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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-09
(45)【発行日】2024-09-18
(54)【発明の名称】画像処理装置及びプログラム
(51)【国際特許分類】
A61B 6/00 20240101AFI20240910BHJP
A61B 6/46 20240101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
A61B6/00 530A
A61B6/00 550C
A61B6/46 500
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023085852
(22)【出願日】2023-05-25
(62)【分割の表示】P 2019170053の分割
【原出願日】2019-09-19
(65)【公開番号】P2023103480
(43)【公開日】2023-07-26
【審査請求日】2023-06-23
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001254
【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長束 澄也
(72)【発明者】
【氏名】林 直輝
【審査官】蔵田 真彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－１４２１６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１７５０９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０９７３５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５２７９９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２３２６０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００３／００２３１５６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００００４３０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００７０９０２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ６／００－６／５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体の自発的動作による動きの経過を放射線撮影することにより取得された複数のフレーム画像からなる動態画像において基準フレーム画像を決定する決定手段と、前記基準フレーム画像中の所定の構造物上に複数の特徴点を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置関係から、前記基準フレーム画像内での前記所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成する第１の配置情報生成手段と、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置を前記動態画像の他のフレーム画像において特定し、前記他のフレーム画像における前記所定の構造物の配置情報を生成する第２の配置情報生成手段と、
前記配置情報に連動する外部模型装置に前記配置情報を出力する出力手段と、
を備える画像処理装置。
【請求項2】
前記配置情報は、複数の前記特徴点を結んだ直線又は曲線、複数の前記特徴点から構成される面、前記直線又は前記面が基準となす角度、複数の前記特徴点間の距離、複数の前記特徴点から構成される面の面積のいずれか一つ又は複数の組み合わせである請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項3】
前記動態画像を、前記外部模型装置と連動させて表示させるための表示制御手段を備える請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項4】
前記表示制御手段は、前記動態画像の重要な位置のフレーム画像の表示に伴い、前記重要な位置のフレーム画像に対応する動きとなった前記外部模型装置を停止させることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項5】
コンピューターを、被写体の自発的動作による動きの経過を放射線撮影することにより取得された複数のフレーム画像からなる動態画像において基準フレーム画像を決定する決定手段、
前記基準フレーム画像中の所定の構造物上に複数の特徴点を設定する設定手段、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置関係から、前記基準フレーム画像内での前記所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成する第１の配置情報生成手段、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置を前記動態画像の他のフレーム画像において特定し、前記他のフレーム画像における前記所定の構造物の配置情報を生成する第２の配置情報生成手段、
前記配置情報に連動する外部模型装置に前記配置情報を出力する出力手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像処理装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被写体にＸ線を連続的に照射することにより得られた複数のフレーム画像のそれぞれから下顎に配置した目標物の重心座標を算出し、算出した重心座標に基づいて目標物の運動軌跡を算出しグラフ化する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第３３８８６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、例えば、整形外科分野において対象部位の状態を客観的に判断するには、対象部位の動作中における構造物間の関係や動きにより決定される構造物の配置状態を把握することにこそ意味があり、対象物の点の動きだけを把握しても不十分である。例えば、関節の動きに異常があるか否かを判断するには、２つ以上の骨の配置状態（近接状態、ひねり状態角度など）を把握することが最低限必要である。
【0005】
本発明の課題は、動作中における所定の構造物の状態を客観的に把握するための情報を取得することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の画像処理装置は、
被写体の自発的動作による動きの経過を放射線撮影することにより取得された複数のフレーム画像からなる動態画像において基準フレーム画像を決定する決定手段と、
前記基準フレーム画像中の所定の構造物上に複数の特徴点を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置関係から、前記基準フレーム画像内での前記所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成する第１の配置情報生成手段と、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置を前記動態画像の他のフレーム画像において特定し、前記他のフレーム画像における前記所定の構造物の配置情報を生成する第２の配置情報生成手段と、
前記配置情報に連動する外部模型装置に前記配置情報を出力する出力手段と、
を備える。
被写体の自発的動作による動きの経過を放射線撮影することにより取得された複数のフレーム画像からなる動態画像において基準フレーム画像を決定する決定手段と、
前記基準フレーム画像中の所定の構造物上に複数の特徴点を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置関係から、前記基準フレーム画像内での前記所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成する第１の配置情報生成手段と、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置を前記動態画像の他のフレーム画像において特定し、前記他のフレーム画像における前記所定の構造物の配置情報を生成する第２の配置情報生成手段と、
