CN101940478A - 乳房x射线摄影装置、图像处理装置以及图像处理方法 - Google Patents

乳房x射线摄影装置、图像处理装置以及图像处理方法 Download PDF

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Abstract

一种乳房X射线摄影装置，具有：判断构件，根据与含有乳房的摄影图像的数据相关的指定区域内的像素值分布，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分；设定构件，根据上述判断构件的判断来改变并设定灰度变换处理的参数；生成构件，基于上述摄影图像生成按照上述参数的显示图像；以及显示构件，显示上述显示图像。

Description

乳房X射线摄影装置、图像处理装置以及图像处理方法
技术领域
本发明的一个实施方式涉及乳房X射线摄影装置、图像处理装置以及图像处理方法，基于摄影图像来设定自动刷新功能的参数，生成并显示基于所设定的参数的显示图像。
背景技术
为了诊断癌或其他异常，广泛使用提供乳房组织的2维图像来进行乳房检查的乳房X射线摄影法(乳腺摄影法)。由于乳房是立体的、并具有细致的构造，因此通过专用的X射线装置进行摄影。
一般的乳房X射线摄影装置，为了照出骨头等较硬的组织而使用较强(较硬)的X射线。另一方面，在乳房检查中所使用的X射线装置，由于以脂肪和乳腺这种较柔软的组织为对象，因此使用较弱(较柔)的X射线。同时，乳房检查是皮肤直接机械地进行接触的唯一的检查，因此要进行各种考虑。
乳房X射线摄影装置，在拉伸、压迫乳房的同时进行摄影。摄影例如从MLO(mediolateral-oblique：内外斜位方向)以及CC(cranial-caudal view：头尾方向)这2个方向来进行。
以往的乳房X射线摄影装置，在基于摄影图像进行初始显示时，查找摄影图像中的最大像素值和最小像素值，并将最大像素值和最小像素值的中心像素值设定为窗位。自动地对其进行计算(自动刷新功能)，并基于摄影图像显示为显示图像。并且，在以往的乳房X射线摄影装置的自动刷新功能中，无论有无乳房内的注入(硅胶垫)，都基于摄影图像的各像素值而将从低像素值侧的累积度数达到规定阈值(例如整体的10％)的像素值设定为最小像素值。
自动刷新功能例如通过医用图像诊断装置公开，该医用图像诊断装置为，对于诊断所需要的部分自动地计算适当的最大像素值和最小像素值、以及窗位。
但是，在以往的乳房X射线摄影装置的自动刷新功能中，在摄影图像这能够含有注入部分时，相对于摄影图像的注入部分的比例较大、或者注入部分的像素值比较小。因此，含有注入部分的摄影图像的度数分布(直方图)在低像素值侧具有较大的峰值，因此与不含有注入部分的摄影图像的直方图相比较，从低像素值侧的累积度数向低像素值侧较大地偏移。由此，在以往的乳房X射线摄影装置的自动刷新功能中，成为基于摄影图像的显示图像整体地变暗、难以观察乳腺等的窗口。
发明内容
本实施方式的乳房X射线摄影装置，为了解决上述的课题，具有：判断构件，根据与含有乳房的摄影图像的数据相关的规定的区域内的像素值分布，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分；设定构件，根据上述判断构件的判断来改变并设定灰度变换处理的参数；生成构件，基于上述摄影图像生成按照上述参数的显示图像；以及显示构件，显示上述显示图像。
本实施方式的图像处理装置，为了解决上述的课题，具有：判断构件，根据与含有乳房的摄影图像的数据相关的规定的区域内的像素值分布，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分；设定构件，根据上述判断构件的判断来改变并设定灰度变换处理的参数；生成构件，基于上述摄影图像生成按照上述参数的显示图像；以及显示构件，显示上述显示图像。
本实施方式的图像处理方法，为了解决上述的课题，具有：判断步骤，根据与含有乳房的摄影图像的数据相关的指定的区域内的像素值分布，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分；设定步骤，根据上述判断步骤的判断来改变并设定灰度变换处理的参数；生成步骤，基于上述摄影图像生成按照上述参数的显示图像；以及显示步骤，显示上述显示图像。
