JP2006110337A - ディジタル放射線画像処理システム、ディジタルマンモグラフィーシステム、ディジタル放射線画像処理プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】診断上重要な濃度範囲に亘って一定の良好なコントラストを与える。
【解決手段】階調変換曲線ｂは本発明がマンモグラフィーシステムに新たに導入するものであり、その傾きはグラディエントカーブｂ´（図３参照）によって良く確認できるように、出力濃度1.2まで増加し出力濃度1.2〜3.0で最大かつ一定となり出力濃度3.0を超えると減少に転じる。階調変換曲線ｂは出力濃度1.2〜3.0で直線部を形成し、その両側の曲線部及び直線部と曲線部とのつながりはなだらかに形成されている。階調変換曲線ｂに対応する諧調変換テーブルによってディジタル放射線画像を変換することによって、診断上重要な濃度範囲に亘って一定の良好なコントラストを得た。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディジタル放射線画像処理システムに関する。

周知のようにディジタル放射線画像処理システムによりディジタル放射線画像、特にディジタルＸ線画像を被写体の部位や診断目的に応じて階調処理することが行われている。 階調処理された画像は、フィルムに焼付けてハードコピーとして出力されたり、ＣＲＴ等の画像表示装置に出力されたりして読影に供される。
蛍光増感紙−フィルム系の場合には、Ｘ線露光量と写真濃度との関係は常に一定であるが、ディジタル放射線画像処理システムでは、画像読取装置で画像信号として必要な範囲をディジタル信号に変換しているため、そのディジタル信号をどのような濃度に再現するかをコントロールすることができる。これを階調処理という。

以下に例として従来のヒストグラムの正規化及び階調処理につき図４及び図５を説明する。
始めに、ＲＯＩ（関心領域）内の画像データの累積ヒストグラムから代表値Ｄ１，Ｄ２を設定する。代表値Ｄ１，Ｄ２は累積ヒストグラムの所定の割合となる画像データのレベルとして設定される。

累積ヒストグラムが所定の割合ｍ１，ｍ２となる画像データのレベルである代表値Ｄ１，Ｄ２が設定されると、予め設けられた正規化処理ルックアップテーブルを参照して、図４に示すように代表値Ｄ１，Ｄ２を所望のＳ１，Ｓ２にレベル変換する正規化処理が行われる。図４で縦軸はレベル、横軸は放射線量である。ここで、特性曲線ＣＣは、放射線画像変換パネルに照射された放射線の放射線量に応じて出力される信号のレベルを示している。

また、正規化処理ルックアップテーブルは、放射線画像変換パネルの特性曲線ＣＣを示す関数の逆関数を用いた演算によって生成されるものである。なお、正規化ルックアップテーブルを用いることなく演算処理によって正規化処理を行なう場合もある。

次に、正規化処理によって得られた正規化画像データＤＴｒｅｇを用いて階調処理が行われる。階調処理では、例えば図５に示すような階調変換曲線が用いられ、正規化画像データＤＴｒｅｇの基準値Ｓ１，Ｓ２をレベルＳ１’，Ｓ２’として正規化画像データＤＴｒｅｇが出力画像データＤＴｏｕｔに変換される。このレベルＳ１’，Ｓ２’は、出力画像における所定の輝度又は写真濃度と対応するものである。

一般に、ディジタル信号で階調変換曲線に基づく変換を行うには、各々の入力信号値に対応する出力信号値を一連のデータ列（階調変換テーブル）として記憶しておき、入力信号値が与えられるごとにデータ列を参照することによって出力信号値を得るようにしている。
なお、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等によって好ましい階調変換曲線の形状やレベルＳ１’，Ｓ２’が異なることから、階調変換曲線は画像毎にその都度作成される場合がある。
また、予め複数の基本階調変換曲線を記憶しておくものとし、何れかの基本階調変換曲線を読み出して回転及び平行移動することにより所望の階調変換曲線を容易に得ることができる。
画像処理としては、複数の基本階調曲線に対応する階調変換テーブルを設け、正規化画像データＤＴｒｅｇに基づいて階調変換テーブルを参照して変換し、得られた画像データを基本階調変換曲線の回転及び平行移動に応じて補正することでも所望の階調変換が行われた出力画像データＤＴｏｕｔを得ることができる。

