JP2008073076A - 乳房ｘ線画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】左右の乳房のＸ線画像について、より正確に位置合わせ処理を行う乳房Ｘ線画像処理装置を提供する。
【解決手段】乳房Ｘ線画像処理装置は、乳房の内外斜位方向のＸ線画像の画像データを取り込む画像データ取込部と、画像データからスキンラインを検出し乳房領域を抽出する乳房領域抽出手段２１、大胸筋ラインを検出し大胸筋領域を抽出する大胸筋領域抽出手段２２、大胸筋ラインを直線近似し大胸筋直線を設定する大胸筋直線設定手段２３、大胸筋直線とスキンライン上の画素点との最短距離を検出し、該最短距離が最長の画素点を基準点とする基準点設定手段２５、左右のＸ線画像の基準点が中心線に対して線対称となるように画像データの座標を平行移動させる平行移動手段２６、及び左右のＸ線画像の大胸筋直線が中心線に対して線対称となるように画像データの座標を基準点を中心に回転させる回転手段２７を備える位置合わせ手段２０とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、乳房Ｘ線画像処理装置に関するものであり、特に、内外斜位方向から撮影された乳房Ｘ線画像の処理を行う乳房Ｘ線画像処理装置に関するものである。

乳房Ｘ線写真（マンモグラム）による乳がんの診断は、触診では発見が困難な初期段階のがん病変を発見することができ、乳がんの早期発見のために有効な診断方法である。近年では、わが国における乳がんの羅患率が増加傾向にあることから、集団検診へのマンモグラムの導入が推進されている。

ここで、マンモグラムによる乳がんの診断は、医師がＸ線写真を観察し、微小石灰化クラスタや腫瘤による異常陰影を検出（読影）することにより行われる。そのため、集団検診へのマンモグラムの導入の拡大に伴い、撮影されるＸ線写真の枚数が増加し、読影する医師の負担が著しく増加することが懸念される。そこで、マンモグラムをコンピュータで自動的に解析し、診断に役立つ情報を医師に提示して、医師による診断を支援するコンピュータ支援診断（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，以下「ＣＡＤ」という）システムの開発が進められている。例えば、既に確定的な診断がなされたＸ線画像のデータベースを検索し、診断の対象である画像と類似する画像を抽出して、医師に提示するＣＡＤシステムが提案されている。

ところで、乳房Ｘ線写真の読影に際しては、左右の乳房を対比観察する手法がとられることが多い。これは、正常な左右の乳房における組織はほぼ等しいため、一方の乳房で異常の疑いのある陰影が発見された場合、他方の乳房の同じ位置を観察して同様の陰影の有無を確認することが、異常陰影であるか正常な組織であるかの判断に役立つからである。

そこで、従来のＣＡＤシステムにおいても、左右一対の乳房のＸ線画像を対比して解析を行うために、左右のＸ線画像について乳房の位置を合わせる処理が試みられている。例えば、スキンラインを検出してその形状により位置合わせを行うもの（非特許文献１，非特許文献２参照）や、乳頭を検出し、これを基準として位置合わせを行うもの（非特許文献３，非特許文献４参照）が報告されている。また、従来のＣＡＤシステムでは、正常な組織が異常陰影として検出される「偽陽性候補」がまだまだ多いため、いかに偽陽性候補の削除を行うかが、ＣＡＤシステムの実用化のための大きな課題となっている。そのため、これらの非特許文献においても、左右の乳房のＸ線画像に対してエッジ強調フィルタ処理を行い、対応する点の画素値の差を利用することによって偽陽性候補を削除する技術について、検討が行われている。

笠井 聡，藤田廣志，原 武史，畑中裕司，遠藤登喜子、「腫瘤陰影自動検出アルゴリズムにおける左右乳房画像の比較による偽陽性候補の削除」、Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９９８年、第１６巻、第６号、ｐ．６５５−６６６ 二村 仁，畑中裕司，原 武史，藤田廣志，遠藤登喜子，岩瀬拓士、「マンモグラムＣＡＤシステムにおける腫瘤陰影の検出法」、１９９９年度医用画像工学研究会講演論文集、２０００年、ｐ．１３４−１３７ 平井大輔，根本充貴，清水昭伸，小畑秀文，縄野 繁、「左右乳房Ｘ線像の特徴量比較による腫瘤影判別能の高度化」、信学技報、２００３年、ｐ．１−５ 陸 苗，中川俊明，原 武史，藤田廣志，遠藤登喜子，岩瀬拓士、「ディジタルマンモグラムにおける乳頭領域の自動検出」、医用画像情報学会雑誌、２００２年、第１９巻、第３号、ｐ．１４１−１４４

