JP2007516748A - X線画像を処理する画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、X線画像、より特にはマンモグラフィX線画像を処理する画像処理装置に係り、また、対応するX線装置、これに対する方法、及びコンピュータプログラム又はコンピュータプログラムプロダクトに係る。画像処理装置において、表示画像は、マーカー及び乳房等の少なくとも2つの空間的に離れた対象を示すX線画像から作られる。夫々の対象を示す部分画像は、X線画像において確定され、部分画像は、表示画面中に配置される。表示画像の寸法は、部分画像を有さない表示画像の部分がX線画像の対応する部分より小さいようにされる。
Description
本発明は、X線画像、より特にはマンモグラフィX線画像を処理する画像処理装置に係り、また、対応するX線装置、これに対する方法、及びコンピュータプログラム又はコンピュータプログラムプロダクトに係る。
マンモグラフィX線装置は、女性の胸部又は乳房を検査するよう使用される。マンモグラフィX線画像において、乳房は常に、画像の端部から中心に向かって、即ち中心を外れて示される。画像の残りの部分は、直接放射線を示す。乳房に加えて、所謂マーカーもまたマンモグラフィX線画像において示される。該マーカーはX線画像に関する情報を有する。既知のマーカーは、X線を吸収し、X線画像が撮られる前に、文字及び数の組合せとして乳房に対向する画像の側方で画像の隅部においてX線画像検出器に対して適用される。これは、マーカーの画像が乳房の画像に重畳することを防ぐ。しかしながら、小さい乳房の場合、直接放射線を有する比較的大きな画像範囲が、マーカーの画像と乳房の画像との間に示される。
X線画像検出器を有するX線装置の場合では、画像取得に続いて、画像データが第一に電子的形態において存在し、モニタ上へと表示され、要求に応じてフィルム上へと印刷される。印刷に使用されるフィルムの寸法は、取得された画像の寸法に依存する。小さい形式及び大きい形式の2つのフィルムの形式が、現在一般的に使用される。後者は、結像されるべき乳房が小さな形式を有するフィルムに対して大きすぎる際に使用される。X線装置のユーザは、取得以前にX線画像の寸法を定義付けなければならない。乳房を結像するには小さいほうで十分であっても、大きなX線画像が選択されることが時々ある。結果として、乳房及びマーカーの画像は大きすぎるフィルム上に印刷され、不必要なコストを招く。モニタ上に表示される際は、乳房は、全体の画像が表示される際に不必要に小さく表示される。観察者が乳房の画像範囲へとズームする場合、マーカーは既に見られ得ない。
したがって本発明は、これらの問題を除去することを目的とする。
この目的は、請求項1に記載の通り、少なくとも2つの空間的に離れた対象が表示されるX線画像から表示画像を作る画像処理装置によって達成される。対象を示す部分画像は、X線画像中で確定され、該部分画像は、空間的に離れて表示画像中に配置される。表示画像の寸法は、部分画像を有さない表示画像の部分がX線画像の対応する部分より小さいようにされる。
本発明の基本的な概念は、本来取得されたX線画像を観察者にもはや与えず、例えばフィルム上に印刷され得る又はモニタ上に表示され得る表示画像から作ることである。このために、まず第一に本来取得されたX線画像を分析する画像処理装置が活用され、該装置は、例えば乳房及びマーカーを示す。かかる画像処理装置は、例えば、X線装置において一体化され得るが、X線装置とは無関係に作動し、PC又はワークステーション等の後者からX線を単に受ける装置でもあり得る。フィルムプリンタ又はモニタ等の視覚化ユニットの一体化もまた、可能である。
画像処理装置は、まず第一に、X線画像を分析し、乳房及びマーカーを夫々示す部分画像を確定する。マーカーの画像は、X線画像の取得前にX線画像検出器上に置かれたマーカーから引き出され得る。あるいは、しかしながら、画像はまた、X線装置による取得の直後にX線画像へと混合された人為的な電子的に生成されたマーカーを示し得る。
