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JP6578375B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents
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Description

本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に係り、詳細には、医用画像からの領域抽出及びその評価に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method, and more particularly to extraction of a region from a medical image and evaluation thereof.

近年、医用画像から病変等の異常陰影候補を抽出するコンピュータ診断支援装置(CAD;Computed Aided Diagnosis)が提案されている。CADでは、レントゲン像やマンモグラフィ像、CT画像、MRI等、様々な種類の医用画像から陰影の特徴を判定し、抽出する。   In recent years, a computer diagnosis support apparatus (CAD; Computed Aided Diagnosis) that extracts abnormal shadow candidates such as lesions from medical images has been proposed. In CAD, shadow features are determined and extracted from various types of medical images such as X-ray images, mammography images, CT images, and MRI.

例えば特許文献1では、撮影日時が異なる2つの画像を差分することにより異常陰影候補を抽出する処理について記載されている。特許文献1の手法では、一方の画像に設定した小領域内の濃度値から求められる基準値を他方の画像の対応する小領域の濃度値から差分することにより局所領域ごとに強調画像を作成する技術が記載されている。これにより、2つの画像を差分する際に位置ずれが生じても異常陰影をより正確に抽出できる。   For example, Patent Document 1 describes a process of extracting an abnormal shadow candidate by subtracting two images having different shooting dates and times. In the method of Patent Document 1, an emphasized image is created for each local area by subtracting a reference value obtained from the density value in a small area set in one image from the density value of the corresponding small area in the other image. The technology is described. This makes it possible to extract an abnormal shadow more accurately even if a positional shift occurs when the two images are differentiated.

国際公開第2005/009242号International Publication No. 2005/009242

しかしながら、従来の手法では、異常陰影を見逃さずに抽出するための手法が主であり、抽出結果の精度や誤差を評価することに配慮したものはなかった。また、モーションアーチファクトが異常陰影候補に与える影響について評価することは考慮されていなかった。   However, the conventional method is mainly a method for extracting without overlooking an abnormal shadow, and there has been no consideration for evaluating the accuracy and error of the extraction result. Also, it was not considered to evaluate the effect of motion artifacts on abnormal shadow candidates.

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、医用画像から異常陰影候補を抽出する処理において、抽出結果に含まれるモーションアーチファクトを評価するための情報を求め、出力することが可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in the process of extracting an abnormal shadow candidate from a medical image, it is possible to obtain and output information for evaluating a motion artifact included in the extraction result. An object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an image processing method.

前述した目的を達成するために本発明は、画像データを入力する入力部と、入力された画像データから異常陰影候補領域を抽出する抽出部と、前記異常陰影候補領域に存在するモーションアーチファクトを推測するアーチファクト推測部と、前記モーションアーチファクトが前記異常陰影候補領域に含まれる可能性についての評価情報を算出する評価情報算出部と、前記評価情報を出力する出力部と、を備えることを特徴とする画像処理装置である。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides an input unit that inputs image data, an extraction unit that extracts an abnormal shadow candidate region from the input image data, and estimates motion artifacts existing in the abnormal shadow candidate region. An artifact estimation unit, an evaluation information calculation unit that calculates evaluation information about the possibility that the motion artifact is included in the abnormal shadow candidate region, and an output unit that outputs the evaluation information. An image processing apparatus.

また、画像処理装置における画像処理方法であって、画像データを入力するステップと、入力された画像データから異常陰影候補領域を抽出するステップと、前記異常陰影候補領域に存在するモーションアーチファクトを推測するステップと、前記モーションアーチファクトが前記異常陰影候補領域に含まれる可能性についての評価情報を算出するステップと、前記評価情報を出力するステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法である。   An image processing method in the image processing apparatus is a method for inputting image data, a step for extracting an abnormal shadow candidate region from the input image data, and a motion artifact existing in the abnormal shadow candidate region. An image processing method comprising: a step; calculating evaluation information about a possibility that the motion artifact is included in the abnormal shadow candidate region; and outputting the evaluation information.

本発明により、医用画像から異常陰影候補領域を抽出する処理において、抽出結果に含まれるモーションアーチファクトを評価するための情報を求め、出力することが可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of obtaining and outputting information for evaluating a motion artifact included in an extraction result in a process of extracting an abnormal shadow candidate region from a medical image.

画像処理システム1の全体構成を示す図The figure which shows the whole structure of the image processing system 1 評価情報算出処理の流れを説明するフローチャートFlowchart explaining the flow of evaluation information calculation processing 図2のステップS103のアーチファクト推測処理の手順を説明するフローチャートFlowchart for explaining the procedure of the artifact estimation process in step S103 of FIG. (a)CT画像3から抽出された異常陰影候補領域B、(b)異常陰影候補領域Bの周辺の輪郭部に設定されたサンプリング点P1〜P9(a) Abnormal shadow candidate area B extracted from CT image 3, (b) Sampling points P1 to P9 set in the peripheral portion around abnormal shadow candidate area B 図3のステップS202の手順の詳細を説明するフローチャートFlowchart explaining the details of the procedure of step S202 in FIG. ステップS301の理論画像62の生成について説明する図The figure explaining the production | generation of the theoretical image 62 of step S301 ステップS302のプロファイルについて説明する図。(a)CT画像3について、(b)理論画像6についてThe figure explaining the profile of step S302. (a) CT image 3 (b) Theoretical image 6 ステップS303のデコンボリューションについて説明する図The figure explaining the deconvolution of step S303 各フィルタに対する画像のボケ方の例Examples of how to blur the image for each filter 異常陰影候補領域Bと各サンプリング点Pmとを結ぶ線分Qmについて説明する図(m=1〜n)A diagram for explaining a line segment Qm connecting the abnormal shadow candidate region B and each sampling point Pm (m = 1 to n) 各サンプリング点Pmにおけるアーチファクト成分Vmについて説明する図(m=1〜n)A diagram for explaining the artifact component Vm at each sampling point Pm (m = 1 to n) 異常陰影候補領域Bと各サンプリング点Pmとを結ぶ線分Qm上の組織の特性(剛体性)を表す係数kの例(a)骨の場合、(b)軟部組織の場合Example of coefficient k representing the characteristics (rigidity) of tissue on line segment Qm connecting abnormal shadow candidate region B and each sampling point Pm (a) For bone, (b) For soft tissue 図2のステップS104の評価情報算出ステップについて説明するフローチャートFlowchart explaining the evaluation information calculation step of step S104 of FIG. サンプリング点Pmの分布の評価について説明する図Diagram explaining evaluation of sampling point Pm distribution 異常陰影候補領域内の標準偏差SDについて説明する図。SDi:理論値、SDp:フィルタリング前、SDa:フィルタリング後The figure explaining the standard deviation SD in an abnormal shadow candidate area | region. SDi: Theoretical value, SDp: Before filtering, SDa: After filtering ユーザインターフェース8の初期画面例User interface 8 initial screen example ユーザインターフェース8においてサンプリング点を2つ配置した段階の表示画面例Example of a display screen at the stage where two sampling points are arranged in the user interface 8 ユーザインターフェース8においてサンプリング点を6つ配置した段階の表示画面例Example of display screen at the stage where 6 sampling points are arranged in the user interface 8

本発明に係る画像処理装置は、画像データを入力する入力部と、入力された画像データから異常陰影候補領域を抽出する抽出部と、前記異常陰影候補領域に存在するモーションアーチファクトを推測するアーチファクト推測部と、前記モーションアーチファクトが前記異常陰影候補領域に含まれる可能性についての評価情報を算出する評価情報算出部と、前記評価情報を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。   An image processing apparatus according to the present invention includes an input unit that inputs image data, an extraction unit that extracts an abnormal shadow candidate region from the input image data, and an artifact estimation that estimates a motion artifact existing in the abnormal shadow candidate region An evaluation information calculation unit that calculates evaluation information about the possibility that the motion artifact is included in the abnormal shadow candidate region, and an output unit that outputs the evaluation information.