しかしながら、診断対象の画像と類似する画像をデータベースから抽出する方法は、画像解析の精度が、充実したデータベースが構築されているか否かに大きく依存するという問題があった。また、データベースが膨大であれば、より類似した画像を抽出できるものの、高速に処理できないという問題があった。

また、左右の乳房のＸ線画像を対比する方法では、データベースを必要とせず高速な処理が可能であるが、前提となる左右の乳房のＸ線画像の位置合わせが正確に行えないという問題があった。すなわち、従来の位置合わせ処理では、Ｘ線撮影時に左右両側から乳房を挟み込む位置が左右の乳房によって異なることによって、左右のＸ線画像間に生じる撮影された乳房位置の回転方向のずれは、補正することができないという問題があった。また、スキンラインの形状による位置合わせは（非特許文献１，非特許文献２参照）、一般的な日本人のように、スキンライン形状に特徴が乏しい小さな乳房の処理には適さないという問題があった。更に、スキンラインの先端を乳頭と定義する処理は（非特許文献３参照）、Ｘ線撮影時の乳房の押圧の仕方により、スキンラインの先端に乳頭が存在しないこともあるという問題があった。加えて、スキンラインを一次微分し、その変曲点を乳頭と定義する処理は（非特許文献４）、乳頭がスキンラインから突出して撮影されない場合には適用できないという問題があった。

また、正常な組織が異常陰影として誤って検出される可能性の高いものとして、乳腺組織により形成される索状の陰影が挙げられる。しかしながら、乳腺組織の微細な構造までは、左右の乳房でも完全に一致するものではないため、左右のＸ線画像の画素値の差に基づいて偽陽性候補を削除するという従来のシステムでは、偽陽性候補を充分に削除することができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、左右の乳房のＸ線画像について、より正確に位置合わせ処理を行う乳房Ｘ線画像処理装置の提供を、第一の課題とするものである。また、偽陽性候補を充分に削除することができる乳房Ｘ線画像処理装置の提供を、第二の課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる乳房Ｘ線画像処理装置は、「乳房の内外斜位方向のＸ線画像の画像データを取り込む画像データ取込部と、取り込まれた前記画像データからスキンラインを検出し乳房領域を抽出する乳房領域抽出手段、取り込まれた前記画像データから大胸筋ラインを検出し大胸筋領域を抽出する大胸筋領域抽出手段、前記大胸筋ラインを直線に近似し大胸筋直線を設定する大胸筋直線設定手段、前記大胸筋直線と前記スキンライン上の全ての画素点との最短距離を検出し、検出された前記最短距離が最長の前記スキンライン上の前記画素点を基準点として設定する基準点設定手段、左右の乳房の前記Ｘ線画像についてぞれぞれ設定された前記基準点が、中心線に対して線対称となるように、左右の乳房の少なくとも何れか一方の画像データの座標を平行移動させる平行移動手段、及び、左右の乳房の前記Ｘ線画像についてぞれぞれ設定された前記大胸筋直線が、前記中心線に対して線対称となるように、左右の乳房の少なくとも何れか一方の画像データの座標を前記基準点を中心に回転させる回転手段を備え、左右の乳房の前記Ｘ線画像の位置合わせ処理を行う位置合わせ手段とを」具備している。

乳房のＸ線撮影には、乳房を左右両側から挟み込むように内外斜位方向（ＭＬＯ；Ｍｅｄｉｏ−Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｂｌｉｑｕｅ）で撮影する場合と、乳房を上下から挟み込むように頭尾方向（ＣＣ；Ｃｒａｎｉｏ−ｃａｕｄａｌ）で撮影する場合があるが、本発明ではＭＬＯ方向で撮影された画像を対象とする。

「画像データ」は、フィルム／増感紙システムでＸ線撮影されたアナログ画像を、レーザスキャナ等のデジタル化装置によって電子データに変換したもの、或いは、ＣＲ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）やＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などのデジタル系撮像装置を用いた撮影により、直接電子データとして得られたものを、使用することができる。この画像データを乳房Ｘ線画像処理装置外から取り込む「画像データ取込部」としては、ＣＤ−Ｒやフレキシブルディスク等の記憶媒体に格納された画像データを読取るドライブ装置を例示することができる。或いは、レーザスキャナ等のデジタル化装置やデジタル系撮像装置から乳房Ｘ線画像処理装置まで、ハードウェアインターフェースを介して画像データを伝送することとし、ハードウェアインターフェースと接続されるコネクタ部を画像データ取込部とすることもできる。なお、デジタル化装置は、乳房Ｘ線画像処理装置の一構成であっても良い。

