JP4709604B2 - 画像表示装置、画像表示方法、記憶媒体及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、圧迫板の間でスラブ状に圧迫された乳房に関する画像を表示する画像表示装置、画像表示方法、記憶媒体及びプログラムに関する。

乳房を撮像する従来技術として、乳房を圧迫し乳腺を広げ、1方向からの２次元画像収集を行う乳房専用レントゲン撮影がある。乳房の中にある乳腺はぶどうのような小さな房からなる立体的な構造であるため、そのまま撮影しただけでは一つ一つの重なりが多く、詳しい評価はできない。そのため挟んで乳房を薄く引き延ばすことで、乳腺の重なりを少なくすることと同時に、より少ないＸ線で撮影してきた。

しかし、撮像時に管球手前側の乳腺と検出器側の乳腺が重なってしまい腫瘍の判別・診断を困難にしている。
Tao Wu他１０名著「Medical Physics, Vol.30 No.3 "Tomographic mammography using a limited number of low-dose conebeam projection images"」American Association of Physicists in Medicine発行, March 2003,p.365-380

本発明の目的は、乳腺の重なりを無くし、乳腺構造の把握を容易にする画像を表示する画像表示装置、画像表示方法、記憶媒体及びプログラムを提供することにある。

本発明の第１局面において、画像表示装置は、被検体の乳房を含む撮影領域に関するデータを記憶する手段と、圧迫板の位置情報に基づいて分割された前記撮影領域内の複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の画像を前記データから生成する手段と、前記生成された画像を表示する手段を備える。
本発明の第２局面において、乳房の画像を生成する画像表示装置において、前記画像の部分領域画像を複数生成する手段と、前記生成された部分領域画像の全てを１つの画面上に表示すると共に、乳房の構造と関連する部分領域の記号を表示する表示手段とを備える。
本発明の第３局面において、乳房の画像を生成する画像表示装置において、領域分割位置を算出する手段と、前記領域分割位置で分割された分割領域の画像を生成する手段と、前記生成された画像を表示する手段を具備し、前記領域分割位置を算出する手段は、前記画像をもとに、前記乳房の乳頭の位置情報を検出し、前記検出された乳頭の位置情報に基づいて前記領域分割位置を算出する。
本発明の第４局面において、乳房の画像を生成する画像表示装置において、領域分割位置を算出する手段と、前記算出された領域分割位置で分割された分割領域の画像を生成する手段と、前記生成された画像を表示する手段を具備し、前記算出手段は、前記画像をもとに、乳房内部の概略構造を抽出し、該概略構造の位置に基づいて分割位置を算出する。
本発明の第５局面において、画像表示方法は、被検体の乳房を含む撮影領域に関するデータから、圧迫板の位置情報に基づいて分割された前記撮影領域内の複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の画像を生成するステップと、前記生成された画像を表示するステップとを備える。
本発明の第６局面において、被検体の乳房を含む撮影領域に関するデータから、圧迫板の位置情報に基づいて分割された前記撮影領域内の複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の画像を生成する手段と、前記生成された画像を表示する手段とをコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。
本発明の第７局面において、被検体の乳房を含む撮影領域に関するデータから、圧迫板の位置情報に基づいて分割された前記撮影領域内の複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の画像を生成する手段と、前記生成された画像を表示する手段とをコンピュータに実現させるためのプログラムである。

本発明によれば、乳腺の重なりを無くし、乳腺構造の把握を容易にする画像を表示する画像表示装置、画像表示方法、記憶媒体及びプログラムを提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態によると本発明は、Ｘ線診断装置としてのＸ線立体撮影装置、Ｘ線立体撮影装置内に組み込まれる画像表示装置、画像表示方法、画像表示のための手段の組み合わせをコンピュータに実現させるためのプログラム、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体として提供され得る。

本実施形態ではＸ線立体撮影法を採用している。Ｘ線立体撮影法は、多方向から撮影した複数のＸ線透過画像から断面画像を再構成（Ｘ線ＣＴの再構成と区別するために以下、「結像」という）する。実際の処理としては、複数の方向から撮影した複数のＸ線透過画像から、指定された断面上の各点（画素）ごとにその点を通る複数のレイを選択し、それらのレイに対応する画素値を選択して加算する。この処理により原理的に指定断面上の部位は鮮明に映り、断面から外れた位置の部位はボケる。このようなＸ線立体撮影法では、全撮影方向のＸ線錐が重畳する領域において断面画像の結像が可能とされる（図４、図５参照）。