また、前記アーチファクト推測部は、前記異常陰影候補領域の周辺の輪郭部に設定した複数の点におけるアーチファクト成分を求め、各点のアーチファクト成分を統合することにより前記異常陰影候補領域のモーションアーチファクトを推測することを特徴とする。   Further, the artifact estimation unit obtains an artifact component at a plurality of points set in a contour portion around the abnormal shadow candidate region, and estimates the motion artifact of the abnormal shadow candidate region by integrating the artifact components of each point It is characterized by doing.

また、前記アーチファクト推測部は、理論画像を生成し、前記入力された画像データ及び前記理論画像についてそれぞれ前記輪郭部のプロファイルを求め、前記プロファイルの一致度に基づいて前記アーチファクト成分を推測することを特徴とする。   The artifact estimation unit generates a theoretical image, obtains a profile of the contour for each of the input image data and the theoretical image, and estimates the artifact component based on the degree of coincidence of the profiles. Features.

また、前記アーチファクト推測部は、前記異常陰影候補領域の周辺に設定される点と前記異常陰影候補との距離、及び前記異常陰影候補領域の周辺の組織構造に基づき、前記異常陰影候補領域のモーションアーチファクトを推測することを特徴とする。   In addition, the artifact estimation unit may determine the motion of the abnormal shadow candidate region based on the distance between the point set around the abnormal shadow candidate region and the abnormal shadow candidate, and the tissue structure around the abnormal shadow candidate region. It is characterized by estimating artifacts.

また、前記評価情報は、前記異常陰影候補領域の周辺の輪郭部の位置情報、又は前記モーションアーチファクトの大きさを評価する第1の評価項と、推測されたモーションアーチファクトを用いて前記異常陰影候補領域を仮補正した際の画質に基づく第2の評価項とを含むことを特徴とする。   Further, the evaluation information includes the position information of the peripheral portion around the abnormal shadow candidate region, or a first evaluation term that evaluates the size of the motion artifact, and the abnormal shadow candidate using the estimated motion artifact. And a second evaluation term based on image quality when the area is temporarily corrected.

また、前記位置情報は、前記モーションアーチファクトを算出する際に前記異常陰影候補領域の周辺の輪郭部に設定される複数の点について、位置の妥当性、個数、分布のうち少なくとも1つの評価項目を含むことを特徴とする。   Further, the position information includes at least one evaluation item among the validity, number, and distribution of positions for a plurality of points set in a contour portion around the abnormal shadow candidate region when calculating the motion artifact. It is characterized by including.

また、前記画質は、画像鮮鋭度及び標準偏差により評価されることを特徴とする。   The image quality is evaluated by image sharpness and standard deviation.

また、前記異常陰影候補領域に存在するモーションアーチファクトを推測する際に設定される複数点の入力を受け付けるとともに、前記評価情報算出部により算出された評価情報を表示するユーザインターフェースを備えることを特徴とする。   And a user interface for receiving input of a plurality of points set when estimating a motion artifact existing in the abnormal shadow candidate region and displaying the evaluation information calculated by the evaluation information calculation unit. To do.

また、本発明に係る画像処理方法は、画像データを入力するステップと、入力された画像データから異常陰影候補領域を抽出するステップと、前記異常陰影候補領域に存在するモーションアーチファクトを推測するステップと、前記モーションアーチファクトが前記異常陰影候補領域に含まれる可能性についての評価情報を算出するステップと、前記評価情報を出力するステップと、を含むことを特徴とする。   The image processing method according to the present invention includes a step of inputting image data, a step of extracting an abnormal shadow candidate region from the input image data, and a step of estimating a motion artifact existing in the abnormal shadow candidate region. And calculating the evaluation information about the possibility that the motion artifact is included in the abnormal shadow candidate region, and outputting the evaluation information.

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1を参照して、本発明の画像処理装置100を適用した画像処理システム1の構成について説明する。   First, the configuration of an image processing system 1 to which the image processing apparatus 100 of the present invention is applied will be described with reference to FIG.

図1に示すように、画像処理システム1は、表示装置107、入力装置109を有する画像処理装置100と、画像処理装置100にネットワーク110を介して接続される画像データベース111と、医用画像撮影装置112とを備える。   As shown in FIG. 1, the image processing system 1 includes an image processing device 100 having a display device 107 and an input device 109, an image database 111 connected to the image processing device 100 via a network 110, and a medical image photographing device. 112.

画像処理装置100は、画像生成、画像解析等の処理を行うコンピュータである。画像処理装置100は、図1に示すように、CPU(Central Processing Unit)101、主メモリ102、記憶装置103、通信インタフェース(通信I/F)104、表示メモリ105、マウス108等の外部機器とのインタフェース(I/F)106を備え、各部はバス113を介して接続されている。   The image processing apparatus 100 is a computer that performs processing such as image generation and image analysis. As shown in FIG. 1, the image processing apparatus 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a main memory 102, a storage device 103, a communication interface (communication I / F) 104, a display memory 105, a mouse 108, and other external devices. Interface (I / F) 106, and each unit is connected via a bus 113.

CPU101は、主メモリ102または記憶装置103等に格納されるプログラムを主メモリ102のRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス113を介して接続された各部を駆動制御し、画像処理装置100が行う各種処理を実現する。   The CPU 101 calls and executes a program stored in the main memory 102 or the storage device 103 in the work memory area on the RAM of the main memory 102, executes driving control of each unit connected via the bus 113, and the image processing apparatus Implements various processes performed by 100.

CPU101は、医用画像から抽出した異常陰影候補について正確さを評価するための情報を生成する評価情報算出処理(図2参照)を実行する。評価情報算出処理では、特に、画像から抽出した異常陰影候補領域がどの程度アーチファクトの影響を受けているか(異常陰影候補領域にモーションアーチファクトが含まれる可能性)を評価するための評価情報を求める。評価情報算出処理の詳細については後述する。   The CPU 101 executes an evaluation information calculation process (see FIG. 2) for generating information for evaluating the accuracy of the abnormal shadow candidate extracted from the medical image. In the evaluation information calculation process, in particular, evaluation information for evaluating how much the abnormal shadow candidate area extracted from the image is affected by the artifact (possibility that the abnormal shadow candidate area includes a motion artifact) is obtained. Details of the evaluation information calculation process will be described later.

主メモリ102は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等により構成される。ROMはコンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。また、RAMは、ROM、記憶装置103等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、CPU101が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。   The main memory 102 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The ROM permanently stores programs such as computer boot programs and BIOS, and data. The RAM temporarily holds programs, data, and the like loaded from the ROM, the storage device 103, and the like, and includes a work area that the CPU 101 uses for performing various processes.

記憶装置103は、HDD(ハードディスクドライブ)や他の記録媒体へのデータの読み書きを行う記憶装置であり、CPU101が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(オペレーティングシステム)等が格納される。プログラムに関しては、OSに相当する制御プログラムや、アプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、CPU101により必要に応じて読み出されて主メモリ102のRAMに移され、各種の手段として実行される。   The storage device 103 is a storage device that reads / writes data to / from an HDD (hard disk drive) or other recording medium, and stores programs executed by the CPU 101, data necessary for program execution, an OS (operating system), and the like. . As for the program, a control program corresponding to the OS and an application program are stored. Each of these program codes is read by the CPU 101 as necessary, transferred to the RAM of the main memory 102, and executed as various means.

通信I/F104は、通信制御装置、通信ポート等を有し、画像処理装置100とネットワーク110との通信を媒介する。また通信I/F104は、ネットワーク110を介して、画像データベース111や他のコンピュータ、或いは、X線CT装置、MRI装置等の医用画像撮影装置112との通信制御を行う。   The communication I / F 104 includes a communication control device, a communication port, and the like, and mediates communication between the image processing apparatus 100 and the network 110. The communication I / F 104 performs communication control with the image database 111, another computer, or a medical image photographing apparatus 112 such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus via the network 110.