「位置あわせ処理」とは、左右一対の乳房のそれぞれをＸ線撮影する場合、撮影された画像全体における乳房の位置は通常同一とはならないため、対比による左右の乳房の画像解析を可能とするために、Ｘ線撮影後の画像データについて左右の画像における乳房の位置を対応させる処理である。

「乳房領域」は、被写体である乳房が撮影された領域であり、領域内には乳腺組織、脂肪組織が含まれる。そして「スキンライン」は、この乳房領域と、Ｘ線が直接透過して黒く表れる乳房外領域との境界となるラインである。また、「大胸筋領域」は乳腺組織や脂肪組織よりＸ線の吸収率が高い大胸筋組織の領域であり、右乳房の場合は画像の上端から右斜め下方向に向って、左乳房の場合は画像の上端から左斜め下方向に向って、白く表れる。そして、「大胸筋ライン」は、大胸筋領域と乳房領域との境界となるラインである。

「乳房領域抽出手段」及び「大胸筋領域抽出手段」は、何れも周囲との画素値の差異を利用してそれぞれの領域を抽出することができる。すなわち、Ｘ線画像上を走査するように画素値を測定し、互いに隣接する画素において画素値が大きく変化する箇所を認識することにより、スキンライン及び大胸筋ラインを検出でき、これと同時に、それぞれ乳房領域及び大胸筋領域を抽出することができる。なお、画素値の差異をより明確にするために、適宜の閾値を設定して二値化処理を行うこともできる。

「大胸筋直線決定手段」は、わずかに湾曲している大胸筋ラインを直線に近似する手段であり、曲線を直線に変換する公知のアルゴリズムを使用することができる。

「中心線」は、左右の乳房のＸ線画像を線対称に位置合せをするための中心となる線であり、データ処理上で仮想される線であっても良い。或いは、Ｘ線画像をモニタ等の表示装置に表示しながら位置合わせを行う場合、中心線が実際に画面に表示されても良い。

「位置合わせ手段」は、中央処理装置（ＣＰＵ）や主記憶装置を具備して構成され、主記憶装置には、乳房領域抽出手段、大胸筋領域抽出手段、大胸筋直線設定手段、基準点設定手段、平行移動手段、及び、回転手段を備えたプログラムが記憶されている。そして、ＣＰＵはこれらのプログラムを読み出して、画像データ取込部から取り込まれた画像データに対し、左右の乳房について位置合わせ処理を行う。

従って、本発明によれば、Ｘ線撮影時に乳房を左右両側から挟み込んで押圧する位置が、左右の乳房について同一ではなく、左右のＸ線画像における乳房の位置に回転方向のずれが生じても、大胸筋直線の角度に基づいて、その回転方向のずれを補正することができる。すなわち、Ｘ線撮影時の押圧操作には影響を受けない大胸筋を位置合せに利用することにより、より正確に左右の乳房のＸ線画像の位置合わせを行うことができる。

また、スキンラインはＸ線撮影時の押圧操作によって影響を受けやすく、乳頭がスキンラインの先端の位置になかったり、乳頭がスキンラインから突出しなかったりすることがあり得るが、大胸筋直線との関係によってスキンライン上に基準点を定めることにより、左右の乳房の基準点をより正確に一致させることができる。加えて、大胸筋とスキンラインとの関係により定めた基準点と、大胸筋直線との双方を位置合わせの基準とすることにより、スキンラインに特徴が表れにくいためにその形状によっては位置合わせが困難である小さい乳房についても、より正確に位置合わせを行うことができる。

また、本発明にかかる乳房Ｘ線画像処理装置は、上記構成に加え、「前記位置合わせ手段によって位置合わせ処理された左右の乳房のＸ線画像のそれぞれについて、対応する座標により特定される左対象領域及び右対象領域の画像の特徴を表現する特徴ベクトルを、高次局所自己相関関数により求める特徴抽出手段と、求められた前記左対象領域及び前記右対象領域のそれぞれの前記特徴ベクトル間のユークリッド距離を算出し、前記左対象領域及び前記右対象領域の画像の類似度を判断する類似度判断手段とを」具備するものとすることができる。

「類似度」は、対比されるＸ線画像が、どの程度似ているかを示す尺度であり、後述のユークリッド距離Ｄによって定義される。上記のように、正常な組織は左右の乳房でほぼ等しいため、検出された陰影が異常陰影であるか正常組織であるかを、左右の乳房のＸ線画像の類似度によって判断することができる。