図１は、本発明の実施形態に係るＸ線乳房撮影装置の構成を示している。Ｘ線乳房撮影装置は、Ｘ線撮影台１を有している。Ｘ線撮影台１は、図３に示されているように、Ｃ形アーム１７の一方の端にはＸ線管球２が装備される。Ｘ線管球２は高電圧発生器３からの高電圧の印加を受けてＸ線を発生する。Ｃ形アーム１７の他方の端には、Ｘ線管球２に対向する向きで平面検出器（フラット・パネル・デテクタとも呼ばれる）５が取り付けられる。平面検出器５は、入射Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換形又は入射Ｘ線を蛍光体で光に変換し、その光を電気信号に変換する間接変換形の複数の半導体検出素子を有する。複数の半導体検出素子は２次元格子状に配列される。複数の半導体検出素子でＸ線入射に伴って発生した信号電荷はデータ収集部６を経由してディジタル信号として読み出される。平面検出器５は、イメージインテンシファイアと光学的カメラとの組み合わせに代替されることは可能である。

平面検出器５は、Ｃ形アーム１７に固定された下側圧迫板１８に収容されている。下側圧迫板１８は、Ｃ形アーム１７に矢印αに関して移動可能に支持された上側圧迫板１９とともに、被検体の乳房を圧迫するために設けられている。Ｃ形アーム１７は、支柱２０内に装備されたアーム回転機構４により矢印βに関して首振り回転可能に支持されている。例えば、その回転中心軸は下側圧迫板１８の近傍に設定され、Ｃ形アーム１７の回転と逆方向に下側圧迫板１８を回転させることで、図４（ａ）に示すように、多方向撮影に際しては、被検体の乳房が載置される下側圧迫板１８が停止し、Ｘ線管球２が首振り運動を行うことができる。

本実施形態に係るＸ線乳房撮影装置は、Ｘ線撮影台１とともに、システム制御部７、撮影制御部８、操作部９、画像記憶部１０、結像処理部１１、領域分割面設定処理部１２、投影処理部１３、断面変換処理部１４、画面構成部１５、表示部１６を備えている。撮影制御部８は、事前に設定された撮影条件に従って高電圧発生部３、アーム回転機構４、データ収集部６を制御することで、圧迫板１８、１９にスラブ状に圧迫された被検体の乳房を対象とする多方向撮影（立体撮影）を実行させる（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）。右側の乳房と左側の乳房それぞれについて立体撮影が行われ、撮影方向の相違する右側の乳房に関する複数のＸ線透過画像のデータと、撮影方向の相違する左側の乳房に関する複数のＸ線透過画像のデータとが、画像記憶部１０に記憶される。結像処理部１１は、図６に示すように、Ｘ線束及び一対の圧迫板１８、１９で規定される略直方形状の結像可能領域（撮影領域と略称する）内の等間隔の複数断面についてそれぞれ対応する複数の断面画像を結像する。複数の断面画像からなるセットをボリューム画像又は単にボリュームと称する。複数の断面画像のデータ、つまりボリューム画像のデータは、画像記憶部１０に記憶される。

領域分割面設定処理部１２は、撮影領域を複数、典型的には厚さ方向（Ｙ軸方向）に関して２つの部分領域に分割するための領域分割面を設定する。領域分割面は、操作部９を操作して手動で任意に設定することが可能であるが、その初期位置は領域分割面設定処理部１２により自動で設定される。その初期的な領域分割面は、３種類の中から選択される。選択操作は、事前又は処理途中に行われる。

第１の領域分割面は、図７に示すように、乳房を挟む上下２枚の圧迫板１８、１９の中央面である。具体的には下側圧迫板１８の上面と上側圧迫板１９の下面との間の距離（圧迫された乳房の厚さ）をＴとして、圧迫板１８，１９に平行であって、下側圧迫板１８の上面からＴ／２の距離に位置する面（中央面）に、第１の領域分割面が設定される。下側圧迫板１８はＣ形アーム１７に固定されているので、上側圧迫板１９の下面位置が特定されれば、中央面を設定することができる。上側圧迫板１９の下面位置は、ロータリーエンコーダ等の位置センサにより検出することができる。または、画像処理により、上側圧迫板１９の下面位置を特定できる。上側圧迫板１９の下面位置は、圧迫された乳房と上側圧迫板１９との境界であるので、断面画像が軟部組織像から圧迫板１９の均質像に変化する断面を、図８に示すように、その付近の複数の断面から抽出することで特定することができる。