部分画像の確定は、既知の所謂セグメント化方法を用いて実行され得る。これら2つの部分画像は、続いて、例えば表示画像中に共に押され、すぐに互いに対して隣接して置かれ、故に表示画像の画像範囲の寸法は、本来取得されたX線画像と比較して低減される。該工程において、観察者に対して重要ではない画像背景又は直接放射線範囲に関する情報のみが、失われる。部分画像は、X線画像においてと同一の解像度及び同一の数のピクセルを有する夫々の対象を示す一方、表示画像自体は、より小さいか、あるいは、より少ない数のピクセルによってX線画像より更に小さい画像範囲を有する。
故に、全ての必要な情報、即ち部分画像を、本来取得されたX線画像と比較して寸法において低減された表示画像の画像範囲上で観察者に示すことが可能である。表示画像がモニタ上に表示される場合、表示画像の各ピクセルはモニタ上のピクセルに対応し、完全な表示画像がモニタ上に示され得るがX線画像が図示されないことが起き得る。全体のX線画像が図示されるべき場合、必ずより小さく示されなければならず、関心対象は観察者に対してもより小さく示される。表示画像が、モニタ上に表示され得る最大の画像より小さい場合、表示画像は拡大して表示されてもよい。また、フィルム上への印刷の場合、本来大きな形式のX線画像を小さな形式のフィルム上に、印刷中に画像のスケールを低減することなく印刷することは可能である。
部分画像を有さない画像範囲のより小さな部分に基づいて、表示画像の画像データの量は、X線画像のそれより小さく、上述された目的を達成することに加えて更に好ましい効果が達成される。その後の電子画像処理に対して、より小さいプロセッサ出力が求められ、かかる画像処理システムは、より早く作動するか、あるいはより低い容量を有して設計され得る。ディスプレイ画像をフィルムプリンタ又はモニタ等の他のシステムに送信する際、本来取得されたX線画像と比較してより少ない画像データが送信される必要があり、ここでも時間が節約される。より小さいメモリ空間が、電子画像アーカイブ等において表示画像を格納するよう求められる。
目的は更に、請求項2中に記載される通りX線装置によって達成される。該装置は、
・ X線照射を生成するX線源、
・ X線画像を取得するX線画像検出器、及び、
・ 少なくとも2つの空間的に離れた対象が表示されるX線画像から表示画像を作る画像処理装置、
を有する。該対象を示す部分画像は、X線画像中で確定され、該部分画像は、空間的に離れて表示画像中に配置される。表示画像の寸法は、部分画像を有さない表示画像の部分が、X線画像の対応する部分より小さいようにされる。
・ X線照射を生成するX線源、
・ X線画像を取得するX線画像検出器、及び、
・ 少なくとも2つの空間的に離れた対象が表示されるX線画像から表示画像を作る画像処理装置、
を有する。該対象を示す部分画像は、X線画像中で確定され、該部分画像は、空間的に離れて表示画像中に配置される。表示画像の寸法は、部分画像を有さない表示画像の部分が、X線画像の対応する部分より小さいようにされる。
対象のX線画像を取得するよう、X線源は、対象を貫通し、X線画像検出器に達する際に減衰されるX線照射を生成する。例えばX線画像検出器、X線画像増幅器、既知のデジタルX線画像検出器、又は適切なリーダを有するメモリフィルタを使用することは可能である。取得に続いて、結像された対象を示す部分画像は、X線画像中で確定される。該部分画像は、画像背景を有する範囲がX線画像におけるより小さいように、表示画像中に配置される。表示画像は、続いて、例えばフィルムプリンタ又はモニタである視覚化ユニットに進められ得る。しかしながら、特に患者のデータの電子管理を有する病院においては、表示画像はまた、それを保管する中央コンピュータへと移動され得る。X線装置のユーザが画像を見たい場合は、ユーザは、電子アーカイブから観察ステーション上に画像を読み込み、そこでプリントアウト又は観察し得る。
従属請求項は、本発明の展開を有する。
