JP2018187310A - 動態画像処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】動態画像を用いた診断において、関心領域の設定の作業負担を低減するとともに、ユーザーの力量や経験によらずに安定的に関心領域の設定が行えるようにする。【解決手段】動態画像処理システム１００によれば、診断用コンソール３の制御部３１は、関心領域設定画面３４１において、操作部３３により動態画像から基準関心領域が設定され、基準関心領域に基づいて他の関心領域を動態画像に設定する際の設定条件として、少なくとも基準関心領域の濃度波形に対する他の関心領域の濃度波形の条件が入力されると、入力された設定条件を満たす領域を動態画像から抽出し、抽出された領域を関心領域として設定する。【選択図】図４

Description

本発明は、動態画像処理システムに関する。

従来のフィルム／スクリーンや輝尽性蛍光体プレートを用いた放射線（Ｘ線）の静止画撮影及び診断に対し、ＦＰＤ（flat panel detector）等の半導体イメージセンサーを利用して診断対象部位の動態画像を撮影し、診断に応用する試みがなされるようになってきている。具体的には、半導体イメージセンサーの画像データの読取・消去の応答性の早さを利用し、半導体イメージセンサーの読取・消去のタイミングと合わせて放射線源からパルス状の放射線を連続的に照射し、１秒間に複数回の撮影を行って、診断対象部位の動態を撮影する。撮影により取得された一連の複数枚の画像を表示することにより、医師は診断対象部位の一連の動きを観察することが可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特許第５１５７９１８号公報

ところで、動態画像を用いた読影診断では、複数個所の濃度変化の比較が必須である。従来、濃度変化を比較する複数の関心領域は、ユーザーにより目視で設定されている。しかしながら、目視による関心領域の設定は多くの作業時間がかかり、ユーザーの負担となっていた。また、診断に有効な条件を満たす複数の関心領域を目視により正確に設定するには力量や経験が必要となり、ユーザーによって関心領域の設定にバラツキが生じる可能性があった。

本発明の課題は、動態画像を用いた診断において、関心領域の設定の作業負担を低減するとともに、ユーザーの力量や経験によらずに安定的に関心領域の設定が行えるようにすることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の動態画像処理システムは、
被写体の動態を放射線撮影することにより得られた動態画像においてユーザーが基準となる関心領域を設定するための基準関心領域設定手段と、
前記基準となる関心領域における濃度値の時間変化を示す濃度波形を生成する濃度波形生成手段と、
前記基準となる関心領域に基づいて他の関心領域を前記動態画像に設定する際の設定条件として、少なくとも前記基準となる関心領域の濃度波形に対する前記他の関心領域の濃度波形の条件を入力するための設定条件入力手段と、
前記設定条件入力手段により入力された設定条件を満たす領域を前記動態画像から抽出し、抽出された領域を関心領域として設定する関心領域設定手段と、
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、
前記設定条件入力手段は、前記基準となる関心領域の濃度波形の特徴量と前記他の関心領域の濃度波形の特徴量との関係式を前記設定条件として入力する。