その際、図１２に示すように、圧迫板１８、１９各々の表面に非常に浅く細い溝２１を格子状に形成しておくと、生成されたボリューム画像データから、圧迫板１８、１９の表面位置を特定することが容易になる。設けた溝２１のパターンはわかっているので、パターンマッチングにより２元画像中にこのパターンがどの程度含まれるかの指標を算出することが出来る。結像画像の各スライス画像ごとに、この指標を調べ、最も指標が高いスライスが圧迫板１９の表面位置である。上下の圧迫板１８、１９に異なるパターンの溝をつければ、上下の圧迫板表面を別個に決定することが出来る。溝２１の変わりに圧迫板１８、１９にＸ線を透過しないマーカを設けても良い。

第２の領域分割面は、図９に示すように、乳房を挟む上下２枚の圧迫板１８、１９の下側圧迫板１８の上面から所定の距離Ｄだけ離間した位置の面に設定される。上述の通り、下側圧迫板１８はＣ形アーム１７に固定されているので、上側圧迫板１９の下面位置に関わらず、常に一定の位置に設定される。

下側または上側の圧迫板１８、１９の位置は、次のように特定される。ボリューム画像の各スライスが、圧迫板１８、１９とほぼ平行であるものとする。スライスの向きは結像処理の条件により決まるので、上記のようなスライスを生成することは容易である。

ボリューム画像のスライス枚数をＮ、最初のスライスの位置をｚ１、最後のスライス位置をｚ２、下側または上側の圧迫板１８、１９の表面をｚ３とする。ｚ１、ｚ２は結像の際の条件として指定される値である。ｚ３は装置設計上の定数である場合もあるし、前述のように、センサで計測した計測値である場合もある。また、前述のように画像から特定した値である場合もある。

領域分割面が、例えば、圧迫板１８、１９の表面からz軸正の方向に距離Ｌ離れた位置にあると指定された場合、領域分割面の位置は、
a = 1 + N (z3+L-z1)/ (z2-z1)
枚目のスライス位置となる。一般にこの値は整数ではなく、ａを超えない最大の整数とａより大きい最小の整数の間に領域分割面が存在することを表す。

第３の領域分割面は、図１０、図１１に示すように、断面画像からしきい値処理及びパターンマッチング処理により高精度で抽出可能な乳頭を通る圧迫板１８、１９に平行又は傾斜する複数の面の中から、各面内の画素値の積分値が最も高い断面が選択され、その選択された面に設定される。なお、乳頭を通る面に代えて、撮影領域内の画素値の重心を通る面を第３の領域分割面として設定するものであっても良い。
なお、乳頭抽出処理の詳細については後述する。

撮影領域は、領域分割面により、上側圧迫板１９の側の略上半分の部分領域（Ａ）と、下側圧迫板１８の側の略下半分の部分領域（Ｂ）とに分割される。投影処理部１３は、略上半分の部分領域内の複数の断面画像から最大値投影処理（ＭＩＰ）により、略上半分の部分領域に対応する投影画像を生成する。また、投影処理部１３は、略下半分の部分領域内の複数の断面画像から最大値投影処理により、略下半分の部分領域に対応する投影画像を生成する。ＭＩＰ処理は周知のとおり、投影面としてここでは圧迫板１８、１９に平行な面を設定し、その投影面に垂直な軸（レイ）上の画素値の最大値を当該レイと投影面との交点画素の値とする。つまり、圧迫された乳房の厚み方向に関して投影処理を部分領域ごとに個別に施すものである。投影処理としては、ＭＩＰに限定されず、レイ上の画素値を積分する処理であっても良い。投影処理部１３は、左右の乳房それぞれについて略上半分の部分領域の部分投影画像と略下半分の部分領域の部分投影画像とを生成するとともに、左右の乳房それぞれについて全撮影領域の投影画像を生成する。左右乳房それぞれについての略上半分の部分領域の部分投影画像と、左右乳房それぞれについての略下半分の部分領域の部分投影画像と、左右の乳房それぞれについての全撮影領域の投影画像とのデータは記憶部１０に記憶される。

断面変換部１４は、撮影領域内の複数の断面画像から、その断面に直交するとともにその断面の中央を通る図６に示す縦断面の断面画像を、左右の乳房それぞれについて生成する。右乳房の縦断面画像と左乳房の縦断面画像とのデータは記憶部１０に記憶される。