「高次自己相関関数」は、自己相関関数を高次に拡張したものであり、Ｎ次の自己相関関数は、参照点ｒ周りのＮ個の変位方向（ａ_１，ａ_２，・・・・ａ_Ｎ）に対して、次の数１のように定義される。

従って、次数や変位方向（ａ_１，ａ_２，・・・・ａ_Ｎ）の取り方により高次自己相関関数は無数に存在する。ここで、画像の認識においては、離れた点間の相関よりも局所的な領域内での点間の相関が重要であると考えられる。そこで、変位方向を参照点ｒを中心とした局所領域に限定したものが、「高次局所自己相関関数」である。そして、局所領域内の全画素に対し、それぞれの局所パターンに対応する画素値の積をとって総和し、これを特徴量とする。すなわち、次数と変位方向の取り方により存在する局所パターンがｎ種類であるとすると、ｎ個の要素をもつ特徴ベクトルによって、画像の特徴が表現される。

ここで、類似度を比較しようとする二つの対象領域Ａ，Ｂについて、高次局所自己相関関数により求めた特徴ベクトルを、それぞれＦ_Ａｉ，Ｆ_Ｂｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）とすると、ユークリッド距離Ｄは次の数２で表される。そして、対象領域Ａ及びＢが同一であれば、Ｆ_Ａｉ＝Ｆ_Ｂｉであるからユークリッド距離Ｄ＝０であり、Ｄが短い（小さい）ほど、二つの対象領域Ａ，Ｂの「類似度」は高いと判断される。

従って、本発明によれば、予め類否の境界となるＤ値を設定しておくことにより、位置合わせ処理された左右の乳房のＸ線画像において、特定の対象領域の画像が類似しているか否かを判断することができる。これにより、正常な左右の乳房における組織はほぼ等しいことを利用し、例えば、別途の検出手段により、一方の乳房、例えば左乳房のＸ線画像において異常陰影とみられる陰影が検出されたとき、その陰影が検出された左対象領域と、右の乳房のＸ線画像において左対象領域と対応する座標によって特定される右対象領域について、それぞれ特徴ベクトルを求め、ユークリッド距離を算出することにより、類似度が低ければ異常陰影であり、類似度が高ければ偽陽性候補であると判断し、偽陽性候補を削除することができる。

そして、局所パターンは画像の局所的な形状による特徴をよく反映し、これらが統計的に処理されて特徴ベクトルが求められるため、乳腺組織の微細な構造までは左右の乳房で完全に一致していなくても、左右の画像の類否を判断することが可能となる。これにより、従来、左右のＸ線画像の画素値の差のみによっては判断することが困難であった、乳腺組織の索状の陰影による偽陽性候補を、効果的に削除することができる。また、特徴ベクトルひいてはユークリッド距離は、対比されるＸ線画像のそれぞれの画素値から、直接的に算出することができるため、極めて簡易に類似度を判断することができる。

以上のように、本発明の第一の効果として、左右の乳房のＸ線画像について、より正確に位置合わせ処理を行う乳房Ｘ線画像処理装置を提供することができる。更に、第二の効果として、偽陽性候補を充分に削除することができる乳房Ｘ線画像処理装置を提供することができる。

以下、本発明の最良の一実施形態である乳房Ｘ線画像処理装置について、図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の乳房Ｘ線画像処理装置の構成を示すブロック図であり、図２は図１の乳房Ｘ線画像処理装置の画像処理部の機能的構成を示すブロック図であり、図３は図１の乳房Ｘ線画像処理装置による画像処理の流れを示すフローチャートであり、図４及び図５は図１の乳房Ｘ線画像処理装置による画像処理を説明する説明図である。

本実施形態の乳房Ｘ線画像処理装置１は、図１に示すように、内外斜位方向でＸ線撮影された乳房のＸ線画像の画像データを取り込む画像データ取込部２と、取り込まれた画像データを処理する画像処理部１０と、画像処理部１０に対する種々の指令の入力を行うキーボード、マウス、ポンティングデバイス等の操作入力部３と、画像データに基づいてＸ線画像を液晶ディスプレイ等による画面に表示する画像表示部５、及び画像処理部１０によって処理された画像データに基づいてＸ線画像をフィルムや紙媒体に印刷する画像印刷部６によって構成される画像出力部４とを具備している。