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、
前記濃度波形の特徴量は、振幅、位相、周波数、又は波形の傾きの少なくとも一つである。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、
前記設定条件入力手段は、前記基準となる関心領域の濃度波形と前記他の関心領域の濃度波形との相関値の範囲を前記設定条件として入力する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、
前記基準となる関心領域の濃度波形及び前記他の関心領域の濃度波形は、時間方向のフィルタリング処理が施された濃度波形である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、
前記設定条件入力手段は、前記設定条件として、さらに、前記動態画像に含まれる構造物に基づく前記他の関心領域の位置条件を入力可能である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記動態画像は、胸部動態画像であり、
前記構造物は、肺、気管支、肺血管、鎖骨又は肋骨のいずれかである。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発明において、
前記基準関心領域設定手段は、前記動態画像のいずれかのフレーム画像からユーザーが前記基準となる関心領域を設定するものであり、
前記基準となる関心領域が設定されたフレーム画像以外の他のフレーム画像における前記基準となる関心領域の位置を前記動態画像に含まれる構造物の移動に応じて自動修正する修正手段を備える。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明において、
過去に前記設定条件入力手段により入力された設定条件を被写体属性情報に対応付けて記憶する記憶手段を備え、
前記設定条件入力手段は、前記被写体属性情報に基づいて過去に前記被写体について前記設定条件入力手段により入力された設定条件を前記記憶手段から読み出して前記動態画像における設定条件として自動的に入力する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明において、
過去に撮影された動態画像を被写体属性情報に対応付けて記憶する過去画像記憶手段と、
前記被写体属性情報に基づいて前記被写体の過去の動態画像を前記過去画像記憶手段から読み出し、前記設定条件入力手段により入力された設定条件を満たす領域を前記読み出された動態画像から抽出し、抽出された領域を前記被写体の過去の動態画像における関心領域として設定する第２の関心領域設定手段と、
を備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明において、
過去に撮影された動態画像を被写体属性情報に対応付けて記憶する過去画像記憶手段と、
前記被写体と被写体属性情報が類似する他の被写体の動態画像を前記過去画像記憶手段から読み出し、前記設定条件入力手段により入力された設定条件を満たす領域を前記読み出された動態画像から抽出し、抽出された領域を前記読み出された動態画像における関心領域として設定する第２の関心領域設定手段と、
を備える。

請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発明において、
前記関心領域設定手段により設定された関心領域の位置をユーザーが補正するための補正手段を備える。

請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の発明において、
前記関心領域設定手段により設定された関心領域を前記動態画像のフレーム画像上に表示する表示手段を備える。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、
前記表示手段に表示された関心領域から処理対象とする関心領域を選択する選択手段を備える。

本発明によれば、動態画像を用いた診断において、関心領域の設定の作業負担を低減するとともに、ユーザーの力量や経験によらずに安定的に関心領域の設定が行うことが可能となる。

本発明の実施形態における動態画像処理システムの全体構成を示す図である。 肺葉モデルの一例を示す図である。 気管支モデルの一例を示す図である。 肺血管モデルの一例を示す図である。 鎖骨／肋骨モデルの一例を示す図である。 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診断支援処理を示すフローチャートである。 関心領域設定画面の一例を示す図である。 入力方法指定欄において過去使用条件入力が指定されたときの関心領域設定画面の一例を示す図である。 濃度波形に施すフィルタリング処理を模式的に示す図である。 濃度波形の特徴量を説明するための図である。 自動設定された関心領域が表示された関心領域設定画面の一例を示す図である。 ユーザー操作による関心領域の補正を模式的に示す図である。 ユーザー操作による処理対象の関心領域の選択を模式的に示す図である。 比較用画像を表示可能な関心領域設定画面の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

〔動態画像処理システム１００の構成〕
まず、本実施形態の構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態画像処理システム１００の全体構成を示す。
図１に示すように、動態画像処理システム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。動態画像処理システム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、被写体の動態を示す複数の画像を取得することをいう。動態撮影により得られた一連の画像を動態画像と呼ぶ。また、動態画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。なお、以下の実施形態では、パルス照射により胸部の動態撮影を行う場合を例にとり説明する。

放射線源１１は、被写体Ｍ（被検者）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（Flat Panel Detector）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。フレーム画像の画素信号値は濃度値を表す。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３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、検査対象部位（ここでは、胸部とする）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、取得した動態画像に画像処理を施して表示する動態画像処理装置である。
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、診断支援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の各部の動作を集中制御する。制御部３１は、関心領域設定手段、濃度波形生成手段、修正手段、設定条件入力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で診断支援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る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。

また、記憶部３２には、過去に撮影された動態画像が識別ＩＤ、患者情報（被写体属性情報。例えば、患者ＩＤ、患者（被写体）の氏名、身長、体重、年齢、性別等）、検査情報（例えば、検査ＩＤ、検査日、検査対象部位（ここでは、胸部）等）等に対応付けて記憶されている。また、関心領域の設定条件が入力された動態画像については、さらに、関心領域の設定日付及び入力された関心領域の設定条件が対応付けて記憶されている。
記憶部３２は、記憶手段、過去画像記憶手段として機能する。

さらに、記憶部３２には、図２Ａに示す肺葉モデル、図２Ｂに示す気管支モデル、図２Ｃに示す肺血管モデル、図２Ｄに示す鎖骨／肋骨モデルが記憶されている。図２Ａ〜図２Ｄに示すように、各モデルは、その構造物の区域ごとの領域及び名称を表した画像である。

