JPH06123B2

JPH06123B2 - 胸部ｘ線検診支援装置

Info

Publication number: JPH06123B2
Application number: JP60166265A
Authority: JP
Inventors: 安弘木下; 嘉純安田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS6226047A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、Ｘ線画像情報に基づき自動的に胸部Ｘ線画像
（被検体）の異常の有無を調べ、Ｘ線検診を支援する胸
部Ｘ線検診支援装置に関する。

［従来の技術］学校，会社等の団体では、年一回程度のＸ線間接撮影に
よる胸部の検診が義務付けられており、それらのＸ線写
真は専門医によって一つ一つ読影され、異常の有無をチ
ェックされる。

このような作業は従来全て手作業で行われており、その
手助けをするものとして、ロール状のフィルムを自動的
に搬送し、次々に別の写真を拡大表示するビュアー等が
開発されているに過ぎない。

［発明が解決しようとする問題点］Ｘ線間接撮影は、検診の対象となっている者全てについ
て行われるため、これらのＸ線写真の数は膨大なものと
なり、医師が全てを読影するためには、多くの時間を要
する。例えば、学生数１万人の大学では、医師２名によ
って約２か月の期間を要すると言われている。

又、短かい間に高度な判定を行うことを繰り返すため、
長時間この作業を行うと精神的及び肉体的疲労が大き
く、注意力の低下から疾病を見逃す恐れがある。

更に被検体の個人差による写真の出来上がりも大きくば
らつくことが多く、中には濃度が高くなり過ぎ肉眼では
読影が困難になる場合がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は、Ｘ線写真検診における医師の読影作業を支援し、検
診の効率と正確さを向上させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の代表的なものの特徴は、以下のとおりである。

すなわち、Ｘ線画像情報を記憶する装置と、該装置に記
憶されたＸ線画像情報を順次読み出し、肺野領域と横隔
膜との境界線を抽出する装置と、抽出された前記肺野領
域と横隔膜との境界線の形状に関し、横隔膜の形がな
めらかな円弧状であるかどうか、右の横隔膜が左のも
のより高い位置にあるかどうかという、検診項目に相応
した所定の計測・演酸を行う装置と、該計測・演算を行
う装置により得られたデータについて、下記〜の判
定基準を適用し、その基準の少なくとも一つに合致する
場合に、被検体に異常があると判定する、正常／異常の
判定を行う装置と、該正常／異常の判定を行う装置によ
る判定結果を知らせる装置とからなることを特徴とする
ものである。

（判断基準）該境界線の両端を結ぶ直線の傾きの値が基準範囲以外
の場合該境界線の両端を結ぶ直線と実際の境界線とのずれの
量が基準値を越えた場合該境界線を２次曲線で近似し、近似した２次曲線の係
数の値が基準範囲以外の場合該境界線を２次曲線で近似し、近似した２次曲線と実
際の境界線とのずれの量が基準値を越えた場合該境界線の両端の距離の値が基準範囲以外の場合左横隔膜の境界線が右横隔膜の境界線の位置よりも低
い位置にない場合〔作用〕本発明のＸ線写真検診支援装置では、陰影判断ではな
く、部位の境界線に的を絞つた処理を行う。したがつ
て、本発明の装置は、高度な階調処理が不要であり、ま
た、基本的には２値化データ処理のみでよく、処理が簡
単であり、低コスト化にも資するものである。

また、本装置を用いれば、医師は、特に、横隔膜の境界
線形状の判断が不要となり、その他の判断に集中できる
ことになり、診断効率の向上に資するものである。

［実施例］以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の要部構成を示すブロック図
で、この図は、Ｘ線写真を読取る画像入力装置も備えた
実施例を示している。図において、１はＸ線写真を読取
る画像入力装置で、例えばポリゴンミラー等を用いて光
スポットを胸部Ｘ線写真上で掃引して、その透過光をフ
ォトセンサに導き、得られた電気信号を順次Ａ／Ｄ変換
（アナログ／ディジタル変換）し、ディジタル画像デー
タとして出力するものである。この画像入力装置として
は、光ビームを偏向する構成ではなく、ＣＣＤ等の団体
撮像素子や撮像管を用いて電子的に走査する構成のもの
を使用してもよい。