前記配置情報に連動する外部模型装置に前記配置情報を出力する出力手段と、
を備える。
【0007】
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、
前記配置情報は、複数の前記特徴点を結んだ直線又は曲線、複数の前記特徴点から構成される面、前記直線又は前記面が基準となす角度、複数の前記特徴点間の距離、複数の前記特徴点から構成される面の面積のいずれか一つ又は複数の組み合わせである。
前記配置情報は、複数の前記特徴点を結んだ直線又は曲線、複数の前記特徴点から構成される面、前記直線又は前記面が基準となす角度、複数の前記特徴点間の距離、複数の前記特徴点から構成される面の面積のいずれか一つ又は複数の組み合わせである。
【0014】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記動態画像を、前記外部模型装置と連動させて表示させるための表示制御手段を備える。
前記動態画像を、前記外部模型装置と連動させて表示させるための表示制御手段を備える。
【0015】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記表示制御手段は、前記動態画像の重要な位置のフレーム画像の表示に伴い、前記重要な位置のフレーム画像に対応する動きとなった前記外部模型装置を停止させる。
前記表示制御手段は、前記動態画像の重要な位置のフレーム画像の表示に伴い、前記重要な位置のフレーム画像に対応する動きとなった前記外部模型装置を停止させる。
【0022】
請求項５に記載の発明のプログラムは、
コンピューターを、
被写体の自発的動作による動きの経過を放射線撮影することにより取得された複数のフレーム画像からなる動態画像において基準フレーム画像を決定する決定手段、
前記基準フレーム画像中の所定の構造物上に複数の特徴点を設定する設定手段、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置関係から、前記基準フレーム画像内での前記所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成する第１の配置情報生成手段、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置を前記動態画像の他のフレーム画像において特定し、前記他のフレーム画像における前記所定の構造物の配置情報を生成する第２の配置情報生成手段、
前記配置情報に連動する外部模型装置に前記配置情報を出力する出力手段、
として機能させる。
コンピューターを、
被写体の自発的動作による動きの経過を放射線撮影することにより取得された複数のフレーム画像からなる動態画像において基準フレーム画像を決定する決定手段、
前記基準フレーム画像中の所定の構造物上に複数の特徴点を設定する設定手段、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置関係から、前記基準フレーム画像内での前記所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成する第１の配置情報生成手段、
前記設定手段により設定された複数の特徴点の位置を前記動態画像の他のフレーム画像において特定し、前記他のフレーム画像における前記所定の構造物の配置情報を生成する第２の配置情報生成手段、
前記配置情報に連動する外部模型装置に前記配置情報を出力する出力手段、
として機能させる。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、動作中における所定の構造物の状態を客観的に把握するための情報を取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の実施形態における動態解析システムの全体構成を示す図である。
【図4】３Ｄ回転を説明するための図である。
【図5A】脊柱管狭窄症の患者が立位で背骨を伸ばした状態の腰部側面を模式的に示す図である。
【図5B】脊柱管狭窄症の患者の前傾や座位姿勢の腰部側面を模式的に示す図である。
【図6】頸椎性骨髄症の患者の頸部側面を模式的に示す図である。
【図7】肘関節正面を模式的に示す図である。
【図8A】嚥下運動を模式的に示す図である。
【図8B】嚥下運動を模式的に示す図である。
【図8C】嚥下運動を模式的に示す図である。
【図8D】嚥下運動を模式的に示す図である。
【図9】頸部のフレーム画像に設定する特徴点の例を示す図である。
【図10A】正常者の頸部の動態画像から生成した頸椎の配置情報をプロットしたグラフである。
【図10B】頸椎にずれがある患者の頸部の動態画像から生成した頸椎の配置情報をプロットしたグラフである。
【図11】頸部のアニメーション画像の一例を示す図である。
【図12】頸部の模型の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
【0026】
〔動態解析システム１００の構成〕
まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態解析システム１００の全体構成を示す。
図１に示すように、動態解析システム１００は、撮影装置１と、コンソール２とが通信ケーブル等により接続され、コンソール２と、画像処理装置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。また、画像処理装置３には、模型装置４が接続されている。動態解析システム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。
まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態における動態解析システム１００の全体構成を示す。
図１に示すように、動態解析システム１００は、撮影装置１と、コンソール２とが通信ケーブル等により接続され、コンソール２と、画像処理装置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。また、画像処理装置３には、模型装置４が接続されている。動態解析システム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。
【0027】
〔撮影装置１の構成〕
撮影装置１は、被写体Ｍの自発的動作による対象部位の動きの経過を撮影する撮影手段である。撮影装置１は、被写体Ｍの対象部位に対し、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、対象部位の動きの経過を示す複数の画像を取得する。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、パルス照射により一連の撮影を行う場合を例にとり説明する。
撮影装置１は、被写体Ｍの自発的動作による対象部位の動きの経過を撮影する撮影手段である。撮影装置１は、被写体Ｍの対象部位に対し、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、対象部位の動きの経過を示す複数の画像を取得する。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、パルス照射により一連の撮影を行う場合を例にとり説明する。
【0028】
放射線源１１は、被写体Ｍ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の対象部位に対し放射線（Ｘ線）を照射する。
放射線照射制御装置１２は、コンソール２に接続されており、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。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。
放射線照射制御装置１２は、コンソール２に接続されており、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。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。
【0029】
放射線検出部１３は、ＦＰＤ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。
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。
【0030】
