JPH07239933A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】検査対象の固体差を考慮した、より的確な閾値
を簡単に設定し、異常な又は不要な画素値を排除して、
ＲＯＩ計算の精度を向上させる。 【構成】モニタに表示された画像上に領域を設定する領
域設定手段Ａと、その領域内のヒストグラム・データを
演算するヒストグラム演算手段Ｂと、そのヒストグラム
・データを表示するヒストグラム表示手段Ｃと、そのヒ
ストグラム上で画素値に対する所望の閾値を設定する閾
値設定手段Ｄと、設定された閾値を用いて上記領域内の
画素値を弁別する画素値弁別手段Ｅと、弁別された画素
値に基づいて所望の計算を行う計算手段Ｆとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像処理装置に係
り、とくに、医用画像のＲＯＩ計算を行うようにした画
像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線ＣＴスキャナなどの医用モダ
リティから得られた画像データを扱うとき、ＲＯＩ（関
心領域：region of interest）が多用されている。この
内、２次元的な領域を表す領域ＲＯＩは通常、臨床的に
関心のある部位を指定するのに使用され、ＣＴ画像や核
医学画像の上に正方形、円、任意形状の領域として設定
される。領域ＲＯＩが設定されると、そのＲＯＩ内の画
素の濃度（画素値）の平均値、標準偏差、ヒストグラム
分布、面積などが演算装置によって求められる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＲＯＩ計算の従来技術にあっては、設定した領域ＲＯ
Ｉ内の全部の画素がＲＯＩ計算の対象となってしまうこ
とから、アーチファクトや石灰化に因り、その周囲の通
常の人体部位に比べて極端に画素値が異なる画素もＲＯ
Ｉに含まれることがあり、そのような場合、ＲＯＩ計算
値の精度が著しく低下してしまうという不具合があっ
た。

【０００４】この発明は、上述した従来技術の問題に鑑
みてなされたもので、設定したＲＯＩ内にアーチファク
トや石灰化に因る誤差成分となる画素値を含む場合で
も、その誤差成分を的確に排除でき、高精度にＲＯＩ計
算できるようにすることを、目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、この発明に係る画像処理装置は、図１に示すよう
に、モニタに表示された画像上に領域を設定する領域設
定手段Ａと、この領域設定手段Ａにより設定された領域
内のヒストグラム・データを演算するヒストグラム演算
手段Ｂと、このヒストグラム演算手段Ｂにより演算され
たヒストグラム・データを表示するヒストグラム表示手
段Ｃと、このヒストグラム表示手段Ｃに表示されたヒス
トグラム上で画素値に対する所望の閾値を設定する閾値
設定手段Ｄと、この閾値設定手段Ｄにより設定された閾
値を用いて上記領域内の画素値を弁別する画素値弁別手
段Ｅと、この画素値弁別手段Ｅにより弁別された画素値
に基づいて所望の計算を行う計算手段Ｆとを備えた。

【０００６】とくに、請求項２記載の発明に係る画像処
理装置では、前記領域設定手段Ａは前記画像上に置いた
任意形状の領域ＲＯＩにより前記領域を設定する手段で
あり、前記閾値設定手段Ｄは前記ヒストグラム上に置い
た線ＲＯＩにより前記閾値を設定する手段である。ま
た、請求項３記載の発明に係る画像処理装置では、前記
閾値は所望の画素値範囲の上限値及び下限値の少なくと
も一方として設定される値である。さらに、請求項４記
載の発明に係る画像処理装置では、前記画像は、Ｘ線Ｃ
Ｔスキャナで得られたＣＴ値の画像である。さらにま
た、請求項５記載の発明に係る画像処理装置では、前記
ヒストグラム表示手段は前記モニタを兼用する。

