JP2018089379A - 膀胱機能評価プログラム及び膀胱機能評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より低侵襲性かつ定量性の向上を図ることができ、局所的な診断精度向上も図ることの可能な膀胱機能評価プログラム及び膀胱機能評価方法を提供する。【解決手段】本発明に係る膀胱機能評価プログラムは、コンピュータに複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し、複数の膀胱領域データを作成するステップ、作製した複数の前記膀胱領域データそれぞれに対し複数の重心位置データを作成するステップを実行、複数の膀胱透視画像データそれぞれに基準位置データを抽出、前記基準位置データと前記重心位置データとの距離データを求めることを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、膀胱機能評価プログラム及び膀胱機能評価方法に関する。

従来、尿の蓄排出に関する膀胱機能評価は、膀胱内部の圧力変化や筋電等の膀胱全体の運動情報を指標とし、これらを症状と照合することにより実施されている。これら指標は現在の臨床における標準的な検査方法であって、多くの症例を対象とした医用統計に基づき、それぞれの症例に対して適切な評価と治療計画を可能としている。

しかしながら、上記従来の検査は、膀胱内へのカテーテル挿入や針による筋電計測など多くの手順が必要であり、検査技術の不均一による結果のばらつきやこれらの侵襲が検査結果に心理的生理的影響を与えてしまう可能性も指摘されている。

また上記従来の検査においては臓器の全体的な評価が主であるが、膀胱の機能的、機械的障害に対する治療手段が低侵襲性・局所性が高度化するにつれて、局所的な診断精度の向上も求められている。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、低侵襲性かつ定量性の向上を図ることができ、局所的な診断精度向上も図ることの可能な膀胱機能評価プログラム及び膀胱機能評価方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一観点に係る膀胱機能評価プログラムは、コンピュータに、複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し、膀胱領域データを作成する膀胱領域作成ステップ、膀胱領域作成ステップにより作成した膀胱領域データそれぞれに対し、重心位置を算出する重心位置算出ステップ、重心位置作成ステップにより算出された重心位置と膀胱領域作成ステップにより作成した膀胱領域データの輪郭までの距離に関するデータを算出する膀胱形状特徴算出ステップを実行させるものである。

また、本発明の他の一観点に係る膀胱機能評価方法は、複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し、膀胱領域データを作成する膀胱領域作成ステップ、膀胱領域作成ステップにより作成した前記膀胱領域データそれぞれに対し、重心位置を算出する重心位置算出ステップ、重心位置算出ステップにより算出された前記重心位置と前記膀胱領域作成ステップにより作成した膀胱領域データの輪郭までの距離に関するデータを算出する膀胱形状特徴算出ステップを有する。

以上、本発明によって、低侵襲性かつ定量性の向上を図ることができ、局所的な診断精度向上も図ることの可能な膀胱機能評価プログラム及び膀胱機能評価方法を提供することができる。

膀胱の形状を抽出したデータのイメージを示す図である。 重心位置データとの距離データ（重心距離データ）を求めるステップのイメージを示す図である。 膀胱の周囲が局所的に基準点とどの程度変化しているのかを判定することができる。この場合の一例の図である。 本実施例の処理手順を示す図である。 膀胱全体の移動傾向を示す図である。 膀胱形状の経時的変化を示す図である。 膀胱形状特徴算出のパターン１を示す図である。 膀胱形状特徴算出のパターン２を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例における具体的な例示にのみ限定されるわけではない。

本実施形態に係る膀胱機能評価方法（以下「本方法」という。）は、（Ａ）複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し、複数の膀胱領域データを作成するステップ、（Ｂ）作製した複数の前記膀胱領域データそれぞれに対し、複数の重心位置データを作成するステップ、を有する。

なお、本方法は、実行できる限りにおいて限定されるわけではないが、いわゆるコンピュータを用いて実行することが好ましい。より具体的には、ハードディスクやＲＡＭ等の記録媒体と、中央演算装置（ＣＰＵ）と、これらを接続するバスラインと、更にこれらに接続され、各種データの入力を行うキーボードやマウス等の入力装置、これらが処理したデータを画像として表示するディスクプレイ装置を備えたコンピュータを用い、上記ハードディスク等の記録媒体に上記方法を実行するプログラムを記録し、使用者の操作に応じてこれを実行することにより実現できる。

すなわち、本方法は、コンピュータに、（Ａ）複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し、複数の膀胱領域データを作成するステップ、（Ｂ）作製した複数の前記膀胱領域データそれぞれに対し、複数の重心位置データを作成するステップ、を実行させる膀胱機能評価プログラムを用いることにより実行することができる。

本方法では、上記の通り、まず（Ａ）複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し、複数の膀胱領域データを作成するステップを有する。