２は画像入力装置１から送られてきた画像データ等を記
憶する画像記憶装置で、処理の高速性から通常はＲＡＭ
等の半導体メモリが用いられる。しかし、磁気ディス
ク，フロッピーディスク，光ディスク等のディスクメモ
リ、或いは磁気テープ，磁気バブル等を用いることも可
能である。

３は画像記憶装置２より画像データを順次読出し、肺野
に相当する部分と周辺の部分との境界線（輪郭線）を示
すデータを求める画像処理装置である。境界線の抽出方
法には、１次又は２次微分オペレータを入力画像に作用
させその後に２値化を行って境界を抽出する方法がある
が、本実施例では、後述の如く、まず入力画像データを
２値化し、３×３や２×２等の小画素領域からなるマス
クを用い、このマスクを移動しながら境界線を求める方
法を採用している。この２値化の闘値としては、例え
ば、各行の画像データの平均値をその行の闘値として用
いる。この闘値を用いれば、実質的に濃度変換を行つた
ことになり、濃度ヒストグラム等に基づき入力画像デー
タを濃度変換し、固定闘値を用いて２値化する場合に比
べて、処理が楽である。又、この画像処理装置３にて、
ノイズの除去が行われる。

４は抽出された境界線の形状に関し検診項目に相応した
計測・演算を行う画像計測装置で、画像処理装置３にて
求められ画像記憶装置２に格納された境界線データの中
から、必要なデータを読出して、後述の計測・演算を行
うもの、５は該画像計測装置４の出力から検診項目に関
する判定を行う判定装置である。判定装置５にて画像計
測装置の出力が正常の値を越えていると判定した場合に
は、異常であることが医師にわかるように表示装置６に
表示される構成になっている。

次に、上記実施例の動作を第２図乃至第９図を用いて具
体的に説明する。

（Ｘ線写真の入力）Ｘ線写真は、画像入力装置１によって約２００μｍのサ
ンプリングピッチで読取られ、濃度範囲０〜３を２５６
階調に量子化される。このときＸ線写真は正立して入力
され、第２図に示すように、写真の左上が（１，１）、
右下が（Ｋ，Ｌ）としたＫ行Ｌ列の行列として表現さ
れ、画像記憶装置２に格納される。尚、サンプリングピ
ッチは、２００μｍに固定されたものではなく、場合に
応じて２５μｍから１０００μｍ程度まで変化させるこ
とができる。又、読取り濃度範囲や、量子化レベルも変
化させてもよい。

（境界線の抽出）肺野領域の境界の抽出は、画像処理装置３によって、２
値化、境界線追跡、の２段階によって行われる。

２値化は、適当な闘値を用いその値を越えた画素を１、
その値以下の画素を０とする処理により、肺野領域とそ
の周辺とを明確に分離するために行う。このようにして
２値画像に変換された画像データについて、１と０との
境界を追跡することにより、肺野領域の境界線を抽出す
る。

抽出された境界線データは、第３図に示すように、後の
計測に都合のよいように左右それぞれの肺野について、
（Ａ）肺野外側の境界線ＲＯＢ及びＬＯＢ、（Ｂ）肺野
内側の境界線ＲＩＢ及びＬＩＢ、（Ｃ）横隔膜の境界線
ＲＤＢ及びＬＤＢの左右それぞれ３つのデータとして求
める。これらの境界線データ、（Ａ），（Ｂ）は各行に
おける境界線の存在する列の値の配列として、（Ｃ）は
各列における境界線の存在する行の値の配列として与え
られる。尚、ＲＯＢ，ＲＩＢ，ＲＤＢの先頭文字「Ｒ」
は右肺を意味し、ＬＯＢ，ＬＩＢ，ＬＤＢの先頭文字
「Ｌ」は左肺を意味する。

