JPH02220638A - 心臓輪郭決定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、デジタル胸部Ｘ線写真の心臓および肺のサイ
ズの自動算出分析方法および装置に関するものである。

（従来の技術） 心臓のサイズは、胸部Ｘ線写真の重要な診断情報の一つ
である。これらの画像を検査すると、最初は心臓が異常
に肥大していると検出されることが多い。心臓が肥大し
ているかどうかを判断する従来の方法は、心胸比（ＣＴ
Ｒ）　（５ｕｔｔｏｎの［Ｘ線学とイメージングのテキ
ストブック１．＠４版。

ｊｌＥ１巻、　ｐｐ、　５５４−５５６　（Ｃｈｕｒａ
ｈｉｌｌＬｉｖｌｎｇｔｏｎ　、　　１９８７年）　：
　Ｂｕｒｇ＠ｎ＠ｒ等の、「従来のＸ線学の微分係数診
断方法Ｊ　ｐｐ、　２５９−２９２　（Ｇ＠ｏｒｇ　Ｔ
ｈ１ｅｙｎ＠Ｖｅｒｌａｇ　ｂ　Ｔｈｌ＊ｍ５−ｓｔｒ
ａｔｔｏｎ。

１９８５年を参照すること）を測定するものである。こ
こに、心胸比とは、心臓の影の横方向の直径横隔膜に対
する胸部の横方向の直径の最も高い位置での比率である
（　Ｄａｎｚｅｒ　Ｊ心胸比−心臓肥大のインデックス
Ｊ　Ａｍ、ＪｌＭａｄ、Ｓｅｉ、　１５７　：５１３−
５２４．１９１９）。

Ｆｕｍｔ＠ｒ等（Ａｍ、Ｊ、Ｃａｒｄ、　４７　：　５
２５−５３１．１９８１年）は、６〜２０年間、突発性
膨張心筋症患者を追跡調査することによ、９．ＣＴＲの
ような予知係数と死亡率の関数を研究した。そしてＣＴ
Ｒが大きいほど、死亡の可能性も高まることを発見した
。また、　ＣＴＲが５５％以上の患者の死亡率は８６俤
、それに比べＣＴＲが５５チ未満の患者の死亡率は４０
％であることが判明した。

）１ｕ　ｔ　ｍ　ｅ　ｂ　ａ　ｕ　を等（呼吸４１　：
２５−３２．１９８１年）は、慢性閉塞性肺疾患の患者
の血流力学特徴および心臓のサイズとの関係を研究した
。主に肺の過剰膨張や肺気腫に関係のある小さな心臓は
。

低心拍出量に関係する傾向があることが判明した。

Ｇｏｍ＠ｚ等（癌治療、Ｒａｐ、６７：１０９９−１１
０３：１９８３年）は、ホジキン病の患者の縦壁にＸ線
治療をした後の心臓のサイズと機能との関係を発。

表した。

Ｅｄｗａｒｄｓ等（ＡＪＲ１３６：　９０７−９１３　
：１９８４年）およびＫｏｒｔｍａｎ等（ＡＪＲ１４３
：５３３−５３５：１９８４年）ｉｉ、幼児の心臓のサ
イズおよびＣ’ｌ’Ｒを測定するために改良したＸＭｊ
撮影方法を提供し、新生児の心臓のサイズと出生児の仮
死との関係を研究した。

Ｌａｕｄａｒ等（Ｂｒ、Ｈｓａｒｔ　Ｊ、　３８　：　
１２８６−１２９０．１９７６年）は、年配の男性およ
び女性の心臓の横断面の直径および胸部の横断面の直径
を５年間に渡り測定し１年ごとに胸部の横断面の直径が
大幅に減少しているため、ＣＴＲは５年後には増加の傾
向があると発表し文。ＰＡ（後部−前部）胸部Ｘ線写真
では、一般にはＣＴＲ５０％ｔでならば正常な心臓のサ
イズとみなされる。しかし１年齢別。

人種別に多数の心臓のサイズとＣＴＲとの関係を調査し
たＮ１ｅｋｏ１等（Ｂｒ、ＩＪ、Ｒａｄｉｏｌ、５５　
：　３９９−４０３．１９８２年）は、　ＣＴＨの上限
は１つに絞ることはできないという結論に達し、各グル
ープごとに適切な比率を出した。

Ｋａｂｍｌａ　　等　（Ｂｒ、Ｊ、ｆｔａｄｉｏｌ、　
　６　０　　：　　９　８　１　−　９８６゜１９８７
年）は、前部−後部（ＡＰ）胸部Ｘ線写真の心臓のサイ
ズを測定し、ＰＡ胸部Ｘ線写真で出した４インドと比較
した。そして、ＡＰ胸部Ｘ線写真の場合、　ＣＴＨの上
限が５５チで、心臓の直径が男性１６５ｍ、女性１５０
ｓａ＋が、心臓のサイズが正常かどうかを判断するため
の有効指標であるという結論に達した。

Ｘ線写真のコンビエータでの自動分析の概念は１９６０
年代にさかのぼる。ＣＴＲの自動測定を最初に手がけた
のは、　Ｍａｙｓｒ易等（放射線学８３　：１０２９−
１０３３％１９６４年）であろう。これは、デジタル化
胸部画像から空間的サインを利用し、心臓および肺の端
部をサインの最初の微分係数から求め九。（Ｂｅｅｋｓ
ｒ等、　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｍ、Ｂｉｏｍｅｄ、Ｅｎｇ
、ＢＭＥ　−１１：６７−７２％　１９６４年）　Ｈ＆
目等（放射線学１０１：４９７−５０９．１９７１）お
よびＫｒｕｇ＠ｒ等（ＩＥｇＥ　Ｔｒａｎ＠Ｊｉｏｍｓ
ｄａＥｎｇ　ｍＢＭＥ−１９：１７４−１８６．１９７
２年）は、リウマチ性心臓疾患の自動診断用のアルゴリ
ズムを開発し。

ＣＴＲやその他の心臓のパラメーターを計算した。

彼等の研究ではサインと微分係数の分析から心臓の矩形
を割り出し、ヒストグラムの分析を基にして画像を限定
することによシ心緘の影を推定した。

５ｓｚａｋ１等（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、Ｂｔｏｒｎｅ
ｄ、Ｅｎｇ、ＢＭＥ　−２０：２４８−２５３．１９７
３）は、１秒間にＣＴＲを算出するアルゴリズムを開発
し、マス・スクリーニング胸部Ｘ線写真によって患者の
心臓が異常かどうかを自動検出できる実用的な装置を放
射線専門医にもたらした。

Ｐａｕ　１等は（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、Ｂｉｏｍ＠ｄ
、Ｅｎｇ、ＢＭＦＪ−２１：４４１−４５１．１９７４
年）は、ＡＰおよび横の胸部画像を分析することによシ
肺の総体積を算出し、ガウスの重量微分係数の端部発見
方法を用いて心臓の境界線を割り出した。

（発明が解決しようとする課題） 従来は、デジタルＸ線写真の画像を容易に入手すること
ができなかったので、これらの自動測定方法は臨床用途
への実用化は考えられなかりた。

近年まで実際問題として注目されなかった。しかし、現
在ではデジタル画像は、算出したＸ線写真用に用いられ
るような数多くのデジタルＸ線写真撮影装置で比較的簡
単に提供することができる。

