JP2006116313A - ３次元画像化における診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元画像化、特にマンモグラフィにおける診断を改善する。
【解決手段】３次元画像化、特にマンモグラフィにおける診断方法において、検査対象の投射撮影が作成されて電子的な形で記憶される。投射撮影から断層画像が再構成法により再構成される。医師が断層画像を観察して診断し、断層画像内の陽性所見に第１マークを付ける。コンピュータ支援診断（ＣＡＤ）システムが断層画像を診断し、断層画像内の陽性所見に第２マークを付ける。互いに相違する第１マークおよび第２マークを有する断層画像が医師によって新たに観察されて診断される。
【選択図】図２

Description

本発明は、３次元画像化、特にマンモグラフィ（乳房撮影）における診断方法に関する。

医療技術において画像化法の重要性が増している。検査の対象は人間または動物の身体である。検査すべき身体部位の２次元画像を作成する例えばＸ線技術の如き古典的方法が登場してから既に久しい。これに加えて、３次元画像もしくはスライス表示によって近似された準３次元画像を作成する核医学断層撮影法またはコンピュータ断層撮影法のような現代的な方法も出現した。

ディジタル断層合成（ディジタルトモシンセシス）においては、ディジタル投影Ｘ線システムにより再構成された断層の形で使用可能である３Ｄ情報が得られる（例えば、特許文献１参照）。

実際上、古典的な断層撮影法（いわゆる「断層」）は多くの用途においてディジタル断層合成の前身であることが実証されている。ディジタル断層合成は、今のところ、検査、とりわけ肺、関節および女性胸部の検査においてテスト中である。

３Ｄ情報の獲得によって検査すべき身体範囲に関して得られた情報内容が確かに増大するが、しかし検査を実施する医師は多数の断層撮影の形での著しく大きなデータ量を評価しなければならない。従って、スクリーニング、すなわち診断労力に関して１日当たり例えば５０人以上の患者処理能力での患者の集団検診の場合に、この種の画像化による検査を成し遂げることは医師にとって容易ではない。
独国特許出願公開第１９８４２９４４号明細書

本発明の課題は、３次元画像化、特にマンモグラフィにおける診断を改善することにある。

この課題は、検査対象の投射撮影が作成されて電子的な形で記憶される３次元画像化、特にマンモグラフィ（乳房撮影）における診断方法によって解決される。投射撮影から断層画像が再構成法により再構成される。医師は断層画像を観察して診断を行い、断層画像内の陽性所見に第１マークを付ける。コンピュータ支援診断（ＣＡＤ）システムが断層画像を診断し、断層画像内の陽性所見に第２マークを付ける。互いに相違する第１マークおよび第２マークを有する断層画像が医師によって新たに観察されて診断される。

断層画像は、検査対象の断層合成の枠内で多数の投射撮影から再構成された２次元画像である。このためには、適切な、例えばＣＴ様式の、すなわちコンピュータ断層撮影（ＣＴ）から公知の再構成方法が使用される。この場合に、検査対象は人間または動物の身体部位であり、特にマンモグラフィの枠内で検査される女性胸部である。相応の投射撮影および再構成された断層画像の電子的記憶によって、これらは、電子的なデータ記憶およびデータ処理のあらゆる利点をもって、後に続く手順のために容易に処理可能である。

この場合に、相応の対象を検査する医師は通常のように断層画像を観察して診断を行なう。

医師は職業経験もしくは専門知識に基づいて断層画像内に陽性所見、例えば腫瘍または微小石灰化の形の病変を見付け出した場合、断層画像内の相応の疑いのある個所に第１マークによってマーキングする。これは、例えば、画像が表示されているコンピュータ装置の画面における相応の画像範囲のクリックと該当個所における第１マークの電子的記憶とによって行なわれる。

この場合に、医師は、使用可能な多数の断層画像から、ざっと見渡して医師にとって特に示唆に富んだまたは関心をひくものとして評価される１つ又は複数のサンプルを速やかに選び、これらのみを評価もしくは診断するだけでもよいし、あるいは全ての断層画像を評価してもよい。例えば自動的な画像処理システムによって、医師に、特別な結果を期待させる１つ又は２つの断層画像が診断のために呈示されてもよい。第１マークによる電子的マーキングによって、当該断層画像は診断方法における継続処理のために目印を付けられる。