X線システムは既知であり、該システム中、X線照射によって照射される検出器面範囲の寸法は、通常は取得されるべき画像の寸法と同じ大きさであるのみであり、小さい形式の画像の場合には全体の検出器面は照射されない。デジタルX線検出器の特定の種類においては、照射された範囲は、複数の既知の物的効率によって検出器において格納されたままであり、最後に取得された小さな形式の画像は、続く大きな形式の画像において「二重画像」として見え得る。直接照射を有する範囲が照射されない検出器範囲に直接隣接するため、この効果は、マンモグラフィX線画像の場合において特に混乱を招く。この効果は、各画像が撮られる際に全体的な検出器面範囲がX線照射に対して露出されるべきであった場合には、混乱を招かない。しかしながら、これは、全てのX線画像が大きくなること、また、常に大きな形式のフィルムが印刷に使用されなければならないことにつながり、これは経済的観念から実行可能なものではない。かかる大きなX線画像をモニタ上に表示する際、乳房は非常に小さく示される。
本発明に従ったX線装置において、取得されたX線画像の画像寸法は、最低限にされる必要はもはやなく、マンモグラフィ画像の場合は特に、直接照射を有する画像範囲はいかなる寸法でもあり得る。それゆえに、X線画像検出器の照射された面範囲が乳房の寸法又は印刷に使用されるフィルムの寸法に適合される必要もない。その代わり、請求項3に記載される通り、X線装置は、X線画像検出器の例えば全体面範囲である同一面範囲が、画像が撮られる度に照射されるよう設定される。マーカーを使用する際、これは常に、同一の点に位置付けられる。このことによって、X線装置のユーザが大きな形式の画像と小さな形式の画像との間で事前に決定する必要がもはやないため、ユーザの時間を節約する。更には、「二重画像」によってもたらされる混乱を生じる効果は、照射されていないX線検出器の範囲が既にないため、非常に低減される。
部分画像が表示画像において互いに対して近く位置付けられている場合は、観察者にとっては不快であり得る。これは、請求項3記載の実施例を有して避けられ得る。個別の設定に対しては、観察者が最低限の間隔を定義付けることも可能である。
上述された目的はまた、請求項7記載の方法によって達成される。請求項8記載の展開は、部分画像を有さない表示画像の部分に対してが、X線画像の背景に対して一致されることを可能にする。
部分画像を確定するよう、例えば既知のセグメント化方法が活用され得る。マンモグラフィX線画像の場合、請求項9記載のセグメント化方法は、演算時間が殆ど掛からないため、特に迅速な結果を与える。この場合、直接照射を示す背景画像範囲は、X線画像において確定される。X線画像の残りの部分は続いて、部分画像を形成する。
画像処理装置は、適切な電子部品によって形成され得、その機能に関しては修正されえない。あるいは、プログラム可能な算術演算ユニットを有し得、該装置は、対応するコンピュータプログラムによってスタートアップに先立って作動状態におかれなければならない。かかるコンピュータプログラムは、装置において位置決めされた不揮発性及び交換不可のメモリにおいて格納され得る。しかしながら、あるいは、コンピュータプログラムはまた、フレキシブルディスク、CD、又はEPROM等のコンピュータプログラムプロダクトを読み取り得るリーダを用いて画像処理装置へと読み込まれ得る。
本発明は、図面に示される実施例を参照して更に説明されるが、本発明はそれに制限されない。
図1は、マンモグラフィX線画像を作るよう使用され得る本発明に従ったX線装置を概略的に図示する。検査される患者13は、台(図示せず)の前方に立つ。該テーブルは、患者13の乳房13Aがその上に載るよう高さを調整され得る。台の下方には、デジタルX線画像検出器15がある。台及び検出器は、二者択一的に、適切に設計される検出器の筐体によってユニットを形成し得る。X線画像において詳細をよりよく見得るよう、圧迫板16は、乳房上に押し付けられ、後者がその自然な形状と比較してX線画像検出器に対して平行に広がるようにする。圧迫板16は、X線照射を吸収しない、又は極僅かにのみ吸収する材料で作られる。
