JP7721925B2 - 動態解析装置及びプログラム - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 令和２年５月２０日発表 第７６回日本放射線技術学会総会学術大会

特許法第３０条第２項適用 令和２年１０月２４日公開 Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌｕｍｅ ４７， Ｉｓｓｕｅ １０， Ｐａｇｅｓ ４８００－４８０９

本発明は、動態解析装置及びプログラムに関する。

肺の機能には、換気（Ventilation）と血流(Perfusion)がある。換気は、吸気として酸素を取り込んで肺胞に送り、肺胞から二酸化炭素を呼気として体外に排出する機能である。血流は、全身の細胞から二酸化炭素が排出された血液を肺胞に送り、肺胞でのガス交換により酸素が取り込まれた血液を心臓に送り出す機能である。即ち、ガス交換には、換気と血流がバランスよく機能していることが重要であり、何れか一方の機能が悪くなってもガス交換がうまくいかなくなる。

換気（Ｖ）と血流（Ｑ）の関係は、呼吸器疾患の病態生理学的理解に重要であり、臨床的には以下のＶＱ比で評価されている。
ＶＱ比＝換気量（Ｖ）／血流量（Ｑ）

例えば、特許文献１には、胸部の動態を示す一連のフレーム画像のうち、同一のフレーム画像の小領域ごとの換気解析結果及び血流解析結果から小領域ごとのＶＱ比を算出することが記載されている。

特開２０１７－２０２２０８号公報

特許文献１に記載の技術では、同一のフレーム画像の同一の小領域ごとの換気解析結果及び血流解析結果からＶＱ比を算出している。すなわち、同じ画素位置にある小領域同士の換気解析結果及び血流解析結果を用いてＶＱ比を算出している。

しかし、換気解析には深呼吸時又は安静呼吸時のフレーム画像を用い、血流解析には息止め時のフレーム画像を用いてＶＱ比を算出する場合もある。図１１に示すように、換気解析用のフレーム画像（呼吸画像）と血流解析用のフレーム画像（息止め画像）とでは肺野の同一部分（図１１においてＲで示す）が写っている位置は異なるため、同じ画素位置にある小領域同士の換気解析結果及び血流解析結果を用いてＶＱ比を算出すると誤ったＶＱ比が算出されてしまう。

また、特許文献１には、ローカルマッチング及びワーピング処理を施して、フレーム画像間における肺野領域の位置ずれを補正してから小領域への分割を行い、同じ画素位置にある小領域同士でＶＱ比を算出することも記載されているが、ワーピング処理は処理時間が長いため、効率が悪いという問題がある。

本発明の課題は、効率よくＶＱ比を算出できるようにすることである。

本発明に係る動態解析装置は、
被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像を選択し、前記基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割する分割手段と、
前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、前記取得手段により取得されたフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する追跡手段と、
前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域を分割するか又は隣接する小領域に統合する分割統合手段と、
前記設定された複数の小領域ごとに、前記換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、前記血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出する解析手段と、
前記解析手段により算出された前記複数の小領域ごとの前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率を算出する比率算出手段と、
を備える。

また、本発明に係る動態解析装置は、
被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像を選択し、前記基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割する分割手段と、
前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、前記取得手段により取得されたフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する追跡手段と、
前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域をそのアスペクト比が前記基準範囲内に収まるように変形する変形手段と、
前記設定された複数の小領域ごとに、前記換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、前記血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出する解析手段と、
前記解析手段により算出された前記複数の小領域ごとの前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率を算出する比率算出手段と、
を備える。

また、本発明に係るプログラムは、
コンピュータを、
被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得する取得手段、
前記取得手段により取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像を選択し、前記基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割する分割手段、
前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、前記取得手段により取得されたフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する追跡手段、
前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域を分割するか又は隣接する小領域に統合する分割統合手段、
前記設定された複数の小領域ごとに、前記換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、前記血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出する解析手段、
前記解析手段により算出された前記複数の小領域ごとの前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率を算出する比率算出手段、
として機能させる。

また、本発明に係るプログラムは、
コンピュータを、
被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得する取得手段、
前記取得手段により取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像を選択し、前記基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割する分割手段、
前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、前記取得手段により取得されたフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する追跡手段、
前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域をそのアスペクト比が前記基準範囲内に収まるように変形する変形手段、
前記設定された複数の小領域ごとに、前記換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、前記血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出する解析手段、
前記解析手段により算出された前記複数の小領域ごとの前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率を算出する比率算出手段、
として機能させる。

本発明によれば、効率よくＶＱ比を算出できるようにすることが可能となる。

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ＶＱ比算出処理を示すフローチャートである。 呼吸区間と息止め区間を説明するための図である。 肺野の分割数を説明するための図である。 肺野領域が小領域に分割された様子を模式的に示す図である。 （ａ）は、縦横の分割数に応じて肺野領域を均等な幅に分割した例を示す図であり、（ｂ）は、肺野の下部を上部より細かい間隔で分割した例を示す図である。 図３のステップＳ１８において実行される小領域の分割統合処理を示すフローチャートである。 小領域の統合を説明するための図である。 ＶＱ比の出力例を示す図である。 呼吸画像と息止め画像における肺領域内の位置の変化を示す図である。

