagram illustrating a table according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る同時生起行列の生成処理を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a co-occurrence matrix generation process according to the first embodiment. 実施例1に係る同時生起行列の生成処理を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a co-occurrence matrix generation process according to the first embodiment. 実施例1に係る同時生起行列の生成処理を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a co-occurrence matrix generation process according to the first embodiment. 実施例1に係る同時生起行列の生成処理を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a co-occurrence matrix generation process according to the first embodiment. 実施例1に係る階調幅と体厚値の関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the gradation width which concerns on Example 1, and body thickness value. 実施例1に係る構成の効果が生じる原理を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the principle which the effect of the structure which concerns on Example 1 produces. 実施例1に係る構成の効果の実証方法を説明する模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a method for demonstrating the effect of the configuration according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る構成の効果の実証方法を説明する模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a method for demonstrating the effect of the configuration according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る構成の効果の実証方法を説明する模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a method for demonstrating the effect of the configuration according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る構成の効果の実証方法を説明する模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a method for demonstrating the effect of the configuration according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る構成の効果を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the effect of the configuration according to the first embodiment.

次に、本発明に係る画像解析装置の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の画像解析処理装置の処理対象となる画像の例としてフィルタバックプロジェクション法により取得される被検体Mの断層画像を取り上げるものとする。断層画像は、本発明の放射線画像に相当する。実施例の画像解析装置は、入力された断層画像に対して画像処理を施して骨梁解析に係るテクスチャ解析の指標値を算出する。   Next, an embodiment of an image analysis apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that a tomographic image of the subject M acquired by the filter back projection method is taken as an example of an image to be processed by the image analysis processing apparatus of the present invention. The tomographic image corresponds to the radiation image of the present invention. The image analysis apparatus according to the embodiment performs image processing on the input tomographic image to calculate an index value for texture analysis related to trabecular analysis.

図1は、本発明に係る画像解析装置の全体構成を示した機能ブロック図である。以下、図1に示された各部の動作の詳細について順を追って説明する。   FIG. 1 is a functional block diagram showing the overall configuration of an image analysis apparatus according to the present invention. In the following, details of the operation of each unit shown in FIG. 1 will be described in order.

<背景処理部11の動作>
断層画像Dは、まず背景処理部11に送出される。背景処理部11は、断層画像Dにアンシャープネスマスキング処理などの背景処理を施し、背景処理がされた断層画像Daを生成する。このような背景処理により異なる断層画像D同士で見られる撮影条件の相違による被検体像の写り込みの違いを消去することができる。背景処理部11が行う背景処理は、アンシャープネスマスキング処理に限られず他の処理としてもよい。
<Operation of Background Processing Unit 11>
The tomographic image D is first sent to the background processing unit 11. The background processing unit 11 performs background processing such as unsharpness masking processing on the tomographic image D, and generates a tomographic image Da subjected to background processing. By such background processing, it is possible to eliminate the difference in the reflection of the subject image due to the difference in the imaging conditions seen between the different tomographic images D. The background processing performed by the background processing unit 11 is not limited to unsharpness masking processing, and may be other processing.

図2は、アンシャープネスマスキング処理を簡単に説明している。アンシャープネスマスキング処理とは、断層画像Dから断層画像Dを平滑化して得られた平滑化画像を差し引く画像処理である。この様な画像処理により、断層画像Dは、よりくっきりした断層画像Daに変換される。   FIG. 2 briefly describes the unsharpness masking process. The unsharpness masking process is an image process for subtracting a smoothed image obtained by smoothing the tomographic image D from the tomographic image D. By such image processing, the tomographic image D is converted into a clearer tomographic image Da.

<バラツキ算出部12の動作>
断層画像Daは、バラツキ算出部12に送出される。バラツキ算出部12は、断層画像Daを解析して断層画像Daに写り込む被検体Mの体厚を示す標準偏差SDを算出する。図3は、バラツキ算出部12が断層画像Daの解析を行っている様子を示している。バラツキ算出部12は、まず、術者が入力部13を通じて設定した解析領域Rを認識する。解析領域Rは、画像における被検体像のうち骨が写り込んでいない部分(被検体像の軟組織が写り込んでいる部分)が解析領域Rの全域となるように選択される。したがって、解析領域Rには、被検体像の軟組織が写り込んでいる。入力部13は、術者に入力値を入力させる構成であり、本発明の入力手段に相当する。
<Operation of Variation Calculation Unit 12>
The tomographic image Da is sent to the variation calculation unit 12. The variation calculation unit 12 analyzes the tomographic image Da and calculates a standard deviation SD indicating the body thickness of the subject M reflected in the tomographic image Da. FIG. 3 shows a state in which the variation calculation unit 12 analyzes the tomographic image Da. The variation calculation unit 12 first recognizes the analysis region R set by the operator through the input unit 13. The analysis region R is selected so that the portion of the subject image in the image where the bone is not reflected (the portion where the soft tissue of the subject image is reflected) is the entire analysis region R. Therefore, in the analysis region R, the soft tissue of the subject image is reflected. The input unit 13 is configured to allow an operator to input an input value and corresponds to the input unit of the present invention.

そして、バラツキ算出部12は、認識した解析領域Rを構成する画素に対して統計的な解析を行って標準偏差SDを算出しこれを被検体Mの体厚を示す体厚値とする。このときのバラツキ算出部12は、断層画像Daに写り込んだ被検体像を構成する画素値のバラつきの大きさ(標準偏差SD)に基づいて、体厚を推定しているともいえる。   Then, the variation calculation unit 12 performs statistical analysis on the pixels constituting the recognized analysis region R to calculate the standard deviation SD, and sets this as a body thickness value indicating the body thickness of the subject M. It can be said that the variation calculation unit 12 at this time estimates the body thickness based on the size (standard deviation SD) of the pixel values constituting the subject image reflected in the tomographic image Da.

体厚値(標準偏差SD)は、解析領域Rに属する画素における画素値のバラつきを示しており、被検体Mの軟組織像を構成する画素の間で見られる画素値のバラツキを示してもいる。標準偏差SDが大きいほど、画素値のバラつきは大きいと評価できる。この標準偏差SDにより、断層画像Daに含まれるノイズ成分の量(ノイズ量)を知ることができる。断層画像Daには、被検体像にノイズ成分が重畳している。このノイズ成分は具体的には砂嵐状のパターンとなる。画像に重畳するノイズ量が多くなると、画像には、砂嵐状のパターンがより強く表れる。つまり、ノイズ量が多いと、それだけ、画素の画素値のバラつきが大きくなるわけである。   The body thickness value (standard deviation SD) indicates the variation in the pixel values in the pixels belonging to the analysis region R, and also indicates the variation in the pixel values seen between the pixels constituting the soft tissue image of the subject M. . It can be evaluated that the larger the standard deviation SD, the greater the variation in pixel values. From this standard deviation SD, the amount of noise component (noise amount) included in the tomographic image Da can be known. In the tomographic image Da, a noise component is superimposed on the subject image. Specifically, the noise component is a sandstorm-like pattern. As the amount of noise superimposed on the image increases, a sandstorm-like pattern appears more strongly in the image. That is, the greater the amount of noise, the greater the variation in the pixel value of the pixel.

つまり、体厚値(標準偏差SD)は、画像におけるノイズ量を示す指標ともなっている。すなわち、標準偏差SDが大きいほどノイズ量は多いと評価ができるのである。一方、解析領域Rに写り込む被検体Mの軟組織像は、標準偏差SDにさほど寄与しない。軟組織像は、互いに似通った画素値から構成されるからである。   That is, the body thickness value (standard deviation SD) is also an index indicating the amount of noise in the image. That is, it can be evaluated that the larger the standard deviation SD, the greater the amount of noise. On the other hand, the soft tissue image of the subject M reflected in the analysis region R does not contribute much to the standard deviation SD. This is because the soft tissue image is composed of similar pixel values.

解析領域Rを被検体Mの軟組織に設定したのには、次のような理由がある。すなわち、バラツキ算出部12算出する標準偏差SDは、被検体Mの体厚によって変化するパラメータである。すなわち、標準偏差SDが大きいと、それだけ断層画像Dは露光不足で撮影されたことになる。この露光不足は、被検体Mの体厚が厚いことによって引き起こされるから、標準偏差SDは、間接的に被検体Mの体厚を表していることになるわけであるThe reason for setting the analysis region R to the soft tissue of the subject M is as follows. That is, the standard deviation SD calculated by the variation calculation unit 12 is a parameter that varies depending on the body thickness of the subject M. That is, when the standard deviation SD is large, the tomographic image D is captured with insufficient exposure. The underexposed because caused by body thickness of the subject M is thick, standard deviation SD is not so that that indirectly represent the body thickness of the subject M.