本ステップにおいて、複数の膀胱透視画像データは、患者の膀胱全体の情報を含み膀胱外観を少なくとも二次元的に把握することが可能な画像データである。この膀胱透視画像データを取得するための装置は、患者の体を透過するＸ線を用いるＸ線測定装置、超音波を用いる超音波検査装置、ＭＲＩ測定等により取得することができるがこれに限定されない。取得された膀胱透視画像データは、これら装置に接続されるコンピュータのハードディスク等の記録媒体に記録され、必要に応じ読み込み、使用される。複数の膀胱透視画像データを取得するコンピュータと、本方法を実行するためのプログラムが格納されたコンピュータは同一であっても、異なっていてもよい。また、膀胱透視画像データは三次元データであっても、二次元データであってもよい。

また、ステップにおいて、膀胱透視画像データは、複数の時刻において複数作成、記録され、より好ましくは所定の時間間隔で時系列的に複数作成、記録される。さらに、複数の膀胱透視画像データは、膀胱に尿が蓄積された時刻と、尿が排出された時刻の双方及びその中間における状態のものを含んでいることが好ましい。このようにすることで、排尿前後における膀胱の状態をより正確に判断することが可能となる。

また本ステップにおいて、「膀胱領域データ」とは、作成された膀胱透視画像データのうち、膀胱の部分を抽出した領域のデータをいい、より具体的には膀胱の形状を抽出したデータをいう。このイメージを例えば図１に示す。

膀胱領域データを作成する方法としては、膀胱の形状に対応した領域を抽出することができる限りにおいて限定されず、例えば画像における画素間の不連続点をエッジとして（膀胱領域境界点）抽出し、この不連続部分を境界線として抽出する公知の処理方法が採用できる。なお、この抽出に際し、抽出前に画像を二値化又はグレースケール化して不連続部分を強調させる処理、抽出した境界線を閉じた形状に近似するとして抽出する処理も採用することができる。

また、本ステップにおいて、膀胱領域データを作成した後、各膀胱透視画像データに対して、膀胱領域における膀胱領域面積データを作成することも好ましい。膀胱領域面積に関するデータを取得することで、排尿の前後における膀胱の大きさの変化を把握することが可能となり、より精度の高い診断が可能となる。

また、の場合において、特に測定対象者の排尿量に関するデータ（実際排尿量データ）も取得することは好ましい。この排尿量とこの大きさの変化をとることによって、膀胱領域の大きさ及び変化量と排尿量との相関を得ることが可能となり、より精度の高い診断が可能となる。

また、本ステップでは、複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し膀胱領域データを抽出した後、複数の膀胱透視画像データそれぞれに基準位置データを抽出するステップ、を実行させることが好ましい。

本ステップにおいて「基準位置データ」とは、膀胱の時系列的な変動を評価するために用いられる基準の位置となるデータであって、膀胱の形状が変化した場合であっても、膀胱全体としては位置関係が大きく異ならない基準位置の座標を含むデータである。本方法では、膀胱の形状が、尿が蓄積された状態と排出された状態とで大きく異なるため、形状そのものを確認することで、尿の変化に基づく診断が可能となる。しかし、この形状変化だけでなく、膀胱全体として位置の変化があるか否かについても確認することで、より高い精度の診断が可能となる。

この基準位置としては、膀胱透視画像上の任意の点で構わないが、例えば変化の少ない骨盤等の骨の一部であることがより好ましい。このようにすることで、特に、時系列的に取得する膀胱透視画像データの取得位置が微妙に異なったとしても、骨の位置や形状等によってその位置調整が可能となるといった利点がある。

また、本方法では、次に、（Ｂ）作製した複数の膀胱領域データそれぞれに対し、複数の重心位置データを作成するステップを有する。

ここで重心位置は様々な方法により取得でき、膀胱領域の境界線における座標の算術平均の値とすることが最も簡便であるが、これに限定されない。重心位置を定めることで膀胱の位置変化を含めたより高精度な診断が可能となる。

すなわち、本方法では、（Ｃ１）上記基準位置データと、重心位置データとの距離データ（重心距離データ）を求めるステップを含むことが好ましい。この場合のイメージを図２に示しておく。

本ステップによると、膀胱の重心位置を確認し、そのうえで基準位置との距離を求め、これが時系列的にどのように変化していくのかを定量化することが可能になる。この変化の大きさを健常者及び何らかの疾患に罹患している者複数に対し測定し、統計的に処理することで、測定対象者の膀胱の位置の変化が健常者の範囲に含まれる否か、どの程度の範囲にあるかを判定することが可能となる。

また、本方法では、上記（Ｃ１）に加え、又は代えて、（Ｃ２）上記基準位置データと、膀胱領域境界点データとの距離データ（境界距離データ）を求めるステップを含むこととしてもよい。膀胱領域境界点データとは、膀胱境界領域点の座標情報を含むデータである。このようにすることで、膀胱の周囲が局所的に基準点とどの程度変化しているのかを判定することができる。この場合の一例について図３に示しておく。