基本階調曲線の選択や基本階調曲線の回転或いは平行移動は、必要に応じて画像表示装置の種類や画像出力のための外部機器の種類に関する情報に基づいて行なう。これは、画像の出力方式に依存して、好ましい階調が異なる場合があるためである。
階調処理の効果の一例として、入力画像信号の差を、より大きな出力画像における濃度差又は輝度差になるような階調変換曲線に変える場合には、コントラストが向上する。

特許文献１に記載されるように、ディジタル放射線画像処理システムでは、診断目的に応じてコントラストの向上の必要な領域を強調することが行われる。例えば、胸部Ｘ線画像では、肺野に相当する領域のコントラストを最も高くし、縦隔の領域は白く飛ばないようにコントラストを抑え、広い画像信号の範囲にわたって濃度が得られるように再現することが多い。これは、従来の蛍光増感紙−フィルム系の階調特性とほぼ同様、または肺野の領域のコントラストがやや高めの階調処理である。
このような階調特性をもった画像は中庸を得ており、標準的な診断に適しているが、肺野の領域のコントラストを一層高くして診断したい、縦隔の部分のコントラストを高くして診断したい等の要望がある。特に集団検診の場合には、被検者に自覚症状はなく、病変の有無や種類がまったく予想できない。特許文献１記載の発明は、異なる階調処理で再生された複数の画像を用いて診断することを効果的に行うため、階調変換部のＬＵＴデータを切換えることによって、表示部および階調変換部に対して常に同期した状態で、繰返し階調変換部を介して表示部に転送され、階調変換部のＬＵＴデータを切換えるだけで即座に異なる階調処理を施した画像が得られるよう構成されている。
特許第３２６０１５３号公報

しかし、以上の従来技術にあってもさらに次のような問題があった。
従来のディジタル放射線画像処理システムにおいて用いられていた階調変換テーブルに対応する階調変換曲線ａを図２示した。従来の階調変換曲線ａのグラディエントカーブａ´を図３に示した。
従来の階調変換曲線ａの傾きは、グラディエントカーブａ´によって良く確認できるように、増加から最大点を介して減少に転じるようにして変化している。従来の階調変換曲線ａがこのような特性を有するのは、蛍光増感紙−フィルム系写真との違和感を懸念して蛍光増感紙−フィルム系の階調特性を踏襲したためである。

階調変換曲線の傾きが大きいほどコントラストが向上するから、診断上最も注目する対象部位の濃度範囲に階調変換曲線ａの傾きの最大点（＝グラディエントカーブａ´の最大点）があるように設定していた。
したがって、従来の階調変換曲線ａでは、対象部位の濃度範囲が広範になるほど、対象部位全体に亘って良好なコントラストで変換することが難しいという問題がある。
また、一の撮影画像において診断上重要な対象部位は一つとは限らない。一の撮影画像において複数の対象部位の濃度範囲が異なり、全体として広範になる場合がある。したがって、従来の階調変換曲線ａでは複数の対象部位がある場合においてすべての対象部位を良好なコントラストで変換することが難しいという問題がある。
例えば、マンモグラフィーでは、低濃度の微小石灰化や高濃度部の脂肪層、胸筋部も非常に重要な領域であるにも拘わらず、診断上最も重要な乳腺内のコントラストを最も良くするように階調特性が決められていたため、微小石灰化や脂肪層、胸筋部のコントラストが下がってしまっていたということがある。

従来の階調変換曲線ａにおいて傾きの最高点前後のコントラストを上げるために全体のコントラストを徒に上げてしまうと、ＣＲＴ等の表示装置の再現能力を超えたり、フィルム出力にあってはより高輝度のシャーカステンを特別に用意したりする必要が生じてしまう。

一の撮影画像を異なる階調変換テーブルで変換して各対象部位にとって最適に階調変換された複数の画像を出力する場合は、比較読影が煩雑となる。画像モニタへ出力する場合は特許文献１のような技術が利用できるものの、フィルムに出力した場合に比較読影が特に煩雑となる。
異なる階調変換処理が施された複数の画像を出力するにしても、画像領域により異なる階調変換処理が施された一の画像を出力するにしても、適用された階調変換特性が異なる部分を比較読影する場合には注意が必要であり、階調変換特性が異なることを踏まえた新たな読影基準が読影医に求められる。そのため、蛍光増感紙−フィルム系写真での経験の深い読影医ほど診断が難しくなるおそれがある。

