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肺門部陰影を抑制した肺結節明瞭化法 NEW

国内特許コード P200016948
整理番号 OU-0385
掲載日 2020年6月11日
出願番号 特願2018-183968
公開番号 特開2020-049140
出願日 平成30年9月28日(2018.9.28)
公開日 令和2年4月2日(2020.4.2)
発明者
  • 三宅 秀敏
  • 松本 俊郎
  • 原田 義富
出願人
  • 国立大学法人大分大学
発明の名称 肺門部陰影を抑制した肺結節明瞭化法 NEW
発明の概要 【課題】偽陽性を抑制して、より明瞭な肺結節明瞭化画像に得る方法を提供する。
【解決手段】肺結節明瞭化画像を取得する第1段階、肺結節明瞭化画像から背景ノイズ抑制画像を取得する第2段階、肺結節明瞭化画像に誤差拡散法を適用して2値画像を得る第3段階、2値画像からランクフィルタ処理により結節陰影を抽出した点画像を得る第4段階、点画像に対して、ラベリング処理を行い、肺門・縦隔部領域に存在する偽結節について、ラベリングされた面積サイズが予め決定された閾値以上であるかどうか真偽判定する第5段階、該段階で面積サイズが閾値以上であると判定された場合、点画像をもとに肺結節明瞭化画像と背景ノイズ抑制画像を合成することにより、偽陽性陰影が抑制された肺結節明瞭化画像を得る第6段階、第5段階で面積サイズが閾値未満であると判断された場合、点画像からラベルを削除後、面積サイズが閾値以上になるまで第6段階を反復する第7段階を備えてなる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要 肺癌による死亡率は、今なお上昇傾向にあり、ステージと5年生存率の結果から、早期発見・治療が重大な課題である(非特許文献1参照)。しかしながら、日常臨床や検診の胸部X線読影で少なからず肺癌が見落とされており(非特許文献2、3参照)、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、経時差分法(非特許文献4参照)や対側差分法(非特許文献5参照)、エネルギー差分を用いたもの(非特許文献6参照)、また、経時差分画像から結節候補を検出し偽陽性を除去するもの(非特許文献7参照)、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線像から骨部を除去し、肺結節を描出するもの(非特許文献8)などのComputer-aided detection(or diagnosis)(以下、CAD)手法が提案され、期待が高まっている。

このように様々なCAD手法が提案されているが、1枚の胸部X線像から、鎖骨や肋骨などの正常陰影を抑制する手法として、肺血管を抑制するものはこれまであまり知られていない。そこで、本発明者らは、1枚の胸部X線像から、二次元ヒストグラムを用いて、肺門部肺血管陰影やその正接像などの偽陽性陰影を抑制することで、真の肺結節を相対的に明瞭化する肺結節明瞭化法を提案している(非特許文献9、特許文献1参照)(以下、従来の肺結節明瞭化法).さらに、鎖骨や肋骨、末梢肺血管などの偽陽性陰影も抑制し、真の肺結節を相対的に明瞭化するように改良した肺結節明瞭化法(非特許文献10、特許文献2参照)(以下、改良肺結節明瞭化法)を提案している。

しかし、改良肺結節明瞭化法では、肺血管や骨などの偽陽性陰影を抑制することで、相対的に肺結節を指摘しやすくなったが、肺門・縦隔部付近にみられた小さい偽結節陰影の抑制がまだ不十分であった。その結果、それらの陰影が真の肺結節を検出する上で障害となり得ると考え、肺門・縦隔部付近の小さい偽結節陰影(以下、偽陽性陰影)の抑制を試みた。

非特許文献11では遺伝的アルゴリズムを用いて肺結節を自動検出しており、非特許文献12、13では、胸部X線像から肺結節を検出するために、多重閾値処理を用いて抽出した結節候補から種々の特徴量を用いて真の結節を判別している。これらの手法は肺結節陰影が様々な大きさや形、輝度値を取り、結節の真偽判別には一般的に多くのモデルや特徴量を必要とするためと考えられる。
産業上の利用分野 本発明は、肺結節明瞭化画像における偽陽性の抑制方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
肺結節明瞭化画像を取得する第1の段階と、
肺結節明瞭化画像から背景ノイズ抑制画像を取得する第2の段階と、
肺結節明瞭化画像に誤差拡散法を適用して2値画像を得る第3の段階と、
前記2値画像からランクフィルタ処理により結節陰影を抽出した点画像を得る第4の段階と、
前記点画像に対して、ラベリング処理を行い、肺門・縦隔部領域に存在する偽結節について、ラベリングされた面積サイズが予め決定された閾値以上であるかどうか真偽判定する第5の段階と、
前記第5の段階で、前記面積サイズが前記閾値以上であると判定された場合には、前記点画像をもとに、肺結節明瞭化画像と前記背景ノイズ抑制画像を合成することにより、偽陽性陰影が抑制された肺結節明瞭化画像を得る第6の段階と、
前記第5の段階で、前記面積サイズが前記閾値未満であると判断された場合には、点画像からラベルを削除後、面積サイズが前記閾値以上になるまで第6の段階を反復する第7の段階と、を備えてなる、肺結節明瞭化画像における偽陽性の抑制方法。

【請求項2】
前記第2の段階において、誤差拡散法の前に、肺結節陰影を周囲から孤立して目立たせるために、肺結節明瞭化画像にフィルタサイズがともに20×20ピクセルの重みが均一な正方形の構造をした最小値フィルタ及び最大値フィルタを順に適用したオープニング処理を行う、請求項1に記載の肺結節明瞭化画像における偽陽性の抑制方法。

【請求項3】
前記背景ノイズ抑制画像が、
肺結節明瞭化画像を取得する第8の段階と、
前記肺結節明瞭化画像の持つ輝度値のヒストグラムから、平均輝度値tとその標準偏差σを求める第9の段階と、
前記平均輝度値tを閾値として前記肺結節明瞭化画像の2値画像を作成し、前記肺結節明瞭化画像を、輝度の高い可変領域と輝度の低い固定領域とに分離する第10の段階と、
前記肺結節明瞭化画像に基づいて2次元ヒストグラムを作成し、前記可変領域のヒストグラムを回転操作することにより、出力画像のヒストグラム圧縮に基づく階調補正を行う第11の段階と、
前記第9の段階から前記第11の段階を予め決定した回数、繰り返す第12の段階と、を備え、
前記第12の段階で前記繰り返し回数が予め決定した回数を超えた場合、前記第11の段階で階調補正された出力画像として求められる、請求項1又は2に記載の肺結節明瞭化画像における偽陽性の抑制方法。

【請求項4】
前記肺結節明瞭化画像が、
胸部X線画像から肺結節強調画像を作成する第13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14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15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16の段階と、
前記2次元ヒストグラムと第13の抽出曲線を用いて、偽陽性陰影を抽出する第17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18の段階と、を実行することによって求められる、請求項1~3
の何れか一項に記載の肺結節明瞭化画像における偽陽性の抑制方法。
画像

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出願権利状態 公開
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