I/F106は、周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器とのデータの送受信を行う。例えば、マウス108やスタイラスペン等のポインティングデバイスをI/F106を介して接続させるようにしてもよい。   The I / F 106 is a port for connecting a peripheral device, and transmits / receives data to / from the peripheral device. For example, a pointing device such as a mouse 108 or a stylus pen may be connected via the I / F 106.

表示メモリ105は、CPU101から入力される表示データを一時的に蓄積するバッファである。蓄積された表示データは所定のタイミングで表示装置107に出力される。   The display memory 105 is a buffer that temporarily accumulates display data input from the CPU 101. The accumulated display data is output to the display device 107 at a predetermined timing.

表示装置107は、液晶パネル、CRTモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路で構成され、表示メモリ105を介してCPU101に接続される。表示装置107はCPU101の制御により表示メモリ105に蓄積された表示データを表示する。   The display device 107 includes a display device such as a liquid crystal panel and a CRT monitor, and a logic circuit for executing display processing in cooperation with the display device, and is connected to the CPU 101 via the display memory 105. The display device 107 displays the display data stored in the display memory 105 under the control of the CPU 101.

入力装置109は、例えば、キーボード等の入力装置であり、操作者によって入力される各種の指示や情報をCPU101に出力する。操作者は、表示装置107、入力装置109、及びマウス108等の外部機器を使用して対話的に画像処理装置100を操作する。   The input device 109 is an input device such as a keyboard, for example, and outputs various instructions and information input by the operator to the CPU 101. The operator interactively operates the image processing apparatus 100 using external devices such as the display device 107, the input device 109, and the mouse 108.

ネットワーク110は、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、インターネット等の各種通信網を含み、画像データベース111やサーバ、他の情報機器等と画像処理装置100との通信接続を媒介する。   The network 110 includes various communication networks such as a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), and the Internet, and mediates communication connection between the image database 111, the server, other information devices, and the image processing apparatus 100. .

画像データベース111は、医用画像撮影装置112によって撮影された画像データを蓄積して記憶するものである。図1に示す画像処理システム1では、画像データベース111はネットワーク110を介して画像処理装置100に接続される構成であるが、画像処理装置100内の例えば記憶装置103に画像データベース111を設けるようにしてもよい。   The image database 111 stores and stores image data captured by the medical image capturing device 112. In the image processing system 1 shown in FIG. 1, the image database 111 is configured to be connected to the image processing apparatus 100 via the network 110. However, for example, the image database 111 is provided in the storage device 103 in the image processing apparatus 100. May be.

次に、画像処理装置100が実行する評価情報算出処理について、図2のフローチャートを参照して説明する。   Next, the evaluation information calculation process executed by the image processing apparatus 100 will be described with reference to the flowchart of FIG.

CPU101は、記憶装置103または通信I/F104を介して接続される画像データベース111から処理対象とする画像データを読み込み主メモリ102に保持する(ステップS101)。画像データは、被検体をX線CT装置やMRI装置等を用いて撮影した複数の断層像である。以下、入力画像がCT画像である場合を例として説明する。   The CPU 101 reads image data to be processed from the image database 111 connected via the storage device 103 or the communication I / F 104 and stores it in the main memory 102 (step S101). The image data is a plurality of tomographic images obtained by imaging the subject using an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, or the like. Hereinafter, a case where the input image is a CT image will be described as an example.

CPU101は入力画像から異常陰影候補Bを抽出する(ステップS102;図4参照)。異常陰影候補領域Bとは、濃度値の特徴から病変候補、腫瘍候補、結節候補等と判断された部位である。異常陰影候補の抽出は公知の手法を用いればよい。公知の手法としては、例えば、特許文献1に記載されるように、撮影日時が異なる同一被検体、同一部位の画像の差分を用いて抽出する手法等がある。   The CPU 101 extracts an abnormal shadow candidate B from the input image (step S102; see FIG. 4). The abnormal shadow candidate region B is a region determined as a lesion candidate, tumor candidate, nodule candidate, or the like based on the feature of the density value. A known method may be used to extract abnormal shadow candidates. As a known technique, for example, as described in Patent Document 1, there is a technique of extracting using the difference between images of the same subject and the same part with different imaging dates and times.

次に、CPU101はステップS102で抽出した異常陰影候補領域Bに存在するモーションアーチファクトを周辺のアーチファクト成分から推測する(ステップS103)。ステップS103の詳細については後述する。   Next, the CPU 101 estimates motion artifacts existing in the abnormal shadow candidate region B extracted in step S102 from the surrounding artifact components (step S103). Details of step S103 will be described later.

その後、CPU101は、ステップS103で推測したモーションアーチファクトが異常陰影候補領域Bに含まれる可能性についての評価情報を算出する(ステップS104)。ステップS104の詳細については後述する。CPU101は、ステップS104で算出した評価情報を出力する(ステップS105)。   Thereafter, the CPU 101 calculates evaluation information about the possibility that the motion artifact estimated in step S103 is included in the abnormal shadow candidate region B (step S104). Details of step S104 will be described later. The CPU 101 outputs the evaluation information calculated in step S104 (step S105).

次にステップS103のアーチファクト推測処理について、図3〜図12を参照して説明する。   Next, the artifact estimation process in step S103 will be described with reference to FIGS.

図3のフローチャートに示すように、CPU101は異常陰影候補領域Bを含むスライスまたはボリュームに対し、複数のサンプリング点Pをn点配置する(ステップS201)。図4(a)に示すように、CT画像3の中に結節と判定された領域Bが抽出されているものとする。以下、この領域Bを異常陰影候補領域Bと呼ぶ。CPU101は、異常陰影候補領域Bの周辺にn個のサンプリング点P1〜Pnを配置する。サンプリング点の配置箇所と個数は、特に条件を指定しなくともよいが、好ましくは、後述する評価情報算出処理において誤差がでにくい点に配置する方がよい。   As shown in the flowchart of FIG. 3, the CPU 101 arranges a plurality of sampling points P for the slice or volume including the abnormal shadow candidate region B (step S201). Assume that a region B determined as a nodule is extracted from the CT image 3 as shown in FIG. Hereinafter, this region B is referred to as an abnormal shadow candidate region B. The CPU 101 arranges n sampling points P1 to Pn around the abnormal shadow candidate region B. There are no particular conditions for the location and number of sampling points, but it is preferable that the sampling points be placed at points where errors are less likely to occur in the evaluation information calculation process described later.

具体的には、パーシャルボリュームの影響を受けにくい点、輪郭部(濃度値の勾配(エッジ)付近)の点、大きな動き(モーションアーチファクト)が予想される点、異常陰影候補領域Bに近い点等、好適な条件が揃う箇所に多くのサンプリング点を配置する方が好ましい。ステップS201では図4(b)に示すように、CT画像3の異常陰影候補領域Bの周辺の輪郭部にn個のサンプリング点P1〜Pnが配置されるものとする。m番目のサンプリング点をPmと呼ぶ。   Specifically, points that are not easily affected by the partial volume, points on the outline (near the gradient (edge) of the density value), points where large motion (motion artifact) is expected, points close to the abnormal shadow candidate region B, etc. It is preferable to arrange a large number of sampling points at locations where suitable conditions are met. In step S201, as shown in FIG. 4 (b), n sampling points P1 to Pn are arranged in the contour portion around the abnormal shadow candidate region B of the CT image 3. The mth sampling point is called Pm.

次にCPU101は、各サンプリング点Pmについてアーチファクト成分の強さと方向を求める(ステップS202)。アーチファクト成分の強さと方向を求めるには、各点Pmにおける画像鮮鋭度と理論値との差分を算出する。ここで点Pmがモーションアーチファクトによる画像ボケを有する場合、理論値(数学的に求められる理想的な画像)よりも実際の画像の鮮鋭度の方が低い値となる。   Next, the CPU 101 obtains the strength and direction of the artifact component for each sampling point Pm (step S202). In order to obtain the strength and direction of the artifact component, the difference between the image sharpness and the theoretical value at each point Pm is calculated. Here, when the point Pm has an image blur due to motion artifact, the sharpness of the actual image is lower than the theoretical value (an ideal image mathematically obtained).