ところで、被検体Mの骨部は、もともとX線を透過させにくいので多くのノイズ成分を含んでいる。したがって、被検体Mの骨部における画素値の標準偏差SDは、被検体Mの体厚によらず大きな値をとる。したがって、体厚値を調べるには、被検体Mの軟組織についての標準偏差を算出したほうがよいのである。   By the way, the bone part of the subject M originally contains a lot of noise components because it hardly transmits X-rays. Therefore, the standard deviation SD of the pixel value in the bone part of the subject M takes a large value regardless of the body thickness of the subject M. Therefore, in order to examine the body thickness value, it is better to calculate the standard deviation of the soft tissue of the subject M.

<階調幅設定部14の動作>
バラツキ算出部12は、断層画像Daにおける体厚値(標準偏差SD)を階調幅設定部14に送出する。階調幅設定部14は、送出された標準偏差SDに対応する幅値Waを図4に示すようなテーブルに基づいて取得し、取得した幅値Waを階調幅Wに設定する。テーブルにおける各幅値Waは、標準偏差SDが増えると例えば線形的に増加するように規定されている。したがって、階調幅設定部14は、断層画像Daに含まれる画素値の階調を複数の階調区間の各々に区分けするときの各々の階調幅Wをノイズ成分の増加に応じて広くなるように設定することになる。この際、階調幅設定部14は、体厚値(標準偏差SD)に基づいて放射線画像に含まれるノイズ成分の量の推定をしている。
<Operation of the gradation width setting unit 14>
The variation calculation unit 12 sends the body thickness value (standard deviation SD) in the tomographic image Da to the gradation width setting unit 14. The gradation width setting unit 14 acquires the width value Wa corresponding to the sent standard deviation SD based on a table as shown in FIG. 4 and sets the acquired width value Wa as the gradation width W. Each width value Wa in the table is defined to increase, for example, linearly as the standard deviation SD increases. Therefore, the gradation width setting unit 14 widens each gradation width W when the gradation of the pixel value included in the tomographic image Da is divided into each of a plurality of gradation sections according to an increase in noise components. Will be set. At this time, the gradation width setting unit 14 estimates the amount of noise components included in the radiation image based on the body thickness value (standard deviation SD).

階調幅設定部14は、送出された標準偏差SDがテーブルにない場合は、テーブルに補完処理を加えて新たな幅値Waを取得するように構成される。また、階調幅設定部14は、標準偏差SDと幅値Waとが関連した方程式に基づいて階調幅Wの設定を実行するようにしてもよい。上述のテーブルおよび方程式は、記憶部20に記憶されている。階調幅設定部14が設定した階調幅Wは、行列生成部15に送出される。テーブルがどのように生成されるのかについては後述のものとする。階調幅設定部14は、本発明の階調幅設定手段に相当し、行列生成部15は、本発明の同時生起行列生成手段に相当する。   The gradation width setting unit 14 is configured to add a complementary process to the table to acquire a new width value Wa when the sent standard deviation SD is not in the table. Further, the gradation width setting unit 14 may execute the setting of the gradation width W based on an equation in which the standard deviation SD and the width value Wa are related. The tables and equations described above are stored in the storage unit 20. The gradation width W set by the gradation width setting unit 14 is sent to the matrix generation unit 15. How the table is generated will be described later. The gradation width setting unit 14 corresponds to the gradation width setting unit of the present invention, and the matrix generation unit 15 corresponds to the co-occurrence matrix generation unit of the present invention.

<行列生成部15の動作>
テクスチャ解析を行う際に必要となる行列として同時生起行列(GLCM)がある。この行列は行列生成部15により生成される。背景処理部11が生成した断層画像Daは、行列生成部15に送出され、そこでGLCMに変換される。図5は、行列生成部15が断層画像Daに基づいてGLCMを生成する動作を説明している。図5の左側は、断層画像Daを画素値の2次元配列として表している。説明の簡単のため、断層画像Daを構成する各画素の画素値は、0から9までの10通りの値をとるものとする。
<Operation of Matrix Generation Unit 15>
There is a co-occurrence matrix (GLCM) as a matrix necessary for performing texture analysis. This matrix is generated by the matrix generation unit 15. The tomographic image Da generated by the background processing unit 11 is sent to the matrix generation unit 15 where it is converted into GLCM. FIG. 5 illustrates an operation in which the matrix generation unit 15 generates a GLCM based on the tomographic image Da. The left side of FIG. 5 represents the tomographic image Da as a two-dimensional array of pixel values. For simplicity of explanation, it is assumed that the pixel values of each pixel constituting the tomographic image Da take ten values from 0 to 9.

図5の右側に示すように、断層画像Daより生成されるGLCMの行数と列数は、いずれも画素の画素値がとりえる画素値の数と一致する。断層画像Daを構成する各画素は、10通りのうちのいずれかの画素値を有しているのであるから、断層画像Daより生成されるGLCMは10行10列の2次元行列となる。行列生成部15は、10×10行列となっているGLCMを構成する100個の要素に数値を代入してGLCMを完成させる。各要素にどのような数値を入れるかは、断層画像Daの画素値に基づいて判断される。   As shown on the right side of FIG. 5, the number of rows and the number of columns of GLCM generated from the tomographic image Da both match the number of pixel values that the pixel value of the pixel can take. Since each pixel constituting the tomographic image Da has one of 10 pixel values, the GLCM generated from the tomographic image Da is a two-dimensional matrix of 10 rows and 10 columns. The matrix generating unit 15 completes the GLCM by assigning numerical values to 100 elements constituting the GLCM that is a 10 × 10 matrix. It is determined based on the pixel value of the tomographic image Da what value is to be entered for each element.

図5は、GLCMの各行のうち0を意味する行、各列のうち1を意味する列に位置する要素p(0,1)の数値を行列生成部15が決めようとしているところを示している。行列生成部15は、画素値0と画素値1とが隣り合って配列されている画素のペアが断層画像Daに何組あるかを数えて、そのカウント数をGLCMの要素p(0,1)とする。図5においては、画素値0と画素値1とが隣り合って配列されている画素のペアは2組あるので、要素p(0,1)の値は、2となる。このGLCMにおける任意の要素p(a,b)は要素p(b,a)に等しいので、GLCMの要素p(1,0)の値も2となる。   FIG. 5 shows that the matrix generation unit 15 decides the numerical value of the element p (0, 1) located in the row meaning 0 among the rows of GLCM and the column meaning 1 out of each column. Yes. The matrix generation unit 15 counts the number of pairs of pixels in which the pixel value 0 and the pixel value 1 are arranged adjacent to each other in the tomographic image Da, and calculates the count number to the element p (0, 1) of the GLCM. ). In FIG. 5, since there are two pairs of pixels in which the pixel value 0 and the pixel value 1 are arranged adjacent to each other, the value of the element p (0, 1) is 2. Since the arbitrary element p (a, b) in this GLCM is equal to the element p (b, a), the value of the element p (1, 0) in GLCM is also 2.

行列生成部15は、同様な動作をGLCMの全域に亘って行い、行列が有する要素の全てを断層画像Daに基づいて決定する。こうして行列生成部15は、断層画像Daに基づいてGLCMを完成させる。   The matrix generation unit 15 performs the same operation over the entire area of the GLCM, and determines all the elements of the matrix based on the tomographic image Da. Thus, the matrix generation unit 15 completes the GLCM based on the tomographic image Da.

図6は、行列生成部15が断層画像Daに基づいてGLCMを生成する様子を示している。生成されるGLCMは、断層画像Daの画素が取り得る画素値の数が多くなるほど大きくなる。GLCMは、対称性を有する行列であり、図6の点線で示す対角線で2つ折りにすると、重なり合う要素同士の値が同じとなっているような行列である。   FIG. 6 shows how the matrix generation unit 15 generates GLCM based on the tomographic image Da. The generated GLCM increases as the number of pixel values that can be taken by the pixels of the tomographic image Da increases. The GLCM is a matrix having symmetry, and is a matrix in which the values of overlapping elements are the same when folded in half by a diagonal line shown by a dotted line in FIG.

<階調幅Wに基づいた動作の変更>
続いて、本発明の最も特徴的な構成である階調幅設定部14が設定した階調幅Wに基づいて行列生成部15の動作が変更される様子について説明する。すなわち、行列生成部15は、設定された階調幅Wに基づいて、生成するGLCMを変化させる。本発明に係るGLCMを構成する行列の要素は、階調幅Wに基づいて増減するように構成されている。
<Change of operation based on gradation width W>
Next, how the operation of the matrix generation unit 15 is changed based on the gradation width W set by the gradation width setting unit 14 which is the most characteristic configuration of the present invention will be described. That is, the matrix generation unit 15 changes the generated GLCM based on the set gradation width W. The elements of the matrix constituting the GLCM according to the present invention are configured to increase or decrease based on the gradation width W.