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、本発明の実施形態の構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態解析システム１００の全体構成を示す。
図１に示すように、動態解析システム１００は、撮影装置１と、撮影用コンソール２とが通信ケーブル等により接続され、撮影用コンソール２と、診断用コンソール３とがＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークＮＴを介して接続されて構成されている。動態解析システム１００を構成する各装置は、ＤＩＣＯＭ（Digital Image and Communications in Medicine）規格に準じており、各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭに則って行われる。

〈撮影装置１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、周期性（サイクル）を持つ胸部の動態を撮影する撮影手段である。動態撮影とは、被写体に対し、Ｘ線等の放射線をパルス状にして所定時間間隔で繰り返し照射するか(パルス照射)、もしくは、低線量率にして途切れなく継続して照射する(連続照射)ことで、被写体の動態を示す複数の画像を取得することをいう。動態撮影により得られた一連の画像を動態画像と呼ぶ。また、動態画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。ここで、動態画像には、動画像が含まれるが、動画像を表示しながら静止画像を撮影して得られた画像は含まれない。
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。

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。
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（ここでは胸部）に対応する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、取得した動態画像や動態画像の解析結果等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。本実施形態において、診断用コンソール３は、胸部の動態画像に基づいてＶＱ比を算出し、結果を表示する。
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ＶＱ比算出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、取得手段、分割手段、追跡手段、解析手段、比率算出手段、分割統合手段、変形手段、調整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ＶＱ比算出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。表示部３４は、出力手段として機能する。

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、撮影対象（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（検査ＩＤ、撮影部位（ここでは、胸部）、呼吸区分（深呼吸／安静呼吸／息止め／混合等）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。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。なお、例えば、撮影装置１が音声出力部や表示部を備え、撮影開始指示が出力されると、「息を吸って」「息を吐いて」「息を止めて」等の呼吸誘導の音声や表示を行うこととしてもよい。そして、撮影開始指示後、所定の呼吸誘導（例えば、「息を吸って」）を行うタイミングで放射線源１１により放射線が照射されるようにしてもよい。

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（検査ＩＤ、撮影部位、放射線照射条件、画像読取条件、呼吸区分（深呼吸／安静呼吸／息止め／混合等））、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。なお、呼吸誘導の音声出力や表示が行われた場合は、各フレーム画像に、そのフレーム画像が撮影されたときに出力されていた呼吸誘導の情報を付帯情報として付帯させることとしてもよい。診断用コンソール３においては、制御部３１により、撮影用コンソール２から送信された動態画像が付帯情報に対応付けて記憶部３２に記憶される。
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。

ＶＱ比を算出する場合、換気解析用として呼吸状態（深呼吸又は安静呼吸）を含む胸部の動態を撮影し、血流解析用として息止め状態又は呼吸状態を含む胸部の動態を撮影する必要がある。ＶＱ比を算出する検査においては、呼吸状態と息止め状態を分けて撮影し、２つの動態画像を取得することとしてもよいし、呼吸状態と息止め状態を連続して１回で撮影し、１つの動態画像を取得してもよい。あるいは、換気解析用と血流解析用を兼ねて呼吸状態で１回の動態撮影を行うこととしてもよい。

（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、例えば、通信部３５を介して撮影用コンソール２から検査により取得された動態画像のフレーム画像が受信され、操作部３３によりＶＱ比の算出が指示されると、図３に示すＶＱ比算出処理が実行される。ＶＱ比算出処理は、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実行される。

ＶＱ比算出処理においては、まず、受信した動態画像の中から、換気解析用の複数のフレーム画像及び血流解析用の複数のフレーム画像が取得される（ステップＳ１１）。

ここで、呼吸状態と息止め状態を分けて撮影し、検査により撮影された画像として２つの動態画像が受信された場合、呼吸状態で撮影された動態画像の複数のフレーム画像が換気解析用の複数のフレーム画像として取得され、息止め状態で撮影され動態画像の複数のフレーム画像が血流解析用の複数のフレーム画像として取得される。

呼吸状態と息止め状態を連続して１回で撮影し、検査により撮影された画像として１つの動態画像が受信された場合、呼吸区間（呼吸状態で撮影された区間）の複数のフレーム画像が換気解析用の複数のフレーム画像として取得され、息止め区間（息止め状態で撮影された区間）の複数のフレーム画像が血流解析用の複数のフレーム画像として取得される。例えば、図４に示すように、動態画像の各フレーム画像から横隔膜が抽出されて横隔膜位置の時間変化が取得され、横隔膜位置の変位が所定の閾値ＴＨを超える区間（呼吸区間）の複数のフレーム画像が換気解析用の複数のフレーム画像として取得され、横隔膜位置の変位が所定の閾値以下の区間（息止め区間）の複数のフレーム画像が血流解析用のフレーム画像として取得される。横隔膜位置は、例えば、特開２０１８－１４８９６４号公報に記載のように、公知の手法を用いて抽出することができる。また、動態画像の各フレーム画像の付帯情報にそのフレーム画像の撮影時における呼吸誘導の情報が含まれている場合には、呼吸誘導の情報に基づいて、換気解析用の複数のフレーム画像及び血流解析用の複数のフレーム画像を取得することとしてもよい。また、例えば、横隔膜位置の時間変化を示すグラフを表示部３４に表示し、ユーザーが操作部３３により換気解析用のフレーム画像の区間と血流解析用のフレーム画像の区間を指定することとしてもよい。

