JP2008307234A - 乳房画像形成装置及び形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乳房の高精度な放射線情報及び超音波情報を取得することができるとともに、これらの情報に基づいて質の高い画像診断を可能とする。
【解決手段】カップ器具３６を乳房３４に装着した後、吸引機４６を操作し、乳房３４を膨張させるようにしてカップ器具３６の内周面に吸着させる。次いで、カップ器具３６の外周面に沿って超音波トランスデューサ４８を移動走査させることにより、超音波情報を取得する。一方、Ｘ線源６４からＸ線を出力し、乳房３４を透過したＸ線を放射線検出器７０により検出することで、ＣＴ画像情報を取得する。これらの超音波情報及びＣＴ画像情報は、合成された後、合成画像が表示部９４に表示されることで診断に供せられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、乳房の超音波情報及び放射線情報を取得して乳房画像を形成する乳房画像形成装置及び形成方法に関する。

従来から、乳房の病変部位の早期発見等を目的として、乳房Ｘ線撮影装置（以下、マンモグラフィ装置という。）が開発されている。このマンモグラフィ装置は、例えば、被検体の乳房が載置される、Ｘ線フイルムを保持した撮影台と、撮影台に対して乳房を圧迫する圧迫板とを備え、圧迫板側からＸ線を照射し、乳房を透過したＸ線をＸ線フイルムに照射することで放射線画像を撮影するものである。

ここで、乳房を圧迫板により圧迫するのは、良好な画像品質を得るために、乳房の厚さをできるだけ薄く且つ均一にしたいという要求と、乳腺構造を拡げてその重なりを抑制し、診断を容易にしたいという要求とに基づく。

ところで、乳房検査では、被検体の胸壁近傍を含む放射線画像を取得する必要がある。そのため、撮影台及び圧迫板を被検体の胸壁に押圧することとなり、被検体に苦痛を与えることが懸念されていた。

そこで、被検体の苦痛を低減させて乳房の良好な放射線画像を撮影可能とするマンモグラフィ装置が提案されている。

図６は、特許文献１に開示されたマンモグラフィ装置２の概略構成を示す。マンモグラフィ装置２は、伏臥状態とされた被検体３の乳房４が挿入される開口部５がベッド６に形成され、開口部５の下部には、Ｘ線フイルム７が装着された撮影台８と、開口部５から挿入された乳房４を撮影台８に対して圧迫する圧迫板９と、乳房４を介してＸ線フイルム７にＸ線を照射するＸ線源１０とが配設される。そして、撮影台８、圧迫板９及びＸ線源１０を含むベッド６の下部空間がハウジング１１によって囲繞され、このハウジング１１に吸引手段１２が連結される。

このように構成されるマンモグラフィ装置２では、開口部５に乳房４を挿入した後、吸引手段１２を作動させてハウジング１１の内部を負圧とすることにより、乳房４を吸引して撮影台８及び圧迫板９間に臨入させる。この場合、乳房４は、自重及び吸引手段１２によって発生した負圧によって下方向に引かれるため、胸壁を強く押圧することなく、乳房４の胸壁近傍の部分を撮影台８及び圧迫板９間に好適に配置することができる。この状態において、Ｘ線源１０から圧迫板９を介して乳房４にＸ線を照射することにより、透過放射線による放射線画像がＸ線フイルム７に記録される。

また、乳房検査を行う他の形態の装置として、図７に示すように構成された断層画像情報を取得するＣＴ装置１４が提案されている（特許文献２参照）。

ＣＴ装置１４は、アーム１５の端部に固定されたＸ線遮蔽部材からなるスリーブ１６を有し、スリーブ１６の内周部には、Ｘ線源１７及びＸ線検出器１８が乳房４を中心として旋回可能な状態で対向配置されるとともに、乳房４の先端部を吸着して位置決めする乳房保持具１９が配設される。

このように構成されるＣＴ装置１４では、乳房保持具１９によって乳房４を位置決め保持した状態で、Ｘ線源１７及びＸ線検出器１８を旋回させながらＸ線を乳房４に照射し、その透過放射線をＸ線検出器１８で検出して処理することにより、乳房４の断層画像情報を取得することができる。この場合、乳房４が乳房保持具１９によって胸壁から離間する方向に吸引されているため、胸壁近傍を含む断層画像を好適に取得することが可能である。