画面構成部１５は、表示部１７の表示画面を構成する。図２に示すように、点線で示す画面の中央線を挟んで、右乳房についての略上半分の部分投影画像と、左乳房についての略上半分の部分投影画像とが対称に配置される。略上半分の部分投影画像の下側に、右乳房についての略下半分の部分投影画像と左乳房についての略下半分の部分投影画像とが画面中央線を挟んで対称に配置される。略上半分の部分投影画像の外側に、右乳房についての全領域の投影画像と左乳房についての全領域の投影画像とが画面中央線を挟んで対称に配置される。なお、左右の乳房についての全領域の投影画像は、操作部９の適当な操作に応じて、断面変換処理部１４により生成される領域分割面についての断面画像に切り替えることができる。略下半分の部分投影画像の外側に、右乳房についての縦断面画像と左乳房についての縦断面画像とが画面中央線を挟んで対称に配置される。各縦断面画像にはそれぞれ領域分割面に対応するラインカーソルが重ねられる。ラインカーソルの表示位置は、操作部９の適当な操作に応じて上下に移動可能である。ラインカーソルが移動されたとき、その移動に追従して部分投影画像が更新される。

なお、図２７に、乳房の構造と、それに対応する撮影方法及び表示方法を示している。

図２７中、「外側」、「内側」が乳房の構造と対応した記号である。ボリューム領域を分割面に基づき、２つに分割しそれぞれの領域の画像を生成するのだが、その際、分割面の表側領域を生成する方法を方法Ａ、分割面の裏側領域を生成する方法を方法Ｂとする。方法Ａ、方法Ｂに対応するそれぞれの記号は、図２７に示すような表により決定することが出来る。

以上のとおり、本実施形態では、圧迫乳房のボリューム画像（多段断面画像）を分割した画像を作成し、表側・裏側の画像を表示する。分割する領域分割面の決定方法として、圧迫板の中央断面を領域分割面とする方法や、画像処理により脂肪層を抽出し領域分割面とする方法などを用いる。通常のＸ線マンモグラフィーでは複数の乳腺が重なることから腫瘍と間違えて診断してしまうことがあるが、本発明では乳房分割画像を作成することで乳腺の重なりのない画像を提供することが出来、診断精度が向上する。

なお、上述した第３の領域分割面は、乳頭を通る面である。領域分割面設定処理部１２による乳頭抽出処理について以下説明する。
図１３に示すように、ボリュームデータの３軸をＸ，Ｙ，Ｚとする。ボリュームデータは、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向にそれぞれｎ，ｍ，ｌ[画素]のサイズを有すると仮定する。まず、ボリュームデータから、点在する画像ノイズ（スペックルノイズ等）が、フィルター処理により、除去される。次に、フィルタされたボリュームデータは、閾値処理により２値化される。閾値は、空気領域と、それ以外の乳房及び乳頭を主に含む領域とを区別するために好適な値に設定されている。閾値を超えた値を持つボクセル、つまり乳房及び乳頭を主に含む領域内のボクセルに、例えば“１”が与えられ、閾値以下の値を持つボクセル、つまり空気領域内のボクセルには、例えば“０”が与えられる。

ここで、ベクトルfは乳頭が存在する確率が高い方向を示すベクトルとする。このベクトルfと、“１”が与えられたボクセル各々との内積が計算される。“１”が与えられた複数のボクセルの中から、内積が最も大きいボクセルが選択される。選択されたボクセルの中心の座標値が乳頭位置として特定される。

他の乳頭抽出方法として、半自動方法がある。まず、ボリュームデータから生成した投影表示、ＭＩＰ表示（最大値投影）等の２次元画像上で操作者が乳頭位置を手動で指定する。この指定段階では、２次元画面上での位置が決定されただけであり、さらに、奥行き方向（投影方向）の位置を特定する必要がある。

操作者が２次元画像上で指定した点を通る投影直線（典型的には画面に直交する方向）にそって画素値を検索していき、次の（ａ）、（ｂ）のいずれかの方法で乳頭位置を決定する。
（ａ）投影直線上の複数のボクセルの中から、最も大きな画素値を持つボクセルを選択し、その選択したボクセルの位置を乳頭位置とする。
（ｂ）投影直線上の複数のボクセルの中から、所定の閾値を越える画素値を有するボクセルを抽出する。抽出されたボクセルが連続する領域（ボクセルトレイン）の中央位置を、乳頭位置とする。ボクセルトレインが複数存在する場合には、最も長いボクセルトレインを選択する。なお、閾値は、例えばＭＩＰの表示条件（グレイレベルとウインドウ幅）から閾値を決定できる。