換気解析用と血流解析用を兼ねて呼吸状態で１回の撮影を行い、検査により撮影された画像として１つの動態画像が受信された場合、受信した動態画像が換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像として取得される。

なお、換気解析に用いるフレーム画像としては、呼吸一周期分のフレーム画像が取得されればよく、血流解析に用いるフレーム画像としては、心拍一周期分のフレーム画像が取得されればよい。また、血流解析のフレーム画像としては、解析精度やＶＱ比の算出精度の点から、息止め状態で撮影されたフレーム画像を用いることが好ましい。

次いで、取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像のそれぞれから肺野領域が抽出される（ステップＳ１２）。
肺野領域の抽出は、特開２０１８－１４８９６４号公報に記載のエッジ検出を用いる手法等の公知の手法を用いることができる。

次いで、取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像が選択される（ステップＳ１３）。
基準フレーム画像は、例えば、肺野領域の面積が最も小さい最大呼気位のフレーム画像とすることが好ましい。最大呼気位のフレーム画像は、例えば、各フレーム画像の肺野領域の面積（画素数）が最小のフレーム画像を最大呼気位のフレーム画像として抽出することができる。

次いで、ＶＱ比を算出する際の肺野領域の分割数が設定される（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４においては、例えば、図５に示すように、肺野領域の縦方向の分割数Ｍと横方向の分割数Ｎが設定される（Ｍ、Ｎは正の整数）。例えば、予め用意された異なる複数のＭとＮの組み合わせの中からユーザーが操作部３３の操作により選択した分割数が設定されることとしてもよいし、ユーザーが入力したＭとＮの数値が分割数として設定されることとしてもよい。また、予め定められたＭとＮの組み合わせが分割数として設定されることとしてもよい。

次いで、基準フレーム画像の肺野領域がステップＳ１４で設定された分割数に基づいて複数の小領域に分割される（ステップＳ１５）。
例えば、肺野領域に外接する矩形領域が分割数Ｍ×Ｎに分割されることによって、肺野領域が複数の小領域に分割される。図６に、肺野領域が小領域に分割された様子を示す。図６に示すように、肺野領域外や、ガス交換が行われない心臓領域や気管支領域等の、ＶＱ比の算出が不要な小領域は除外しておくことが好ましい。なお、図６においては、小領域への分割の様子をわかりやすく示すため、肺野領域の内部の描画は省略している。

なお、図７（ａ）に示すように分割数に応じて肺野領域を均等な幅に分割することとしてもよいし、肺野領域の位置によって異なる幅で分割するようにしてもよい。例えば、肺野領域の上部と下部で分割する幅が異なるようにしてもよい。例えば、肺野は下肺野の動きが大きいため、図７（ｂ）に示すように、下部を上部より細かい間隔で分割して、下部の小領域が上部に比べて小さくなるようにしてもよい（例えば、下側１／３を細かく分割する等）。また、肺の中心部付近は血管が密集しているが、末梢部では血管が細すぎて血流が見えず解析しても意味のない場合がある。そこで、肺野領域の中心部（内側）の小領域よりも末梢部（外側）の小領域のサイズが大きくなるように分割してもよい。
小領域のサイズとしては、詳細に評価する場合には小さいサイズ（例えば、１ｃｍ×１ｃｍ程度）、処理速度を優先する場合には大きいサイズ（例えば、３ｃｍ×３ｃｍ程度）が好ましい。

次いで、基準フレーム画像の各小領域に固有のＩＤが割り当てられる（ステップＳ１６）。
各小領域には、予め定められたルールに従って固有ＩＤが割当たられる。例えば、１行目の左から５番目の小領域は１－５等のＩＤが割り当てられる。

次いで、基準フレーム画像の各小領域が他のフレーム画像において追跡される（ステップＳ１７）。
追跡の手法としては、例えば、オプティカルフローやローカルマッチングにより基準フレーム画像の各小領域の濃度情報（輝度情報）を他のフレーム画像において追跡する手法を用いることができる。例えば、基準フレーム画像の各小領域ごとに、小領域の頂点や中央にマーカーを設定してマーカー周辺の濃度情報を取得し、他のフレーム画像において、その小領域の画素位置に対応する画素位置の周辺からマーカー周辺の濃度情報に類似する濃度情報を持つ領域を探索して、類似する濃度情報を持つ位置をその小領域が移動した位置（すなわち、その小領域に対応する位置）として特定する。この手法では、肺野内部の同じ部分（例えば、構造物（血管影や気管支影等））を追跡することができるため、フレーム画像間で正確に小領域の位置合わせを行うことができる。