附图说明
图1是表示本实施方式的乳房X射线摄影装置的构造的外观立体图。
图2是表示本实施方式的乳房X射线摄影装置的构成的框图。
图3是表示本实施方式的乳房X射线摄影装置的图像处理装置的功能的框图。
图4是表示与患者的胸壁方向平行的2个像素列的一例的示意图。
图5是表示差分分布图的第一例的图。
图6是表示差分分布图的第二例的图。
图7是表示差分分布图的第三例的图。
图8是表示差分分布图的第四例的图。
图9是表示差分分布图的第五例的图。
图10是用于说明图5所示的差分分布图的第一例中的最小像素值的设定方法的图。
图11是用于说明图8所示的差分分布图的第四例中的最小像素值的设定方法的图。
图12是表示显示装置所显示的显示图像的一例的图。
具体实施方式
参照附图对本实施方式的乳房X射线摄影装置、图像处理装置以及图像处理方法进行说明。
图1是表示本实施方式的乳房X射线摄影装置的构造的外观立体图。图2是表示本实施方式的乳房X射线摄影装置的构成的框图。
图1以及图2表示能够进行作为被检体的患者P的乳房的摄影的本实施方式的乳房X射线摄影装置(乳腺摄影装置)1。乳房X射线摄影装置1有摄影台装置11以及图像处理装置13构成。
摄影台装置11具备X射线管111、放射性质量调整滤波器/照射范围限制罩112、面罩113、乳房压迫板114、格子115、摄影台116、压迫脚踏板117、信息显示面板118、C形臂上下/旋转微调开关119、侧面板120、摄影条件设定面板121、高电压供给装置122、以及A/D(analog to digital)变换部123。
X射线管111为真空管，用于从高电压供给装置122接受高电压电力的供给，并根据该高电压电力的条件而经由患者P的乳房朝向摄影台116照射X射线。
放射性质量调整滤波器/照射范围限制罩112为调整设备，用于对由X射线管111产生的X射线的放射性质量进行调整、或者对照射范围进行限制。
面罩113是用于在摄影时保护患者P的头部不被X射线照射的防护设备。
乳房压迫板114是为了在摄影时在与摄影台116之间压迫患者P的乳房而设置在摄影台116上方的压迫设备。乳房压迫板114由透明的树脂形成，并被支持为能够相对于摄影台116接近离开。并且，通过使乳房压迫板114向摄影台116侧移动，能够压迫患者P的乳房，并使乳房的厚度成为较薄并且大致均匀。
格子115是用于除去散射线而改善摄影图像的对比度的设备。
摄影台116是在内部具有FPD(平面检测器：flat panel detector)116a的台，该FPD116a用于检测透过了患者P的乳房的X射线。在FPD 116a内二维地排列有多个检测元件，在各检测元件之间正交地配设有扫描线和信号线。
压迫脚踏板117是用于对乳房压迫板114向上下方向的位置进行调整的、用于操作者踩踏的踏板。
信息显示面板118是用于显示压迫信息等各种信息的面板。
C形臂上下/旋转微调开关119是用于使由X射线管111和摄影台116等构成的C形臂上下移动或者旋转的开关。
侧面板120是用于控制乳房X射线摄影装置1的各部分的操作面板。
摄影条件设定面板121是用于设定X射线摄影的条件的面板。
高电压供给装置122是向X射线管111供给电压的装置。
A/D变换部123，将从FPD116a输出的时间序列的模拟信号(视频信号)的投影数据变换为数字信号，并输出到图像处理装置13。
当由摄影台装置1.1的X射线管111产生X射线时，该X射线在由放射性质量调整滤波器/照射范围限制罩112缩小了照射范围的基础上，照射到被压迫在乳房压迫板114和摄影台116之间的乳房P上。然后，透过了乳房P的X射线由FPD116a检测而变换为投影数据，并输出到图像处理装置13。
另一方面，图像处理装置13是进行乳房X射线摄影装置1整体的动作控制、以及对于由摄影台装置11取得的摄影图像的图像处理的装置。图像处理装置13具有系统控制部131、图像数据生成部132、图像数据储存部133、图像处理部134、显示处理部135、显示装置136以及输入装置137。
