JP2008068032A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】診断効率・精度の良い診断を行うことを可能とする画像表示装置の提供。
【解決手段】トモシンセシス撮影によって収集された複数の画像に基づいて３次元画像データを発生する発生部１２と、前記３次元画像データから投影画像を発生する投影画像発生部１４と、操作部９と、前記操作部９からの入力に基づいて前記投影画像に対し関心領域を設定する領域設定部１１と、前記設定された前記関心領域に対応する部分の部分的３次元画像データを前記３次元画像データから切出す領域切出し部１３と、前記切出された部分的３次元画像データから２次元画像データを発生する画像処理部１６と、前記２次元画像データを表示する画像表示部１５とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トモシンセシス撮影で得られた画像を表示する画像表示装置に関する。

マンモグラフィ装置において３次元画像データや断層画像データなどのボリュームデータを得る手法としてトモシンセシス撮影法がある。トモシンセシス撮影法はデジタル検出器を用い、Ｘ線管を被検体に対し相対的に移動させながら複数回Ｘ線撮影を行う撮影法である。トモシンセシス撮影で得られた複数の収集画像は断層画像データに再構成される。再構成して得られた断層画像は乳房の厚さ方向に垂直な面を断面とし、乳房上面から下面まである間隔で数枚から数十枚再構成される。診断時にはモニタにこれらを一枚ずつ順番に切り替えながらサイクリックに表示する。この表示方法では石灰化が表示されるが、乳房の厚さ方向での石灰化の分布が不明である又は一目瞭然でないため診断の効率・精度が悪い。

また、既知の技術として、トモシンセシス撮影によって得られた複数の収集画像を三次元画像データに再構成する技術が知られている。しかし、３次元表示で診断を行う場合、乳房の内部に異常があるかないかの判断がしづらく、診断に非常に手間がかかる。
特開２００６−１１６３１３号公報

本発明の目的は、診断効率・精度の良い診断を行うことを可能とする画像表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、第１局面において、トモシンセシス撮影によって収集された複数の画像に基づいて３次元画像データを発生する発生部と、前記３次元画像データから投影画像を発生する投影画像発生部と、操作部と、前記操作部からの入力に基づいて前記投影画像に対し関心領域を設定する領域設定部と、前記設定された関心領域に対応する部分の部分的３次元画像データを前記３次元画像データから切出す領域切出し部と、前記切出された部分的３次元画像データから２次元画像データを発生する画像処理部と、前記２次元画像データを表示する画像表示部とを具備する。

本発明の第２局面において、トモシンセシス撮影によって収集された複数の画像から複数の断層画像のデータを発生する発生部と、前記複数の断層画像のデータから投影画像のデータを発生する投影画像発生部と、操作部と、前記操作部からの入力に基づいて前記投影画像に対し関心領域を設定する領域設定部と、前記関心領域に対応する部分に限定して前記断層画像のデータを前記投影画像よりも高分解能で表示する画像表示部とを具備する。

本発明の第３局面において、トモシンセシス撮影によって収集された複数の画像から複数の断層画像のデータを発生する発生部と、前記複数の断層画像のデータから投影画像のデータを発生し、前記複数の断層画像のデータを複数の数枚分の断層画像のデータにまとめ、前記複数の数枚分の断層画像のデータ各々に対して最大値投影処理を行い、複数の最大値投影像を発生する投影画像発生部と、操作部と、前記操作部からの入力に基づいて前記投影画像に対し関心領域を設定する領域設定部と、前記関心領域に対応する部分に限定して前記複数の最大値投影像を一枚ずつ順番に切り替えながら表示する画像表示部とを具備する。

本発明によれば、診断効率・精度の良い診断を行うことができる。

（第１の実施形態）
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係わるマンモグラフィ装置の構成を示している。マンモグラフィ装置はＸ線撮影台１を有している。Ｘ線撮影台１は、図２に示すように、フレーム２０とフレーム２１を有している。フレーム２０、２１は支柱２２に水平に取り付けられた軸部２３に接続されている。フレーム２０、２１は軸部２３の軸心を回転中心軸Ｒとして個別に回転可能なように支柱２２により支持される。この回転方向をβ方向とする。