図7は、行列生成部15が生成するGLCMの一種を示している。図5におけるGLCMは、0から9までの階調をすべて区別して生成されているが、図7のGLCMは、0と1を区別せずに生成されたものである。同様に、図7のGLCMは、2と3,4と5,6と7,8と9のそれぞれを区別してはいない。このGLCMは5行5列の2次元行列となる。行列生成部15は、5×5行列となっているGLCMを構成する25個の要素に数値を代入してGLCMを完成させる。   FIG. 7 shows a type of GLCM generated by the matrix generation unit 15. The GLCM in FIG. 5 is generated by distinguishing all the gradations from 0 to 9, but the GLCM in FIG. 7 is generated without distinguishing between 0 and 1. Similarly, the GLCM of FIG. 7 does not distinguish between 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9. This GLCM is a two-dimensional matrix of 5 rows and 5 columns. The matrix generation unit 15 completes the GLCM by assigning numerical values to the 25 elements constituting the GLCM that is a 5 × 5 matrix.

図7は、GLCMの各行のうち0から1までの階調の区間(階調区間)を意味する行、各列のうち0から1までの階調区間を意味する列に位置する要素p(0〜1,0〜1)の数値を行列生成部15が決めようとしているところを示している。行列生成部15は、一方が階調区間(0〜1)に属する画素値を有し、もう一方も階調区間(0〜1)に属する画素値を有する画素のペアが断層画像Daに何組あるかを数えて、そのカウント数をGLCMの要素p(0〜1,0〜1)とする。図7においては、画素値0と画素値1とが隣り合って配列されている画素のペアが2組、画素値1と画素値1とが隣り合って配列されている画素のペアが1組あるので、要素p(0〜1,0〜1)の値は、3となる。   FIG. 7 shows an element p (in a row meaning a gradation interval (gradation interval) from 0 to 1 in each row of GLCM and a column meaning a gradation interval from 0 to 1 in each column. It shows that the matrix generation unit 15 is trying to determine a numerical value of 0 to 1, 0 to 1). The matrix generation unit 15 has a pixel value in which one of the pixel values belongs to the gradation interval (0 to 1) and the other pixel value belongs to the gradation interval (0 to 1) in the tomographic image Da. It is counted whether there is a set, and the count number is set as an element p (0 to 1, 0 to 1) of GLCM. In FIG. 7, two pairs of pixels in which pixel values 0 and 1 are arranged adjacent to each other are two pairs, and one pair of pixels in which pixel values 1 and 1 are arranged next to each other. Therefore, the value of the element p (0 to 1, 0 to 1) is 3.

図8は、行列生成部15が断層画像Daに基づいてGLCMを生成する様子を示している。生成されるGLCMは、図6で説明したGLCMと比べて構成要素が少ない。   FIG. 8 shows a state in which the matrix generation unit 15 generates a GLCM based on the tomographic image Da. The generated GLCM has fewer components than the GLCM described with reference to FIG.

階調幅Wは、行列生成部15がGLCMを生成するときに、同一視される階調区間の幅を示している。例えば、図5における行列生成部15は、階調のすべてを区別していたので、このGLCM生成動作における階調幅Wは1となる。また、図7における行列生成部15は、2つの階調を同一視していたので、このGLCM生成動作における階調幅Wは2となる。階調幅Wは、行列生成部15がGLCMを生成する前に階調幅設定部14が設定している。   The gradation width W indicates the width of the gradation section that is identified when the matrix generation unit 15 generates GLCM. For example, since the matrix generation unit 15 in FIG. 5 has distinguished all of the gradations, the gradation width W in this GLCM generation operation is 1. Further, since the matrix generation unit 15 in FIG. 7 views the two gradations as the same, the gradation width W in this GLCM generation operation is 2. The gradation width W is set by the gradation width setting unit 14 before the matrix generation unit 15 generates GLCM.

行列生成部15がGLCMを生成するときの階調幅Wは、断層画像Daの体厚値(標準偏差SD)が増加すると大きくなるように設定されている。したがって、行列生成部15が生成するGLCMは、図9に示すように断層画像Daの標準偏差SDに応じて変化する。断層画像Daの標準偏差SDが小さい場合は、図9の上段に示すように、階調幅Wが小さいので階調区間が多く設定され、生成されるGLCMは要素が多い行列となる。断層画像Daの標準偏差SDが大きくなってくると、階調幅Wは次第に広くなっていき、設定される階調区間の数が減少し、図9の中段、下段に示すように、生成されるGLCMは要素が次第に少ない行列となる。したがって、行列生成部15は、断層画像Daの標準偏差SDの増加に応じてGLCMの規模が小さくなるように動作する。   The gradation width W when the matrix generation unit 15 generates GLCM is set to increase as the body thickness value (standard deviation SD) of the tomographic image Da increases. Therefore, the GLCM generated by the matrix generation unit 15 changes according to the standard deviation SD of the tomographic image Da as shown in FIG. When the standard deviation SD of the tomographic image Da is small, as shown in the upper part of FIG. 9, since the gradation width W is small, many gradation sections are set, and the generated GLCM is a matrix with many elements. As the standard deviation SD of the tomographic image Da increases, the gradation width W gradually increases, the number of gradation sections to be set decreases, and is generated as shown in the middle and lower stages of FIG. GLCM is a matrix with fewer elements. Therefore, the matrix generation unit 15 operates so that the scale of the GLCM decreases as the standard deviation SD of the tomographic image Da increases.

行列生成部15は、階調幅設定部14から階調幅Wを受信して、断層画像Daの階調を階調幅W単位で区切り、複数の階調区間を設定する。これにより、行列生成部15は、画素値が互いに所定の階調区間に属している2つの画素のペアであって画素同士が所定の距離だけ離間しているものが断層画像Dの一部に設けられた解析範囲に何回現れるかを階調区間の組み合わせごとに数えてGLCM(同時生起行列)を生成するわけである。解析範囲としては、骨の海綿骨の部分が選択される。   The matrix generation unit 15 receives the gradation width W from the gradation width setting unit 14, divides the gradation of the tomographic image Da in units of gradation width W, and sets a plurality of gradation sections. As a result, the matrix generation unit 15 forms a part of the tomographic image D that is a pair of two pixels whose pixel values belong to a predetermined gradation section and are separated from each other by a predetermined distance. A GLCM (co-occurrence matrix) is generated by counting how many times it appears in the set analysis range for each combination of gradation intervals. As the analysis range, the cancellous bone portion of the bone is selected.

<断層画像Daの体厚値に応じてGLCMの規模を変化させる効果>
図10は、行列生成部15が生成するGLCMの規模を可変にしたことによる効果について説明している。図10の上段は、断層画像Daの一部について階調幅Wを1としてGLCMを生成するとどうなるかを示している。階調幅Wは1だから、階調はすべて区別されてGLCMが生成される。断層画像Daのうち図10の上段に示す縦3×横3の領域は、GLCMの生成時にどのような扱いを受けるかを考える。この領域には、縦方向に隣接する2つの画素のペアが6つあり、横方向に隣接する2つの画素のペアが6つある。そして、右斜め方向に隣接する2つの画素のペアが4つあり、左斜め方向に隣接する2つの画素のペアが4つある。これら20組のペアは、すべて画素値が500の画素の組み合わせだから、GLCMを生成するときにすべて同じ扱いを受けることになる。すなわち、20組のペアはすべてGLCMの要素p(500,500)のカウント数に加味される。
<Effect of changing the scale of GLCM according to the thickness value of the tomographic image Da>
FIG. 10 illustrates the effect of changing the scale of the GLCM generated by the matrix generation unit 15. The upper part of FIG. 10 shows what happens when the GLCM is generated with the gradation width W set to 1 for a part of the tomographic image Da. Since the gradation width W is 1, all the gradations are distinguished and a GLCM is generated. Consider how to treat the vertical 3 × horizontal 3 region shown in the upper part of FIG. 10 in the tomographic image Da when the GLCM is generated. In this region, there are six pairs of two pixels adjacent in the vertical direction and six pairs of two pixels adjacent in the horizontal direction. There are four pairs of two pixels adjacent in the diagonally right direction and four pairs of two pixels adjacent in the diagonally left direction. Since these 20 pairs are all combinations of pixels having a pixel value of 500, they are all treated the same when generating a GLCM. That is, all the 20 pairs are added to the count number of the GLCM element p (500, 500).