系统控制部131由CPU(central processing unit)以及存储器构成。当通过由操作者操作输入装置137等而输入指令时，CPU进行摄影台装置11的动作和图像处理装置13整体的控制。
图像数据生产部132，按照系统控制部131的控制，对从摄影台装置11的A/D变换部123发送的投影数据进行对数变换处理(LOG处理)、并根据需要进行加法处理而生成摄影图像的数据，并将摄影图像存储到图像数据储存部133。
图像处理部134，按照系统控制部131的控制，对于图像数据储存部133所存储的摄影图像的数据，实施放大/灰度/空间滤波器处理、按时间序列所蓄积的摄影图像的最小值/最大值探索处理、以及未来除去噪声的加法处理等。基于图像处理部134的图像处理后的摄影图像的数据，存储在图像数据储存部133。
显示处理部135，基于从系统控制部131或者图像处理部134输出的摄影图像，按照自动刷新功能(灰度变换处理)的参数，生成显示图像的数据，并将显示图像与各种参数的文字信息和刻度等一起合成，而将显示图像作为视频信号输出到显示装置136。
显示装置136将从显示处理部135输出的显示图像与各种参数的文字信息和刻度等一起显示。
输入装置137是能够由操作者进行操作的键盘以及鼠标等，按照操作的输入信号被送到系统控制部131。
另外，本实施方式的乳房X射线摄影装置1，是对在座位上对患者P的乳房进行摄影的情况进行说明的装置，但是不限定于该情况。例如，乳房X射线摄影装置1也可以是在背卧位等对患者P的乳房进行摄影的情况。
图3是表示乳房X射线摄影装置1的图像处理装置13的功能的框图。
图像处理装置13的系统控制部131的CPU通过执行程序，而如图3所示，系统控制部131作为判断部13a、度数运算部13b、度数曲线生成部13c、累积度数曲线生成部13d、第一参数设定部13e以及第二参数设定部13f起作用。另外，系统控制部131的构成要素13a到13f的全部或者一部分也可以作为硬件而具备在系统控制部131中。
判断部13a具有的功能为，根据基于由图像处理部134生成的摄影图像的数据而取得的2个指定区域内的2个像素值分布的关系，来判断摄影图像中是否含有注入部分。判断部13a，利用在胸壁侧存在硅胶垫等注入、并且摄影图像的注入部分的像素值的位置变化与乳腺部分等的像素值的位置变化相比较为较小的情况，基于摄影图像的数据设定与患者P的胸壁方向大致平行、在胸壁附近的2个像素列，并基于与各像素列相当的2个分布图(位置/像素值曲线)之间的关系，判断摄影图像中是否含有注入部分。例如，判断部13a，基于2个分布图运算差分分布图，并基于差分分布图求得包含其中央的范围的不均量(标准偏差)，在不均量为阈值以下的情况下，判断为在摄影图像中含有注入部分。并且，例如，判断部13a，在基于2个分布图而包含其中央的需要范围的相关系数比阈值大的情况下，判断为摄影图像中含有注入部分，
图4是表示与患者P的胸壁方向平行的2个像素列的一例的示意图。
如图4所示，判断部13a设定与患者P的胸壁(例如摄影图像的外框4边的像素列中像素值的合计最小的像素列)方向X大致平行、在胸壁附近(至少从摄影图像的中心到胸壁侧)的2个像素列X1、X2。另外，优选2个像素列X1、X2之间离开10个像素程度，以便能够识别摄影图像的乳腺部分等的图形变化的情况。
并且，在图4中，将从通过一般的提取方法提取的摄影图像的乳头部分向胸壁落下的垂线与像素列X1、X2的交点作为分布图的中央。但是，各分布图的中央不限定于该情况。例如，也可以将从摄影图像的图形中心向胸壁落下的垂线与像素列X1、X2的交点作为各分布图的中央。
图5至图9是表示差分分布图的例子的图。图5表示在摄影图像中含有注入部分的第一患者P1的情况的差分分布图的第一例，图6表示在摄影图像中含有注入部分的第二患者P2的情况的差分分布图的第二例，图7表示在摄影图像中含有注入部分的第三患者P3的情况的差分分布图的第三例。图8表示在摄影图像中不含有注入部分的第四患者P4的情况的差分分布图的第四例，图9表示在摄影图像中不含有注入部分的第五患者P5的情况的差分分布图的第五例。