更に詳細に説明すると、画像データ取込部２はＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納された画像データを読取るドライブ装置である。本実施形態の画像データは、フィルム／増感紙システムでＸ線撮影されたアナログ画像を、レーザスキャナでサンプリング間隔０．０５ｍｍ、濃度分解能１２ｂｉｔでデジタル化したものであり、画像データ取込部２によって取り込んだ後０．４ｍｍ相当に縮小してから用いている。なお、サンプリング間隔は、微小石灰化像の検出のためには０．０５〜０．１ｍｍ、腫瘤陰影の検出のためには０．１〜０．４ｍｍとするのが一般的である。また、濃度分解能は１０〜１２ｂｉｔ（１０２４〜４０９６階調）とするのが一般的であるが、アナログ画像の淡い陰影を忠実にデジタル画像として再現するためには、充分な階調数によりデジタル化されることが望ましい。

画像処理部１０は、ハード構成として、主記憶装置１２と、主記憶装置１２に記憶されたプログラムに従って演算や処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）１１と、ハードディスク等の補助記憶装置１５とを具備している。ここで、補助記憶装置１５には、画像データ取込部２から取り込まれた画像データや、画像処理部１０によって処理された画像データを記憶することができる。

また、画像処理部１０は、機能的構成として、図２に示すように、左右の乳房のＸ線画像の位置合わせ処理を行う位置合わせ手段２０と、異常陰影を検出する異常陰影検出手段３０とを具備している。ここで、位置合わせ手段２０は、画像データ取込部２が取り込んだ画像データからスキンラインを検出して乳房領域を抽出する乳房領域抽出手段２１と、大胸筋ラインを検出して大胸筋領域を抽出する大胸筋領域抽出手段２２と、大胸筋ラインを直線に近似し大胸筋直線を設定する大胸筋直線設定手段２３と、大胸筋直線とスキンライン上の全ての画素点との最短距離を検出し、検出された最短距離が最長のスキンライン上の画素点を基準点として設定する基準点設定手段２５と、左右の乳房のＸ線画像についてぞれぞれ設定された基準点の座標が、中心線に対して線対称となるように、左右の乳房の少なくとも何れか一方の画像データの座標を平行移動させる平行移動手段２６と、左右の乳房のＸ線画像についてぞれぞれ設定された大胸筋直線が中心線に対して線対称となるように、左右の乳房の少なくとも何れか一方の画像データの座標を基準点を中心に回転させる回転手段２７とを備えている。

更に、異常陰影検出手段３０は、位置合わせ手段２０によって位置合わせされた左右の乳房のＸ線画像について、病変部をできるだけ漏れなく抽出する一次検出手段３１と、一次検出手段３１により一方の乳房の画像で異常とみられる陰影が検出されたとき、検出された陰影を含む対象領域を決定する対象領域決定手段３２と、一方のＸ線画像で決定された対象領域、及び、他方のＸ線画像で対応する座標により特定される対象領域のそれぞれについて、高次局所自己相関関数により特徴ベクトルを求める特徴抽出手段３３と、左右の画像のそれぞれの対象領域（左対象領域及び右対象領域）について求められた特徴ベクトル間のユークリッド距離を算出し、左対象領域と右対象領域との類似度を判断する類似度判断手段３４と、判断された類似度に基づいて、異常陰影と判断された場合はその判断を一次検出結果に付加し、偽陽性候補であると判断された場合はこれを削除する偽陽性候補削除手段３５とを備えている。

次に、本実施形態の乳房Ｘ線画像処理装置１における処理の流れについて、主に図３乃至図５に基づいて説明する。ここで、図３のフローチャートにおいてステップＳ３からステップＳ９が位置合わせ手段２０に相当し、ステップＳ１０からステップＳ１９が本発明の異常陰影検出手段３０に相当する。

まず、左右の乳房についてＭＬＯ方向からＸ線撮影された画像データが画像取込部２から取り込まれ（ステップＳ１）、補助記憶装置１５に記憶される（ステップＳ２）。この画像データによるＸ線画像は、右の乳房について図４（ａ）に概略図を示したように、Ｘ線が直接透過し黒く表れた乳房外領域Ｒ３と、乳腺組織Ｒ１ａ及び脂肪組織Ｒ１ｂを含む乳房領域Ｒ１と、乳腺組織Ｒ１ａや脂肪組織Ｒ１ｂよりＸ線の吸収率が高く低濃度に描出される大胸筋領域Ｒ２とに大別される。

