JP6812685B2 - 動態解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、動態解析装置に関する。

近年では、デジタル技術の適用によって、放射線撮影により、患部の動きを捉えた画像（動態画像と言う）を比較的容易に得ることができる。例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）等の半導体イメージセンサーを用いた撮影によって、検査および診断の対象となる部位（対象部位という）を含む構造物を捉えた動態画像を取得することができる。

動態画像に対して画像解析を行って、その解析結果を診断に提供するという試みも開始されている。
例えば、特許文献１には、下記の（１）、（２）が記載されている。
（１）動態画像の時間的に隣接する２つのフレーム画像間で差分をとることにより複数の差分画像を生成し、生成された複数の差分画像から各対応する画素群毎に画素値の最大値、最小値、平均値、中間値の何れかを画素群毎の画素値として画像を生成する。
（２）動態画像から各対応する画素群毎に、画素群の画素値の最大値、最小値、平均値、中間値の何れかを参照画素値として参照画像を生成し、参照画像と複数の動態画像との間で差分を取ることにより複数の差分画像を生成し、生成された複数の差分画像から各対応する画素群毎に、該画素群毎の画素値の最大値、最小値、平均値、中間値の何れかを画素群に対応する画素値として画像を生成する。

特許第４４０４２９１号公報

しかしながら、上記（１）に記載のように隣接するフレーム画像間で差分をとった場合、変化値が小さく動態の特徴が顕著に現れず、診断に活用しづらい。また、上記（１）、（２）の技術では、１枚の画像を最終の出力画像として生成するため、各画素の画素値がどのフレーム画像で表現された値であるのかがわからない。そのため、最終の出力画像の値と、もとの動態画像の各フレーム画像とを対比することができない。

本発明の課題は、対象部位を撮影した動態画像の各フレーム画像と対応が取れた形で、動態画像における画素信号値の時間方向の変化の特徴を捉え易くすることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の動態解析装置は、
生体における呼吸状態下の肺野の動態を放射線撮影することにより得られた動態画像から、少なくとも肺野領域の各画素の画素信号値の時間方向の信号変化を抽出して時間方向のローパスフィルター処理を施すことにより、前記各画素の換気信号成分の時間方向の信号変化を抽出する信号変化抽出手段と、
前記肺野領域の各画素の換気信号成分の時間方向の信号変化の代表値を前記各画素の換気信号成分の時間方向の信号変化の基準値として設定する基準値設定手段と、
前記動態画像の各フレーム画像における前記各画素の換気信号成分の値と前記各画素に設定された基準値との差異を表す解析値を算出することにより、複数のフレーム画像からなる解析結果画像を生成する生成手段と、
前記解析結果画像の複数のフレーム画像を動画表示又は並べて表示する表示手段と、
を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記信号変化抽出手段は、前記動態画像の各フレーム画像に対し、少なくとも前記肺野領域の各画素に対応する複数の注目領域を設定し、前記設定した注目領域内の画素信号値の代表値を前記注目領域に対応する画素の画素信号値として算出して、前記各画素の画素信号値の時間方向の信号変化を抽出する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記注目領域内の画素信号値の代表値は、前記注目領域内の画素信号値の平均値、中央値、最大値、又は最小値である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、
前記生成手段は、前記動態画像の各フレーム画像における前記各画素の換気信号成分の値と前記各画素に設定された基準値との差異を表す解析値として、前記各画素の換気信号成分の値と前記各画素に設定された基準値との差分又は比を算出する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記表示手段は、前記各画素に前記解析値に対応する色を付した解析結果画像を表示する。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記解析値に対応する色は、前記解析値の最大値と最小値に対応する色の色差が最も大きくなるように割り当てられている。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記表示手段は、前記動態画像と前記解析結果画像を並べて動画表示する。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記表示手段は、前記動態画像と前記解析結果画像の対応するフレーム画像を並べて表示する。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記表示手段は、前記動態画像の各フレーム画像に対して前記解析結果画像の対応するフレーム画像をオーバーレイして表示する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記表示手段は、前記解析結果画像とともに、前記解析結果画像上に設定された所定の点における前記解析値の時間方向の変化を示すグラフを表示する。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記表示手段は、前記解析結果画像とともに、前記解析結果画像上に設定された所定の領域における前記解析値の代表値を表示する。