ところで、マンモグラフィー画像はダイナミックレンジが狭く、低い階調表現では診断に堪える画像が得られないとともに、比較的微小な変化の読影を必要とする。マンモグラフィーシステムにおいても、近年、位相コントラスト撮影技術などの新技術によりディジタル化は進んでいる。しかし、ダイナミックレンジが狭いマンモグラフィー画像は、フィルム出力に比較して階調数が少ない画像モニタへの表示出力はあまり用いられず、専らフィルム出力が行われているところである。
したがって、ディジタルマンモグラフィーシステムでは、各診断対象部位が良好なコントラストに変換された一の画像をフィルム出力することにより、診断の適正及び便宜に資することが望まれる。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、診断上重要な濃度範囲、輝度範囲等の出力範囲に亘って一定の良好なコントラストを与えることができるディジタル放射線画像処理システムを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、階調変換テーブルを記憶したメモリと、
ディジタル放射線画像を示す入力画像信号を前記階調変換テーブルに従って変換する階調変換部とを備え、
前記入力画像信号の変化に対する画像出力機器の出力値の変化のグラフの傾きが、前記出力値の所定の範囲において一定であるように前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とするディジタル放射線画像処理システムである。

「出力値」は、画像出力機器の出力値であって、出力濃度や出力輝度が該当する。画像出力機器の出力パラメータが濃度であれば濃度が該当し、出力機器の出力パラメータが輝度であれば輝度が該当する。放射線画像が形成されたフィルムの光の透過率で評価しても良い。ここで、画像出力機器とは画像を可視的に出力する機器であって、いわゆる画像表示装置や印刷装置が該当する。「出力値」は電気信号等の不可視的に伝達される出力信号値ではない。階調変換部が出力する出力画像信号が、画像出力機器に入力され、当該画像出力機器が可視的に出力する画像の濃度値や輝度値が「出力値」に該当する。

請求項２記載の発明は、前記グラフの傾きが前記所定の範囲において最大であるように前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とする請求項１に記載のディジタル放射線画像処理システムである。

請求項３記載の発明は、前記出力値が高くなるに従って前記傾きが次第に増加するなだらかな曲線で前記グラフが変化して前記所定の範囲の直線部になだらかに連続し、前記所定の範囲の直線部になだらかに連続して前記出力値が前記所定の範囲より高くなるに従って前記傾きが次第に減少するなだらかな曲線で前記グラフが変化するように、前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディジタル放射線画像処理システムである。

請求項４記載の発明は、前記メモリに記憶された複数の階調変換テーブルの中から前記階調変換部に適用する階調変換テーブルを選択する選択部を備えることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のディジタル放射線画像処理システムである。

請求項５記載の発明は、前記階調変換部により変換されたディジタル放射線画像を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のディジタル放射線画像処理システムである。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のディジタル放射線画像処理システムにより構成されたディジタルマンモグラフィーシステムである。

請求項７記載の発明は、階調変換テーブルと、
ディジタル放射線画像を示す入力画像信号を前記階調変換テーブルに従って変換する階調変換をコンピュータに実行させるためのプログラムとを備え、
前記入力画像信号の変化に対する画像出力機器の出力値の変化のグラフの傾きが、前記出力値の所定の範囲において一定であるように前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とするディジタル放射線画像処理プログラムである。

請求項８記載の発明は、前記グラフの傾きが、前記所定の範囲において最大であるように前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とする請求項７に記載のディジタル放射線画像処理プログラムである。

請求項９記載の発明は、前記出力値が高くなるに従って前記傾きが次第に増加するなだらかな曲線で前記グラフが変化して前記所定の範囲の直線部になだらかに連続し、前記所定の範囲の直線部になだらかに連続して前記出力値が前記所定の範囲より高くなるに従って前記傾きが次第に減少するなだらかな曲線で前記グラフが変化するように、前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のディジタル放射線画像処理プログラムである。

請求項１０記載の発明は、請求項７、請求項８又は請求項９に記載のディジタル放射線画像処理プログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶した記憶媒体である。

本願請求項１記載の発明又は請求項７記載のプログラム若しくは請求項１０記載の記憶媒体に記憶されたプログラムの実行によれば、入力画像信号の変化に対する画像出力機器の出力値の変化のグラフの傾きが、出力値の所定の範囲において一定であるので、診断上重要な濃度範囲等に前記所定の範囲を重ねることにより、診断上重要な濃度範囲等に一定の良好なコントラストを与えることができるという効果がある。一の階調処理画像でも診断に堪え得る十分なものが得られ、診断の適正、便宜が図られる