さらに他の乳頭抽出方法において、ボリュームデータからＭＰＲ処理（断面変換処理;multiplanar reconstruction processing）により生成された任意断面上で、操作者が乳頭位置を指定する。指定した位置を乳頭位置とする。

さらに他の乳頭抽出方法において、ボリュームレンダリング（Volume Rendering）により表示された画像上で、操作者が乳頭位置を指定する。その位置から、次のように乳頭の３次元座標を決定する。ボリュームレンダリング画像でクリックされた点を通る投影直線に沿って、ボリュームレンダリング作成に用いられる不透明度を検索していく。この不透明度がある第１の閾値以上であれば、不透明度を累積していき、この累積値が第２の閾値に達した点を、乳頭位置とする。

さらに他の乳頭抽出方法は、ＭＰＲ画像表示の各断面に対し、画像処理を施し、自動的に乳頭位置を算出する画像処理方法である。その画像処理方法には、主に２種類の画像処理方法が含まれる。第１の方法は、ニップルの形状を判別する２次元マスクを掛け,パターンマッチング（Pattern Matching Algorithm）を行う方法である。第２の画像処理方法は、次の通りである。まず、ボリュームデータから、点在する画像ノイズ（スペックルノイズ等）を、フィルター処理により除去する。次に、フィルタされたボリュームデータを画素値に基づいて２値化する。２値化のための閾値は、上述したように空気領域とそれ以外の乳房等の領域とを分離するために用いた閾値と同一である。２値化されたボリュームデータに対して一般的な一次微分、２次微分などのフィルタ処理を施し、輪郭を抽出する。抽出された輪郭線を整える。

図１４に例示するように輪郭線上の多点について個々に接線の傾きを求め、傾きがゼロ、つまり典型的には被検体の体軸にほぼ平行になる接線Ｂの接点位置を用いて乳頭位置を算出する。あるいは微分値が最大になる位置をもって乳頭位置とする。

さらに他の乳頭抽出方法において、まず、乳房のボリュームデータに対し高域除去フィルター処理を適用し、ボリュームデータに含まれる空間的な高周波成分を除去する。閾値処理によりボリュームデータを、空気領域とそれ以外の乳房及び乳頭を含む領域とに２値化する。必要であれば穴埋め処理として、空気領域以外の乳房及び乳頭を含む領域（“１”領域）に対して、小さい距離のダイレーション後、同じ距離のエローションを行う。

穴埋め処理を受けたボリュームデータＡの“１”領域を距離n1だけエローションし、その結果に対し距離n2だけダイレーションする。このとき、n2は、n1以上とする。この処理を受けたボリュームデータを、Ｂという。この演算は“１”領域の表面を平滑化する働きがあり、この結果、ボリュームデータＢは、突起部を除去されたボリュームデータＡに対応する。突起部を有するボリュームデータＡから突起部を除去されたボリュームデータＢを引き算することにより、複数の突起部領域が残存するボリュームデータＣが生成される。ボリュームデータＣ内の複数の突起部領域の一つが乳頭領域である。

ボリュームデータＣ内の連結領域をラベリングする（connected component labelingと呼ぶ）。それぞれの領域の体積と重心座標値を求める。あらかじめ、撮影方法（乳房を圧迫する標準的ないくつかの方法）ごとに定められた選択条件を元に、一つの領域を選択する。例えば、体積がV1以上V2以下の領域の中で重心座標値のベクトルfの内積が最も大きい領域を選択する。ベクトルfは乳頭が存在する確率が高い方向を示すベクトルである。選択された領域の重心を求め、それを乳頭位置とする。

次に、分割面設定処理部１２において、分割面を乳腺領域の分布変化から特定する機能も有している。図５を参照して、２つの乳腺領域を分離する中央面を、分割面とする。まず、ボリュームデータから、乳腺を抽出する方法について説明する。乳腺の領域はＸ線断層画像上では、乳房の他の多くの構造より大きな画素値となる。従って、ある閾値が決まれば、２値化処理によって乳腺の領域をおよそ求めることが出来る。閾値の決定方法は後述する。撮影領域内に圧迫板１８、１９にほぼ水平な複数のスライス面を設定する。換言すると、圧迫された乳房の厚み方向に一定の間隔でスライス面（ＸＺ面）を設定する。各スライス面ごとに抽出された乳腺領域の断面積を求める。スライス位置ごとに断面積を求めると図１５（ａ）のような、厚み方向に関する乳腺領域断面積の変化を表すグラフが得られる。このグラフ上で、ある一定面積（破線）よりも大きな領域を持つ範囲(Ｔ点からＢ点までの範囲）を求め、この範囲の中点Ｍ１を特定のスライス位置とする。