ところで、上記のマンモグラフィ装置２又はＣＴ装置１４は、いずれも乳房４を透過したＸ線に基づいて病変部位の検出を行うようにしたものである。この場合、Ｘ線は、石灰化した病変部位を検出するのには適しているが、腫瘤を良好に検出できないおそれがある。特に、乳腺密度が高い被検体３の場合、乳腺と腫瘤のコントラストが小さく、腫瘤の識別が困難なことがある。

そこで、腫瘤の検出に適した超音波診断装置と、石灰化した病変部位の検出に適したマンモグラフィ装置とを組み合わせた装置として、図８に示すように構成された撮影装置２０が提案されている（特許文献３参照）。

撮影装置２０は、コラム２１に固定され、図示しない放射線検出器を内蔵した撮影台２２と、撮影台２２の上部に配設され、乳房４を撮影台２２に対して押圧する圧迫板２３と、圧迫板２３の上部に配設され、圧迫板２３を介して乳房４にＸ線を照射するＸ線源２４と、圧迫板２３上に配設され、ガイドバー２５を介して矢印Ｘ、Ｙ方向に移動可能に構成された超音波トランスデューサ２６とを備えて構成される。

このように構成される撮影装置２０では、撮影台２２と圧迫板２３との間に乳房４を挟み込んだ状態で、Ｘ線源２４からＸ線を乳房４に照射して放射線情報を取得する一方、超音波トランスデューサ２６を圧迫板２３に沿って矢印Ｘ、Ｙ方向に移動させながら乳房４に超音波を送信し、反射した超音波を受信して超音波情報を取得することができる。

特開平７−３０３６３３号公報 特願２００７−５０１５９号公報 特許第３４６１５０９号公報

ところで、図６のマンモグラフィ装置２では、被検体３に対する苦痛を軽減することは可能であるが、撮影台８、圧迫板９及びＸ線源１０を含む広い空間から空気を吸引しなければならないため、吸引手段１２に高い吸引能力が要求されだけでなく、装置構成が大がかりとなり、コストが高騰する不具合がある。また、撮影台８、圧迫板９間に挟み込まれている乳房４の形状が撮影毎に一定とならないため、例えば、所定の間隔で撮影を行って病変部位の経時的変化を把握するような場合、放射線画像を容易に比較できなくなるおそれがある。

また、図７のＣＴ装置１４では、乳房保持具１９によって乳房４の先端部を吸引しているだけであるため、乳首近傍における乳腺が密になるとともに、乳房４の形状が各撮影間で一定にならない。

一方、図８の撮影装置２０では、撮影台２２、圧迫板２３間に乳房４を挟み込む際に、被検体３に苦痛を与えてしまうおそれがあるだけでなく、正確な超音波情報を取得することができない。

すなわち、圧迫板２３は、乳房４を圧迫することで厚さを均一にすることを目的としたものであり、圧迫板２３を乳房４に密着させることを目的としたものではない。従って、圧迫板２３と乳房４との間には、空気層の介在することが十分に考えられる。この場合、超音波は、空気層との界面によってほぼ全反射されるため、超音波情報が欠落してしまう。

なお、超音波撮影は、通常、空気層を介在させないために、被検体にゼリー（音響結合剤）を塗布して行われるが、例えば、乳房４にゼリーを塗布すると、ゼリーの塗布むらが放射線情報に悪影響を与えてしまう。従って、放射線情報を取得するときには、乳房４からゼリーを拭き取る必要がある。その際、乳房４の位置が変わってしまうため、取得した超音波情報と放射線情報との位置関係が一致しなくなってしまう。

本発明の目的は、乳房の高精度な放射線情報及び超音波情報を取得することができるとともに、これらの情報に基づいて質の高い画像診断を可能とする乳房画像形成装置及び形成方法を提供することにある。