図10の中段は、図10の上段に示す断層画像の一部にノイズ成分が重畳している状態を表している。ノイズ成分の重畳によりすべて500だった画素値は、ノイズ成分によりバラつき、494となったり506となったりする。このようなノイズ成分が重畳した断層画像の一部について階調幅Wを1としてGLCMを生成するとどうなるか。領域上の20組のペアにおける画素値の組み合わせは1つとして同じものがないから、20組のペアはGLCMを生成するときにすべて別の扱いを受けることになる。たとえば、画素値が506,494の組み合わせとなっている画素のペアはGLCMの要素p(506,494)のカウント数に加味され、残り19組のペアは、この要素p(506,494)のカウント数に加味されない。   The middle part of FIG. 10 represents a state in which a noise component is superimposed on a part of the tomographic image shown in the upper part of FIG. The pixel values that are all 500 due to the superimposition of the noise component vary depending on the noise component and become 494 or 506. What happens when GLCM is generated with a gradation width W of 1 for a part of a tomographic image on which such noise components are superimposed? Since there is no one combination of pixel values in the 20 pairs on the region, all 20 pairs are treated differently when generating the GLCM. For example, a pixel pair whose pixel value is a combination of 506 and 494 is added to the count number of the GLCM element p (506,494), and the remaining 19 pairs are the elements p (506,494). Not counted in the count.

以上のことから、ノイズ成分が断層画像に重畳することにより、生成されるGLCMの要素に影響が表れてしまうことがわかる。ノイズ成分により断層画像が乱れると、行列生成部15のカウント動作に変化が現れ、GLCMも乱されてしまうのである。   From the above, it can be seen that the noise component is superimposed on the tomographic image, thereby affecting the generated GLCM elements. If the tomographic image is disturbed by the noise component, a change appears in the counting operation of the matrix generation unit 15, and the GLCM is also disturbed.

図10の下段も中断と同様、図10の上段に示す断層画像の一部にノイズ成分が重畳している状態を表している。このようなノイズ成分が重畳した断層画像の一部について階調幅Wを20としてGLCMを生成するとどうなるか。領域上の20組のペアにおける画素値の組み合わせは確かに1つとして同じものがない。しかし、階調幅Wは20なので、行列生成部15は、例えば490〜510までの画素値を同一視してGLCMを生成する。したがって、これら20組のペアは、GLCMを生成するときにすべて同じ扱いを受けることになる。すなわち、この例では、20組のペアはすべてGLCMの要素p(490〜510,490〜510)のカウント数に加味される。   The lower part of FIG. 10 shows a state where a noise component is superimposed on a part of the tomographic image shown in the upper part of FIG. What happens when a GLCM is generated with a gradation width W of 20 for a part of a tomographic image on which such noise components are superimposed? There is certainly no one combination of pixel values in the 20 pairs on the region. However, since the gradation width W is 20, the matrix generation unit 15 generates GLCM by equating pixel values from 490 to 510, for example. Thus, these 20 pairs will all be treated the same when generating a GLCM. In other words, in this example, all 20 pairs are added to the count number of the GLCM element p (490-510, 490-510).

以上のことから、階調幅Wを調整することで、生成されるGLCMの要素にノイズ成分の影響が表れてしまうことが防止できることが分かる。本来同じ扱いを受けるはずの図10の下段に示す20組のペアは、階調幅Wが調整されたことにより、別の扱いを受けることなくすべて同じ扱いを受けてGLCMの生成に加味されたからである。   From the above, it can be seen that adjusting the gradation width W can prevent the influence of noise components from appearing in the generated GLCM elements. The 20 pairs shown in the lower part of FIG. 10 that should have been treated in the same way are all treated in the same way without being treated differently, and added to the generation of GLCM. is there.

断層画像Daのノイズ成分が多いほどGLCMは大きく乱される。このようなGLCMの大きな乱れを防止するには、階調幅Wを広げる必要がある。断層画像Daの体厚値(標準偏差SD)が大きくなると、画素値の乱れは、さらに大きくなる。すなわち、図10の中段、下段の説明では、画素値のバラつきは、20の階調幅Wに収まるものであったが、標準偏差SDが大きくなると、画素値のこの幅に収まりきれなくなる。そこで、本発明によれば、標準偏差SDの増加に伴ってGLCM生成時の階調幅Wを広くするようにしている。このようにすれば、画素値が大きくばらついても、GLCM生成時において画素値の同一視される範囲が広がって、バラつきの影響が吸収される。結果として、GLCMには断層画像Daのノイズ成分の影響が現れない。   As the noise component of the tomographic image Da increases, the GLCM is greatly disturbed. In order to prevent such large GLCM disturbance, it is necessary to widen the gradation width W. When the body thickness value (standard deviation SD) of the tomographic image Da is increased, the disturbance of the pixel value is further increased. That is, in the description of the middle stage and the lower stage of FIG. 10, the variation in the pixel value is within the gradation width W of 20, but when the standard deviation SD is increased, it cannot be within the width of the pixel value. Therefore, according to the present invention, the gradation width W at the time of GLCM generation is increased with the increase of the standard deviation SD. In this way, even if the pixel values vary greatly, the range in which the pixel values are identified at the time of GLCM generation is expanded, and the influence of variation is absorbed. As a result, the influence of the noise component of the tomographic image Da does not appear in the GLCM.

<テクスチャ解析指標算出部16の動作>
GLCMは、テクスチャ解析指標算出部16に送出される。テクスチャ解析指標算出部16は、GLCMに種々の演算を実行することでテクスチャ解析指標を算出することが可能である。テクスチャ解析指標算出部16が算出できるテクスチャ解析指標は、例えば次のようなものがある。式中のp(i,j)とは、GLCMにおけるi行j列目の要素の値、Σ,Σは、それぞれi行、j列についての要素の合計、Nは、断層画像Daの画素が取り得る画素値の数、μは平均値、μ,μは、それぞれ行方向、列方向の平均値、σ,σは、それぞれ行方向、列方向の標準偏差を表している。なお、これらテクスチャ解析指標ASM(Angular Second Moment:アングラーセカンドモーメント),CNT(Contrast:コントラスト),COR(Correlation:コリレーション),VAR(Variance:バリアンス),IDM(Inverse Difference Moment,インバースディファレンシャルモーメント),ENT(Entropy,エントロピー)の各々は、1973年にHarlickらが上述の非特許文献2で提唱した14種類のパラメータのうちの一部である。また、DISは非類似度またはディシミラレィティと呼ばれるテクスチャ解析指標で、HOMは、一様性またはホモジェネイティと呼ばれるテクスチャ解析指標である。テクスチャ解析指標算出部16は、本発明の指標算出手段に相当する。
<Operation of Texture Analysis Index Calculation Unit 16>
The GLCM is sent to the texture analysis index calculation unit 16. The texture analysis index calculation unit 16 can calculate the texture analysis index by performing various operations on the GLCM. Examples of the texture analysis index that can be calculated by the texture analysis index calculation unit 16 include the following. P (i, j) in the equation is the value of the element in the i-th row and j-th column in GLCM, Σ i and Σ j are the total of the elements for the i-th row and j-th column, respectively, and N g is the tomographic image Da. Is the average value, μ x and μ y are the average values in the row direction and the column direction, and σ x and σ y are the standard deviations in the row direction and the column direction, respectively. ing. Note that these texture analysis indices ASM (Angular Second Moment), CNT (Contrast), COR (Correlation), VAR (Variance), IDM (Inverse Differential Moment, Inverse Differential Moment). Each of ENT (Entropy) is a part of the 14 types of parameters proposed by Harlick et al. DIS is a texture analysis index called dissimilarity or dissimilarity, and HOM is a texture analysis index called uniformity or homogeneity. The texture analysis index calculation unit 16 corresponds to the index calculation means of the present invention.

Figure 0006299504
Figure 0006299504

テクスチャ解析指標算出部16は、GLCMに上述の種々の演算を行ってテクスチャ解析指標を算出する。テクスチャ解析指標算出部16が算出するテクスチャ解析指標の種類と数は、適宜変更することができる。以上のように、テクスチャ解析指標算出部16は、GLCM(同時生起行列)に基づいてテクスチャ解析を行いテクスチャ解析指標の算出を実行する。テクスチャ解析指標は、例えば、骨梁の状態変化を推測するのに用いられる。この場合、テクスチャ解析指標は、撮影時期の異なる同じ被検体Mの断層画像Dの各々について算出されることになる。   The texture analysis index calculation unit 16 calculates the texture analysis index by performing the above-described various operations on the GLCM. The type and number of texture analysis indices calculated by the texture analysis index calculation unit 16 can be changed as appropriate. As described above, the texture analysis index calculation unit 16 performs texture analysis based on the GLCM (co-occurrence matrix) and calculates the texture analysis index. The texture analysis index is used, for example, to estimate a state change of the trabecular bone. In this case, the texture analysis index is calculated for each of the tomographic images D of the same subject M having different imaging timings.

本発明を構成する各部11,12,14,15,16は、CPUが各種のプログラムを実行することで実現される。なお、各部は、各部の機能を個別に実行する演算装置によって実現するようにしてもよい。   Each part 11, 12, 14, 15, 16 which comprises this invention is implement | achieved when CPU runs various programs. Each unit may be realized by an arithmetic device that individually executes the function of each unit.