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、ユーザーによる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。
操作部３３は、関心領域設定画面３４１との協働により、基準関心領域設定手段、設定条件入力手段、補正手段、選択手段として機能する。

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。

〔動態画像処理システム１００の動作〕
次に、本実施形態における上記動態画像処理システム１００の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３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、検査情報の入力が行われる（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、被検者（被写体Ｍ）に対し、呼吸状態（深呼吸、安静呼吸、息止め等）を指示する。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、受信された動態画像の一連のフレーム画像が識別ＩＤ、患者情報及び検査情報等に対応付けて記憶部３２に記憶される。また、記憶部３２に記憶されている動態画像の中から操作部３３により一の動態画像が選択され、診断の実行が指示されると、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４に示す診断支援処理が実行される。以下、図４を参照して診断支援処理について説明する。

診断支援処理においては、まず、関心領域設定画面３４１が表示部３４に表示される（ステップＳ１１）。
図５に、関心領域設定画面３４１の一例を示す。関心領域設定画面３４１は、ユーザーが動態画像上から基準となる関心領域（基準関心領域と呼ぶ）を設定するとともに、設定した基準関心領域に基づいて他の関心領域を動態画像に自動設定する際の設定条件を入力するための画面である。

図５に示すように、関心領域設定画面３４１には、診断対象となる動態画像を表示するための画像表示欄３４１ａと、画像表示欄３４１ａに表示するフレーム画像を切り替えるための矢印ボタン３４１ｂと、関心領域設定条件の入力方法を指定するための入力方法指定欄３４１ｃと、関心領域の基本設定条件を入力するための基本条件入力欄３４１ｄと、関心領域の詳細設定条件を入力するための詳細条件入力欄３４１ｅと、が設けられている。

画像表示欄３４１ａには、例えば、診断対象の動態画像の複数のフレーム画像が操作部３３による矢印ボタン３４１ｂの操作に応じて順次切り替え可能に表示されており、ユーザーは、矢印ボタン３４１ｂを操作して基準関心領域の設定に用いるフレーム画像を表示させ、表示されたフレーム画像上から操作部３３により基準関心領域を設定することができる。

入力方法指定欄３４１ｃは、プルダウンメニューが表示可能となっており、ユーザーが操作部３３の操作によりプルダウンメニューから関心領域設定条件の入力方法を選択することで、関心領域設定条件の入力方法を入力することが可能である。本実施形態においては、「新規入力」、「過去使用条件入力」のいずれかを選択可能である。「過去使用条件入力」が入力された場合、図６に示すように、過去の関心領域の設定日を指定するための日付入力欄が表示され、日付入力欄から日付が入力されると、被写体属性情報に基づいて、入力された日付に同一被写体の胸部動態画像に対して設定された関心領域の設定条件が記憶部３２から読み出され、制御部３１により自動的に関心領域設定画面３４１の各項目に入力される。

基本条件入力欄３４１ｄには、図５に示すように、ＲＯＩ（関心領域）形状、ＲＯＩサイズ、設定条件数、対象機能、の入力欄が設けられている。各入力欄は、プルダウンメニューが表示可能となっており、ユーザーが操作部３３の操作によりプルダウンメニューから各項目の内容を選択することで入力することが可能である。本実施形態においては、ＲＯＩ形状として「正方形」、「長方形」、「円」、「多角形」、「自動選択」のいずれかを選択可能である。「多角形」の場合は、ユーザーが数字を入力する。また、「対象機能」として、「換気」、「血流」、「指定なし」のいずれかを選択可能である。

詳細条件入力欄３４１ｅは、基準関心領域に基づいて他の関心領域を動態画像に自動設定する際の詳細の設定条件を入力するためのものである。基本条件入力欄３４１ｄにおいて設定条件数が入力されると、詳細条件入力欄３４１ｅには、入力された数ｎに応じて条件１〜条件ｎまでの入力欄が表示される。条件１〜条件ｎの各入力欄には、当該設定条件が濃度波形の条件であるか又は構造物に基づく位置の条件であるかを選択するための濃度／構造物の選択欄と、設定条件に使用する情報の入力欄（使用する情報の入力欄）と、具体的な設定条件（例えば、基準関心領域との関係式や設定する位置の場所等）を入力するための設定条件入力欄と、が設けられている。