読取制御装置１４は、コンソール２に接続されている。読取制御装置１４は、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。そして、読取制御装置１４は、取得したフレーム画像をコンソール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。
画像データがフレーム画像である。そして、読取制御装置１４は、取得したフレーム画像をコンソール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。
【0031】
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。
【0032】
〔コンソール２の構成〕
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、曝射スイッチの押下に応じて撮影装置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画像処理装置３に送信する。
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、曝射スイッチの押下に応じて撮影装置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画像処理装置３に送信する。
【0033】
〔画像処理装置３の構成〕
画像処理装置３は、例えば、整形外科の医師等が用いるコンピューター装置である。画像処理装置３は、コンソール２から送信された動態画像の各フレーム画像を解析して被写体部位（対象部位）の所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成し、生成した配置情報に基づいて患者（被写体Ｍ）に被写体部位の状態を説明するための表示等を行う。
画像処理装置３は、例えば、整形外科の医師等が用いるコンピューター装置である。画像処理装置３は、コンソール２から送信された動態画像の各フレーム画像を解析して被写体部位（対象部位）の所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成し、生成した配置情報に基づいて患者（被写体Ｍ）に被写体部位の状態を説明するための表示等を行う。
【0034】
画像処理装置３は、図２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、コネクター３６を備えて構成され、各部はバス３７により接続されている。
【0035】
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、後述する画像解析処理を始めとする各種処理を実行し、画像処理装置３各部の動作を集中制御する。制御部３１は、決定手段、設定手段、第１の配置情報生成手段、第２の配置情報生成手段、差分情報算出手段、判定手段、閾値設定手段、出力手段、条件設定手段、表示制御手段、報知手段として機能する。
【0036】
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で画像解析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。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。
【0037】
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、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。
【0038】
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。
【0039】
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。
続された各装置との間のデータ送受信を制御する。
【0040】
コネクター３６は、模型装置４と接続するためのインターフェースである。
模型装置４は、人体の全体及び各部位の模型を有し、画像処理装置３から出力される配置情報に基づいて模型を動かして人体の動きを再現する。
模型装置４は、人体の全体及び各部位の模型を有し、画像処理装置３から出力される配置情報に基づいて模型を動かして人体の動きを再現する。
【0041】
〔動態解析システム１００の動作〕
（撮影動作）
次に、上記動態解析システム１００における動作について説明する。
まず、撮影時の動作について説明する。
放射線技師等の撮影実施者は、まず、コンソール２の操作部を操作して、患者（被写体Ｍ）の患者情報（患者の氏名、身長、体重、年齢、性別等）や撮影条件（撮影部位（被写体部位。例えば、腰部、頸部、右腕、左足、嚥下等）、モダリティー、二次元画像か三次元画像（３Ｄ画像）か）等の入力を行う。なお、ここでいうモダリティーとは、撮影に用いる撮影装置１の種類（例えば、立位／臥位／パネル（ＦＰＤ）単独／長尺）を指す。
（撮影動作）
次に、上記動態解析システム１００における動作について説明する。
まず、撮影時の動作について説明する。
放射線技師等の撮影実施者は、まず、コンソール２の操作部を操作して、患者（被写体Ｍ）の患者情報（患者の氏名、身長、体重、年齢、性別等）や撮影条件（撮影部位（被写体部位。例えば、腰部、頸部、右腕、左足、嚥下等）、モダリティー、二次元画像か三次元画像（３Ｄ画像）か）等の入力を行う。なお、ここでいうモダリティーとは、撮影に用いる撮影装置１の種類（例えば、立位／臥位／パネル（ＦＰＤ）単独／長尺）を指す。
【0042】
患者情報や撮影条件等が入力されると、コンソール２は、撮影部位に応じた放射線照射条件を記憶部から読み出して放射線照射制御装置１２に設定するとともに、撮影部位に応じた画像読取条件を記憶部から読み出して読取制御装置１４に設定する。
ここで、高精細の画像が必要でない場合には、画像を読み取る際のｂｉｔ数やフレーム数（フレームレート）を低く設定し、処理速度を上げるようにすることが好ましい。
ここで、高精細の画像が必要でない場合には、画像を読み取る際のｂｉｔ数やフレーム数（フレームレート）を低く設定し、処理速度を上げるようにすることが好ましい。
【0043】
撮影実施者は、被写体Ｍに撮影部位を動かすように指示して曝射スイッチを押下する。
ここで、過去に同一患者の同一部位の撮影を行っている場合は、前回の撮影時と動きが同じ周期となるように動きを調整することが好ましい。動きの周期の調整は、例えば、動きを誘導する音声を出力する、被写体Ｍの近傍にモニター等を配置して動きを誘導する画像を映し出す等が挙げられるが、別の方法により動きの調整を行ってもよい。
また、見たい動きを安定して観察できるように（例えば、動きがＸ線に対して垂直方向となるように、関心位置が一番見やすいように）治具を使って撮影してもよい。
ここで、過去に同一患者の同一部位の撮影を行っている場合は、前回の撮影時と動きが同じ周期となるように動きを調整することが好ましい。動きの周期の調整は、例えば、動きを誘導する音声を出力する、被写体Ｍの近傍にモニター等を配置して動きを誘導する画像を映し出す等が挙げられるが、別の方法により動きの調整を行ってもよい。
また、見たい動きを安定して観察できるように（例えば、動きがＸ線に対して垂直方向となるように、関心位置が一番見やすいように）治具を使って撮影してもよい。
【0044】
コンソール２は、曝射スイッチが押下されると、放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に撮影開始指示を送信して撮影を開始する。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。撮影により取得されたフレーム画像は順次コンソール２に入力される。
【0045】
予め定められたフレーム数の撮影が終了すると、コンソール２は、放射線照射制御装置１２及び読取制御装置１４に撮影終了の指示を出力し、撮影動作を停止する。コンソール２は、入力された各フレーム画像に動態画像を識別するための識別ＩＤや、撮影順を示す番号（フレーム番号）、患者情報、撮影条件、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）等の情報を付帯させ（例えば、ＤＩＣＯＭ形式で画像データのヘッダ領域に書き込まれ）、画像処理装置３に送信する。
【0046】
なお、３Ｄ画像を撮影する場合、複数方向から撮影を行う。
また、整形外科分野における静止画撮影では、一般的に４方向又は６方向からの撮影が行われているが、２方向から動態画像を撮影することで代用することとしてもよい。