（５ｏｎｏｄａ等の放射線学１４８：８３３−８３８．
１９８３年）。このため、本発明の目的は新たな心臓の
サイズに関するパラメーター（ＣＴＲを含む）を算出す
るための自動測定方法を導き、放射線専門医に新しい実
用的な装置を提供するものであって、胸部画像の様々な
心臓のサイズや形に関するノ４ラメ−ターを自動的に決
めるために、新しく改良された方法および装置を提供す
ることにある。

本発明のさらに目的とするところは、胸部画像の様々な
心臓のサイズや形に関するノ！ラメ−ターを自動的に求
めるために、新しい改良された方法および装置を提供し
、写した心臓の影全体を得ることにある。

本発明の別の目的は、心臓のサイズを測定して心胸比を
算出する新しい改良された方法および装置を提供するこ
とによシ心臓疾患かどうかを判断する診断を一層正確に
する。

本発明のさらに別の目的は、心臓の影の輪郭の正確性お
よび信頼性のある推定を行うための新しい方法および装
置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明によるこれらの目的およびその他の目的は、デジ
タル胸部写真から心臓の輪郭を割り出すために、新しく
改良された方法および装置を提供することによって達成
でき、デジタル胸部Ｘ線写真の写した心臓の右側および
左側の境界線を検出し、写した心臓の輪郭に既定のモデ
ル関数を適合することにより算出する。本発明によると
、心臓の全体的な輪郭はデジタル胸部画像上に重ねられ
、モニターに表示される。

本発明℃好ましい実施例では、デジタル胸部Ｘ線写真か
ら割り出した右側および左側の心臓の境界のポイントに
適合する移動分散関数がモデル関数として使用される。

この関数の「移動分散」特性は角度で変化する位相の項
によりて異なり、−般式は下記の通りである。

ｆ、（Ｍ＝　ｒｏ　＋　ｒｌ　ｃｍ　（２（θ−φ）−
αｇ（θ−φ））ここでｓｒｏおよびｒｌは、それぞれ
中心からの平均半径距離および平均半径距離からの最大
変数である。この場合、写した心臓の輪郭は極座標系に
表され、θがこのシステムで表された角度である。

この関数の係数ｒ。、Ｔ５、φ、αは最小二乗方法によ
って求める。

このコサイン関数の位相の項は通常の形式としてはｇ（
４で表す。ｇ（のは、正弦関数、多項式、その他の関数
で表すことができる。ｇ（のの応用形式の例には以下の
ものがある。

ｇｌ（の＝（２）θ。

ｇ２（の＝自θ。

ｇ３（の＝１−１θ１／π。

ｇ４ｆの＝１θ１／π。

ｇ５　（ｓ　＝　１　　（θ／π）２．およびｇ４（θ
）＝（θ／π）２ 本発明の別の実施例は、既定のモデル関数は数値を制限
した三角関数の和によって表される関数である。これは
フーリエ級数の部分和に等しい。

例えば、３つの項だけを用いる場合、モデル関数は下記
のように表される。

ｆノθｌ　＝　ｒｏ＋ｒ２　ａｓ　２（θ−φ２）”’
３・囲３（θ−φ、）この場合５ｒｏ−ｒｌ−ｒ２４φ
２．φ３は最小二乗方法により境界線のポイントと合う
ように決められた定数である。

一つの実施例では、右側および左側の心臓の境界線は％
Ｘ線写真の胸部画像のデータから得られた水平方向のプ
ロフィールの最初の微分係数を基にして割り出したもの
であシ、横隔膜の端部はこのデータの垂直方向のプロフ
ィールの最初の微分係数から求められる。別の実施例で
は、右側および左側の心臓の境界線および横隔膜の端部
は直交する２方向、つまり、胸部画像の水平方向の複数
本の幅の狭い帯状領域で得られた端部傾度の分析を基に
して求められる。

（作用） このように本発明は心臓と肺のサイズに関する相当数の
パラメーターをデジタル胸部Ｘ線写真から自動測定する
ための方法および装置を提供するものである。該パラメ
ーターとは、心臓の横断面の直径、長手方向の心臓の直
径、長い直径、広い直径、写した心臓部分、心胸比（心
臓の横断面の直径に対する胸部の横断面の直径の比率）
および写した心臓面積に対する写した肺面積の比率であ
る。これらのパラメーターは、算出した心臓の輪郭およ
び肺のサイズを基にして算出できる。

（実施例） 選択したＸ線写真の心臓の影の分析に関する本発明によ
る方法論を下記に説明する。

様々な形や大きさをし几心臓のＸＨ写真１１枚は、数多
くのＰＡ胸部Ｘ線写真の中から標準として選択したもの
である。４人のＸ線専門医が各Ｘ線写真の心臓の影に境
界線をトレースして、写した心臓のアウトラインを描い
友。第１図の４本の黒線のアウトラインは、Ｘ線専門医
が引いた心臓の影の輪郭であシ、白線はその４本の平均
曲線である。本明細書では％Ｘ線専門医によるこれらの
予測輪郭を、１１枚の心臓写真の標準・やターン（つｔ
、ｂｒ絶好の標準・９ターン」）とし。本発明のコンビ
エータによる予想ノ臂ターンと比較する。

定量方法でこれらの輪郭を分析するために、第２図に示
すような１輪郭の中心（重心）からの距離を測定し、輪
郭を原点からの半径距離で表す極座標系を用いた。輪郭
の中心のＸ座標は、心臓輪郭内の画素のＸ値（Ｘ座標）
の合計を、心臓輪郭内の総画素数で割ることによって求
める。輪郭の中心のＹ軸（座標）は、心臓輪郭内の全て
の画素のＹ値を用いて同様に算出する。第２図に示すよ
うに、縦軸から右回υが正の角度、左回りが負の角度で
ある。第３図は、第１図に示す４つのアウトラインの角
度の関数としての半径距離をグラフにしたものである。

第４図に、５枚の胸部Ｘ線写真の心臓の影の平均輪郭を
それぞれ示す、この平均半径距離は約５ｍ〜８０である
。

第１図および第３図では、右側および左側の心臓の境界
線（極座標で約±９００）が比較的明確に限定されてい
る。これは、４人のＸ線専門医が示した輪郭の右側およ
び左側の部分がほぼ一致しているという証拠である。し
かし、心臓が他の臓器と重なるため、心臓の境界線の上
部および下部は不明瞭で、Ｘ線専門医の示した４つの輪
郭にもかなりばらつきがある。

心臓輪郭の半径距離の分布は、下記方程式によるフーリ
エ変換によって分析された。

Ｒｋ＝　　Σｒ（０ｍ）ｅｘｐ（−２π１ｋｔｙ７Ｎ　
）　、　　　　（ｔ）１ｌ１１１ Ｒ２はに位のフーリエ係数ｋ　ｒ　Ｃ−）は角度θ□の
半径距離、Ｎは４度おきの輪郭をサンプルとしたｆ−夕
僅の総数（９０）である。第５図は、心臓の輪郭の半径
距離の分布に関するフーリエ係数の振幅（０位係数の振
幅に正規化した）を示す。これによると、２位および３
位係数の振幅が１位以上の係数の振幅ようも大きいこと
がわかる。２位係数の振幅が大きいのは、半径距離分布
の中に。

１周期で山（最高点）および谷（最小点）がそれぞれ２
つずつあるからである。この結果を基にして、０位、２
位、３位に限定した７−リエ係数の逆フーリエ変換によ
りで、半径距離の分布を再構成してみた。その結果を第
６図に示す。これによると、再構成した輪郭は、Ｘ線専
門医が引いた４つの輪郭線のばらつき程度の誤差がある
が、標準ｔ４ターンとほぼ一致している。このように、
胸部Ｘ線写真の心臓の輪郭を、下記方程式により表すこ
とができる。