他の方法として、図１５（ｂ）に示すように、中点Ｍ１から下方に断面積がピーク値になるスライス位置Ｐ１を求める。同様に、Ｍ１から上方のピーク値を求め、そのスライス位置Ｐ２を特定する。P2とする。Ｐ１とＰ２の中点をＭ２とする。

このように求めたスライス位置（Ｍ１又はＭ２）を、分割面とする。この例では、Ｔ，Ｐ１，Ｍ１，Ｐ２，Ｂといった複数のスライスが決定されており、これを分割面として複数の領域に分割した投影像を作成し、表示することもできる。

なお、閾値は、操作者が設定したＭＩＰやＭＰＲなどの画像表示の表示条件から求めることが出来る。この場合、ＭＩＰやＭＰＲなどの画像に、決定した閾値で抽出した閾値を（例えば赤色などで）重畳表示し、表示条件が変更された場合、その操作者操作に応じて、閾値を再度決定し、領域を抽出し直して、重畳画像を更新するように構成することが望ましい。また、Optimal thresholdや大津の方法、パーセントタイル法など、閾値を決定するいくつかの自動的な方法が知られており、それらを用いても良い。

処理部１２における閾値の他の決定方法を説明する。処理部１２は、まず、ボリュームデータから画素値のヒストグラムを作成する（図１６参照）。ヒストグラムから、乳房以外の領域を判定し、その領域をαとする。ヒストグラムから、乳房内の領域を、β、γとする。ここでは図１６の黒い部分の値をφとし、白い部分の値をψとする（φ＜ψ）。
領域α：乳房の脂肪層に相当する。
領域β：乳房の主たる構造には対応しない。
領域γ：乳房の乳腺領域等に相当する。

背景（空気）領域の画素値はφよりも小さく、図１６のヒストグラムには示されていない。

領域αおよび領域βと、領域γとに異なる値を設定し、２値画像を生成し、乳腺構造を抽出する。

次に、閾値を決定する。乳房は一般的に３つの乳腺構造の状態がある。状態は、年齢,授乳歴等に依存する。
状態ａ：乳腺層が全て脂肪層に置き換わった乳房（図１７（ａ）参照）
状態ｂ：不均一高濃度乳房の状態（図１７（ｂ）参照）
状態ｃ：乳腺密度の高い乳房（図１７（ｃ）参照）
ここでは,乳房が３つの状態を持つことを加味する。乳腺層が全て脂肪層に置き換わった乳房の場合のヒストグラムを図１８に例示する。乳腺層が全て脂肪層に置き換わった乳房では，乳腺構造領域γはヒストグラムから，容易に乳腺領域と非乳腺領域とで２分される。

画素値をＸ，画素総数をＹとするとヒストグラムを近似曲線f(X) を用いて表現すると図１９で表すことが出来る。

操作者が領域αとβとの境界位置φ，および領域βとγとの境界位置ψを指定する。Ｙ＝ｆ（Ｘ）の微分値がマイナスからプラスになるＸを Ｘ１（ｎは整数）とする。Ｘ1を中心として，ピクセル幅ηのε％を領域βとする。なお、εは操作者設定による場合と、モデルのヒストグラムを用いてデフォルト値を設定しとく場合とがある。

不均一高濃度の乳房の場合のヒストグラムは、図２０に例示している。画素値をＸ、画素総数をＹとするとヒストグラムを近似曲線ｆ(X) を用いて表現すると図２１で表すことが出来る。しかし、顕著な変化が見られない。

そこで、画像をフーリエ変換を経て周波数領域の情報に変換し、周波数空間上で低域を下げると、エッジが強調される。逆フーリエ変換で実空間に戻す。周波数処理後のヒストグラムでは、図２２に示すように、エッジ強調される。

画素値をＸ、画素総数をＹとしてヒストグラムを近似曲線f(X) で近似すると、エッジが強調されたヒストグラムが得られる。エッジが強調されたヒストグラム上で、操作者は、手動で、領域αとβとの境界位置φ，およびψを指定する。