また、整形外科分野における静止画撮影では、一般的に４方向又は６方向からの撮影が行われているが、２方向から動態画像を撮影することで代用することとしてもよい。
【0047】
（画像処理装置３の動作）
次に、画像処理装置３における動作について説明する。
画像処理装置３においては、通信部３５を介してコンソール２から動態画像の一連のフ
レーム画像が受信されると、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３に示す画像解析処理が実行される。
次に、画像処理装置３における動作について説明する。
画像処理装置３においては、通信部３５を介してコンソール２から動態画像の一連のフ
レーム画像が受信されると、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３に示す画像解析処理が実行される。
【0048】
以下、図３を参照して画像解析処理の流れについて説明する。
まず、制御部３１は、動態画像の一連のフレーム画像の中から基準フレーム画像を決定する（ステップＳ１）。
例えば、制御部３１は、予め設定された条件に該当するフレーム画像を基準フレーム画像として決定する。例えば、先頭のフレーム画像、所定の構造物が最初に検出された（描画された）フレーム画像、所定の構造物の配置情報が所定値を超えたフレーム画像、又はユーザー操作により（操作部３３により）選択されたフレーム画像を基準フレーム画像として決定する。予め設定された条件に該当するフレーム画像が、所定の構造物が最初に検出された（描画された）フレーム画像である場合、制御部３１は、先頭のフレーム画像から順次画像認識を行い、最初に所定の構造物が認識されたフレーム画像を基準フレーム画像として決定する。予め設定された条件に該当するフレーム画像が、所定の構造物の配置情報が予め定められた閾値を超えたフレーム画像である場合、制御部３１は、後述するステップＳ２～Ｓ３の処理を先頭フレーム画像から順に行って得られた配置情報を閾値と比較し、閾値を超えたフレーム画像を基準フレーム画像として決定する。
あるいは、表示部３４に一連のフレーム画像を表示し、操作部３３により選択されたフレーム画像を基準フレーム画像として決定して取得してもよい。
まず、制御部３１は、動態画像の一連のフレーム画像の中から基準フレーム画像を決定する（ステップＳ１）。
例えば、制御部３１は、予め設定された条件に該当するフレーム画像を基準フレーム画像として決定する。例えば、先頭のフレーム画像、所定の構造物が最初に検出された（描画された）フレーム画像、所定の構造物の配置情報が所定値を超えたフレーム画像、又はユーザー操作により（操作部３３により）選択されたフレーム画像を基準フレーム画像として決定する。予め設定された条件に該当するフレーム画像が、所定の構造物が最初に検出された（描画された）フレーム画像である場合、制御部３１は、先頭のフレーム画像から順次画像認識を行い、最初に所定の構造物が認識されたフレーム画像を基準フレーム画像として決定する。予め設定された条件に該当するフレーム画像が、所定の構造物の配置情報が予め定められた閾値を超えたフレーム画像である場合、制御部３１は、後述するステップＳ２～Ｓ３の処理を先頭フレーム画像から順に行って得られた配置情報を閾値と比較し、閾値を超えたフレーム画像を基準フレーム画像として決定する。
あるいは、表示部３４に一連のフレーム画像を表示し、操作部３３により選択されたフレーム画像を基準フレーム画像として決定して取得してもよい。
【0049】
次いで、制御部３１は、基準フレーム画像から所定の構造物を認識し、所定の構造物上に複数の特徴点を設定する（ステップＳ２）。
所定の構造物は、撮影部位によって予め定められている。または、表示部３４に表示されたリストの中から操作部３３により選択された構造物を所定の構造物としてもよい。所定の構造物は、例えば、エッジ抽出等により認識することができる。所定の構造物上の特徴点は、表示部３４に表示された基準フレーム画像上から操作部３３により指定された点を特徴点として設定してもよいし、フレーム画像を解析し、撮影部位に応じて予め定められた箇所を特定して特徴点を設定してもよい。
所定の構造物は、撮影部位によって予め定められている。または、表示部３４に表示されたリストの中から操作部３３により選択された構造物を所定の構造物としてもよい。所定の構造物は、例えば、エッジ抽出等により認識することができる。所定の構造物上の特徴点は、表示部３４に表示された基準フレーム画像上から操作部３３により指定された点を特徴点として設定してもよいし、フレーム画像を解析し、撮影部位に応じて予め定められた箇所を特定して特徴点を設定してもよい。
【0050】
次いで、制御部３１は、設定した複数の特徴点の位置関係に基づいて、基準フレーム画像内における所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成する（ステップＳ３）。
所定の構造物の配置情報は、例えば、設定された複数の特徴点間を結んだ直線又は曲線、複数の特徴点から構成される面、上記の直線又は面が基準となす角度、複数の特徴点間の距離、複数の特徴点から構成される面の面積、のいずれか一つ又は複数の組み合わせである。所定の構造物は、一つであってもよいし、複数であってもよい。
所定の構造物の配置情報は、例えば、設定された複数の特徴点間を結んだ直線又は曲線、複数の特徴点から構成される面、上記の直線又は面が基準となす角度、複数の特徴点間の距離、複数の特徴点から構成される面の面積、のいずれか一つ又は複数の組み合わせである。所定の構造物は、一つであってもよいし、複数であってもよい。
【0051】
次いで、制御部３１は、基準フレーム画像において設定した各特徴点の位置を動態画像の他のフレーム画像において特定し、他のフレーム画像における、基準フレーム画像で配置情報を生成した所定の構造物と同じ構造物の配置情報を生成する（ステップＳ４）。
【0052】
次いで、制御部３１は、各フレーム画像から生成した配置情報の出力処理を行い（ステップＳ５）、画像解析処理を終了する。
【0053】
ステップＳ５においては、例えば、各フレーム画像から生成された配置情報を並べて表示部３４に表示する。
【0054】
または、配置情報が角度、距離、面積等の値である場合、複数のフレーム画像間（例えば、隣接するフレーム画像間）における配置情報の差分情報（差分値又は比率）を算出し、表示部３４に表示してもよい。これにより、所定の構造物の動きが遅くなったフレーム画像や、遅くなった動きがもとに戻ったフレーム画像等を特定することが可能となる。さ
らに、各フレーム画像に対応する差分情報が予め定められた閾値を超えているか否かを判定し、判定結果を差分情報と併せて表示部３４に表示することとしてもよい。これにより、所定の構造物の動きに異常があるか否か、異常がある場合はどの姿勢に異常があるか等を認識しやすくすることができる。
なお、差分情報が異常を示しているか否かを判定するための閾値は、撮影部位、モダリティー、患者の年齢、性別、体格、治具の有無、体内に人工物が埋め込まれているか否か、のいずれか一つ又は複数の組み合わせに応じて制御部３１が設定することが好ましい。
らに、各フレーム画像に対応する差分情報が予め定められた閾値を超えているか否かを判定し、判定結果を差分情報と併せて表示部３４に表示することとしてもよい。これにより、所定の構造物の動きに異常があるか否か、異常がある場合はどの姿勢に異常があるか等を認識しやすくすることができる。
なお、差分情報が異常を示しているか否かを判定するための閾値は、撮影部位、モダリティー、患者の年齢、性別、体格、治具の有無、体内に人工物が埋め込まれているか否か、のいずれか一つ又は複数の組み合わせに応じて制御部３１が設定することが好ましい。
【0055】
または、生成された配置情報を、配置情報の生成に用いた動態画像、又は各配置情報に紐づくフレーム画像のいずれか１つ以上と組み合わせて表示することとしてもよい。
例えば、表示部３４に表示された動態画像の各フレーム画像が順次切り替わる動作に連動し、表示されたフレーム画像に対応する配置情報を順次切り替えながら表示する。または、動態画像の各フレーム画像の表示が順次切り替わっても、予め指定された条件に応じた配置情報（例えば、値が最も小さい（大きい）配置情報等）を継続して表示する。
生成された配置情報を表示する際には、その配置情報と予め定められた他の前記フレーム画像（例えば、隣接するフレーム画像）に基づく配置情報との差分情報が予め定められた閾値を超えているか否かの判定結果に応じて、色や形、大きさ、陰影、点滅、文字種別のいずれか１つ以上による強調表示を配置情報に対して適用して表示することとしてもよい。これにより、注目すべき配置情報を強調して表示させることが可能となる。