さらに請求項２記載の発明又は請求項８記載のプログラムの実行によれば、前記グラフの傾きを前記所定の範囲内において最大かつ一定であるので、前記所定の範囲に重ねられる診断上重要な濃度範囲等においてコントラストを最大にすることができる。

また、請求項３記載の発明又は請求項９記載のプログラム若しくは請求項１０記載の記憶媒体に記憶されたプログラムの実行によれば、階調変換によるコントラストの向上率を前記所定の範囲で一定に（好ましくは最大かつ一定に）保つ一方、グラフ上その前後の診断上の重要度が比較的低い範囲の画像を比較的低コントラストな変換でカバーするから、画像全体を失うことなく出力することが可能である。画像全体が得られるので、前記所定の範囲で画像出力される比較的重要な部分の画像全体の中での状態を見ることができ、診断に支障が生じない。
また、出力値が高くなるに従って傾きが次第に増加するなだらかな曲線でグラフが変化して前記所定の範囲の直線部になだらかに連続するから、低出力値領域の曲線部及び低出力値領域から前記所定の範囲への移り変わりがなだらかで自然となり、同様に、前記所定の範囲の直線部になだらかに連続して出力値が前記所定の範囲より高くになるに従って傾きが次第に減少するなだらかな曲線でグラフが変化するから、前記所定の範囲から高出力値領域への移り変わり及び高出力値領域の曲線部がなだらかで自然となり、診断を阻害するようなコントラストの急変による画質劣化を生じさせない。
なお、なだらかな曲線とは、微分可能な曲線を指し、曲線部が直線部になだらかに連続するとは、曲線部の接線が直線部との接続点において直線部と同じ傾きに収束することをいう。したがって、曲線部と直線部との接続点においても微分可能である。

また、請求項４記載の発明によれば、複数の階調変換テーブルの中から階調変換テーブルを選択して利用することができるという効果がある。複数の階調変換テーブルの中には、請求項１、請求項２又は請求項３記載に記載された階調変換テーブルが含まれる。従来の階調変換テーブルや将来考案される階調変換テーブルが含まれていても良い。

また、請求項５記載の発明によれば、階調変換部が変換したディジタル放射線画像を、表示部に表示することによりその表示画面上で読影診断することができ、フィルム等に記録出力する場合には、最適な階調となっているかを事前に表示画面上で確認することができるという効果がある。

また、請求項６記載の発明によれば、乳腺のみならず微小石灰化や脂肪層、胸筋部も含めて、良好な一定のコントラストで出力されたマンモグラフィー画像が得られるという効果がある。各診断対象部位が良好なコントラストに変換された一の画像が得られ、フィルム出力しても、診断の適正及び便宜に帰することができるという効果がある。

以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１は、本実施形態に係るディジタルマンモグラフィーシステムのブロック図であり、１は画像記憶部、２は被験者情報記憶部、３は検索部、４は表示画像用メモリ、５は階調変換部、６は表示部、７はＬＵＴ用メモリ、８は操作入力部、９はＬＵＴ選択部、１０はフィルム出力部、１１は画像解析部、１２はＬＵＴ作成用データメモリ、１３はＬＵＴ作成部、１４は画像記録読取装置、１５は画像一時記憶部である。

画像記憶部１としては複数の光磁気ディスクを内蔵できる光磁気ディスクライブラリが用いられ、被験者情報記憶部２及びＬＵＴ作成用データメモリ１２としては固定磁気ディスクが用いられる。表示画像用メモリ４、階調変換部５、表示部６としては、表示画像用メモリ及び階調変換部内蔵型の高精度ＣＲＴが用いられる。検索部３、ＬＵＴ用メモリ７、ＬＵＴ選択部９、画像解析部１１、ＬＵＴ作成部１３としては、汎用ワークステーションが用いられる。そのために、ワークステーションにはディジタル放射線画像処理プログラムがインストールされている。画像記録読取装置１４としては、輝尽性蛍光体層を有する放射線画像変換パネルを用いて放射線像を直接ディジタル信号として取り込む装置が用いられる。画像一時記憶部１５としては光磁気ディスクが用いられる。操作入力部８としては、マウス、キーボード等の入力デバイスが用いられる。
なお、光磁気ディスクに代え、固定磁気ディスクや磁気テープ等を用いても良い。
画像記録読取装置１４としては、フィルムディジタイザや輝尽性蛍光体ディテクタを用いる場合のように、透過光や反射光或いは輝尽発光を集光しなくても、放射線画像の画像信号を得ることができるＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いる装置も適用できる。このＦＰＤを用いる場合、複数の検出素子を２次元的に配列させて撮像パネルを形成し、この撮像パネルの各検出素子で検出された放射線量に基づいて画像信号が形成されるので、鮮鋭度の高い放射線画像を得ることができる。