ｒ（θ）”Ｔｏ＋ｒ２■２（θ−φ２）＋ｒ３　ｃｍ　
３　、（θ−φ３）　　（２）この関数には、写した心
臓の形を割り出すための６つの７４ラメ−ターがある。

これは、平均半径距離ｒ０を求めるのに用いる中心（Ｘ
ｏ、Ｘｏ）並びに２位または３位のフーリエ係数の振幅
（Ｒ２，Ｒ５）および位相（φ２．φ３）である。これ
らのｐＪ？ラメ−ターは心臓の境界線のポイントと一致
させるための最小二乗方法によって算出することができ
る。

この関数はこれらのｉ９ラメ−ターについては非線形な
ので、非線形二乗方法（Ｄｒａｐ＠ｒ等、適用回帰分析
、第２版、　ｐｐ、　４５　Ｂ　−５０５＆ＪｏｈｎＷ
１１ｓｙ息ｎｄ　５ｏｎｓ　、　１９８１年）が用いら
れた。これには。

ティラー級数を展開した最初の微分係数の項から割り出
す線形近似関数の反復法が含まれる。

上記のように、普通、胸部Ｘ線写真では、投射心臓の上
限および下限は不明瞭で、如何なる端部検出技術を用い
ても恐らく発見できない。このため１通常は明瞭な心臓
の影の右限および左限の検出を試みている。本発明によ
る方法は、限定した境界線のポイントを用いることによ
り輪郭の全体像をコンピュータで算出することである。

この限定した境界線は相対的には一次関数（方程式２に
示すような）に適合するので１輪郭の全体像を表すこと
ができる。方程式２を用いるこの方法を１１枚の胸部Ｘ
線写真に適用すると、第７図に示すような一部の例を除
き、コンビエータによって割り出した輪郭は普通Ｘ線専
門医の輪郭線と＃１ぼ一致することが判明した。

第７図は、心臓の境界線のポイント（点＃ｉ）の小さい
数字から算出した推定輪郭と平均輪郭を比較したもので
ある。フーリエ分析方法による推定輪郭（−点鎖線の曲
線）と平均輪郭は±１８０度付近（心臓の下Ｓ）で大き
く異なっているのがわかる。移動分散コサイン関数によ
る推定輪郭を二点鎖線の曲線で示す。この場合、この境
界線のポイントは手で選択したものでかなり正確であり
たが、このような特殊な例では、方程式２で出した推定
輪郭はＸ線専門医が引いた輪郭とは若干異なっていた。

後で詳細に説明するように、コンビ二一夕で検出した境
界線のポイントの一部にエラーが生じると、検出した境
界線の位置が実際の境界線とかなシ異なることがある。

そのため、検出した境界線の位置を一致させるには、よ
り適切な関数を用いた方が好ましい。方程式２で表され
る関数は一定性に欠ける。つｔｂ、この関数は変化しす
ぎるため、普遍性の面で適していない。下記に述べるよ
うな、投射心臓の影の境界線を表す普遍的に適した関数
が調査の上選ばれた。

第４図および第５図に示すパターンを入念に検討した結
果、モデル関数は下記の条件を満たす必要がある。

（１）写した心臓の輪郭が閉曲線で表される。極座標で
曲線を示す場合は、写した心臓の半径距離の分布には１
つの周期に最高点と最低点がそれぞれ２つずつある。

（２）２つのピークの高さと幅が多少異なる。しかし、
これらのピークの相対的な高さは中心位置を変えれば変
更可能であシ、調節して等しくすることができる。

（３）２つのピーク間の角距離は、胸部Ｘ線写真の心臓
の影のサイズと形によって異なる。

（４）心臓の全体的な輪郭を正確に推定するには。

心臓の境界線を出すためのデータの数値が比較的小さく
ても、　／ＩＦラメーターの小さい数字に合うモデル関
数を用いることが望ましい。

上記の条件を満たす関数として１位相の項が角度によっ
て異なる下記の三角関数が検討された。

これは「移動分散コサイン関数」と呼ばれる。

ｆｌ（θ）−’Ｏ＋ｒ１　ａｓ　（２（θ−φ）−αｇ
（θ−φ月（３）「移動分散」属性ｒ（θ）は、関数ｇ
（のによって変化し、様々な形式が可能であみ。簡単に
するため。

ｇ（のの実用形式として可能性のある下記関数が検討さ
れた。

ｇｌ（θ）＝（２）θ。

ｇノθ）＝由θ。

１、（θ１＝１−１θｌ　／ｆ。

ｇ４（θ）＝１θ１／π。

１４の＝１−（θ／π）２．および ｇＪｆＩ＝ｃθ／π）２ 位相の項としてこれらの関数の何れか一つを含む移動分
散コサイン関数を、１１枚の標準心臓パターンの分析に
適用した結果、関数ｇ１（θ）が一般的に最適であるこ
とが判明した。心臓の輪郭を表すのに選ばれたモデル関
数は下記の通シである。

ｒ（’１−ｒｏ＋ｒＩ　Ｗ　（２（θ−φ）−α（２）
（θ−φ））（４）この関数が表す曲線の形を第８１図
乃至第８ｃ図に示す。

推定輪郭は２つの方法で出した。つまり１手で選んだ境
界線のポイントを用いるフーリエ級数方法および移動分
散コサイン関数方法である。両開数のノ４ラメ−ターは
最小二乗方法で出した。半径距離でグラフにした推定輪
郭を第７図に示す。境界線の数値が比較的限定され九と
しても、心臓輪郭の予想はフーリエ級数関数よシも移動
分散コサイン関数の方が明らかに正確である。

次に、胸部Ｘ線写真による心臓の境界線のポイントの測
定方法を、第９図乃至第１２図（同一参照番号は同一要
素、つまり図の中の同一部分を示す）を参照して説明す
る。これは、移動分散コサイン関数を用いて心臓の輪郭
を割り出すのに必要な基本データとして役立つ。境界線
のポイントを測定する前に任意に行う処理方法は、胸部
Ｘ線写真の実像データを縮小することである。まず、サ
ンプリング距離を０．１鴎にして、胸部Ｘ線写真（１４
インチ×１フインチ）をデジタル化し、約３５００Ｘ３
５００のマトリクスサイズにする。

画素数を平均することによってデジタルＸ線写真から小
さなマトリクスサイズの画像（しかも画素サイズは大き
い）にしたので１本発明による算出の正確性に影響する
画像のマトリクスサイズを検査できた。普通、写した心
臓の境界線のポイントの検出には、儂のマトリクスサイ
ズは１２８×１２８で十分なことが判明した。この小さ
なマトリクスサイズを使用すれば、もちろん算出が効果
的となる。

ｆゾタル胸部画＠ＳＯ（縮小した形であろうとなかろう
と）を得て、記憶装置９０に保存すると第９図に示すよ
うに、本発明の処理（ブロック１００）によりて心臓の
矩形を求める。これは第１０図に更に詳しく示す。

心臓輪郭の分析に小さなマトリクス画像を使用する場合
でも、胸部画像全体をコンピュータ分析するのであれば
、写した心臓の境界線のポイントを調べても何の効果も
ない。これを解決するための第１の課題は、心臓の境界
線の正確な測定を容易圧し、コンビエータ計算に及ぼす
肺構造の干渉を最小にするために、写した心臓の影を含
む胸部画像部分のみを分離することである。この技術で
は、垂直方向および水平方向に空間的なサインを生じる
（ｉＩＥＩＯ図のブロック１０２および１０８それぞれ
を参照すること）。水平方向のサインは。