または、肺野輪郭に基づいて簡易的に小領域の追跡を行うこととしてもよい。例えば、他のフレーム画像において肺野輪郭を追跡し、肺野輪郭の最上端と最下端の間を分割数Ｍで（均等に）分割し、肺野輪郭の右端と左端の間を分割数Ｎで分割する。そして、他のフレーム画像における基準フレーム画像の各小領域に対応する位置（例えば、基準フレーム画像の右上の小領域に対応する位置は他のフレーム画像の右上の小領域）を追跡後の小領域の位置として特定する。この追跡方法では、高速に小領域の追跡を行うことができる。

基準フレーム画像の各小領域を他のフレーム画像において追跡することにより、他のフレーム画像を基準フレーム画像と同じ分割数に分割して、ステップＳ１１で取得された複数のフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定することができる。また、換気解析用の複数のフレーム画像及び血流解析用の複数のフレーム画像に設定される小領域の数を同じにすることができる。

次いで、小領域の分割統合処理が実行される（ステップＳ１８）。
図８は、ステップＳ１８において実行される小領域の分割統合処理の流れを示すフローチャートである。図８の小領域の分割統合処理は、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実行される。

まず、小領域が選択され、アスペクト比（縦横比）がチェックされる（ステップＳ１８１）。
ここで、小領域において、呼吸による肺野の移動変形により縦と横のどちらかが極端に小さくなると、アスペクト比が極端に大きくなったり、０に限りなく近くなったりする。このような場合、呼吸による肺野の移動変形により小領域が縦又は横につぶれてしまったと考えられ、このままの小領域で換気解析、血流解析、ＶＱ比の算出を行うと、アーチファクトの影響が大きく解析精度やＶＱ比の算出精度が悪くなる。また、縦と横のどちらかが極端に大きい場合についても、アスペクト比が極端に大きくなったり、０に限りなく近くなったりするが、この場合も解析精度やＶＱ比の算出精度の点で好ましくない。そこで、ステップＳ１８１では、各小領域のアスペクト比のチェックが行われる。

小領域のアスペクト比のチェックは、ステップＳ１１で取得されたフレーム画像ごとに実施することとしてもよいが、小領域は呼吸により変形するので、呼吸状態で撮影されたフレーム画像について実施すればよい。具体的には、基準フレーム画像からの肺野領域の形状の変化が最も大きい最大吸気位（安静呼吸であれば安静吸気位）のフレーム画像（例えば、肺野面積が最大又は横隔膜の位置が最も低いフレーム画像）においてチェックすれば足りる。そこで、本実施形態では、最大吸気位（安静呼吸であれば安静吸気位）のフレーム画像をチェック用画像としてチェックを行うこととする。

次いで、小領域のアスペクト比が基準範囲内に収まっているか否かが判断される（ステップＳ１８２）。
すなわち、チェック用画像における選択された小領域のアスペクト比が基準範囲内に収まっているか否かが判断される。

小領域のアスペクト比が基準範囲内に収まっていると判断された場合（ステップＳ１８２；ＹＥＳ）、処理はステップＳ１８５に移行する。

小領域のアスペクト比が基準範囲内に収まっていないと判断した場合（ステップＳ１８２；ＮＯ）、小領域の分割又は統合が実施される（ステップＳ１８３）。
例えば、チェック用画像の小領域のサイズが所定の閾値より小さい場合は、隣接する小領域に統合される。例えば、図９に示す例では、ＩＤ＝２、４の小領域が所定の閾値より小さいため、それぞれ隣接するＩＤ＝１、３の小領域に統合される。チェック用画像の小領域のサイズが所定の閾値以上である場合は、その小領域は複数の小領域に分割される。統合又は分割後、ＩＤは、予め定められたルールに従って暫定的に付与し直される。例えば、統合の場合は、小さい方のＩＤ番号が割り当てられる。分割の場合は、枝番号が割り当てられる。例えば、ＩＤ＝１の小領域を２つに分割した場合は、ＩＤとして１－１、１－２等が割り当てられる。

小領域の分割又は統合が実施されると、他のフレーム画像の同ＩＤの小領域についても同様に統合又は分割が実施され、ＩＤの暫定的な付与し直しが実施され（ステップＳ１８４）、処理はステップＳ１８５に移行する。ステップＳ１８４により、取得された全てのフレーム画像の小領域の数が同じとなるように調整される。

ステップＳ１８５においては、全ての小領域についてのアスペクト比のチェックが終了したか否かが判断される（ステップＳ１８５）。
全ての小領域についてのアスペクト比のチェックが終了していないと判断された場合（ステップＳ１８５；ＮＯ）、処理はステップＳ１８１に戻り、まだチェックが完了していない小領域が選択されステップＳ１８１～１８５の処理が繰り返し実行される。
全ての小領域についてのチェックが終了したと判断された場合（ステップＳ１８５；ＹＥＳ）、処理は図３のステップＳ１９に移行する。

なお、本実施形態では、全ての小領域についてアスペクト比のチェックを行う場合を例として説明しているが、一部の小領域についてのみアスペクト比のチェックを行うこととしてもよい。例えば、呼吸による拡縮は上肺野よりも下肺野の方が大きいため、肺野領域の下１／３の小領域にのみアスペクト比のチェックを行うこととしてもよい。これにより、処理速度を上げることができる。