<本発明の効果の実証>
続いて、本発明の効果の実証を実際に行ったので、その結果について説明する。本発明の効果を理解するには、まずは断層画像Dの撮影方法を簡単に知っておく必要があるのでこれについて説明する。
<Demonstration of effects of the present invention>
Subsequently, the effect of the present invention was actually verified, and the result will be described. In order to understand the effects of the present invention, it is first necessary to know a method for capturing the tomographic image D, which will be described.

図11は、断層画像Dの生成に係るフィルタバックプロジェクション法の原理を説明している。例えば、天板2に平行な(鉛直方向に対して水平な)仮想平面(基準裁断面MA)について説明すると、図2に示すように、基準裁断面MAに位置する点P,Qが、常にFPD4のX線検出面の不動点p,qのそれぞれに投影されるように、X線管3によるコーン状のX線ビームBの照射方向に合わせてFPD4をX線管3の反対方向に同期移動させながら一連のX線画像が生成される。   FIG. 11 illustrates the principle of the filter back projection method for generating the tomographic image D. For example, a virtual plane (reference cut section MA) parallel to the top plate 2 (horizontal with respect to the vertical direction) will be described. As shown in FIG. The FPD 4 is synchronized with the opposite direction of the X-ray tube 3 in accordance with the irradiation direction of the cone-shaped X-ray beam B by the X-ray tube 3 so as to be projected onto the fixed points p and q of the X-ray detection surface of the FPD 4. A series of X-ray images are generated while being moved.

一連のX線画像には、被検体Mの投影像が位置を変えながら写り込んでいる。そして、この一連のX線画像を再構成すれば、基準裁断面MAに位置する像(たとえば、不動点p,q)が集積され、X線断層画像としてイメージングされることになる。   In the series of X-ray images, the projected image of the subject M is reflected while changing the position. Then, when this series of X-ray images is reconstructed, images (for example, fixed points p and q) positioned on the reference cut surface MA are accumulated and imaged as X-ray tomographic images.

一方、基準裁断面MAに位置しない点Iは、FPD4における投影位置を変化させながら一連の被検体M画像に点iとして写り込んでいる。この様な点iは、不動点p,qとは異なり、X線投影画像を重ね合わせる段階で像を結ばずにボケる。このように、一連の投影画像の重ね合わせを行うことにより、被検体Mの基準裁断面MAに位置する像のみが写り込んだX線断層画像が得られる。このように、投影画像を単純に重ね合わせると、基準裁断面MAにおける断層画像が得られる。   On the other hand, the point I not located on the reference cut surface MA is reflected as a point i in a series of subject M images while changing the projection position on the FPD 4. Unlike the fixed points p and q, such a point i is blurred without forming an image when the X-ray projection images are superimposed. In this way, by superimposing a series of projection images, an X-ray tomographic image in which only an image positioned on the reference cut surface MA of the subject M is reflected is obtained. In this way, when the projected images are simply superimposed, a tomographic image at the reference cut surface MA is obtained.

さらに、フィルタバックプロジェクション法によれば、基準裁断面MAに水平な任意の裁断面においても、同様な断層画像を得ることができる。撮影中、FPD4において上記点iの投影位置は移動するが、投影前の点Iと基準裁断面MAとの離間距離が大きくなるにしたがって、この移動速度は増加する。これを利用して、取得された一連の被検体M画像を所定のピッチで体軸方向Aにずらしながら再構成を行うようにすれば、基準裁断面MAに平行な裁断面における断層画像が得られるわけである。   Furthermore, according to the filter back projection method, a similar tomographic image can be obtained even at an arbitrary cut surface horizontal to the reference cut surface MA. During shooting, the projection position of the point i moves in the FPD 4, but this moving speed increases as the separation distance between the point I before projection and the reference cut surface MA increases. By utilizing this, reconstruction is performed while shifting the acquired series of subject M images in the body axis direction A at a predetermined pitch, and a tomographic image at a cutting plane parallel to the reference cutting plane MA is obtained. That is why.

つまり、断層画像Dは、撮影方向が異なるX線画像を重ね合わせた画像となっており、X線画像の各々が露光不足であると、断層画像Dも露光不足となる。このようなX線画像の各々が露光不足となる原因は、被検体Mの体厚が撮影時の想定よりも厚いことにある。撮影対象の被検体Mの体厚が厚いとそれだけX線が通過しにくくなるので被検体Mを通過してFPD4に検出されるX線の線量は少なくなる。これが、X線画像の各々が露光不足になる理由であり、断層画像Dが露光不足になる理由ともなっている。このような露光不足の断層画像には露光が適切な場合の断層画像と比べてより多くのノイズ成分を含んでしまっている。   That is, the tomographic image D is an image obtained by superimposing X-ray images with different imaging directions. If each of the X-ray images is underexposed, the tomographic image D is also underexposed. The reason why each of such X-ray images is underexposed is that the body thickness of the subject M is thicker than expected at the time of imaging. When the body thickness of the subject M to be imaged is thicker, X-rays are less likely to pass therethrough, so that the X-ray dose that is detected by the FPD 4 through the subject M is reduced. This is the reason why each X-ray image is underexposed and the tomographic image D is underexposed. Such an underexposed tomographic image contains more noise components than a tomographic image when exposure is appropriate.

<テーブルの生成>
本発明の効果を確認するには、図4で説明したテーブルを生成する必要がある。このテーブルは、断層画像に含まれる体厚値(標準偏差SD)と階調幅Wとが関連したものである。したがって、テーブルを生成するには被検体Mの体厚の条件が異なる複数の断層画像を用意する必要がある。この断層画像は、次のような方法で用意することができる。まず図12の左側に示すように、天板2に被検体Mに見立てたファントムPhを載置し、図11で説明した原理に基づいて断層画像D0を撮影する。
<Generate table>
In order to confirm the effect of the present invention, it is necessary to generate the table described in FIG. This table relates the body thickness value (standard deviation SD) included in the tomographic image and the gradation width W. Therefore, to generate the table, it is necessary to prepare a plurality of tomographic images having different body thickness conditions of the subject M. This tomographic image can be prepared by the following method. First, as shown on the left side of FIG. 12, a phantom Ph that is regarded as the subject M is placed on the top 2 and a tomographic image D0 is taken based on the principle explained in FIG.

続いて、図12の右側に示すように、ファントムPhの上側にアクリル板Acを載置し、この状態で再び断層画像D1を撮影する。このアクリル板Acは、透過しようとするX線の一部を透過させないので、被検体Mの体厚が厚くなったのと同じような効果を生み出すことができる。以降、図13左側に示すように、ファントムPhの上側に置かれるアクリル板Acの枚数を増やしながら断層画像D2,D3,D4を撮影していけば、体厚が異なる被検体Mをそれぞれ撮影したかのような断層画像を得ることができる。こうして得られた断層画像D0,D1,D2,D3,D4は、同じファントムPhを写し込んではいるものの、体厚値(標準偏差SD)が異なる。   Subsequently, as shown on the right side of FIG. 12, the acrylic plate Ac is placed on the upper side of the phantom Ph, and the tomographic image D1 is taken again in this state. Since this acrylic plate Ac does not transmit part of the X-rays to be transmitted, it can produce the same effect as when the body thickness of the subject M is increased. Thereafter, as shown on the left side of FIG. 13, if the tomographic images D2, D3, and D4 are taken while increasing the number of acrylic plates Ac placed on the upper side of the phantom Ph, the subjects M having different body thicknesses are taken respectively. A tomographic image like that can be obtained. The tomographic images D0, D1, D2, D3, and D4 obtained in this way have the same phantom Ph but have different body thickness values (standard deviation SD).

アクリル板AcをファントムPhの上に置かない状態で撮影した断層画像D0を用いて従来通りのテクスチャ解析を行うと、何らかのテクスチャ解析指標が算出される。一方、アクリル板AcをファントムPhの上に置いた状態で撮影した断層画像D1を用いて従来通りのテクスチャ解析を行ってもテクスチャ解析指標は算出できる。ただし、断層画像D0で得られたテクスチャ解析指標と、断層画像D1で得られたテクスチャ解析指標とは一致しない。断層画像D0,D1により算出される体厚値(標準偏差SD)が異なり、この影響によりテクスチャ解析指標の値に食い違いが生じてしまうからである。従来通りのテクスチャ解析とは、一定の階調幅Wに基づいて同時生起行列を生成する解析をいう。   When a conventional texture analysis is performed using the tomographic image D0 taken without placing the acrylic plate Ac on the phantom Ph, some texture analysis index is calculated. On the other hand, the texture analysis index can be calculated even if the conventional texture analysis is performed using the tomographic image D1 taken with the acrylic plate Ac placed on the phantom Ph. However, the texture analysis index obtained from the tomographic image D0 does not match the texture analysis index obtained from the tomographic image D1. This is because the body thickness values (standard deviation SD) calculated by the tomographic images D0 and D1 are different, and this influence causes a discrepancy in the value of the texture analysis index. Conventional texture analysis refers to analysis that generates a co-occurrence matrix based on a certain gradation width W.