画像が配列する縦列にある画素値の和（または平均数）
と水平方向の距離との間の関係を表す。また、垂直方向
のサインも垂直方向の距離に同様の関係を表す。写した
心臓を含む矩形部分（普通。

心臓矩形と呼ばれる）の予想を利用する。１ｇ１０図に
示すこの技術は、下記に述べるよう、に、基本的にはＫ
ｒｕｇ＠ｒ等、、　５ｕｐｒａの発明と同じである。

ブロック１０２で得られた胸部画像の水平方向のサイン
を第１３図に示す。このサインによって。

最小および最大位置が決まり（ブロック１ｏ４）。

ブロック１０６では、心臓矩形を割り出す３つの重要な
ａ４ラメ−ターによって、最高ピーク位置である中心（
ＭＤＬ　）　、　ＭＤＬの左側の最小値（ＲＥＨ）の位
置と、画像の左端部の中間に位置する右側のが一ド（Ｒ
Ｇ　）、およびＭＤＬの右側の最小値（ＬＥＨ）の位置
と画像の右端部の中間に位置する左側のが−ド（ＬＧ）
の位置を算出される。垂直方向のサインセレクターＩＱ
８によりて割り出した滑らかな垂直方向のサイン（第１
３図のＲＧとＬＧの間の領域にある）を第１４図に示す
。最小検出回路１１０によって算出したこの垂直方向の
サインの最小値は、心臓矩形の頂部ガード（ＴＧ）を推
定するのに用いられる。

第１５図は、垂直プロフィールセクター１１４によって
、第１３図のＬＧに沿った元の（縮小）画像データから
割り出したプロフィール（つまり。

画素値の分布）であシ、第１６図の曲線は微分回路およ
びピーク検出器１１６によって出された最初の微分係数
である。第１５図は、胸部Ｘ線写真の横隔膜の上部に対
応して画素値が急変する位置を示す。このため、第１６
図に示す垂直方向のプロフィールの微分係数の鋭角なピ
ークが、左側の肺の横隔膜の位置となる。心臓の下部が
横隔膜の頂部よシも下過ぎないので、横隔膜の平均位置
と胸部画像の下端部の中間として下部が−ド（ＢＧ）が
決定する（ブロック１１８）。第１７図に示すように、
心臓矩形はノ々ラメ−ターＴＧ、ＢＧ。

ＲＧ、ＬＧにより割り出される。

次は、第１１図を参照して、心臓の境界線のポイントの
検出および横隔膜の端部の検出（第９図のブロック２０
０）について説明する。

心臓の境界線は心臓の矩形内で検索する。他の臓器と重
複するため写した心臓の境界線の上部および下部は不明
瞭である。このため、心臓矩形の写した心臓の右側およ
び左側の境界線を決める。

心臓の右側の境界線はＭＤＬとＲ２Ｏ間の領域にあシ、
一方心臓の左側の境界線はＭＤＬとＬＧＯ間の領域にあ
る。境界線のポイントは１元の／縮小した画像のデータ
の水平方向のプロフィール（第１１図のブロックＪ０２
）の選択および水平方向のプロフィールの端部の検出に
よって割り出すことができる。これらの水平方向のプロ
フィールの画素値が心臓の境界線で極度に変化するので
、微分回路およびピーク検出器２０４によって水平方向
のプロフィールの最初の微分係数が算出され。

各境界線のポイントは最初の微分係数の各最大値つまり
各ピークの位置で限定される。この作業がＴＧからＢＧ
まで５本の画素線ごとに繰り返される。

心臓の境界線は胸部画像の中に連続的にあると見做され
るので、また２つの近接した境界線のポイントの横方向
の位置（つまυχ軸）は似ているので、境界線のポイン
トは前の２つの境界線の４インドで決めた制限範囲での
み検出される。初めに、左側の肺の最初の２つの境界線
のポイントがＬＧとＭＤＬの間の範囲で検出される。残
りの境界線のポイントを出すために、最後に検出したポ
イント付近に可変範囲ができる。最初の範囲の中から選
択された幅は、左右両側に８つの画素を含む。

しかし、最後に検出した２つのポイントのＸ座標が比較
されて、該範囲の右側および左側が調節される。例えば
、検出したポイントが最初のポイントよりも右に移動し
たとすれば、範囲の右側はその移動分だけ増加するが、
第１８図に示すように。

範囲の左側はそのまま変動しない。同様に、検出したポ
イントが前のポイントよシも左に移動したとしたら、範
囲の左側はその移動分だけ増加するが、範囲の右側は変
動しない。

つまり、これらの範囲の幅は、像の下部方向に向かって
検索するごとに増加していく。可変範囲方法を用いるの
は、心臓の境界線に不正確な検出値がでないようにする
ためである。範囲が一定している場合や、範囲が狭すぎ
る。つまり次のにしい」端部を求めるだけの幅がない場
合は、一つでも不正確々検出値が出ると続いて多くの誤
差を生じることになる。しかし、範囲が広すぎる場合は
。

他の比較的大きな肺構造の不正確な検出値が出てしまい
、検出した境界線が大きく異なることになる。

ブロック２００では、肺の垂直方向の下限を推定する場
合や上記の方法で検出した心臓の境界線のポイントが「
正しい」端部位置であるかどうかを確認する場合に、横
隔膜の端部のポイントが用いられる。これは心臓の境界
線に適した垂直方向の範囲内にある。横隔膜下方の心臓
の境界線のポイントは端部のポイントはど確かでないの
で、横隔膜の高さを利用して横隔膜の下方に生じる心臓
の境界線は不確かなポイントとして除く。

横隔膜の端部のポイントは、垂直方向のプロフィールを
一定範囲方法で検査する場合を除き、心臓の境界線のポ
イントを検出する際のプロフィールの検索をもとにして
検出される。最後に、垂直方向のプロフィールセレクタ
ー２０８が、垂線５本毎の間隔で垂直方向のプロフィー
ルを選択する。

微分回路およびピーク検出器２１０は、各垂線方向のプ
ロフィールの最初の微分係数および最初の微分係数それ
ぞれのピーク値を算出する。その後、各ピーク値が横隔
膜の端部のポイントとなるように計算する。右側および
左側の肺の横隔膜の端部開始位置は、まずＲＧおよびＬ
Ｇに沿って検索される。前の端部のポイントの上下６画
素の一定範囲で、垂！ｆ＃５本毎の間隔で垂直方向のプ
ロフィールを検索する。垂直方向のプロフィールおよび
最初の微分係数が３×３マ）　ＩＪクスおよび３デイン
トの移動平均をそれぞれ構成するフィルターによって滑
らかとなる。

第１１図のブロック２１４でＦｉ、検査によって心臓の
境界線と横隔膜の端部のポイントが重複しているかどう
かを判断する。特に、心臓の境界線のポイントと左側の
肺の横隔膜の端部のポイントとの関係を検査して、検出
した心臓の境界線のポイントが移軌分散コサイン関数に
適合するかどうかを決定する。横隔膜よりの下方の写し
た心臓の境界線のポイントは不明瞭なため、心臓の境界
線のポイントのデータセットには含まれない。これは第
９図のブロック３００で行う。