図３のステップＳ１９においては、取得された各フレーム画像において、設定された複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるように小領域の変形が行われる（ステップＳ１９）。
例えば、取得された各フレーム画像において、設定された複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かが判断され、収まらないと判断された小領域について、アスペクト比が基準範囲内に収まるように頂点が調整され小領域が変形される。

次いで、各小領域へのＩＤの再割り当てが実施される（ステップＳ２０）。例えば、基準フレーム画像の各小領域に、ステップＳ１６と同様のルールにてＩＤが割り当てられ、他のフレーム画像の対応する小領域についても同じＩＤが割り当てられる。

次いで、換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気解析を行い、血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流解析を行う（ステップＳ２１）。

換気解析では、換気解析用の各フレーム画像の画素ごとに、換気量を示す指標値を算出する。例えば、換気解析用の各フレーム画像の各画素の信号値と、解析において基準となる解析基準フレーム画像の対応する画素の信号値との差分値（差分値の絶対値。比率でもよい。）を、各フレーム画像の画素ごとの換気量を示す指標値として算出する。ここでいうフレーム画像間の対応する画素とは、例えば、同じＩＤが割り当てられた小領域内において配置されている位置（小領域内の座標）が同じ画素である。解析基準フレーム画像は、例えば、フレーム画像間の対応する画素ごとに信号値の時間変化を求め、最も信号値が低いフレーム画像（すなわち最もその領域が縮んでいるときのフレーム画像）をその画素の解析基準フレーム画像とすることができる。

血流解析では、血流解析用の各フレーム画像の画素ごとに、血流量を示す指標値を算出する。例えば、血流解析用の各フレーム画像の各画素の信号値と、解析において基準となる解析基準フレーム画像の対応する画素の信号値との差分値（差分値の絶対値。比率でもよい）を、各フレーム画像の画素ごとの血流量を示す指標値として算出する。解析基準フレーム画像は、例えば、フレーム画像間の対応する画素ごとに信号値の時間変化を求め、最も信号値が高いフレーム画像（すなわち最も血流が少ないときのフレーム画像）をその画素の解析基準フレーム画像とすることができる。なお、血流解析用のフレーム画像が呼吸状態で撮影された画像である場合、フレーム画像間の対応する画素ごとに信号値の時間変化を時間方向のハイパスフィルター（例えば、カットオフ周波数０．７Ｈｚ）でフィルタリングしてから、解析基準フレーム画像及び差分値を算出する。これにより、換気による低周波の信号変化を除去し、血流による信号値の時間変化を抽出することができる。

なお、換気解析、血流解析においては、まず、各小領域内の画素の信号値の代表値（例えば、平均値）を算出して各小領域の信号値を算出された代表値とし、換気解析用（血流解析用）の各フレーム画像の各小領域の信号値と、解析において基準となる解析基準フレーム画像の対応する小領域の信号値との差分値を、各フレーム画像の小領域ごとの換気量（血流量）を示す指標値として算出することとしてもよい。

次いで、小領域ごとの換気量を示す指標値の代表値及び血流量を示す指標値の代表値が算出される（ステップＳ２２）。
例えば、各小領域において、小領域内の各画素ごとに、ステップＳ２１で算出された換気量を示す指標値の最大値が取得され、取得された最大値の小領域における代表値（例えば、平均値、中央値、最大値、最小値等）が各小領域の換気量を示す指標値として算出される。また、各小領域において、小領域内の各画素ごとに、ステップＳ２１で算出された血流量を示す指標値の最大値が取得され、取得された最大値の小領域における代表値（例えば、平均値、中央値、最大値、最小値等）が各小領域の血流量を示す指標値として算出される。
なお、ステップＳ２１において、各フレーム画像の小領域ごとの換気量（血流量）を示す指標値として、各フレーム画像の各小領域の信号値と、解析において基準となる解析基準フレーム画像の対応する小領域の信号値の代表値との差分値を算出した場合は、ステップＳ２２においては、その差分値の最大値が各小領域の換気量（血流量）を示す指標値として算出される。

次いで、同じＩＤの小領域同士でＶＱ比が算出される（ステップＳ２３）。
具体的には、同じＩＤの小領域同士で換気量を示す指標値の代表値（Ｖ）を血流量を示す指標値の代表値（Ｑ）で割ることにより、ＶとＱの比率を表すＶＱ比が算出される。
なお、Ｖの値とＱの値のそれぞれに係数を乗算してＶＱ比を算出してもよい。例えば、Ｖの値に係数α、Ｑの値に係数βを乗算して、Ｖ×α／Ｑ×βをＶＱ比として算出してもよい。なお、係数は、臨床実験にて検証された値が用いられる。
ここで、換気が十分にあり、血流も十分にある小領域では、ＶＱ比は１に近くなり、この小領域は正常であると判断することができる。
換気が十分にあるが、血流が不十分な小領域では、ＶＱ比が非常に大きくなり、この小領域は肺塞栓症等の異常があると判断することができる。
換気も血流も不十分な小領域では、ＶＱ比は１に近くなり、この小領域は換気と血流のバランスとしては正常であると判断することができる。
換気が不十分で、血流が十分な小領域では、ＶＱ比は０に近くなり、この小領域は急性の無気肺等の異常があると判断することができる。