また、制御部３１は、上述の差分情報が、予め定められた閾値を下回っているフレーム画像、最大となるフレーム画像、最小となるフレーム画像、最も平均値に近いフレーム画像、最初に数値が変化したフレーム画像、のいずれかを動態画像の初期表示用のフレーム画像として選択して表示することとしてもよい。これにより、特徴的な動きを示しているフレーム画像を初期表示とすることができる。
例えば、表示部３４に表示された動態画像の各フレーム画像が順次切り替わる動作に連動し、表示されたフレーム画像に対応する配置情報を順次切り替えながら表示する。または、動態画像の各フレーム画像の表示が順次切り替わっても、予め指定された条件に応じた配置情報（例えば、値が最も小さい（大きい）配置情報等）を継続して表示する。
生成された配置情報を表示する際には、その配置情報と予め定められた他の前記フレーム画像（例えば、隣接するフレーム画像）に基づく配置情報との差分情報が予め定められた閾値を超えているか否かの判定結果に応じて、色や形、大きさ、陰影、点滅、文字種別のいずれか１つ以上による強調表示を配置情報に対して適用して表示することとしてもよい。これにより、注目すべき配置情報を強調して表示させることが可能となる。
また、制御部３１は、上述の差分情報が、予め定められた閾値を下回っているフレーム画像、最大となるフレーム画像、最小となるフレーム画像、最も平均値に近いフレーム画像、最初に数値が変化したフレーム画像、のいずれかを動態画像の初期表示用のフレーム画像として選択して表示することとしてもよい。これにより、特徴的な動きを示しているフレーム画像を初期表示とすることができる。
【0056】
なお、撮影により得られた動態画像の各フレーム画像が動き方向に対してずれている場合は、標準の動きと整合するように３Ｄ回転させてから表示することが好ましい。例えば、図４に示すように、非動作部分（例えば、図４においてＦで示す部分）の骨位置の端部４点、骨位置の端部４点の対角線の交点、及び骨面積の重心が一定となるように３Ｄ回転させる。あるいは、非動作部分の骨の重なりの同じ部分が一番多くなるように３Ｄ回転させる。
【0057】
または、生成した複数のフレーム画像の配置情報に基づいて、所定の構造物の動きを示すグラフを作成し、表示部３４に表示してもよい（例えば、図１０Ａ、図１０Ｂ参照）。これにより、所定の構造物の配置状態の時間変化を医師等のユーザーが視覚的に認識しやすくすることができる。
【0058】
または、生成した複数のフレーム画像の配置情報に基づいて、所定の構造物の動きを再現したアニメーション画像を作成して表示部３４に表示することとしてもよい（図１１参照）。これにより、所定の構造物の動きが捉えやすくなるため、診断精度を向上させることができる。また、整形外科においては、撮影結果をすぐに診察室で患者に説明するケースが多いが、アニメーション画像で動きを再現することで、どういった動きをしているのか患者自身が客観的に把握することができ、患者の納得感を高めることができる。
また、アニメーション画像を作成する際の、人体の複製範囲（部位限定とするか全体とするか）、複製サイズ、平面とするか立体とするか、色、骨部又は筋組織の有無、のいずれか一つ以上の条件を、撮影時の撮影条件又は患者情報に応じて制御部３１が自動的に設定することとしてもよい。例えば、複製範囲は、撮影部位に応じて設定することができる。複製サイズや色は、被写体Ｍの性別、年齢、体格（身長、体重等）等により設定することができる。平面とするか立体とするかは、撮影条件により設定することができる。これにより、より患者に近い状態でアニメーション画像を表示することが可能となる。
また、人工骨等の人工物が体内に入っている患者については、アニメーション画像において人工物を入れた人体を表示することとしてもよい。また、荷重をかけたときの被写体の動きを推測してアニメーション画像を表示してもよい。
また、アニメーション画像を作成する際の、人体の複製範囲（部位限定とするか全体とするか）、複製サイズ、平面とするか立体とするか、色、骨部又は筋組織の有無、のいずれか一つ以上の条件を、撮影時の撮影条件又は患者情報に応じて制御部３１が自動的に設定することとしてもよい。例えば、複製範囲は、撮影部位に応じて設定することができる。複製サイズや色は、被写体Ｍの性別、年齢、体格（身長、体重等）等により設定することができる。平面とするか立体とするかは、撮影条件により設定することができる。これにより、より患者に近い状態でアニメーション画像を表示することが可能となる。
また、人工骨等の人工物が体内に入っている患者については、アニメーション画像において人工物を入れた人体を表示することとしてもよい。また、荷重をかけたときの被写体の動きを推測してアニメーション画像を表示してもよい。
【0059】
または、生成した複数のフレーム画像の配置情報を模型装置４に出力し、配置情報に基づいて所定の構造物の動きを模型に再現させてもよい。これにより、所定の構造物の動きが捉えやすくなるため、診断精度を向上させることができる。また、整形外科においては、撮影結果をすぐに診察室で患者に説明するケースが多いが、人体模型で動きを再現することで、どういった動きをしているのか患者自身が客観的に把握することができ、患者の納得感を高めることができる。
【0060】
アニメーション画像を表示したり、模型を動かしたりする際には、それらを動態画像の表示と連動させてもよい。また、重要なフレーム位置でアニメーション画像や模型の動きを停止させてもよい。また、重要な位置のフレーム画像を静止画で表示しておき、動かしたアニメーション画像や模型がそのフレーム画像に対応する動きとなったときにそれらを停止させることとしてもよい。重要なフレーム位置とは、例えば、そのフレーム画像に基づいて生成した配置情報と予め定められた他の前記フレーム画像（例えば、隣接するフレーム画像）に基づく配置情報との差分情報が予め定められた閾値を下回っているフレーム画像、最大となるフレーム画像、最小となるフレーム画像、最も平均値に近いフレーム画像、最初に数値が変化したフレーム画像等である。
【0061】
なお、ステップＳ５において、いずれの態様で出力するかは、操作部３３の操作によりユーザーが選択できるようにすることが好ましい。
また、ステップＳ２～Ｓ４において、特徴点の設定や配置情報の生成が失敗した場合は、表示や音声によりアラートを出す等により、失敗した旨の情報を報知することが好ましい。
また、ステップＳ２～Ｓ４において、特徴点の設定や配置情報の生成が失敗した場合は、表示や音声によりアラートを出す等により、失敗した旨の情報を報知することが好ましい。
【0062】
制御部３１は、上記画像解析処理により取得した配置情報を動態画像に対応付けて記憶部３２に保存する。また、配置情報の値が最大値、最小値、平均値、最初に変化する値、のいずれかに該当するフレーム画像を対象外とし、他のフレーム画像に対しては解像度を落とす、または圧縮した状態で保存することが好ましい。これにより、保存するデータ量を抑えることができる。
【0063】
以下、上記画像解析処理により算出される配置情報やその出力の具体例について説明する。
【0064】
（脊柱管の例）
脊柱管に現れる症状として、脊柱管狭窄症がある。脊柱管狭窄症は、加齢による椎間板の出っ張りなどで脊柱管の一部が狭くなり神経を圧迫し、痛みを生じるものである。脊柱管狭窄症では、例えば、図５Ａの腰部側面の模式図に示すように、立位で背骨を伸ばすと、椎間板４２の膨隆の増大等により、脊柱管４１が圧迫されて狭くなる。一方、前傾や座位姿勢の場合、図５Ｂの腰部側面の模式図に示すように、脊柱管４１の圧迫は解除され、脊柱管４１は広くなる。そこで、例えば、撮影装置１により直立位の状態から前傾する動作、後傾する動作を正面と側面でそれぞれ動態撮影し、得られた動態画像に対して上述の画像解析処理を行う。これにより、各フレーム画像における脊柱管４１の範囲面積や幅が狭くなっていないかを判断することができる。
脊柱管に現れる症状として、脊柱管狭窄症がある。脊柱管狭窄症は、加齢による椎間板の出っ張りなどで脊柱管の一部が狭くなり神経を圧迫し、痛みを生じるものである。脊柱管狭窄症では、例えば、図５Ａの腰部側面の模式図に示すように、立位で背骨を伸ばすと、椎間板４２の膨隆の増大等により、脊柱管４１が圧迫されて狭くなる。一方、前傾や座位姿勢の場合、図５Ｂの腰部側面の模式図に示すように、脊柱管４１の圧迫は解除され、脊柱管４１は広くなる。そこで、例えば、撮影装置１により直立位の状態から前傾する動作、後傾する動作を正面と側面でそれぞれ動態撮影し、得られた動態画像に対して上述の画像解析処理を行う。これにより、各フレーム画像における脊柱管４１の範囲面積や幅が狭くなっていないかを判断することができる。
【0065】