フレーム２０の端にはＸ線管装置２４が装備されている。Ｘ線管装置２４はＸ線管２を収容する。Ｘ線管２は高電圧発生部３から高電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。

フレーム２１の端にはＸ線管２に対向する向きに平面検出器（フラット・パネル・ディテクタ／ＦＰＤとも呼ばれる）５が装備されている。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。この複数の半導体検出素子は２次元格子状に配列される。Ｘ線入射に伴って複数の半導体検出素子で発生した信号電荷はデータ収集部６を介してデジタル信号として読み出される。

図２に示すように、フレーム２１の端には平面検出器５とともに下側圧迫板２５が取り付けられている。下側圧迫板２５の背面に平面検出器５が配置される。上側圧迫板２６は下側圧迫板２５に対向して位置し、下側圧迫板２５と接近／離反する方向に移動可能にフレーム２１に取り付けられている。ここで、回転中心軸ＲをＺ軸とし、Ｙ軸を焦点ｆと平面検出器５の有効面の中心とを結ぶ線（撮影軸）に規定し、Ｘ軸をＹＺ平面に垂直に規定する。なお、ＸＹＺ座標系はＺ軸を中心とした回転座標系を構成する。下側圧迫板２５と上側圧迫板２６間距離を矢印α方向とする。下側圧迫板２５は、フレーム２１に矢印α方向に関して移動可能に支持された上側圧迫板２６とともに、被検体の乳房をスラブ状に圧迫するために設けられている。

本実施形態に係わるマンモグラフィ装置は、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、領域設定部１１、発生部１２、領域切出し部１３、投影画像発生部１４、画像表示部１５、画像処理部１６とを備えている。

図３に示すように、トモシンセシス撮影はＸ線管２をＸ線検出器５の鉛直方向から片側に２０°以上傾けた位置から開始し、β方向に連続的に移動させながら一定間隔でＸ線発生・画像収集を繰り返す。Ｘ線撮影は、Ｘ線管２がＸ線検出器５の鉛直方向に関し開始位置から反対側２０°以上の位置で終了する。このようなトモシンセシス撮影を行うために、システム制御部７はマンモグラフィ装置全体を制御する。撮影制御部８は、トモシンセシス撮影を行うための所定の手順に従って支持機構４制御し、Ｘ線発生条件（Ｘ線継続時間、管電流、管電圧）に基づいて高電圧発生部３を制御することでＸ線管２からＸ線を発生させ、データ収集部６を制御することでデジタル信号を収集する。このように、撮影制御部８が繰り返し支持機構４とＸ線発生部３とデータ収集部６とを制御することでトモシンセシス撮影が可能となる。画像記憶部１０はトモシンセシス撮影によって得られた複数の収集画像を記憶する。

図４は第１の実施形態における画像データの処理過程を示した図である。発生部１２は画像記憶部１０に記憶されている複数の収集画像に結像処理を行い、図４（ａ）に示すような、乳房の厚さ方向（Ｚ方向）に垂直な面（ＸＹ平面）を断面とした多断面の断層画像のデータ（マルチスライス画像データ）を発生する。次に、発生部１２は、この多断面の断層画像のデータに対して座標変換処理及び補間処理を行い、図４（ｂ）に示すような、ボクセルデータで構成された３次元画像データを発生する。この補間処理は、通常、断層画像データ（ＸＹ平面）の解像度と断層画像間（Ｚ方向）の解像度とが等しくなるように行われる。