本実施例は、畜排尿時の膀胱形態の特徴を解析するデータの抽出方法であり、具体的には経時的な膀胱形態の変化を、（１）膀胱の全体的な移動（２）膀胱の経時的な形の変化の２種類で表せることに着目したものである。発明者らはこれら２種類の特徴を表現するために、膀胱の重心と、重心から輪郭までの距離データで表現する方法を考案した。

図４は、本実施例の処理手順を示す図である。まず、ステップ４０１では、X線測定装置、超音波検査装置又はMRI測定等により、膀胱の経時的（動画、複数静止画）データを取得する。

ステップ４０２では、膀胱の経時的データ各々について、基準点（例えば坐骨）を検出し、その基準点を比較することにより画像間の対応付け（位置合わせ）を行う。このステップでは、検査中の被験者の体動によるデータの変動をキャンセルするために坐骨等の基準点により各フレームの画像の位置合わせを行うものである。

ステップ４０３では、膀胱の経時的データに基づいて、各フレームの膀胱領域のセグメンテーション、境界線の抽出を行う。

ステップ４０４では、膀胱領域の境界線に基づいて、各フレームの膀胱の重心を算出する。

ステップ４０５、４０６では、各フレームの膀胱領域の境界線や膀胱の重心に基づいて膀胱形状特徴の算出（パターン１、２）を行う。膀胱形状特徴の算出については、後で詳しく説明する。

ステップ４０７では、計算結果、すなわち（１）膀胱全体の移動傾向、（２）膀胱形状の経時的変化をディスプレイ（表示装置）に表示する。

図５は、膀胱全体の移動傾向を示す図である。図５の左の図は、膀胱領域の境界線５０１を示している。図５の右の図は、１枚目のフレームの重心位置を(0,0)とした場合（(a)）の、各フレームの重心位置を示している。図５によると、膀胱全体の移動傾向が把握でき、膀胱が正常な状態か否かを判断する一つの指標となる。

図６は、膀胱形状の経時的変化を示す図である。図６の左の図において、重心と基準線を結ぶ線分と、膀胱境界線の交点を始点とし、偏角を横軸、動径を縦軸としてプロットしたものが図６の右の図である。図６によれば、ピークの角度を解析することで、膀胱形状が縦長か横長か判断できる。また、膀胱の経時的な形状の変化を視覚的に把握することができ、膀胱が正常な状態か否かを判断する一つの指標となる。

図７は、膀胱形状特徴の算出のパターン１を示す図である。パターン１では、各フレームの重心を用いて形状特徴を算出する。すなわち、各フレームの重心から膀胱境界線までの距離を算出する。この方法によれば、排尿前後を比較することで、膀胱の「形状の変化」を追跡することができる。図７の右の図は、排尿前と排尿後の、重心から膀胱境界線までの距離を示しており、本図の例では、排尿後に、膀胱が、形状は変わらずに一様に収縮していることが分かる。

図８は、膀胱形状特徴の算出のパターン２を示す図である。パターン２では、１フレーム目の重心を用いて全フレームの形状特徴を算出する。すなわち、１フレーム目の重心から、各フレームの膀胱境界線までの距離を算出する。パターン２によれば、「膀胱壁面のどの部分がもっとも収縮したのか」を把握することができる。図８の右の図は、算出例を示しており、この例では、膀胱の下の部分が動かずに一様に収縮していることが分かる。

本実施例によれば、膀胱形状特徴の変化を、パターン１、パターン２の２つの指標で把握することができ、より正確に膀胱の正常性を視覚的に判断することができる。

本発明は、膀胱機能評価プログラム及び膀胱機能評価方法として産業上の利用可能性がある。

Claims (4)

1. コンピュータに、
   複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し、膀胱領域データを作成する膀胱領域作成ステップ、
   前記膀胱領域作成ステップにより作成した前記膀胱領域データそれぞれに対し、重心位置を算出する重心位置算出ステップ、
   前記重心位置作成ステップにより算出された重心位置と前記膀胱領域作成ステップにより作成した膀胱領域データの輪郭までの距離に関するデータを算出する膀胱形状特徴算出ステップを実行させる膀胱機能評価プログラム。
2. 前記複数の膀胱透視画像データそれぞれに基準位置データを抽出するステップ、を実行させる請求項１記載の膀胱機能評価プログラム。
3. 複数の膀胱透視画像データそれぞれに対し、膀胱領域データを作成する膀胱領域作成ステップ、
   前記膀胱領域作成ステップにより作成した前記膀胱領域データそれぞれに対し、重心位置を算出する重心位置算出ステップ、
   前記重心位置算出ステップにより算出された前記重心位置と前記膀胱領域作成ステップにより作成した膀胱領域データの輪郭までの距離に関するデータを算出する膀胱形状特徴算出ステップを有する膀胱機能評価方法。
4. 前記複数の膀胱透視画像データそれぞれに基準位置データを抽出するステップ、を実行させる請求項３記載の膀胱機能評価方法。