【０００７】

【作用】モニタに表示された画像上に医学的に関心のあ
る領域が例えば領域ＲＯＩを介して設定され、この領域
内のヒストグラム・データが演算される。このヒストグ
ラム・データは表示され、そのヒストグラム上で画素値
に対する所望の閾値が設定される。この閾値を用いて領
域内の画素値が弁別され、弁別された領域内の画素値に
基づいて、平均値、最大値、最小値などのＲＯＩ計算が
実施される。このように、ＲＯＩ計算に用いる画素値は
予め閾値で弁別されているので、閾値を通常の生体では
取り得ない値（例えばアーチファクトや石灰化に相当し
た画素値）や排除したい組織（例えば骨に相当する画素
値）に対応した値に設定しておくことにより、それらの
ＲＯＩ計算には不適当な画素値を取り込まないで済む。
この結果、ＲＯＩ計算の精度が格段に向上する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図２〜図７を参
照して説明する。

【０００９】本実施例の画像処理装置１は、Ｘ線ＣＴス
キャナから得られた画像データを扱うもので、画像デー
タ格納装置２からデータ供給を受けるようになってい
る。この画像データ格納装置２には、Ｘ線ＣＴ値を画素
値とする画像データが格納されている。

【００１０】画像処理装置１は、この装置全体を管理す
るとともに、ＲＯＩ計算や閾値処理などの必要な処理を
行うＣＰＵ１０を備える一方で、このＣＰＵ１０の制御
の元で、画像データ格納装置２から送られてきた画像デ
ータを書き込む演算用メモリ１１を備えている。演算用
メモリ１１の読み出し側には、画像データをフレーム毎
に記憶する表示用メモリ１２が設けられ、この表示用メ
モリ１２の読出し側が画像データを合成する第１の合成
器１３に接続されている。この第１の合成器１３は、表
示用のＲＯＩデータを発生するＲＯＩデータ発生器１４
が発生したデータを受けるようになっており、画像デー
タ及びＲＯＩデータをフレーム毎に合成する。ＲＯＩデ
ータ発生器１４は、ＣＰＵ１０からＲＯＩの種類、大き
さ、数などを示す指令信号Ｓ１及びＲＯＩの位置を示す
指令信号Ｓ２を受けて、対応する種類、大きさ、数及び
位置のＲＯＩデータを第１の合成器１３に供給するよう
になっている。

【００１１】第１の合成器１３の出力端は、第２の合成
器１５の一方の入力端に至るとともに、この第２の合成
器１５のもう一方の入力端にはグラフィックデータ発生
器１６の出力端が接続されている。グラフィックデータ
発生器１６は、ＣＰＵ１０か送られてくるヒストグラム
・データＳ３に対応したグラフィック・データを発生す
る。このため、第２の合成器１５は、第１の合成器１４
の合成データ（画像データにＲＯＩデータが重畳したデ
ータ）に更に、ヒストグラム・データに対応したグラフ
ィック・データを重畳してフレーム毎の画像データを形
成する。

【００１２】第２の合成器１５の出力端はＤ／Ａ変換器
１７を介してＴＶモニタ１８に接続され、これにより、
上述した画像データ、ＲＯＩデータ及びグラフィックデ
ータ（ヒストグラム・データ）が単独、分割、又は／及
び重畳状態の適宜な態様で表示可能になっている。

【００１３】一方、上記ＣＰＵ１０には、オペレータの
入力手段として、キーボード１９及びＲＯＩ設定器２０
が接続されている。ＲＯＩ設定器２０は例えばトラック
ボールやマウスなどで構成され、オペレータがこのＲＯ
Ｉ設定器２０を介してＲＯＩの種類や位置などを指令可
能になっている。

【００１４】続いて、本実施例の動作を図３〜図７を参
照しながら説明する。

【００１５】いま、この実施例に係る画像処理装置１を
用いて甲状腺におけるヨード濃度測定を行うものとす
る。この測定はＸ線ＣＴ画像の各画素のＣＴ値とヨード
濃度が甲状腺に集中する性質を利用して、ＣＴ画像上で
領域ＲＯＩを設定し、ＲＯＩ処理の計算値からヨード濃
度を算出するものである。