本発明の乳房画像形成装置は、乳房に装着される略半球形状からなるカップ器具と、
前記カップ器具に連結され、前記カップ器具内の空気を吸引することで、前記乳房を前記カップ器具の内周面に吸着保持させる吸引手段と、
前記カップ器具の外周面に沿って移動可能に構成され、前記カップ器具の内周面に吸着保持された前記乳房に超音波を送信し、反射した前記超音波を受信して前記乳房の超音波情報を取得する超音波トランスデューサと、
前記カップ器具の内周面に吸着保持された前記乳房に前記カップ器具を介して放射線を照射する放射線源と、
前記乳房を透過した前記放射線を検出して前記乳房の放射線情報を取得する放射線検出器と、
を備え、取得した前記超音波情報及び前記放射線情報を用いて乳房画像を形成することを特徴とする。

また、本発明の乳房画像形成方法は、略半球形状からなるカップ器具を乳房に装着し、前記カップ器具内の空気を吸引することで、前記乳房を前記カップ器具の内周面に吸着保持させるステップと、
前記カップ器具の内周面に吸着保持された前記乳房に前記カップ器具を介して超音波を送信し、反射した前記超音波を受信して前記乳房の超音波情報を取得するステップと、
前記カップ器具の内周面に吸着保持された前記乳房に前記カップ器具を介して放射線を照射し、前記乳房を透過した前記放射線を検出して前記乳房の放射線情報を取得するステップと、
を有し、取得した前記超音波情報及び前記放射線情報を用いて乳房画像を形成することを特徴とする。

本発明の乳房画像形成装置及び形成方法では、乳房をカップ器具の内周面に密着保持させることにより、安定した形状に設定された乳房から、高精度な放射線情報及び超音波情報を取得することができる。特に、超音波情報を取得する際、乳房がカップ器具の内周面に密着することで、空気層の混入がなく、これによって、良好な超音波情報を得ることができる。そして、これらの情報を用いて乳房画像を形成することにより、放射線情報から得た画像と、超音波情報から得た画像とに基づき、質の高い画像診断を行うことが可能となる。さらに、放射線情報及び超音波情報を取得する際の乳房の形状が実質上同一となるため、放射線情報と超音波情報との対比や、病変部位の経時的変化の把握を容易且つ正確に行うことができる。

図１は、本実施形態の乳房画像形成装置３０の全体構成を示す。乳房画像形成装置３０は、被検体３２の乳房３４に装着されるカップ器具３６と、カップ器具３６が一体となり、乳房３４の放射線情報としての断層画像情報を取得するＣＴ装置を構成するＣＴ撮影ヘッド３８と、ＣＴ撮影ヘッド３８を基台４０に連結して位置決め支持するアーム４２と、カップ器具３６にチューブ４４を介して連結され、カップ器具３６内の空気を吸引する吸引機４６（吸引手段）と、カップ器具３６の外周面に沿って移動させることで、乳房３４の超音波情報を取得する超音波トランスデューサ４８と、吸引機４６、ＣＴ撮影ヘッド３８及び超音波トランスデューサ４８を制御する制御装置５０とを備える。

カップ器具３６は、図２及び図３に示すように、乳房３４が吸着保持される略半球形状からなり、内周面５２の頂部には、吸引機４６に連結されたチューブ４４の端部が開口する開口部５４が形成される。カップ器具３６は、Ｘ線、可視光及び超音波を透過させる、例えば、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等の半透明材料によって構成される。可視光を透過させる理由は、カップ器具３６に吸着保持されている乳房３４の状態を外部から確認可能とするためである。また、半透明とする理由は、後述する位置検出センサによる超音波トランスデューサ４８のカップ器具３６に対する位置検出を容易にするためである。

カップ器具３６は、チューブ４４が挿通される連結部材５６を介して、ＣＴ撮影ヘッド３８を構成するフレーム５８に連結される。フレーム５８は、ヘッド回転モータ６０を介してアーム４２の端部に旋回可能な状態で連結される。なお、カップ器具３６は、アーム４２に対して旋回しないように構成される。