使用する情報の入力欄は、濃度／構造物の選択欄において選択された内容に基づいてプルダウンメニューに表示される（すなわち、入力可能な）情報が変わる。
例えば、濃度／構造物の選択欄において濃度が選択された場合、使用する情報の入力欄には、「振幅」、「位相」、「周波数」、「波形の傾き」、「相関値」のいずれかを選択するためのプルダウンメニューが表示される。ここでいう「振幅」、「位相」、「周波数」、「波形の傾き」は、基準関心領域の濃度波形の「振幅」、「位相」、「周波数」、「波形の傾き」を指す。「相関値」は、基準関心領域の濃度波形と自動設定する関心領域の濃度波形の相関値Ｒ（例えば、相互相関係数）を指す。
例えば、濃度／構造物の選択欄において構造物が選択された場合、抽出に使用する情報の入力欄には、「肺葉モデル」、「気管支モデル」、「肺血管モデル」、「鎖骨／肋骨モデル」のいずれかを選択するためのプルダウンメニューが表示される。

設定条件の入力欄は、使用する情報の入力欄において入力された情報に基づいてプルダウンメニューに表示される（すなわち、入力可能な）情報が変わる。
例えば、使用する情報の選択欄において「振幅」、「位相」、「周波数」、「波形の傾き」のいずれかが選択された場合、設定条件入力欄には、「一致（誤差５％以内）」、「一致（誤差１０％以内）」、「不一致（４０％以上の乖離）」・・・「不一致（１００％以上の乖離）」、「基準以上」、「基準以下」のいずれかを選択するためのプルダウンメニューが表示される。
例えば、使用する情報の選択欄において「相関値」が選択された場合、設定条件入力欄には、「Ｒ≧０．９」・・・「Ｒ≧０．６」、「Ｒ≦０．５」・・・「Ｒ≦０」の等のいずれかを選択するためのプルダウンメニューが表示される。

例えば、使用する情報の選択欄において「振幅」、「位相」、「周波数」、「波形の傾き」のいずれかを選択し、設定条件入力欄でいずれかの選択肢を入力することで、基準関心領域の濃度波形の特徴量（「振幅」、「位相」、「周波数」又は「波形の傾き」）と自動設定する関心領域の濃度波形の特徴量との関係式を設定条件として入力することができる。
例えば、使用する情報の選択欄において「相関値」を選択し、設定条件入力欄でいずれかの式を選択することで、基準関心領域の濃度波形と自動設定する関心領域の濃度波形の相関値Ｒの範囲を設定条件として入力することができる。なお、本実施形態では、濃度波形の条件の入力は必須であることとする。

また、例えば、使用する情報の選択欄において「肺葉モデル」が選択された場合、設定条件入力欄には、「右肺Ｓ^１上」・・・「右肺Ｓ^１０上」、「左肺Ｓ^１＋２上」・・・「左肺Ｓ^１０上」等の肺葉モデルのいずれかの区域、または「右肺外胸郭からの距離」、「左肺外胸郭からの距離」のいずれかを選択するためのプルダウンメニューが表示される。「右肺外胸郭からの距離」又は「左肺外胸郭からの距離」が入力された場合、ユーザーが数値を入力可能である。
例えば、使用する情報の選択欄において「気管支モデル」が選択された場合、設定条件入力欄には、「右主気管支上」・・・、「Ｂ^１上」・・・、「左主気管支上」・・・、「Ｂ^１＋２上」・・・等の気管支モデルのいずれかの区域を選択するためのプルダウンメニューが表示される。
例えば、使用する情報の選択欄において「肺血管モデル」が選択された場合、設定条件入力欄には、「右肺動脈上」・・・、「右肺Ａ^１上」・・・、「左肺動脈上」・・・、「左肺Ａ^１上」・・・等の肺血管モデルのいずれかの区域を選択するためのプルダウンメニューが表示される。
例えば、使用する情報の選択欄において「鎖骨／肋骨モデル」が選択された場合、設定条件入力欄には、「右鎖骨上」、「右第１肋骨上」・・・、「左鎖骨上」、「左第１肋骨上」・・・等の鎖骨／肋骨モデルのいずれかの区域、または「肋骨間」のいずれかを選択するためのプルダウンメニューが表示される。「肋骨間」が入力された場合、ユーザーが肋骨番号を入力する。