【００１６】ＣＰＵ１０は、その動作が指令されると、
図３に示す処理を開始する。まず、同図ステップ３０に
おいて、首部のＸ線ＣＴ画像を複数枚（例えば２０枚：
１回の検査データ）選択し、それらの画像を演算用メモ
リ１１に記憶させる。なお、この画像記憶は１枚のＲＯ
Ｉ計算処理毎に行ってもよい。

【００１７】次いでステップ３１に移行し、ＣＰＵ１０
は、最初の１枚の画像のデータを表示用メモリ１２、第
１、第２の合成器１３、１５、及びＤ／Ａ変換器１７を
介してＴＶモニタ１８に送り、表示させる。このとき、
ＣＰＵ１０はＲＯＩデータ発生器１４及びグラフィック
データ発生器１６に指令信号Ｓ１〜Ｓ３を与えていない
から、第１及び第２の合成器１３及び１５において画像
データの重畳及び合成は実施されず、最初の指定画像の
みが単独でＴＶモニタ１８に表示される。

【００１８】次いでステップ３２に移行し、ＣＰＵ１０
は、ＲＯＩ設定器２０を通してオペレータにより与えら
れたＲＯＩ情報（領域ＲＯＩの種類、大きさなど）を参
照し、その参照結果に対応した指令信号Ｓ１をＲＯＩデ
ータ発生器１４に送る。これにより、指令信号Ｓ１の内
容（領域ＲＯＩの種類、大きさ、数など）に対応したＲ
ＯＩデータが第１の合成器１０に出力されるから、指令
された大きさの領域ＲＯＩ、例えば楕円形の２つの領域
ＲＯＩ：ＲＯＩａ，ＲＯＩｂが現在表示されている画像
ＩＭに図５に示す如く、その予め決めた初期位置に重畳
して表示される。

【００１９】この場合、領域ＲＯＩを１個のみ設定して
もよいし、領域ＲＯＩを一度、重畳表示させた後で、Ｒ
ＯＩ設定器２０を介して、その形状（矩形、円形などの
種類）や数を適宜変更できる。

【００２０】さらにステップ３３にて、設定した領域Ｒ
ＯＩ：ＲＯＩａ，ＲＯＩｂの位置が病理診断上、適当で
あるか否かをオペレータからの指令に基づいて判断す
る。つまり、オペレータはＴＶモニタ１８に重畳表示さ
れた領域ＲＯＩ：ＲＯＩａ，ＲＯＩｂの位置がＲＯＩ計
算を行う上で所望の位置か否かをＲＯＩ設定器２０を介
して応答する。これにより、ＮＯ、すなわちＲＯＩ位置
が適当でないと判断したときは、ステップ３４に移行
し、領域ＲＯＩ：ＲＯＩａ，ＲＯＩｂの位置をＲＯＩ設
定器２０からの指令情報に基づいて移動させ、かつ重畳
表示させた後、ステップ３３に移行する。

【００２１】このように領域ＲＯＩ：ＲＯＩａ，ＲＯＩ
ｂの位置を任意に調整し、ステップ３３でＹＥＳの判断
が下されるとステップ３５に移行し、ＲＯＩ内の画素値
を弁別するための閾値を変更するか否か判断する。この
判断は、後述するように複数枚の画像データに対するＲ
ＯＩ処理を繰り返す中で、前回の画像に対して設定した
閾値を都合により変更するか否かを問うもので、ＲＯＩ
設定器２０からのオペレータの判断情報に基づいて行
う。このため、最初の画像のＲＯＩ計算のときは、多く
の場合、ＹＥＳの判断となってステップ３６に移行し、
閾値を設定（変更）することになる。閾値を変更しない
場合はＮＯの判断となり、閾値を変更せずに次のステッ
プ３７に移行する。