フレーム５８には、アーム６２を介してＸ線源６４（放射線源）が連結される。Ｘ線源６４は、被検体３２の胸壁側のカップ器具３６の外周面６６に近接した部位に配置され、フレーム５８が旋回することでカップ器具３６の外周面６６に沿って移動する。また、フレーム５８には、ブラケット６８を介して放射線検出器７０が連結される。放射線検出器７０は、カップ器具３６を介しＸ線源６４に対向して配置され、カップ器具３６の外周面６６に沿って移動する。

超音波トランスデューサ４８は、カップ器具３６の外周面６６から乳房３４に超音波を送信し、反射した超音波を受信して超音波情報を取得するものであり、この超音波トランスデューサ４８には、カップ器具３６に対する超音波トランスデューサ４８の位置情報を取得する位置検出センサ７２（図４参照）が一体的に設けられる。超音波トランスデューサ４８は、フレキシブルケーブル７４を介して制御装置５０に接続される。

なお、位置検出センサ７２としては、例えば、カップ器具３６の外周面６６に光を照射して外周面６６の画像情報を読み取り、超音波トランスデューサ４８の移動による画像情報の変化から移動方向及び移動距離を計算して位置情報を取得する、いわゆる「オプティカルマウス」の原理を利用したセンサを用いることができる。

図４は、制御装置５０の構成ブロックを示す。制御装置５０は、Ｘ線源６４を制御するＸ線源制御部７６、吸引機４６を制御する吸引制御部７８、ヘッド回転モータ６０を制御してＣＴ撮影ヘッド３８を旋回させるモータ制御部８０、超音波トランスデューサ４８を制御するトランスデューサ制御部８２、放射線検出器７０によって検出された放射線情報を処理してＣＴ画像を生成する画像処理部８４、ＣＴ画像を記憶するＣＴ画像記憶部８６、超音波トランスデューサ４８によって検出された超音波情報を処理して超音波画像を生成する画像処理部８８、超音波画像を記憶する超音波画像記憶部９０、放射線画像と超音波画像とを合成する画像合成部９２（画像形成部）、及び、合成された画像を表示する表示部９４を備える。

本実施形態の乳房画像形成装置３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、この乳房画像形成装置３０を用いた画像形成方法について説明する。

先ず、被検体３２の乳房３４をカップ器具３６に挿入した後、吸引制御部７８により吸引機４６を駆動し、チューブ４４を介してカップ器具３６の内周面５２側の空気を吸引する。これにより、内周面５２側が負圧となり、挿入されている乳房３４が膨張するように吸引された後、内周面５２に密着する（図１参照）。

カップ器具３６の内周面５２に乳房３４を吸着保持させた後、図３に示すように、ＣＴ撮影ヘッド３８を構成するアーム６２とブラケット６８との間から超音波トランスデューサ４８を挿入し、カップ器具３６の外周面６６に沿って超音波トランスデューサ４８を移動走査させることで、乳房３４の超音波情報を取得する。

すなわち、超音波トランスデューサ４８をカップ器具３６の外周面６６に密着させ、超音波をカップ器具３６を介して乳房３４に送信する。乳房３４内の組織によって反射された超音波は、超音波トランスデューサ４８により受信された後、超音波情報としてトランスデューサ制御部８２から画像処理部８８に送信され、画像処理部８８において画像処理が施されることで超音波画像が生成される。

超音波トランスデューサ４８には、位置検出センサ７２が一体的に設けられており、超音波トランスデューサ４８によって検出した超音波情報に対する位置情報が画像処理部８８に送信される。従って、画像処理部８８は、超音波情報を超音波トランスデューサ４８の位置情報と関連させて処理することにより、三次元情報としての超音波画像を生成することができる。なお、超音波トランスデューサ４８をロボットアームに装着した状態でカップ器具３６の外周面６６を移動走査させるように構成すれば、位置検出センサ７２を用いることなく、ロボットアームの移動位置から取得した位置情報に関連させて超音波情報を取得することができる。