更に、医師のほかに、コンピュータ支援診断もしくは検出システム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ＣＡＤシステム）が断層画像を診断する。この場合にも全ての断層画像又はこれらのうちの特定の選ばれた断層画像だけが診断される。例えばエキスパートシステム等に基づく相応の画像処理アルゴリズムによって、ＣＡＤシステムは、医師と同じように、断層画像内の陽性所見に基づいて、これらに場合によって第２マークを付ける。

従って、検査対象について、この検査対象から取得され、医師またはＣＡＤシステムの陽性所見の場合に特定個所に第１マークまたは第２マークによってマーキングされている断層画像の全セットが使用可能となる。

他の方法ステップにおいて、断層画像は第１マークまたは第２マークの出現について調査される。この場合に次の状況が生じる。すなわち、第１マークも第２マークも持たない断層撮影は危機的でないこと、すなわち所見なしであることを示し、それ以後は評価されない。

それと反対に、断層画像は第１マークおよび第２マークを（一般に医学的診断法における局部精度の枠内で）同じ個所に有することができる。これは医師もＣＡＤシステムも当該画像範囲を陽性所見としてマーキングしたこと、すなわち医師とＣＡＤシステムとの診断が一致したことを意味する。当該画像範囲は一義的に陽性所見として評価され、同様にそれ以後の評価は必要としない。

第３の可能性は、特定の画像範囲に第１マークまたは第２マークが出現するが、しかし両マークが同時に出現しない場合である。従って、この種の画像範囲については医師およびＣＡＤシステムの所見が互いに異なり、そのために医師に当該画像がもう一度最終的な診断のために呈示される。これにより最終的な判定、すなわち当該画像領域について診断を下すのが医師の役目である。それゆえ医師は、ＣＡＤシステムが相応の画像領域を所見なしまたは陰性所見として診断した場合に、自身の陽性所見を維持するかまたは修正することができる。あるいは、医師は、ＣＡＤシステムによって疑わしいと思われた画像範囲（ＣＡＤシステムの陽性所見）を新たにチェックしてＣＡＤ所見を修正するかまたは正しいと認める。

全体として、本方法によって、医師には多数の断層画像の診断の際にコンピュータ支援が提供されるので、医師は、医師によって見落されたがＣＡＤシステムによって発見された陽性所見に注意を向けさせられ、医師の陽性所見が信頼性のために正しいと認められるかあるいはＣＡＤシステムによって疑われる。全体として、これによって医師の診断の信頼性が高められる。とりわけ、医師が少ない数の断層画像、すなわち使用可能な断層画像の全てではない断層画像だけを診断する場合、これは、医師にとって著しい作業、費用もしくは時間の節約につながる。これによって、スクリーニングの枠内での集団検診が著しく加速され、患者処理能力が高められる。陽性所見の発見率は、方法の高められた感度によって医師による単独の評価に比べて高められる。とりわけスクリーニングにおいて、中立的な、独立の、自動的なＣＡＤ診断方法の使用によって、同一の医師（労働形態、精神集中、疲労）または異なる医師間（種々の経験視野、修業、主観的評価尺度）における陽性所見の識別精度の変動が低減され、従って異なる診断が対比可能である。

誤った陽性所見の確率は、医師の高められた注意（第２マークの不在）によって高められる。医師が少ない断層画像を観察する場合、診断が加速され、医師の負担が軽減され、患者処理能力が高められ、それにより医師の生産性が高められる。

集団検診は断層合成時に多数の評価すべき断層画像に基づいていてもますます可能になる。なぜならば医師は全ての断層画像を評価しなくてもよいからである。

ＣＡＤシステムは、診断のために、検査対象内で隣接するスライスの断層画像間の相互関係を利用することができる。このために２Ｄスライスのための公知の３Ｄフィルタアルゴリズムが利用され、これにおいてはコンピュータ支援システムが人間に比べて周知のように有利である。これによって陽性所見の識別率がＣＡＤシステムに関しては高められる。なぜならば、ＣＡＤシステムは隣接するスライスとの相互関係によって医師よりも多い情報を利用できるからである。とりわけ断層合成において、個々の断層画像間の相互関係は、人間の観察者よっては利用できないか又は利用することがむずかしい例えばＣＴの如き他の断層撮影方法におけるよりも大きい。