図5を参照してステップS202のアーチファクト成分の強さと方向を求める処理について説明する。   The processing for obtaining the strength and direction of the artifact component in step S202 will be described with reference to FIG.

まず、CPU101は画像の理論値である理論画像62を求める(ステップS301)。理論画像62の算出手順を図6に示す。CPU101はパーシャルボリュームによる影響がなく輪郭が明確な物体6をシミュレーションにより仮想的にX線投影(順投影)する。その順投影データ61から、CT画像3を作成した方法と同一の手法で画像再構成(逆投影)を行うと、逆投影に用いる再構成フィルタの特性や再構成手法により、元の物体6と比べて鮮鋭度が劣化した画像62が作成される。このように作成された画像62が、モーションアーチファクトのない理想的な画像(理論画像62)となる。なお、シミュレーションに用いる物体6は、サンプリング点Pが配置された物体(被検体)と物質特性が近いものを用いる方が、高精度な評価情報を得られる。   First, the CPU 101 obtains a theoretical image 62 that is a theoretical value of an image (step S301). The calculation procedure of the theoretical image 62 is shown in FIG. The CPU 101 virtually X-rays (forward projection) the object 6 which is not affected by the partial volume and has a clear outline by simulation. When image reconstruction (backprojection) is performed from the forward projection data 61 using the same method as the method for creating the CT image 3, the characteristics of the reconstruction filter used for backprojection and the reconstruction method are used to determine the original object 6 and In comparison, an image 62 having a sharpness deteriorated is created. The image 62 created in this way is an ideal image (theoretical image 62) having no motion artifact. It should be noted that the object 6 used in the simulation can obtain highly accurate evaluation information by using an object (subject) having a sampling point P and having a material characteristic close to that of the object.

次にCPU101は、CT画像3の各サンプリング点Pmについて、輪郭部を跨ぐようにプロファイルをとる(ステップS302)。具体的には、図7(a)に示すように、CT画像3の異常陰影候補領域Bの周辺の輪郭部に対し接線71を引き、接線71を0度〜180度の範囲のいずれかの角度で跨ぐ線分72を引く。同様に、ステップS301で求めた理論画像62に対し、図7(a)で引いた接線71と平行な接線71pを引き、図7(a)の線分72と同一の角度で輪郭部を跨ぐ線分72pを引く。そして、線分72上の画素値のプロファイルCと、線分72p上の画素値のプロファイルDとを求める。このように、CT画像3と理論画像62について、それぞれ線分72、72p上の画素値のプロファイルC、Dを求める(ステップS302)。   Next, the CPU 101 takes a profile so as to straddle the contour portion for each sampling point Pm of the CT image 3 (step S302). Specifically, as shown in FIG. 7 (a), a tangent line 71 is drawn with respect to the contour portion around the abnormal shadow candidate region B of the CT image 3, and the tangent line 71 is in the range of 0 to 180 degrees. Draw a line segment 72 across the angle. Similarly, a tangent line 71p parallel to the tangent line 71 drawn in FIG. 7 (a) is drawn on the theoretical image 62 obtained in step S301 and straddles the contour at the same angle as the line segment 72 in FIG. 7 (a). Draw a line segment 72p. Then, a pixel value profile C on the line segment 72 and a pixel value profile D on the line segment 72p are obtained. As described above, the profiles C and D of the pixel values on the line segments 72 and 72p are obtained for the CT image 3 and the theoretical image 62, respectively (step S302).

次に、CPU101は、ステップS302で生成したプロファイルC、Dを1次元信号とみなし、デコンボリューションを行う。これによりCT画像3の輪郭部の画像鮮鋭度と理論値との差分が求められる。つまり点Pmおけるアーチファクト成分の強さが求められる(ステップS303、ステップS202)。   Next, the CPU 101 regards the profiles C and D generated in step S302 as a one-dimensional signal and performs deconvolution. Thereby, the difference between the image sharpness of the contour portion of the CT image 3 and the theoretical value is obtained. That is, the strength of the artifact component at the point Pm is obtained (step S303, step S202).

図8に示すように、CT画像3の輪郭部のプロファイルCと、理論画像62の対応する輪郭部のプロファイルDとをそれぞれ1次元信号とみなしデコンボリューション(deconvolution)を行う。すると、プロファイルDに対する1次元的な信号Eが得られる。これは、1次元信号のローパスフィルタと同等の特性を示すものであり、プロファイルDがどれだけ劣化したかを示すものである。つまり信号Dを信号Eでフィルタリングすると信号Cが得られる。この工程を数式で表すと、以下のようになる。

Figure 0006578375
As shown in FIG. 8, the profile C of the contour portion of the CT image 3 and the profile D of the corresponding contour portion of the theoretical image 62 are regarded as one-dimensional signals, and deconvolution is performed. Then, a one-dimensional signal E for the profile D is obtained. This shows a characteristic equivalent to a low-pass filter of a one-dimensional signal and shows how much the profile D has deteriorated. That is, the signal C is obtained by filtering the signal D with the signal E. This process is expressed as follows.
Figure 0006578375

ここで、CF、DF、EFはそれぞれC,D,Eをフーリエ変換したものを表す。またフーリエ空間上での割り算は実空間上でデコンボリューションとして表すことができる。Here, C F , D F , and E F represent the Fourier transform of C, D, and E, respectively. Further, division in Fourier space can be expressed as deconvolution in real space.

上述したように信号E(以下、フィルタEという)の形状から、サンプリング点PmにおいてCT画像3が理論画像62からどのように劣化したかを判断できる。また、プロファイルC,Dの方向(線分72、72pの方向)にアーチファクト成分を含むものと認識することができる。CPU101は、このようなプロファイルC,Dを各サンプリング点Pmについて複数の方向から算出する。これにより、どの方向にどの程度の強さのアーチファクト成分が含まれるかを求めることができる。   As described above, it is possible to determine how the CT image 3 has deteriorated from the theoretical image 62 at the sampling point Pm from the shape of the signal E (hereinafter referred to as filter E). Further, it can be recognized that the artifact components are included in the directions of the profiles C and D (directions of the line segments 72 and 72p). The CPU 101 calculates such profiles C and D from a plurality of directions for each sampling point Pm. This makes it possible to determine in which direction and how much the artifact component is included.

例えば、輪郭部を跨ぐ線分と輪郭部の接線とがなす角度を変えてそれぞれ上述の手順によりフィルタEを求め、なす角度毎のフィルタEのデータを統合することによりサンプリング点Pmでのアーチファクト成分(強さ、方向)が求められる(ステップS304、ステップS305)。   For example, by changing the angle formed by the line segment straddling the contour part and the tangent line of the contour part, the filter E is obtained by the above-described procedure, and the filter component data for each angle is integrated to integrate the artifact component at the sampling point Pm. (Strength, direction) is obtained (Step S304, Step S305).

図9は様々なフィルタEに対する画像のぼけ方を示したものである。   FIG. 9 shows how the image is blurred for various filters E. FIG.

理論画像62に対するボケ方によってフィルタEの形状が変化するため、このフィルタEの形状をアーチファクトの強さに変換すればよい。本発明では、フィルタEの幅を物体の移動量とみなし、モーションアーチファクトの強さそのものとして扱うこととする。例えばフィルタEの幅が7ピクセルであれば、7ピクセル分にわたってモーションアーチファクトが存在すると仮定する。   Since the shape of the filter E changes depending on how the theoretical image 62 is blurred, the shape of the filter E may be converted into the strength of the artifact. In the present invention, the width of the filter E is regarded as the amount of movement of the object, and is treated as the strength of the motion artifact itself. For example, if the width of the filter E is 7 pixels, it is assumed that motion artifacts exist over 7 pixels.