第１９図に示すように、横隔膜のｎ番目の端部のポイン
ト（＞（１，、ｙｌ、　）のＸ座標ＸＩｎが、心臓の境
界線のポイントｍ番目および（ｍ−１）番目の２つのＸ
座標間に位置する場合％Ｘ座標Ｘ０　　での２つの境界
線のポイントの接線のｙ座標の数値Ｙが決まる。ＹとＹ
ｌ　　の間の差Ｄｙの距離が７画素以内の場合は、横隔
膜のｎ番目の端部のポイントは心臓の境界線のポイント
と重複していると考えられる。７画素を超える場合は重
複していない。この重複検査は、ＬＧ付近の３つの横隔
膜の端部のポイントおよび■几に最も近い３つの端部の
ポイントで行う。上記の基準を基にしてこの３つの端部
のポイントの２つ以上重複する場合は、ＬＧ付近の横隔
膜の端部のポイントまたはＭＤＬ付近の横隔膜の端部の
ポイントの何れか一方が実際に重複しているのは確実で
ある。

第２０図に示すように、心臓の境界線と横隔膜の端部と
の関係は４つのケースに分類される。下記に説明する４
つのケースを示すこれらのパターンに従って有効な心臓
の境界線および横隔膜の端部が選択される（第１１図の
ブロック２１６に示す）。

ケース１．ＬＧの端部のポイントは重複しているが、　
ＭＤＬ付近の内側のポイントは重複していない。この場
合、全ての交点 より上の横隔膜の端部のポイントおよ び心臓の境界線のポイントは全て有効 とする。

ケース２．ＬＧの端部のポイントおよびＭＤＬ付近の内
側のポイントは両方とも重複し ていない、これには２つの可能性があ る。つまり、心臓の境界線が横隔膜の １部と交差している（第２０図に示す）。

または横隔膜の端部が心臓の境界線に 届いていない（図示せず）場合である。

心臓の境界線が横隔膜の端部と交差し ている場合は、交点よシ上方の全ての 横隔膜の端部のポイントおよび心臓の 境界線のポイント、また横隔膜の端部 が心臓の境界線に届かない場合は、横 隔膜の端部の最も深い位置よりも上方 の全ての横隔膜の端部のポイントおよ び心臓の境界線のポイントが詳しい分 析に利用される。

ケース３．ＬＧの端部のポイントおよびＭＤＬ付近の内
側のポイントが共に重複してい る。この場合、横隔膜の端部のポイン トは全て無視され、ＬＧの横隔膜の端 部より上方の心臓の境界線は全て分析 に利用される。

ケース４．ＬＧの端部のポイントは重複していないが、
　ＭＤＬ付近の内側のポイントは重複している。このよ
う々場合は、心 臓の境界線に重複している場合を除き。

横隔膜のポイントは全て維持される。

心臓の境界線のポイントのカット・オ フレベルは内部横隔膜の端部のポイン トである。

左側の肺の心臓の最も低い境界線の位置が上記の方法に
より決まり、ブロック２１６の右側の肺の心臓の境界線
の下限が、心臓の境界線に最も近い横隔膜のｙ座標によ
って決壕る。

第９図のブロック２００が完了すると、本発明の処理は
モデル関数の心臓の境界線の適合へと進む（第９図のブ
ロック５ＯＯ）、ブロック３００は第１２図に詳細に示
す。

心臓の上部で検出された境界線のポイントは「実際の」
心臓の境界線には含まれないことが多いが、上部の縦隔
には含まれる。これらの上限のポイントを取り除くため
に、次の方法が用いられる。第５図に示すように、０位
のフーリエ係数の振幅は他の係数の振幅よシもかなり大
きい。これけ心臓の形がほぼ円形であることを表す。こ
のため、第１２図のプ覧ツク３０２に示すように、心臓
の左側の境界線の３つの低いポイント３５２゜３５４．
５ＳＳ（下から２番目、３番目、４第り。

および心臓の右側の境界線の２番目に低いポイント３５
８に適合する円３５０が割り出される。続いて、直径が
第１の円のそれぞれ０．８倍および１．２倍の２つの円
３６０および３６２が割り出される。これは心臓の境界
線のポイントの選択範囲を示す（第２１図）。同心円３
６０および３６２の内部に位置する境界線のポイントが
、心臓の輪郭を決定する際には、モデル関数（第１２図
のブロック３０４）に適合するようになる。第２１図に
示すように、適合した境界線のポイントには、ポイント
３５２，３５４，３５６．３５８．および四角で囲んだ
ポイントが含まれる。

モデル関数への適合および適合した輪郭の修正は、ブロ
ック３０４で最小二乗方法を用いて行われ、写した心臓
の選択境界線のポイントに適合する方程式３の移動分散
コサイン関数のパラメーターを上記の方法に従って求め
る。このように、この技術を用いて心臓の全体的な輪郭
を推定し、心臓のサイズに関する・ぐラメ−ターも決定
する。しかし、一定の形をした投射心臓が非常に大きい
場合、普通心臓の下限ＶｉＸ線専門医が引いた輪郭より
もかなり低くなることが判明した。また、はとんどの心
臓の境界線の上部のポイントはこの手順に適合しないた
め、「縦長の」心臓の（下記に説明する）について予想
した心臓の輪郭は実際の輪郭よりもかなり小さくなるこ
とが判明した。このため、これらの不適切な輪郭を修正
して、これらの輪郭をＸ線専門医が引いた輪郭と合うよ
うにした。下記に説明する方法によって修正した。

まず、ブロック３０６で、心臓の形およびサイズを検査
し、大きい場合または形が異常な心臓の場合心臓の下限
を修正する必要があるかどうか判断する。修正が必要な
場合は、心臓の下限を下記に説明するように修正する（
ブロック３０８）。

第２２図に示すように、横隔膜の端部との接点付近の心
臓の境界線の形を考慮して写した心臓の形を４つのグル
ープに分類する。タイプＡは標準的な心臓によく見られ
る形である。これは、横隔膜の端部付近内方にカー！す
る２本の心臓の境界線を特徴とする。内方にカーブする
曲線はＸ（つまり、近接した心臓の境界線のポイントの
横の座標）と比較することにより検出する。タイプＢは
。

内方にカーブする心臓の境界線が左側の肺に一本あるが
、他の曲線は外方にカーブする。タイプＣは、外方にカ
ーブする心臓の境界線が左側の肺に一本あるが、他の曲
線は内方にカーブする。タイプＤは、外方にカーブする
心臓の境界線が二本ある。これはサイズの大きな心臓の
場合によく見られる。

心臓のおおよその直径が１２のを超え形がタイｆＢかＣ
かＤＶＣ４てはまる場合は、心臓の下限に修正が必要と
なることが判明し念。心臓が肥大していると、他の臓器
によって下限が上方に押し上げられて制限されるので、
心臓の形はとても円形とは言えない形となるものと思わ
れる。５０枚の胸部画像を分析した結果、下記に説明す
るように。

ブロック３０８を補足して心臓の輪郭の下部を修正する
ことが決定した。

ブロック３０８では、心臓の中心よシ下方の境界線のポ
イントを出すために、心臓の境界線の中心からの垂直方
向の距離を補正係数を用いて縮小する。心臓が１６ＣＦ
Ｉ＋を超え、形がタイプＡ以外の場合は、補正係数は０
，５、つまり、心臓の下部の推定輪郭のｙの位置を１／
２だけ縮小する。心臓のサイズが１２ｄ〜１６ｍで形が
タイプＡと異なる場合は、補正係数は線形的に１．０か
ら０．５の範囲で変化する。つまり、１２個の心臓の補
正係数は１．０となる。しかし、心臓の形がタイプＡま
７ＩＣは心臓のサイズが１２α未満の場合は、補正する
必要がないので、心臓の下限には如何なる修正も加えず
に、ブロック３θ６からブロック３１０に進む。補正し
た心臓の輪郭とＸ線専門医が引いた輪郭を比較すると、
ブロック３０８で補正した心臓の輪郭はＸ線専門医が引
いた輪郭とは明確に類似している。