準備のために、まず第1にX線電圧、電流、及び継続時間等の適用の特定なパラメータが作動ユニット17を介して設定される。マーカーは続いて、乳房に対向する検出器又は台の側方上の隅部において、あるいは、特別なホルダにおいて置かれ得る。かかるマーカーは、図3中に示される。そこに示される記号は、例えば、左又は右の乳房が結像されているか、及び、どの方向でX線が乳房を通過したか等を表す。
X線画像を取得するよう、制御ユニット10は続いて、X線画像検出器15及びX線管12を対応する作動状態へと切替える。X線管12の作動に対して求められる高電圧を生成するX線生成器等の更なる構成部品は、明瞭性のために図示されない。円錐形の放射線の束14の形状におけるX線は、X線管において生成される。X線管12の直下に配置されるスクリーン(図示せず)によって、ビーム円錐14の寸法及び外形は、調整され得、例えばX線画像検出器15の寸法及び形状に適合され得る。照射が完了され次第、電子デジタルX線画像は、続いてデジタルX線画像検出器15中に存在し、このX線画像は、(制御ユニット10によって制御されて)X線画像検出器15から画像処理装置11の画像メモリに送られる。あるいは、X線検出器等のメモリフィルムシステムを使用することも可能である。メモリフィルムは続いて、画像が撮られ次第特別なリーダによって読み込まれ、X線画像は、この場合もまた電子形状において存在する。
上述された通り、ビーム円錐14の外形は、スクリーンを用いて変化され得、X線検出器15の全体面はもはや照射されない。このようにして、現在まで既知であるシステムの中には、X線画像の寸法が印刷に対して使用されるフィルムの寸法に適合されるものがある。殆どの画像に対して、図5中に示される小さな画像を取得することは十分である。マーカー52の画像、乳房51の画像、及び背景53の画像は、前出の図5A中において見られ得る。大きな画像が乳房の寸法によって取得されなければならない場合、スクリーンはそれに従って調整され、マーカーは、小さい画像の外側画像端部の代わりに、大きな画像の外側端部で位置付けられる。しかしながら、以前に実行された小さな画像を取得する動作において、X線画像検出器15は、直接放射範囲において照射の直接線量に対して露出された。既知の物理的効果によって、これらの範囲は、図5B中に点線で図示される通り、続いて取得された大きな画像において見せられ得る。依然として、最後に小さな画像が撮られた数日後でも、大きな画像においてこれらの効果を見ることは可能であり得る。
図1中のX線装置においては、かかる効果は、ビーム円錐14の外形が全ての画像に対して同一である(例えば、同一の検出器面範囲)ことにおいて避けられ得、X線画像検出器15の同一の範囲は常に照射される。画像を小さな形式のフィルム上に印刷するよう、対応する小さな形式の表示画像は、続いて、上述された通りに作られる。
図4Aは、図1中のX線装置を使用して取得され得るX線画像を概略的に示す。乳房41の画像は、画像の右手側半分において見られ得、マーカー42の画像は、上方左手側隅部において見られ得る。背景を形成する画像範囲43の残りは、直接照射を示し、従って略黒色である。画像処理装置11において、X線画像は、部分画像を確定するようセグメント化される。このためには、例えばAlan C. Bovik著、「Handbook of Image and Video Processing」、ISBN: 0121197905中に記載された既知のセグメント化方法が活用され得る。かかるセグメント化方法は既知であり、更には、かかる方法は多種あるため、1つのみが一例として以下に説明される。
まず第一に、ヒストグラムが、X線画像から確定される。マンモグラフィX線画像の場合、対象又は背景のいずれかに対して割り当てられるべき画像値は、背景が直接照射によって形成され、且つ対応する画像値が通常が対象の画像値とは異なるため、ヒストグラムから特に容易に区別され得る。更には、直接照射を有する全てのピクセルは、通常は、略同一の画像値を有し、該値は、直接照射の量子雑音によって僅かにのみ変化し得る。図4A中のX線画像においては、画像値又はこのようにして確定された値を有する全てのピクセルは、背景範囲43に対して割り当てられる。更なる基準として、これらのピクセルは、直接照射の画像値も有する対象の個別のピクセルが背景範囲に対して割り当てられる状況を避けるよう、1つ又はそれ以上のコヒーレント範囲を形成しなければならない。