ここで、断層画像D1についてテクスチャ解析を施す時に同時生起行列を生成するときの階調幅Wを広くしてもう一度テクスチャ解析指標を生成してみる。すると、テクスチャ解析指標は、階調幅Wを広くしたことにより断層画像D0についてのテクスチャ解析指標の値に近づく。階調幅Wが広いとテクスチャ解析指標値が断層画像D1のノイズ成分の影響を受けなくなるからである。   Here, when the texture analysis is performed on the tomographic image D1, the gradation width W used when generating the co-occurrence matrix is increased, and the texture analysis index is generated again. Then, the texture analysis index approaches the value of the texture analysis index for the tomographic image D0 by increasing the gradation width W. This is because the texture analysis index value is not affected by the noise component of the tomographic image D1 when the gradation width W is wide.

階調幅Wを次第に広くしながら同じアクリル板Acありの断層画像D1についてテクスチャ解析を繰り返していくと、テクスチャ解析指標がアクリル板Acなしの断層画像D0についてのテクスチャ解析指標と同じになるときがくる。この時の階調幅Wは、当該断層画像D1のテクスチャ解析に適切な階調幅Wとなる。なお、階調幅Wをこれ以上広くすると、テクスチャ解析の手法が断層画像D0のものと不必要にかけ離れてしまう。このような事態は、テクスチャ解析指標の比較を行う上で問題を生じる可能性がある。テクスチャ解析指標の値同士が同じとは、断層画像D1に係るテクスチャ解析指標から断層画像D0に係るテクスチャ解析指標を除算して得られる数値が十分に1に近い状態をいう。   When the texture analysis is repeated for the tomographic image D1 with the same acrylic plate Ac while gradually increasing the gradation width W, the texture analysis index becomes the same as the texture analysis index for the tomographic image D0 without the acrylic plate Ac. . The gradation width W at this time is an appropriate gradation width W for texture analysis of the tomographic image D1. If the gradation width W is further increased, the texture analysis method is unnecessarily separated from that of the tomographic image D0. Such a situation may cause a problem when comparing texture analysis indices. The value of the texture analysis index being the same means that the numerical value obtained by dividing the texture analysis index related to the tomographic image D0 from the texture analysis index related to the tomographic image D1 is sufficiently close to 1.

写り込むアクリル板Acの枚数が異なる断層画像D2,D3,D4の各々について、上述した階調幅Wの調整を行えば、断層画像D2,D3,D4の各々について適切な階調幅Wが算出される。   If the above-described adjustment of the gradation width W is performed for each of the tomographic images D2, D3, and D4 with different numbers of the acrylic plates Ac, the appropriate gradation width W is calculated for each of the tomographic images D2, D3, and D4. .

ところで、断層画像D0,D1,D2,D3,D4について標準偏差SDを個別に算出することができる。そこで、図13の右側に示すように一方の軸に標準偏差、もう一方の軸に適切な階調幅Wをとった座標系に各断層画像D0,D1,D2,D3,D4をプロットすることができるはずである。これらプロットは、直線をなす近似式上に整列していると考えることができる。図4におけるテーブルが示す幅値Waと標準偏差SDの関連性は、実は、このような算出方法により得られたものである。   By the way, the standard deviation SD can be calculated individually for the tomographic images D0, D1, D2, D3, and D4. Therefore, as shown on the right side of FIG. 13, each tomographic image D0, D1, D2, D3, and D4 can be plotted in a coordinate system having a standard deviation on one axis and an appropriate gradation width W on the other axis. It should be possible. These plots can be considered to be aligned on an approximate expression that forms a straight line. The relationship between the width value Wa and the standard deviation SD shown in the table in FIG. 4 is actually obtained by such a calculation method.

このように、テーブルが示す標準偏差SDと階調幅Wとの関連性は、ある体厚の被検体を写し込み所定の標準偏差SDを有する断層画像Dをテクスチャ解析すると、得られるテクスチャ解析指標が基準となる断層画像D0についてのテクスチャ解析指標と同じとなるように定められている。   As described above, the relationship between the standard deviation SD and the gradation width W indicated by the table is that the texture analysis index obtained when a tomographic image D having a predetermined standard deviation SD is subjected to texture analysis by copying a subject having a certain body thickness. It is determined to be the same as the texture analysis index for the reference tomographic image D0.

今回の実証では、各断層画像のプロットに基づき、W=0.0777SD−2.5915(R=0.9983)という近似式を得ることができた。テクスチャ解析指標のうち算出の対象となったのは、エントロピーである。なお、近似式を取得する際に算出された標準偏差SDおよび適切な階調幅Wは、断層画像全体から算出された。 In this demonstration, an approximate expression of W = 0.0777SD−2.5915 (R 2 = 0.9998) was obtained based on the plots of the respective tomographic images. Of the texture analysis indices, the target of calculation is entropy. Note that the standard deviation SD and the appropriate gradation width W calculated when acquiring the approximate expression were calculated from the entire tomographic image.

<実際のテクスチャ解析への利用>
このようにして得られた幅値Waと標準偏差SDの関連性に基づいて、実際にテクスチャ解析を行ったのでこの結果について説明する。テクスチャ解析は、図14に示す大腿骨の異なる3つの部位について行われた。3つの部位とは、具体的には、主抗圧骨梁の分布域、主抗張骨梁の分布域、およびward三角である。主抗圧骨梁とは圧力が強くかかる骨梁のことであり、主抗張骨梁とは張力が強くかかる骨梁のことである。ward三角とは、大腿骨において骨梁が空いている特定の部位のことである。
<Use for actual texture analysis>
Since the texture analysis was actually performed based on the relationship between the width value Wa and the standard deviation SD thus obtained, the result will be described. Texture analysis was performed on three different parts of the femur shown in FIG. Specifically, the three parts are a distribution area of the main compression trabecular bone, a distribution area of the main tensile trabecular bone, and a ward triangle. The main compressive trabecular bone is a trabecular bone to which a strong pressure is applied, and the main tensile trabecular bone is a trabecular bone to which a strong tension is applied. The ward triangle is a specific part of the femur where the trabecular bone is vacant.

図15の左側は、本発明に依らない従来の方式で断層画像Dにテクスチャ解析を行った結果を示している。従来の方式とは、同時生起行列の生成時における階調の幅を一定に定める方式のことである。図15の左側は、主抗圧骨梁、主抗張骨梁、ward三角についてのテクスチャ解析指標を6枚の異なる断層画像Dの間で比較をしている。テクスチャ解析指標のうち算出の対象となったのは、エントロピーである。この算出の対象は、上述のテーブルの作成で用いられたものと同じテクスチャ解析指標とするのが望ましい。6枚の断層画像Dには、アクリル板Acを設けない状態で撮影されたものが1枚、ファントムPhの上側に載置するアクリル板Acの厚さが1cm,2cm,3cm,4cm,5cmのそれぞれで撮影されたものが5枚ある。   The left side of FIG. 15 shows the result of texture analysis performed on the tomographic image D by a conventional method that does not depend on the present invention. The conventional method is a method for setting a constant gradation width when generating a co-occurrence matrix. The left side of FIG. 15 compares texture analysis indices for the main compressive trabecular bone, main tensile trabecular bone, and ward triangle among six different tomographic images D. Of the texture analysis indices, the target of calculation is entropy. The calculation target is desirably the same texture analysis index as that used in the creation of the table. The six tomographic images D are one image taken without the acrylic plate Ac, and the acrylic plate Ac placed on the upper side of the phantom Ph has a thickness of 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, and 5 cm. There are 5 photos taken by each.

撮影時のアクリル板Acの条件が異なる6枚の断層画像Dに写り込んでいるファントムPhはすべて同じものであるから、テクスチャ解析指標は、どの断層画像Dにおいても同じ値となるのが理想である。この点、図15の左側における主抗圧骨梁については、ほぼ理想通りとなっている。したがって、主抗圧骨梁について、従来の解析方法で得られるテクスチャ解析指標の信用性は高いとは言える。   Since all of the phantoms Ph appearing in the six tomographic images D with different conditions of the acrylic plate Ac at the time of photographing are the same, it is ideal that the texture analysis index has the same value in any tomographic image D. is there. In this regard, the main pressure trabecular bone on the left side of FIG. 15 is almost ideal. Therefore, it can be said that the reliability of the texture analysis index obtained by the conventional analysis method is high for the main compression trabecular bone.