再構成方法としては断層合成法（トモシンセシス法）を使用するとよい。この場合には検査対象は従来の再構成方法よりも少ない方向から透視されるだけでよい。患者の負担は少なくなる。

断層画像間の相互関係に対する代替または付加として、ＣＡＤシステムも投射撮影を解析もしくは診断（発見、診断、分類）のために利用し、且つ、それらと再構成された断層画像との相互関係を利用するとよい。これはコンピュータ解析の信頼性を高める。

再構成方法によって、投射撮影から従来の形でのマンモグラフィ撮影に相当する断層画像が再構成されてもよい。投射撮影の代わりに医師はマンモグラフィ撮影を観察して診断することができる。これは医師にとって場合によっては断層画像の評価よりも慣れているので、医師は速やかにまたは確実にマンモグラフィ撮影の陽性所見または陰性所見に達する。これによって医師にとっては診断作業が容易化され、従って医師は診断作業を短時間でやり遂げることができる。更にＣＡＤシステムは断層画像、投射撮影またはマンモグラフィ撮影を診断し、そこに陽性所見に第２マークを付ける。陽性と診断され、従って第２マークを備えた画像が医師に呈示される。例えば医師は、上述のように、自身の所見を修正するチャンスあるいは支援されて所見を発見するチャンスを得る。

ＣＡＤシステムは同様に、断層画像の代わりに、再構成された厚いスライス（通常のマンモグラフィ撮影）を診断し、画像内の陽性所見に第２マークを付けることができる。医師も同一の画像を評価し、医師およびＣＡＤシステムが出力ベースとしてこの画像上で作業するならば、第１マークおよび第２マークの一致のチェックがこの場合にも自動化可能である。

ＣＡＤシステムは再構成法に組み込まれるとよい。組み込みは、例えば相応の再構成フィルタを使用することによって行なわれる。その際、画像において陽性所見を有する画像範囲がＣＡＤシステムによって強調される。従って、医師には古典的なマンモグラフィ撮影の場合と似た画像が呈示される。しかしながら、ＣＡＤシステムによって陽性と診断された当該範囲は既に強調されており、従って医師の目に即座に飛び込む。更に強調によって医師は場合によっては簡単にそれゆえ迅速に一義的な所見に達することができる。

医師およびＣＡＤシステムは、投射撮影も断層画像も共通に診断することができる。従って、ＣＡＤシステムは二重診断を行い、それによって的中確率もしくは陽性所見または陰性所見の判定精度が更に高められる。

再構成法により、異なるスライス厚の断層画像が作成もしくは再構成されるとよい。その際に医師およびＣＡＤシステムには異なるスライス厚の断層画像が診断のために呈示される。医師による選別および視覚評価のためには、例えば定められたスライス厚の断層画像が、ＣＡＤシステムによる画像内容の自動評価よりも良く適している。このようにして両断層画像が最適に評価される。診断時の医師およびＣＡＤシステムの的中精度はそれによって高められる。

本発明の更なる説明のために図面の実施例を参照する。それぞれ原理図で、図１は３次元画像化におけるコンピュータ支援診断のための装置を示し、図２は３次元画像化におけるコンピュータ支援診断のためのフローチャートを示す。

図１は、３次元画像化もしくは断層合成（トモシンセス）の枠内における診断のための断層合成装置２を、検査される患者４および検査を実施する医師６と共に示す。断層合成装置２は、Ｘ線源１０、機械的な移動装置９およびディジタル検出器１２を備えたＸ線装置８と、Ｘ線装置８に付属したコンピュータ１４と、断層合成コンピュータ１６と、画面２０を備えた診断コンピュータ１８とを含む。

医療関係者または医師６にとってワークステーションとして役立つコンピュータ１４の形でのいわゆる収集ワークステーションにおいて、医療関係者または医師６は患者４の検査、例えば女性胸部のマンモグラフィ（乳房撮影）を開始する。これに関しては、Ｘ線源１０から出射するＸ線２２によって患者４が照射され、個別投影もしくは投射撮影２４が検出器１２内に作成される。その際に患者４および／またはＸ線源１０または検出器１２の相互の位置が機械的な移動装置９によって漸次変化される。この場合に患者４またはＸ線装置（もしくはそれの一部）または両方を一緒に移動させることが可能である。このようにして作成された投射撮影２４はコンピュータ１４に伝達され、そこで記憶される。