根据图5至图7所示的在摄影图像中含有注入部分的患者P1、P2、P3的各差分分布图，与图8、图9所示的在摄影图像中不含有注入部分的患者P4、P5的各差分分布图相比较，在与注入部分的存在范围相当的包含胸壁方向X的中央的范围中可以看到振幅的减少。因此，判断部13a，通过利用差分分布图中的包含胸壁方向X的中央的范围的振幅的不均量的差异，能够判断在摄影图像中是否含有注入部分。另外，当乳房X射线摄影装置1(系统)不同时，噪声和感度不同，因此优选对每个乳房X射线摄影装置1设定标准偏差的阈值。
另外，使用图4至图9说明了如下情况：判断部13a，基于摄影图像的数据设定与患者P的胸壁方向大致平行、在胸壁附近的2个像素列，并基于与各像素列相当的2个分布图之间的关系，来判断在摄影图像中是否含有注入部分；但是不限定于该情况。例如，判断部13a也可以基于图4所示的从摄影图像的乳头部分向胸壁落下的垂线上像素值的变化量，来判断在摄影图像中是否含有注入部分。
图3所示的度数运算部13b具有的功能为，对于存储在图像数据储存部133中的摄影图像的每个像素求得像素值的度数。
度数曲线生成部13c具有的功能为，基于由度数运算部13b计算出的每个像素的像素值的度数来生成度数分布(直方图)，并基于该度数分布来生成被校正了的度数曲线。
累积度数曲线生成部13d具有的功能为，基于由度数运算部13b计算出的每个像素的像素值的度数来生成从低像素值开始的累积度数分布，并基于该累积度数分布生成被校正了的累积度数曲线。
第一参数设定部13e具有的功能为，根据判断部13a的在摄影图像中是否含有注入部分的判断，改变并设定作为自动刷新功能的参数的最小像素值。即，第一参数设定部13e，在由判断部13a判断为在摄影图像中含有注入部分的情况下，将由累积度数曲线生成部13d生成的累积度曲线从低像素值侧达到规定阈值(例如整体的10％)的、比以往的最小像素值大的像素值，设定为本实施方式的最小像素值。并且，第一参数设定部13e，在由判断部13a判断为在摄影图像中不含有注入部分的情况下，如以往那样，将比由累积度数曲线生成部13d生成的累积度曲线从低像素值侧达到规定阈值(例如整体的10％)的像素值，设定为最小像素值。即，第一参数设定部13e，根据在摄影图像中是否含有注入部分，来设定不同的最小像素值。
并且，第一参数设定部13e，与判断部13a的判断无关，都将摄影图像的最大像素值、或者排除了摄影图像的背景部分的像素值，设定为作为自动刷新功能的参数的最大像素值。即，第一参数设定部13e通过设定作为自动刷性能的参数的最大像素值以及最小像素值，能够决定窗口宽度。
另外，优选第一参数设定部13e，通过求得由度数曲线生成部13c生成的度数曲线中与最低像素值侧的峰值相当的像素值的累计度数曲线上的累计度数，并求得与其2倍的累积度数曲线上的累计度数相当的像素值，由此将该像素值采用为最小像素值。此处，与相当于该峰值的像素值的累计度数的2倍的累计度数相当的像素值作为最小像素值的优选理由为，能够将表示注入部分的、具有该峰值的波峰的影响几乎全部排除。即，其理由为，通过使从波峰的始点(低像素值侧的端部)到该峰值为止的累计度数为2倍，能够将从波峰的始点经由该峰值而到波峰的终点(高像素值侧的端部)为止几乎全部排除。另外，将与相当于该峰值的像素值的累计度数的2倍的累计度数相当的像素值设定为最小像素值，但是不限定于2倍。
图10是用于说明图5所示的差分分布图的第一例中的最小像素值的设定方法的图。图11是用于说明图8所示的差分分布图的第四例中的最小像素值的设定方法的图。
如图10所示，第一参数设定部13e，在摄影图像中含有注入部分的情况下，求得度数曲线中最低像素值侧的峰值D1。第一参数设定部13e，求得与峰值D1相当的像素值的累积度数曲线上的累计度数(点D2)。第一参数设定部13e，求得与点D2的2倍的累积度数曲线上的累计度数(点D3)相当的像素值。并且，第一参数设定部13e，将点D3的像素值设定为最小像素值。另一方面，在以往的乳房X射线摄影装置中，即使在摄影图像中含有注入部分，也将摄影图像的累积度数曲线达到整体的10％的像素值设定为最小像素值。
如图11所示，第一参数设定部13e，在摄影图像中不含有注入部分的情况下，如以往那样，摄影图像的累积度数曲线达到规定阈值(例如整体10％)的像素值设定为最小像素值。
