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胸部X線画像における肺結節明瞭化法 UPDATE コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P160012996
整理番号 OU-0302
掲載日 2016年5月27日
出願番号 特願2015-138808
公開番号 特開2017-018339
出願日 平成27年7月10日(2015.7.10)
公開日 平成29年1月26日(2017.1.26)
発明者
  • 三宅 秀敏
  • 原田 義富
  • 野村 達八
出願人
  • 国立大学法人 大分大学
発明の名称 胸部X線画像における肺結節明瞭化法 UPDATE コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】胸部X線画像から、肺結節を明瞭に描出する方法を提供する。
【解決手段】本発明の方法は、胸部X線画像から肺結節強調画像を作成する段階S2と、胸部X線画像から線状陰影強調画像を作成する段階S3と、p軸に肺結節強調画像とq軸に線状陰影強調画像を取る2次元ヒストグラムと第1の抽出曲線を用いて肺結節強調画像から肺門部肺血管陰影を線状陰影として抽出する段階S4と、肺結節強調画像と肺結節強調画像に最大値フィルタを適用した画像とに基づいて、肺門部肺血管陰影の輝度値を抑制することにより、線状陰影抑制画像を作成する段階S5と、上記の2次元ヒストグラムと第2の抽出曲線を用いて、偽陽性陰影を抽出する段階S6と、偽陽性陰影の総画素数が予め決定された閾値を上回るまで、偽陽性陰影を抽出する段階を繰り返す段階S7と、を備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


肺がんの早期発見は課題である。特にComputer-aided diagnosis(以下、CAD)手法では、結節の検出率を上げ、偽陽性を減らすことが1番の課題となっており、胸部単純X線写真(以下、胸部X線像)から肺結節を検出するために、これまでさまざまな手法が提案されている。



胸部X線像は、鎖骨や肋骨、肺動静脈との重なりなどが多いことから、結節を見つけるためには、そのままではノイズが多い。そのため、これまでに提案されている手法には、胸部X線像から、差分を用いて肺結節を強調するもの(非特許文献1-4参照)、特徴量を用いて結節候補の中から偽陽性を除去するもの(非特許文献5、6参照)や、胸部X線像に直接、フィルタを用いて結節候補を検出し、最尤法による判別分析から、偽陽性を除去する手法(非特許文献7参照)、などが提案されている。



また、肺結節強調フィルタと閾値を用いて、初期結節候補を検出し、ニューラルネットワークなどの識別器を用いて、初期候補の中から偽陽性を削減するもの(非特許文献8参照)や、ニューラルネットワークによる機械学習を用いて、胸部X線像から骨部をうまく除去し、結節を描出するもの(以下、肋骨抑制画像と呼ぶ)(非特許文献9参照)、などがある。しかし、非特許文献9に記載の方法では、システムの学習に時間が掛かり、プログラムは市販化されているが非常に高価である。



その他にも、非特許文献10では医師の経験的知識を利用して、偽陽性を除去している。その理由は、肺結節と似た輝度や形を示す陰影が肺の中に複数存在するため、検出した陰影の中から、種々の手法を用いて、真の結節と偽陽性を分類することである。これは、胸部CT画像におけるCADでも同様で、特に肺血管陰影が偽陽性になりやすいと考えられる(非特許文献11参照)。



このように、胸部X線像上、特に肺門近傍では、肺血管同士の重なりや肺血管の正接像などが、輝度や形の点で肺結節陰影と似ており、結節状に見える。そのため、胸部X線像から肺結節を検出しようとする場合、どうしても偽陽性を多く含んでしまう(非特許文献12参照)という欠点があった。

産業上の利用分野


本発明は、胸部X線画像における肺結節明瞭化法に関し、線状陰影と偽陽性とを効果的に抑制して肺結節の検出を容易にする、肺結節明瞭化法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
胸部X線画像から肺結節強調画像を作成する第1の段階と、
前記胸部X線画像から線状陰影強調画像を作成する第2の段階と、
p軸に前記肺結節強調画像とq軸に前記線状陰影強調画像を取る2次元ヒストグラムと第1の抽出曲線を用いて前記肺結節強調画像から肺門部肺血管陰影を線状陰影として抽出する第3の段階と、
前記肺結節強調画像と前記肺結節強調画像に最大値フィルタを適用した画像とに基づいて、肺門部肺血管陰影の輝度値を抑制することにより、線状陰影抑制画像を作成する第4の段階と、
前記2次元ヒストグラムと第2の抽出曲線を用いて、偽陽性陰影を抽出する第5の段階と、
前記偽陽性陰影の総画素数が予め決定された閾値を上回るまで、前記偽陽性陰影を抽出する段階を繰り返す第6の段階と、を備えてなる、胸部X線画像における肺結節明瞭化法。

【請求項2】
請求項1に記載の方法において、前記第1の段階は、胸部X線画像において肋骨に収まる程度の大きさのテンプレートTを用い、前記テンプレートT内にガウス関数による重みを用いて、前記テンプレート中心における注目画素の輝度値と、近傍の重み付き平均との差を強調した重み付き強調画像を作成し、前記重み付き強調画像に特徴抽出フィルタを適用して特徴抽出画像を作成し、前記特徴抽出画像のヒストグラムの値を平方根し、得られた値からヒストグラム平坦化処理にてコントラスト強調処理を行うことを含む、胸部X線画像における肺結節明瞭化法。

【請求項3】
請求項1または2に記載の方法において、前記第2の段階は、前記胸部X線画像から線検出フィルタを用いて線状陰影を抽出し、ヒストグラム平坦化処理によって前記線状陰影の輝度値を強調することを含む、胸部X線画像における肺結節明瞭化法。

【請求項4】
請求項3に記載の方法において、前記線検出フィルタとして4方向のKasvandフィルタを用いることを含む、胸部X線画像における肺結節明瞭化法。

【請求項5】
請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法において、前記第3の段階における第1の抽出曲線は、以下の式であらわされ、
【数1】


前記γは線状陰影抽出パラメータであり、γ=1.5~2.5であることを特徴とする胸部X線画像における肺結節明瞭化法。

【請求項6】
請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法において、前記第5の段階における第2の抽出曲線は、以下の式であらわされ、
【数2】


前記εは偽陽性陰影抽出パラメータでありε=0.4~0.5であることを特徴とする、胸部X線画像における肺結節明瞭化法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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