本発明によれば、対象部位を撮影した動態画像の各フレーム画像と対応が取れた形で、動態画像における画素信号値の時間方向の変化の特徴を捉え易くすることができる。

本発明の実施形態における動態解析システムの全体構成を示す図である。 図１の撮影用コンソールの制御部により実行される撮影制御処理を示すフローチャートである。 図１の診断用コンソールの制御部により実行される画像解析処理を示すフローチャートである。 注目領域の設定例を示す図である。 図３のステップＳ１２で抽出される画素信号値の時間方向の信号変化を示す図である。 図５の波形にローパスフィルター処理を施した結果を示す図である。 各画素に設定された基準値と、基準値との差分の演算結果を示す図である。 解析結果画像の表示の一例を示す図である。 解析結果画像の表示の他の例を示す図である。 解析結果画像の表示の他の例を示す図である。 解析結果画像上の所定の点における信号変化のグラフの表示例を示す図である。 グラフ上の操作による解析結果画像の表示例を示す図である。 解析結果画像上の所定領域の定量値の表示例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

〔動態解析システム１００の構成〕
まず、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の構成〕
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、生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、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、パルス照射により動態撮影を行う場合を例にとり説明する。また、以下の実施形態では、診断の対象となる対象部位を肺野とした場合を例にとり説明するが、これに限定されるものではない。

放射線源１１は、被写体Ｍを挟んで放射線検出部１３と対向する位置に配置され、放射線照射制御装置１２の制御に従って、被写体Ｍに対し放射線（Ｘ線）を照射する。
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、ＦＰＤ等の半導体イメージセンサーにより構成される。ＦＰＤは、例えば、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線源１１から照射されて少なくとも被写体Ｍを透過した放射線をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の検出素子（画素）がマトリックス状に配列されている。各画素は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング部を備えて構成されている。ＦＰＤにはＸ線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。本実施形態において、放射線検出部１３において生成される画像データの画素値（濃度値）は、放射線の透過量が多いほど高いものとする。
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。

読取制御装置１４は、撮影用コンソール２に接続されている。読取制御装置１４は、撮影用コンソール２から入力された画像読取条件に基づいて放射線検出部１３の各画素のスイッチング部を制御して、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチングしていき、放射線検出部１３に蓄積された電気信号を読み取ることにより、画像データを取得する。この画像データがフレーム画像である。そして、読取制御装置１４は、取得したフレーム画像を撮影用コンソール２に出力する。画像読取条件は、例えば、フレームレート、フレーム間隔、画素サイズ、画像サイズ（マトリックスサイズ）等である。フレームレートは、１秒あたりに取得するフレーム画像数であり、パルスレートと一致している。フレーム間隔は、１回のフレーム画像の取得動作開始から次のフレーム画像の取得動作開始までの時間であり、パルス間隔と一致している。

ここで、放射線照射制御装置１２と読取制御装置１４は互いに接続され、互いに同期信号をやりとりして放射線照射動作と画像の読み取りの動作を同調させるようになっている。

〔撮影用コンソール２の構成〕
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。

制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory
）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。

記憶部２２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部２２は、制御部２１で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメーター、或いは処理結果等のデータを記憶する。例えば、記憶部２２は、図２に示す撮影制御処理を実行するためのプログラムを記憶している。また、記憶部２２は、撮影部位に対応付けて放射線照射条件及び画像読取条件を記憶している。各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部２１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。

操作部２３は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部２１に出力する。また、操作部２３は、表示部２４の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部２１に出力する。

表示部２４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニターにより構成され、制御部２１から入力される表示信号の指示に従って、操作部２３からの入力指示やデータ等を表示する。

通信部２５は、ＬＡＮアダプターやモデムやＴＡ（Terminal Adapter）等を備え、通信ネットワークＮＴに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。