乳腺密度が高い乳房では、図２３に例示するように、殆どが乳腺領域である。操作者は領域αとγとの境界位置φを指定する。

各乳房に対して，あらかじめ画素値の閾値をデフォルトで決めておき，乳房の種類を選択し，ヒストグラムの閾値を設定する方法もある。提示された画像が、乳腺層が全て脂肪層に置き換わった乳房、不均一高濃度の乳房、乳腺密度が高い乳房のどれであるかを操作者が選択する。あらかじめ，各々の乳房画像に対応する閾値を決めておき、その値を用いて閾値処理をする。

また、乳腺層が全て脂肪層に置き換わった乳房、不均一高濃度の乳房、乳腺密度が高い乳房のどれであるかを自動的に決定する方法と選択後の閾値設定方法がある。まず提示された画像が，乳腺層が全て脂肪層に置き換わった乳房，不均一高濃度の乳房，乳腺密度が高い乳房のどれであるかをあらかじめモデル化したヒストグラムと相関を取り，相関値から，どの種類の乳房かを選択する。

事前に，各々の乳房画像に対する閾値を決定する。選択された乳房の種類に対する閾値をデフォルト（リファレンス）として閾値処理を行う。

次に、ボリュームデータから分割面を設定する方法について説明する。本手法は、図２４に示すように、超音波走査により取得した乳房のボリュームデータから、半自動的に分割面を設定する。まず、乳頭を通る、あるいは分割して表示したい断面（複数可）を撮像者が指定する。乳房を含む領域を超音波で３Ｄ走査して、ボリュームデータを収集する。設定した平面を分割面として画像表示をする。

また、次のように、ボリュームデータから分割面を設定するようにしてもよい。乳頭の位置と画像との位置との関係がわかるようにポジショニングできる治具を用いて、乳房を含む領域のボリュームデータを収集し、機械的に断面を設定する方法である。図２５に示すように、マーカーと乳頭の一方を他方に位置合わせる。

画像を収集し、乳頭を通る分割面を設定する。例えば、圧迫板１８、１９からの距離を用いて分割面を設定する。乳頭（マーカ）を回転中心として、平面を回転させ、操作者が分割面を設定する。

ボリュームデータから乳腺構造を抽出する他の方法について説明する。本手法は、操作者がトラッキング始点を選択し、その始点から一般的なトラッキング方法を用いて乳腺構造を抽出するものである。ボリュームデータを２次元画像表示（投影、ＭＩＰ、ＭＰＲ）する。図２６に示すように、操作者は乳管の位置をクリックする。公知の血管追跡手法を使って乳管をトラッキングする。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係るＸ線乳房撮影装置の構成を示す図。 図１の表示部に表示される表示画面例を示す図。 図１のＸ線乳房撮影装置のＸ線撮影台の主要部構造を示す斜視図。 本実施形態において、Ｘ線撮影時のＸ線管球の動きを示す図。 図１の結像処理部による結像可能領域（撮影領域）を示す図。 図１の投影処理部による部分投影画像生成を補足するための図。 図６の領域分割面（中央面）を示す図。 図１の領域分割面設定処理部の画像処理による領域分割面（中央面）の決定処理を補足するための図。 図６の領域分割面（所定面）を示す図。 図６の領域分割面（乳頭面）を示す図。 図１の領域分割面設定処理部の画像処理による領域分割面（乳頭面）の決定処理を補足するための図。 本実施形態において、圧迫板の表面に形成した溝を例示する図。 図１の領域分割面設定処理部１２において、乳頭抽出処理の補足図。 図１の領域分割面設定処理部１２において、他の乳頭抽出処理の補足図。 図１の領域分割面設定処理部１２において、分割面設定処理の補足図。 図１の領域分割面設定処理部１２において、閾値決定処理の補足図。 図１の領域分割面設定処理部１２において、乳腺領域の抽出処理を補足するための画像。 乳腺層が脂肪層に置き換わった状態の乳房のボリュームデータに関するヒストグラムを示す図。 図１８の乳腺領域の抽出処理内のヒストグラムの曲線近似処理の補足図。 不均一高濃度の乳房のボリュームデータに関するヒストグラムを示す図。 図２０の乳腺領域の抽出処理内のヒストグラムの曲線近似処理の補足図。 エッジ強調処理を受けたボリュームデータに関するヒストグラムを示す図。 乳腺密度が高い状態のボリュームデータに関するヒストグラムを示す図。 本実施形態において、乳房領域を超音波で走査する装置の概要を示す図。 図１の領域分割面設定処理部１２において、乳頭とマーカーの位置合わせ処理の補足図。 図１の領域分割面設定処理部１２において、乳管のトラッキング処理の補足図。 本実施形態において、撮影法等に対する分割方法の対応関係を示す図。