画像記憶部１のディジタル放射線画像は、輝尽性蛍光体層を有する放射線画像変換パネルを用いて放射線像を直接ディジタル信号として取り込む画像記録読取装置１４により得た画像を光磁気ディスクドライバからなる画像一時記憶部１５で光磁気ディスクに記憶し、この光磁気ディスクを画像記憶部１にかけることによって得られる。

画像記憶部１には、多数のディジタル化された医用放射線画像が記憶されている。これらの多数の医用放射線画像は、画像識別符号等の情報と対応付けて画像記憶部１に記憶されている。

放射線画像変換パネルを用いるシステムの場合には、フィルムの現像やスキャナー等による読取の手間がかからないので大量の画像を扱うときに有利である。なお、Ｘ線ＣＴなどを用いてディジタルＸ線画像を得てもよい。

放射線画像の撮影方法としては、放射線源、被写体、ディテクタ（フィルム、輝尽性蛍光体パネルなど）の位置を変化させながら複数回放射線を照射して撮影する断層撮影（Ｘ線ＣＴもこの撮影方法の１種である）や、被写体と放射線源との位置を固定して１回のみ放射線を照射して撮影する単純撮影、血管などにＸ線吸収物質を混入させ、所望の部分を強調して撮影する造影撮影、被写体とディテクタの距離を離して撮影する拡大撮影等がある。一般に通常のフィルムを用いて得た画像や輝尽性蛍光体を用いて得た画像の方がＸ線ＣＴで得られた画像より微妙な階調性を要求されるので、重要な範囲で最大かつ一定のコントラストに画像を変換する本実施形態においては、診断能の向上効果が顕著である。中でもマンモグラフィー画像は特にダイナミックレンジが狭く微妙な階調性が要求されるが、本実施形態によれば、医用放射線画像の種々の部分を一の階調処理画像で高い信頼性で診断することが可能である。

被検者情報記憶部２には被検者情報が記憶されている。被検者情報には、氏名、生年月日、性別、住所、過去の診断歴等の個人情報、画像の撮影日、撮影場所、放射線照射条件、画像識別符号等の撮影情報等が挙げられる。被検者情報記憶部２は、画像記憶部１と同じ媒体でもよいし、別に設けてもよい。検索部３は、操作入力部８を介して検索指令とともに入力された撮影日、撮影場所、過去の診断歴等の被検者情報からなる検索条件を基に対象となる医用放射線画像の画像識別符号を検索し、それを基に画像記憶部１に画像識別符号と対応付けて記憶されている画像データを検索し、表示画像用メモリ４に転送する。

表示画像用メモリ４は、画像記憶部１より送られた医用放射線画像を一時的に記憶するものである。階調変換部５は、表示画像用メモリ４から送られた医用放射線画像に対してＬＵＴ（階調変換テーブル）に基づいて階調変換を行うものであり、ＬＵＴ選択部９から送られたＬＵＴデータを一時的に記憶する機能を有することが好ましい。表示部６は、階調変換部５から送られた医用放射線画像を表示するものであり、上述のＣＲＴに代え液晶ディスプレイー、プラズマディスプレイー等により構成してもよい。表示画像用メモリ４に記憶された画像データが、階調変換部５のＬＵＴデータを切換えることによって、表示部６及び階調変換部５に対して常に同期した状態で、繰返し階調変換部５を介して表示部６に転送されることにより、階調変換部５のＬＵＴデータを切換えるだけで即座に異なる階調処理を施した画像が得られ、表示部６に表示される。

ＬＵＴ用メモリ７は、複数のＬＵＴが記憶されている。ＬＵＴ０，１はディジタルマンモグラフィーシステムのために設計されたものである。
ＬＵＴ０は図２に示した階調変換曲線ａに対応するものあり、ＬＵＴ１は図２に示した階調変換曲線ｂに対応するものである。階調変換曲線ａのグラディエントカーブａ´及び階調変換曲線ｂのグラディエントカーブｂ´を図３に示した。