（異常の判定方法）入力されたＸ線画像に疾病等がの異常があるかどうかを
判定するための項目と、判定処理について述べる。

判定項目は次の６点である。

（Ｉ）左右の肺が対称であるかどうか（II）横隔膜の形がなめらかな円弧状であるかどうか（III）右の横隔が左のものより高い位置にあるかどう
か（IV）脊椎が真直ぐかどうか（Ｖ）心陰影に肥大が見られないかどうか（VI）大動脈に突出が見られないかどうかこれらの判定項目についての画像計測装置４によって求
められた計測値が、判定装置５によって、別に定めた基
準値と比較され、異常の有無が判定される。

この基準値は、同様の計測を正常例について多数計測
し、その結果の値の平均値及び標準偏差を用いて決定す
ればよい。

次に、各項目を列挙し、その判定処理について述べる。

（Ｉ）左右の肺が対称であるかどうかこれは、右肺と左肺との幅の差の二乗平均を求め、それ
が基準値以下かどうかによって判定を行うものである。
幅の差の二乗の二乗平均をＳＦとすると、を求めればよい。ここで、第４図に示すようにＮ（≠
ｎ）は右肺の上端部Ｉ_０から下端部Ｉｎまでの画素数で
あり、ＲＬＷ（Ｉ）及びＬＬＷ（Ｉ）は、行番号Ｉにお
ける右肺の幅と左肺の幅を示すものである。

このＳＦが、基準値よりも大きければ左右の肺の対称性
が悪いと判断し、何らかの異常があると判定する。

それぞれの肺の幅ＲＬＷ，ＬＬＷは、画像処理装置３に
よって求められた肺野内側の境界線と肺野外側の境界線
との差の絶対値を用いればよい。

即ち、ＲＬＷ（Ｉ）＝ＲＩＢ（Ｉ）−ＲＯＢ（Ｉ）ＬＬＷ（Ｉ）＝ＬＯＢ（Ｉ）−ＬＩＢ（Ｉ）で求められる。

又、境界線同士の差を用いる他に、境界線を抽出するた
めの２値画像を用い左右それぞれの肺野領域を含む矩形
領域においての行方向の投影（Ｐrojection）を用いて
もよい。

（II）横隔膜の形がなめらかな円弧状であるかどうか横隔膜の異常の判定には、なめらかな円弧状であるかど
うか、適当な傾きがあるかどうか等の観点より、左右そ
れぞれの横隔膜の境界線について、５項目の計測値を求
め、それらが基準範囲内にあるかどうかで行う。

５項目の計測値とは、境界線の両端を結ぶ直線につい
て、その直線の傾きその直線の実際の境界線とのずれの総和境界線を２次
曲線で近似し、近似した２次曲線の係数の値近似した２次曲線と実際の境界線とのずれの総和及び、境界線の両端の距離である。

以下、それぞれの計測値の求め方について、第５図を用
いて詳しく述べる。左右それぞれの横隔膜について同様
の計測を行うので、ここでは右の横隔膜についてだけ説
明を行う。

境界線の両端を結ぶ直線の傾き横隔膜境界線ＲＤＢの両端をＲ_１，Ｐ_２とし、画像行列
上の位置がそれぞれ（Ｉ_１，Ｊ_１）、（Ｉ_２，Ｊ_２）で
あるとすると、両端を結ぶ直線Ｆ（Ｊ）は、Ｆ（Ｊ）＝ａ・Ｊ＋ｂで表わされ、係数ａは、ａ＝（Ｉ_２−Ｉ_１）／（Ｊ_２−Ｉ_１）となる。