例えば、制御部３１は、基準フレーム画像から画像認識により脊柱管４１及び椎間板４２を認識し、図５Ａ、図５Ｂに示すように、椎間板４２の幅（上下幅）をベースとした脊柱管４１上の４つの点（Ｐ１～Ｐ４）を特徴点として設定する。次いで、設定した４つの
特徴点を結んだ面の面積を脊柱管４１の配置情報として算出する。次いで、基準フレーム画像において設定した各特徴点の位置を他のフレーム画像において特定し、特定した特徴点に囲まれた面積を脊柱管４１の配置情報として算出する。そして、各フレーム画像で算出した配置情報を、上述のステップＳ５で説明したいずれかの手法により出力する。これにより、医師は、前傾や後傾の動作中における脊柱管の状態の変化（脊柱管が狭くなっているか否か）を客観的に把握することができ、脊柱管狭窄症であるか否かを判定することができる。
なお、脊柱管４１上の特徴点は、上述のＰ１～Ｐ４に限定されず、第４腰椎４４と第５腰椎４５の間の椎間板４２の幅をベースとした４点としてもよい。また、複数の椎間板４２の幅をベースとして、各椎間板４２の幅をベースとした４つの特徴点がなす面積をそれぞれ求め、求めた複数の面積の代表値（平均値、最小値等）を脊柱管４１の配置情報としてもよい。
特徴点を結んだ面の面積を脊柱管４１の配置情報として算出する。次いで、基準フレーム画像において設定した各特徴点の位置を他のフレーム画像において特定し、特定した特徴点に囲まれた面積を脊柱管４１の配置情報として算出する。そして、各フレーム画像で算出した配置情報を、上述のステップＳ５で説明したいずれかの手法により出力する。これにより、医師は、前傾や後傾の動作中における脊柱管の状態の変化（脊柱管が狭くなっているか否か）を客観的に把握することができ、脊柱管狭窄症であるか否かを判定することができる。
なお、脊柱管４１上の特徴点は、上述のＰ１～Ｐ４に限定されず、第４腰椎４４と第５腰椎４５の間の椎間板４２の幅をベースとした４点としてもよい。また、複数の椎間板４２の幅をベースとして、各椎間板４２の幅をベースとした４つの特徴点がなす面積をそれぞれ求め、求めた複数の面積の代表値（平均値、最小値等）を脊柱管４１の配置情報としてもよい。
【0066】
また、例えば、脊柱管４１の中心軸の角度の差分情報を隣接するフレーム画像間で算出し、差分情報が所定の閾値より小さい区間のフレーム画像を、連続した動きに支障が発生した区間（患者が痛みを感じた動作に対応するフレーム画像）であると検知するこことしてもよい。例えば、第４腰椎４４と第５腰椎４５の間の椎間板４２の幅をベースとした上述の４つの点により囲まれた領域の中心点と、第５腰椎４５と仙骨４６の間の椎間板４２の幅をベースとした上述の４つの点により囲まれた領域の中心点を特徴点として、これらを結んだ線を求める。次いで、立位状態のフレーム画像における上記２つの特徴点をつないだ線を基準線として、基準線と、各フレーム画像における上記２つの特徴点をつないだ線との角度を各フレーム画像における配置情報として取得する。そして、各フレーム画像で算出した角度と隣接するフレーム画像で算出した角度との差分情報を算出し、差分情報が所定の閾値より小さい区間のフレーム画像を、連続した動きに支障が発生した区間（患者が痛みを感じた動作に対応するフレーム画像）であると判定し、その判定結果を差分情報と併せて出力することとしてもよい。これにより、医師は、前傾や後傾の動作中における脊柱管の状態の変化を客観的に把握することができ、脊柱管狭窄症であるか否かを判定することができる。
【0067】
また、例えば、椎間板４２の幅（上下幅）の範囲において、脊柱管４１上の最も幅が狭くなっている箇所の２点（側面画像であれば前側と後側、正面画像であれば左側と右側の２点）に特徴点を設定し、設定した特徴点の幅（距離）を脊柱管４１の配置情報として取得してもよい。そして、各フレーム画像で算出した幅を、上述のステップＳ５で説明したいずれかの手法により出力してもよい。これにより、医師は、前傾や後傾の動作中における脊柱管の状態の変化（脊柱管が狭くなっているか否か）を客観的に把握することができ、脊柱管狭窄症であるか否かを判定することができる。
また、上記の脊柱管４１の面積や幅を前回の検査時の脊柱管４１の面積や幅と比較することで、脊柱管４１の経時的な悪化や改善があるか否かを判定することができる。
また、上記の脊柱管４１の面積や幅を前回の検査時の脊柱管４１の面積や幅と比較することで、脊柱管４１の経時的な悪化や改善があるか否かを判定することができる。
【0068】
また、図６の頸部側面の模式図に示すように、頸部において加齢等により椎間板４２が変形してつぶれることで椎体に骨棘４７が発生して脊髄４３が圧迫されたり、靭帯４８が厚く硬くなることにより脊髄４３が圧迫されたりすると、痛みやしびれが生じる。これを頸椎性骨髄症というが、頸椎の屈曲～伸展の動作を撮影装置１により動態撮影し、得られた頸椎の動態画像を上述の腰部の動態画像における解析と同様の手法により面積、幅、又は角度を算出して配置情報として取得し、配置情報や複数のフレーム画像間におけるその差分情報を出力することとしてもよい。これにより、医師は、頸椎の屈曲～伸展の動作中における脊柱管の状態の変化を客観的に把握することができ、頸椎性骨髄症であるか否かを判定することが可能となる。
【0069】
（関節の例）
関節に現れる症状として、例えば、変形性肘関節症、変形性膝関節症等がある。
変形性肘関節症は、例えば、プロ野球選手などが長年投球し続けたことで肘を酷使する等により、軟骨の摩耗や骨棘が生じ、それにより可動範囲によっては骨が引っかかったり、ぶつかったりすることで痛みなどが生じる症状である。そこで、撮影装置１により肘関節を動かす動作を動態撮影して画像解析処理を行い、骨棘と疑われる部分や、骨と骨の空隙の面積を算出し、関節を動かしたときの面積の変動を出力することで、医師は、肘関節の動きを客観的に把握することができ、変形性肘関節症であるか否かを判定することができる。変形性膝関節症も、膝関節を撮影した動態画像から、同様にして判定することが可能となる。
ここで、軟骨などは画像から判断しづらいため、図７に示すように、肘関節の動態画像の基準フレーム画像上において所定の構造物（例えば、上腕骨小頭骨の端部と橈骨頭の端部等）をアノテーションＡで囲み、アノテーションＡで囲んだ範囲内において構造物を抽出し、抽出した構造物上に特徴点を設定してフレーム画像間で追跡して特徴点で囲まれた部分の面積を算出する。構造物の抽出は、上述のように、エッジ検出等の一般的な画像処理により行うことができる。
関節に現れる症状として、例えば、変形性肘関節症、変形性膝関節症等がある。
変形性肘関節症は、例えば、プロ野球選手などが長年投球し続けたことで肘を酷使する等により、軟骨の摩耗や骨棘が生じ、それにより可動範囲によっては骨が引っかかったり、ぶつかったりすることで痛みなどが生じる症状である。そこで、撮影装置１により肘関節を動かす動作を動態撮影して画像解析処理を行い、骨棘と疑われる部分や、骨と骨の空隙の面積を算出し、関節を動かしたときの面積の変動を出力することで、医師は、肘関節の動きを客観的に把握することができ、変形性肘関節症であるか否かを判定することができる。変形性膝関節症も、膝関節を撮影した動態画像から、同様にして判定することが可能となる。
ここで、軟骨などは画像から判断しづらいため、図７に示すように、肘関節の動態画像の基準フレーム画像上において所定の構造物（例えば、上腕骨小頭骨の端部と橈骨頭の端部等）をアノテーションＡで囲み、アノテーションＡで囲んだ範囲内において構造物を抽出し、抽出した構造物上に特徴点を設定してフレーム画像間で追跡して特徴点で囲まれた部分の面積を算出する。構造物の抽出は、上述のように、エッジ検出等の一般的な画像処理により行うことができる。
【0070】
（嚥下の例）
嚥下とは、食べ物を飲み込む動作である。図８Ａ～図８Ｄは、正しい嚥下運動を模式的に示した図である。図８Ａに示すように、食べ物５１を飲み込む前は、喉頭蓋５２は上を向いている。図８Ｂに示すように、食べ物５１を飲み込むと、喉頭蓋５２が下降し、食道５４の幅が広がって食べ物５１が食道に導かれる。食べ物５１が通過すると、喉頭蓋５２は上向きに戻る。そこで、撮影装置１により嚥下運動を撮影した動態画像に対し、上述の画像解析処理を行う。例えば、基準フレーム画像の喉頭蓋５２の輪郭上に複数の特徴点を設定してそれらをフレーム画像間で追跡し、特徴点を結んだ曲線又は特徴点を結んだ曲線に囲まれた面の形状変化により各フレーム画像における喉頭蓋５２の向きを捉えるとともに、食道５４の対向する２点からそれらの幅（距離）を求め、喉頭蓋５２の向きと食道５４の幅の組み合わせを配置情報として出力する。これにより、医師は、嚥下運動における喉頭蓋５２や食道５４の変化やその関係性を客観的に把握することが可能となり、正常か、誤嚥かを判定することができる。誤嚥である場合はその要因を把握することが可能となる。