【００２２】閾値設定処理は、ステップ３６においてサ
ブルーチンとして実施される。このサブルーチンは詳し
くは図４の如くである。

【００２３】すなわち、ＣＰＵ１０は同図のステップ３
６−１で、まず設定した２つの領域ＲＯＩ：ＲＯＩａ，
ＲＯＩｂ内のＣＴ値のヒストグラム（濃度分布）のデー
タを計算する。この後、ステップ３５−２にて、計算し
たヒストグラムデータＳ３をグラフィックデータ発生器
１６に出力する。これにより、グラフィックデータ発生
器１６からは、ヒストグラムデータＳ３の波形に対応し
たグラフィックデータが第２の合成器１５に供給され
る。このとき第２の合成器１５は、モニタ画面の中央に
ヒストグラムの波形を置き、画面の左上に縮小画像を置
くようにフレーム毎の画像データを合成する。この結
果、ＴＶモニタ１８には図６に示したに、ヒストグラム
ＨＳの一部に画像ＩＭが重畳した状態で表示される。

【００２４】次いでステップ３６−３に移行し、ＣＰＵ
１０はＲＯＩデータ発生器１４に、線ＲＯＩに対応した
指令信号Ｓ１及びその初期位置に対応した指令信号Ｓ２
を供給する。これにより、第１の合成器１３に線ＲＯＩ
のＲＯＩデータが供給されるので、ＴＶモニタ１８の画
面には図７に示すように線ＲＯＩ：ＲＯＩ_lineがヒスト
グラムＨＳの初期位置に重畳表示される。

【００２５】そこでステップ３６−４では、線ＲＯＩ：
ＲＯＩ_lineのヒストグラム横軸（画素値を表すｘ軸）上
の位置がこれで良いか否かを、オペレータからのＲＯＩ
設定器２０による指令に基づいて判断する。つまり、オ
ペレータはヒストグラムＨＳを目視しながら、アーチフ
ァクトや石灰化部分などに対応する異常ＣＴ値を弁別す
るための閾値ｘ_th（ここではｘ軸上の位置）を選択する
ことになる。したがって、ステップ３６−４の判断でＮ
Ｏのときは、ステップ３６−５にて、オペレータが指令
するｘ軸上の所望位置に線ＲＯＩ：ＲＯＩ_lineが移動さ
れ、その移動位置がリアルタイムに重畳表示される。図
７における閾値ｘ_thは上限値ｘ_H （実線９を設定する場
合を図示しており、この上限値ｘ_H よりも大きいＣＴ値
の斜線域は不要データとして扱われる。

【００２６】なお、この他にも、例えば閾値ｘ_thとし
て、異常に低いＣＴ値域を排除するように下限値ｘ
_L （図７中の仮想線参照）に対応する線ＲＯＩを設定し
てもよいし、その両方ｘ_H 、ｘ_L を同時に設定するよう
にしてもよい。

【００２７】このように線ＲＯＩ：ＲＯＩ_lineの位置ｘ
_H が所望位置に決まると、ステップ３６−４から３６−
６及び３６−７にその処理は移行される。ステップ３６
−６ではＲＯＩ_lineで指定された上限値ｘ_H の位置が読
み込まれ、ステップ３６−７ではその上限値ｘ_H の位置
及びヒストグラム表示条件（拡大表示の割合など）から
実際のＣＴ値（濃度値）に対する閾値ｘ_thが算出され
る。

【００２８】以上のように、いま表示されている画像Ｉ
Ｍに対する閾値ｘ_thが設定されると、ＣＰＵ１０の処理
は前述した図３のステップ３７に復帰する。

【００２９】このステップ３７では、設定した閾値ｘ_th
を用いて２つの領域ＲＯＩ：ＲＯＩａ，ＲＯＩｂ内のＣ
Ｔ値が弁別される。すなわち、この実施例では閾値ｘ_th
よりも大きいＣＴ値はＲＯＩ計算に含めたくないデータ
であるとして排除される。勿論、閾値ｘ_thとして下限値
ｘ_L を設定した場合には、その閾値ｘ_thよりも小さいＣ
Ｔ値の範囲は排除される。閾値ｘ_thとして下限値ｘ_L 及
び上限値ｘ_H を同時に設定した場合には、その両者ｘ_L
及びｘ_H の間に入るＣＴ値のみが後述するＲＯＩ計算の
対象となる。