階調変換曲線ａは従来から用いられていたものであり、その傾きはグラディエントカーブａ´によって良く確認できるように、増加から最大点を介して減少に転じるようにして変化している。その最大点はおよそ出力濃度の1.2〜1.6の範囲に設定される。
これに対し、階調変換曲線ｂは本発明が新たに導入するものであり、その傾きはグラディエントカーブｂ´によって良く確認できるように、出力濃度1.2まで増加し出力濃度1.2〜3.0で最大かつ一定となり出力濃度3.0を超えると減少に転じる。階調変換曲線ｂは出力濃度1.2〜3.0で直線部を形成し、その両側の曲線部及び直線部と曲線部とのつながりはなだらかに形成されている。

ディジタルマンモグラム画像では最高濃度として3.6〜4.0の出力濃度が要求される。図２のように最高濃度が4.0の場合、乳腺濃度は1.2〜1.6程度要求される。そのため、階調変換曲線ａの傾きの最大点は上述のように1.2〜1.6の間に設定されている。
階調変換曲線ａにおいては、乳腺濃度1.2〜1.6の範囲内においても最大点から離れるとコントラストのわずかな低下は否めない。
これに対し階調変換曲線ｂ、すなわち、ＬＵＴ１によれば、乳腺濃度1.2〜1.6の範囲において最大かつ一定のコントラストが与えられる。

マンモグラムにおいては、乳腺以外にも重要な部位がある。それは微小石灰化や脂肪層、胸筋部である。これらの部位を含めると重要な部位は、最高濃度4.0の場合、出力濃度約1.1〜約3.5の範囲に現れる。
階調変換曲線ａ、すなわち、ＬＵＴ０による場合、出力濃度1.6〜3.0においてコントラストが低下する。傾きの最大点を出力濃度1.6〜3.0の範囲に設定した階調処理を別途実行する必要が生じる。
これに対し階調変換曲線ｂ、すなわち、ＬＵＴ１によれば、出力濃度1.6〜3.0においても乳腺濃度1.2〜1.6の範囲と同様に最大かつ一定のコントラストが与えられる。

階調変換曲線ａ、すなわち、ＬＵＴ０による場合、出力濃度3.0〜3.5においてコントラストの低下が著しくなる。
これに対し階調変換曲線ｂ、すなわち、ＬＵＴ１によれば、出力濃度3.0〜3.5においては、最大ではないが比較的高いコントラストが与えられる。
階調変換曲線ａ、すなわち、ＬＵＴ０による場合、出力濃度1.1〜1.2においてコントラストが低下する。
これに対し階調変換曲線ｂ、すなわち、ＬＵＴ１によれば、出力濃度1.1〜1.2においては、最大ではないが最大とほとんど変わらない高いコントラストが与えられる。

操作入力部８を操作してＬＵＴ選択指令をＬＵＴ選択部９に入力することによりＬＵＴ０〜３のうち一つを階調変換部５で使用する階調変換テーブルとして選択することができる。
ＬＵＴ１を選択することにより、診断上重要な出力濃度約1.1〜約3.5の範囲を高いコントラストに変換することができるとともに、自然なコントラストの移り変わりで画像全体を得ることができる。

階調変換されたマンモグラム画像は、表示部６に表示され、操作入力部８からの指令によりフィルム出力部１０でフィルムに記録出力される。ＬＵＴ１を選択しておれば、一の撮影画像に対しては一の出力画像を得れば、各診断対象部位について良好なコントラストを有するので、十分な診断を行うことができる。

ＬＵＴの作成は例えば次のように行われる。新たなＬＵＴの作成の基にするＬＵＴは、ＬＵＴ選択部９で選択されているＬＵＴとする。ここでは、ＬＵＴ１を基にする場合につき説明する。ＬＵＴ作成用データ０〜３は、ＬＵＴの変換プログラムである。ＬＵＴ作成用データ０が全体の回転、ＬＵＴ作成用データ１は全体の平行移動、ＬＵＴ作成用データ２は特定点の移動、ＬＵＴ作成用データ３はダイナミックレンジ適合である。

まず、操作入力部８からＬＵＴ選択指令が入力されＬＵＴ選択部９でＬＵＴ１が選択される。これに連動して表示部６にＬＵＴ１を適用して階調変換された画像が表示される。
一方、図示しないオペレート用モニタに図２の階調変換曲線ｂ、変換メニュー、プレビューボタン、保存ボタンが表示される。