CPU101は、ステップS301〜ステップS305の処理を全てのサンプリング点Pmに対して行う。これにより各サンプリング点Pmにおけるアーチファクトの強さと方向が求められる(図3のステップS202)。   The CPU 101 performs the processing from step S301 to step S305 for all sampling points Pm. Thereby, the strength and direction of the artifact at each sampling point Pm are obtained (step S202 in FIG. 3).

次に、CPU101は異常陰影候補領域Bのモーションアーチファクトを推測する(ステップS203)。ステップS203においてCPU101は、
(A)異常陰影候補領域Bとその周辺に配置されたサンプリング点Pmとの距離
(B)異常陰影候補領域Bと各サンプリング点Pmとの間の物質特性
双方を考慮することが望ましい。
Next, the CPU 101 estimates a motion artifact in the abnormal shadow candidate area B (step S203). In step S203, the CPU 101
(A) Distance between abnormal shadow candidate region B and sampling points Pm arranged around it
(B) It is desirable to consider both material characteristics between the abnormal shadow candidate region B and each sampling point Pm.

具体的には、CPU101は異常陰影候補領域B内の代表的な点の座標をBX、サンプリング点Pmの座標をPmXとして、点BXと点PmXとをつなぐ線分Qmを算出する。   Specifically, the CPU 101 calculates a line segment Qm connecting the point BX and the point PmX, where BX is the coordinate of a representative point in the abnormal shadow candidate region B and PmX is the coordinate of the sampling point Pm.

これをすべてのサンプリング点P1〜Pnに対して行う。図10(a)に示すように異常陰影候補座標BXと各サンプリング点PmXとをつなぐ線分Q1〜Qnが算出される。   This is performed for all sampling points P1 to Pn. As shown in FIG. 10 (a), line segments Q1 to Qn connecting the abnormal shadow candidate coordinates BX and each sampling point PmX are calculated.

ステップS202の処理によって、各サンプリング点Pmについてそれぞれアーチファクトの強さと方向が算出されている。これにより各サンプリング点Pmのアーチファクト成分は、図11に示すようにベクトルVmで表すことができる。異常陰影候補領域Bに含まれるモーションアーチファクトは、周辺の各サンプリング点P1〜Pnにおけるアーチファクト成分を示すベクトルV1〜Vnと、上述の(A)線分Q1〜Qnの距離D、及び(B)線分Q1〜Qn上の物質特性を用いて推測できる。以下、異常陰影候補領域Bに含まれるモーションアーチファクトの推測方法について説明する。   Through the processing in step S202, the strength and direction of the artifact are calculated for each sampling point Pm. As a result, the artifact component at each sampling point Pm can be represented by a vector Vm as shown in FIG. The motion artifacts included in the abnormal shadow candidate region B include the vectors V1 to Vn indicating the artifact components at the surrounding sampling points P1 to Pn, the distance D of the above-described (A) line segments Q1 to Qn, and (B) line It can be estimated using the material properties on the minutes Q1 to Qn. Hereinafter, a method for estimating the motion artifact included in the abnormal shadow candidate region B will be described.

アーチファクト成分を有するサンプリング点Pmが異常陰影候補領域Bから近ければ近いほど、異常陰影候補領域Bにもモーションアーチファクトが含まれている可能性が高い。このことから異常陰影候補領域Bに含まれると推測されるモーションアーチファクトFを以下の式(2)で表す。

Figure 0006578375
The closer the sampling point Pm having an artifact component is to the abnormal shadow candidate region B, the higher the possibility that the abnormal shadow candidate region B includes motion artifacts. Therefore, the motion artifact F presumed to be included in the abnormal shadow candidate region B is expressed by the following equation (2).
Figure 0006578375

ここで、Wnは式(3)に示すように、線分Qmの距離Dと組織の物質特性を示す係数kとを用いて表される。組織の物質特性は、例えば剛体性等である。例えば、組織の剛体性を、2点間をつなぐ線分Qm上を構成する組織が剛体の性質を持つかどうかの意味として定義する。係数kは、組織が剛体に近いほど「1」に近い値を示し、軟体組織ほど「0」に近い値を示すものとする。   Here, Wn is expressed using the distance D of the line segment Qm and the coefficient k indicating the material property of the tissue, as shown in the equation (3). The material property of the tissue is, for example, rigid body. For example, the rigid property of the tissue is defined as the meaning of whether the tissue constituting the line segment Qm connecting two points has the property of a rigid body. The coefficient k indicates a value closer to “1” as the tissue is closer to a rigid body, and a value closer to “0” as the soft body tissue.

図12(a)に示すように、2点を結ぶ線分Qm上にある物体が骨のように高CT値の組織では、係数kの値を大きい値(k>>0)とする。一方、図12(b)に示すように、2点を結ぶ線分Qm上にある物体が肺の組織のように低CT値の組織では係数kの値を小さい値(k=約0)とする。線分Qm上を構成する組織が1つではなく、複数ある場合は、線分Qm上にある各組織の画素数に対応する大きさの重みを各係数kにかけ、その和から線分Qm上の物質特性を示す係数kを求めればよい。   As shown in FIG. 12 (a), when the object on the line segment Qm connecting the two points has a high CT value such as a bone, the coefficient k is set to a large value (k >> 0). On the other hand, as shown in FIG. 12 (b), when the object on the line segment Qm connecting the two points is a tissue with a low CT value such as a lung tissue, the coefficient k is set to a small value (k = about 0). To do. If there is more than one tissue on the line segment Qm, if there are multiple tissues, the weight corresponding to the number of pixels in each tissue on the line segment Qm is multiplied by each coefficient k, and the sum is added to the line segment Qm. The coefficient k indicating the material property of

なお、上述の式(2)のδの項は誤差成分である。これはサンプリング点Pの個数、位置の尤もらしさ、ノイズに左右されていないか等、不確定な要素や経験的な要素から許容する誤差とする。   Note that the term δ in the above equation (2) is an error component. This is an error that is allowed from uncertain factors and empirical factors such as the number of sampling points P, the likelihood of the position, and whether it is affected by noise.

以上より、異常陰影候補領域BのモーションアーチファクトFを推測できる。   From the above, the motion artifact F of the abnormal shadow candidate region B can be estimated.

本発明の画像処理装置100は、更に、上述の手順で求めたモーションアーチファクトFが、本当に異常陰影候補領域B内に存在するかを評価するための評価情報を求める(図2のステップS104の評価情報算出処理)。評価情報算出処理について、図13〜図15を参照して説明する。   The image processing apparatus 100 of the present invention further obtains evaluation information for evaluating whether the motion artifact F obtained in the above-described procedure really exists in the abnormal shadow candidate region B (the evaluation in step S104 in FIG. 2). Information calculation process). The evaluation information calculation process will be described with reference to FIGS.

本発明では、以下の2つの観点から異常陰影候補領域BにモーションアーチファクトFが含まれる可能性について評価する。   In the present invention, the possibility that a motion artifact F is included in the abnormal shadow candidate region B is evaluated from the following two viewpoints.

(第1の評価項p1)異常陰影候補領域Bの周辺のアーチファクト成分を算出する際に設定された複数のサンプリング点Pmの位置の妥当性、個数、分布、及びモーションアーチファクトFの大きさのうち、少なくとも1つの評価項目を評価する(図13のステップS401〜ステップS402)。(First evaluation term p 1 ) The validity, number, distribution, and size of motion artifact F of the sampling points Pm set when calculating the artifact components around the abnormal shadow candidate region B Among them, at least one evaluation item is evaluated (step S401 to step S402 in FIG. 13).

(第2の評価項p2)推測したモーションアーチファクトFを用いて異常陰影候補領域Bを仮補正した場合の画質を評価する(ステップS403〜ステップS405)。(Second evaluation term p 2 ) The image quality when the abnormal shadow candidate region B is provisionally corrected using the estimated motion artifact F is evaluated (steps S403 to S405).