〔診断用コンソール３の構成〕
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、取得した動態画像を解析して解析結果画像を生成し、生成した解析結果画像を表示して医師の診断を支援するための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。

制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により構成される。制御部３１のＣＰＵは、操作部３３の操作に応じて、記憶部３２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、後述する画像解析処理を始めとする各種処理を実行し、診断用コンソール３各部の動作を集中制御する。制御部３１は、信号変化抽出手段、基準値設定手段、生成手段として機能する。

記憶部３２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部３２は、制御部３１で画像解析処理を実行するためのプログラムを始めとする各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメーター、或いは処理結果等のデータを記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部３１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。

操作部３３は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部３１に出力する。また、操作部３３は、表示部３４の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部３１に出力する。

表示部３４は、ＬＣＤやＣＲＴ等のモニターにより構成され、制御部３１から入力される表示信号の指示に従って、各種表示を行う。

通信部３５は、ＬＡＮアダプターやモデムやＴＡ等を備え、通信ネットワークＮＴに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。

〔動態解析システム１００の動作〕
次に、上記動態解析システム１００における動作について説明する。

（撮影装置１、撮影用コンソール２の動作）
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。

まず、撮影実施者により撮影用コンソール２の操作部２３が操作され、被検者（被写体Ｍ）の患者情報（患者の氏名、身長、体重、年齢、性別等）や検査情報（撮影部位（ここでは、胸部）、解析対象の種類（換気、血流等））の入力が行われる（ステップＳ１）。

次いで、放射線照射条件が記憶部２２から読み出されて放射線照射制御装置１２に設定されるとともに、画像読取条件が記憶部２２から読み出されて読取制御装置１４に設定される（ステップＳ２）。

次いで、操作部２３の操作による放射線照射の指示が待機される（ステップＳ３）。ここで、撮影実施者は、被写体Ｍを放射線源１１と放射線検出部１３の間に配置してポジショニングを行う。また、本実施形態においては、呼吸状態下で撮影を行うため、被検者（被写体Ｍ）に楽にするように指示し、安静呼吸を促す。或いは、「吸って、吐いて」等の深呼吸の誘導を行うこととしてもよい。撮影準備が整った時点で、操作部２３を操作して放射線照射指示を入力する。

操作部２３により放射線照射指示が入力されると（ステップＳ３；ＹＥＳ）、放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に撮影開始指示が出力され、動態撮影が開始される（ステップＳ４）。即ち、放射線照射制御装置１２に設定されたパルス間隔で放射線源１１により放射線が照射され、放射線検出部１３によりフレーム画像が取得される。

予め定められたフレーム数の撮影が終了すると、制御部２１により放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に撮影終了の指示が出力され、撮影動作が停止される。撮影されるフレーム数は、少なくとも１呼吸サイクルが撮影できる枚数である。

撮影により取得されたフレーム画像は順次撮影用コンソール２に入力され、撮影順を示す番号（フレーム番号）と対応付けて記憶部２２に記憶されるとともに（ステップＳ５）、表示部２４に表示される（ステップＳ６）。撮影実施者は、表示された動態画像によりポジショニング等を確認し、撮影により診断に適した画像が取得された（撮影ＯＫ）か、再撮影が必要（撮影ＮＧ）か、を判断する。そして、操作部２３を操作して、判断結果を入力する。

操作部２３の所定の操作により撮影ＯＫを示す判断結果が入力されると（ステップＳ７；ＹＥＳ）、動態撮影で取得された一連のフレーム画像のそれぞれに、動態画像を識別するための識別ＩＤや、患者情報、検査情報、放射線照射条件、画像読取条件、撮影順を示す番号（フレーム番号）等の情報が付帯され（例えば、ＤＩＣＯＭ形式で画像データのヘッダ領域に書き込まれ）、通信部２５を介して診断用コンソール３に送信される（ステップＳ８）。そして、本処理は終了する。一方、操作部２３の所定の操作により撮影ＮＧを示す判断結果が入力されると（ステップＳ７；ＮＯ）、記憶部２２に記憶された一連のフレーム画像が削除され（ステップＳ９）、本処理は終了する。この場合、再撮影が必要となる。