この方法に基づいて、図4A中のX線画像は、3つの範囲、即ち、背景範囲43、マーカー42の画像の画像範囲、及び乳房41の画像の画像範囲へとセグメント化される。2つの画像範囲又は部分画像は明確にされ得る。即ち、それらは画像値が直接照射を表さないピクセルを有する。第1の部分画像は、乳房41の画像を有し、外形及び画像の右手側端部によって境界を定められる。第2の部分画像は、外形及び画像の上方端部によって境界を定められたマーカー42の画像を有する。この方法はまた、マーカーがX線画像検出机上に斜めに置かれる際に使用され得、その画像が2つの画像端部によって境界を定められ、境界を定められた画像の隅部において直接照射を有する別個の画像範囲がある。X線画像は、続いて、2つの背景範囲及び2つの部分画像である4つの範囲へとセグメント化される。
これら2つの部分画像は、続いて動かされ得、マーカーを有する部分画像は、乳房を有する部分画像に対して可能な限り近くに押される。これを行うよう、例えば、マーカーを有する部分画像のピクセルは、マーカーを有する部分画像の少なくとも1つのピクセル及び乳房を有する部分画像の1つのピクセルが直接隣接するまで、段階的に右に動かされる。このマーカーを有する部分画像が画像の上方端部によって確定されない場合、追加的に上方向へ動かされ得る。全ての部分画像が位置決めされるよう十分に大きい矩形の範囲は、表示画像の端部として定義付けられる。続いて残りの外側範囲46は除去され、図4B中の表示画像が得られる。図解及び比較のために、図4A中のX線画像の本来の画像端部33は、破線で図示される。任意で、部分画像はまた、矩形であり、その端部がX線画像の端部に対して平行であるよう、且つ対応してセグメント化された画像範囲が適合するよう丁度よい大きさであるよう設計され得る。これらの矩形の部分画像は続いて、互いに対して丁度触れるよう互いに対して近くに押される。上述された処理の段階は、画像処理装置によって自動的に実行される。
表示画像の観察者に対して、マーカーの画像及び乳房の画像が共に近すぎる場合は不快であり得る。これを避けるよう、例えば部分画像が離れなければならない最低距離を定義付けることが可能である。あるいは、各部分画像は、動かされる前に境界線によって拡大され得る。この境界線の幅は、境界線が観察者に対して可視であるよう選択される。即ち、ユーザによって任意で設定され得る。
表示画像の外のり寸法は、少なくとも2つの部分画像が重畳することなく表示され得るのに十分大きい。しかしながら、該外のり寸法は、例えば印刷に対して使用されるフィルムの寸法又はモニタの寸法に対してそれらを適合させるよう大きくされることも可能である。
図4B中の表示画面の背景45を形成する可能性は多数ある。例えば、平均値は、X線画像の背景から確定され得る。この平均値は、図4B中の表示画面の全てのピクセルに対する画像値として使用され、X線画像の背景の濃淡値を略有する均質な背景を作る。他の可能性は、背景のピクセルが残りの背景範囲45中にあることを前提に、該ピクセルをX線画像から表示画面へと映すことにある。他の代替案は考えられ得る。
表示画面の作成が完了次第、図1中では表示画面が任意でモニタMへ、又はフィルムプリンタPへと動かされ得る。
画像処理装置11の複雑性に依存して、更なる画像処理アルゴリズムを実行することは可能である。マーカーが画像が撮られる前にX線画像検出器15上に手動で位置付けられる場合、前出のマーカーが画像の端部に対して平行である長い側部を有して置かれないことが置き得る。修正のため、マーカー等を自動的に検出し、その画像を回転によって表示画面の端部に対して平行に整列させる検出アルゴリズムが活用される。また、対応するアルゴリズムを用いてマーカーにおいて有される情報を検出すること、及び、表示画面を例えば自動的に対応する電子画像アーカイブに動かすことが可能である。