引続いて、投影２４は断層合成コンピュータ１６に伝達される。断層合成コンピュータ１６は、投射撮影２４の２次元データから、ディジタル断層合成法により、患者４の透視された範囲の３次元モデル２６を作成する。このモデル２６は任意の断層画像２８からなり、これらの断層画像２８は、例えば患者４の透視された身体範囲のＸ線技術だけによっては表示できない断層画像または古典的なマンモグラフィ撮影の形での表示である。

個別投影２４および断層画像２８は、診断コンピュータ１８に伝達されて選択的に画面２０に表示され、ここでそれらは医師６によって観察される。更に、それらは診断コンピュータ１８においてＣＡＤ方法、すなわちＣＡＤプログラム３０に、そこで進行するコンピュータプログラムの形で供給される。

投影は既に収集ワークステーション１４において、例えば撮影検査（例えば患者位置または画質）のために表示することもできる。断層合成もしくは再構成コンピュータ１６と、ＣＡＤもしくは診断コンピュータ１８とは連合することができる。ＣＡＤプログラム３０の出力３２は同様に画面２０に表示される。投影２４、断層画像２８および出力３２の観察によって医師６が診断コンピュータ１８において患者４の診断を行なう。

３次元画像化もしくは断層合成の枠内における診断方法の経過が図２にフローチャートで示されている。開始ステップ５０において、上述のように、投射撮影２４および断層画像２８が患者４の透視時もしくは透視後に作成される。全てまたは個別の投射撮影２４または断層画像２８は古典的な評価ステップ５２において医師６に対して画面２０で呈示され、それに続いてすぐに医師６は画像データの診断を実施し、医師所見５４に達する。この場合に、医師は例えば、図３ａに示されているように、断層画像２８において疑わしい個所に所見マーク５６を付ける。投射撮影２４において、図３ｂに示されているように、医師は随意的に画像個所に同様に所見マーク５６を付ける。医師は所見マーク５６の個所に患者４の身体内の悪性の病変を予見する。

古典的な評価ステップ５２と同時に、ＣＡＤプログラム３０が、断層画像２８および投射撮影２４の同じまた別の選択で、この画像資料の自動診断を評価ステップ５８において実行し、ＣＡＤ所見６０に達する。ＣＡＤ所見６０においてＣＡＤプログラム３０は図３ａの断層画像２８において医師６と同じ個所に所見マーク６２を付ける。というのはそこで悪性の病変が検出されたからである。図３ｂに示された個別断層撮影２４において、ＣＡＤプログラム３０は、医師６とは異なる個所に同様に所見マーク６２を付ける。

調整ステップ６４においては所見５４，６０が比較される。この場合、図３ａ，ｂの診断された断層画像２８，２４において所見マーク５６，５２が比較される。図３ａの断層画像２８においては所見マーク５６，６２が診断精度の枠内で同一の個所にあり、従って患者４の同一の当該身体部位を悪性病変の発生位置としてマーキングし、これが陽性の所見を表す。これについては医師所見５４とＣＡＤ所見６０とが一致するため、肯定判定６６が生じ、当該断層画像２８はプラス分岐６８を介して陽性所見７０の集合に割り当てられ、これは患者４が断層画像２８において認識可能な個所に陽性所見を有することを意味する。

図示されていない断層画像２８がいかなる所見マーク６２，５６も持たず、すなわち医師所見５４とＣＡＤ所見６０とが一致したならば、これは同様に肯定分岐６６に導かれるが、しかしマイナス分岐７２を介して陰性の集合７４に導かれ、つまり患者４を明らかな所見なしとして特徴づける。

調整ステップ６４において医師所見５４とＣＡＤ所見６０とが相違する場合、このケースでは図３ｂに示されているように異なる画像個所にマーキングされているために、否定判定７６が生じ、修正ステップ７８が行なわれる。