まず、第1の評価項p1について説明する。First, the first evaluation term p 1 will be described.

第1の評価項p1では、以下の各評価項目について評価を行い、評価が高いほどモーションアーチファクトFが正しく含まれていると判定する。評価項目は、上述したように、サンプリング点Pmの(a)位置の妥当性、(b)個数、(c)分布、(d)モーションアーチファクトFの大きさのうち少なくとも1つの項目である。In the first evaluating terms p 1, evaluated for each evaluation item of the following, it is determined that evaluation as motion artifacts F is high are properly included. As described above, the evaluation item is at least one of (a) the validity of the position of the sampling point Pm, (b) the number, (c) distribution, and (d) the size of the motion artifact F.

(a)位置の妥当性について
パーシャルボリュームの影響を受けにくい、或いはその影響が分かりにくい部位、輪郭付近、または大きな動きが予想される場所にサンプリング点Pmが配置されているほど評価値が高くなるようにする。例えば、血管の分岐部、胸骨等にサンプリング点Pmが設定されていることが理想的である。評価値は予め解剖学的な観点から定義しておく必要がある。簡単のために、本実施形態では平坦な軟部組織を「0」、骨部や複雑な形状の組織を「1」として評価する。
(a) Validity of the position The evaluation value increases as the sampling point Pm is placed in a part that is less affected by the partial volume, or is difficult to understand the influence, near the contour, or where a large movement is expected. Like that. For example, it is ideal that the sampling point Pm is set at a branch portion of a blood vessel, a sternum, or the like. The evaluation value needs to be defined in advance from an anatomical viewpoint. For simplicity, in this embodiment, a flat soft tissue is evaluated as “0”, and a bone or a complex-shaped tissue is evaluated as “1”.

(b)個数について
サンプリング点Pmの数が多いほど評価値が高くなるように設定することが簡単である。個数が増加すると効果が徐々に薄れる可能性を考慮し、評価式は以下の式(4)等とする。

Figure 0006578375
(b) Number of pieces It is easy to set so that the evaluation value increases as the number of sampling points Pm increases. Considering the possibility that the effect gradually fades as the number increases, the evaluation formula is the following formula (4).
Figure 0006578375

ここで、nはサンプリング点Pmの個数であり、1以上の整数である。評価値の最大値はnが無限大の時で1となる。   Here, n is the number of sampling points Pm and is an integer of 1 or more. The maximum evaluation value is 1 when n is infinite.

(c)分布について
異常陰影候補領域Bの座標BXを原点として、サンプリング点Pmがどの程度散らばっているかを確認する評価項目である。サンプリング点Pmが均等に散らばっているほど評価値が高くなるように設定される。例えば、図14に示すように、異常陰影候補領域Bの座標BXとサンプリング点Pmとを結ぶ線をベクトルRmで表し、ベクトルR1〜Rnまでの総和をとり、0に近くなるほど評価が高くなるものとする。分布に関する評価値Gは、以下の式(5)で表される。

Figure 0006578375
(c) Distribution This is an evaluation item for confirming how far the sampling points Pm are scattered with the coordinate BX of the abnormal shadow candidate region B as the origin. The evaluation value is set to be higher as the sampling points Pm are evenly scattered. For example, as shown in FIG. 14, the line connecting the coordinate BX of the abnormal shadow candidate region B and the sampling point Pm is represented by a vector Rm, and the sum of the vectors R1 to Rn is taken. And The evaluation value G regarding the distribution is expressed by the following equation (5).
Figure 0006578375

(d)モーションアーチファクトFについて
算出されたモーションアーチファクトFが大きいほど、異常陰影候補領域Bにアーチファクトを含んでいる可能性が高いと考えられる。そのため、ベクトルFのスカラー量が大きいほど評価値が高くなるようにする。例えば、人体内の最大移動量をMmaxとすると、評価式は以下の式(6)のように表すことができる。

Figure 0006578375
(d) Motion Artifact F It is considered that the larger the calculated motion artifact F, the higher the possibility that the abnormal shadow candidate region B includes an artifact. For this reason, the evaluation value is set higher as the scalar amount of the vector F is larger. For example, when the maximum movement amount in the human body is Mmax, the evaluation formula can be expressed as the following formula (6).
Figure 0006578375

なお、人体内の最大移動量が呼吸による胸部の移動量であるとすると、Mmax=20mmとしても良い。   If the maximum movement amount in the human body is the movement amount of the chest due to respiration, Mmax = 20 mm may be set.

(a)〜(d)についての評価値の総和を、第1の評価項p1として定義する。最大値は、1(妥当性)+1(個数)+1(分布)+1(モーションアーチファクトF)=4であり、これをp1maxとする(ステップS402)。The sum of the evaluation values for (a) to (d) is defined as a first evaluation term p 1 . The maximum value is 1 (relevance) +1 (number) +1 (distribution) +1 (motion artifact F) = 4, which is set to p 1max (step S402).

次に、第2の評価項p2について説明する。Next, the second evaluation term p 2 will be described.

第2の評価項p2では、CPU101は、ステップS203で算出したモーションアーチファクトFを用いて、異常陰影候補領域Bを仮補正(フィルタリング)する(ステップS403)。そして仮補正後の画像の画質(鮮鋭度と標準偏差)がどれだけ理論値に近づくかを算出し、その近づいた度合いで異常陰影候補領域B内にモーションアーチファクトFが含まれる可能性を評価する(ステップS404)。In the second evaluating terms p 2, CPU 101 uses the motion artifact F calculated in step S203, temporarily corrects the abnormal shadow candidate region B (filtering) (step S403). Then, calculate how close the image quality (sharpness and standard deviation) of the image after temporary correction approaches the theoretical value, and evaluate the possibility that motion artifact F is included in the abnormal shadow candidate area B with the degree of approach (Step S404).

上述したように、モーションアーチファクトFは信号フィルタとしての特性を有する。   As described above, the motion artifact F has a characteristic as a signal filter.

もし算出されたモーションアーチファクトFが本来のモーションアーチファクトを正確に示すものであれば、異常陰影候補領域BにモーションアーチファクトFをフィルタリングすることで、完全にモーションアーチファクトがない、理論値と同一の領域が算出される。しかしながら実際は、周りのサンプリング点Pmからの近似としてモーションアーチファクトFを推測しているため、求めたモーションアーチファクトFが正解であるかどうかを知るすべはない。   If the calculated motion artifact F accurately indicates the original motion artifact, filtering the motion artifact F to the abnormal shadow candidate region B will completely eliminate the motion artifact and have the same region as the theoretical value. Calculated. However, in reality, since the motion artifact F is estimated as an approximation from the surrounding sampling points Pm, there is no way to know whether or not the obtained motion artifact F is correct.

そこで、画質がどの程度理論値と近づいたかを評価する。ここでいう理論値とは、画像鮮鋭度の情報、及び異常陰影候補領域B内の標準偏差とする。   Therefore, how close the image quality is to the theoretical value is evaluated. Here, the theoretical value is information on the image sharpness and the standard deviation in the abnormal shadow candidate region B.

鮮鋭度については、上述したように、異常陰影候補領域Bの周辺の輪郭付近にサンプリング点Pmを配置し、プロファイルをとって確認する。鮮鋭度を示す値としては、例えばMTF(Modulation Transfer Function)等がある。理論値のMTFをMTFi、フィルタリング前をMTFP、フィルタリング後をMTFaとして、以下の式(7)によって鮮鋭度の評価項目Hを算出できる。

Figure 0006578375
As described above, the sharpness is confirmed by placing a sampling point Pm near the contour around the abnormal shadow candidate region B and taking a profile. Examples of the value indicating the sharpness include MTF (Modulation Transfer Function). The sharpness evaluation item H can be calculated by the following equation (7), where MTF i is the theoretical value MTF i , MTF P is before filtering, and MTF a is after filtering.
Figure 0006578375

Hの値が「1」に近いほど理論値に近い。すなわち、推測により求めたモーションアーチファクトFの信頼性が高く、異常陰影候補領域BにはモーションアーチファクトFが含まれる可能性が高いということになる。   The closer the value of H is to “1”, the closer to the theoretical value. That is, the reliability of the motion artifact F obtained by estimation is high, and the possibility of the motion artifact F being included in the abnormal shadow candidate region B is high.