しかし、主抗張骨梁、ward三角については、断層画像に写り込むアクリル板Acの枚数に依存してテクスチャ解析指標が変動してしまっている。したがって、主抗張骨梁、ward三角について、従来の解析方法で得られるテクスチャ解析指標の信用性は高いとは言えない。被検体Mの体厚の違いによりテクスチャ解析指標が変動してしまっているからである。テクスチャ解析指標の変動は、6枚の断層画像Dの間で体厚値(標準偏差SD)が異なることで生じていると考えられる。   However, for the main tensile trabeculae and the ward triangle, the texture analysis index varies depending on the number of acrylic plates Ac that appear in the tomographic image. Therefore, it cannot be said that the reliability of the texture analysis index obtained by the conventional analysis method is high for the main tensile trabecular bone and the ward triangle. This is because the texture analysis index has fluctuated due to the difference in body thickness of the subject M. It is considered that the fluctuation of the texture analysis index is caused by the difference in body thickness value (standard deviation SD) among the six tomographic images D.

図15の右側は、本発明の方式に従って断層画像Dにテクスチャ解析を行った結果を示している。本発明の方式とは、断層画像Dの体厚値(標準偏差SD)に応じて階調の幅を変える方式のことである。解析に使用した断層画像Dは、図15の左側に係る解析と同じ6枚の画像であり、テクスチャ解析指標のうち算出の対象となったのは、エントロピーである。なお、図15の左側における実証では、断層画像Dの被検体Mの軟組織像を解析して得られる標準偏差SDとが線形的な関係となるように階調の幅を決定している。   The right side of FIG. 15 shows the result of texture analysis performed on the tomographic image D according to the method of the present invention. The method of the present invention is a method of changing the gradation width in accordance with the body thickness value (standard deviation SD) of the tomographic image D. The tomographic images D used for the analysis are the same six images as the analysis on the left side of FIG. 15, and the target of calculation among the texture analysis indices is entropy. In the demonstration on the left side of FIG. 15, the gradation width is determined so that the standard deviation SD obtained by analyzing the soft tissue image of the subject M in the tomographic image D has a linear relationship.

図15の右側によれば、本発明の方式の適用により主抗張骨梁、ward三角について、撮影時のアクリルの条件に依存したテクスチャ解析指標の変動が抑制されていることがわかる。したがって、主抗張骨梁、ward三角について、本発明に係る解析方法で得られるテクスチャ解析指標の信用性は高いとは言える。被検体Mの体厚の違いによりテクスチャ解析指標が変動しないからである。   According to the right side of FIG. 15, it can be seen that the variation of the texture analysis index depending on the acrylic conditions at the time of photographing is suppressed for the main tensile trabeculae and the ward triangle by applying the method of the present invention. Therefore, it can be said that the reliability of the texture analysis index obtained by the analysis method according to the present invention is high for the main tensile trabeculae and the ward triangle. This is because the texture analysis index does not vary due to the difference in body thickness of the subject M.

一方、主抗圧骨梁については、上述の通り従来の解析方法で十分に信頼性の高いテクスチャ解析指標は得られている。この点、本発明の方式に従って主抗圧骨梁についてのテクスチャ解析を行ってみたところ、得られたテクスチャ解析指標が断層画像Dの間で大きく変動することはなかった。つまり、従来の解析方法に代えて本発明の解析方法を用いて主抗圧骨梁に対するテクスチャ解析を行ったとしても、テクスチャ解析指標の信頼性は低下しないというわけである。   On the other hand, as described above, a sufficiently reliable texture analysis index is obtained with the conventional analysis method for the main compression trabecular bone. In this regard, when the texture analysis was performed on the main compression trabecular bone according to the method of the present invention, the obtained texture analysis index did not vary greatly between the tomographic images D. That is, the reliability of the texture analysis index does not decrease even when the texture analysis is performed on the main compression trabecula using the analysis method of the present invention instead of the conventional analysis method.

これらのことからすると、従来の解析方法よりも本発明に係る解析方法を用いたほうが高い信頼性のテクスチャ解析指標が算出できるということが言える。   From these facts, it can be said that a more reliable texture analysis index can be calculated by using the analysis method according to the present invention than the conventional analysis method.

以上のように、本発明の構成によれば、被検体Mの体厚の違いが解析結果に影響しないテクスチャ解析の手法を具体的に示したものとなっている。すなわち、被検体Mの体厚が増えてノイズ成分が増えるに応じて広くなるように階調幅Wを設定しておく。この階調幅Wは、GLCM生成時において同一視する階調の幅を表している。つまり、本発明によれば被検体Mの体厚が増え、断層画像Daに含まれるノイズ成分が増えるとGLCMを構成する要素が少なくなるように工夫がされている。断層画像Dのノイズ成分が増えると、それだけ断層画像Dにおける画素値のバラつきが大きくなる。このような画像をテクスチャ解析するに当たり、従来構成のようにGLCMの要素を多くしたままだと、ノイズ成分に由来する画素値のバラつきもGLCMに表現されるので、テクスチャ解析指標はノイズ成分を加味した値となってしまう。   As described above, according to the configuration of the present invention, the texture analysis technique in which the difference in body thickness of the subject M does not affect the analysis result is specifically shown. That is, the gradation width W is set so as to increase as the body thickness of the subject M increases and the noise component increases. This gradation width W represents the width of the gradation to be identified at the time of GLCM generation. That is, according to the present invention, when the body thickness of the subject M is increased and the noise component included in the tomographic image Da is increased, the elements constituting the GLCM are reduced. As the noise component of the tomographic image D increases, the variation in pixel values in the tomographic image D increases accordingly. In texture analysis of such images, if the number of GLCM elements is increased as in the conventional configuration, pixel value variations derived from noise components are also expressed in GLCM, so the texture analysis index takes noise components into account. It will become the value.

本発明の構成のように、画像のノイズ成分が多くなるほどGLCMを構成する要素を少なくするようにすると、ノイズ成分に由来する画素値のバラつきの影響が解析途中のGLCM生成時に吸収されて、テクスチャ解析指標には現れない。したがって、本発明の画像解析装置によれば、より信頼性の高いテクスチャ解析指標を算出することができるのである。   When the number of elements constituting the GLCM is reduced as the noise component of the image increases as in the configuration of the present invention, the influence of the variation in the pixel value derived from the noise component is absorbed when the GLCM is generated during the analysis, and the texture is It does not appear in the analysis index. Therefore, according to the image analysis apparatus of the present invention, a more reliable texture analysis index can be calculated.

上述のようにバラツキ算出部12は、被検体Mの軟組織像を構成する画素の間で見られる画素値のバラツキの強度により標準偏差SDを算出すれば、より確実に標準偏差SDを算出することができる。被検体Mの軟組織像ではない骨像は、元来X線を透過しにくい骨の像であることから、体厚に関係なく多くのノイズ成分を含んでしまう。   As described above, the variation calculation unit 12 calculates the standard deviation SD more reliably by calculating the standard deviation SD based on the intensity of the variation in the pixel values seen between the pixels constituting the soft tissue image of the subject M. Can do. Since the bone image that is not a soft tissue image of the subject M is an image of a bone that hardly transmits X-rays originally, it includes a lot of noise components regardless of the body thickness.

上述したように、ある体厚の被検体を写し込み所定の標準偏差SDを有する断層画像Dをテクスチャ解析すると、得られるテクスチャ解析指標が基準となる断層画像Dについてのテクスチャ解析指標と同じとなるように定められた階調幅Wと標準偏差SDとの関連性により階調幅設定部14が動作すれば、階調幅設定部14は、実測結果に基づいて動作することになるので、より信頼性の高いテクスチャ解析指標が取得できる。   As described above, when a tomographic image D having a predetermined standard deviation SD is imaged by imprinting a subject having a certain thickness, the obtained texture analysis index is the same as the texture analysis index for the reference tomographic image D. If the gradation width setting unit 14 operates according to the relationship between the determined gradation width W and the standard deviation SD, the gradation width setting unit 14 operates based on the actual measurement result. High texture analysis index can be acquired.

本発明の構成は、上述のものに限られず、下記のように変形実施が可能である。   The configuration of the present invention is not limited to the above-described configuration, and can be modified as follows.

(1)実施例1の構成では、標準偏差SDを基準として画像の体厚値を認識していたが、本発明はこの構成に限られない。標準偏差SDの代わりにコントラスト値を用いるようにしてもよい。その他、バラツキ算出部12は、画素値のバラつきの指標として、標準偏差SD以外の指標を算出するように構成を変更することができる。   (1) In the configuration of the first embodiment, the body thickness value of the image is recognized based on the standard deviation SD, but the present invention is not limited to this configuration. A contrast value may be used instead of the standard deviation SD. In addition, the variation calculation unit 12 can change the configuration so as to calculate an index other than the standard deviation SD as an index of pixel value variation.