图3所示的第二参数设定部13f具有的功能为，将由第一参数设定部13e生成的最大像素值以及最小像素值的中心像素值，设定为作为自动刷新功能的参数的窗位。
显示处理部135，通过基于由第一参数设定部13e设定的最大像素值以及最小像素值、和由第二参数设定部13f设定的窗位的自动刷新功能，基于从图像处理部134输出的摄影图像来生成显示图像，并输出到显示装置136。
图12是表示显示装置136所显示的显示图像的一例的图。
图12表示基于摄影图像、按照由第一参数设定部13e以及第二参数设定部13f设定的自动刷新功能的参数生成的显示图像。在由判断部13a判断为在摄影图像中含有注入部分的情况下，显示处理部135，如图12所示那样，将含有“有注入”的信息的显示图像输出到显示装置136。另一方面，在由判断部13a判断为在摄影图像中不含有注入部分的情况下，虽然未图示，但显示处理部135将含有“无注入”的信息的显示图像输出到显示装置136。
另外，乳房X射线摄影装置1，在能够进行患者P的乳房的断层综合摄影的情况下，也可以仅对在多个摄影角度生成的多个摄影图像中的1个摄影图像，通过判断部13a至第二参数设定部13f进行说明了的处理，而设定自动刷新功能的参数，并通过基于所设定的参数的自动刷新功能，基于全部的摄影图像来生成多个显示图像。并且，乳房X射线摄影装置1，在能够进行患者P的乳房的断层综合摄影的情况下，也可以对基于在多个摄影角度生成的多个摄影图像而生成的断面像，通过判断部13a至第二参数设定部13f进行说明了的处理，而设定自动刷新功能的参数。
根据本实施方式的乳房X射线摄影装置，即使在摄影图像中含有注入部分的情况下，也能够基于摄影图像设定适合于乳房诊断的自动刷新功能的参数，并能够生成并显示基于所设定的参数的显示图像。

Claims (20)

1.一种乳房X射线摄影装置，其特征在于，具有：
判断构件，根据与含有乳房的摄影图像的数据相关的规定区域内的像素值分布，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分；
设定构件，根据上述判断构件的判断来改变并设定灰度变换处理的参数；
生成构件，基于上述摄影图像，生成对应了上述参数的显示图像；以及
显示构件，显示上述显示图像。
2.根据权利要求1所记载的乳房X射线摄影装置，其特征在于，
上述判断构件构成为，设定与含有上述摄影图像所包含的胸壁的像素列大致平行、从上述摄影图像的中心靠向上述胸壁侧的多个像素列，并基于与上述像素列相当的多个分布图之间的关系，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分。
3.根据权利要求2所记载的乳房X射线摄影装置，其特征在于，
上述判断构件构成为，根据作为上述分布图的2个分布图来运算差分分布图，并根据上述差分分布图来求得含有其中央的所需范围的不均量，在上述不均量为阈值以下时，判断为在上述摄影图像中含有注入部分。
4.根据权利要求2所记载的乳房X射线摄影装置，其特征在于，
上述判断构件构成为，根据作为上述分布图的2个分布图，在含有其中央的所需范围的相关系数比阈值大时，判断为在上述摄影图像中含有注入部分。
5.根据权利要求1所记载的乳房X射线摄影装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，改变作为上述参数的上述灰度变换处理的最大像素值以及最小像素值中的上述最小像素值。
6.根据权利要求5所记载的乳房X射线摄影装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，在求得上述摄影图像的每个像素的像素值的度数，并且由上述判断构件判断为在上述摄影图像中含有上述注入部分时，将比判断为在上述摄影图像中不含有上述注入部分时的上述灰度变换处理的最小像素值大的像素值，设定为作为上述参数的最小像素值。
7.根据权利要求6所记载的乳房X射线摄影装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，求得在上述度数的分布中最低像素值侧的峰值，并且将与相当于上述峰值的像素值的累积度数的2倍的累积度数相当的像素值，设定为上述最小像素值。