第１２図に示すように、ブロック３０８で心ＰｉＡの下
限を補正した後、処理はブロック３１０へと進み、問題
の心臓が「縦長の」心臓かどうか検査する。

写した心臓の中には、水平方向の（つまり横方向）直径
よりも垂直方向（つまり高さ）がかなり長いことを特徴
とする形のものがある。本明細書では、これらの心臓を
「縦長の」心臓とする。既に説明した通シ、心臓の下部
にある多少の境界線のポイントでのみ割り出した円で、
そのような縦長の心臓の形かどうかを予測するのは困難
なことが多い。適合させるのに必要な上限のポイントの
一部はデータセットから除かれることが判明している。

そのためにコンビエータで割り出した心臓の輪郭が、Ｘ
線専門医が示した輪郭よりも小さくなってしまうからで
ある。これらのエラーを修正するために、除かれた境界
線のポイントと１１１！Ｄ出した右側の肺の心臓の輪郭
との位置関係を調べる。

このような場合はＣつまり、縦長の心臓の場合は）。

除かれた境界線のポイントは普通輪郭の左側（つまり、
右側の肺の心臓の輪郭）に位置する。このため、これら
の除かれた境界線のポイントは再び検査されて、適合す
るためにデータセットに含むべきかどうか判断される。

この検査（ブロック３１２）は、左側の輪郭で除かれた
境界線のポイントの中の最も低いポイントから始める。

境界線のポイントの中の最も低いポイントが左側の輪郭
に位置する場合１選択された境界線のポイントの右側に
位置する場合、および除かれた境界線のポイントの直ぐ
下の２つのポイントから線形補外法によって推定したポ
イントからの距離が５画素以内の場合は、この除かれた
ポイントは新たにデータポイントとして選択される。次
のポイントにも同じ検査を繰り返し行う。２つの連続し
たポイントが除かれると、ブロック３１２の処理は終了
する。ブロック３０４で、適合に用いた補正済みの境界
線のポイントによって新しいモデル関数のパレメターが
決まる。

ブロック３１０に続いて、心臓の境界線のポイントをそ
れ以上修正する必要がない場合は、第９図に示すように
、心臓の寸法および写した部分が割り出され（ブロック
４ｏＯ）％モニターに表示される（ブロック７ｏｏ）。

心臓の絶対サイズの測定は臨床診断情報として重要であ
る。しかし、心臓の拡大係数は正確に知ることができな
いことがあるので、Ｘ線写真の分析では臓器の実際の寸
法を正確に測定することができない。このような場合、
心胸比（心臓のサイズに対する肺のサイズの比率）など
、Ｘ線専門医Ｆｉ２つの寸法の比率によって心臓のサイ
ズが異常かどうかを判断するための有効な情報を得るこ
とができる。このため、第９図に示すように、処理（ブ
ロック４ｏｏ、ｓｏｏ、６ｏｏ）が実行されて、自動的
に心臓の寸法関係が算出される。下記に説明するように
、ブロック４００および５００の処理が実行されると、
ＰＡ胸部Ｘ線写真の肺に対する寸法が測定される。

ブロック６００では、算出した心臓の輪郭の水平方向の
最長寸法から求めた心臓の横断面の直径。

心臓の輪郭の垂直方向の最長寸法から求めた心臓の高さ
、および長い直径および幅の広い直径（つまシ最大直径
および最大直径に垂直な方向の直径）がそれぞれが第２
４図に示すように測定される。

また、心胸比（ＣＴＲ）も測定される。

ブロック４００では、ＲＧとＬＧの間の範囲で求められ
た垂直方向のサインを、寸ず胸部画像の頂端部からＴＧ
（心臓の矩形の頂部）まで求められる。胸部画像の頂端
部付近にあるサインの最初の幅の広いピークで、肺の上
限の位置を決定できる。胸部の端部は、肺の頂部からＢ
Ｇの範囲で選択された水平方向のプロフィールの最初の
微分係数のピークで検出される（胸郭の端部の測定方法
に関する技術の詳細については、関連技術として、同一
所有権で同時係属中の１９８８年８月３日出願の米国戦
許出願番号０７１０３１，１４３を参照。この方法は、
心臓の境界線のポイントの検出方法と基本的には同じで
ある。第９因のブロック５００では２各肺の胸部の端部
の検出ポイントは４次の多項式にそれぞれ適合される。

他の多項式が、肺の頂部付近の胸郭の上端部への適合に
用いられ、両方の肺の胸郭の端部に問題なく当てはまる
ようにする。肺の下限は横隔膜の端部の中間高さで決ま
る。胸部直径は、横隔膜の最も高い位置での右側と左側
の胸部の端部間の距離から求められる。胸部Ｘ線写真の
肺の面積は、適合曲線および肺の下方の境界線で囲まれ
た部分から推定できる。

本発明の技術を５０枚のＰＡ胸部Ｘ線写真の分析に適用
することによシ、心臓と肺に関連する心臓の輪郭および
パラメーターが得られた。この結果を２人のＸ線専門医
が検査した。この推定輪郭はＸ線専門医が予測した輪郭
に匹敵するため、Ｘ線専門医はこれらの推定輪郭を心臓
のサイズに関係するパラメーターを求めるために使用可
能であると−う結論を出した。第２３図は、半径距離に
よる極座標の心臓の輪郭を示す。

肺が極度に大きいために胸郭の端部の一部が見られない
ような場合の画像を除けば、胸郭の端部も明確に検出さ
れた。心臓の輪郭、肺の輪郭、心臓と肺に関するその他
のパラメーター（第２４図）がＣＴＲモニターに表示さ
れる（第９図のブロック２００）。表示された／９ラメ
ーター（ブロック７００）には、第２４図に示す如何な
る寸法も全て入っている。これには上記に限定した心臓
の横断面の直径、心臓の高さ、および心臓の長い直径と
幅の広い直径、さらに、横隔膜の平均高さから肺の上部
までの距離として測定される胸部の高さ。

横隔膜の高さで胸郭の幅として測定される胸部の横断面
の直径、および心臓の横断面の直径対胸部の横断面の直
径の比率である心臓の心胸比（ＣＴＲ）なども含まれて
いる。

次は、写した心臓の境界線のポイントを測定する別の方
法を説明する。第２１図について説明した上記の方法に
代わるこの測定方法は、直交する２方向、つまり胸部像
の水平および垂直方向、で求められる端部の傾度（つま
υ傾斜度）の分析に基づく。下記に詳しく説明するよう
に、この方法の利点は、心臓の境界線と横隔膜の端部と
の間の接点の正確な割り出しである。

この代案方法の独特な特徴を第２５図および第２６図に
示す、実例として左側の肺の部分のみを示す、心臓の境
界線の端部のポイントを求めるには、ＭＤＬと胸郭の端
部（胸郭の端部は肺のサイズに関するパラメーターを決
める際に上記に説明するような配置となることがある）
の間のＴＧに沿っ九人平方向のプロフィールから始める
。先ず。