例えば、誤嚥が発生した場合、喉頭蓋５２が正しく動作していないことで食べ物５１が気管５６に入ってしまうのか、喉頭蓋５２は下向きになっているが、食道５４が狭いことで問題が生じているのか等を医師が把握することが可能となる。
なお、下咽頭の幅を配置情報に含めてもよい。
嚥下とは、食べ物を飲み込む動作である。図８Ａ～図８Ｄは、正しい嚥下運動を模式的に示した図である。図８Ａに示すように、食べ物５１を飲み込む前は、喉頭蓋５２は上を向いている。図８Ｂに示すように、食べ物５１を飲み込むと、喉頭蓋５２が下降し、食道５４の幅が広がって食べ物５１が食道に導かれる。食べ物５１が通過すると、喉頭蓋５２は上向きに戻る。そこで、撮影装置１により嚥下運動を撮影した動態画像に対し、上述の画像解析処理を行う。例えば、基準フレーム画像の喉頭蓋５２の輪郭上に複数の特徴点を設定してそれらをフレーム画像間で追跡し、特徴点を結んだ曲線又は特徴点を結んだ曲線に囲まれた面の形状変化により各フレーム画像における喉頭蓋５２の向きを捉えるとともに、食道５４の対向する２点からそれらの幅（距離）を求め、喉頭蓋５２の向きと食道５４の幅の組み合わせを配置情報として出力する。これにより、医師は、嚥下運動における喉頭蓋５２や食道５４の変化やその関係性を客観的に把握することが可能となり、正常か、誤嚥かを判定することができる。誤嚥である場合はその要因を把握することが可能となる。
例えば、誤嚥が発生した場合、喉頭蓋５２が正しく動作していないことで食べ物５１が気管５６に入ってしまうのか、喉頭蓋５２は下向きになっているが、食道５４が狭いことで問題が生じているのか等を医師が把握することが可能となる。
なお、下咽頭の幅を配置情報に含めてもよい。
【0071】
（頸椎の例）
撮影装置１により頸部の屈曲伸展運動を動態画像で撮影し、上述の画像解析処理を実施することにより、頸椎の状態や動きを捉えることが可能となる。
たとえば、まず、頸部の動態画像の基準フレーム画像において、頸椎を認識し、図９のＣ３ｕ～Ｃ７ｄに示すように、各頸椎における上端部と下端部のそれぞれの中央に特徴点を設定する。ここで、特徴点を示す符号のＣ３、Ｃ４、・・・は頸椎の番号を示す。例えば、Ｃ３は第３頸椎、Ｃ４は第４頸椎を示す。また、特徴点を示す符号の添え字ｕ、ｄは、それぞれ上端部、下端部を示す。なお、各頸椎における上端部と下端部のそれぞれの中央に特徴点を設定するのではなく、左端又は右端に特徴点を設定することとしてもよい。次いで、各特徴点を直線（又は曲線）で結び、配置情報とする。次いで、他のフレーム画像において、特徴点を追跡し、各特徴点を結んだ直線（又は曲線）を配置情報として取得する。そして、各フレーム画像から取得した配置情報を出力する。例えば、各フレーム画像に基づいて生成した配置情報をグラフ上にプロットして出力する。これにより、医師は、屈曲伸展運動中の頸椎の状態をより客観的に把握することが可能となる。
撮影装置１により頸部の屈曲伸展運動を動態画像で撮影し、上述の画像解析処理を実施することにより、頸椎の状態や動きを捉えることが可能となる。
たとえば、まず、頸部の動態画像の基準フレーム画像において、頸椎を認識し、図９のＣ３ｕ～Ｃ７ｄに示すように、各頸椎における上端部と下端部のそれぞれの中央に特徴点を設定する。ここで、特徴点を示す符号のＣ３、Ｃ４、・・・は頸椎の番号を示す。例えば、Ｃ３は第３頸椎、Ｃ４は第４頸椎を示す。また、特徴点を示す符号の添え字ｕ、ｄは、それぞれ上端部、下端部を示す。なお、各頸椎における上端部と下端部のそれぞれの中央に特徴点を設定するのではなく、左端又は右端に特徴点を設定することとしてもよい。次いで、各特徴点を直線（又は曲線）で結び、配置情報とする。次いで、他のフレーム画像において、特徴点を追跡し、各特徴点を結んだ直線（又は曲線）を配置情報として取得する。そして、各フレーム画像から取得した配置情報を出力する。例えば、各フレーム画像に基づいて生成した配置情報をグラフ上にプロットして出力する。これにより、医師は、屈曲伸展運動中の頸椎の状態をより客観的に把握することが可能となる。
【0072】
図１０Ａは、正常な頸椎の屈曲伸展運動中に撮影した動態画像（側面）の各フレーム画像に基づいて生成した配置情報をプロットしたグラフである。図１０Ｂは、ずれのある頸椎の屈曲伸展運動中に撮影した動態画像の各フレーム画像に基づいて生成した配置情報をプロットしたグラフの一部を抽出して拡大したものである。なお、図１０Ａのグラフの縦軸は、Ｃ７ｄを０としたときの上方向への距離を表しており、横軸は、Ｃ７ｄを０としたときの左右方向への距離を表している。図１０Ｂのグラフの縦軸及び横軸は、縦軸の１０～２０のあたりにＣ６ｄとＣ７ｕの点が、４０のあたりにＣ５ｄとＣ６ｕの点が示されている。
【0073】
図１０Ａに示すように、正常な頸椎であれば、各フレーム画像の配置情報はなだらかに湾曲した形状となっているが、図１０Ｂに示すように、頸椎にずれがある場合、各フレーム画像の配置情報は、隣り合う頸椎の特徴点間で大きく折れ曲がった形状となっている。隣り合う頸椎の特徴点間での折れ曲がりの大きさは、その箇所における頸椎のずれの大きさを表していると考えられる。また、図１０Ｂに示すように、頸椎にずれがある場合、屈曲伸展運動において配置情報が動く範囲（角度）は正常時とは異なることがわかる。
このように、頸椎の配置情報のグラフを作成して出力することで、医師は、屈曲伸展運動中の頸椎の状態をより客観的に把握することが可能となる。
また、首を立てた状態の配置情報が直線状になっている場合にはストレートネック、後方に湾曲した曲線の場合には、後湾変形であることがわかる。
このように、頸椎の配置情報のグラフを作成して出力することで、医師は、屈曲伸展運動中の頸椎の状態をより客観的に把握することが可能となる。
また、首を立てた状態の配置情報が直線状になっている場合にはストレートネック、後方に湾曲した曲線の場合には、後湾変形であることがわかる。
【0074】
また、上述の頸椎の配置情報に基づいて、アニメーション画像を生成して出力してもよい。例えば、頸椎を含む基準アニメーション画像を用意しておき、各フレーム画像に基づいて生成した配置情報の各頸椎の上端部及び下端部の中央点の位置（図９参照）に基準アニメーション画像における各頸椎の上端部及び下端部の中央点をマッピングしたアニメーション画像を作成して出力する。図１１に、アニメーション画像の一例を示す。これにより、屈曲伸展運動中の頸椎の動きを再現したアニメーション画像を出力することができるため、頸椎の動きが捉えやすくなり、診断精度を向上させることができる。また、患者への説明時に、作成したアニメーション画像で動きを再現することで、どういった動きをしているのか患者自身が客観的に把握することができ、患者の納得感を高めることができる。
【0075】
また、上述の頸椎の配置情報を模型装置４に出力し、模型装置４において、屈曲伸展運動中の頸椎の動きを再現させてもよい。例えば、模型装置４においては、出力された各フレーム画像に対応する配置情報の各頸椎の上端部及び下端部の中央点の位置に模型装置４の各頸椎の上端部及び下端部の中央点を動かすことで、患者の頸椎の動きを再現する。図１２に、模型装置４の一例を示す。これにより、頸椎の動きを再現することができるため、頸椎の動きが捉えやすくなるため、診断精度を向上させることができる。また、患者への説明時に、模型装置４で動きを再現することで、どういった動きをしているのか患者自身が客観的に把握することができ、患者の納得感を高めることができる。
【0076】
以上説明したように、画像処理装置３によれば、制御部３１は、被写体の自発的動作による動きの経過を放射線撮影することにより取得された複数のフレーム画像からなる動態画像において基準フレーム画像を決定し、基準フレーム画像中の所定の構造物上に複数の特徴点を設定し、設定された複数の特徴点の位置関係から、基準フレーム画像内での前記所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成する。そして、基準フレーム画像において設定された複数の特徴点の位置を動態画像の他のフレーム画像において特定し、他のフレーム画像における前記所定の構造物の配置情報を生成する。
【0077】
ここで、整形外科分野において対象部位の状態を客観的に判断するには、対象部位の動作中における構造物間の関係や動きにより決定される構造物の配置状態を把握することに
こそ意味がある。制御部３１によれば、動態画像の各フレーム画像から所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成するので、被写体部位の動作中における所定の構造物の状態を客観的に把握するための情報を提供することが可能となる。