例えば、使用する情報の選択欄において「肺葉モデル」、「気管支モデル」、「肺血管モデル」、「鎖骨／肋骨モデル」のいずれかを選択し、設定条件入力欄でいずれかの選択肢を入力することで、肺葉モデル、気管支モデル、肺血管モデル、鎖骨／肋骨モデルのいずれかに基づいて特定される構造物上、構造物間又は構造物からの位置を自動設定する関心領域の位置条件として入力することができる。

関心領域設定画面３４１の画像表示欄３４１ａにおいて操作部３３により基準関心領域が設定され（ステップＳ１２）、基準関心領域に基づいて自動設定する関心領域の設定条件が入力されると（ステップＳ１３）、動態画像の各フレーム画像から設定条件を満たす領域が抽出される（ステップＳ１４）。なお、入力方法指定欄３４１ｃにおいて「過去使用条件入力」が指定された場合は、基準関心領域は過去と同じ位置に自動的に設定される。

ステップＳ１４の処理は、以下の（１）〜（４）により行われる。
（１）まず、基準関心領域が設定されたフレーム画像以外の他のフレーム画像における基準関心領域の位置が動態画像に含まれる構造物の移動に応じて自動修正される。例えば、設定された基準関心領域の画像をテンプレートとしてテンプレートマッチングが行われ、他のフレーム画像における基準関心領域の位置が修正される。

（２）次いで、基準関心領域内の画素信号値（濃度値）の代表値（例えば、平均値、中央値、最大値等）が算出され、算出された代表値の時間変化を示す濃度波形が生成される。ここで、基本条件入力欄３４１ｄの対象機能が「換気」に設定された場合、図７に示すように、生成された濃度波形が時間方向のローパスフィルター（例えば、カットオフ周波数０．８５Ｈｚ）によりフィルタリングされる。これにより、肺血流等による高周波成分を除去して肺換気の信号成分の濃度波形を取得することができる。また、基本条件入力欄３４１ｄの対象機能が「血流」に設定された場合、図７に示すように、生成された濃度波形が時間方向のハイパスフィルター（例えば、カットオフ周波数０．８０Ｈｚ）によりフィルタリングされる。これにより、換気等による低周波成分を除去して肺血流の信号成分の濃度波形を取得することができる。

（３）次いで、詳細条件入力欄３４１ｅの濃度／構造物の選択欄において「濃度」が選択され、使用する情報の選択欄から振幅、周波数、位相、または波形の傾きのいずれかの特徴量が入力された場合、（２）で生成された濃度波形（対象機能が換気又は血流の場合はフィルター処理後の濃度波形）についての入力された特徴量が算出される（図８参照）。濃度波形の傾きとしては、例えば、濃度波形の傾きの最大値等が算出される。また、周波数は、濃度波形をフーリエ変換等により周波数解析したときのピーク周波数が取得される。