幅の狭い水平方向の帯状領域の画素値で水平（Ｘ−）お
よび垂直（ｙ−）方向の２つの端部の傾度を求める。帯
状領域とは１例えば、最初の微分係数またはＰｒｅｗｉ
ｔｔ　（プレウエツチ）フィルターや８ｏｂｅｌ（ソペ
ル）フィルター（Ａｓ　Ｒｏｓｅｎｆａｌｄ　’４．デ
ジタルピクチャー処理、第２版、　４２　：　ｐ、ｐ、
　８４−１１２：アカデミックデレス、１９８２年を参
照すること）等の端部のフィルターを用いて、ＴＧに沿
った垂直方向の高さが３画素で左から右へ広がった帯な
どである。また、水平（Ｘ−）および垂直（ｙ−）方向
の２．つの端部の傾度にはそれぞれＧＫおよびＧｙが印
しである。続いてＳ端部の全体的な傾度Ｇおよび端部の
傾度θの方向（！たけ角度）を下記の方程式を用いて算
出する。

Ｇ＝　　Ｇ、”＋Ｇ、’　　　　　　　　（５）端部の
ポイントを最大Ｇ値に示すＴＧに沿った線上の位置で測
定する。第２５図では、端部のポイントを小さい丸いド
ツトで示し、この端部のポイントでの端部の最大傾度の
方向を小さい矢印で示す。これは１画素値の増加方向お
よび最大傾斜がＴＧに沿って生じる方向に対応している
。普通、この矢印の方向は心臓の境界線を表す絆に対し
て垂直である。

同様に、ＴＧとＢ２Ｏ間の水平方向のプロフィールで最
大Ｇ値を測定することＫより、心臓の境界線および横隔
膜の端部の補足の端部のポイントも求める。心臓の境界
線が連続的であり、横隔膜の端部が心臓の境界線の下部
と接しているので。

これらの補足検査は水平方向の制限範囲でのみ行われる
（菓２５図に水平線で示す）。第２５図で重要なのは、
心臓の境界線の層下部より下方で汀。

矢印の方向が著しくなっている（約９０度）ことである
。これは、普通横隔膜の端部は心臓の境界線に対して垂
直方向にあるからである。

この代案方法の有効性を量的に示すために、胸部画像か
ら求めた端部の傾度および方向の変化を第２７図および
第２８図に示す。第２７図は、端部の全体的な傾度およ
びＧｘおよびＧアの絶対値Ｃつまシ量）を垂直方向の距
離に沿ってグラフにしたものである。比較すると、心臓
の境界線の範囲では、ＩＧｘＩはＧにほぼ等しく、ＩＧ
ｙｔけかなシ小さい、これは、心臓の境界線がＸ方向に
対してほぼ垂直方向にあるからである。しかし、横隔膜
の端部の範囲では、　　Ｉ　Ｇｙ＋は大幅に増加してＩ
Ｇｘｌよシも大きくなる。これは横隔膜の端部の方向が
心臓の境界線の方向と全く異なるからである。

心臓の境界線から横隔膜の端部へのこの変化を第２８図
では端部の最大傾度の方向で著しい減少を示している。

この減少は、垂直方向の距離に対する角度のプロットの
最小ピークまたは高い減少率で検出できる。

これにより、端部の傾度方向での最小ピークを用いて、
心臓の境界線の最も低い端部のポイント。

さらに垂直方向のプロフィール分析を基にした横隔膜の
端部を正確に検査するための開始位置のポイントも測定
できる。第２６図に示すように、この検査は開始位置の
ポイントの左右両サイドの各垂直方向のプロフィールの
一定範囲にわたって行う。端部の傾度およびその方向は
水平方向のプロフィールで先に説明した方法と同様に、
垂直方向のプロフィールにそって算出される。各垂直方
向のプロフィールで、最大Ｇ値を生じる位置は３次多項
式の曲線に当てはめて横隔膜の端部を求めることができ
る。

心臓の境界線および横隔膜の端部を正確に測定するため
に、２つの端部の傾度を用いるこの方法の有効性を、第
２９図のデカルト座標にＧおよびＧ、をプロットしてさ
らに詳しく示す。心臓の境界線の水平方向のプロフィー
ルの分析で出した端部の傾度値（九点）は左下方（ＧＫ
の反対側）に分布している。しかし、横隔膜の端部は心
臓の境界線の最も低いポイントより下方の水平方向のプ
ロフィールに含まれるようになるので、端部の傾度（九
点）は第２９図の左上方に移動する。しかし。

これらの端部の傾度（九点）は、横隔膜の端部について
の垂直方向のプロフィールから求めたその他の端部傾度
（′ｙ５と同じ範囲に集まっている。これにより、心臓
の境界線および横隔膜の端部を出すための端部傾度の２
つのグループの識別が明確、つまりプロフィールの検査
方向には関係なく、心臓の境界線に属する左下方のポイ
ントおよび横隔膜の端部に属する左上方のポイントとに
分離することが判明した。

心臓の境界線を割）出すための本発明による代案技術を
要約すると、心臓の境界線の端部のポイントおよび横隔
膜の端部は、胸部Ｘ線写真の直交する２方向（水平方向
および垂直方向）で２つの端部の傾度を求めることによ
シ、また、端部の傾度および／または端部の最大傾度の
方向の著しい変化を基にした心臓の境界線および横隔膜
の端部を識別することによシ正確に割り出される。一方
。