オペレータが操作入力部８を介して変換メニューから全体の回転を選択すると、操作入力部８に含まれるマウスを操作すること（回転の軌跡をドラックするなど）により全体を回転させることができる。また、キーボードにより回転角度を数値入力して回転させることができる。その際、回転の中心は初期的にはグラフの中心とされ、二次的にはマウスにより任意に指定される。

オペレータが操作入力部８を介して変換メニューから全体の平行移動を選択すると、操作入力部８に含まれるマウスを操作すること（移動後の点をクリックする、移動の軌跡をドラックするなど）により全体を平行移動させることができる。また、キーボードにより各軸方向の移動量を数値入力して平行移動させる。

オペレータが操作入力部８を介して変換メニューから特定点の移動を選択すると、階調変換曲線ｂの始点、終点、階調変換曲線ｂの直線部の始点、終点が顕示される。操作入力部８に含まれるマウスによりそれらの点をドラックすることにより任意の方向に移動させる。又は、キーボードにより各点について各軸方向の移動量を数値入力して移動させる。点の移動後は、階調変換曲線ｂが再描画される。

例えば、階調変換曲線ｂの直線部の始点（図２における出力濃度1.2に相当する点）を入力画像信号軸の負の方向に移動することにより、直線部の出力濃度範囲を変えずに、直線部の入力画像信号範囲を大きくすることができる。結果的に直線部の傾きは小さくなる。
階調変換曲線ｂの直線部の終点（図２における出力濃度3.0に相当する点）を入力画像信号軸の正の方向に移動することにより、直線部の出力濃度範囲を変えずに、直線部の入力画像信号範囲を大きくすることができる。結果的に直線部の傾きは小さくなる。

階調変換曲線ｂの直線部の始点を出力濃度軸の負の方向に移動することにより、直線部の入力画像信号範囲を変えずに、直線部の出力濃度範囲を大きくすることができる。結果的に直線部の傾きは大きくなる。
階調変換曲線ｂの直線部の終点を出力濃度軸の正の方向に移動することにより、直線部の入力画像信号範囲を変えずに、直線部の出力濃度範囲を大きくすることができる。結果的に直線部の傾きは大きくなる。

階調変換曲線ｂの直線部の始点又は終点若しくはその双方を直線部に沿って移動することにより、直線部の傾きを変えずに、直線部を延長又は短縮することができる。
その他、階調変換曲線ｂの始点、終点、階調変換曲線ｂの直線部の始点、終点を縦横斜めに自由に移動させることにより、多種多様の新たな階調変換曲線が作成できる。ダイナミックレンジの狭い画像については、直線部の傾きを大きくし、ダイナミックレンジの広い画像については、直線部の傾きを小さくすると良い。

オペレータが操作入力部８を介して変換メニューからダイナミックレンジ適合を選択すると、ＬＵＴ作成部１３は画像解析部１１に指示して表示画像用メモリに読み出されている画像のダイナミックレンジを解析させる。
ＬＵＴ作成部１３は画像解析部１１が解析したダイナミックレンジを受信し、階調変換曲線ｂの直線部の始点、終点を移動して直線部の範囲をダイナミックレンジの１００％又は予め設定された９９〜６０％程度のダイナミックレンジの中核部に一致させるとともに、対応する階調変換テーブルを作成する。作成された階調変換テーブルは、ＬＵＴメモリ７及びＬＵＴ選択部９を介して階調変換部５に与えられる。階調変換部５は表示画像用メモリ４に読み出された画像をＬＵＴ選択部９から与えられた階調変換テーブルより階調変換し、階調変換部５が階調変換した画像は表示部６に表示される。

オペレータがプレビューボタンをクリックすると、階調変換曲線に対応して階調変換テーブルが作成され、ＬＵＴメモリ７及びＬＵＴ選択部９を介して階調変換部５に与えられ、階調変換部５は表示画像用メモリ４に読み出された画像をＬＵＴ選択部９から与えられた階調変換テーブルより階調変換し、階調変換部５が階調変換した画像は表示部６に表示される。

オペレータが保存ボタンをクリックすると、階調変換曲線に対応して階調変換テーブルが作成され、作成された階調変換テーブルはＬＵＴメモリ７に例えばＬＵＴ２として保存され、削除しない限りにおいてその後いつでも選択できる。