そこで、まず乳房外領域Ｒ３内の点を抽出してから乳房のある方向に走査し、画素値が大きく変化する画素を検出し、そのような点の集合としてスキンラインＮ１を検出し、乳房領域Ｒ１を抽出する（ステップＳ３，図４（ｂ）参照）。更に、同様に画素値の変化を利用して、大胸筋ラインＮ２を検出し、大胸筋領域Ｒ２を抽出する（ステップＳ４，図４（ｃ）参照）。なお、本実施形態では、画素値の差異をより明確にするために、適宜の閾値によって二値化処理を行うことによって、大胸筋ラインＮ２を検出している。

大胸筋ラインＮ２はわずかに湾曲しているため、直線に近似して大胸筋直線Ｎ３を設定する（ステップＳ５、図４（ｄ）参照）。更に、スキンラインＮ１上の全ての画素点について、大胸筋直線Ｎ３との最短距離を算出する（ステップＳ６、図４（ｅ）参照）。この最短距離は、大胸筋直線Ｎ３上の点と、その点を通り大胸筋直線Ｎ３に直交する線がスキンラインＮ２と交差する点との距離から求めることができる。或いは、スキンラインＮ２上の点から大胸筋直線Ｎ３におろした垂線の長さから求めることができる。そして、求められた最短距離の長さが最大ＬｍａｘであるスキンラインＮ２上の画素点を、位置合せの基準点Ｐとして設定する（ステップＳ７、図４（ｆ）参照）。通常、この基準点Ｐは乳頭の位置と一致するが、スキンラインＮ２の先端に乳頭が位置しない場合、スキンラインＮ２から乳頭が突出していない場合、手術により乳頭を切除した患者の場合であっても、位置合せの基準点Ｐが定められる。

なお、ステップＳ３からステップＳ７の処理は、左右の乳房の画像データのそれぞれについて行う。また、これらのステップは、画像データに基づいたＸ線画像を、画像表示部５によって画面に表示しながら行うこともできる。

以降は、ぞれぞれ基準点Ｐが設定された左右の乳房の画像データを一対として、位置合わせ処理を行う。以下では、左右のＸ線画像を画面表示しつつ位置合わせ処理を行う場合を例示するが、画面に表示することなく画像データのみを処理するものであっても良い。まず、左右の乳房のＸ線画像を単純に並列表示すると、図５（ａ）に示すように、左画像ＬＩ及び右画像ＲＩでは、それぞれの基準点Ｐの座標が、中心線Ｍに対して上下及び左右方向で線対称とはなっていないのが通常である。そこで、それぞれの基準点Ｐが中心線Ｍに対して線対称となるように、左画像ＬＩ及び右画像ＲＩの少なくとも何れか一方の画像データの座標を上下、左右方向に平行移動させる（ステップＳ８、図５（ｂ）参照）。

更に、左画像ＬＩ及び右画像ＲＩのぞれぞれについて設定された大胸筋直線Ｎ３が、中心線Ｍに対して線対称となるように、左画像ＬＩ及び右画像ＲＩの少なくとも何れか一方の画像データの座標を、基準点Ｐを中心に回転させる（ステップＳ９、図５（ｃ）参照）。以上の処理により、左右の乳房の画像データにおいて、乳房の位置合わせが完了する。なお、図５では、一方の画像（左画像ＬＩ）のみを平行移動させ、回転させる場合を図示したが、双方の画像を変位させても良い。

このようにして位置合わせが行われた左右のＸ線画像は、左右の乳房の対比観察による読影がし易くなっているため、例えば、左右に並列表示された状態で画像印刷部６によりフィルム印刷し、医師の診断に供することができる。本実施形態の乳房Ｘ線画像処理装置１は、医師による診断を更に高度に支援するため、後述のように、異常陰影の検出処理が可能な構成となっている。

異常陰影の検出処理には、画像に表れる病変部をできるだけ漏れなく抽出することを目的とする一次検出処理と、正常組織が異常陰影として誤って検出された偽陽性候補を削除する偽陽性候補削除処理が含まれる。そこで、まず、一次検出が行われる（ステップＳ１０）。ここで、一次検出手段３１としては、公知のアルゴリズムを利用することが可能であり、例えば、複数の閾値を用いて高濃度領域を逐次探索するもの、中心点に向かう勾配の集中度によって検出するもの、フィルタリングによって背景となる正常組織による濃度勾配の影響を低減し画像を強調して検出するもの等がある。