全体的な端部の最大傾度は、胸部画像の水平方向および
／″ｌ！たけ垂直方向のプロフィールに沿って検査され
る。

上記から明らかなように、上記技術を考慮すると本発明
は数多くの変更および変形が可能となる。

例えば１本発明に従って、モデル関数で適合される。左
側および右側の心臓の輪郭のポイントを割り出すには手
先の技術を導入することができる。

このような作業を実行するには、７′ソタルによる心臓
の画像がタッチスクリーンに表示されるので、Ｘ線専門
医は、タッチスクリーンの各位置に触れるだけで、いく
つかの明視化した心臓の境界線および／″！たは横隔膜
の端部のポイントを比較的容易に割り出すことができる
。また、それに代わるものとして、モニターに表示され
るＸ線写真画像から心臓の境界線のポイントを選択する
のにカーソルをマウスで操作することも可能である。上
述のように１本発明によるモデル適合関数およびモデル
修正関数で計算することによって、心臓の完全な輪郭を
割）出すことができる。付属のクレームの範囲内で、こ
こに明確に記載した以外にも本発明を実施することがで
きる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば心臓の横断面の直径、長手
方向の心臓の直径、長い直径、広い直径、写した心臓部
分、心胸比（心臓の横断面の直径に対する胸部の横断面
の直径の比率）および写した心臓面積に対する写した肺
面積の比率である、心臓と肺のサイズを基にして算出で
きる／ｆラメーターを、デジタル胸部Ｘ線写真から自動
測定する丸めの方法および装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は心臓の影のアウトラインまたは輪郭として、４
本の黒線は４人の放射線専門医が描い光輪郭、白線はそ
の平均輪郭を示す図である。 第２図は心臓の中心から引いた垂直方向の軸で測定した
半径距離および角度によって心臓の輪郭を表す極座標シ
ステムを示すものであシ、左側の肺で測定した角度は正
の値、右側の肺の角度は負の値となることを示す図であ
る。 第３図は４人の放射線専門医が示し比心臓の影の輪郭の
差を図示するものであシ、第２図の極座標の半径距離に
よって表すことを示す図である。 第４図は５種類の胸部Ｘ線写真の心臓の影の平均輪郭を
図示する極座標グラフ図であシ、心臓のおおよそのサイ
ズは約５３から８−であることを示す図である。 第５図は心臓の影を描いた輪郭の半径距離の分布を正規
化したフーリエ係数の振幅を示すグラフ図である。 第６図は放射線専門医が示した輪郭の平均輪郭と、０位
、２位、３位の係数のみを使用する逆フーリエ変換によ
って算出し再構成した輪郭の比較を示す極座標グラフ図
である。 第７図は放射線専門医による平均輪郭と、フーリエ分析
方法および移動分散コサイン関数を用いて心臓の境界線
のポイントの小さい数値で算出した予想輪郭の比較を示
す極座標グラフ図である。 第８Ａ図、第８Ｂ図、および第８Ｃ図は、心臓の境界線
のポイントに適合するように使用した移動分散コサイン
関数を示すグラフ図であシ、第８Ａ図は関数角度による
半径距離の分布を示す図。 第８Ｂ図はデカルト座標システムに示す閉曲線を示す図
、および第８Ｃ図は位相の項による閉曲線の回転にかか
る関数を示す図である。 第９図乃至第１２図は本発明に従って分析した構成を機
能的に示すブロック図である。 ！１３図は胸部Ｘ線写真で求めた滑らかな水平方向のサ
インを示すものであり、心臓の矩形の決定に必要な右側
のガード（ＲＧ）、左側のガード（ＬＧ）、および中間
（ＭＤＬ　）を示すグラフ図である。 第１４図はＲＧとＬＧの間の範囲で求めた滑らかな垂直
方向のサインを示すものであり、このサインの最小値か
ら心臓の矩形の頂部ガード（ＴＧ）含水められること金
示すグラフ図である。 第１５図はＬＧに沿って出した滑らかな垂直方向のプロ
フィール、横隔膜の４部付近の滑らかな垂直方向のプロ
フィールの画素値の着しい変化を示すグラフ図である。 第１６図は第５図に示す出直方向のノロフィールの滑ら
かな最初の微分係数を示すものであ夛、横隔膜の端部全
垂直方向のゾロフィールの最初の微分係数のピーク値か
ら求められることを示すグラフ図である。 第１７図はＴＧ、ＬＧ、ＲＧおよび下部のガード（ＢＧ
）で出した心臓の矩形を示すものであり。 １３Ｇは横隔膜の端部の卑近高さと胸部−１の下部との
間の中間に位置することを示す図である。 第１８図は心臓の境界線のポイントの測定に可変範囲を
用いるグラフ図である。 第１９図は本発明に従って心、藏の境界線と横隔膜ｏＦ
ｊｓ部位置が重複および交差しているかどうかを判断す
るための検査を示すものであり、横隔膜の端部の値（ｘ
”ｔ　ｙ”）と線形に補間した値（Ｘ８Ｙ）との差距離
が７画素未満の場合は、横隔膜の端部および心臓の境界
線は重複していると考えられ、また７画素以上の場曾は
重複していないと考えられることを示す図である。 第２０図−）か）（０）（ｄ）は左側の肺の心臓の境界
線のポイントと横隔膜の４部のポイントが重複（交差）
関係にある４種類のケースを示す図である。 第２１図は心臓の輪郭金側９出す際に利用される心臓の
境界線のポイントの選択手順のグラフ図である。 第２２図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）は心臓の境界
線および横隔膜の端部の／４’ターンに従って分類する
４種類の心臓の形を示す図である。 第２３図は自動的にコンピュータで算出した心臓の影の
輪郭と放射線専門医が示した輪郭の比較を示す曲座標グ
ラフ図でめる。 第２４図は胸部Ｘ線写真の心臓と肺の投射画像のための
ｉ＋ラメ−ターを示すものであシ、心胸比（ＣＴＲ）は
心臓の横断面の直径に対する胸部の横断面の直径の比率
として計算されることを示す図である。 第２５図は本発明の別の実施例に従って胸部Ｘ線写真か
ら心臓の境界機の端部および横隔膜の端部を測定するた
めに端部のポイント（小さい火点）と最大端部の傾斜方
向を示す図である。 第２６図は垂直方向のプロフィールの最大端部の傾度を
検出することによって横隔膜の端部の値（イ）を測定す
る方法を示す図である。 第２７図は心）虞の境界線および横隔膜の端Ｓを水平方
向のプロフィールを検索することによって求めた全体的
な４部のＩ頃度および方向の変化を示すグラフ図である
１゜ 第２８図は水平方向のプロフィール検索によって求めた
最大端ｔ！！５傾度の方向の変化を示すグラフ図である
。 第２９図は水平方向（小さい火点）と垂直方向（Ｘ）の
プロフィール検索によって求めた２つの４ｆｆ１５の傾
度の分布を示すグラフ図である。 ８０・・・デシタル胸部画儂、ｙｏ・・・メモリ、１０
０・・・心ｊ藏の矩形算出、２００・・・心臓の境界機
及び横隔膜の４部の検出、３００・・・モデル関数の心
；Ｉ４１の境界線への適合、大きい心臓及び縦長の心臓
に対する係数適合、４００・・・境界機及び胸部の検出
、５００・・・多項式への適合処理、６００・・・心臓
の寸法および写した部分、肺のサイズ、ＣＴＲ等の算出
、７００・・・表示。 第２図 第１図 第３図 第 図 フーリエ係数の位数 第５図 角　度（度） 第８Ａ図 第８Ｂ図 第８Ｃ図 ＃１９図のプロｌり３００へ 距離（画素ＦｋＬ） 第１３図 第１５図 第１７ 図 ！５り 第１８図 第１９図 第又図 第２５図 垂直方向！！離（１累単位） 第２８図 １、事件の表示 特願平１−３０４５４２号 発明の名称 被写体輪郭計測方法および装置 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ザ・ユニバーシティー−オブ・シカゴ ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 水平方向端部傾度 第２９図 ７、補正の内容 （１、発明の名称を「被写体輪郭針ΔＰ１方法および装
置」と訂正する。 （２、特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （３）明細書第２頁第１１行〜第１３行の「本発明は、
〜である。」を「本発明は、デジタル胸部Ｘ線写真にお
ける心臓や肺等の被写体の輪郭を計測する方法および装
置に関する。」と訂正する。 特許請求の範囲 測装置。 写体の輪郭を描出する手段とからなる被写体輪郭計測装
置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）心臓の輪郭の左右両側の心臓の境界線のポイント
   を検出し、予定したモデム関数を検出した該心臓の境界
   のポイントに適合させて、適合したモデム関数を基にし
   て完全な心臓の輪郭を割り出すことを特徴とする胸部Ｘ
   線写真に写っている対象物である心臓の輪郭測定方法。
2. （２）胸部Ｘ線写真に対応するデジタルデータを出す手
   段と、デジタルデータを処理して心臓の輪郭の右側およ
   び左側の心臓の境界線のポイントをいくつか検出する手
   段と、予定したモデル関数を検出した心臓の境界線のポ
   イントに適合させ、適合させたモデル関数をもとにして
   完全な心臓の輪郭を描き出す手段から成ることを特徴と
   する胸部Ｘ線写真から心臓の輪郭を測定するための装置
   。
3. （３）胸部Ｘ線写真から描き出した画像を表示する手段
   と、表示した画像から心臓の輪郭の右側および左側の心
   臓の境界線のポイントをいくつか選択する手段と、予定
   のモデル関数を選択した心臓の境界線のポイントに適合
   させて、適合したモデル関数を基にして完全な心臓の輪
   郭を引き出す手段とから成ることを特徴とする対象物の
   胸部Ｘ線写真から対象物である心臓の輪郭を割り出す装
   置。