次いで、算出された小領域ごとのＶＱ比が画像にマッピングして出力され（ステップＳ２４）、ＶＱ比算出処理は終了する。
ステップＳ２４においては、例えば、一のフレーム画像（例えば、基準フレーム画像）の各小領域に、その小領域で算出されたＶＱ比の演算結果に応じた色を付して表示部３４に表示する。これにより、ユーザーが小領域ごとのＶＱ比や、ＶＱ比の悪い小領域が存在するか否か、存在する場合はどの領域であるのか等を容易に把握することが可能となる。
また、一のフレーム画像（例えば、基準フレーム画像）の肺野領域を複数のＲＯＩ（関心領域）に分割し、ＲＯＩごとに、ＲＯＩ内の小領域のＶＱ比の代表値（平均値等）を算出して算出結果（数値）を表示することとしてもよい。または、図１０（ａ）に示すように、ＲＯＩごとに、ＲＯＩ内の小領域のＶＱ比の和（合計）を算出し、全ＲＯＩのＶＱ比の合計に対する、ＲＯＩごとのＶＱ比の合計の比率を算出して算出結果（数値）を画像上のＲＯＩに対応付けて表示することとしてもよい。これにより、ＲＯＩごとのＶＱ比をユーザーが容易に把握することが可能となる。
また、図１０（ｂ）に示すように、表示部３４に表示されたフレーム画像（例えば、基準フレーム画像）上で操作部３３によりＲＯＩが指定されると、指定されたＲＯＩ内の小領域のＶＱ比の代表値（平均値等）を算出して算出結果（数値）を表示することとしてもよい。これにより、ユーザーが任意のＲＯＩのＶＱ比を容易に確認することが可能となる。

なお、制御部３１は、例えば、換気解析結果、血流解析結果、ＶＱ比のそれぞれを、異常値を判定するために予め定められた閾値（換気解析結果、血流解析結果、ＶＱ比の夫々に個別に定められた閾値）と比較し、比較の結果、異常値であった場合、基準フレーム画像の肺野領域を小領域に分割する際の小領域のサイズ（形状は一定）、又は形状（サイズは一定）を自動的に調整することとしてもよい。形状の調整は、例えば、小領域の面積が一定のままアスペクト比が変わるように小領域の頂点を調整する。
例えば、小領域に骨等の構造物が入ってしまっている場合、ＶＱ比が異常に大きくなる等、アーチファクトの影響を受けた数値となる。これを回避するには、骨等の影響がなくなるくらい小領域を大きくすることが考えられる。そこで、制御部３１は、換気解析結果、血流解析結果、又はＶＱ比に異常値がでた場合、小領域のサイズ又は形状を調整する。全ての小領域のサイズ又は形状を一括して調整してもよいし、異常値が出た小領域について個別に調整してもよい。調整は少しずつ行い、調整後、図３のステップＳ１５（形状の調整の場合はステップＳ１７に戻り、ステップＳ１５（Ｓ１７）～２４の処理を実施する。これを、異常値が出なくなるまで（正常値となるまで）繰り返す。

また、制御部３１は、ユーザーの操作部３３の操作による小領域のサイズ又は形状の調整の指示に応じて、小領域のサイズ又は形状を調整することとしてもよい。これにより、例えば、ユーザーが小さな疾患を見つけたい場合には、小領域のサイズを小さく設定することで、小領域のサイズが小さくなるように調整され、小さな疾患を見つけることが可能となる。アーチファクトを低減したい場合には、小領域のサイズを大きく設定することで、小領域のサイズが大きくなるように調整され、アーチファクトの影響を低減することが可能となる。ユーザーによる小領域のサイズの設定（調整）は、ステップＳ１４における分割数の設定に代えて行えるようにしてもよいし、ＶＱ比算出処理の終了後に調整を受け付けて、調整したサイズに基づき基準フレーム画像の肺野領域の分割を行って、ステップＳ１６～２４の処理を実施することとしてもよい。また、ユーザーによる小領域の形状の調整は、ステップＳ３における基準フレーム画像の肺野領域の分割後に、表示部３４に分割された複数の小領域を表示して、ユーザーによる小領域の形状の調整を受け付けることとしてもよいし、ＶＱ比算出処理の終了後に調整を受け付けて、調整した形状に基づいてステップＳ１７～Ｓ２４の処理を実施することとしてもよい。

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、被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得し、取得された複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像を選択し、基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割し、基準フレーム画像の複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、取得したフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する。そして、設定された複数の小領域ごとに、換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出し、算出された複数の小領域ごとの換気量を示す指標値と血流量を示す指標値との比率（ＶＱ比）を算出する。
したがって、基準フレーム画像のＶＱ比算出用の小領域を換気解析用及び血流解析用の他のフレーム画像において追跡することによりフレーム画像間で対応する小領域を設定してＶＱ比を算出するため、ワーピング処理を行うことなく、効率よくＶＱ比を算出することが可能となる。