（４）次いで、詳細条件入力欄３４１ｅの濃度／構造物の選択欄において「構造物」が選択されているか否かが判断され、「構造物」が選択されていると判断された場合、使用する情報の入力欄で入力された構造物モデルを用いて、基準関心領域が設定されたフレーム画像から設定条件入力欄で入力された構造物の位置が特定される。例えば、使用する情報として「肺葉モデル」が入力され、設定条件として「右肺Ｓ^１０上」が入力された場合、記憶部３２から肺葉モデルが読み出され、ワーピング処理により肺葉モデルの肺野領域の形状がフレーム画像の肺野領域に位置合わせされる。次いで、肺葉モデルに基づいて、基準関心領域が設定されたフレーム画像から設定条件として指定された位置（ここでは右肺Ｓ^１０上）が特定される。肺葉モデル以外の他のモデルを用いる場合も同様である。次いで、特定した領域の、例えば左上から、基本条件入力欄３４１ｄで指定された形状及びサイズのＲＯＩが１画素ずつずらしながら設定され、設定されたＲＯＩの画素信号値の時間変化の濃度波形が生成される。そして、生成された濃度波形から詳細条件入力欄３４１ｅの「使用する情報」で選択された特徴量が算出され、算出された特徴量が基準関心領域の濃度波形の特徴量に対して設定条件を満たす場合に、そのＲＯＩが関心領域として設定される。使用する情報として「相関値」が入力されている場合は、設定されたＲＯＩの濃度波形と基準関心領域の濃度波形の相関値Ｒが算出され、算出された相関値Ｒが設定条件を満たす場合に、そのＲＯＩが関心領域として設定される。
一方、詳細条件入力欄３４１ｅにおいて、関心領域を設定する位置の条件が入力されていないと判断された場合、基準関心領域が設定されたフレーム画像から肺野領域が抽出される。肺野領域の抽出は何れの方法であってもよい。例えば、フレーム画像の各画素の信号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。次いで、抽出された肺野領域の、例えば左上から、基本条件で指定された形状及びサイズのＲＯＩが１画素ずつずらしながら設定され、設定されたＲＯＩの画素信号値の時間変化の濃度波形が生成される。そして、生成された濃度波形から詳細条件入力欄３４１ｅの「使用する情報」で選択された特徴量が算出され、算出された特徴量が基準関心領域の濃度波形の特徴量に対して設定条件を満たす場合に、そのＲＯＩが関心領域として設定される。使用する情報として「相関値」が入力されている場合は、設定されたＲＯＩの濃度波形と基準関心領域の濃度波形の相関値Ｒが算出され、算出され相関値Ｒが設定条件を満たす場合に、そのＲＯＩが関心領域として設定される。

設定条件を満たす領域が抽出されると、抽出された領域が関心領域として設定され、画像表示欄３４１ａに表示されているフレーム画像上の関心領域の位置にアノテーションが表示される（ステップＳ１５）。
図９に、関心領域設定画面３４１において、自動設定された関心領域がアノテーションで表示された例を示す。ここで、自動設定された関心領域が表示されると、関心領域設定画面３４１には、図９に示すように、「位置補正モード」ボタン３４１ｆと、「処理対象選択モード」ボタン３４１ｇと、「処理実行」ボタン３４１ｈが表示される。「位置補正モード」ボタン３４１ｆは、自動設定された関心領域の位置を補正することを指示するためのボタンである。「処理対象選択モード」ボタン３４１ｇは、設定された関心領域のうち、処理対象の関心領域を選択することを指示するためのボタンである。「処理実行」ボタン３４１ｈは、関心領域に対する処理の実行を指示するためのボタンである。

操作部３３により「位置補正モード」ボタン３４１ｆが押下されて関心領域の位置補正が指示されると（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、図１０に示すように、画像表示欄３４１ａにおけるユーザーによる操作部３３のカーソル操作に応じて関心領域の位置が補正される（ステップＳ１７）。

操作部３３により「処理対象選択モード」ボタン３４１ｇが押下されて処理対象の関心領域の選択が指示されると（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、図１１に示すように、画像表示欄３４１ａに表示されている関心領域のうち、操作部３３により選択された領域が処理対象の関心領域として設定される（ステップＳ１９）。なお、「処理対象選択モード」ボタン３４１ｇの押下による処理対象の関心領域の選択が行われない場合は、設定された関心領域の全てが処理対象として設定される。

操作部３３により「処理実行」ボタン３４１ｈが押下されると（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、処理対象の関心領域の濃度波形が表示部３４に表示され（ステップＳ２１）、診断支援処理は終了する。なお、関心領域の設定条件及び設定された関心領域の情報は、識別ＩＤ、患者情報、検査情報等の付帯情報及び動態画像に対応付けて記憶部３２に記憶される。

ステップＳ２１においては、例えば、フレーム画像上に処理対象の関心領域（基準関心領域を含む）をアノテーションで示した画像と、各関心領域の濃度波形が表示される。フレーム画像上のアノテーションと濃度波形とは、例えば、同一の識別番号等により対応付けて表示される。