こそ意味がある。制御部３１によれば、動態画像の各フレーム画像から所定の構造物の配置状態を示す配置情報を生成するので、被写体部位の動作中における所定の構造物の状態を客観的に把握するための情報を提供することが可能となる。
【0078】
また、複数のフレーム画像間、例えば隣接するフレーム画像間における配置情報の差分情報を算出することで、フレーム画像間における所定の構造物の動きの変化を把握することができ、動きの悪い姿勢等を特定することが可能となる。
【0079】
また、差分情報が予め定められた閾値を超えているか否かを判定することで、所定の構造物の動きに異常があるか否かを判定することが可能となる。また、動態画像の撮影時の撮影部位、モダリティー、被写体の年齢、性別、体格、治具の有無、体内含有の人工物の有無のいずれか一つ又は複数の組み合わせに応じて閾値を設定することで、撮影条件や被写体に応じた閾値に基づいて異常の判定を行うことが可能となる。
【0080】
また、複数のフレーム画像において生成された配置情報に基づいて所定の構造物の動きを示すグラフもしくはアニメーション画像を作成して出力するか、又は、配置情報に連動する外部模型装置に配置情報を出力することで、構造物の動きを把握しやすくすることができ、診断精度の向上を図ることができる。また、患者にグラフ、アニメーション画像、模型等を見せることで、患者がどういった動きをしているのか患者自身が客観的に把握することができ、患者の納得感を高めることができる。
【0081】
また、アニメーション画像を作成する際の、人体の複製範囲、複製サイズ、平面か立体か、色、骨部又は筋組織の有無、のいずれか一つ以上の条件を、撮影時の撮影条件又は患者情報に応じて設定することで、患者の性別、年齢、体格等に近い人体のアニメーション画像を出力することが可能となる。
【0082】
また、配置情報の値が前記複数のフレーム画像から算出された配置情報の最大値、最小値、平均値、最初に変化する値、のいずれかに該当するフレーム画像を対象外とし、他のフレーム画像に対しては解像度を落とすか又は圧縮した状態で保存することで、動態画像を保存する際のデータ量を低減することができる。
【0083】
また、表示部３４に表示された動態画像の各フレーム画像が順次切り替わる動作に連動して、表示されたフレーム画像に対応する配置情報を順次切り替えながら表示することで、フレーム画像とこれに対応する配置情報を関連付けて表示することが可能となる。また、動態画像の各フレーム画像が切り替わっても、予め指定された条件に応じた配置情報を継続して表示するよう制御することで、動態画像とともに、重要な配置情報を表示することが可能となる。
【0084】
また、配置情報と予め定められた他の前記フレーム画像に基づく配置情報との差分情報が予め定められた閾値を超えているか否かの判定結果に応じて、色、形、大きさ、陰影、点滅、文字種別のいずれか一つ以上による強調表示を適用して配置情報を表示することで、ユーザーが異常のある配置情報を直感的に把握することが可能となる。
【0085】
また、配置情報と予め定められた他のフレーム画像に基づく配置情報との差分情報が予め定められた閾値を下回っているフレーム画像、最大となるフレーム画像、最小となるフレーム画像、最も平均値に近いフレーム画像、最初に変化したフレーム画像、のいずれかを動態画像の初期表示用のフレーム画像として表示することで、特徴的な動きのフレーム画像又は平均的な動きのフレーム画像を初期表示することが可能となる。
【0086】
また、特徴点の設定又は配置情報の生成が失敗した場合に、失敗した旨を報知すること
で、ユーザーは、特徴点の設定又は配置情報の生成が失敗したことを認識することが可能となる。
で、ユーザーは、特徴点の設定又は配置情報の生成が失敗したことを認識することが可能となる。
【0087】
なお、本実施形態における記述は、本発明に係る好適な動態解析システムの一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、整形外科分野で被写体部位を動態撮影した動態画像を表示する場合、以下の手法も診断や患者への説明用に有効である。
・撮影された動態画像を過去の動態画像と周期を揃えて並べて表示する。
・撮影された動態画像を所定の状態のＸ線静止画像と並べて表示する。
・撮影された動態画像を、撮影部位の正常な動きを示す画像と並べて表示する。
・ビデオカメラで撮影部位を撮影した動画像をＸ線による動態画像と並べて表示する。
・前回撮影した動態画像との違いを画像上に表示する。
・複数方向から撮影して３Ｄの動態画像を生成して表示する。
・前回撮影した動態画像の対応するフレーム画像との差が最も大きいフレーム画像で動態画像の表示を停止する。
・不自然な動きのフレーム画像（例えば、隣接するフレーム画像との配置情報の差分値が予め定められた閾値を超えたフレーム画像）で動態画像を停止する。
例えば、整形外科分野で被写体部位を動態撮影した動態画像を表示する場合、以下の手法も診断や患者への説明用に有効である。
・撮影された動態画像を過去の動態画像と周期を揃えて並べて表示する。
・撮影された動態画像を所定の状態のＸ線静止画像と並べて表示する。
・撮影された動態画像を、撮影部位の正常な動きを示す画像と並べて表示する。
・ビデオカメラで撮影部位を撮影した動画像をＸ線による動態画像と並べて表示する。
・前回撮影した動態画像との違いを画像上に表示する。
・複数方向から撮影して３Ｄの動態画像を生成して表示する。
・前回撮影した動態画像の対応するフレーム画像との差が最も大きいフレーム画像で動態画像の表示を停止する。
・不自然な動きのフレーム画像（例えば、隣接するフレーム画像との配置情報の差分値が予め定められた閾値を超えたフレーム画像）で動態画像を停止する。
【0088】
また、画像処理装置３に３Ｄプリンターを接続し、所定の状態の被写体部位を複数の方向から撮影して生成した３Ｄ画像の画像データを３Ｄプリンターに送信し、３Ｄプリンターにおいて前記画像データに基づいて模型を生成することも、患者の説明に有効である。例えば、脊柱管の幅が最も狭い状態の３Ｄ画像データを３Ｄプリンターに出力し、その状態の被写体の模型を３Ｄプリンターで作成する。これにより、患者に対し、例えば、脊柱管が最も狭く痛みが出る姿勢等を模型として示すことができる。
【0089】
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ー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ー読み取り可能な媒体として、ＣＤ-Ｒ
ＯＭ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。
ＯＭ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。
【0090】
その他、動態解析システム１００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。
例えば、画像処理装置３の各種処理機能をコンソール２上で有してもよいし、図に記載していないＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication Systems）などの画像保存
装置上に有してもよい。または、クラウド環境に設けられたクラウドサーバー上にて画像処理装置３と同等の処理を実施し、生成した配置情報や差分情報をクラウドサービスとして他サーバーに配信してもよい。
例えば、画像処理装置３の各種処理機能をコンソール２上で有してもよいし、図に記載していないＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication Systems）などの画像保存
装置上に有してもよい。または、クラウド環境に設けられたクラウドサーバー上にて画像処理装置３と同等の処理を実施し、生成した配置情報や差分情報をクラウドサービスとして他サーバーに配信してもよい。
【符号の説明】
【0091】
１００ 動態解析システム
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 コンソール
３ 画像処理装置
３１ 制御部
３２ 記憶部
３３ 操作部
３４ 表示部
３５ 通信部
３６ コネクター
３７ バス
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 コンソール
３ 画像処理装置
３１ 制御部
３２ 記憶部
３３ 操作部
３４ 表示部
３５ 通信部
３６ コネクター
３７ バス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】