マンモグラフィーシステムにおいては、フィルムに出力された放射線画像が読影診断の最終的な対象とされる場合が多いため、フィルム出力部１０に用いられる画像出力機器の特性に合せて階調変換テーブルを設計することが重要である。
表示部６に用いられる画像表示装置の特性に合せて階調変換テーブルを設計することも重要である。マンモグラフィーシステムのようなフィルムに出力された放射線画像が読影診断の最終的な対象となる医療画像システムにおいてもプレビュー用として重要となるし、表示部６上で専ら読影診断する分野についてはなおさら重要となる。
フィルム出力部１０及び表示部６の双方に階調変換テーブルを適合させること、フィルム出力部１０及び表示部６とで再現性をできるだけ一致させることが重要である。フィルム出力部１０及び表示部６の双方に適合する階調変換テーブルを設計できない場合には、フィルム出力部１０及び表示部６に適合する階調変換テーブルはそれぞれ別々に設けられる。すなわち、ＬＵＴ０〜３としてそれぞれ表示用階調変換テーブルと、フィルム出力用階調変換テーブルとを設ける。画像出力機器の階調特性が異なれば、それぞれの機器に対応する階調変換テーブルを設けることが好ましい。

本発明一実施形態に係るディジタルマンモグラフィーシステムのブロック図である。 従来の階調変換曲線ａ及び本発明が新たに導入する階調変換曲線ｂである。 階調変換曲線ａのグラディエントカーブａ´及び階調変換曲線ｂのグラディエントカーブｂ´である。 レベル変換の説明図である。 階調変換特性の説明図である。

符号の説明

１ 画像記憶部
２ 被検者情報記憶部
３ 検索部
４ 表示画像用メモリ
５ 階調変換部
６ 表示部
７ ＬＵＴ用メモリ
８ 操作入力部
９ ＬＵＴ選択部
１０ フィルム出力部
１１ 画像解析部
１２ ＬＵＴ作成用データメモリ
１３ ＬＵＴ作成部
１４ 画像記録読取装置
１５ 画像一時記憶部

Claims (10)

1. 階調変換テーブルを記憶したメモリと、
   ディジタル放射線画像を示す入力画像信号を前記階調変換テーブルに従って変換する階調変換部とを備え、
   前記入力画像信号の変化に対する画像出力機器の出力値の変化のグラフの傾きが、前記出力値の所定の範囲において一定であるように前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とするディジタル放射線画像処理システム。
2. 前記グラフの傾きが前記所定の範囲において最大であるように前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とする請求項１に記載のディジタル放射線画像処理システム。
3. 前記出力値が高くなるに従って前記傾きが次第に増加するなだらかな曲線で前記グラフが変化して前記所定の範囲の直線部になだらかに連続し、前記所定の範囲の直線部になだらかに連続して前記出力値が前記所定の範囲より高くなるに従って前記傾きが次第に減少するなだらかな曲線で前記グラフが変化するように、前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディジタル放射線画像処理システム。
4. 前記メモリに記憶された複数の階調変換テーブルの中から前記階調変換部に適用する階調変換テーブルを選択する選択部を備えることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のディジタル放射線画像処理システム。
5. 前記階調変換部により変換されたディジタル放射線画像を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のディジタル放射線画像処理システム。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のディジタル放射線画像処理システムにより構成されたディジタルマンモグラフィーシステム。
7. 階調変換テーブルと、
   ディジタル放射線画像を示す入力画像信号を前記階調変換テーブルに従って変換する階調変換をコンピュータに実行させるためのプログラムとを備え、
   前記入力画像信号の変化に対する画像出力機器の出力値の変化のグラフの傾きが、前記出力値の所定の範囲において一定であるように前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とするディジタル放射線画像処理プログラム。
8. 前記グラフの傾きが、前記所定の範囲において最大であるように前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とする請求項７に記載のディジタル放射線画像処理プログラム。
9. 前記出力値が高くなるに従って前記傾きが次第に増加するなだらかな曲線で前記グラフが変化して前記所定の範囲の直線部になだらかに連続し、前記所定の範囲の直線部になだらかに連続して前記出力値が前記所定の範囲より高くなるに従って前記傾きが次第に減少するなだらかな曲線で前記グラフが変化するように、前記階調変換テーブルが記述されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のディジタル放射線画像処理プログラム。
10. 請求項７、請求項８又は請求項９に記載のディジタル放射線画像処理プログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶した記憶媒体。

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