図４（ｃ）に示すように、投影画像発生部１４は画像記憶部１０に記憶されている３次元画像データに基づいて投影画像を発生する。以下、説明のため投影面（本実施形態においては乳房の厚さ方向に対して垂直な面）から垂直に発せられる仮想的な光線をレイと称することにする。投影画像は、３次元画像データを貫くレイに沿って、３次元画像データ内のレイ上の画素値を投影面に投影した画像である。そのため、投影画像は３次元画像データ内の全ての画素値を反映させた２次元画像と言うこともできる。マンモグラフィ装置によるＸ線撮影の発見目標は石灰化と腫瘤である。通常使用するネガ像では石灰化された部分は乳房内の組織に比べ画素値が大きい。そのため投影画像を観察することにより、石灰化の厚さ方向の分布状況は判断できないが、石灰化の存在の有無が一目瞭然に判断できる。

この投影画像は３次元画像データの厚さ方向（図４のＺ方向）の最大画素値を厚さ方向と鉛直な平面（図４のＸＹ平面）に投影した最大値投影（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ／以下ＭＩＰと呼ぶ）像又は３次元画像データの厚さ方向の重み付け平均値像などである。

ＭＩＰ像は３次元画像データを貫くレイ上の画素値のうち最大画素値を投影面に投影することによって発生する２次元画像である。すなわち、ＭＩＰ像には石灰化などの画素値が大きい組織が映し出される。従ってＭＩＰ像を観察することにより一目瞭然に乳房内の石灰化の有無が判断できる。

３次元画像データの厚さ方向の重み付け平均値像は、関心の度合いに応じてレイ上の画素値に重み付けを行い、その重み付けをした画素値に基づいて平均値を算出し、その平均値を投影面に投影することによって得られる２次元画像である。例えば、乳房の表面付近など関心のないところは強調しないように、乳房の内部など関心のあるところは強調するように重み付けをし、平均値像を発生することが可能である。この様な重み付け平均値像は通常の平均値像に比べ石灰化の存在の有無が判断しやすくなる。画像記憶部１０はこれら投影画像も記憶する。

図４（ｄ）に示すように、領域設定部１１は操作部の入力に基づいて投影画像に関心領域を設定する。領域切出し部は、関心領域に対応する部分の部分的３次元画像データを乳房全体の３次元画像データに対して設定し（図４（ｅ））、その部分的３次元画像データを乳房全体の３次元画像データから切出す（図４の（ｆ））。画像記憶部１０はこの切出された３次元画像データを記憶する。

画像処理部１６は３次元画像データに画像処理をし、擬似３次元画像データを発生する。この擬似３次元画像データは、３次元画像データはそのままモニタに表示できないため、３次元画像データに画像処理を行い２次元画像データにしたものであって、視覚的に３次元に見せるための画像である。擬似３次元画像を発生するために画像処理部１６が実行する画像処理は抽出処理とレンダリングとである。抽出処理は閾値処理とも呼ばれ、図４（ｇ）に示すように、３次元画像データから対象とする部位（例えば乳腺）を立体的に抽出する処理である。レンダリングは、図４（ｈ）に示すように、任意の視線方向に垂直な投影面を仮定して３次元画像データから２次元画像データへ変換する座標変換、見えない部分を消去する陰面消去、投影面から物体までの距離を表わすZバッファの作成、立体感をだすための陰影処理などの画像処理からなる。レンダリングを行うことにより擬似３次元画像が発生され、モニタに表示可能となる。

画像表示部１５は画像記憶部１０に記憶されている任意の画像データを読み込みモニタに表示する。操作部９は画像選択、画像表示、画像処理選択、領域指定などの操作を行う。これらの操作はシステム制御部７により領域設定部１１、発生部１２、投影画像発生部１４、画像表示部１５、画像処理部１６に入力される。

以下、図５を参照しながら第1の実施形態における一動作例を説明する。トモシンセシス撮影を行い画像記憶部１０に複数の収集画像が記憶されると、発生部１２はこの複数の収集画像を再構成し３次元画像データを発生する（ステップＳＡ１）。次に投影画像発生部１４は発生した３次元画像データに基づいて投影画像を発生する。ここで投影画像は３次元画像データの厚さ方向の最大画素値を厚さ方向と鉛直な平面に投影したＭＩＰ像又は３次元画像データの厚さ方向の重み付け平均値像などである（ステップＳＡ２）。この投影画像を用いて第１段階の読影を行う（ステップＳＡ３）。図６は本実施形態の診断画像を示す図である。図６に示すように第１段階の診断画像は投影画像１枚で乳房全体に石灰化や腫瘤などの異常があるかないかの判断が可能である（ステップＳＡ４）。この段階で石灰化や腫瘤などの異常が発見されなければ診断終了となる。