標準偏差の評価については、異常陰影候補領域Bが均質な物質の場合に限られる。異常陰影候補と同等の物質特性を持った物体をシミュレーションによりX線投影(順投影)し、画像再構成して、その物体の標準偏差を測定する。このように求めた理論値をSDiとする。図15に示すように、異常陰影候補領域B内の標準偏差については、フィルタリング前をSDp、フィルタリング後をSDaとして、以下の式(8)によって標準偏差の評価値Iを算出できる。

Figure 0006578375
The standard deviation is evaluated only when the abnormal shadow candidate region B is a homogeneous substance. X-ray projection (forward projection) of an object with material properties equivalent to an abnormal shadow candidate is performed by simulation, image reconstruction is performed, and the standard deviation of the object is measured. The theoretical value obtained in this way is defined as SD i . As shown in FIG. 15, for the standard deviation in the abnormal shadow candidate region B, the evaluation value I of the standard deviation can be calculated by the following equation (8), with SD p before filtering and SD a after filtering.
Figure 0006578375

Iの値が「1」に近いほど理論値に近い。すなわち、推測により求めたモーションアーチファクトFの信頼性が高く、異常陰影候補領域BにはモーションアーチファクトFが含まれる可能性が高いということになる。   The closer the value of I is to “1”, the closer to the theoretical value. That is, the reliability of the motion artifact F obtained by estimation is high, and the possibility of the motion artifact F being included in the abnormal shadow candidate region B is high.

CPU101はステップS404の評価から異常陰影候補領域B内にモーションアーチファクトFが含まれる可能性についての第2の評価項p2を算出する(ステップS405)。The CPU 101 calculates the second evaluation term p 2 regarding the possibility that the motion artifact F is included in the abnormal shadow candidate region B from the evaluation in step S404 (step S405).

鮮鋭度の評価項Gと、標準偏差の評価項Iの総和をとったものを第2の評価項p2として定義する。最大値は1(鮮鋭度)+1(標準偏差)=2であり、これをp2maxとする。And evaluating terms G sharpness, define what took the sum of evaluation term I of the standard deviation as a second evaluating terms p 2. The maximum value is 1 (sharpness) +1 (standard deviation) = 2, which is defined as p 2max .

その後、CPU101はステップS402で求めた第1の評価項p1とステップS405で求めた第2の評価項p2に基づいて、異常陰影候補領域B内にアーチファクト成分が含まれる可能性についての評価情報pを求める(ステップS406)。評価情報pは、確率の形式で求められる(ステップS406)。評価情報pは以下の式(9)で定義される。

Figure 0006578375
Thereafter, the CPU 101 evaluates the possibility that an artifact component is included in the abnormal shadow candidate region B based on the first evaluation term p 1 obtained in step S402 and the second evaluation term p 2 obtained in step S405. Information p is obtained (step S406). The evaluation information p is obtained in the form of probability (step S406). The evaluation information p is defined by the following equation (9).
Figure 0006578375

ここで、w1、w2はそれぞれの評価項p1、p2についての重み係数であり、各評価項p1、p2を信頼する比率を示している。w1+w2=1である。Here, w 1, w 2 is the weight factor for each of the evaluating terms p 1, p 2, shows a ratio to trust each evaluating terms p 1, p 2. w 1 + w 2 = 1.

評価情報pが算出されると、CPU101は算出した評価情報を出力する(図2のステップS105)。出力は、例えば主メモリ102や記憶装置103への保存、表示装置107への表示等である。   When the evaluation information p is calculated, the CPU 101 outputs the calculated evaluation information (step S105 in FIG. 2). The output is, for example, storage in the main memory 102 or the storage device 103, display on the display device 107, and the like.

図16は、本発明に好適なユーザインターフェース8の一例である。   FIG. 16 shows an example of a user interface 8 suitable for the present invention.

ユーザインターフェース8は、異常陰影候補領域Bに存在するモーションアーチファクトFを推測する際に設定される複数のサンプリング点Pmの入力を受け付けるとともに、算出された評価情報を表示する画面である。   The user interface 8 is a screen that receives input of a plurality of sampling points Pm set when estimating a motion artifact F existing in the abnormal shadow candidate region B and displays calculated evaluation information.

ユーザインターフェース8には、被検体のCT画像3が表示されるとともに、ツールボックス81が設けられる。ツールボックス81には、「サンプリング点P配置 想定部位の選択」ボタン82が配置されている。なお、CT画像3は図16の例では、アキシャル画像が1枚表示された例を示しているが、アキシャル画像でなくてもよく、例えば、ボリュームレンダリングのような3次元画像としてもよい。また画像の枚数は複数でもよい。   In the user interface 8, a CT image 3 of the subject is displayed and a tool box 81 is provided. In the tool box 81, a “sampling point P arrangement selection part selection” button 82 is arranged. In the example of FIG. 16, the CT image 3 shows an example in which one axial image is displayed. However, the CT image 3 may not be an axial image, and may be a three-dimensional image such as volume rendering. The number of images may be plural.

図16Bに示すように、「サンプリング点P配置 想定部位の選択」ボタン82が押下されると、CT画像3上にサンプリング点Pを配置可能とする。CPU101はユーザによるサンプリング点Pの配置を受け付け、配置されたサンプリング点をリスト83に一覧表示する。CPU101は、各サンプリング点Pの組織の物質特性をCT画像3の画素値等から認識し、サンプリング点Pとともに表示する。   As shown in FIG. 16B, the sampling point P can be arranged on the CT image 3 when the “sampling point P arrangement selection of assumed part” button 82 is pressed. The CPU 101 accepts the arrangement of the sampling points P by the user and displays the arranged sampling points in a list 83 as a list. The CPU 101 recognizes the material property of the tissue at each sampling point P from the pixel value of the CT image 3 and displays it together with the sampling point P.

或いは、ユーザがサンプリング点Pの組織の物質特性を入力してもよい。ユーザが複数のサンプリング点Pが設定していくと、CPU101がステップS103のアーチファクト推測処理を開始し、異常陰影候補領域BのモーションアーチファクトFを推測する。推測されたモーションアーチファクトはリスト83の「アーチファクトの強さF」欄83bに表示される。   Alternatively, the user may input the material property of the tissue at the sampling point P. When the user sets a plurality of sampling points P, the CPU 101 starts the artifact estimation process in step S103 and estimates the motion artifact F of the abnormal shadow candidate region B. The estimated motion artifact is displayed in the “artifact strength F” column 83 b of the list 83.

また、CPU101はステップS104の評価情報算出処理を実行する。そして生成した評価情報をリスト83の「精度」欄83cに表示する。モーションアーチファクトFの推測及び評価情報の算出は、サンプリング点の配置とともにリアルタイムに行われてもよいし、サンプリング点をすべて配置した後に行われてもよい。   In addition, the CPU 101 executes the evaluation information calculation process in step S104. The generated evaluation information is displayed in the “accuracy” column 83 c of the list 83. The estimation of the motion artifact F and the calculation of the evaluation information may be performed in real time together with the arrangement of the sampling points, or may be performed after all the sampling points are arranged.

図16Bはサンプリング点を2点配置した段階、図16Cはサンプリング点を6点配置した段階でのユーザインターフェース8の表示状態を示している。   FIG. 16B shows a display state of the user interface 8 at a stage where two sampling points are arranged, and FIG. 16C shows a stage where six sampling points are arranged.