この場合、乳房３４は、カップ器具３６の内周面５２に密着しているため、乳房３４と内周面５２との間に空気層が形成されることなく、正確な超音波情報を取得することができる。また、乳房３４がカップ器具３６の内周面５２に向かって膨張するため、特に、乳腺の密度が高い乳首側であっても、支障なく超音波情報を取得することができる。しかも、カップ器具３６によって乳房３４が位置決め固定されているため、超音波トランスデューサ４８の移動走査中に乳房３４が動いてしまうことがなく、従って、ブレのない高精度な超音波情報を取得することができる。さらに、カップ器具３６によって乳房３４の形状が一定に保持されるため、例えば、病変部位の経時的変化の診断を目的として、同一の被検体から所定期間毎に超音波情報を取得して比較する場合、実質的に同一の形状からなる乳房３４より取得した超音波情報に基づいて容易に比較診断を行うことができる。

なお、超音波トランスデューサ４８をカップ器具３６の外周面６６に沿って移動走査する際、外周面６６にゼリー（音響結合剤）を塗布すれば、一層良好な超音波情報を取得することができる。この場合、超音波情報を取得した後、乳房３４の形状を変化させることなく、カップ器具３６の外周面６６からゼリーを容易に拭き取ることができる。さらに、乳房３４とカップ器具３６の内周面５２との間に水を介在させておけば、さらに良好な超音波情報を取得することができる。

また、図５に示すように、乳房３４を吸着保持するカップ器具９６を、カップ器具３６よりも扁平となる形状とすれば、外周面９８が平面形状に近くなるため、超音波トランスデューサ４８の移動走査を容易に行うことができる。

以上のようにして生成された超音波画像は、超音波画像記憶部９０に記憶される。

次に、カップ器具３６を乳房３４に装着させたままの状態でＣＴ撮影ヘッド３８を旋回させ、乳房３４のＣＴ画像情報を取得する。なお、超音波トランスデューサ４８は、ＣＴ撮影ヘッド３８から離間させておく。

モータ制御部８０は、ヘッド回転モータ６０を駆動してフレーム５８を回転させる。このとき、フレーム５８に連結されたＸ線源６４及び放射線検出器７０がカップ器具３６の外周面６６に沿って旋回する。Ｘ線源６４から出力されたＸ線は、カップ器具３６を介して乳房３４に照射され、乳房３４を透過したＸ線が放射線検出器７０によって検出される。放射線検出器７０により検出された透過Ｘ線に係る放射線情報は、画像処理部８４に送信されて処理されることで、乳房３４のＣＴ画像が生成される。このＣＴ画像は、ＣＴ画像記憶部８６に記憶される。

この場合、超音波情報を取得するときと同様に、カップ器具３６によって乳房３４が位置決め固定されているため、ブレのない高精度な放射線情報を取得することができる。また、カップ器具３６によって乳房３４の形状が一定に保持されるため、例えば、病変部位の経時的変化の診断を目的として、同一の被検体から所定期間毎に放射線情報を取得して比較する場合、実質的に同一の形状からなる乳房３４より取得した放射線情報に基づいて容易に比較診断を行うことができる。

以上のようにして超音波画像及びＣＴ画像を生成した後、画像合成部９２は、超音波画像記憶部９０に記憶された超音波画像と、ＣＴ画像記憶部８６に記憶されたＣＴ画像とを合成し、その合成画像を表示部９４に表示させる。医師等は、表示された合成画像を用いて、乳房３４の病変部位等の診断を行う。

この場合、超音波画像に基づいて腫瘤等の有無を診断し、ＣＴ画像に基づいて石灰化部分の有無を診断することができる。また、超音波画像を取得するときと、ＣＴ画像を取得するときとで、乳房３４の形状がカップ器具３６によって同一形状に保持されているため、超音波画像及びＣＴ画像の合成画像上での位置関係を高精度に一致させることができ、これによって、より質の高い診断を行うことが可能となる。

なお、上述した説明では、超音波情報を取得した後、ＣＴ画像情報を取得するものとしているが、どちらの情報を先に取得してもよいことは勿論である。また、乳房画像形成装置３０では、乳房３４のＣＴ画像情報を取得するようにしているが、例えば、Ｘ線源６４及び放射線検出器７０を旋回させない状態で、乳房３４を透過したＸ線から通常の放射線情報を取得し、超音波情報と合成して表示させるようにしてもよい。Ｘ線を検出する放射線検出器７０としては、Ｘ線を直接電気信号に変換して検出する検出器、Ｘ線を光信号を介して電気信号に変換して検出する検出器、あるいは、Ｘ線のエネルギを蛍光体に蓄積し、励起光を照射することで放射線情報に応じた輝尽発光光を出力する蓄積性蛍光体パネルを用いることができる。