以上説明したように、関心領域設定画面３４１において、操作部３３により動態画像からユーザーが基準関心領域を設定し、基準関心領域に基づいて他の関心領域を動態画像に設定する際の設定条件として、少なくとも基準関心領域の濃度波形に対する他の関心領域の濃度波形の条件が入力されると、制御部３１は、入力された設定条件を満たす領域を動態画像から抽出し、抽出された領域を関心領域として設定する。
したがって、ユーザーによる関心領域の設定の作業負担を低減するとともに、ユーザーの力量や経験によらずに安定的に関心領域の設定が行うことが可能となる。

また、関心領域設定画面３４１においては、濃度波形の条件に加え、さらに、動態画像に含まれる構造物に基づく他の関心領域の位置条件を入力可能であり、制御部３１は、入力された位置条件を満たす領域に関心領域を設定する。したがって、ユーザーが関心領域を設定したい構造物上、構造物間、又は構造物から所定の位置関係の領域に自動的に関心領域を設定することが可能となる。

また、記憶部３２に、過去に入力された設定条件を被写体属性情報に対応付けて記憶しておき、関心領域設定画面３４１において操作部３３により過去の設定条件を使用することが指示された場合に、制御部３１は、過去に同一被写体について入力された設定条件を記憶部３２から読み出して動態画像における設定条件として自動的に入力する。したがって、過去の設定条件と同じ条件で容易に関心領域を設定することが可能となる。

また、関心領域設定画面３４１において、「位置補正モード」ボタン３４１ｆが押下された場合に、制御部３１は、設定された関心領域の位置をユーザー操作に応じて補正する。したがって、ユーザーの意図しない位置に関心領域が設定された場合に、位置を補正することが可能となる。

また、関心領域設定画面３４１において、「処理対象選択モード」ボタン３４１ｇが押下された場合に、制御部３１は、表示された関心領域の中からユーザー操作により選択された関心領域を処理対象とする関心領域として選択する。したがって、必要のない関心領域を処理対象から除外して、処理効率を向上させることができる。

なお、上記実施形態における記述内容は、本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、関心領域設定画面３４１においては、図１２に示すように、上記実施形態で説明した項目に加え、さらに比較用画像を表示するか否かを選択するための選択欄３４１ｉと、比較用画像の種類を選択するための選択欄３４１ｊと、比較用画像を表示するための比較用画像表示欄３４１ｋを設けることとしてもよい。そして、操作部３３により選択欄３４１ｉにおいて「表示」が選択され、選択欄３４１ｊにおいて「過去の動態画像」が選択された場合、制御部３１は、さらに、被写体属性情報に基づいて被写体Ｍの過去の動態画像を記憶部３２から読み出して比較用画像表示欄３４１ｋに表示し、読み出した過去の動態画像から基本条件入力欄３４１ｄ及び詳細条件入力欄３４１ｅから入力された設定条件を満たす領域を抽出し、抽出された領域を過去の動態画像における関心領域として設定して比較用画像表示欄３４１ｋに表示した動態画像上に表示してもよい（第２の関心領域設定手段）。これにより、同一被写体の現在と過去の動態画像に対し、同じ設定条件で自動的に関心領域を設定して表示することができるので、現在と過去の動態画像に関心領域を設定して比較するときのユーザーの作業負担を低減し、ユーザーの力量や経験によらずに安定的に関心領域の設定を行うことが可能となる。

また、図１２に示す関心領域設定画面３４１において、操作部３３により選択欄３４１ｉにおいて「表示」が選択され、選択欄３４１ｊにおいて「被写体属性情報が類似する他者画像」が選択された場合、制御部３１は、さらに、被写体属性情報が被写体Ｍと類似する他の被写体（他者）の動態画像を記憶部３２から読み出して比較用画像表示欄３４１ｋに表示し、読み出した他者の動態画像から基本条件入力欄３４１ｄ及び詳細条件入力欄３４１ｅから入力された設定条件を満たす領域を抽出し、抽出された領域を他者の動態画像における関心領域として設定して比較用画像表示欄３４１ｋに表示された動態画像上に表示してもよい（第２の関心領域設定手段）。これにより、被写体属性情報が類似する他者の動態画像に対し、同じ設定条件で自動的に関心領域を設定して表示することができるので、被写体属性情報が類似する他者の動態画像に関心領域を設定して比較するときのユーザーの作業負担を低減し、ユーザーの力量や経験によらずに安定的に関心領域の設定を行うことが可能となる。