また、例えば、制御部３１は、呼吸状態で撮影することにより得られた複数のフレーム画像を換気解析用の複数のフレーム画像として取得し、息止め状態で撮影することにより得られた複数のフレーム画像を血流解析用の複数のフレーム画像として取得する。したがって、精度よく換気解析及び血流解析を行ってＶＱ比を算出することが可能となる。

また、例えば、制御部３１は、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像に設定される小領域の数が同じとなるようにすることで、各小領域から精度よくＶＱ比を算出することが可能となる。

また、例えば、制御部３１は、肺野領域における位置に応じて小領域のサイズが異なるように基準フレーム画像を分割することで、肺野領域の特性に応じたサイズで小領域を設定することができる。
例えば、肺野領域の中心部の小領域のサイズに比べて抹消部の小領域のサイズが大きくなるように基準フレーム画像を分割することで、精度が保証されない領域の小領域の処理時間を短縮することができ、効率よくＶＱ比を算出することができる。
また、例えば、肺野領域の上部の小領域のサイズに比べて下部の小領域のサイズが小さくなるように基準フレーム画像を分割することで、肺野の動きに応じた分割を行うことが可能となる。

また、例えば、制御部３１は、複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域を分割するか又は隣接する小領域に統合することで、アーチファクトの影響を抑えて精度よくＶＱ比を算出することが可能となる。
また、例えば、制御部３１は、取得された複数のフレーム画像のうち呼吸状態で撮影されたフレーム画像を用いて、複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断することで、効率よく複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断することが可能となる。

また、例えば、制御部３１は、小領域の分割又は統合の後に、取得された全てのフレーム画像の複数の小領域の数が同じとなるように調整することで、小領域の分割又は統合によりフレーム画像間で小領域の対応が取れなくなることを防止することができる。

また、例えば、制御部３１は、複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域をそのアスペクト比が基準範囲内に収まるように変形することで、アーチファクトの影響を抑えて精度よくＶＱ比を算出することが可能となる。

また、制御部３１は、算出された前記換気量を示す指標値、前記血流量を示す指標値、又は前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率が異常値となったと判断した場合に、基準フレーム画像の肺野領域を複数の小領域に分割する際の小領域のサイズ又は形状を調整することで、精度のよいＶＱ比を算出することが可能となる。

また、制御部３１は、ユーザー操作に応じて基準フレーム画像の肺野領域を複数の小領域に分割する際の小領域のサイズ又は形状を調整することで、例えば、小さな疾患を見つけたい場合には小領域のサイズを小さく、アーチファクトの影響を抑えたい場合には小領域を大きくする等、ユーザーのニーズに応じた調整を行うことができる。

また、基準フレーム画像を前記複数の小領域に分割する際の分割数を予め定められた複数の分割数の中から選択可能とすることで、ユーザーが容易に分割数を設定することが可能となる。

また、制御部３１は、基準フレーム画像の複数の小領域ごとに、当該小領域内にマーカーを設定し、設定したマーカーを基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡することにより、他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することで、精度良くフレーム画像間で小領域の位置を対応付けることが可能となる。

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装置及びプログラムの一例であり、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、動態撮影により取得された複数のフレーム画像からＶＱ比を算出する場合を例にとり説明したが、本発明における複数のフレーム画像は、静止画として撮影された複数枚の画像であってもよい。例えば、換気解析用の複数のフレーム画像として、最大呼気位、最大吸気位を撮影した２枚の静止画像を用いてもよいし、血流解析用のフレーム画像として、心拡張期、心収縮期を撮影した２枚の静止画像を用いることとしてもよい。

また、上記実施形態においては、アスペクト比が基準範囲内に収まらず、小領域を分割又は統合する必要がある場合は、図８のステップＳ１８３～Ｓ１８４で分割又は統合し、図３のステップＳ２０でＩＤを再割り当てすることとしたが、統合する小領域のＩＤの情報や、分割する小領域のＩＤ及び分割数をＲＡＭ等に記憶しておき、換気解析、血流解析、及びＶＱ比の算出時に、統合するものとして指定されたＩＤの小領域を１つの小領域として扱って算出を行ったり、分割するものとして指定されたＩＤの小領域を分割数に基づいて分割した領域を１つの小領域として扱って算出を行うこととしてもよい。

また、上記実施形態では、ＶＱ比の算出結果を出力する出力手段が表示部であり、表示部によりＶＱ比の算出結果を出力する場合を例にとり説明したが、ＶＱ比の算出結果は、通信部３５により外部装置に出力してもよいし、印刷装置等により印刷出力することとしてもよい。

また、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 (17)