（診断用コンソール３の動作）
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から動態画像の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に示す画像解析処理が実行される。

以下、図３を参照して画像解析処理の流れについて説明する。
まず、動態画像の各画素に対応する注目領域が設定される（ステップＳ１１）。
本実施形態では、動態画像の各画素に対して１つの注目領域が対応し、かつ動態画像全体にいきわたるように注目領域が設定される。例えば、図４（ａ）に示すように、画像全体の空間を分割するように（注目領域が重ならないように）注目領域を設定することとしてもよいし、図４（ｂ）に示すように、各画素を中心とした注目領域が重なるように設定することとしてもよい。図４（ａ）に示す場合、注目領域内の各画素がその注目領域に対応する。図４（ｂ）に示す場合、注目領域内の中心画素がその注目領域に対応する。各フレーム画像には、同じ座標位置に、互いに対応する注目領域が設定される。

なお、図４（ａ）、（ｂ）においては、注目領域の形が矩形である場合を示しているが、これに限らず、例えば、楕円形であっても構わない。注目領域の最小サイズは１画素×１画素である。

また、本実施形態では、注目領域が動態画像全体にいきわたるように設定することとしているが、少なくとも解析対象となる対象部位の領域内にいきわたるように設定すればよい。例えば、本実施形態では、対象部位が肺野であるため、別手段により肺野領域を抽出し、肺野領域内にのみ注目領域を設定しても構わない。
肺野領域の抽出は、公知の何れの方法を用いてもよい。例えば、フレーム画像の各画素の画素値のヒストグラムから判別分析によって閾値を求め、この閾値より高信号の領域を肺野領域候補として１次抽出する。次いで、１次抽出された肺野領域候補の境界付近でエッジ検出を行い、境界付近の小領域でエッジが最大となる点を境界に沿って抽出すれば肺野領域の境界を抽出することができる。
なお、注目領域の設定前に、動態画像にワーピング処理を施して、フレーム画像間の肺野領域の位置合わせを行うこととしてもよい。

次いで、各画素の時間方向の信号変化が抽出される（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２においては、各フレーム画像において、設定された各注目領域内の画素信号値の代表値（例えば、平均値、最大値、最小値、又は中央値等）が算出され、各注目領域の画素信号値の代表値の時間方向の信号変化が、その注目領域に対応する画素の時間方向の信号変化として抽出される。各画素の画素信号値は、対応する注目領域の画素信号値の代表値に置き換えられる。図５に、ステップＳ１２で抽出される時間方向の信号変化の例を示す。図５においては、２つの注目領域に対応する画素の時間方向の信号変化のみを図示しているが、実際には画像全体に注目領域が存在している。また、ステップＳ１２で抽出した信号変化はグラフ化する必要はなく、内部的にデータとして保持するだけでよい（以下の説明も同様である）。
このように、各フレーム画像における注目領域の画素信号値の代表値をその注目領域に対応する画素の画素信号値とすることで、空間的なノイズの影響を低減することができる。
なお、各画素に対応する注目領域を設定して各画素の画素信号値を注目領域の代表値へ置き換える処理は、省略しても構わない。

ステップＳ１２で得られた各画素の画素信号値の時間方向の信号変化の波形については、時間方向の周波数フィルター処理を施すことが好ましい。例えば、解析対象の種類が換気である場合、所定のカットオフ周波数のローパスフィルター処理を施し、解析対象の種類が血流である場合、所定のカットオフ周波数のハイパスフィルター処理又はバンドパスフィルター処理を施すことが好ましい。これにより、解析対象の種類に応じた信号変化（例えば、換気であれば、換気信号成分の信号変化、血流であれば、血流信号成分の信号変化）を抽出することができる。図６に、解析対象の種類が換気であり、図５に示す各画素の時間方向の信号変化に対してローパスフィルター処理を施した例を示す。