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 動態画像処理システム
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 (14)

1. 被写体の動態を放射線撮影することにより得られた動態画像においてユーザーが基準となる関心領域を設定するための基準関心領域設定手段と、
   前記基準となる関心領域における濃度値の時間変化を示す濃度波形を生成する濃度波形生成手段と、
   前記基準となる関心領域に基づいて他の関心領域を前記動態画像に設定する際の設定条件として、少なくとも前記基準となる関心領域の濃度波形に対する前記他の関心領域の濃度波形の条件を入力するための設定条件入力手段と、
   前記設定条件入力手段により入力された設定条件を満たす領域を前記動態画像から抽出し、抽出された領域を関心領域として設定する関心領域設定手段と、
   を備える動態画像処理システム。
2. 前記設定条件入力手段は、前記基準となる関心領域の濃度波形の特徴量と前記他の関心領域の濃度波形の特徴量との関係式を前記設定条件として入力する請求項１に記載の動態画像処理システム。
3. 前記濃度波形の特徴量は、振幅、位相、周波数、又は波形の傾きの少なくとも一つである請求項２に記載の動態画像処理システム。
4. 前記設定条件入力手段は、前記基準となる関心領域の濃度波形と前記他の関心領域の濃度波形との相関値の範囲を前記設定条件として入力する請求項１〜３のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
5. 前記基準となる関心領域の濃度波形及び前記他の関心領域の濃度波形は、時間方向のフィルタリング処理が施された濃度波形である請求項１〜４のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
6. 前記設定条件入力手段は、前記設定条件として、さらに、前記動態画像に含まれる構造物に基づく前記他の関心領域の位置条件を入力可能である請求項１〜５のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
7. 前記動態画像は、胸部動態画像であり、
   前記構造物は、肺、気管支、肺血管、鎖骨又は肋骨のいずれかである請求項６に記載の動態画像処理システム。
8. 前記基準関心領域設定手段は、前記動態画像のいずれかのフレーム画像からユーザーが前記基準となる関心領域を設定するものであり、
   前記基準となる関心領域が設定されたフレーム画像以外の他のフレーム画像における前記基準となる関心領域の位置を前記動態画像に含まれる構造物の移動に応じて自動修正する修正手段を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
9. 過去に前記設定条件入力手段により入力された設定条件を被写体属性情報に対応付けて記憶する記憶手段を備え、
   前記設定条件入力手段は、前記被写体属性情報に基づいて過去に前記被写体について前記設定条件入力手段により入力された設定条件を前記記憶手段から読み出して前記動態画像における設定条件として自動的に入力する請求項１〜８のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
10. 過去に撮影された動態画像を被写体属性情報に対応付けて記憶する過去画像記憶手段と、
    前記被写体属性情報に基づいて前記被写体の過去の動態画像を前記過去画像記憶手段から読み出し、前記設定条件入力手段により入力された設定条件を満たす領域を前記読み出された動態画像から抽出し、抽出された領域を前記被写体の過去の動態画像における関心領域として設定する第２の関心領域設定手段と、
    を備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
11. 過去に撮影された動態画像を被写体属性情報に対応付けて記憶する過去画像記憶手段と、
    前記被写体と被写体属性情報が類似する他の被写体の動態画像を前記過去画像記憶手段から読み出し、前記設定条件入力手段により入力された設定条件を満たす領域を前記読み出された動態画像から抽出し、抽出された領域を前記読み出された動態画像における関心領域として設定する第２の関心領域設定手段と、
    を備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
12. 前記関心領域設定手段により設定された関心領域の位置をユーザーが補正するための補正手段を備える請求項１〜１１のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
13. 前記関心領域設定手段により設定された関心領域を前記動態画像のフレーム画像上に表示する表示手段を備える請求項１〜１２のいずれか一項に記載の動態画像処理システム。
14. 前記表示手段に表示された関心領域から処理対象とする関心領域を選択する選択手段を備える請求項１３に記載の動態画像処理システム。