(2)実施例1の構成では、断層画像Dを解析することにより画像の体厚値(標準偏差SD)を認識していたが、本発明はこの構成に限られない。入力部13を通じて術者より入力された情報または断層画像Dを構成する画像ファイルに埋め込まれた情報に基づいて実際の被検体Mの体厚または標準偏差SDを認識するようにしてもよい。このときの参照される情報としては、例えば、被検体Mの体厚の計測結果を示すものであってもよいし、術者の目分量を示すものであってもよい。また、例えば、被検体MのBMI値であってもよいし、撮影時におけるホトタイマの駆動状況を示すものであってもよい。本変形例によれば、バラツキ算出部12に代わり、体厚算出部が設けられている。体厚算出部は、上述の各種情報に基づいて被検体Mの体厚を算出する。本変形例によれば、体厚算出部は、術者の入力値に基づいて被検体Mの体厚を算出する。そして、階調幅設定部14は、被検体Mの体厚と階調幅Wとが関連したテーブルを参照しながら動作することになる。   (2) In the configuration of the first embodiment, the body thickness value (standard deviation SD) of the image is recognized by analyzing the tomographic image D, but the present invention is not limited to this configuration. The actual body thickness or standard deviation SD of the subject M may be recognized based on information input by the operator through the input unit 13 or information embedded in an image file constituting the tomographic image D. As information referred to at this time, for example, the measurement result of the body thickness of the subject M may be indicated, or the amount of the operator's eyes may be indicated. Further, for example, it may be the BMI value of the subject M, or may indicate the driving status of the photo timer at the time of imaging. According to this modification, a body thickness calculation unit is provided instead of the variation calculation unit 12. The body thickness calculation unit calculates the body thickness of the subject M based on the various information described above. According to this modification, the body thickness calculation unit calculates the body thickness of the subject M based on the operator's input value. The gradation width setting unit 14 operates while referring to a table in which the body thickness of the subject M and the gradation width W are related.

(3)本発明の画像解析装置は、骨梁解析専用というわけではない。肺の気管支像についての解析、肺の構造解析、腫瘍の形状解析などの他の解析についても適用が可能である。   (3) The image analysis apparatus of the present invention is not dedicated to trabecular analysis. The present invention can also be applied to other analyzes such as lung bronchial analysis, lung structural analysis, and tumor shape analysis.

(4)本発明の画像解析装置は、常に同じテーブルを使用していたが、本発明はこの構成に限られない。解析の目的や目的の部位によって固有のテーブルを使用するようにしてもよい。本変形例によれば、例えばward三角の骨梁解析を行う時に、それ専用のテーブルが規定する体厚値(標準偏差SD)と幅値Waとの関連性に基づいてテクスチャ解析指標の算出がなされることになる。   (4) The image analysis apparatus of the present invention always uses the same table, but the present invention is not limited to this configuration. A unique table may be used depending on the purpose of the analysis and the target part. According to this modification, for example, when performing the analysis of a warped triangular trabecular bone, the texture analysis index is calculated based on the relationship between the body thickness value (standard deviation SD) and the width value Wa defined by the dedicated table. Will be made.

(5)上述の説明では断層画像全域を解析することで図4のテーブルを算出していたが、本発明はこの構成に限られない。断層画像の軟組織やファントムが写り込んでいない背景領域などについて画像解析を行うことでテーブルを算出するようにしてもよい。   (5) In the above description, the table of FIG. 4 is calculated by analyzing the entire tomographic image, but the present invention is not limited to this configuration. You may make it calculate a table by performing image analysis about the soft tissue of a tomographic image, the background area | region where the phantom, etc. are not reflected.

(6)本発明の画像処理装置は、解析対象の画像に対して単一のテクスチャ解析指標を算出するように構成してもよいし、複数のテクスチャ解析指標を同時に算出するように構成してもよい。   (6) The image processing apparatus of the present invention may be configured to calculate a single texture analysis index for an image to be analyzed, or may be configured to calculate a plurality of texture analysis indexes simultaneously. Also good.

SD 標準偏差(体厚値)
13 入力部(入力手段)
14 階調幅設定部(階調幅設定手段)
15 行列生成部(同時生起行列生成手段)
16 テクスチャ解析指標算出部(指標算出手段)
SD standard deviation (body thickness value)
13 Input section (input means)
14 Gradation width setting part (gradation width setting means)
15 Matrix generator (co-occurrence matrix generator)
16 Texture analysis index calculation unit (index calculation means)

Claims (7)

被検体に対する放射線撮影により得られる放射線画像を解析する画像解析装置であって、
前記放射線画像に含まれる画素値の階調を複数の階調区間に区分けするときの各々の階調幅を設定する階調幅設定手段と、
画素値が互いに所定の階調区間に属している2つの画素のペアであって画素同士が所定の距離だけ離間しているものが前記放射線画像の一部に設けられた解析範囲に何回現れるかを階調区間の組み合わせごとに数えて同時生起行列を生成する同時生起行列生成手段と、
前記同時生起行列に基づいてテクスチャ解析指標を算出する指標算出手段とを備え、
前記階調幅設定手段は、前記放射線画像に含まれるノイズ成分の増加に応じて広くなるように前記階調幅を設定し、
前記階調幅設定手段で設定された階調幅によって、前記同時生起行列を生成する際の階調区間が決定されることを特徴とする画像解析装置。
An image analysis apparatus for analyzing a radiographic image obtained by radiography on a subject,
A gradation width setting means for setting each gradation width when dividing the gradation of the pixel value included in the radiation image into a plurality of gradation sections;
A pair of two pixels whose pixel values belong to each other in a predetermined gradation section and whose pixels are separated from each other by a predetermined distance appear in the analysis range provided in a part of the radiation image how many times. A co-occurrence matrix generating means for generating a co-occurrence matrix by counting each combination of gradation intervals;
Index calculation means for calculating a texture analysis index based on the co-occurrence matrix,
The gradation width setting means sets the gradation width so as to increase according to an increase in a noise component included in the radiation image ;
An image analyzing apparatus according to claim 1, wherein a gradation interval for generating the co-occurrence matrix is determined by a gradation width set by the gradation width setting means .
請求項1に記載の画像解析装置において、
前記階調幅設定手段が前記被検体の体厚に基づいて前記ノイズ成分を推定することを特徴とする画像解析装置。
The image analysis apparatus according to claim 1,
The image analysis apparatus, wherein the gradation width setting means estimates the noise component based on a body thickness of the subject.
請求項2に記載の画像解析装置において、
術者に前記体厚を入力させる入力手段を備えることを特徴とする画像解析装置。
The image analysis apparatus according to claim 2,
An image analysis apparatus comprising input means for allowing an operator to input the body thickness.
請求項2に記載の画像解析装置において、
前記放射線画像に写り込む被検体像を構成する画素値のバラツキの大きさに基づいて前記体厚を推定することを特徴とする画像解析装置。
The image analysis apparatus according to claim 2,
An image analysis apparatus, wherein the body thickness is estimated based on a variation in pixel values constituting a subject image reflected in the radiation image.
請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の画像解析装置において、
前記階調幅設定手段が参照する前記階調幅と前記ノイズ成分との関連性を記憶する記憶手段を備え、
前記記憶手段が記憶する関連性は、ある体厚の被検体を写し込んだ放射線画像をテクスチャ解析すると得られるテクスチャ解析指標が基準となる放射線画像についてのテクスチャ解析指標と同じとなるように定められていることを特徴とする画像解析装置。
The image analysis apparatus according to any one of claims 2 to 4,
Storage means for storing the relationship between the gradation width referred to by the gradation width setting means and the noise component;
The relevance stored by the storage means is determined so that the texture analysis index obtained by texture analysis of a radiographic image in which an object having a certain body thickness is copied is the same as the texture analysis index for the reference radiographic image. An image analysis apparatus characterized by
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の画像解析装置によって算出された前記テクスチャ解析指標に基づいて、前記被検体の骨梁の指標を算出することを特徴とする骨梁解析装置。   6. A trabecular bone analysis apparatus that calculates a trabecular index of the subject based on the texture analysis index calculated by the image analysis apparatus according to claim 1. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の画像解析装置において、
前記指標算出手段が算出する前記テクスチャ解析指標として、コリレーション、ディシミラレィティ、コントラスト、ホモジェネイティ、エントロピー、アングラーセカンドモーメント、バリアンス、インバースディファレンシャルモーメントのうちの1つまたは複数が選択されていることを特徴とする画像解析装置。
The image analysis apparatus according to any one of claims 1 to 6,
One or more of correlation, dissimilarity, contrast, homogeneity, entropy, angler second moment, variance, and inverse differential moment are selected as the texture analysis index calculated by the index calculation means An image analysis apparatus characterized by the above.
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