画像処理装置11は、プログラムされ得る算術演算ユニット(図示せず)を有する。X線装置のスイッチが入り次第、算術演算ユニットは、まず第一に対応するコンピュータプログラムを有して読み込まれなければならない。コンピュータプログラムは、読み取られるよう対応するリーダFDへと挿入されなければならないフレキシブルディスク上に格納される。あるいは、コンピュータプログラムはまた、画像処理装置11中に位置決めされX線装置のスイッチが入れられるとすぐに自動的に読み取られる不揮発性メモリにおいて格納され得る。
図2は、本発明に従った画像処理装置の一実施例を有するデータ処理システムを図示する。かかるシステムは、例えば、医師がX線画像を取得された位置から離れて見たい場合、特には、大きな病院であり得るように医師がX線装置から空間的に離れた場所で働いている際に使用され得る。まず第一に、X線画像は、図1中に示されたX線装置を用いて取得されるが、X線装置は画像処理装置11を有さない。その代わり、X線画像は、例えばデータネットワークをわたって図2中のデータ処理システムに送られ、データ入力21を介して画像処理装置20へと送られる。
画像処理装置20は原則的に、図1中の画像処理装置11と同一の機能を有する。入力X線画像において、対象を示す部分画像は、表示画像において確定及び配置される。表示画像は続いて、モニタM上に表示され得るか、プリンタPを用いてフィルム上に印刷され得る。画像処理装置20は、キーボードE1及びマウスE2を用いて作動される。図1に類似して、画像処理装置20はまた、プログラムされ得るよう設計され得る。
Claims (10)
- 少なくとも2つの空間的に離れた対象が表示されるX線画像から表示画像を作る画像処理装置であって、
前記対象を示す部分画像は、前記X線画像において確定され、前記部分画像は、空間的に離れて表示画像中に配置され、
前記表示画像の寸法は、前記部分画像を有さない前記表示画像の部分が前記X線画像の対応する部分より小さいようにされる、
画像処理装置。 - X線装置であって:
・ X線照射を生成するX線源と、
・ X線画像を取得するX線像検出器と、
・ 少なくとも2つの空間的に離れた対象が表示されるX線画像から表示画像を作る画像処理と、
を有し、
前記対象を示す部分画像は、前記X線画像において確定され、前記部分画像は、空間的に離れて表示画像中に配置され、
前記表示画像の寸法は、前記部分画像を有さない前記表示画像の前記部分が前記X線画像の対応する部分より小さいようにされる、
X線装置。 - 前記X線画像が作られる際に、いずれの場合にも前記X線画像検出器の同一面範囲は、X線照射に対して露出される、
請求項2記載のX線装置。 - 前記部分画像は、前記表示画像において最低限の距離の間隔をあけられる、
請求項1記載の画像処理装置、又は、請求項2記載のX線装置。 - 前記X線画像は、マンモグラフィX線画像である、
請求項1記載の画像処理装置、又は、請求項2記載のX線装置。 - 示された前記対象のうち1つはマーカーである、
請求項1記載の画像処理装置、又は、請求項2記載のX線装置。 - X線画像から表示画像を作る方法であって:
a) 前記X線画像において、対象を各々示す部分画像を確定する段階と、
b) 空間的に離れて前記表示画像において前記部分画像を配置する段階と、
c) 前記部分画像を有さない前記表示画像の前記部分が前記X線画像の前記対応する部分より小さいよう、前記表示画面の前記寸法を決定する段階と、
を有する、方法。 - 更に:
d) 前記部分画像を有さない前記表示画像の前記部分を、前記部分画像を有さない前記X線画像の前記部分からの画像情報を有して満たす段階、
を有する、
請求項7記載の方法。 - 前記部分画像を確定するよう前記部分画像を有さない前記X線画像の前記部分の画像値が確定されるセグメント化方法は活用され、前記画像値を有するピクセルを主に有するコヒーレント画像範囲は前記X線画像中で確定される、
請求項1記載の画像処理装置、又は、請求項2記載のX線装置、又は、請求項7記載の方法。 - 請求項7記載の方法を実行する請求項1記載の画像処理装置に対する、コンピュータプログラム。
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