操作者が石灰化や腫瘤などの異常があると判断した場合、領域設定部１１は、操作部９からの信号に基づいて、図６に示すように、モニタに映し出された診断画像上の異常がある部位に対し関心領域を設定する（ステップＳＡ５）。関心領域が設定されると、領域切出し部１３は設定された関心領域に対応する部分の３次元画像データを画像記憶部１０に記憶されている乳房全体の３次元画像データから切出す（ステップＳＡ６）。この切出された３次元画像データは画像記憶部１０に記憶される。切出された３次元画像データは３次元構造を有しているためにこのままではモニタに表示できない。そのため、画像処理部１６は切出された３次元画像データに対して抽出処理、レンダリングを行い、擬似３次元画像を発生する（ステップＳＡ７）。

ステップＳＡ７が終了したら第２段階の読影が行われる（ステップＳＡ８）。マンモグラフィ装置によるＸ線撮影の発見目標は石灰化と腫瘤であるが、石灰化はその分布状況（乳管内のみに分布、乳管からはみ出している、血管に沿っている等）がわかると病変のカテゴリ分類をすることが可能となる。診断の際、操作者は随時モニタに表示されている擬似３次元画像に対して、操作部９の入力に応じて、回転、重ね合わせ、くり抜き等の画像処理を行うことが可能である。この様にして、操作者は、石灰化の分布状況を３次元的に把握することができ、読影時の診断精度が向上する。

第２段階の読影が終了した時点（ステップＳＡ９）で、ステップＳＡ４で読影した投影画像に対して別の場所に関心領域を設定したい場合がある。その場合は、画像表示部１５によりステップＳＡ４で用いた投影画像をモニタに表示し、操作者が、操作部９を介し、表示された投影画像に対し関心領域を設定（ステップＳＡ５）することで、ステップＳＡ５〜ステップＳＡ９の操作を繰り返すことが可能である。これにより、別の関心領域を設定する必要がなくなるまで読影を続けることが可能である。別の関心領域を設定する必要がない場合は診断終了となる。

かくして第１の実施形態によれば、診断効率・精度の良い診断を行うことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係わるＸ線撮影台の主要部の構成（図２）は第1の実施形態と同様なので説明は省略する。まず、図１のマンモグラフィ装置の構成要素の処理のうち第１の実施形態と異なる処理を行う構成要素のみ説明する。

発生部１２は、画像記憶部１０に記憶されているＸ線撮影によって得られた複数の収集画像に対して結像処理を行い、図４（ａ）に示すような、多断面の断層画像のデータ（マルチスライス画像データ）を発生する。

投影画像発生部１４は多断面の断層画像のデータに基づいて投影画像を発生する。この投影画像は、多断面の断層画像のデータを貫くレイに沿って、レイ上の画素値を投影面に投影した画像である。

この投影画像は多断面の断層画像のデータの厚さ方向（図４のＺ方向）の最大画素値を厚さ方向と鉛直な平面（図４のＸＹ平面）に投影したＭＩＰ像又は多断面の断層画像のデータの重み付け平均値像などである。

領域設定部１１は、操作部の入力に基づいて投影画像に関心領域を設定する。画像表示部１５は関心領域に対応する部分の部分的断層画像のデータを多断面の断層画像のデータから抜き出して表示する。画像表示部１５は多断面の断層画像のデータを上面から下面まで１枚ずつ順番に切り替えながら表示する。

画像処理部１６は、投影画像や断層画像などの２次元画像に対して、診断・表示に適した階調に変換させるために画素値の分布を再配分する階調処理、関心領域内の画像の大きさを変化させる拡大処理等の任意の画像処理を行う。