8.根据权利要求7所记载的乳房X射线摄影装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，根据对上述度数的分布进行了校正的度数曲线来求得上述峰值，并根据对上述累计度数的分布进行了校正的上述累计度数曲线来设定上述最小像素值。
9.根据权利要求5所记载的乳房X射线摄影装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，将作为上述参数的窗位作为上述最大像素值以及最小像素值的中心像素值。
10.一种图像处理装置，其特征在于，具有：
判断构件，根据与含有乳房的摄影图像的数据相关的规定的区域内的像素值分布，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分；
设定构件，根据上述判断构件的判断来改变并设定灰度变换处理的参数；
生成构件，基于上述摄影图像，生成对应了上述参数的显示图像；以及
显示构件，显示上述显示图像。
11.根据权利要求10所记载的图像处理装置，其特征在于，
上述判断构件构成为，设定与含有上述摄影图像所包含的胸壁的像素列大致平行、从上述摄影图像的中心靠向上述胸壁侧的多个像素列，并基于与上述像素列相当的多个分布图之间的关系，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分。
12.根据权利要求11所记载的图像处理装置，其特征在于，
上述判断构件构成为，根据作为上述分布图的2个分布图运算差分分布图，并根据上述差分分布图来求得含有其中央的所需范围的不均量，在上述不均量为阈值以下时，判断为在上述摄影图像中含有注入部分。
13.根据权利要求11所记载的图像处理装置，其特征在于，
上述判断构件构成为，根据作为上述分布图的2个分布图，在含有其中央的所需范围的相关系数比阈值大时，判断为在上述摄影图像中含有注入部分。
14.根据权利要求10所记载的图像处理装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，改变作为上述参数的上述灰度变换处理的最大像素值以及最小像素值中的上述最小像素值。
15.根据权利要求14所记载的图像处理装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，在求得上述摄影图像的每个像素的像素值的度数，并且由上述判断构件判断为在上述摄影图像中含有上述注入部分时，将比判断为在上述摄影图像中不含有上述注入部分时的上述灰度变换处理的最小像素值大的像素值，设定为作为上述参数的最小像素值。
16.根据权利要求15所记载的图像处理装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，求得在上述度数的分布中最低像素值侧的峰值，并且将与相当于上述峰值的像素值的累积度数的2倍的累积度数相当的像素值，设定为上述最小像素值。
17.根据权利要求16所记载的图像处理装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，基于对上述度数的分布进行了校正的度数曲线来求得上述峰值，并基于对上述累计度数的分布进行了校正的上述累计度数曲线来设定上述最小像素值。
18.根据权利要求14所记载的图像处理装置，其特征在于，
上述设定构件构成为，将作为上述参数的窗位作为上述最大像素值以及最小像素值的中心像素值。
19.一种图像处理方法，其特征在于，具有：
判断步骤，根据与含有乳房的摄影图像的数据相关的规定区域内的/像素值分布，来判断在上述摄影图像中是否含有注入部分；
设定步骤，根据上述判断步骤的判断来改变并设定灰度变换处理的参数；
生成步骤，基于上述摄影图像，生成对应了上述参数的显示图像；以及
显示步骤，显示上述显示图像。
20.根据权利要求19所记载的图像处理方法，其特征在于，
上述设定步骤，改变作为上述参数的上述灰度变换处理的最大像素值以及最小像素值中的上述最小像素值。
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