1. 被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像を選択し、前記基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割する分割手段と、
   前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、前記取得手段により取得されたフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する追跡手段と、
   前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域を分割するか又は隣接する小領域に統合する分割統合手段と、
   前記設定された複数の小領域ごとに、前記換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、前記血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出する解析手段と、
   前記解析手段により算出された前記複数の小領域ごとの前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率を算出する比率算出手段と、
   を備える動態解析装置。
2. 前記分割統合手段は、前記取得手段により取得された複数のフレーム画像のうち呼吸状態で撮影されたフレーム画像を用いて、前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が前記基準範囲内に収まるか否かを判断する請求項１に記載の動態解析装置。
3. 前記分割統合手段は、前記分割又は前記統合の後に、前記取得手段により取得された全てのフレーム画像の前記複数の小領域の数が同じとなるように調整する請求項１又は２に記載の動態解析装置。
4. 被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像を選択し、前記基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割する分割手段と、
   前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、前記取得手段により取得されたフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する追跡手段と、
   前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域をそのアスペクト比が前記基準範囲内に収まるように変形する変形手段と、
   前記設定された複数の小領域ごとに、前記換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、前記血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出する解析手段と、
   前記解析手段により算出された前記複数の小領域ごとの前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率を算出する比率算出手段と、
   を備える動態解析装置。
5. 前記取得手段は、呼吸状態で撮影することにより得られた複数のフレーム画像を前記換気解析用の複数のフレーム画像として取得し、息止め状態で撮影することにより得られた複数のフレーム画像を前記血流解析用の複数のフレーム画像として取得する請求項１～４のいずれか一項に記載の動態解析装置。
6. 前記換気解析用の複数のフレーム画像と前記血流解析用の複数のフレーム画像に設定される前記小領域の数は同じである請求項１～５のいずれか一項に記載の動態解析装置。
7. 前記分割手段は、前記複数の小領域のそれぞれの前記肺野領域における位置に応じて前記小領域のサイズが異なるように前記基準フレーム画像を分割する請求項１～６のいずれか一項に記載の動態解析装置。
8. 前記分割手段は、前記肺野領域の中心部の小領域のサイズに比べて末梢部の小領域のサイズが大きくなるように前記基準フレーム画像を分割する請求項７に記載の動態解析装置。
9. 前記分割手段は、前記肺野領域の上部の小領域のサイズに比べて下部の小領域のサイズが小さくなるように前記基準フレーム画像を分割する請求項７に記載の動態解析装置。
10. 前記分割手段により前記基準フレーム画像の肺野領域を前記複数の小領域に分割する際の前記小領域のサイズ又は形状を調整する調整手段を備える請求項１～９のいずれか一項に記載の動態解析装置。
11. 前記調整手段は、算出された前記換気量を示す指標値、前記血流量を示す指標値、又は前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率が異常値となったと判断した場合に、前記調整を行う請求項１０に記載の動態解析装置。
12. 前記調整手段は、ユーザー操作に応じて前記調整を行う請求項１０に記載の動態解析装置。
13. 前記分割手段により前記基準フレーム画像を前記複数の小領域に分割する際の分割数は、予め定められた複数の分割数の中から選択可能である請求項１～１１のいずれか一項に記載の動態解析装置。
14. 前記追跡手段は、前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域内にマーカーを設定し、設定したマーカーを前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡することにより、前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定する請求項１～１３のいずれか一項に記載の動態解析装置。
15. 前記比率算出手段による算出結果を出力する出力手段を備える請求項１～１４のいずれか一項に記載の動態解析装置。
16. コンピュータを、
    被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得する取得手段、
    前記取得手段により取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中か
    ら基準フレーム画像を選択し、前記基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割する分割手段、
    前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、前記取得手段により取得されたフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する追跡手段、
    前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域を分割するか又は隣接する小領域に統合する分割統合手段、
    前記設定された複数の小領域ごとに、前記換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、前記血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出する解析手段、
    前記解析手段により算出された前記複数の小領域ごとの前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率を算出する比率算出手段、
    として機能させるためのプログラム。
17. コンピュータを、
    被写体の胸部の動態を放射線撮影することにより得られた複数のフレーム画像から、換気解析用の複数のフレーム画像と血流解析用の複数のフレーム画像を取得する取得手段、
    前記取得手段により取得された換気解析用及び血流解析用の複数のフレーム画像の中から基準フレーム画像を選択し、前記基準フレーム画像における肺野領域を複数の小領域に分割する分割手段、
    前記基準フレーム画像の前記複数の小領域ごとに、当該小領域を前記基準フレーム画像以外の他のフレーム画像において追跡して前記他のフレーム画像における当該小領域に対応する位置を特定することにより、前記取得手段により取得されたフレーム画像間において対応する複数の小領域を設定する追跡手段、
    前記追跡手段により設定された前記複数の小領域のそれぞれのアスペクト比が基準範囲内に収まるか否かを判断し、収まらないと判断した小領域をそのアスペクト比が前記基準範囲内に収まるように変形する変形手段、
    前記設定された複数の小領域ごとに、前記換気解析用の複数のフレーム画像を用いて換気量を示す指標値を算出するとともに、前記血流解析用の複数のフレーム画像を用いて血流量を示す指標値を算出する解析手段、
    前記解析手段により算出された前記複数の小領域ごとの前記換気量を示す指標値と前記血流量を示す指標値との比率を算出する比率算出手段、
    として機能させるためのプログラム。