ここで、この係数ａの値が基準範囲以外の場合に、異常
と判定する。

境界線の両端を結ぶ直線と実際の境界線とのずれの総
和で求めた直線Ｆ（Ｊ）を用い、次の式により、横隔膜
の円弧の曲がり具合を示す係数ＤＦ１を求める。

このＤＦ１の値が、基準値を越えた場合に、異常と判定
する。

境界線を近似した２次曲線の係数の値境界線ＲＤＢを２次曲線で近似し、その曲線Ｇ（Ｊ）の
式をＧ（Ｊ）＝ｃ・Ｊ^２＋ｄ・Ｊ＋ｅとする。

ここで、係数ｃ，ｄの値が基準範囲以外の場合に、異常
と判定する。

境界線を近似した２次曲線と実際の境界線とのずれの
総和で求めた２次曲線Ｇ（Ｊ）を用い、実際の境界線ＲＤ
Ｂとのずれの総和ＤＦ２を次式により求める。

このずれの量（二乗）の総和ＤＦ２の値が、基準値を越
えた場合に、異常と判定する。

境界線の両端の距離境界線の両端の距離ＤＦ３は、両端の点Ｐ_１，Ｐ_２の画
像行列上の位置（Ｉ_１，Ｊ_１）、（Ｉ_２，Ｊ_２）より、
次式により求められる。

この境界線の両端の距離ＤＦ３の値が基準範囲以外の場
合に、異常と判定する。

（III）右の横隔膜が左のものより高い位置にあるかど
うか左右それぞれの横隔膜境界線ＲＤＢ及びＬＤＢは、画像
行列上の各列における境界線の存在する行の値を示して
おり、それぞれ値の最も小さいところが横隔膜の一番高
い位置である。従つて、第６図に示すように、境界線デ
ータＲＤＢ，ＬＤＢのそれぞれの最小値を求めそれらを
比較し、ＲＤＢの最小値がＬＤＢのそれより大きい場合
に、異常があると判定すればよい。

横隔膜に不規則な形状がある場合には、単なる最小値で
は不確実になる可能性があるが、このようなことを避け
るためには、実際の境界線データではなく、（II）で求
めた２次近似曲線を用いるのがよい。又、それぞれの境
界線データの平均値を求めその値を比較することによっ
て判定をしてもよい。

（IV）脊椎が真直ぐかどうか左右両肺野内側境界線の存在する列の左右各点の間の中
点を各行についてそれぞれ求め、それらの中点を結んだ
曲線Ｆ（Ｉ）を求める。ここで、Ｆ（Ｉ）は、第７図に
示すようにＲＩＢ及びＬＩＢから、次式により求められ
る。Ｉは各行の番号である。

Ｆ（Ｉ）＝｛ＬＩＢ（Ｉ）＋ＲＩＢ（Ｉ）｝／２このＦ（Ｉ）について、隣接する行毎の差分を求め、肺
野の上半分の部分における差分の平均ＶＦを求める。Ｖ
Ｆは次式により求められる。

このＶＦの値が基準値の範囲を越えた場合に、異常があ
ると判定する。

（Ｖ）心陰影に肥大が見られないかどうか第８図の如く、左右各肺の内側の境界線ＲＩＢ，ＬＩＢ
と、肺野の中央の行及び内側境界線の下端の行で囲まれ
る部分の面積が基準範囲以外の場合に、異常があると判
定する。

肺野の中央の行をＩｍ、境界線の下端の行をＩｎとする
と面積ＨＦは、で求められる。

このＨＦの値が基準値の範囲を越えた場合に、異常があ
ると判定する。

（VI）大動脈に突出が見られないかどうか左肺の内側の
境界線ＬＩＢに注目し、その境界線をいくつかの小区間
に分割し、境界線を近似する垂直な直線とのずれが基準
値以上の小区間がある場合に、被検体に異常があると判
定する。判定に用いるＬＩＢの区間は、上端から肺野の
中央までである。

ＬＩＢの上端の行Ｉ_０、肺野の中央の行をＩｎとする
と、境界線を近似する垂直な直線の列の値Ｍは、で求められる。ここで、Ｎは肺野の上端Ｉ_０から中央Ｉ
ｎまでの行数である。更に、この区間をｎ個の小区間に
分解しそれぞれの小区間のＬＩＢとＭとの差の総和を求
める。小区間ｎの総和ＭＦｍは、で求められる。