この第２の実施形態において上述した構成要素以外の他の構成要素の説明は第１の実施形態と共通であるため、第１の実施形態と共通の符号を付して説明は省略する。

次に、図７を参照しながら第２の実施形態における一動作例を説明する。第１の実施形態と同様に、まず、トモシンセシス撮影を行い、複数の収集画像を得る。発生部１２はこの複数の収集画像を結像し多断面の断層画像のデータを発生する（ステップＳＢ１）。次に投影画像発生部１４がこの発生した多断面の断層画像のデータに基づいて投影画像を発生する（ステップＳＢ２）。この投影画像は断層画像データの厚さ方向（図４のＺ方向）の最大画素値を厚さ方向と鉛直な平面（図４のＸＹ平面）に投影したＭＩＰ像又は断層画像データの厚さ方向の重み付け平均値像などである。この投影画像を用いて第１段階の読影を行う（ステップＳＢ３）。図８は第２の実施形態における診断時の表示画面例を示す図である。図８に示すように、第１段階の診断画像（投影画像）は、第1の実施形態における第１段階の診断画像と同様、１枚の画像で乳房全体に石灰化や腫瘤などの異常があるかないかの判断が可能である（ステップＳＢ４）。この段階で石灰化や腫瘤などの異常が発見されなければ診断終了となる。

操作者が石灰化や腫瘤などの異常があると判断した場合、領域設定部１１は、操作部９の入力に基づいて、モニタに映し出された診断画像上の異常がある部位に対し関心領域を設定する（ステップＳＢ５）。画像処理部１６は関心領域に対応する部分の多断面の断層画像のデータに階調処理、拡大等の画像処理を行う（ステップＳＢ６）。

ここで、第２段階の読影が行われる（ステップＳＢ７）。第２段階の読影では、画像表示部１５は断層画像のデータを関心領域に対応する部分に限定して表示する。これにより、第１段階の読影で使用した投影画像よりも高分解能の画像を用いて読影ができる。また、図８に示すように、画像表示部１５は、多断面の断層画像のデータから関心領域に対応する部分を抜き出し、上面から下面まで一枚ずつ順番にモニタに高解像度で表示することも可能である。この表示方法により石灰化や腫瘤などの異常部位周辺にある組織による重なりの影響を排除できる。

第２段階の読影が終了した時点で、別の関心領域を設定する必要があるかを判断する（ステップＳＢ８）。別の関心領域を設定する場合、操作者はステップＳＢ５に戻り、投影画像に対し別の関心領域を設定することで、第１の実施形態と同様、ステップＳＢ５〜ステップＳＢ７を繰り返すことが可能である。

（第２の実施形態の変形例）
図９は第２の実施形態の変形例における一動作例を説明するための図である。図9に示すように、第２の実施形態と第２の実施形態の変形例との違いはステップＳＣ６とステップＳＣ７のみなので、その２ステップのみ説明する。

操作者は第２の実施形態と同様に第１段階の読影を行い、投影画像に対して関心領域を設定すると、ステップＳＣ６に進む。ステップＳＣ６において、投影画像発生部１４は、多断面の断層画像のデータに基づいて複数の断層画像数スライス分のＭＩＰ像を発生する。このステップＳＣ６で使用するＭＩＰ像は、ステップＳＣ２で使用する投影画像よりも高解像度を有する。図１０Ａ、図１０Ｂは断層画像数スライス分のＭＩＰ像を説明するための図であり、一例として、断層画像３スライス分のＭＩＰ像の例が示されている。図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、断層画像数スライス分のＭＩＰ像は多断面の断層画像のデータを構成する断層画像のデータを数枚分まとめてＭＩＰ処理を行った結果発生するＭＩＰ像である。投影画像発生部１４はＭＩＰ処理を行う断層画像を順番に変えながらＭＩＰ処理を行い、複数の断層画像数スライス分のＭＩＰ像を発生する。ＭＩＰ処理される断層画像のデータは、図１０Ａに示すように、重複してもよいし、図１０Ｂに示すように、重複しなくてもよい。