【００３０】このように不要なＣＴ値データが排除され
ると、排除後のＣＴ値データを用いて、予め指令されて
いるヨード測定に関するＲＯＩ計算（例えばＲＯＩ内の
ＣＴ値、最大値、最小値、平均値、標準偏差（ＳＤ））
が実施される。

【００３１】このＲＯＩ計算が終わると、ステップ３９
で、選択した画像全てについて上述した処理が終わった
か否かを判断し、未だ画像が残っている場合（ＮＯ）、
ステップ４０で次の画像を指定してステップ３１に戻
る。これにより、予め選択した、例えば２０枚の首部の
画像全てについて上述した処理が繰り返される。

【００３２】そして、最後の画像の処理が終わると、ス
テップ４１に移行し、ＣＰＵ１０は各画像についてＲＯ
Ｉ計算した結果を、グラフィックデータ発生器１６を介
してＴＶモニタ１８に表示させる。

【００３３】なお、この実施例において、ステップ３２
〜３４の処理及びＲＯＩデータ発生器１４、合成器１
３、１５、Ｄ／Ａ変換器１７が本発明の領域設定手段を
形成し、ステップ３６−１の処理がヒストグラム演算手
段を形成している。また、ステップ３６−２の処理及び
グラフィックデータ発生器１６、合成器１５、Ｄ／Ａ変
換器１７、ＴＶモニタ１８がヒストグラム表示手段を形
成している。さらに、ステップ３６−３〜３６−７の処
理及びＲＯＩデータ発生器１４、合成器１３、１５、Ｄ
／Ａ変換器１７が閾値設定手段に対応するとともに、ス
テップ３７及び３８の処理が各々、画素値弁別手段及び
計算手段に対応している。

【００３４】この実施例のＲＯＩ計算では、以上のよう
に、ＲＯＩ計算の対象となるＣＴ値から、領域ＲＯＩ内
部のアーチファクトや石灰化部分に因る異常に高いＣＴ
値が自動的に且つ的確に除かれる。さらに、下限値によ
る閾値を設定する場合は異常に低いＣＴ値が、下限値及
び上限値による閾値を設定する場合は異常に高いＣＴ値
及び異常に低いＣＴ値の両方が除かれる。これにより、
本来的にＲＯＩ計算の対象としたい部位のみのＣＴ値が
残り、このＣＴ値を用いて、より精度の高いヨード濃度
値が計算される。

【００３５】これに対して、従来では、領域ＲＯＩの設
定の仕方が適切ではない（例えば、アーチファクトや石
灰化部分を含む）と、ＲＯＩ計算の対象画素の平均ＣＴ
値が高くなり、精度の良いＲＯＩ計算ができなかった。
これを幾分とも改善するために、オペレータが予め閾値
を数値として設定する手法もあったが、この手法では、
閾値を検査対象毎に修正して適正な値にすることが操作
上、難しく、勘に頼る部分が多かったので、必ずしも検
査対象の固体差に的確に対応した閾値を設定できなかっ
た。

【００３６】しかし、この発明に係る実施例によれば、
簡単な処理を付加するだけで、ヒストグラム上で目視し
ながら閾値を設定できるので、ヒストグラムのグラフ形
状から検査対象の固体差に対応した的確な閾値をその都
度設定できる。これは前述したように高精度なＲＯＩ計
算に帰着する。

【００３７】また、領域ＲＯＩを画像上に置く場合も、
従来では石灰化部分や不要な組織（例えば骨の部分）を
回避するように、領域ＲＯＩの形状や大きさに神経質に
ならずるを得ないが、この実施例ではそのような煩わし
さが著しく緩和され、不要なＣＴ値データは閾値処理で
後から除去できるので、領域ＲＯＩの指定が簡単にな
る。この結果、ＲＯＩ指定に要する時間が短縮され、オ
ペレータの操作上の負担が軽減される。

【００３８】しかも、この実施例においても、どの画素
がアーチファクトや石灰化の部分であるかを目視できる
ので、閾値処理で除けるものの、ＲＯＩの操作が煩わし
くならない限り、そのような部分を極力避けるようにＲ
ＯＩ設定することは依然として有益である。