全ての小区間ｍについてＭＦｍを求め、これらの何れか
が基準値を越えた場合に、異常があると判定する。

（判定結果の表示）以上のようにして求めた各項目についての判定結果は、
この支援装置を用いている医師等にわかる形で表示され
る。ここでは、操作を指示するためのＣＲＴ端末に、異
常があつた場合に、その写真の番号、被検者のデータ及
び異常のあつた項目と計測した値とを表示する。ここ
で、表示の形式としては、印字式の端末を用いてもよい
し、表示項目を変更しても構わない。又、計測の対象と
なつた画像データを画像表示端末に表示し、異常と判定
された部分に色を付けた輝度を増す等の表示を行うこと
も可能である。更に、視覚的な表示だけでなく、異常の
際に警告の音を出すことも等も考えられる。又、Ｘ線写
真フィルムを自動的に搬送する機構を持つ装置では、異
常の見られたフィルムのみを正常のフィルムとは別の搬
出口から排出することにより異常を知らせてもよい。

尚、上記説明ではＸ線写真を読取つて判定を行う場合を
述べたが、Ｘ線ＴＶ等のように撮影時に直接電気信号に
変換される装置を用いる場合には、この信号を直線Ａ／
Ｄ変換して画像記憶装置２に格納してもよい。又、Ｘ線
写真（Ｘ線透過画像）に限らず、ＣＴ等の断層写真や、
ＭＲＩ等の他のモダリティの画像を用いることも可能で
ある。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、Ｘ線写真画像上
に異常があるかどうかが、医師が読影する前に表示され
る。従つて、異常の疑いのある写真についてはその部位
について細かく観察し、疑いのない写真については確認
のみを行うということができる。従つて、従来は全ての
Ｘ線写真を１枚１枚丁寧に観察することにより行つてい
たＸ線写真検診の効率を向上させることができる。

又、被検体や撮影の条件による写真の仕上がり濃度のば
らつきも、画像処理により一定の条件での計測が可能に
なるため、肉眼では読影が困難な写真であっても異常の
有無を判定でき、疾病の見落しを減少させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
画像データの行列による表現の説明図、第３図は肺野と
その周辺との境界線の説明図、第４図は左右の肺が対称
であるかどうかを判定するための説明図、第５図は横隔
膜の形がなめらかな円弧状であるかどうかを判定するた
めの説明図、第６図は右の横隔膜が左のものより高い位
置にあるかどうかを判定するための説明図、第７図は脊
椎が真直ぐかどうかを判定するための説明図、第８図は
心陰影に肥大が見られないかどうかを判定するための説
明図、第９図は大動脈に突出が見られないかどうかを判
定するための説明図である。１…画像入力装置２…画像記憶装置３…画像処理装置４…画像計測装置５…判定装置６…表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線画像情報を記憶する装置と、該装置に記憶されたＸ線画像情報を順次読み出し、肺野
領域と横隔膜との境界線を抽出する装置と、抽出された前記肺野領域と横隔膜との境界線の形状に関
し、横隔膜の形がなめらかな円弧状であるかどうか、
右の横隔膜が左のものより高い位置にあるかどうかと
いう、検診項目に相応した所定の計測・演算を行う装置
と、該計測・演算を行う装置により得られたデータについ
て、下記の〜の判定基準を適用し、その基準の少な
くとも一つに合致する場合に、被検体に異常があると判
定する、正常／異常の判定を行う装置と、該正常／異常の判定を行う装置による判定結果を知らせ
る装置とからなる、胸部Ｘ線検診支援装置。（判断基準）該境界線の両端を結ぶ直線の傾きの値が基準範囲以外
の場合該境界線の両端を結ぶ直線と実際の境界線とのずれの
量が基準値を越えた場合該境界線を２次曲線で近似し、近似した２次曲線の係
数の値が基準範囲以外の場合該境界線を２次曲線で近似し、近似した２次曲線と実
際の境界線とのずれの量が基準値を越えた場合該境界線の両端の距離の値が基準範囲以外の場合左横隔膜の境界線が右横隔膜の境界線の位置よりも低
い位置にない場合