本実施形態の乳房画像形成装置の全体構成図である。 図１に示す乳房画像形成装置を構成するＣＴ撮影ヘッドの構成斜視図である。 図１に示す乳房画像形成装置を構成するＣＴ撮影ヘッドを用いて超音波情報を取得する場合の説明図である。 図１に示す乳房画像形成装置における制御装置の構成ブロック図である。 カップ器具の他の実施形態の構成図である。 従来技術に係るマンモグラフィ装置の説明図である。 従来技術に係るＣＴ装置の説明図である。 従来技術に係る撮影装置の説明図である。

符号の説明

３０…乳房画像形成装置
３２…被検体
３４…乳房
３６、９６…カップ器具
３８…ＣＴ撮影ヘッド
４６…吸引機
４８…超音波トランスデューサ
５０…制御装置
６０…ヘッド回転モータ
６４…Ｘ線源
７０…放射線検出器
７２…位置検出センサ
８４、８８…画像処理部
８６…ＣＴ画像記憶部
９０…超音波画像記憶部
９２…画像合成部
９４…表示部

Claims (8)

1. 乳房に装着される略半球形状からなるカップ器具と、
   前記カップ器具に連結され、前記カップ器具内の空気を吸引することで、前記乳房を前記カップ器具の内周面に吸着保持させる吸引手段と、
   前記カップ器具の外周面に沿って移動可能に構成され、前記カップ器具の内周面に吸着保持された前記乳房に超音波を送信し、反射した前記超音波を受信して前記乳房の超音波情報を取得する超音波トランスデューサと、
   前記カップ器具の内周面に吸着保持された前記乳房に前記カップ器具を介して放射線を照射する放射線源と、
   前記乳房を透過した前記放射線を検出して前記乳房の放射線情報を取得する放射線検出器と、
   を備え、取得した前記超音波情報及び前記放射線情報を用いて乳房画像を形成することを特徴とする乳房画像形成装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記放射線源及び前記放射線検出器は、前記カップ器具の外周部に沿って旋回可能であり、前記乳房の断層画像情報を取得するＣＴ装置を構成することを特徴とする乳房画像形成装置。
3. 請求項１記載の装置において、
   前記カップ器具に対する当該超音波トランスデューサの位置情報を取得する位置検出センサと、
   前記位置情報を用いて前記超音波情報及び前記放射線情報を合成する画像形成部と、
   を備えることを特徴とする乳房画像形成装置。
4. 請求項３記載の装置において、
   前記画像形成部によって形成された前記乳房画像を表示する画像表示部を備えることを特徴とする乳房画像形成装置。
5. 略半球形状からなるカップ器具を乳房に装着し、前記カップ器具内の空気を吸引することで、前記乳房を前記カップ器具の内周面に吸着保持させるステップと、
   前記カップ器具の内周面に吸着保持された前記乳房に前記カップ器具を介して超音波を送信し、反射した前記超音波を受信して前記乳房の超音波情報を取得するステップと、
   前記カップ器具の内周面に吸着保持された前記乳房に前記カップ器具を介して放射線を照射し、前記乳房を透過した前記放射線を検出して前記乳房の放射線情報を取得するステップと、
   を有し、取得した前記超音波情報及び前記放射線情報を用いて乳房画像を形成することを特徴とする乳房画像形成方法。
6. 請求項５記載の方法において、
   超音波トランスデューサを前記カップ器具の外周面に沿って移動させることで前記超音波情報を取得することを特徴とする乳房画像形成方法。
7. 請求項５記載の方法において、
   放射線源及び放射線検出器を前記カップ器具の外周部に沿って旋回させることで、前記放射線情報である前記乳房の断層画像情報を取得することを特徴とする乳房画像形成方法。
8. 請求項５記載の方法において、
   前記超音波情報及び前記放射線情報を合成して乳房画像を形成することを特徴とする乳房画像形成方法。

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