【００３９】さらにまた、この実施例では、ヒストグラ
ム上で線ＲＯＩを左右に動かすだけで閾値を設定できる
から、閾値設定操作を複雑化させるものではない。ま
た、領域ＲＯＩ設定のモニタと閾値設定のモニタを兼用
した構成であるので、装置としても簡単な構成で済む。

【００４０】なお、上記説明は画像処理装置１を甲状腺
のヨード濃度測定に用いる場合について説明したが、そ
の他の各種の処理、診断、治療にも適用できる。例え
ば、肝癌治療が挙げられる。この治療は造影剤を肝臓に
注入し、閾値処理を加えたＲＯＩ計算を肝の全ての画像
に対して行い、肝臓に含まれた造影剤の量を算出し、病
状の診断に利用するものである。

【００４１】なお、上記実施例は画像の種類をＸ線ＣＴ
画像としたが、この発明が対象とする画像はそのような
ものに限定されるものではなく、他のモダリティ、例え
ば超音波診断装置やＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装
置から得られた画像を対象とするものであってもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
処理装置によれば、領域ＲＯＩ内のヒストグラムを演算
・表示し、そのヒストグラム波形上で画素値弁別のため
の閾値を設定するようにしたため、閾値を検査対象の固
体差に対応して的確かつ簡単に設定できるとともに、領
域ＲＯＩ内のアーチファクトや石灰化などの異常値を示
す部分やさらには骨部分などの不要組織の画素値を任意
に除去でき、本来的にＲＯＩ計算の対象としたい画素値
をのみを取り込んで、精度の高いＲＯＩ計算を実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のクレーム対応図。

【図２】この発明の一実施例に係る画像処理装置のブロ
ック図。

【図３】ＣＰＵで実施されるＲＯＩ計算のためのメイン
プログラムを示す概略フローチャート。

【図４】ＣＰＵで実施される閾値設定のためのサブルー
チン。

【図５】モニタに表示された画像（領域ＲＯＩが重畳さ
れている）の一例を示す図。

【図６】同一モニタに表示された画像とヒストグラムの
一例を示す図。

【図７】同一モニタに表示された画像、ヒストグラム及
び線ＲＯＩの一例を示す図。

【符号の説明】

１ 画像処理装置 ２ 画像データ格納装置 １０ ＣＰＵ １１ 演算用メモリ １２ 表示用メモリ １３、１５ 合成器 １４ ＲＯＩデータ発生器 １６ グラフィックデータ発生器 １７ Ｄ／Ａ変換器 １８ ＴＶモニタ ２０ ＲＯＩ設定器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モニタに表示された画像上に領域を設定
   する領域設定手段と、この領域設定手段により設定され
   た領域内のヒストグラム・データを演算するヒストグラ
   ム演算手段と、このヒストグラム演算手段により演算さ
   れたヒストグラム・データを表示するヒストグラム表示
   手段と、このヒストグラム表示手段に表示されたヒスト
   グラム上で画素値に対する所望の閾値を設定する閾値設
   定手段と、この閾値設定手段により設定された閾値を用
   いて上記領域内の画素値を弁別する画素値弁別手段と、
   この画素値弁別手段により弁別された画素値に基づいて
   所望の計算を行う計算手段とを備えたことを特徴とする
   画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記領域設定手段は前記画像上に置いた
   任意形状の領域ＲＯＩにより前記領域を設定する手段で
   あり、前記閾値設定手段は前記ヒストグラム上に置いた
   線ＲＯＩにより前記閾値を設定する手段である請求項１
   記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記閾値は所望の画素値範囲の上限値及
   び下限値の少なくとも一方として設定される値である請
   求項２記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記画像は、Ｘ線ＣＴスキャナで得られ
   たＣＴ値の画像である請求項１記載の画像処理装置。
5. 【請求項５】 前記ヒストグラム表示手段は前記モニタ
   を兼用する構成である請求項１記載の画像処理装置。