次いで、各画素に対する基準値が設定される（ステップＳ１３）。
例えば、ステップＳ１２で抽出された各画素の時間方向の信号変化における最大値、最小値、平均値、又は中央値等が基準値として設定される。基準値は統一してもよいし、画素毎にばらばらに設定することとしてもよい。或いは、特定のフレーム画像における各画素の画素信号値を各画素の基準値としてもよい。特定のフレーム画像は、操作部３３によりユーザーが指定することとしてもよい。或いは、特定の位相の（例えば、安静呼気位や安静吸気位の）フレーム画像を特定のフレーム画像としてもよく、この場合、自動認識処理によって特定のフレーム画像を決定してもよい。自動認識処理の方法としては、例えば、各フレーム画像から横隔膜の位置（垂直方向位置）を認識し、横隔膜の位置が最も高くなったフレーム画像又は最も低くなったフレーム画像を特定のフレーム画像として認識することができる。横隔膜の位置は、例えば、特許第５５２１３９２号公報に記載のように、公知の画像処理により認識することができる。また、例えば、各フレーム画像から肺野領域の画素数をカウントして肺野領域の面積を求め、最大面積又は最小面積のフレーム画像を特定のフレーム画像として認識してもよい。なお、上記自動認識処理は、ワーピング処理が施されていない動態画像を用いて行う。

次いで、各フレーム画像の各画素について、基準値からの差異を表す解析値が算出される（ステップＳ１４）。基準値からの差異を表す解析値として、例えば基準値との差分、又は比が算出される。
図７に、図６に示す画素信号値の時間方向の信号変化における平均値を基準値とし、各フレーム画像の画素信号値とその基準値との差分をとった結果を示す。図７に示すように、基準値を０とし、画素信号値の時間変化の特徴を顕著に表した信号波形が得られる。

次いで、動態画像の各画素をステップＳ１４で算出された解析値に対応する色（濃度）で表した解析結果画像が生成され、表示部３４に表示される（ステップＳ１５）。
図８に、解析結果画像の例を示す。図８においては、ステップＳ１４における解析値の最小値〜最大値が黒〜白となるようにグレーで色付けした例を示している。解析結果画像は、ムービーのようにフレーム画像を順次切り替えて動画像を再生するように表示してもよいし、図８に示すように、各フレーム画像を並べて表示することとしてもよい。図８において黒→白に変わっている箇所が画素信号値の変化が大きい箇所であり、グレーで変化しない箇所が画素信号値が変化しない箇所である。このように、解析結果画像のフレーム画像を動画表示又は並べて表示することで、動態画像の各フレーム画像と対応が取れた形で、画素信号値の時間変化の特徴を顕著に可視化することができ、医師等のユーザーが動態画像における画素信号値の時間方向の変化の特徴を捉え易くすることができる。

なお、ステップＳ１５においては、解析結果画像とともに解析元となった動態画像を表示することが好ましい。
例えば、図９に示すように、動態画像と解析結果画像とを並べて動画表示することとしてもよい。このとき、動態画像と解析結果画像の対応するフレーム画像が同時に（同期をとって）表示されることが好ましい。
また、例えば、図１０に示すように、動態画像と解析結果画像の各フレーム画像を並べて表示することとしてもよい。このとき、図１０に示すように、動態画像と解析結果画像の対応するフレーム画像がわかるような態様で表示されることが好ましい。図１０では、上下に並んだ画像が対応するフレーム画像であることを表している。
図９、図１０に示すように、動態画像と解析結果画像の対応するフレーム画像が分かるような態様で並べて表示することで、医師等のユーザーが、動態画像を観察しながら、その動態画像の各フレーム画像と対応が取れた形で、その動態画像における画素信号値の時間方向の変化の特徴を容易に捉えることが可能となる。

また、動態画像の各フレーム画像に解析結果画像の対応するフレーム画像をオーバーレイして表示することとしてもよい。この場合、オーバーレイ時の透明度をユーザーが変更するためのユーザインターフェースを備えることが好ましい。