修正ステップ７８においては、医師６に対して医師所見５４およびＣＡＤ所見６０が画面２０で呈示される。図３ｂの例では、例えば所見マーク５６，６２の異なる発生位置を有する個別断層撮影２４が呈示される。断層画像２８の新たな正確な詳細検討および場合によっては通常のマンモグラフィに似た大きなスライス厚の断層画像（２８）の如き追加資料の評価によって、医師は所見を検査する。この場合に医師は、医師が断層画像２８において彼によって今や所見なしとして評価された個所に所見マーク５６を誤って付けたのであり、彼がこれを取り除くという結果に達する。同様に、医師は断層画像２８においてＣＡＤシステム３０の所見マーク６２によってマーキングされた個所を他の画像資料に基づいて検査し、そこに実際に陽性所見が存在することを決定する。従って、図３ｂの断層画像２８はプラス分岐８０を介して同様に陽性の集合７０に割り当てられる。医師が修正ステップ７８において最終の陰性所見に達した場合、断層画像２８はマイナス分岐８２に応じて陰性の集合７４に割り当てられる。

３次元画像化におけるコンピュータ支援診断装置の原理図 ３次元画像化におけるコンピュータ支援診断方法のフローチャート ３次元画像化におけるコンピュータ支援診断方法の動作説明図

符号の説明

２ 断層合成装置
４ 患者
６ 医師
８ Ｘ線装置
９ 移動装置
１０ Ｘ線源
１２ 検出器
１４ コンピュータ
１６ 断層合成コンピュータ
１８ 診断コンピュータ
２０ 画面
２２ Ｘ線放射器
２４ 投射撮影
２６ モデル
２８ 断層画像
３０ ＣＡＤプログラム
３２ 出力
５０ 開始ステップ
５２ 評価ステップ
５４ 医師所見
５６ 所見マーク
５８ 評価ステップ
６０ ＣＡＤ所見
６２ 所見マーク
６４ 調整ステップ
６６ 肯定判定
６８ プラス分岐
７０ 陽性所見
７２ マイナス分岐
７４ 陰性集合
７６ 否定判定
７８ 修正ステップ
８０ プラス分岐
８２ マイナス分岐

Claims (10)

1. 検査対象（４）の投射撮影（２４）が作成されて電子的な形で記憶され、
   投射撮影（２４）から断層画像が再構成法により再構成され、
   医師（６）が断層画像（２８）を観察して診断し、断層画像（２８）内の陽性所見に第１マーク（５６）を付け、
   コンピュータ支援診断（ＣＡＤ）システム（３０）が断層画像（２８）を診断し、断層画像（２８）内の陽性所見に第２マーク（６２）を付け、
   互いに相違する第１マーク（５６）および第２マーク（６２）を有する断層画像（２８）が医師（６）によって新たに観察されて診断される
   ことを特徴とする３次元画像化における診断方法。
2. 再構成法として断層合成法が使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ＣＡＤシステム（３０）は、診断のために、検査対象（４）内で隣接するスライスの断層画像（２８）間の相互関係を利用することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. ＣＡＤシステム（３０）は、診断のために、投射撮影（２４）のみ、または断層画像（２８）と投射撮影（２４）との間の相互関係を利用することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. 断層撮影（２４）から断層画像（２８）が古典的なマンモグラフィ撮影の形で再構成法によって再構成され、
   医師（６）が投射撮影（２４）の代わりにマンモグラフィ撮影を観察して診断し、マンモグラフィ撮影内の陽性所見に第１マーク（５６）を付け、
   ＣＡＤシステム（３０）が、投射撮影（２４）、断層画像（２８）またはマンモグラフィ撮影を診断し、それにおける陽性所見に第２マーク（６２）を付け、
   第２マーク（６２）を有する画像が医師（６）によって新たに観察されて診断されることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
6. ＣＡＤシステム（３０）が断層画像（２８）を診断し、断層画像（２８）内の陽性所見に第２マーク（６２）を付け、
   互いに相違する第１マーク（５６）および第２マーク（６２）を有する断層画像（２８）が医師（６）によって新たに観察されて診断されることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. ＣＡＤシステム（３０）が再構成法に組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. 医師（６）およびＣＡＤシステム（３０）は投射撮影（２４）も断層画像（２８）も診断することを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. 再構成法により異なるスライス厚の断層画像（２８）が作成され、
   医師（６）およびＣＡＤシステム（３０）によって異なるスライス厚の断層画像（２８）が観察されて診断されることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
10. ＣＡＤシステム（３０）は全ての断層画像（２８）を診断し、
    医師（６）は選ばれた断層画像（２８）のみまたは大きな厚みの１つの断層画像のみを診断することを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。

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