符号の説明

１…Ｘ線撮影台、２…Ｘ線管球、３…高電圧発生器、４…アーム回転機構、５…平面検出器、６…データ収集部、７…システム制御部、８…撮影制御部、９…操作部、１０…画像記憶部、１１…結像処理部、１２…領域分割面設定処理部、１３…投影処理部、１４…断面変換処理部、１５…画面構成部、１６…表示部。

Claims (21)

1. 被検体の乳房を含む撮影領域に関するボリューム画像データを記憶する手段と、
   圧迫板の位置情報に基づいて分割された前記撮影領域内の複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の投影画像を前記ボリューム画像データから生成する手段と、
   前記生成された投影画像を表示する手段を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記生成された複数の投影画像の全てを１つの画面上に表示すると共に、乳房の構造と関連する分割領域の記号を表示することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記圧迫板の位置を決定する手段をさらに備え、
   前記決定された圧迫板の位置に基づいて分割する中央位置を算出することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 前記圧迫板と前記分割の位置との位置関係を受け付ける手段と、
   前記圧迫板の位置と前記受け付けた位置関係とに基づいて領域分割位置を算出する手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
5. 前記圧迫板位置を決定する手段は、前記ボリューム画像データをもとに、前記圧迫板と乳房の境界を前記ボリューム画像データの中から検出する手段を有することを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
6. 前記圧迫板の位置を決定する手段は、前記圧迫板の位置を検出するセンサを備えることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
7. 前記領域分割位置を算出する手段は、前記ボリューム画像データをもとに、前記乳房の乳頭の位置情報を検出し、前記検出された乳頭の位置情報に基づいて前記領域分割位置を算出することを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
8. 前記領域分割位置を算出する手段は、前記ボリューム画像データをもとに、乳房内部の概略構造を抽出し、該概略構造の位置に基づいて分割位置を算出することを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
9. 前記圧迫板の表面には格子状に溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像
   表示装置。
10. 前記撮影領域を複数の分割領域に分割するための分割面を乳頭位置を通る面に設定する分割面設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
11. 前記分割面設定部は、前記撮影領域に関するボリューム画像データに対する閾値処理の結果に基づいて前記乳頭位置を特定することを特徴とする請求項１０記載の画像表示装置。
12. 前記分割面設定部は、前記乳房の輪郭に対する接線向きの変化に基づいて前記乳頭位置を特定することを特徴とする請求項１０記載の画像表示装置。
13. 前記撮影領域を複数の分割領域に分割するための分割面を複数の乳腺領域の境界に設定する分割面設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
14. 前記分割面設定部は、前記圧迫された乳房の厚さ方向に関する前記乳腺領域の断面積の変化に基づいて前記乳腺領域の境界を特定することを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
15. 前記分割面設定部は、前記撮影領域に関するボリューム画像データから閾値処理により前記乳腺領域を抽出することを特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
16. 前記分割面設定部は、前記撮影領域のボリューム画像データに関する画素値と画素数との関係を表すヒストグラムの形状から閾値を決定することを特徴とする請求項１５記載の画像表示装置。
17. 前記分割面設定部は、前記撮影領域のボリューム画像データに関する画素値と画素数との関係を表すヒストグラム上で操作者インストラクションにより指定された値を閾値として設定することを特徴とする請求項１５記載の画像表示装置。
18. 前記分割面設定部は、前記撮影領域のボリューム画像データに対してエッジ強調処理を施すことを特徴とする請求項１５記載の画像表示装置。
19. 被検体の乳房を含む撮影領域に関するボリューム画像データから、圧迫板の位置情報に基づいて分割された前記撮影領域内の複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の投影画像を生成するステップと、
    前記生成された投影画像を表示するステップとを備えることを特徴とする画像表示方法。
20. 被検体の乳房を含む撮影領域に関するボリューム画像データから、圧迫板の位置情報に基づいて分割された前記撮影領域内の複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の投影画像を生成する手段と、
    前記生成された投影画像を表示する手段とをコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
21. 被検体の乳房を含む撮影領域に関するボリューム画像データから、圧迫板の位置情報に基づいて分割された前記撮影領域内の複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の投影画像を生成する手段と、
    前記生成された投影画像を表示する手段とをコンピュータに実現させるためのプログラム。

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