一次検出により、一方の乳房、例えば左の乳房の画像データにおいて、異常とみられる陰影（以下、「一次検出陰影」という）が検出された場合は（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、その一次検出陰影が含まれる左対象領域を特定する（ステップＳ１２）。本実施形態では、一次検出手段３２として、一次検出陰影を含み面積が最小となる矩形の領域を、対象領域として決定するアルゴリズムを用いている。そして、他方の右の乳房の画像データにおいて、左対象領域と対応する座標として右対象領域を特定し、左対象領域及び右対象領域のそれぞれについて、高次局所自己相関関数により特徴ベクトルを求める（ステップＳ１３）。

ここで、本実施形態では、高次局所自己相関関数として、高次自己相関関数の次数を２（Ｎ＝０，１，２）に限定し、変位方向を参照点ｒ周りの局所的な３×３画素領域に限定したものを考える。この場合、平行移動により等価となる特徴を除き、二値画像の場合は２５種類、濃淡画像の場合は３５種類の局所パターンが得られる。従って、各局所パターンについて、各画素の濃淡に対応する画素値との組合わせの数だけ異なる局所パターンが存在することとなるが、本実施形態では、画像データの階調数を４０９６階調（１２ｂｉｔ）から６４階調（６ｂｉｔ）に変換する前処理を行うことにより、画素値の範囲を設定している。

そして、左対象領域及び右対象領域のそれぞれの領域内の全画素について、それぞれの局所パターンに対応する画素値の積をとり総和して得られた左特徴ベクトルＦ_Ａｉ、、及び右特徴ベクトルＦ_Ｂｉ（ｉ＝１，２，・・・ｎ）から、上記の数２を用いてユークリッド距離Ｄを算出する（ステップＳ１４）。ここで、予め、類似と非類似との判断の境界となるユークリッド距離Ｄ_ｂを定めておけば、算出されたＤをＤ_ｂと対比し、類否の判断をすることができる。例えば、Ｄ＜Ｄ_ｂであれば（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、左対象領域と右対象領域の画像は類似しており、一方の乳房で発見された一次検出陰影は、正常な組織が誤って検出された偽陽性候補と判断される。この偽陽性候補は、偽陽性候補削除手段３５によって、一次検出結果からそのデータが削除される（ステップＳ１６）。

一方、Ｄ≧Ｄ_ｂである場合は（ステップＳ１５においてＮＯ）、左対象領域と右対象領域の画像は類似していないことから、一方の乳房で発見された一次検出陰影は、他方の乳房にはみられない陰影であり、異常陰影と判断される。そして、この判断による情報は、偽陽性候補削除手段３５によって、一次検出の結果に付加される（ステップＳ１７）。なお、ここで言う異常陰影であるとの判断は、医師に情報を提示するための、乳房Ｘ線画像処理装置１としての判断であり、最終的な診断は医師によって行われる。

その後、類似度の判断結果による情報が付加されていない一次検出陰影の有無が確認され（ステップＳ１８）、類似度について未判断である一次検出陰影がある場合は（ステップＳ１８においてＮＯ）、ステップＳ１２に戻って上記と同様の類似度の判断が行われる。一方、全ての一次検出陰影について判断がなされた場合は（ステップＳ１８においてＹＥＳ）、位置合わせ処理、一次検出処理及び類似度の判断結果に関する情報も含めて、左右の乳房の画像データが補助記憶装置１５に記憶される（ステップＳ１９）。また、必要に応じて、上記の処理が行われた画像データを、画像印刷部６によりフィルムや紙媒体に印刷しても良い。そして、終了指令の有無が確認され、終了指令がなければ（ステップＳ２０においてＮＯ）、ステップＳ１に戻り新たな画像データの取り込みが行われ、終了指令がある場合は（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、一連の画像処理を終了する。なお、一次検出によって異常とみられる陰影が検出されなかった場合は（ステップＳ１１においてＮＯ）、その情報が画像データに付加されて記憶される（ステップＳ１９）。

上記のように、本実施形態の乳房Ｘ線画像処理装置１によれば、Ｘ線撮影時に乳房を左右両側から挟み込んで押圧する位置が左右の乳房で異なり、左右のＸ線画像における乳房の位置に回転方向のずれが生じても、押圧操作には影響を受けない大胸筋直線Ｎ３の角度に基づいて、その回転方向のずれを補正することにより、より正確に左右のＸ線画像の位置合わせ処理を行うことができる。

また、大胸筋直線Ｎ３との関係によってスキンラインＮ１上に基準点Ｐを定めることにより、乳頭がスキンラインの先端にない場合や、乳頭がスキンラインから突出しない場合であっても、左右の乳房のＸ線画像における基準点Ｐをより正確に一致させることができる。加えて、大胸筋直線Ｎ３とスキンラインＮ２との関係により定めた基準点Ｐと、大胸筋直線Ｎ３との双方を位置合わせの基準とすることにより、スキンラインの形状によっては位置合わせが困難である小さい乳房についても、より正確に位置合わせを行うことができる。