また、解析結果画像の色は、グレー表示に限らず、カラー表示であってもよい。例えば、ステップＳ１４における解析値に応じて、カラー色（例えば、赤、青、緑）の輝度値が変わるように色付けしてもよい。また、ステップＳ１４における解析値が０の箇所を黒にし、プラスの値のときには赤が強くなり、マイナスの値のときには緑が強くなるといった色付けをしても構わない。このとき、解析値の最大値と最小値に割り当てられる色は、例えば、「色相が最も大きく異なる」、「輝度値が最も大きく異なる」といった具合に、色差が最も大きくなるように設定することが好ましい。これにより、解析値の大小をユーザーが一瞥して捉えることが可能となる。

また、ステップＳ１５においては、解析結果画像とともに、解析値のグラフを表示することとしてもよい。「解析値のグラフ」とは、解析結果画像上のある点（画素）における時間方向の解析値の数値データのグラフを指す。例えば、図１１に示すように、表示部３４に表示された解析結果画像上の操作部３３によりユーザーが指定した点のグラフを表示することとしてもよいし、予め設定された点のグラフを表示することとしてもよい。これにより、指定された箇所における解析値の時間方向の変化をわかりやすく表示することができる。
また、図１２に示すように、表示部３４に解析値のグラフを表示し、表示されたグラフ上において操作部３３によりユーザーが指定した点に対応する解析結果画像のフレーム画像を表示部３４に表示することとしてもよい。これにより、例えば、解析値のグラフに気になる点が存在した場合、そのタイミングでの解析結果画像を直ちに表示させて観察することが可能となる。

また、図１３に示すように、解析結果画像に対して所定領域を設定し、その所定領域内の解析結果値の代表値を定量値として表示部３４に表示することとしてもよい。定量値としては、所定領域内の画素信号値の最大値、最小値、平均値、又は中央値が考えられる。また、この定量値を算出するに当たり、別途基準を設けておき、基準をもとにした割合（例えば、％表示）として算出してもよい。このように、所定領域の解析結果の定量値を表示することで、その所定領域の画素信号値の状態を数値で示すことができる。
所定領域は、例えば、操作部３３の操作によりユーザーが指定した領域であってもよい。また、所定領域は１点（１画素）であってもよい。また、所定領域は、対象部位の解剖学的構造に合わせた領域（例えば、対象部位が肺野である場合、右肺野の上葉に相当する領域等）としてもよい。また、所定領域は複数設定してもよい。複数設定することで、複数の領域の定量値を比較することができ、異常箇所をみつけやすくすることができる。

以上説明したように、診断用コンソール３によれば、制御部３１は、胸部の動態画像の各フレーム画像に対し、各画素に対応する複数の注目領域を設定し、設定した注目領域内の画素信号値の代表値を注目領域に対応する画素の画素信号値として算出することにより、各画素の画素信号値の時間方向の信号変化を抽出する。次いで、制御部１３は、各画素の時間変化に基づいて各画素に基準値を設定し、動態画像の各フレーム画像における各画素の画素信号値と各画素に設定された基準値との差異を表す解析値を算出することにより、複数のフレーム画像からなる解析結果画像を生成する。そして、生成した解析結果画像の複数のフレーム画像を動画表示又は並べて表示部３４に表示させる。
従って、動態画像の各フレーム画像と対応が取れた形で、画素信号値の時間変化の特徴を顕著に可視化することができ、医師等のユーザーが動態画像における画素信号値の時間方向の変化の特徴を捉え易くすることができる。

また、例えば、抽出した各画素の画素信号値の時間方向の信号変化に対して周波数フィルター処理を実施することで、医師等のユーザーが動態画像における解析対象の種類に応じた信号成分の時間方向の変化の特徴を捉え易くすることができる。

また、例えば、各画素に解析値に対応する色を付した解析結果画像を表示部３４に表示することで、画素信号値の時間変化の特徴をより顕著に可視化することができる。また、解析値に対応する色は、解析値の最大値と最小値に対応する色の色差が最も大きくなるように割り当てるようにすることで、解析値の大小をユーザーが一瞥して捉えることが可能となる。