図16Bに示すように、サンプリング点が2点の場合は、アーチファクトの強さは「AP方向に+4mm」、精度は「10%」のように算出されるが、図16Cに示すように、サンプリング点が6点の場合は、アーチファクトの強さは「AP方向に+5mm」のように算出され、精度は「60%」となる。   As shown in Fig. 16B, when the number of sampling points is 2, the artifact strength is calculated as "+ 4mm in the AP direction" and the accuracy is calculated as "10%". However, as shown in Fig. 16C, sampling is performed. When the number of points is 6, the strength of the artifact is calculated as “+5 mm in the AP direction”, and the accuracy is “60%”.

以上説明したように、画像処理装置100は、入力された画像データから異常陰影候補領域Bを抽出し、抽出された異常陰影候補領域Bに存在するモーションアーチファクトFを周囲のアーチファクト成分から推測する。そして、推測されたモーションアーチファクトFが異常陰影候補領域Bに含まれる可能性についての評価情報pを算出して出力する。   As described above, the image processing apparatus 100 extracts the abnormal shadow candidate area B from the input image data, and estimates the motion artifact F existing in the extracted abnormal shadow candidate area B from the surrounding artifact components. Then, evaluation information p regarding the possibility that the estimated motion artifact F is included in the abnormal shadow candidate region B is calculated and output.

これにより、ユーザは抽出された異常陰影候補がどの程度信頼できるものかを容易に把握できるようになる。異常陰影候補領域BのモーションアーチファクトFは、動きによる影響が画像に出やすい輪郭部等に設定した複数の点P1〜Pnにおけるアーチファクト成分V1〜Vn(強さ、方向)から推測されるため、抽出領域Bに含まれる動き(モーションアーチファクトF)の成分を精度よく求めることができる。例えば、息止めに失敗した画像や、心臓部等の動きが多く含まれる部位に近い位置で抽出された異常陰影候補の妥当性を評価でき、医師等による診断を支援できる。   As a result, the user can easily grasp how reliable the extracted abnormal shadow candidate is. The motion artifact F of the abnormal shadow candidate region B is extracted because it is inferred from the artifact components V1 to Vn (strength and direction) at a plurality of points P1 to Pn set in the contour portion where the influence of motion is likely to appear in the image. The component of motion (motion artifact F) included in the region B can be obtained with high accuracy. For example, it is possible to evaluate the validity of an abnormal shadow candidate extracted at a position close to an image where breath holding has failed or a part including a large amount of movement such as the heart, and support diagnosis by a doctor or the like.

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像処理装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the image processing apparatus and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.

1 画像処理システム、100 画像処理装置、101 CPU101、102 主メモリ、103 記憶装置、104 通信I/F、105 表示メモリ、106 I/F、107 表示装置、108 マウス、109 入力装置、110 ネットワーク、111 画像データベース、112 医用画像撮影装置、3 CT画像、6 物体、61 順投影データ、62 理論画像、71、71p 輪郭部の接線、72、72p 輪郭部を跨ぐ線分、B 異常陰影候補領域、C,D プロファイル、E フィルタ、F モーションアーチファクト、P1〜Pn、Pm サンプリング点、Q1〜Qn、Qm 異常陰影候補領域の座標BXと点P1〜Pn、Pmとを結ぶ線分、R1〜Rn、Rm 異常陰影候補領域Bから点P1〜Pn、Pmへのベクトル、V1〜Vn サンプリング点P1〜Pnにおけるアーチファクト成分   1 Image processing system, 100 Image processing device, 101 CPU 101, 102 Main memory, 103 Storage device, 104 Communication I / F, 105 Display memory, 106 I / F, 107 Display device, 108 Mouse, 109 Input device, 110 Network, 111 Image database, 112 Medical imaging device, 3 CT image, 6 objects, 61 Forward projection data, 62 Theoretical image, 71, 71p Tangent line of contour, 72, 72p Line segment straddling contour, B Abnormal shadow candidate area, C, D profile, E filter, F motion artifact, P1-Pn, Pm Sampling point, Q1-Qn, Qm Line segment connecting coordinates BX of abnormal shadow candidate area and points P1-Pn, Pm, R1-Rn, Rm Vector from abnormal shadow candidate region B to points P1 to Pn and Pm, V1 to Vn Artifact components at sampling points P1 to Pn

Claims (6)

画像データを入力する入力部と、
入力された画像データから異常陰影候補領域を抽出する抽出部と、
前記異常陰影候補領域に存在するモーションアーチファクトを推測するアーチファクト推測部と、
前記モーションアーチファクトが前記異常陰影候補領域に含まれる可能性についての評価情報を算出する評価情報算出部と、
前記評価情報を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
An input unit for inputting image data;
An extraction unit that extracts abnormal shadow candidate regions from the input image data;
An artifact estimation unit that estimates motion artifacts present in the abnormal shadow candidate region;
An evaluation information calculation unit that calculates evaluation information about the possibility that the motion artifact is included in the abnormal shadow candidate region;
An output unit for outputting the evaluation information;
An image processing apparatus comprising:
前記アーチファクト推測部は、前記異常陰影候補領域の周辺の輪郭部に設定した複数の点におけるアーチファクト成分を求め、各点のアーチファクト成分を統合することにより前記異常陰影候補領域のモーションアーチファクトを推測することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   The artifact estimation unit obtains an artifact component at a plurality of points set in a contour portion around the abnormal shadow candidate region, and estimates a motion artifact of the abnormal shadow candidate region by integrating the artifact components of each point 2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein: 前記アーチファクト推測部は、理論画像を生成し、前記入力された画像データ及び前記理論画像についてそれぞれ前記輪郭部のプロファイルを求め、前記プロファイルの一致度に基づいて前記アーチファクト成分を推測することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。   The artifact estimation unit generates a theoretical image, obtains a profile of the contour for each of the input image data and the theoretical image, and estimates the artifact component based on the degree of matching of the profiles The image processing device according to claim 2. 前記評価情報は、前記異常陰影候補領域の周辺の輪郭部の位置情報、又は前記モーションアーチファクトの大きさを評価する第1の評価項と、推測されたモーションアーチファクトを用いて前記異常陰影候補領域を仮補正した際の画質に基づく第2の評価項とを含み、
前記位置情報は、前記モーションアーチファクトを算出する際に前記異常陰影候補領域の周辺の輪郭部に設定される複数の点について、位置の妥当性、個数、分布のうち少なくとも1つの評価項目を含むことを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
The evaluation information includes the position information of the contour portion around the abnormal shadow candidate region, or the first evaluation term for evaluating the size of the motion artifact, and the abnormal shadow candidate region using the estimated motion artifact. Including a second evaluation term based on image quality when provisionally corrected,
The position information includes at least one evaluation item among validity, number, and distribution of positions for a plurality of points set in a contour portion around the abnormal shadow candidate region when calculating the motion artifact. The image processing apparatus according to claim 1 .
前記異常陰影候補領域に存在するモーションアーチファクトを推測する際に設定される複数点の入力を受け付けるとともに、前記評価情報算出部により算出された評価情報を表示するユーザインターフェースを備えることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   The apparatus includes a user interface that receives input of a plurality of points set when estimating a motion artifact existing in the abnormal shadow candidate region and displays the evaluation information calculated by the evaluation information calculation unit. Item 12. The image processing device according to Item 1. 画像診断装置における画像処理方法であって、
画像データを入力するステップと、
入力された画像データから異常陰影候補領域を抽出するステップと、
前記異常陰影候補領域に存在するモーションアーチファクトを推測するステップと、
前記モーションアーチファクトが前記異常陰影候補領域に含まれる可能性についての評価情報を算出するステップと、
前記評価情報を出力するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
An image processing method in an image diagnostic apparatus,
Inputting image data;
Extracting an abnormal shadow candidate region from the input image data;
Inferring motion artifacts present in the abnormal shadow candidate region;
Calculating evaluation information about the possibility that the motion artifact is included in the abnormal shadow candidate region;
Outputting the evaluation information;
An image processing method comprising:
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