次に第２段階の読影が行われる（ステップＳＣ７）。画像表示部１５は、ステップＳＣ６において発生された断層画像数スライス分のＭＩＰ像から関心領域に対応する部分を抜き出し、この抜き出した断層画像数スライス分のＭＩＰ像を一枚ずつ切り替えながらサイクリックに高解像度で表示する。この断層画像数スライス分のＭＩＰ像により３次元画像表示ほどではないが石灰化などの異常部位周辺の３次元構造をある程度把握できる。

この第２の実施形態の変形例において上述したステップ以外の他のステップの説明は第２の実施形態と共通であるため、第２の実施形態と共通の符号を付して説明は省略する。

かくして第２の実施形態によれば、診断効率・精度の良い診断を行うことができる。

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わるマンモグラフィ装置の構成を示す図。 図１のマンモグラフィ装置のＸ線撮影台の主要部構造を示す図。 本実施形態における、トモシンセシス撮影時のＸ線管の動きを示す図。 第１の実施形態における画像データの処理過程を示した図。 第1の実施形態の一動作例を説明するための図。 第１の実施形態における診断時の表示画面例を説明するための図。 第２の実施形態の一動作例を説明するための図。 第２の実施形態における診断時の表示画面例を説明するための図。 第２の実施形態の変形例の一動作例を説明するための図。 図９のＳＣ６で生成される断層画像数スライス分のＭＩＰ像を説明するための図。 図９のＳＣ６で生成される他の断層画像数スライス分のＭＩＰ像を説明するための図。

符号の説明

１…Ｘ線撮影台、２…Ｘ線管、３…高電圧発生部、４…支持機構、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…領域設定部、１２…発生部、１３…領域切出し部、１４…投影画像発生部、１５…画像表示部、１６…画像処理部。

Claims (6)

1. トモシンセシス撮影によって収集された複数の画像に基づいて３次元画像データを発生する発生部と、
   前記３次元画像データから投影画像を発生する投影画像発生部と、
   操作部と、
   前記操作部からの入力に基づいて前記投影画像に対し関し領域を設定する領域設定部と、
   前記設定された関心領域に対応する部分の部分的３次元画像データを前記３次元画像データから切出す領域切出し部と、
   前記切出された部分的３次元画像データから２次元画像データを発生する画像処理部と、
   前記２次元画像データを表示する画像表示部とを具備する画像表示装置。
2. 前記投影処理部は、投影方向に関する最大画素値からなる最大値投影像又は前記投影方向に関する重み付け平均値からなる投影像を発生することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. トモシンセシス撮影によって収集された複数の画像から複数の断層画像のデータを発生する発生部と、
   前記複数の断層画像のデータから投影画像のデータを発生する投影画像発生部と、
   操作部と、
   前記操作部からの入力に基づいて前記投影画像に対し関心領域を設定する領域設定部と、
   前記関心領域に対応する部分に限定して前記断層画像のデータを前記投影画像よりも高分解能で表示する画像表示部とを具備する画像表示装置。
4. 前記投影処理部は、投影方向に関する最大画素値からなる最大値投影像又は前記投影方向に関する重み付け平均値からなる投影像を発生することを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
5. 前記画像表示部は前記複数の断層画像のデータを１枚ずつ順番に切り替えながら表示することを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
6. トモシンセシス撮影によって収集された複数の画像から複数の断層画像のデータを発生する発生部と、
   前記複数の断層画像のデータから投影画像のデータを発生し、前記複数の断層画像のデータを複数の数枚分の断層画像のデータにまとめ、前記複数の数枚分の断層画像のデータ各々に対して最大値投影処理を行い、複数の最大値投影像を発生する投影画像発生部と、
   操作部と、
   前記操作部からの入力に基づいて前記投影画像に対し関心領域を設定する領域設定部と、
   前記関心領域に対応する部分に限定して前記複数の最大値投影像を一枚ずつ順番に切り替えながら表示する画像表示部とを具備する画像表示装置。

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