また、動態画像と解析結果画像を並べて動画表示する、又はそれぞれのフレーム画像を対応付けて並べて表示する、又は動態画像の各フレーム画像に対して解析結果画像の対応するフレーム画像をオーバーレイして表示することで、医師等のユーザーは、動態画像を観察しながら、その動態画像の各フレーム画像と対応が取れた形で、その動態画像における画素信号値の時間方向の変化の特徴を容易に捉えることが可能となる。

また、解析結果画像とともに、解析結果画像上に設定された所定の点における解析値の時間方向の変化を示すグラフを表示することで、所定の箇所における解析値の時間方向の変化をわかりやすく表示することができる。

また、解析結果画像とともに、解析結果画像上に設定された所定の領域における解析値の代表値を表示することで、その所定領域の画素信号値の状態を数値で示すことができる

なお、本実施形態における記述は、本発明に係る好適な動態解析システムの一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、対象部位が肺野である場合を例にとり説明したが、これに限定されず、他の部位を撮影した動態画像としてもよい。

例えば、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＣＤ-ＲＯＭ等の可
搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用される。

その他、動態解析システム１００を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ 動態解析システム
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 (11)

1. 生体における呼吸状態下の肺野の動態を放射線撮影することにより得られた動態画像から、少なくとも肺野領域の各画素の画素信号値の時間方向の信号変化を抽出して時間方向のローパスフィルター処理を施すことにより、前記各画素の換気信号成分の時間方向の信号変化を抽出する信号変化抽出手段と、
   前記肺野領域の各画素の換気信号成分の時間方向の信号変化の代表値を前記各画素の換気信号成分の時間方向の信号変化の基準値として設定する基準値設定手段と、
   前記動態画像の各フレーム画像における前記各画素の換気信号成分の値と前記各画素に設定された基準値との差異を表す解析値を算出することにより、複数のフレーム画像からなる解析結果画像を生成する生成手段と、
   前記解析結果画像の複数のフレーム画像を動画表示又は並べて表示する表示手段と、
   を備える動態解析装置。
2. 前記信号変化抽出手段は、前記動態画像の各フレーム画像に対し、少なくとも前記肺野領域の各画素に対応する複数の注目領域を設定し、前記設定した注目領域内の画素信号値の代表値を前記注目領域に対応する画素の画素信号値として算出して、前記各画素の画素信号値の時間方向の信号変化を抽出する請求項１に記載の動態解析装置。
3. 前記注目領域内の画素信号値の代表値は、前記注目領域内の画素信号値の平均値、中央値、最大値、又は最小値である請求項２に記載の動態解析装置。
4. 前記生成手段は、前記動態画像の各フレーム画像における前記各画素の換気信号成分の値と前記各画素に設定された基準値との差異を表す解析値として、前記各画素の換気信号成分の値と前記各画素に設定された基準値との差分又は比を算出する請求項１〜３の何れか一項に記載の動態解析装置。
5. 前記表示手段は、前記各画素に前記解析値に対応する色を付した解析結果画像を表示する請求項１〜４の何れか一項に記載の動態解析装置。
6. 前記解析値に対応する色は、前記解析値の最大値と最小値に対応する色の色差が最も大きくなるように割り当てられている請求項５に記載の動態解析装置。
7. 前記表示手段は、前記動態画像と前記解析結果画像を並べて動画表示する請求項１〜６の何れか一項に記載の動態解析装置。
8. 前記表示手段は、前記動態画像と前記解析結果画像の対応するフレーム画像を並べて表示する請求項１〜６の何れか一項に記載の動態解析装置。
9. 前記表示手段は、前記動態画像の各フレーム画像に対して前記解析結果画像の対応するフレーム画像をオーバーレイして表示する請求項１〜６の何れか一項に記載の動態解析装置。
10. 前記表示手段は、前記解析結果画像とともに、前記解析結果画像上に設定された所定の点における前記解析値の時間方向の変化を示すグラフを表示する請求項１〜９の何れか一項に記載の動態解析装置。
11. 前記表示手段は、前記解析結果画像とともに、前記解析結果画像上に設定された所定の領域における前記解析値の代表値を表示する請求項１〜９の何れか一項に記載の動態解析装置。

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