更に、高次局所自己相関関数による局所パターンは、画像の局所的な形状による特徴をよく反映し、これらが統計的に処理されて特徴ベクトルが求められるため、乳腺組織の微細な構造までは左右の乳房で完全に一致していなくても、左右の画像の類否を判断することが可能となる。これにより、一次検出手段によって異常陰影の可能性があるとして検出された一次検出陰影から、乳腺組織の索状の陰影を含む偽陽性候補を効果的に削除することができる。そのため、Ｘ線画像の画素値から直接的に算出できる極めて簡易な処理でありながら、偽陽性候補を削減し、異常陰影である可能性が高い陰影に関する情報を医師に提示して、医師による乳がんの診断を高度に支援することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、アナログ画像をデジタル画像に変換して記憶媒体に格納された画像データを、ドライブ装置から取り込む場合を例示したが、ＣＲやＦＰＤなどのデジタル系撮像装置から、直接画像データを取り込んでも良い。或いは、レーザスキャナ等のデジタル化装置から、ハードウェアインターフェースを介して伝送された画像データを取り込むものであっても良い。また、本発明の乳房Ｘ線画像処理装置自体が、デジタル化装置を具備するものとすることができる。

更に、上記の実施形態では、一次検出された陰影を含む対象領域を自動的に決定する手段を備える場合を例示したが、これに限定されない。例えば、一次検出の結果を画面表示し、作業者がマウスやポインティングデバイス等を使用して画面上で対象領域を指定し、或いは、座標値を入力することによっても、対象領域を特定することができる。

本実施形態の乳房Ｘ線画像処理装置の構成を示すブロック図である。 図１の乳房Ｘ線画像処理装置の画像処理部の機能的構成を示すブロック図である。 図１の乳房Ｘ線画像処理装置による画像処理の流れを示すフローチャートである。 図１の乳房Ｘ線画像処理装置による画像処理を説明する説明図である。 図１の乳房Ｘ線画像処理装置による画像処理を説明する説明図である。

符号の説明

１ 乳房Ｘ線画像処理装置
２ 画像データ取込部
２０ 位置合わせ手段
２１ 乳房領域抽出手段
２２ 大胸筋領域抽出手段
２３ 大胸筋直線設定手段
２５ 基準点設定手段
２６ 平行移動手段
２７ 回転手段
３３ 特徴抽出手段
３４ 類似度判断手段

Claims (2)

1. 乳房の内外斜位方向のＸ線画像の画像データを取り込む画像データ取込部と、
   取り込まれた前記画像データからスキンラインを検出し乳房領域を抽出する乳房領域抽出手段、
   取り込まれた前記画像データから大胸筋ラインを検出し大胸筋領域を抽出する大胸筋領域抽出手段、
   前記大胸筋ラインを直線に近似し大胸筋直線を設定する大胸筋直線設定手段、
   前記大胸筋直線と前記スキンライン上の全ての画素点との最短距離を検出し、検出された前記最短距離が最長の前記スキンライン上の前記画素点を基準点として設定する基準点設定手段、
   左右の乳房の前記Ｘ線画像についてぞれぞれ設定された前記基準点が、中心線に対して線対称となるように、左右の乳房の少なくとも何れか一方の画像データの座標を平行移動させる平行移動手段、及び、
   左右の乳房の前記Ｘ線画像についてぞれぞれ設定された前記大胸筋直線が、前記中心線に対して線対称となるように、左右の乳房の少なくとも何れか一方の画像データの座標を前記基準点を中心に回転させる回転手段を備え、
   左右の乳房の前記Ｘ線画像の位置合わせ処理を行う位置合わせ手段と
   を具備することを特徴とする乳房Ｘ線画像処理装置。
2. 前記位置合わせ手段によって位置合わせ処理された左右の乳房のＸ線画像のそれぞれについて、対応する座標により特定される左対象領域及び右対象領域の画像の特徴を表現する特徴ベクトルを、高次局所自己相関関数により求める特徴抽出手段と、
   求められた前記左対象領域及び前記右対象領域のそれぞれの前記特徴ベクトル間のユークリッド距離を算出し、前記左対象領域及び前記右対象領域の画像の類似度を判断する類似度判断手段と
   を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の乳房Ｘ線画像処理装置。

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